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Das Fach Rechtsmedizin unterlag in den letzten Jahren gewissen Fehlentwicklungen. Ganze Institute zu schließen und die Versorgung der Gebiete mit rechtsmedizinischen Dienstleistungen aus der Ferne zu betreiben, ist als nicht tragbar einzustufen. Als theoretischer Hintergrund für diese Arbeit wurde sich der betriebswirtschaftlichen Krisentheorie bedient. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, ursächliche Faktoren für die derzeitige Entwicklung des Faches und des Institutes für Rechtsmedizin Greifswald aufzuzeigen. Die betriebswirtschaftliche Krise des Institutes für Rechtsmedizin Greifswald hat folgende Ursachen: Die abgegrenzten Versorgungsgebiete und damit die Festsetzung der Institute zu regionalen Monopolen, haben sich als nicht optimal herausgestellt. Aufgrund eines annähernd gleichen Qualitätsstandards müssen die Institute unabhängig von ihrer Versorgungsgröße eine festgelegte Anzahl an Personal und an Geräten vorhalten. Das führt dazu, dass die kleineren Institute aufgrund ihrer Versorgungsgebiete nur unwirtschaftlich arbeiten können. Private Anbieter im Dienstleistungsbereich der Forensischen Labore dringen in die monopolisierten Märkte der jeweiligen Standorte ein und bieten ihre Dienstleistungen kostengünstig an. Sie können durch die beschriebene Markterweiterung Economies of Scale erzielen. Ein weiterer Krisenfaktor ist in der Zusammensetzung der Kundenstruktur zu sehen. Bisher werden von der Rechtsmedizin in hohem Maß nur öffentliche Auftraggeber bedient. Der Markt mit Privatkunden kann als nahezu unerschlossen definiert werden. In einem nächsten Schritt wurde auf die Dienstleistungserstellung unter Berücksichtigung des Distanzreibungseffektes eingegangen. Die Laborbereiche haben sich als standortungebunden herausgestellt. Die Inanspruchnahme der Leistungen der Labore ist weitestgehend unabhängig vom Standort. Hingegen ist der Bereich der Forensischen Medizin als standortgebunden zu betrachten, da der Kunde in den Dienstleistungserstellungsprozess direkt eingebunden werden muss. Auf die standortgebundenen Dienstleistungen wirkt der Distanzreibungseffekt, da mit der Entfernung vom Institut die Inanspruchnahme der Dienstleistungen abnimmt. Als Empfehlung aus den Erkenntnissen des Distanzreibungseffektes ist zu sagen, dass zusätzliche Außenstellen gegründetwerden sollten, vor allem in Flächenländern wie Schleswig-Holstein, Mecklenburg- Vorpommern oder Brandenburg. In diesen Ländern stehen große Versorgungsräume einer geringen Anzahl an Einwohnern gegenüber. Aufgrund der großen Distanzen müssen die Rechtsmediziner direkt vor Ort erreichbar sein und ihre Dienstleistungen den verschiedenen Kundenkreisen anbieten. Hier sei der Aufbau von Opferambulanzen (körperliche Untersuchungen) und Besichtigungen von Leichen (Leichenschau) erwähnt. Die weiteren Punkte kritische Personalausstattung, Vergütungsstruktur, Leasingkosten und Cherry Picking sollen an dieser Stelle nur erwähnt werden. Die Krisensymptome äußern sich im Anstieg der Fixkosten, der Abnahme der Aufträge und einem negativen Betriebsergebnis der Forensischen Labore. Anhand der identifizierten Krisenursachen konnten im Anschluss auf Grundlage der generischen Wettbewerbsstrategien sogenannte Krisenbewältigungsstrategien entwickelt werden. Die wichtigsten Modelle bestehen in der gezielten Gründung von Außenstellen in rechtsmedizinisch unterversorgten Regionen, der Erlaubnis von Fusionen mit anderen Universitäts- bzw. Landesinstituten und der Gründung von strategischen Allianzen. Die verschiedenen Modelle bergen jeweils Vor- und Nachteile gegenüber dem Status Quo. Als Ergebnis ist jedoch festzuhalten, dass der Erhalt der universitären Institute Vorrang vor deren Schließung haben sollte. Nur so kann die Vielfalt in der Forschung und das hohe Niveau in der Lehre, der Facharztweiterbildung und der Dienstleistungserbringung der deutschen Rechtsmedizin erhalten bleiben. Es besteht jedoch der Bedarf, sich mit den vorgestellten betriebswirtschaftlichen Modellen auseinanderzusetzen, damit in Zukunft eine effiziente Dienstleistungserbringung unter Ausnutzung der eingesetzten Faktoren möglich ist. Aus diesem Grund sind die Nachteile, die sich durch die Modelle für die Rechtsmedizin gegenüber dem Status Quo im Einzelnen ergeben, zu prüfen.
Zusammenfassung Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine komplexe und sehr heterogene Erkrankung mit vielfältigen klinischen Phänotypen. Die Belastungsintoleranz als ein Kardinalsymptom der COPD resultiert aus individuell unterschiedlichen Störungen der Ventilation, des Gasaustausches, der Zirkulation und der Muskelfunktion. Die Komplexität der COPD kann mit den spirometrischen Ruhemessungen nicht adäquat abgebildet werden. Die Spiroergometrie gilt als Goldstandard für die Evaluation der körperlichen Belastbarkeit und der Ursachen von Belastungslimitierungen. Das Ziel der vorliegenden Untersuchungen war es zu beurteilen, ob die Spiroergometrie relevante funktionelle und prognostische Informationen bei Patienten mit mittelschwerer, schwerer und sehr schwerer COPD liefern kann. 64 COPD-Patienten der Stadien II, III und IV der GOLD-Klassifikation wurden mittels Spirometrie, Bodyplethysmographie, Messung der Diffusionskapazität mit der single breath-Methode, Blutgasanalyse, MMRC-Dyspnoeskala, Echokardiographie, 6-Minuten-Gehtest und Spiroergometrie (symptomlimitierte Fahrradbelastung) mit dem Rampenprotokoll der SHIP-Studie (Koch et al. 2009) untersucht. Alle Untersuchungen wurden auf der Grundlage gültiger nationaler und internationaler Leitlinien durchgeführt. Die Spiroergometrie erlaubte bei allen Patienten eine valide Erfassung der Belastbarkeit und der belastungslimitierenden Mechanismen. Es wurden keine Kriterien registriert, die einen Belastungsabbruch vor Eintreten einer Ausbelastungssituation erforderlich machten. Bei jedem Patienten wurden ein oder mehrere definierte Ausbelastungskriterien objektiviert: Sehr starke Luftnot/muskuläre Erschöpfung (CR10-Borg-Skala ≥ 8) bei 96,9 %, erschöpfte Atemreserve (BR < 20 % MVV35) bei 84,4 %, CO2-Atemäquivalent > 38 bei 35,9 %, Sauerstoffpulsplateau bei 23,4 %, erschöpfte Herzfrequenzreserve bei 18,8 % und Gas-austauschquotient ≥ 1,11 bei 12,5 %. Die Spitzensauerstoffaufnahme in Bezug zum Sollwert (peak VO2 % Soll) nahm signifikant mit zunehmendem Schweregrad der COPD ab (p < 0,001). Daneben war eine ausgeprägte Variabilität der peak VO2 % Soll-Werte bei gegebenem Grad der Atemwegsobstruktion zu beobachten. Mit Hilfe des „Ludwigshafen-Schemas“ (Löllgen et al. 2010) und des mBODE-Index (Cote et al. 2008) konnten klinisch und prognostisch bedeutsame Unterschiede der Spitzensauerstoffaufnahme innerhalb aller GOLD-Stadien nachgewiesen werden. Die gleiche prognostische Variabilität fand sich bei GOLD III- und IV-Patienten bei Verwendung des klassischen BODE-Index (Celli et al. 2004). Darüber hinaus erlaubte die Spiroergometrie eine subtile funktionelle Charakterisierung aller COPD-Patienten. Es konnte eine ganze Reihe verschiedener atemfunktioneller Muster verifiziert werden: - Exspiratorische Flusslimitation mit oder ohne ventilatorische Limitation (Atem-reserve < 20 % MVV35) - Exspiratorische Flusslimitierung mit oder ohne dynamische Lungenüberblähung - Nachweis oder Ausschluss einer Gasaustauschstörung - Sauerstoffaufnahmestörung mit oder ohne arterielle Hypoxämie - Kombinierte Sauerstoffaufnahme- und Kohlendioxidabgabestörung - Nachweis einer Atemeffizienzstörung - Ventilations-/Perfusionsstörung in PH-Konstellation (VE/VCO2 an AT > 40 und PETCO2 an AT < 30 mmHg) - Erniedrigter Sauerstoffpuls mit oder ohne frühzeitiges Sauerstoffpulsplateau Schlussfolgerungen: In einer pneumologischen Praxis können COPD-Patienten der GOLD-Stadien II, III und IV sicher und effektiv mittels Spiroergometrie untersucht werden. Die Spiroergometrie ermöglicht die Bestimmung der körperlichen Belastbarkeit als Marker des Schweregrades und der mortalitätsbezogenen Prognose des COPD-Patienten sowie die Charakterisierung individueller atemfunktioneller Muster unter Belastung. Diese Informationen können dazu beitragen, die Patienten verschiedenen klinischen und prognostischen Subgruppen zuzuordnen und damit das Management der COPD individueller und effektiver zu gestalten.
Der TRPC6 Kanal ist Teil einer Familie nicht selektiver Kationenkanäle, den Transient-Receptor-Potential-Canonical Kanälen. Der TRPC6 Kanal ist durch Diacylglycerol (DAG), ein Spaltprodukt der Phospholipase C, aktivierbar. Durch den Kinaseinhibitor ML-9 kann er inaktiviert werden. In der Skelettmuskulatur von Wildtyp-Mäusen und Dystrophin-defizienten mdx-Mäusen wird der TRPC6 Kanal stark exprimiert. Eine Beteiligung des TRPC6-Kanals am Store-Operated-Calcium-Entry (SOCE) wurde ebenso diskutiert wie ein Vorliegen als Rezeptor-gesteuerter Ionenkanal (ROC). In dieser Arbeit wurde der Kalziumeinstrom des Sarkolemms mit Hilfe der Mangan-Quench-Technik an Mäuseskelettmuskelzellen untersucht. Der TRPC6 Kanal wurde mittels ML-9 inhibiert mit dem Ziel einen möglichen Einfluss auf den Kalziumeinstrom in die Skelettmuskelzellen der Mäuse zu untersuchen. Dies geschah sowohl in Ruhe als auch nach Entleerung der intrazellulären Kalziumspeicher. Es konnte nachgewiesen werden, dass der TRPC6 Kanal nicht zum Ruhekalziumeinstrom in der Skelettmuskulatur beiträgt. Er ist dort zwar hoch exprimiert, jedoch unter Ruhebedingungen nicht aktiv. Da der Kanal durch DAG und auch Hyperforin aktivierbar ist, spricht dies für ein Vorliegen als Rezeptor-gesteuerter Kanal in Skelettmuskelzellen. Durch die Anwendung des SERCA-Inhibitors Thapsigargin konnte der SOCE sowohl in Wildtyp- als auch mdx-Skelettmuskelzellen dargestellt werden. Nach Vorinkubation mit Thapsigargin zeigte sich jeweils ca. eine Verdoppelung der Quenchraten im Vergleich zu den Ruhebedingungen. Auch nach Entleerung der Kalziumspeicher blieb der TRPC6 Kanal inaktiv. Der TRPC6-Kanal ist am SOCE-Mechanismus, zumindest in Mäuseskelettmuskelzellen, nicht beteiligt. Eine Beteiligung anderer Mitglieder der TRPC-Familie bleibt jedoch denkbar. Für eine mögliche Beteiligung des Kanals am pathologisch erhöhten Kalziumeinstrom des Sarkolemms, wie sie im Rahmen der Pathogenese der Duchenne-Muskeldystrophie diskutiert wird, konnten in dieser Arbeit keine Hinweise gefunden werden. Hinsichtlich der getesteten Parameter unterschieden sich die Muskelfasern von Wildtyp-Mäusen nicht von den Zellen Dystrophin-defizienter mdx-Mäuse.
Die Okklusion ist in der Zahnmedizin der Kontakt zwischen den Zähnen des Ober- und Unterkiefers. Mit der Entwicklung der digitalen Zahnmedizin ist es wichtig die Okklusion digital zu erfassen und analysieren zu können. In dieser Arbeit werden verschiedene neu entwickelte Verfahren vorgestellt und mathematisch beschrieben, um die Okklusion in der Statik und Dynamik zu visualisieren und zu quantifizieren. Ein zweidimensionales Verfahren (GEDAS II, Greifswald Digital Analyzing System) ermöglicht den Einsatz in Studien (SHIP, Study of Health in Pomerania) und liefert quantitative Informationen über Zahnkontakte von Patienten. Detailliertere Informationen sind mit dreidimensionalen Scans von Zahnreihen oder Bissregistraten möglich. Es kann die Morphologie untersucht werden. Zur Unterstützung von digital erstelltem Zahnersatz bei der Herstellung werden virtuelle Artikulatoren benötigt. Hierfür wird eine Methode vorgestellt, welche die realdynamische Bewegung des Unterkiefers mit der Okklusion verbindet. Dazu werden 3D-Scans der Zahnreihen mit elektronischen Bewegungsaufzeichnungen gekoppelt. Mit dieser Methode (3D-VAS, 3D-Virtual Articulation System) ist es möglich nicht nur Kieferbewegungen sondern auch richtige Kaubewegungen zu registrieren. Im Ergebnis können Kontakte in der Dynamik betrachtet werden und es werden Ideen zur Einbindung in CAD/CAM-Prozesse vorgestellt. In der digitalen Welt lassen sich nicht nur die Kontakte, sondern auch der okklusale Freiraum erfassen. Anhand von fünf Fallbeispielen aus SHIP wird gezeigt, wie unterschiedlich die Okklusion bei verschiedenen Befunden und wie effektiv das Kauen auf der linken und rechten Seite sein kann. All diese Methoden zur Erfassung der oralen Physiologie sind ein Beitrag, um computergestützt die Qualität des Zahnersatzes zu verbessern. Und zum anderen hilft es Zahnärzten und Patienten in der Kommunikation, wenn die Patientensituation umfassender aufgezeichnet und visualisiert werden kann.
Zur Eignung von Gd-EOB-DTPA zur Visualisierung des Transportes von Arzneimitteln zum Ort der Wirkung
(2013)
Gadolinium-Ethoxybenzyl-Diethylentriaminpentaessigsäure (Gd-EOB-DTPA) ist ein leberspezifisches Magnetresonanztomographie (MRT)-Kontrastmittel. Es ist ein häufig in der Klinik eingesetztes Diagnostikum bei fokalen Leberläsionen. Im Vergleich zu anderen Gadolinium-haltigen Kontrastmitteln wird Gd-EOB-DTPA spezifisch von gesunden Hepatozyten aufgenommen. Somit ist es bei der Erkennung von hepatischen Tumoren von großer Bedeutung. Nach einer Bolusinjektion wird Gd-EOB-DTPA bis zu 50% über die Galle und 50% über die Nieren ausgeschieden. Die Mechanismen der hepatischen Aufnahme und der biliären Elimination sind bisher nur unzureichend verstanden. Ein weiterführendes Verständnis ist aber auch nötig, um die großen interindividuellen Unterschiede der Leberanreicherung von Gd-EOB-DTPA bei Patienten zu erklären und auch mögliche Arzneimittelinteraktionen vorhersagen zu können. Deswegen war das Ziel der vorliegenden Dissertation, erstens die Transportmechanismen des Kontrastmittels in in vitro Experimenten und dabei sowohl die Aufnahme- also auch die Effluxtransporterproteinen zu untersuchen. Zweitens wurde ein Tierexperiment in Wildtyp- und Abcc2-definzienten Ratten durchgeführt, um die Mechanismen der hepatobiliären Elimination von Gd-EOB-DTPA zu untersuchen und den intestinalen Arzneimitteltransportweg mit Hilfe des bildgegebenden Verfahrens MRT zu visualisieren. Diese in vitro-Untersuchungen zeigten, dass Gd-EOB-DTPA ein Substrat der leberspezifischen Transporter OATP1B1, OATP1B3 und NTCP, aber nicht des ubiquitären OATP2B1 ist. Hiermit kann die hohe Leberspezifität des Kontrastmittels erklärt werden. In vitro wurde Gd-EOB-DTPA von allen genetischen Varianten des OATP1B1 mit unterschiedlichen Km-Werten aufgenommen, wobei die *1b Variante eine signifikant erhöhte Transportkapazität im Vergleich zum Wildtyp (WT) zeigte. Allerdings sieht man bei OATP1B1*5 (nicht signifikant) und *15 (signifikant) eine verringerte Aufnahme von Gd-EOB-DTPA. Bei OATP1B3, zeigte die Variante p.233Ile eine signifikant niedrigere Substrat-Affinität in vitro. Gd-EOB-DTPA wurde über den Polymorphismus p.112Ala/233Ile mit einer signifikant niedrigeren Transportaktivität aufgenommen im Vergleich zum WT. Nach intravenöser Applikation von Gd-EOB-DTPA in Wildtyp- und Abcc2-defizienten Ratten wurde gezeigt, dass Abcc2 eine zentrale Rolle für die hepatobiliäre Ausscheidung von Gd-EOB-DTPA spielt. Gleichzeitig wurde gezeigt, dass bei Abcc2-defizienten Ratten die Ausscheidung des Kontrastmittels vollständig über die Nieren kompensiert wird. In Abcc2-defizienten Ratten ist die Expression des in der basolateralen Membran der Hepatozyten exprimierten Effluxtransporters Abcc3 signifikant erhöht. In vitro konnte eine konzentrationsabhängige Aufnahme von Gd-EOB-DTPA in ABCC2- bzw. ABCC3-enthaltende inside-out Vesikel dargestellt werden. Abcc3 könnte ein Kandidat für den Rücktransport von Gd-EOB-DTPA aus den Hepatozyten ins Blut sein. ABCC2 und ABCC3 sind auch im Darm exprimiert. Da Gd-EOB-DTPA ein Substrat von ABCC2 und ABCC3 ist, wurde untersucht, ob das Kontrastmittel auch im Darm absorbiert wird und somit die Absorption von Arzneimitteln visualisiert werden könnte. Nach oraler Gabe wurde Gd-EOB-DTPA im Darm der Ratten hinreichend absorbiert (Bioverfügbarkeit 17%). Für den intestinalen Efflux scheint ABCC2 von großer Bedeutung zu sein. Denn nach oraler Applikation stieg die Bioverfügbarkeit von Gd-EOB-DTPA in Abcc2-defizienten Ratten von 17% auf 25%. Zusammenfassend konnte die vorliegende Dissertation verdeutlichen, dass Gd-EOB-DTPA ein in vitro-Substrat der leberspezifischen Transporter OATP1B1, OATP1B3 und NTCP ist und auch von OATP1A2, ABCC2 und ABCC3 prozessiert wird. Der Arzneistoff ist somit ein gutes Beispiel für das komplexe Wechselspiel von intestinalem und hepatischem Aufnahme- und Effluxtransport, welcher für zahlreiche Stoffe bereits gut etabliert ist (z.B. Statine, Ezetmib). Es konnte gezeigt werden, dass die leberspezifische Aufnahme von Gd-EOB-DTPA über OATP1B1 und OATP1B3 realisiert wird, wohingegen ABCC2 den wesentlichen Effluxtransporter der hepoatobiliären Elimination darstellt. Die Arbeit konnte des Weiteren zeigen, dass genetische Varianten eine plausible Erklärung für die in der klinischen Praxis beobachtete hohe interindividuelle Variabilität der Leberanreicherung wären. Basierend auf den in vitro- und in vivo-Ergebnissen erweist sich, Gd-EOB-DTPA als neues „probe drug“, um den Absorptionsweg von Arzneimitteln zu visualisieren und die Funktion der Transporter zu charakterisieren.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden alle 185 medizinischen Dissertationen der Jahrgänge 2000 und 2001 der Medizinischen Fakultät der Universitätsmedizin Greifswald untersucht. Konkret sollte in der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, welche biometrischen Methoden in medizinischen Dissertationen zur Anwendung kommen und welche Anwendungsprobleme sich identifizieren lassen. Die Ergebnisse sollen in der Gestaltung der Lehre zur Biometrie sowie in die biometrische Beratung der Promovenden einfließen und insgesamt der Verbesserung der Betreuung und der Qualität medizinischer Dissertationen dienen. Probleme bei der Auswertung der Dissertationen ergaben sich häufig aufgrund der lückenhaften Dokumentation der Vorgehensweise, so dass die Anzahl der Fehler insgesamt eher unterschätzt wurde. Die häufigsten Arbeiten sind retrospektive Studien anhand von Krankenakten. Einschränkungen bezüglich der Verallgemeinerbarkeit der Ergebnisse werden von den Autoren akzeptiert, wobei sicherlich der geringere Arbeitsaufwand verglichen mit einer prospektiven Studie oder einem Experiment eine große Rolle spielt. Der Anteil der experimentellen bzw. prospektiven Studien steht an der zweiten bzw. dritten Stelle. In der vorliegenden Arbeit sind als statistische Methoden vor allem die deskriptiven Verfahren ein wesentlicher Teil der biometrischen Analyse. Bei der Anwendung der statistischen Methoden fanden sich vor allem Defizite im Bereich Hypothesen testender Verfahren mit der Konsequenz einer zu oft unkritischen Verwendung dieser Methoden. In einigen Arbeiten sind sogar Auswertemethoden angegeben, die gar nicht durchgeführt worden sind. Eine Mitarbeit von statistischen Beratern wurde in etwa 46% der Fälle erwähnt. Die Beratung erfolgte überwiegend durch die Mitarbeiter der Universitätsmedizin Greifswald. Der Einfluss statistischer Beratung auf die Qualität der wissenschaftlichen Arbeit konnte in den untersuchten Dissertationen nicht objektiv eingeschätzt werden, da das seinerzeitige Promotionsverfahren eine Sichtung der fertigen Arbeit durch den statistischen Berater nicht vorsah. Es bleibt also offen, ob die Empfehlungen des Statistikers durch den Promovenden kreativ und auch richtig umgesetzt wurden. Es zeigte sich in den analysierten Arbeiten, dass bereits bei der Anwendung von Standardverfahren zu oft Fehler gemacht werden. Als wesentliche Mängel wurden identifiziert: - die Durchführung einer Studie bzw. eines Experimentes wird im statistischen Sinne nicht geplant; - Prinzipien der Stichprobenerhebung, die Beachtung von Confoundern/Kovariablen, Struktur-und Beobachtungsgleichheit von Studiengruppen, Stichprobenumfangspla- nung sind nicht bedacht; - Ergebnisse statistischer Auswertungen werden unzureichend interpretiert; - potentielle Möglichkeiten statistischer und nichtstatistischer biometrischer Verfahren (multivariate Statistik, sequentielle Verfahren, Äquivalenztests, Klassifikationsverfah ren etc.) bleiben ungenutzt. Für die wissenschaftliche Arbeit kann in Hinsicht auf die verfügbare Stundenzahl das Lehrprogramm zur Biometrie den Studierenden der Medizin jedoch nur einen ersten Ausgangspunkt bieten. Eine qualifizierte statistische Beratung bei der Erarbeitung einer medizinischen Dissertation erscheint ist unverzichtbar. Die zentralen Erkenntnisse der vorliegenden empirischen Arbeit sollen in zwei Empfehlungen formuliert werden: 1. Für die Studierenden der Medizin wäre eine Einordnung des Lehrgebietes Biometrie etwa in das 2.Klinische Jahr hilfreich, da zu diesem Zeitpunkt Arbeiten an der Disserta¬- tion in Angriff genommen werden und somit die Motivation zur Beschäftigung mit diesem Lehrgegenstand unterstützt wird. Zugleich besteht eher Veranlassung, die diesbezüglichen fakultativen Lehrangebote zur Datenauswertung gezielt zu nutzen. 2. Die Betreuung der Doktoranden hinsichtlich der Biometrie sollte durch ein durch das Promotionsverfahren objektiviertes Vorgehen unterstützt werden: Die unbedingt zu fordernde qualifizierte biometrische Unterstützung kann durch eine Verpflichtung zur Beratung sichergestellt werden, die bereits im Stadium der Versuchsplanung begin- nen sollte. Die fertige Arbeit sollte vor dem Einreichen vom statistischen Berater ge- prüft werden.
Das Bewusstsein dafür, dass mit Zufallsbefunden, d.h. nichtintendierten Befunden aus medizinischen Untersuchungen, vielschichtige ethische Herausforderungen einhergehen können, hat in den letzten Jahren zugenommen; dennoch sind Entscheidungen hinsichtlich eines ethisch verantwortlichen Umgangs mit Zufallsbefunden nach wie vor mit großen Unsicherheiten behaftet: Der einschlägige ethische Regulierungsstand bleibt zum Teil vage, die Perspektive der Betroffenen selbst weitestgehend unberücksichtigt. Die vorliegende empirisch-ethische Arbeit untersucht vor diesem Hintergrund am Beispiel von Zufallsbefunden aus dem Kontext der Ganzkörper-MRT-Untersuchung in SHIP, welche Auswirkungen Zufallsbefunde auf die betroffenen StudienteilnehmerInnen haben können; darüber hinaus soll eine Einschätzung der Leistungsfähigkeit des gegenwärtigen ethischen Regulierungsstandes vorgenommen werden. Für den empirischen Teil der Untersuchung wurden, unter Anwendung eines Mixed-Methods-Ansatzes, SHIP-ProbandInnen, die sich im Zeitraum vom 3. März bis zum 23. Juli 2010 in Greifswald einer Ganzkörper-MRT unterzogen hatten, befragt. Das zweistufige Vorgehen beinhaltete zunächst die zweimalige Befragung mittels eines Selbstausfüller-Fragebogens: Der erste (Pre-) Fragebogen wurde den ProbandInnen unmittelbar nach der MRT ausgehändigt und von diesen noch im Untersuchungszentrum ausgefüllt (n=439). Der zweite (Post-) Fragebogen wurde postalisch verschickt, nachdem die ProbandInnen entweder eine Mitteilung über einen Zufallsbefund erhalten hatten oder feststand, dass sie keine Mitteilung erhalten würden (n=409). Die Erhebung abschließend, wurden außerdem noch 20 Face-to-Face Interviews mit ProbandInnen geführt, die in den Fragebogen angeben hatten, dass sie bestimmte Phasen des Untersuchungs- bzw. Mitteilungsprozederes als sehr belastend empfunden haben und/oder eine erneute Teilnahme verweigern würden. Im normativ-theoretischen Teil der Arbeit erfolgt eine Darstellung des derzeitigen forschungsethischen Regulierungs- und Diskussionsstandes. Im Fokus stehen dabei die als besonders relevant identifizierten Problembereiche „Informed Consent“, „Fragen des Umgangs mit Zufallsbefunden“ und „Risk-Benefit-Assessment“. Die Zusammenführung der Ergebnisse der empirischen Untersuchung mit den Überlegungen aus der theoretischen Grundlegung ermöglicht schließlich eine ethische Reflexion in Form eines Abgleichs zwischen dem forschungsethisch Gebotenen (Sollen) und dem über die empirische Untersuchung zugänglich werdenden Ist-Stand (Sein). Ergebnis dieses Abgleichs sind insbesondere ethisch begründete Einschätzungen im Hinblick auf Optimierungspotentiale beim Umgang mit Zufallsbefunden aus bildgebenden Verfahren in populationsbasierter Forschung. Die im Rahmen der vorliegenden Untersuchung durchgeführten Analysen berechtigen insgesamt zu folgenden Schlussfolgerungen: 1) Das häufig in ProbandInnenstudien auftretende Phänomen der Therapeutic Misconception tritt trotz eines sorgfältigen und mehrstufigen Aufklärungsprozederes vor der Ganzkörper-MRT auch im Studienkontext von SHIP auf und stellt eine Gefährdung des Informed Consent dar. 2) Die Anfälligkeit der ProbandInnen für Therapeutic Misconception schränkt deren Fähigkeit zu einem realistischen Risk-Benefit-Assessment ein, zumal ein solcher Abwägungsprozess insgesamt durch viele Unwägbarkeiten in der Einschätzung von potentiellen Risiken und Nutzen einerseits und durch fundamentale methodische Unklarheiten erschwert ist. Die größte Herausforderung stellt 3) der Umgang mit den Zufallsbefunden dar und zwar sowohl auf einer konkreten als auch auf der theoretisch-regulatorischen Ebene: Belastung entsteht bei den MRT-ProbandInnen vor allem durch die Folgen eines rein schriftlichen Mitteilungsmodus sowie durch lange Zeiten der Ungewissheit bis zur Abklärung der mitgeteilten Ergebnisse. Aber gerade zum Mitteilungs- oder Abklärungsmodus von Zufallsbefunden liegen auf regulatorischer Ebene keine verbindlichen Empfehlungen vor; ebenso wenig abschließend geklärt sind die grundsätzlicheren Fragestellungen, a) was überhaupt als Zufallsbefund angesehen werden soll, b) durch wen Ergebnisse aus ProbandInnenstudien auf Zufallsbefunde untersucht werden sollen und c) wie valide ein Zufallsbefund sein muss, damit er überhaupt mitgeteilt wird. Hier wäre eine Einigung auf eine verbindliche und die Interessen der ProbandInnen berücksichtigende Vorgehensweise wünschenswert.
Docetaxel ist ein halbsynthetisches Zytostatikum aus der Klasse der Taxane, welches den intrazellulären Mikrotubulusapparat stabilisiert und so den gezielten Zelltod einleitet. Dieser Mechanismus wird zur Behandlung von schnell proliferierenden Tumorzellen genutzt, weshalb Docetaxel bis dato als eine First-line Medikation des kastrationsresisten Prostatakarzinoms (CRPC) gilt. Sowohl ein negatives Ansprechen der Therapie als auch die Entstehung zahlreicher Resistenzmechanismen können zur Verzögerung einer adäquaten Behandlung der malignen Erkrankung führen. Besonders Expressionänderungen von HSP27 werden in diesem Zusammenhang als Ursache für Zytostatikaresistenzen in diversen Tumorarten angegeben. In dieser Arbeit sollten die zellulären sowie molekularen Wirkungsweisen von Docetaxel auf PCa-Zellen verschiedener Dignität charakterisiert werden. Dabei wurde gezeigt, dass Docetaxel in allen Zelllinien einen negativen Einfluss auf die Vitalität und Zellzahl ausübt. Über die Aktivierung des Tumorsuppressors p53 führt Docetaxel in LNCaP-Zellen zur Fragmentierung der Poly-(ADP-Ribose)-Polymerase, was den Eintritt in die Apoptose charakterisiert. Wir demonstrierten, dass unter Docetaxel-Behandlung die Expression von HSP27 in LNCaP-, PC-3-Zellen sowie in PC-3-Zellen mit überexprimiertem HSP27 sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene steigt. Weiterhin wurde bewiesen, dass eine erhöhte HSP27-Expression mit einer intrazellulären Chemoresistenz einhergeht und dies sowohl in hormonsensitiven als auch in hormoninsensitiven PCa-Zellen den vitalitäts- und proliferationshemmenden Effekt von Docetaxel verringert. Die Blockierung von HSP27, wie es derzeit mit dem HSP27-Inhibitor OGX-427 in Phase II-Studien getestet wird, könnte somit einen geeigneten Angriffspunkt zur Verhinderung einer Resistenzentwicklung im CRPC darstellen und eine adäquate Therapie ermöglichen.
Im Rahmen dieser Dissertation wurden die Daten von 257 Patienten aus dem Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde Greifswald, Poliklinik für Zahnerhaltung, Parodontologie und Endodontologie, Abteilung Parodontologie von 1995 bis einschließlich 2010 erfasst, ausgewertet und interpretiert. Der Zweck dieser Studie lag darin, die Überlebenswahrscheinlichkeiten für Zähne unter verschiedenen Einflussfaktoren zu schätzen. Außerdem sollten in diesem Zusammenhang die Inzidenzraten für Zahnverlust unter verschiedenen Faktoren ermittelt werden. Da es für den Behandler oft schwierig ist, den Erfolg seiner Langzeitbehandlung einzuschätzen, können die Ergebnisse dieser Arbeit einen Beitrag dazu leisten, diejenigen Faktoren besser einzuschätzen, die für die Überlebenswahrscheinlichkeit von Zähnen von Relevanz sind. Mathematisch ausgewertet wurden die Daten mit Mitteln der Überlebenszeitanalyse. Anders als bei der linearen Regression ermöglicht es das hier angewandte Mittel der Überlebenszeitanalyse, die Information, wie lange ein Zahn mindestens überlebt hat, bis er zensiert wurde, zu verwerten. Diese Zensierung konnte beispielsweise durch das Studienende vor dem Ereigniseintritt, den Umzug oder den Tod des Patienten eintreten. Eine weitere Zielstellung lag in der Erfassung der Entwicklung der Sondierungstiefen über den Zeitraum der gesamten Erhaltungstherapie hinweg. Da die Sondierungstiefe als Parameter für die gegenwärtige Entzündung des Parodontiums gilt, konnte der Erfolg der Parodontaltherapie hieran gut beurteilt werden. Die Unterschiede bei den Überlebenskurven waren bei den folgenden Variablen signifikant: Alter, Beruf, behandelnde Schwester, Plaque, Anzahl der fehlenden Zähne, Kieferart, Mundtklasse, Zahntyp, Beweglichkeit, Furkation, initiale Sondierungstiefe und initialer Knochenverlust. Die Unterschiede bei den Überlebenskurven der Variablen Geschlecht, Raucher, Antibiotika, Compliance und Therapieart waren hingegen nicht signifikant. Anschließend wurde die multivariate gemischte Cox-Regression angewandt, die es einerseits ermöglicht, im Gegensatz zur Analyse der Überlebenskurven, mehrere Variablen gleichzeitig zu betrachten und andererseits, neben der Zahnebene, zusätzlich die Patientenebene zu berücksichtigen. Als Modellauswahlverfahren kam die Stepwise Variable Selection zur Anwendung, um die beste Auswahl von Variablen zu erhalten. Dabei wurden die Variablen Geschlecht, Raucher, Antibiotika, Compliance, Plaque, Mundtklasse und Therapieart nicht in das Modell hinzugefügt. All diese Faktoren hatten in der multivariaten Betrachtung keinen zusätzlichen Einfluss auf die Hazardrate. Es stellte sich heraus, dass ein hohes Alter, ein niedriger Berufsstatus, eine schlechter behandelnde Schwester, eine hohe Anzahl fehlender Zähne, die Zahnlage im Oberkiefer, der Zahntyp Molar, eine hohe Beweglichkeit, Furkationsbefall, eine erhöhte Sondierungstiefe zu Beginn der Erhaltungstherapie und ein erhöhter initialer Knochenverlust den Zahnverlust in der Erhaltungstherapie begünstigen. Die Inzidenz des Zahnverlusts nahm mit zunehmender Sondierungstiefe zu. Insbesondere ab Sondierungstiefen, die größer als 4 mm waren, zeigte sich ein deutlicher Anstieg im Vergleich zu physiologischen Sondierungstiefen. Bezüglich der Entwicklung der Sondierungstiefen ließ sich ein starker Rückgang pathologischer Taschen nach aktiver Therapie feststellen, der über die Dauer des Recalls leicht abnahm.
Die hier präsentierten Daten bieten einen neuen Einblick in die Strategie des motorischen Lernens, in die Übertragung von angeeigneten motorischen Fähigkeiten auf neue Aufgaben sowie in den gesamten Prozess von der Enkodierung motorischer Sequenzen bis hin zum Abruf und Spielen derselben. Dabei konnten insbesondere Aktivierungen der motorischen Netzwerke, des Spiegelneuronensystems und des Arbeitsgedächtnisses bei Pianisten während der Enkodierung gezeigt werden. Diese Vorwegnahme der notwendigen Aktivitäten für das danach folgende Abspielen der Sequenzen beruht am ehesten auf dem Hebbschen-Lerneffekt, hervorgerufen durch das regelmäßige Training. Dieser Effekt bildet möglicherweise die Grundlage für die bessere Durchführung des Spielens der Sequenzen. Im Gegensatz dazu ergab sich bei den Nicht-Musikern eine erhöhte kortikale Aktivität ähnlicher Areale beim Abruf und Spielen der Sequenzen, die erforderlich war, um eine geringe Fehlerquote und ein präzise Bewegung der Finger zu erreichen. Die Pianisten wiesen beim Abruf der Sequenzen eine verringerte kortikale Aktivität auf, im Sinner einer Ökonomisierung der motorischen Areale.
Diese longitudinale populationsbasierte Studie im Rahmen der Study of Health in Pomerania (SHIP) untersuchte die Wechselwirkungen von sozioökonomischen Faktoren und systemischer Entzündung (CRP) auf die Parodontitisprogression und den Zahnverlust. Daten von 2566 Probanden innerhalb eines fünfjährigen Untersuchungszeitraumes wurden analysiert. Untersucht wurde der Einfluss von Bildung, Einkommen, Familienstand, Rauchverhalten und Übergewicht mittels multipler Regressionsanalysen auf Attachmentverlust und Poisson- Regressionsanalyen auf Zahnverlust. Resultierend ergab sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen niedriger Bildung und geringem Einkommen auf das Zahnverlustrisiko (IRR 1.63, p < 0.001 und 1.25, p < 0.001) und auch auf die Progression des mittleren klinischen Attachmentverlusts (p < 0.010 und p = 0.046). Ein Anstieg der CRP- Werte war mit niedrigen sozioökonomischen Faktoren sowie mit Rauchen und Übergewicht assoziiert. Ebenso führten niedrige sozio-ökonomische Faktoren, besonders bei Vorhandensein hoher CRP- Werte, zu mehr Zahnverlust (p < 0.001). Übergewicht wirkte sich besonders nachteilig auf den Zahnverlust und den Attachmentverlust bei männlichen Probanden aus. Verheiratete männliche Probanden verzeichneten dagegen eine Abnahme des Attachments- und Zahnverlusts. Die Untersuchung bestätigte den Einfluss sozioökonomischer Faktoren auf die Parodontitisprogression und zeigt, dass hohe CRP-Werte den Einfluss niedriger sozioökonomischer Faktoren auf Zahn- und Attachmentverlust verstärken können.
Gadoxetate ist ein neuartiges gadoliniumhaltiges leberspezifisches paramagnetisches Kontrastmittel. Es wird nur über funktionell intakte Leberzellen aufgenommen. Der Aufnahmemechanismus von Gadoxetate beim Menschen ist unbekannt. Es gibt Hinweise aus In-vitro und In-vivo Studien an Ratten, dass Gadoxetate ein Substrat für Vertreter der lebespezifischen organic anion-transporting polypeptides (OATP) Familie ist. Daher war das Ziel der vorliegenden Dissertation, den Einfluss der häufigsten funktionellen Varianten der hepatischen Aufnahmetransporter OATP1B1 und OATP1B3 In-vitro und In-vivo am Menschen zu untersuchen. Methode: Es wurden 36 gesunde Probanden kaukasischer Abstammung entsprechend ihres OATP1B1- und OATP1B3-Haplotyps ausgewählt und den Gruppen wie folgt zugeordnet: OATP1B1/1B3 Wildtyp (n=10), OATP1B1 *1b/*1b (n=8), OATP1B1 *15/*15 und *5/*15 (n=8), OATP1B1 *1a/*5 (n=6) und OATP1B3 *4/*4 (N=4). Nach einer Injektion von 0,1 ml/kg/KG wurden die pharmakokinetischen Parameter und das hepatische enhancement durch Gadoxetate (mittels T1- gewichteter MRT) gemessen. In-vitro Studie: Die Effekte von OATP1B1, OATP1B3 und ihrer funktionellen Varianten auf die zelluläre Aufnahme von Gadoxetate wurde mittels validierter stabil transfizierter HEK-Zellen untersucht. Die Gadoxetate-Konzentrationen in Plasma, Urin, Stuhl und Zellen wurden mittels Flüssigchromatographie-Tandemmassenspektrometrie (LC-MS/MS) bestimmt. Ergebnisse: Die Transportaktivität der Proteinvariante OATP1B1p.130Asp und OATP1B3p.233Ile war erhöht während die der Varianten OATP1B3p.112Ala und OATP1B3p.522Cys sowie der OATP1B1p.130Asp/174Ala Varianten erniedrigt war im Vergleich zu den Wildtypproteinen. Das hepatische Enhancement mit Gadoxetate war in den Gruppen OAT1B1 *1a/*5 und *15/*15 und *5/*15 deutlich reduziert im Vergleich zu den OATP1B1 *1a/*1a und *1b/*1b-Trägern. OATP1B3*4/*4 hatten keinen funktionellen Einfluss auf die hepatische Aufnahme von Gadoxetate. Keiner der pharmakokinetischen Parameter wurde durch OATP1B1 und OATP1B3 Varianten signifikant beeinflusst. Zusammenfassend konnte diese Untersuchung bestätigen, dass Gadoxetate ein Substrat von OATP1B1 und OATP1B3 ist. Wir konnten nachweisen, dass zumindest die OATP1B1 Varianten von klinischer Bedeutung für die hepatische Aufnahme von Gadoxetate in gesunden Probanden sind. OATP1B1-Haplotypen können eine Rolle bezüglich der interindividuellen Variabilität in dem hepatischen enhancement durch Gadoxetate spielen. Weitere klinische Studien sind erforderlich, um die hier gewonnenen Ergebnisse zu bestätigen.
Background: High resolution three-dimensional (3-D) magnetic resonance imaging (MRI) is widely used to predict the neurovascular anatomy within the cerebellopontine angle. Objective: To assess value of 3-D three-dimensional Steady-state free precession imaging (SSFP) and Time-of-flight magnetic resonance angiography (TOF MRA) and in detecting the offending vessels in hemifacial spasm by comparison to intraoperative endoscopic visualization. Methods: 42 patients underwent endoscope-assisted microvascular decompression (MVD). All available preoperative 3-D SSFP and TOF MRA images were checked. Intraoperative videos were captured by a high definition endoscopic camera attached to endoscopes while exploring the area of facial nerve root exit zone (REZ). Evaluation of the 3-D images was performed by two independent groups of observers and compared with the operative findings. Results: 3-D MRI had an average positive predictive value (PPV) of 89.1% in differentiating between simple and complex compression. Mean accuracy of the before mentioned images in detection of the offending vessels was 83.3% and 77% according to the first and second group of observers respectively. Averaged inter-observer agreement between the two groups of observers was substantial with an averaged Kappa coefficient (K) of 0.56. In simple compression group, mean accuracy was 97% and 89.4% according to the first and second group of observers respectively. Averaged K for agreement was substantial (K=0.65). Conclusion: According to endoscopic visualisation, 3-D SSFP and TOF MRA images are accurate in detecting the offending vessels in simple compression of the facial nerve, and in predicting presence of a complex compression with variable sensitivity in identifying all offending vessels.
Urban Green Areas – their functions under a changing lifestyle of local people, the example of Hanoi
(2013)
Hanoi is a rapidly developing city - in terms of area, population and economy. It also has to face social and environmental problems that often accompany the fast development of a city. Increasing environmental pollution leads to a decrease in living conditions, such as clean water, housing, social services, etc., for most of the city’s inhabitants. Other well-known social problems in cities worldwide also occur in Hanoi nowadays, for example inequality, food supply, and unemployment. In addition, the society is altering; lifestyle- change is a permanent process. Today, it seems that the changing process in Asian countries is rather leap-frogging than continuously. Although many research projects concerning to urban green areas in Hanoi have been completed recently, less is known about utilization of parks&gardens in a practical and systematic way. This study aims at contributing to fulfills the gaps with up-to-date facts and figures of parks’ utilization in the inner city of Hanoi. Based on “grounded theory”, triangular methodology was applied to collect empirical data in four main parks in the inner city of Hanoi namely: Thong Nhat, Bach Thao, Hoan Kiem, and Lenin. Scientific observations, visitor countings were done in 2010-2011; including 2143 face-to-face interviews to park users covering the course of the year and a small online-poll of 113 responses. Thirteen interviews with experts have been done in several phases and taken into account for discussing and testing hypotheses. Empirical results have shown that utilization of the parks is in abundance in terms of the use - numbers as well as activities. A comparison between the courses of the day for parks in Berlin and Hanoi shown that the time of using parks in Hanoi is earlier in the day. In details, there is 25% and 1.4% of total daily visitors went to parks in Hanoi and Berlin,, respectively. However, the biggest peak in park-visiting time for both cities is in the afternoon. The findings also clarified that students and retirees are the major users even though there is some different in structures of park user among the four parks. The length of stay depends on how large and interesting a park is. In this aspect, Hanoi parks are very poor in facilities showing by a long list of missing facilities in the parks. However, as there is no alternative, parks in Hanoi still attract a high number of visitors. In general, results from this study have shown a close relationship among socio-economic and political situations in Vietnam with UGAs and its utilization. Influencing factors on parks’ utilization were also indentified, which are social changes, lifestyle changes, economic situation, conflicts in land usage, and maintaining cost for UGAs. Three given hypotheses were confirmed: i) the demand of public UGAs in inner Hanoi will grow mid-term and increase strongly long-term; ii) Hanoi’s residents will claim strongly for more parks in the future; ii) The number of conflicts inside the area of UGAs, among the visitors will occur very soon and require a specific master plan for the development and the management of UGAs. Finally, based on the weaknesses of UGAs in Hanoi recently, two groups of recommendations were also suggested to improve UGAs. Firstly, in terms of quality – quantity: • Retain each square meter of green space as UGA – do not unblock any green space for construction; • The existing UGA have to be well maintained. Secondly, in terms of management – planning: • Elaborate a UGA-masterplan for (inner) Hanoi; • Keep UGA management in the responsibility of public bodies; • Implement participation of affected population defector in the process of planning and management (as it has already been written in planning guidelines); • Be aware of potential conflicts among park user groups; • Establish an UGA monitoring system – involving regular (or even permanent) countings based on up-to-date technology; Realize horizontal partnering structures.
Die bakterielle Schleimkrankheit hervorgerufen durch Ralstonia solanacaerum, sowie die bakterielle Pelargonienwelke, verursacht durch Xanthomonas hortorum pv. pelargonii, sind zwei bedeutende Bakteriosen an Pelargonien. Für beide Krankheiten gibt es keine zugelassenen Bekämpfungsmethoden, so dass diese nur durch Einhalten phytosanitärer Maßnahmen kontrolliert werden können. Vor allem in Jungpflanzenbetrieben verursacht das Auftreten dieser beiden Schaderreger erhebliche finanzielle Einbußen. Ziel dieser Arbeit war es, ein breites Pelargonium-Sortiment hinsichtlich der Resistenz gegen X. hortorum pv. pelargonii und R. solanacearum zu testen. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: Es konnten effektive Inokulationsmethoden entwickelt werden, die es ermöglichten reproduzierbare und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Von insgesamt 114 getesteten Pelargonien–Genotypen konnten drei Genotypen mit einer Resistenz gegen beide Schaderreger selektiert werden. Das heißt, dass die Pflanzen nach der Inokulation mit dem jeweiligen Erreger keine Symptome zeigten und auch eine Bakterienvermehrung und –ausbreitung in der Pflanze nicht nachgewiesen werden konnte. Erstmals wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Resistenz in Pelargonien gegenüber Ralstonia solanacearum nachgewiesen. Die gefundenen Resistenzen sollten anschließend in die anfällige Kultursorte Pelargonium x hortorum eingekreuzt werden. Eine Kreuzung zwischen den resistenten Genotypen und P. x hortorum konnte – jedoch nach mehreren Versuchen- aufgrund des phylogenetischen Abstands zwischen den einzelnen Genotypen nicht erfolgreich durchgeführt werden. Als Alternative zur natürlichen Kreuzung wurde die Protoplastenfusion verwendet. Hierfür wurden zunächst In-vitro-Kulturen von den resistenten und den anfälligen Ausgangspflanzen angelegt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl chemische Fusionen mit Hilfe von PEG als auch Elektrofusionen mit Pelargonium-Protoplasten durchgeführt. Durch eine Weiterentwicklung des Regenerationssystems für Pelargonium konnten erfolgreich Pflanzen aus der Protoplastenfusion regeneriert werden. Insgesamt wurden 320 Regeneratpflanzen aus der In-vitro-Kultur ins Gewächshaus überführt. Davon zeigten 43 Pflanzen phänotypische Auffälligkeiten, 277 Pflanzen konnten vom Phänotyp der Wildform (609) zugeordnet werden. Im Rahmen des Regenerationsprozesses wurden diverse Zusatzstoffe hinsichtlich ihrer fördernden Eigenschaften getestet. Unter anderem wurde die Wirkung von Chitosan unterschiedlicher Herkunft sowie zwei Konzentrationen von Nitroprussid auf die Regeneration geprüft. Die Regeneratpflanzen wurden ins Gewächshaus überführt und phänotypisch, molekular mit Mikrosatelliten, flowzytometrisch mit GISH sowie anhand des Inhaltsstoffmusters charakterisiert. 13 Pflanzen zeigten phänotypische Auffälligkeiten in der Blattform und –struktur, die auf eine Polyploidisierung des Materials hinweisen. Sechs der auffälligen Regenratpflanzen wurden verklont und in einem Resistenztest hinsichtlich ihrer Eigenschaften gegenüber Ralstonia solanacearum und Xanthomonas hortorum pv. pelargonii getestet. Ein Teil der Pflanzen waren resistent gegen beide Erreger die restlichen Pflanzen wurden als tolerant gegen beide Erreger eingestuft. Im Rahmen der molekularen Untersuchungen wurden bisher Homofusionate des resistenten Genotyps ermittelt. Die untersuchten Pelargonium-Regenerate mit höherer Ploidie wiesen des Weiteren Veränderungen im Inhaltsstoffmuster in Bezug zu den Ausgangspflanzen auf.
Gegenstand der Arbeit ist die Kontamination von transdermalen Ultraschallsonden und deren klinische Relevanz. Dabei ist die Arbeit in zwei Teile unterteilt. Im ersten Teil wird ein ausführliches Review zu den relevanten Studien durchgeführt und die Ergebnisse der jeweiligen Studien analysiert und tabellarisch zusammengefasst. Im zweiten Teil werden durch eigenständig durchgeführte Versuche einerseits die Kontamination von transdermalen Sonden an einem Klinikum in einer Stichprobe und im Krankenhausroutinebetrieb untersucht, anderseits die Effektivität eines in Desinfektionsmittel getauchten, für Ultraschallsonden verträglichen Fertigwischtuchs getestet. Im Anschluss erfolgte die Evaluation der Praktikabilität der Wischtücher und der Änderung des Desinfektionsverhaltens des Personals nach Einführung der Wischtücher. Durch die vorliegende Arbeit konnte die klinische Relevanz der Kontamination von Ultraschallsonden und deren Rolle als Vektor bei der Übertragung von Infektionen aufgezeigt werden. Erstmalig liegt mit dieser Arbeit ein ausführliches Review über die bisherige Studienlage vor. Durch die eigenen Untersuchungen konnte die Effektivität der Fertigwischtücher im klinischen Alltag unter Praxisbedingungen getestet werden und unter bestimmten Voraussetzungen als ausreichend befunden werden. Aufgrund der Ergebnisse dieser Untersuchung wurden in der Zwischenzeit Fertigdesinfektionswischtücher für die gesamte Universitätsmedizin zur Desinfektion von Ultraschallsonden eingeführt.
Glioblastome gehören zu den aggressivsten Gehirntumoren. Trotz intensiver Forschung an neuen Therapieoptionen liegt die mittlere Überlebenszeit bei nur 12 bis 15 Monaten. Wie andere solide Tumoren weist das Glioblastom Abweichungen im extra- (pHe) und intrazellulären (pHi) pH im Vergleich zu gesundem Gewebe auf. In Tumoren liegt der pHi im alkalischen Bereich und das extrazelluläre Milieu ist saurer. Diese pH-Unterschiede begünstigen die Tumorentstehung und -progression und sind an der Ausprägung typischer Merkmale von Glioblastomen wie der hohen Infiltrierungsrate, der unkontrollierten Proliferation und den Resistenzmechanismen beteiligt. Die Aufrechterhaltung des pHi wird u.a. durch pH-regulatorische Transporter wie den Natrium-Protonenaustauschern (NHE), den Monocarboxylattransportern (MCT) und dem Natriumabhängigen Chlorid-Bicarbonat-Austauscher (NDCBE) gewährleistet. Diese Transporter sind wichtige Regulatoren des pHi in gesunden, wie auch in malignen Zellen und werden in vielen Tumoren verstärkt exprimiert und/oder weisen eine erhöhte Aktivität auf. Ziel dieser Arbeit war es daher, in humanen Gliomproben die Expression der Transporter NHE1, NHE5, MCT1, MCT4, MCT5 und NDCBE zu untersuchen. Des Weiteren sollte die Regulation dieser Transporter durch antitumorale Substanzen (Zytostatika, NSAIDs) in den humanen Glioblastomzelllinien LN18 und U87MG betrachtet werden. Auf mRNA-Ebene konnte eine erhöhte Expression von NHE1, MCT1, MCT4 und MCT5 in humanem Glioblastomgewebe im Vergleich zu nicht-malignem Gehirngewebe nachgewiesen werden. Der Transporter MCT4 zeigten zudem einen Anstieg im mRNA-Gehalt der Grad-IV-Glioblastome verglichen mit Hirntumoren der Grade I-III. Für NHE1, NHE5 und MCT5 wurden des Weiteren interindividuelle Expressionsunterschiede detektiert. Patienten, die zum Zeitpunkt der Diagnosestellung ein Alter oberhalb des Medians aufwiesen, zeigten eine erhöhte Expression von NHE1, NHE5 und MCT5. Zudem lag eine erhöhte NHE5- und MCT5-Expression bei denjenigen Patienten vor, deren Überlebenszeit kürzer als die mediane Überlebenszeit war. Als antitumorale Wirkstoffe zur Beeinflussung der Transporterexpression und der Transporteraktivität in vitro wurden Zytostatika und als neue Therapieoption nichtsteroidale Antiphlogistika (NSAIDs) betrachtet. Als einziges Zytostatikum zeigte Teniposid Effekte auf die Expression der pH-regulatorischen Transporter und auf die Transportaktivität von NHE1 und MCT1. Zudem führte Teniposid zu einer verminderten Phosphorylierung von NHE1, was die reduzierte Transportaktivität erklären könnte. Die Proteinexpression der möglicherweise durch alternatives Splicen entstandenen 52 kDa großen NHE1-Variante 2 wurde durch Teniposid begünstigt. Diese NHE1-Variante zeigte zudem eine vermehrte mitochondriale Lokalisation. Des Weiteren konnte in Transportstudien mit Laktat eine Beeinflussung der MCT1-Aktivität durch Teniposid beobachtet werden. Ob eine direkte Interaktion von Teniposid mit MCT1 vorliegt, muss in weiteren Untersuchungen geklärt werden. Durch Teniposid wurde zudem der pHi erniedrigt und die Zellviabilität gesenkt. Das NSAID Diclofenac reduzierte ebenfalls die Zellviabilität und verminderte die NHE1-Transportaktivität unabhängig von der NHE1-Phosphorylierung. Unter Celecoxib kam es zu einer veränderten intrazellulären Lokalisation von NHE1- sowie LAMP2-positiven Signalen. Die Akkumulation dieser Strukturen in Kernnähe und die reduzierte Zellviabilität könnten auf Autophagozytose unter Celecoxib hinweisen. Trotz bekannter anti-tumoraler Wirkung von Ibuprofen in verschiedenen In-vivo- und In-vitro-Studien, erhöhte dieses NSAID interessanterweise die Zellviabilität der Glioblastomzellen. Die Transporterexpression und -aktivität blieb jedoch unbeeinflusst. Auf Grund dieser Befunde wurde zur weiteren Untersuchung von Ibuprofen ein intrakranielles Maus-Glioblastommodell unter Verwendung der murinen Glioblastomzellen GL261-GFP am Institut für Pharmakologie etabliert. In diesem In-vivo-Glioblastommodell konnte ein vermindertes Tumorwachstum bei den Ibuprofen-behandelten Tieren im Vergleich zu den Kontrolltieren festgestellt werden. Die Diskrepanz der In-vitro- und In-vivo-Daten könnte u.a. auf die in der Literatur beschriebene anti-angiogenetischen Wirkung von Ibuprofen zurückgeführt werden und zeigt die Wichtigkeit von tierexperimentellen Untersuchungen bei der Aufklärung von Medikamentenwirkungen. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern erste Hinweise, dass pH-regulatorischen Transporter wie NHEs und MCTs in humanen Glioblastomen eine Bedeutung bei der Tumorprogression und beim Ansprechen auf antitumorale Substanzen haben können. Die durch Teniposid und den NSAIDs modulierte Transporterexpression und –aktivität könnte eine Bedeutung für die antitumorale Wirksamkeit der Substanzen haben. Eine detaillierte Aufklärung dieser Mechanismen kann neue Erkenntnisse über die Interaktionen von bekannten Substanzen mit neuen Zielstrukturen liefern.
Herpesviren weisen einen komplexen Replikationszyklus auf, innerhalb dessen die einzelnen Schritte der Morphogenese der Nachkommenviren in unterschiedlichen zellulären Kompartimenten ablaufen. Während die Kapsidmorphogenese und Genomverpackung im Zellkern der infizierten Zelle stattfinden, erfolgt die weitere Reifung zu infektiösen Virionen im Cytoplasma. Voraussetzung hierfür ist ein als nuclear egress bezeichneter Prozess, durch den die Kapside mittels eines envelopment-deenvelopment-Mechanismus an der Kernhülle Zugang zum Cytoplasma erhalten. Zielstellung der vorliegenden Arbeit war, mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie eine geeignete live-cell imaging-Methodik zu entwickeln, mit der der Transport der Kapside durch die Kernhülle dargestellt werden konnte, um die Dynamik dieses Prozesses aufzuklären.
Untersuchungen zur Appendikopathie der Appendix vermiformis als eigenständiges Krankheitsbild
(2013)
Der Begriff neurogene Appendikopathie wurde bislang für Patienten verwendet, die bei entsprechender Klinik mit dem Verdacht auf eine akute Appendizitis operiert wurden. Zugleich fand sich histologisch, bei fehlenden Entzündungszeichen, eine Vermehrung von S-100 positiver Nervenfasern. Ziel dieser retrospektiven Studie war das fragliche Vorliegen einer neurogenen Appendikopathie zu klären, indem die klinische Symptomatik und zusätzliche Daten eines bestimmten Patientenkollektivs sowie deren Appendices näher analysiert wurden. In unsere Studie wurden alle Präparate von Patienten mit der pathologischen Diagnose einer chronischen Appendizitis über einen Zeitraum von 8 Jahren (n=121) eingeschlossen. Die chronische Appendizitis wurde definiert als eine Appendix, bei der histologisch keine Hinweise auf eine akute Entzündung vorlagen. Als Vergleichsgruppen dienten 110 Patienten mit dem pathologisch bestätigten Befund einer akuten Appendizitis sowie 120 Patienten, bei denen die Appendix im Rahmen einer Gelegenheitsappendektomie entfernt wurde. Immunhistochemisch wurde die vermehrte Expression des S-100 Proteins und der Neuropeptide Vasoaktives intestiniales Pepdid (VIP) sowie Substanz P untersucht. Neurome, die bislang als charakteristisch für eine neurogene Appendikopathie galten, fanden sich histologisch fast bei der Hälfte (57/121; 47,1%) der Gruppe der chronischen Appendizitis, jedoch weitaus mehr (69/120; 57,5%) in der Kontrollgruppe Gelegenheitsappendektomie, die klinisch und histologisch keinerlei Anzeichen für eine Appendizitis aufwies. Bei einer Subgruppe von 40 der 121 Patienten mit chronischer Appendizitis konnte keine andere Ursache für die klinischen Beschwerden nachgewiesen werden. Somit vermuten wir bei dieser Gruppe das Vorliegen einer „Appendikopathie“. Beim Vergleich der Lokalisation der Nervenfasern fand sich der Mukosa-Typ mit 22,5% deutlich häufiger in der Subgruppe Appendikopathie als in der Gruppe der Gelegenheitsappendektomie (1,6%). Die Lokalisation der Nervenfasern unterschied sich signifikant (p= 0.0001). Des Weiteren wurden die Präparate dieser beiden Gruppen auf das Vorliegen einer vermehrten Expression der Neuropeptide VIP und Substanz P verglichen. In der VIP-Färbung zeigte sich eine signifikant 37 unterschiedliche Verteilung (p=0.0211) mit deutlich stärkerer Expression von 45% (54/120) in der Kontrollgruppe Gelegenheitsappendektomie gegen 32% (13/40) in der Gruppe der Appendikopathie. Die Expression der Nervenfasern in der Färbung mit Substanz P unterscheidet sich in der Gruppe der Appendikopathie (14/40; 35%) und der Gruppe der Gelegenheitsappendektomie (42/120; 35%) nicht (p= 0.8821). Somit ist zusammenfassend zu sagen, dass sich kein Unterschied in der Expression der den Nervenfasern assoziierten Neuropeptiden findet. Demnach kann der Nachweis vermehrter Nervenfasern oder entsprechender Neuropeptide nicht zur Diagnosestellung einer möglichen Appendikopathie beitragen. Aufgrund dieser Ergebnisse liegt die Vermutung nahe, dass eine Erkrankung der Appendix, die klinisch einer akuten Appendizitis ähnelt, im Sinne einer Appendikopathie existiert. Jedoch ist eine histopathologische Definition und Sicherung der Diagnose „neurogene Appendikopathie“ mit Hilfe der HE-Färbung, S- 100 Immunhistochemie oder gezielter Färbung von VIP und Substanz P nach den Ergebnissen dieser Studie nicht möglich. Abschließend sind wir der Meinung, dass eine makroskopisch unauffällige Appendix bei Patienten mit einer Appendizitissymptomatik entfernt werden sollte. Zudem ist in weiteren Untersuchungen zu klären, inwieweit bislang noch nicht untersuchte Chemokine oder die vermehrte Nerveneinwucherung in die Mukosa möglicherweise eine Rolle für dieses Krankheitsbild spielen.
Die Ventrikulostomie und die Aquäduktoplastie sind endoskopische Verfahren zur Wiederherstellung der Liquorzirkulation beim Verschlusshydrozephalus durch Aquäduktstenose. Bei der Aquäduktoplastie wird im Gegensatz zur Ventrikulostomie der physiologische Liquorfluss durch den Aquädukt wiederhergestellt. Während die initialen Ergebnisse der Aquäduktoplastie vielversprechend waren, zeigte sich im Langzeitverlauf eine unerwartet hohe Restenoserate von ca. 50 %. Die Ursachen hierfür sind weitgehend unklar. Da der Liquorfluss ein möglicher Faktor in der Pathophysiologie der Restenose sein könnte, war das Ziel dieser Arbeit die Untersuchung des Liquorflusses nach endoskopischer Aquäduktoplastie (EAP) und endoskopischer Ventrikulostomie (ETV) bei Patienten, die wegen eines Hydrozephalus durch Aquäduktstenose operiert wurden. Mit Hilfe der Phasen-Kontrast-MRT wurde bei Patienten, die wegen eines Hydrozephalus durch Aquäduktstenose ventrikulostomiert (ETV-Gruppe, n=8), aquäduktoplastiert (EAP-Gruppe, n=8) oder sowohl ventrikulostomiert als auch aquäduktoplastiert (ETV/EAP-Gruppe, n=6) wurden, der Liquorfluss durch den Aquädukt bzw. die Ventrikulostomie analysiert. Außerdem wurde zum Vergleich der aquäduktale Liquorfluss bei gesunden Probanden (n=14) gemessen. Es wurden eine qualitative Flussanalyse in sagittaler Schichtung und eine quantitative Analyse in axialer Schichtung durchgeführt. Der Vergleich der aquäduktalen Liquorflüsse bei gesunden Probanden und bei Patienten nach EAP zeigte, dass die Aquäduktoplastie zunächst einen normalen Liquorfluss wiederherstellt. Vergleicht man jedoch den Liquorfluss durch die Ventrikulostomie nach ETV mit dem Fluss durch den Aquädukt nach EAP, findet man einen signifikant höheren Fluss durch die Ventrikulostomie. Dieser Unterschied bestand sowohl beim Vergleich der ETV-Gruppe mit der EAP-Gruppe als auch beim Vergleich innerhalb der ETV/EAP-Gruppe. Es gab keinen Unterschied im aquäduktalen Liquorfluss beim Vergleich der EAP-Gruppe mit der ETV/EAP-Gruppe. Und es gab keinen Unterschied beim Vergleich des Liquorflusses durch das Ventrikulostoma beim Vergleich der ETV-Gruppe mit der ETV/EAP-Gruppe. Bei 50 % der aquäduktoplastierten Aquädukte wurde eine Restenose nach 46 Monaten (Zeitspanne 18 – 126 Monate) festgestellt. Im Gegensatz dazu blieben alle Ventrikulostomien innerhalb eines mittleren Nachbeobachtungszeitraums von 110 Monaten offen, auch wenn ein Patient nach 66 Monaten wegen eines Normaldruckhydrozephalus mit einem ventrikuloperitonealen Shunt versorgt werden musste. Die hohe Restenoserate nach endoskopischer Aquäduktoplastie beim Verschlusshydrozephalus durch Aquäduktstenose ist enttäuschend. Die Ursachen dieser Restenose sind sicher multifaktoriell und derzeit wenig verstanden. Ein wesentlicher Faktor könnte der geringe aquäduktale Liquorfluss sein, der häufig unzureichend ist, das Lumen offen zu halten. Der signifikant höhere Liquorfluss durch die Ventrikulostomie könnte zumindest teilweise die geringere Re-Verschlussrate des Ventrikulostomas nach ETV im Vergleich zur hohen Restenoserate der Aquädukte nach EAP erklären.
Moderne Arzneistoffentwicklungsprogramme erbringen in zunehmendem Maße schwer wasserlösliche Arzneistoffe. Dies bringt pharmazeutisch-technologische und biopharmazeutische Probleme für deren Formulierung mit sich. Eine ausreichende Löslichkeit ist notwendig für die Herstellung von intravenös zu applizierenden Zubereitungen und die Durchführung von in vitro Untersuchungen z.B. im Rahmen der Arzneistoffentwicklung. Eine schlechte Löslichkeit kann die Resorption verzögern und so die Bioverfügbarkeit von oral verabreichten Arzneistoffen beeinträchtigen. Lösungsvermittler bieten eine Möglichkeit, die Wasserlöslichkeit von Arzneistoffen zu verbessern und finden breite Anwendung in vielen zugelassenen Arzneimitteln und v.a. in der präklinischen und klinischen Entwicklung. Trotz des Anspruchs der pharmakologischen Inaktivität wurde in der Literatur für verschiedene Lösungsvermittler jedoch ein Einfluss auf die Pharmakokinetik von Arzneistoffen beschrieben. Die Absorption, Verteilung und Elimination eines Arzneistoffes wird zu großen Teilen von Transportproteinen und metabolisierenden Enzymen bestimmt. Als Ursache für die pharmakokinetischen Veränderungen wurde eine Interaktion der Hilfsstoffe mit dem Effluxtransporter P-Glykoprotein (ABCB1) und dem metabolisierenden Enzym Cytochrom P450 (CYP) 3A4 erkannt. Zum Einfluss auf Aufnahmetransporter gab es bisher nur wenige Erkenntnisse für Cremophor EL. Da sie dem Metabolismus und Efflux vorgelagert sind, spielen Aufnahmetransporter eine besondere Rolle. Daher gab es einen speziellen Bedarf an Wissen über den Einfluss von Lösungsvermittlern auf Aufnahmetransporter. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der Lösungsvermittler Polyethylenglykol (PEG) 400, Hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPCD), Solutol HS15 (SOL) und Cremophor EL (CrEL) auf die Aufnahmetransporter organic anion transporting polypeptide (OATP) 1A2, OATP1B1, OATP1B3, OATP2B1 und Na+ / taurocholate cotransporting polypeptide (NTCP) an zellulären Transportermodellen untersucht. PEG 400 hemmte selektiv OATP1A2. HPCD hemmte bei allen Transportern nur die Aufnahme von Substraten mit Sterangrundgerüst vermutlich durch Komplexbildung, stimulierte jedoch die NTCP-abhängige Aufnahme von Bromosulfophthalein (kein Steran). SOL und CrEL hemmten alle Transporter. Für OATP1B1 und NTCP (Hemmung oberhalb der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC)) ist ein mizellares trapping als Ursache wahrscheinlich. Für OATP1A2, OATP1B3 und OATP2B1 (Hemmung unterhalb der CMC) müssen spezifische Mechanismen involviert gewesen sein. Pharmakokinetische Interaktionen mit Hilfsstoffen können also auch auf Ebene der Aufnahmetransporter stattfinden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die in vivo Relevanz der Befunde überprüft. In einer Studie wurde der Einfluss von PEG 400, HPCD und SOL auf die Pharmakokinetik der Modellarzneistoffe Paracetamol, Talinolol, Colchicin und Ciclosporin A nach intravenöser Applikation an Ratten untersucht. Dabei erwies sich keiner der Hilfsstoffe als vollständig inert. Es wurde eine Vielzahl unterschiedlicher Effekte beobachtet. Häufig traten Veränderungen in der AUC, der Halbwertzeit und der Verteilung auf. Grundsätzlich schienen alle in Frage kommenden Mechanismen auch in vivo eine Rolle zu spielen. Die in der Literatur beschriebene Hemmung von Effluxtransport und Phase I Metabolismus konnte bestätigt werden. Die in vitro beobachtete Hemmung von Aufnahmetransportern konnte in vivo belegt werden. Auch unspezifische Mechanismen wie Komplexbildung und mizellares trapping schienen in vivo relevant zu sein. Durch die Überlagerung verschiedener Mechanismen ergab sich jedoch ein sehr komplexes Bild, das sowohl von den Eigenschaften des jeweiligen Hilfsstoffes als auch von denen des Arzneistoffes geprägt war. Daher konnten in den meisten Fällen nur allgemeine Hypothesen zu den möglichen Ursachen der Interaktion aufgestellt werden. Aus demselben Grund ist keine Extrapolation der Daten auf andere Lösungsvermittler und Arzneistoffe im Sinne einer Vorhersage möglich, da die wenigsten Substanzen ausreichend gut charakterisiert sind. Dennoch lässt sich schlussfolgern, dass Lösungsvermittler ein gewisses Interaktions-potenzial besitzen, das sich nicht nur auf ABCB1 und CYP3A4 beschränkt. Damit können sie an Arzneimittelinteraktionen beteiligt sein. Diese Effekte sollten somit auch in der Arzneimittelentwicklung berücksichtigt werden.
Unter Atherosklerose versteht man einen mit zunehmendem Alter fortschreitenden degenerativen Prozess in den Arterien. Die Atherosklerose und damit assoziierte kardiovaskuläre Erkrankungen werden für 2020 bis 2030 als Haupttodesursache weltweit prognostiziert. Die Protease-aktivierten Rezeptoren (PAR) werden unter zahlreichen pathophysiologischen Bedingungen, wie zum Beispiel bei der Atherogenese exprimiert. Im Fokus vieler Arbeiten lag bisher oft die Funktion des Protease-aktivierten Rezeptors-1 (PAR-1), dem Prototyp der Protease-aktivierten Rezeptoren. Die Rolle des Protease-aktivierten Rezeptors-2 (PAR-2), bei der Entwicklung von atherosklerotischen Läsionen in vivo, wurde bisher nur in Ansätzen verstanden. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals anhand eines neuen Mausmodells, mit einem doppelten knockout in den Genen für den PAR-2 (PAR-2-/-) und das Apolipoprotein E (ApoE-/-), der Einfluss des PAR-2 auf die Atherogenese in vivo beschrieben werden. Der knockout des ApoE-Gens ist ein probates Mittel in der Atheroskleroseforschung, da so die Entwicklung von atherosklerotischen Läsionen in Mäusen gefördert wird, die im wildtypischen Kontext aufgrund des Lipidprofils der Tiere gar nicht oder nur in geringem Maße auftreten. Die Analyse der atherosklerotischen Läsionen in den Aorten und Aortenursprüngen von PAR-2-/-;ApoE-/--Mäusen zeigte eine deutliche Reduktion der Atherogenese im Vergleich mit ApoE-/--Tieren. Weiterhin ließ sich ein Einfluss des Par-2 auf den Lipidstoffwechsel detektieren. Es wurde erstmals beschrieben, dass eine Defizienz des PAR-2- und ApoE-Gens bei Mäusen einen Anstieg des Körpergewichts bedingt. Zusätzlich wurden im Lebergewebe der Tiere erhöhte Lipideinlagerungen beobachtet und erniedrigte mRNA Expressionen der hepatischen Triglyzerid-Lipasen, im Anschluss an eine cholesterinreiche Western Diät, detektiert. Diese Befunde ließen auf eine verminderte Funktionalität der Leber schließen, die in einer Akkumulation von Triglyzeriden und LDL-Cholesterin im Blutserum der Doppel-knockout Mäuse resultierte. Trotz der entstanden proatherosklerotischen Effekte wurden in den Gefäßen der PAR-2-/-;ApoE-/--Tiere kleinere und stabilere atherosklerotische Plaques nachgewiesen, die im Anschluss an vier Monate Western Diät eine größere Menge an Makrophagen/mm2 enthielten. Die Stabilität der Plaques resultierte aus einer erhöhten Anzahl an glatten Gefäßmuskelzellen (SMC) und einer verminderten Apoptoserate, im Vergleich mit den Kontrolltieren. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse darauf hin, dass der PAR-2 eine wichtige Funktion bei der Entstehung von atherosklerotischen Läsionen einnimmt, da bei PAR-2-Defizienz ungeachtet der Entwicklung von proatherosklerotischen Risikofaktoren eine deutliche Reduktion der atherosklerotischen Läsionen erfolgte.
Zusammenfassung Ziel: Oberflächeneigenschaften im Mikro- und Nanometerbereich, die Löslichkeit, Effekte der Abbauprodukte und die sich verändernde Oberflächenmorphologie, spielen eine bedeutende Rolle in der Einheilung von Implantaten in den Knochen. So beeinflussen diese Oberflächeneigenschaften maßgeblich die Zellzahlen, das Überleben, die Verbreitung und Morphologie von Vorläuferzellen. Es war Ziel dieser Studie, das Wachstumsverhalten von Vorläuferzellen auf verschiedenen Oberflächendekorationen, wie sie auf dentalen Implantaten zum Einsatz kommen, zu untersuchen. Es sollte anhand verschiedener Parameter bestimmt werden, wie das Zellwachstum von der Oberflächenbeschaffenheit abhängt. Die so gewonnenen Ergebnisse können eine Aussage über die Biokompatibilität der getesteten Oberflächendekorationen liefern. Material und Methoden: Es wurden DUOTex-Oberflächen, Bonit- und Kalziumsilikat (CaSi) Oberflächendekorationen, sowie abgebaute Bonit-Oberflächendekorationen genutzt. Darauf wurden vor- und nicht vordifferenzierte ((+) DAG USSCs und (-) DAG USSCs) humane Nabelschnurblutstammzellen (USSC) kultiviert. Zur Bestimmung der Oberflächentopographien im Nanometerbereich, sowie der Ra Werte, wurde mit dem AFM (Atomic-Force-Microscope) und dem REM (Rasterelektronenmikroskop) gearbeitet. Durch Messungen der Fluoreszenzfarbstoffbindung an die Nukleinsäure, sind die Zellzahlen nach 24 h, sowie 7, 14 und 28 Tagen bestimmt worden. Die Werte für abgegebenes Ca2+ der Oberflächen, wurden mittels einer Farbkomplexbildung und der Messung ihrer Intensität erhoben. Mit dem REM wurden die Morphologie und die Verbreitung der USSCs untersucht. Ergebnisse: Die Ra Werte betrugen: DUOTex = 0,537 µm, CaSi = 0,669 µm, Bonit abgebaut = 0,865 µm, Bonit = 1,234 µm. Die lateralen Abstände der Oberflächen im Nanometerbereich betrugen: DUOTex = 41-57 nm, CaSi 113-158 nm, Bonit > = 160 nm. Zwischen den Tagen 1, 7, 14 und 28 wurden unterschiedlich starke Erhöhungen (p<0,05) der mittleren Zellzahlen für die (+) DAG USSCs oder (-) DAG USSCs auf den verschiedenen Oberflächen beobachtet. Die höchsten mittleren Zellzahlen für (+) DAG USSCs und (-) DAG USSCs an den Tagen 1, 7, 14 und 28 wurden auf den DUOTex Oberflächen, sowie CaSi Oberflächendekorationen gefunden. Es konnten Unterschiede (p<0,05) in den mittleren Zellzahlen, vergleichend zwischen (+) DAG USSCs und (-) DAG USSCs auf der jeweiligen Oberflächenart an den Tagen 1, 7, 14 und 28 beobachtet werden. Für eine Kultivierungszeit von 24 h war der Zusammenhang zwischen der Zellzahl und Ra für die (-) DAG USSCs statistisch signifikant (p<0,001) und wurde durch folgende Funktion beschrieben: Zellzahl = 2285,6 • Ra-2+4506,6. Nach sieben Tagen, in der Proliferationsphase, war der Zusammenhang zwischen der Zellzahl der (-) DAG USSCs und Ra ebenfalls statistisch signifikant (p<0,001) und wurde durch die Funktion: Zellzahl = 8817,0 • Ra-2+ 13035,3 beschrieben. Nach dem Abbau der Bonit-Oberflächendekoration wurden gegenüber nicht vorbehandelten Bonit-Oberflächendekorationen nach 24 h und 7 Tagen höhere mittlere Zellzahlen bei (+) DAG USSCs beobachtet (p<0,05). Zusätzlich konnte ein signifikanter Anstieg der Zellzahlen (p<0,05), verglichen von Tag 1 zu Tag 7, für (+) DAG USSCs und (-) DAG USSCs nachgewiesen werden. Die Messung der Ca2+ Ionen ergab, dass die Bonit- und CaSi Oberflächendekorationen Ca2+ in das Nährmedium abgaben. Die CaSi Oberflächendekoration näherte sich einem Ca2+ Level, vergleichbar der DUOTex Oberfläche. Für die Bonit-Oberflächendekoration konnte ein Rückgang des Ca2+ im Nährmedium beobachtet werden. Die Ausbreitung, sowie Form der (+) DAG USSCs und (-) DAG USSCs waren ähnlich, wurden aber abhängig von der Wachstumsunterlage unterschiedlich schnell erreicht. Schlussfolgerung: Es konnte gezeigt werden, dass die USSCs sensitiv auf Beschaffenheit im Mikro- und Nanometerbereich, sowie die Degradation von Oberflächen reagieren. Oberflächen mit geringen Ra Werten, sowie kleinen lateralen Abständen im Nanometerbereich, haben sich günstig auf die Zellzahlen der USSCs ausgewirkt. Durch Veränderungen von abbaubaren Oberflächen wurden ebenfalls die Zellzahlen der USSCs deutlich erhöht. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass die Vordifferenzierung der USSCs Einfluss auf das Wachstumsverhalten hatte.
In den oberen Atemwegen stellt die Wundheilung und insbesondere die Narbenbildung, welche zu Luftwegsstenosen führt, ein dauerhaftes Problem für das Ergebnis einer Operation dar. Jene Stenosen erfordern einen weiteren operativen Eingriff, welcher durch die Verwendung eines Medikaments zur Verhinderung überschießender Narbenbildung verhindert werden könnte. Mitomycin C könnte eine Bereicherung diesbezüglich darstellen, da es leicht intraoperativ anzuwenden ist. Untersucht wurde der Effekt einer Verletzung des respiratorischen Epithels der Zelllinie S9 und IB3 und die Wundheilung unter Anwendung von 62,5 pg/µl Mitomycin C. Dabei stellte die Zelllinie S9 normales respiratorisches Epithel dar, während die Zellen der Zelllinie IB3 Patienten mit einer zystischen Fibrose repräsentierten. Die Analyse der Größenveränderung der Wundfläche verdeutlichte, dass sich mit Mitomycin C die Wunde deutlich langsamer schloß. Mitomycin C hemmte demnach die Wundheilung. Im Vergleich der Zelllinien zeigten die IB3-Zellen eine deutlich verzögerte Reaktion als die S9-Zellen. Mittels Proteomanalyse konnte die Wundheilung in S9 und IB3 dargestellt werden. Die klinischen Unterschiede zwischen den Zelllinien spiegelten sich in den ermittelten Daten wider. Anhand der Proteomanalyse wurden sowohl bei der Untersuchung des Wundeffekts als auch des Medikamenteneffekts bei der Zelllinie S9 insgesamt 51 in ihrer Anreicherung signifikant veränderte Proteine und bei der Zelllinie IB3 insgesamt 43 signifikant veränderte Proteine ermittelt. Dabei konnten 15 Proteine in beiden Zelllinien als signifikant verändert identifiziert werden. Diese Proteine beeinflussen den Zellzyklus, die Apoptose, die DNA-Replikation und Zellproliferation, die Proteinbiosynthese, den Proteintransport und die Proteinbindung, die Zellmigration, die Zellstabilisierung und die Aufrechterhaltung der Zellform. Auffällig ist die zeitlich spätere Expression identischer Proteine bei der Zelllinie IB3 im Vergleich mit S9. Dies bestätigt erneut eine verlangsamte Reaktion der IB3-Zellen, wie sie bereits bei der Wundschlusskinetik beobachtet wurde. Eine Verwundung resultierte bei der Zelllinie S9 in der Expressionsänderung von Proteinen des Zellzyklus, der Apoptose, der Stressantwort, der Proteinbiosynthese, der Proteinfaltung, der DNA-Transkription und -Replikation. Die IPA-Netzwerkanalyse inklusive der Erstellung einer TopToxListe der signifikant veränderten Proteine bestätigte das Auftreten von oxidativem Stress, einer mitochondrialen Dysfunktion und der Hypoxie-induzierten Signalweiterleitung infolge einer Verletzung des Epithelrasens. Die Zelllinie IB3 hingegen zeigte eine Expressionsänderung von Proteinen der Apoptose, des Zellzyklus, der Translationselongation, der Proteinbiosynthese, der Proteinfaltung und der Zellproliferation. Netzwerkeinteilung und TopToxListe offenbarten, dass durch Verwundung bei der Zelllinie IB3 im Vergleich zur Zelllinie S9 die Pro-Apoptose zusätzlich vorherrschend war. Die Proteomanalyse zeigte Unterschiede beim Zusatz von Mitomycin C im Vergleich einer Wundsetzung eines ungestört proliferierenden Monolayers, welches die Notwendigkeit belegt, für die Evaluation von Medikamenten in der postoperativen Phase auch standardisierte Wundmodelle zum Einsatz zu bringen. Bei der Untersuchung der Zelllinie S9 wurde die Expression von Proteinen der Stressantwort, Apoptose, DNA-Replikation, des Zellzyklus, der Antwort auf DNA-Schädigung und des mitotischen Zellzyklus verändert. Bei der Zelllinie IB3 wurde ebenfalls eine Expressionsänderung von Proteinen mit Funktion in der Apoptose, der Medikamentenantwort, Signaltransduktion, Stress, Antwort auf Hypoxie und DNA-Schädigung, Zellzyklus, der DNA-Replikation und RNA-Verarbeitung verzeichnet. Bei den Zelllinien S9 und IB3 wurde aufgrund der IPA-Netzwerkanalyse deutlich, dass Mitomycin C eine mitochondriale Dysfunktion, oxidativen Stress, p53-Signaltransduktion, Hypoxie-induzierte Signalweiterleitung und eine Beeinflussung des Zellzyklus bewirkte. Insgesamt kann die vorgelegte Arbeit damit eine detaillierte Analyse der beeinflussten und unbeeinflussten Wundheilung reproduzierbar darstellen. Das verwendete Wundmodell ist demnach geeignet für zukünftige Untersuchungen. Mitomycin könnte modellhaft als effektiver Wundheilungsinhibitor im Vergleich zu neu entwickelten Substanzen eingesetzt werden. Mitomycin C zeigte in vitro eine effektive Hemmung der Wundheilung, vermittelt durch seine mitochondriale Wirkung und Begünstigung der Apoptose. Durch das längere Offenhalten der Wunde könnten eine überschießende Narbenbildung und Restenosen reduziert werden. Die Praxistauglichkeit der Anwendung zur Optimierung des Wundheilungsergebnisses muss nun anhand von Untersuchungen in vivo gezeigt werden. Die Untersuchung weiterer Zellarten, z.B. humaner Fibroblasten, sollte sich anschließen.
In der vorgelegten Studie wurde erstmalig die supraforaminale horizontale Umstellungsosteotomie des Unterkiefers bezüglich der prä- und postoperativen Kondylenposition im Zusammenhang mit der Kondylenpositionierung (Kaduk et al. 2012), anhand von DVT-Datensätzen umfassend nachuntersucht. Dafür standen Datensätze von insgesamt 24 Patienten zu drei verschiedenen Zeitpunkten (präoperativ, postoperativ, Verlaufskontrolle) zur Verfügung, wobei aber nicht bei allen Patienten Untersuchungen zu allen drei Zeitpunkten vorlagen. Die Datensätze jedes Patienten wurden durch Bildregistrierung anhand der Schädelbasis zueinander ausgerichtet und die Unterkiefer dreidimensional rekonstruiert. Mit Hilfe der zueinander ausgerichteten dreidimensionalen Modelle wurden quantitative und qualitative Veränderungen der Lage des proximalen und distalen Fragments zwischen den Untersuchungszeitpunkten, die Position der Osteotomie hinsichtlich ihrer vertikalen Orientierung am aufsteigenden Unterkieferast und deren Zusammenhänge untersucht. Dabei wurden neben metrischen auch erstmals Volumenmessungen durchgeführt. Zudem konnten Umbauvorgänge des Unterkiefers beobachtet werden. Die optimale Orientierung des Osteotomiespalts bei einem supraforaminalen Vorgehen ist ein aktuelles Thema, zu dem hier genaue Zahlen vorgelegt werden konnten. Die Position der Osteotomie kann danach noch weiter nach kaudal verlegt werden, so dass ein größeres und besser zu kontrollierendes proximales Fragment und ein einfacheres Vorgehen bei der Osteosynthese resultiert. Ein Einfluss der Position der Osteotomie auf das Ausmaß der Veränderung der Kondylenposition konnte nicht festgestellt werden, obwohl einige untersuchte Fälle darauf hindeuteten. Neben der Orientierung wurde auch die Konsolidierung des Osteotomiespalts untersucht und mittels Volumenberechnungen nachgewiesen. Da die vorliegende Studie erstmals supraforaminale Osteotomien näher untersucht, ist der Vergleich mit ähnlich gelagerten Studien hinsichtlich der Ergebnisse zur Kondylenposition schwierig. Unabhängig davon ist die Studienlage hinsichtlich der angewendeten Untersuchungs- und Operationsverfahren sehr inhomogen. Die Ergebnisse zur Veränderung der Lage des proximalen Fragments nach Umstellungsosteotomie lassen jedoch vermuten, dass das Vorgehen der supraforaminalen Umstellungsosteotomie in dieser Hinsicht keine Nachteile gegenüber der sagittalen Umstellungsosteotomie birgt. Die Resultate zu quantitativen Veränderungen der Kondylenposition sind mit einer aktuellen Untersuchung zur sagittalen Umstellungsosteotomie vergleichbar (Paula et al. 2013). Auch die festgestellten qualitativen Veränderungen entsprechen weitestgehend den Beobachtungen zahlreicher aktueller Studien zur Kondylenposition bei sagittalen Umstellungsosteotomien (Harris et al. 1999, Alder et al. 1999, Motta et al. 2010, Bauer 2006, Aleman 2008). Die horizontale supraforaminale Osteotomie stellt daher eine sinnvolle Alternative zur sagittalen Osteotomie dar, zumal dem hohen Risiko einer Schädigung des Nervus mandibularis mit einer Inzidenz von etwa 28% bei sagittalen Osteotomien (Ow und Cheung 2009) ein minimales Risiko einer Nervschädigung von 0 bis 0,5% bei supraforaminalen Osteotomien gegenübersteht (Kaduk et al. 2012; Seeberger et al. 2012; Scheuer und Höltje 2001). In der vorgelegten Studie konnte zudem festgestellt werden, dass keine statistisch signifikanten Unterschiede bei der quantitativen Veränderung der Kondylenposition zwischen den untersuchten Zeiträumen existierten. Daraus kann man schlussfolgern, dass bei Kondylenpositionierung die Kondylenposition während und nach der Operation konstant bleibt, so dass die angewandte Positionierungsmethode als effektiv beurteilt werden kann. Die Kondylenpositionierung wird seit Jahren kontrovers diskutiert. Aus Greifswalder Sicht ist die Anwendung eines Kondylenpositionierungssystems jedoch der manuellen Positionierung vorzuziehen, da eine Fehlpositionierung bei der manuellen „gefühlten“ Methode grundsätzlich nicht auszuschließen ist. Außerdem trägt bei der supraforaminalen Osteotomie die Positionierung im Vergleich zur sagittalen Osteotomie deutlich zur Erleichterung der methodisch schwierigeren Osteosynthese bei und wird auch deshalb als kaum verzichtbar betrachtet (Kaduk et al. 2012). In der vorliegenden Studie wird eine Methode präsentiert, mit der sich Umstellungsosteotomien anschaulich und detailliert evaluieren und auch komplexe Vorgänge wie beispielsweiße Remodelingprozesse dreidimensional gut darstellen lassen. Auch wenn 3D-Studien noch relativ aufwendig sind, könnte die Analyse dreidimensionaler Rekonstruktionen von Volumendatensätzen in Zukunft eine vordergründige Rolle in der Diagnostik spielen, was durch den Trend zur 3D- Bildgebung in der Medizin unterstrichen wird.
Untersuchung von 183 Bundeswehrsoldaten, die alle eine unversorgte Schaltlücke im Seitenzahnbereich aufweisen. Es sollte überprüft werden, ob unversorgte Schaltlücken einen Einfluss auf die mundbezogene Lebensqualität haben. Diese wurde anhand des OHIP G 14 Fragebogens ermittelt. Zusätzlich haben die Probanden 17 Fragen aus dem zahnärztlichen Interview der SHIP Studie beantwortet. Die Probanden wurden entsprechend der Lokalisation der Lücke in 8 Gruppen unterteilt, die Modelle sind mit einem Cementographen vermessen worden. Referenzwert war die gesunde, kontralaterale Seite des jeweiligen Probanden. Das mundbezogene Verhalten von Probanden mit Ein- und Mehrzahnverlust war nicht unterschiedlich. Die Mundbezogene Lebensqualität war bei persistierender Seitenzahnlücke nicht reduziert. Es konnte keine Korrelation zwischen Grad der Lückenverengung und OHIP Score festgestellt werden. Es waren Zahnstellungsveränderungen vorhanden, auch Elongationen, Kippungen und Funktionsstörungen
Die Immunadsorption stellt eine zusätzliche Therapieform zur Stabilisierung und Verbesserung der Herzfunktion bei einem Teil der Patienten mit Dilatativer Kardiomyopathie dar. Die Untersuchungen der Mechanismen für die möglichen Veränderungen der Hämodynamik unter der Immunadsorption in Bezug auf die dabei eliminierten Antikörper ist Thema dieser Arbeit, die sich dabei eines in vitro-Screenings der Antikörper bediente, das teilweise der Immunadsorption nachempfunden wurde.Von 29 Patienten mit DCM wurde vor der Immunadsorption Plasma gewonnen, um damit eine in-vitro-Adsorption, die der Immunadsorption gleichkommt, durchzuführen. Die dabei gewonnen in vitro-Eluate (IgG-Konzentration: 300 mg/l) wurden mittels Fluoreszenzmikroskop auf die Beeinflussung der intrazellulären Kalziumkonzentration und der Kontraktilität untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die in-vitro-Eluate von 19 Patienten dieser Studie (kardiodepressive Gruppe) den Kalziumtransienten und die Kontraktilität von isolierten, feldstimulierten Rattenkardiomyozyten reduzierten, während der andere Teil der DCM-Patienten-in-vitro-Eluate (10) keine oder kaum Effekte aufwiesen(nicht-depressive Gruppe). Daraufhin wurde bei allen Patienten eine Immunadsorptionstherapie durchgeführt mit dem Ergebnis, dass die im Fluoreszenzmikroskop beobachteten Effekte der Antikörper in enger Beziehung zu den hämodynamischen Veränderungen bei der Immunadsorption standen, d. h. die Patienten, die durch die Beeinträchtigung der isolierten Rattenkardiomyozyten durch ihre in-vitro-Eluate zur kardiodepressiven Gruppe geordnet wurden, profitierten vom Entzug dieser durch die Immunadsorption, während die Patienten der nicht depressiven Gruppe kaum Verbesserung in der Hämodynamik erfuhren. So kann vermutet werden, dass die kardiodepressiven Antikörper an der Funktionseinschränkung des Herzmuskels bei einem Teil der Patienten mit DCM beteiligt sind, während sie bei anderen Patienten mit DCM nicht auf diese Weise wirken bzw. ihre Elimination keine Vorteile bringt. Daraufhin folgende Untersuchungen, die die Funktionswege dieser Autoantikörper an den Myozyten weiter definieren bzw. eingrenzen sollten z.B. über den muscarinergen Rezeptor, über das ADP/ATP-Translokatorprotein oder die SR-Ca2+-ATPase konnten keine eindeutige Zuordnung erbringen, deshalb sind weitere Untersuchungen erforderlich, die die Funktionsweise bzw. die Rezeptorstrukturen der Antikörper klären, die zu der Beeinträchtigung der Funktion der Kardiomyozyten führen.
mikroRNAs (miRNAs oder miRs) sind kurze nicht-kodierende RNA-Moleküle, welche die Expression einer Vielzahl von Genen regulieren können. Das versetzt sie in die Lage, onkogene Zellsignalwege auf mehreren Ebenen fördern oder hemmen zu können. Die Rolle von miRNAs im Prostatakarzinom (PCa) wird zurzeit intensiv untersucht. Einen Beitrag dazu liefert diese Arbeit, welche die Rolle der miRNA miR-1 in PCa-Zellen charakterisiert. Untersucht wurde das Expressionsverhalten von Hitzeschock-Proteinen (HSPs) und Androgenrezeptor (AR) in PCa-spezifischen Zelllinien nach Überexpression bzw. Inhibition von miR-1. Des Weiteren wurde mit Hilfe einer Microarray-Untersuchung nach weiteren Zielen von miR-1-Regulation gesucht. Dabei erwies sich miR-1 als zentraler Faktor in einem regulatorischen Netzwerk, in dem sich HSP70, HSP90α, AR und TGF-β als Ziele miR-1-gesteuerter Suppression darstellten. miR-1 selbst unterliegt dabei ihrerseits der Regulation durch HSP27. Die Suppression von AR und HSPs hat letztlich anti-proliferative zelluläre Effekte zur Folge. Zum einen, weil HSP70 und AR pro-proliferativ wirken, zum anderen, da HSP70 und HSP90α den AR stabilisieren und dadurch seine pro-proliferative Funktion vermitteln. Auch das im Zuge einer Mircoarray-Untersuchung identifizierte miR-1-Ziel TGF-β wird durch diese miRNA negativ reguliert, was ebenfalls anti-proliferative Wirkung auf PCa-Zellen hat. Zudem wird TGF-β mit Metastasierungs-Prozessen in Verbindung gebracht, auf die miR-1, über die Suppression von TGF-β, möglicherweise regulatorisch einwirken kann. Die in dieser Arbeit gezeigte Herabregulation von miR-1 in menschlichem PCa-Gewebe bestätigt die in vitro Ergebnisse und lässt die Schlussfolgerung zu, dass miR-1 die Funktion eines Tumorsuppressors im PCa besitzt, welcher im Zuge der Malignisierung des Karzinoms, im Sinne eines Resistenz-Mechanismus, herunterreguliert wird. Damit stellt die miR-1 ein mögliches Ziel zukünftiger pharmakologischer Intervention bei der Therapie des PCa dar.
The confinement of energy has always been a challenge in magnetic confinement fusion devices. Due to their toroidal shape there exist regions of high and low magnetic field, so that the particles are divided into two classes - trapped ones that are periodically reflected in regions of high magnetic field with a characteristic frequency, and passing particles, whose parallel velocity is high enough that they largely follow a magnetic field line around the torus without being reflected. The radial drift that a particle experiences due to the field inhomogeneity depends strongly on its position, and the net drift therefore depends on the path taken by the particle. While the radial drift is close to zero for passing particles, trapped particles experience a finite radial net drift and are therefore lost in classical stellarators. These losses are described by the so-called neoclassical transport theory. Recent optimised stellarator geometries, however, in which the trapped particles precess around the torus poloidally and do not experience any net drift, promise to reduce the neoclassical transport down to the level of tokamaks. In these optimised stellarators, the neoclassical transport becomes small enough so that turbulent transport may limit the confinement instead. The turbulence is driven by small-scale-instabilities, which tap the free energy of density or temperature gradients in the plasma. Some of these instabilities are driven by the trapped particles and therefore depend strongly on the magnetic geometry, so the question arises how the optimisation affects the stability. In this thesis, collisionless electrostatic microinstabilities are studied both analytically and numerically. Magnetic configurations where the action integral of trapped-particle bounce motion, J, only depends on the radial position in the plasma and where its maximum is in the plasma centre, so-called maximum-J configurations, are of special interest. This condition can be achieved approximately in quasi-isodynamic stellarators, for example Wendelstein 7-X. In such configurations the precessional drift of the trapped particles is in the opposite direction from the direction of propagation of drift waves. Instabilities that are driven by the trapped particles usually rely on a resonance between these two frequencies. Here it is shown analytically by analysing the electrostatic energy transfer between the particles and the instability that, thanks to the absence of the resonance, a particle species draws energy from the mode if the frequency of the mode is well below the charateristic bounce frequency. Due to the low electron mass and the fast bounce motion, electrons are almost always found to be stabilising. Most of the trapped-particle instabilities are therefore predicted to be absent in maximum- J configurations in large parts of parameter space. Analytical theory thus predicts enhanced linear stability of trapped-particle modes in quasi-isodynamic stellarators compared with tokamaks. Moreover, since the electrons are expected to be stabilising, or at least less destabilising, for all instabilities whose frequency lies below the trapped-electron bounce frequency, other modes might benefit from the enhanced stability as well. In reality, however, stellarators are never perfectly quasi-isodynamic, and the question thus arises whether they still benefit from enhanced stability. Here the stability properties of Wendelstein 7-X and a more quasi-isodynamic configuration, QIPC, are investigated numerically and compared with another, non-quasiisodynamic stellarator, the National Compact Stellarator Experiment (NCSX) and a typical tokamak. In gyrokinetic simulations, performed with the gyrokinetic code GENE in the electrostatic and collisionless approximation, several microinstabilities, driven by the density as well as both ion and electron temperature gradients, are studied. Wendelstein 7-X and QIPC exhibit significantly reduced growth rates for all simulations that include kinetic electrons, and the latter are indeed found to be stabilising when the electrostatic energy transfer is analysed. In contrast, if only the ions are treated kinetically but the electrons are taken to be in thermodynamic equilibrium, no such stabilising effect is observed. These results suggest that imperfectly optimised stellarators can retain most of the stabilising properties predicted for perfect maximum-J configurations. Quasi-isodynamic stellarators, in addition to having reduced neoclassical transport, might therefore also show reduced turbulent transport, at least in certain regions of parameter space.
In many industrial sectors biotechnological production processes have replaced pure chemical methods and allowed new, ecologically friendly and enzyme-based processes. Microorganisms, such as modified Bacillus strains are used in particular for the industrial enzyme synthesis. The two organisms Bacillus licheniformis and Bacillus pumilus are of great industrial importance. B. licheniformis is able to secrete proteins in large amounts, while B. pumilus shows high resistance to oxidative stress. During production processes different conditions can occur that affect the physiology of the production hosts and may result in a quantitative, but also a qualitative impairment of the products. This influence is based on e.g. chemical processes, the setting of temperature, pH, or oxygen availability and can lead to various stress situations for the bacteria. Cells respond to changes in their environment by sensing stressors and initiate a response to the stress, which is usually implemented by an induction or derepression of various regulons. In order to conduct an optimal production process, the metabolism and stress responses of the utilized bacteria should be known exactly. The aim of this study was to analyze of the stress response of B. licheniformis to heat and salt stress, and the stress response of B. licheniformis and B. pumilus to oxidative stress. These analyses were performed at the level of transcriptomics using cDNA microarrays, which is the most direct and global method for the analysis of changes in the physiology of a cell. The identification of stress specific markers genes and their differentiation from the SigB regulated general stress response has been another purpose of this work. Knowledge of these marker genes enables a prompt analysis of the fermentation conditions and thus a possible optimization of the process. The transcriptome analyses of this work show that B. licheniformis responds to heat stress by the induction of heat shock genes belonging to different regulons. These include the htpG gene, the HrcA regulon or the CtsR regulon, encoding chaperones and proteases, which mainly contribute to the protein quality control. The heat stress response of B. licheniformis revealed no fundamental differences to the heat stress response of the Gram-positive model organism Bacillus subtilis. The general stress response (SigB regulon), which is activated by heat stress, could be analyzed in more detail by the study of a ΔsigB mutant of B. licheniformis. Salt stress also provokes a strong induction of the general stress response in B. licheniformis. Genes for the transport and synthesis of compatible solutes were strongly induced, as well as several genes for transport systems with more or less known functions. The synthesis of the osmoprotective metabolites proline and glycine betaine could be verified in more detail by a metabolomics approach. The response to oxidative stress showed differences between both B. licheniformis and B. pumilus, and also to the oxidative stress response of B. subtilis. In B. licheniformis, the genes of the glyoxylate cycle are induced during oxidative stress. An activation of the glyoxylate bypass under oxidative conditions could be confirmed by a metabolome analysis of B. licheniformis. In addition, the PerR regulon of B. licheniformis is extended to include another two genes compared to B. subtilis. In contrast, several genes of the PerR regulon lack in the genome of B. pumilus, such as katA (vegetative catalase) or ahpCF (alkyl hydroperoxide reductase). However, other genes were induced in B. pumilus that were upregulated under oxidative stress conditions neither in B. subtilis nor in B. licheniformis. In addition, known regulons, regulated by e.g. Spx, CtsR or SOS were induced in both organisms. In summary, this dissertation transcriptionally analyzes the stress responses of B. licheniformis to heat, salt and oxidative stress, and in addition the oxidative stress response of B. pumilus. Several stress-specific regulons were identified in both, B. pumilus and B. licheniformis, which also correspond to the stress response of B. subtilis. However, it was possible to additionally assign genes to the stress specific responses of both organisms and to find differences, such as the absence of parts of the PerR regulon of B. pumilus, or the activation of the glyoxylate pathway in B. licheniformis during oxidative stress.
Als ein hochwirksamer Mechanismus zur Generierung und Aufrechterhaltung einer lokalen Toleranz des adaptiven Immunsystems wurde die durch inflammatorische Stimuli, wie IFN-gamma, TNF-alpha oder Lipopolysaccharide, induzierbare Enzymaktivität der Indoleamin 2,3- Dioxygenase (IDO) erkannt, welche durch den Abbau der essentiellen Aminosäure Tryptophan die Bildung toxischer/immunregulativer Metabolite (Kynurenine) initiiert, und dadurch adaptive Immunreaktionen durch Bildung eines tolerogenen Milieus am Ort ihrer Expression wirkungsvoll unterdrückt. Das in der Sepsis beobachtete Versagen des Immunsystems wird als Immunparalyse bezeichnet. Darunter wird die anhaltende Hypoinflammation bei persistierender Infektion im septischen Syndrom verstanden. Der funktionelle Immunzelldefekt, durch den die septische Immunparalyse gekennzeichnet ist, scheint maßgeblich für die Mortalität in der hypoimmunen Phase des septischen Syndroms verantwortlich zu sein. Die zuvor genannten Beobachtungen führen zu der Frage, inwieweit eine Steigerung des durch IDO eingeleiteten Kynureninabbauweges im septischen Syndrom beobachtet werden kann, und ob ein Zusammenhang mit dem Schweregrad des Syndroms und damit mit der Pathophysiologie der Sepsis besteht. Die frühzeitigere und richtige Erkennung einer Sepsis bei gefährdeten Patienten würde einen bedeutenden Vorteil bei der erfolgreichen Behandlung gewähren. Ein besseres Verständnis der immunregulativen Mechanismen in der Sepsis könnte von entscheidender Relevanz für die Beeinflussung der mortalitätsdeterminierenden Immunparalyse und damit für die erfolgreiche Behandlung der Sepsis sein. Aus diesem Verständnis ließen sich immunmodulatorische / immunrekonstitutive Therapieansätze ableiten. Zur Bestimmung der Kynureninstoffwechselaktivität bei septischen Patienten wurde eine Methode zur simultanen Messung von Schlüsselmetaboliten dieses Stoffwechsels mittels quantitativer Tandem Massenspektrometrie etabliert. Diese ermöglichte die näherungsweise Bestimmung der IDO Aktivität sowie der Aktivität des durch sie eingeleiteten Stoffwechselweges aus humanen Plasmaproben. Im Rahmen einer klinischen Studie an 100 intensivtherapierten chirurgischen Patienten wurde der Verlauf der Plasmakonzentrationen der Schlüsselmetabolite während des Intensivaufenthaltes gemessen und mit intensivmedizinischen Routinelaborparametern, immunologischen Laborparametern sowie klinischen Parametern und Scores verglichen. In septischen Patienten ist der durch IDO eingeleitete Kynureninabbauweg deutlich aktiviert. Die Aktivierung des Abbauweges erfolgt sehr früh im septischen Syndrom und differenziert in dem untersuchten Patientengut septische von nicht septischen Patienten besser als Procalcitonin (PCT). In einer multivariaten Varianzanalyse konnte ein Zusammenhang besonders hoher Plasmakonzentrationen der Kynurenine mit dem Zustand des septischen Schocks sowie mit dem septischen Nierenversagen nachgewiesen werden. Die plasmatische Akkumulation der Kynurenine in der Niereninsuffizienz wurde im Rahmen einer weiteren Studie an Patienten in verschiedenen Stadien einer Niereninsuffizienz näher untersucht. Ein Anstieg der Plasmakonzentrationen der Kynurenine in Abhängigkeit von der Schwere der Niereninsuffizienz konnte in dieser Studie auch unabhängig von dem Vorliegen einer Sepsis gezeigt werden. Niedrige Tryptophanspiegel im Plasma von kritisch kranken und septischen Patienten sprechen für eine verminderte Verfügbarkeit von Tryptophan für abhängige Stoffwechselwege, wie die Synthese von Indoleaminen und als Substratquelle für den zellulären Energie- stoffwechsel. Die beobachteten Konzentrationen der Kynurenine erreichen Werte, welche in vitro und in vivo im Mausmodell durch eine zytotoxische Wirkung auf natürliche Killerzellen, B-Lymphozyten und insbesondere T-Lymphozyten als immunregulatorisch wirksam nachgewiesen wurden. Es kann somit festgehalten werden, dass bei septischen Patienten ein immunsuppressiver Mechanismus zu einem sehr frühen Zeitpunkt aktiviert wird und eine systemische Ausprägung erfährt, die sich experimentell als hoch wirksam erwiesen hat. Die Beobachtung der erhöhten Konzentrationen der Kynurenine und deren Korrelation mit Indikatoren chronischer Entzündungsprozesse hsCRP (High Sensitivity C Reactive Protein) und sTNFR-1 (Soluble Tumor Necrose Factor Receptor-1) bei Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz stützen die These sowie neuere Erkenntnisse einer chronischen Inflammation als zugrundeliegenden Pathomechanismus des Nierenversagens. Die vorliegenden Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über einen immunsuppressiven Mechanismus, welcher in der Sepsis bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt des Syndroms aktiviert wird und eine mögliche Bedeutung für die Entstehung der septischen Immunparalyse sowie des akuten Nierenversagens im septischen Multiorganversagen haben könnte.
Thromboembolische Ereignisse bei Hypophysentumoren - ist die Hyperprolaktinämie ein Risikofaktor ?
(2013)
Innerhalb der Normalbevölkerung ist das Auftreten von Thrombosen oder gar thromboembolischen Ereignissen nicht zu erklären. Zwangsläufig müssen hier verschiedene Risiken bzw. prothrombogene Faktoren bestehen welche diese Ereignisse auslösen. Hier können bisher asymptomatische Gerinnungsstörungen oder okkulte Tumorleiden eine Rolle spielen. Weitere Ursachen können Änderungen von Hormonspiegeln sein. Das pluripotent wirkende Hormon Prolaktin ist als Modulator der Thrombozytenfunktion und der proinflammtorischen Reaktion nachgewiesen worden. Unsere Arbeit zeigt keinen signifikanten Unterschied in der Thromboserate der neurochirurgischen Patienten mit einer Hyperprolaktinämie im Vergleich zu einer Normalbevölkerung bzw. der als repräsentativ gewerteten SHIP- Probanden. Dennoch ist die Thromboserate bei erhöhter Prolaktin- Serumkonzentration erhöht. Somit muss Prolaktin als ein Co- Faktor der Thromboseentstehung gewertet werden. Die Therapie der Akut- und Spätfolgen einer Thrombose stellt neben der Belastung für den Patienten eine zunehmende gesundheits-ökonomische Problematik dar. Somit kommt der eingehenden Darstellung der verschiedenen Risikofaktoren bzw. der Ursachengefüge eine entscheidende Bedeutung zu. In der weiterführenden Erforschung der Prolaktinzielstrukturen und der Wirkungsmechanismen sowie der Auflage von prospektiven Studien kann zur endgültigen Klärung beitragen werden.
Abstract
Emperor penguins breed during the Antarctic winter and have to endure temperatures as low as −50 °C and wind speeds of up to 200 km h−1. To conserve energy, they form densely packed huddles with a triangular lattice structure. Video recordings from previous studies revealed coordinated movements in regular wave-like patterns within these huddles. It is thought that these waves are triggered by individual penguins that locally disturb the huddle structure, and that the traveling wave serves to remove the lattice defects and restore order. The mechanisms that govern wave propagation are currently unknown, however. Moreover, it is unknown if the waves are always triggered by the same penguin in a huddle. Here, we present a model in which the observed wave patterns emerge from simple rules involving only the interactions between directly neighboring individuals, similar to the interaction rules found in other jammed systems, e.g. between cars in a traffic jam. Our model predicts that a traveling wave can be triggered by a forward step of any individual penguin located within a densely packed huddle. This prediction is confirmed by optical flow velocimetry of the video recordings of emperor penguins in their natural habitat.
The absolute density of the metastable N2(A,v=0) molecule was extensively studied in nitrogen barrier discharges at 500 mbar. For the detection of the metastables laser-induced fluorescence spectroscopy (LIF) was used, at which for the calibration of the absoute metastables density a comparison with Rayleigh scattering was performed. To get the ratio of the LIF signal to the Rayleigh signal it is shown that the LIF signal is the convolution of the Rayleigh signal with an exponential decay. Besides, the different cross sections are calculated and the ratio of the detection sensitivities at the laser and fluorescence wavelength is determined. As a first step on the way to atmospheric pressure barrier discharges, the laser-induced fluorescence spectroscopy was implemented in low pressure capacitively coupled radio-frequency discharges. The determined metastables density in the capacitively coupled radio-frequency discharge is somewhat below 10^12 cm^(-3) at 40 Pa and somewhat below 10^13 cm^(-3) at 1000 Pa. The axial density profiles show a nearly symmetric shape due to the long lifetime of the metastable state. At a pressure of 500 mbar the two discharge modes of the barrier discharge, the filamentary and the diffuse mode, were analysed. The filamentary mode was mainly investigated in an asymmetric discharge configuration. Typical densities in the detection volume are in the range of 10^13 cm^(-3), resulting in maximal densities of up to 10^15 cm^(-3) in the microdischarge channel. Such large densities are in agreement with the fast decay by the pooling reaction after the maximum of the metastables density in the afterglow of the discharge pulse. The time dependent measurements in the afterglow of single microdischarges offer a delay of the metastables production with respect to the discharge current. This delay indicates that the metastables production takes place mostly by cascades from higher triplet states, which are in turn excited by electron impact. The axial density profiles show a maximum in metastables density in front of the anode in agreement with optical emission spectroscopy, but which cannot be clearly identified because of the asymmetric discharge configuration. The measurements for the diffuse discharge mode were performed in a symmetric discharge configuration. The metastables density is in the range of 10^13 cm^(-3). It increases during the current pulse of the discharge and decays afterwards. The maximum of the metastables density is delayed with respect to the maximum of the discharge current. The depletion of metastables in the early discharge afterglow is dominated by the pooling reaction, afterwards quenching by nitrogen atoms becomes important assuming a nitrogen atom density in the order of 10^14 cm^(-3). As for the filamentary mode, the losses by diffusion are negligible for the measurement positions. The measured axial density profiles show an accumulation of metastables in front of the anode, whereas the density in front of the cathode is below the detection limit. To calculate the metastables current density to the dielectrics after the discharge pulse a simulation is developed including the dominant volume processes for the depletion of metastables and the axial diffusion. Starting point for the simulation is the axial metastables density distribution at the end of the discharge pulse. The calculated metastables current density at the dielectrics is in the range of 10^14 cm^(-2)s^(-1). With the use of recently calculated secondary electron emission coefficients a comparison of the secondary electron emission by metastables with the discharge current is done. It is figured out that the secondary electron emission current is large enough to be important during the discharge ignition. To expand the simulation to the whole voltage cycle, the excitation of metastables is assumed to be proportional to the discharge current and electron density. Using this model, the measured time dependences of the metastables density are well reproduced for the investigated parameter variations. This is not the case for the axial profiles, where a metastables loss process is missed to explain the formation of a density plateau in front of the anode during the discharge pulse. The intended calculation of the metastables current density shows that the delay of the metastables production with respect to the discharge current might be responsible for the ignition of microdischarges at the beginning of the discharge pulse.
Aufgrund steigender Patientenzahlen gewinnt die Palliativmedizin in den Industrienationen immer mehr an Bedeutung. Häufig wünschen die Patienten, in der Häuslichkeit gepflegt zu werden und auch dort zu versterben. Eine Versorgung der Palliativpatienten in der Häuslichkeit ist möglich und muss der Versorgung im Krankenhaus um nichts nachstehen. Die ambulante Versorgung dieser Patienten stößt, gerade in dünn besiedelten Gebieten mit starken strukturassoziierten Veränderungen wie im Landkreis Ostvorpommern, auf Grenzen hinsichtlich regelmäßiger Hausbesuche von medizinischem Personal, insbesondere durch niedergelassene Ärzte. Durch eine randomisierte, prospektive Studie wurde geprüft, ob sich durch eine telemedizinische Intervention mit Hilfe regelmäßiger Telefonanrufe ein Vorteil der Versorgung für diese Patienten ergibt. Außerdem wurde geprüft, ob das Studiendesign durchführbar und machbar war. In der vorliegenden Pilotstudie konnte die Patientenzielgruppe erreicht werden. Die Patientenrekrutierung erwies sich als schwierig. Außerdem zeigte sich eine hohe Schmerz- und Symptombelastung der Projektpopulation. Die zusätzlichen Telefonanrufe wurden von den Patienten positiv bewertet. Es konnte kein signifikanter Unterschied zwischen der Patientengruppe, die regelmäßige Telefonanrufe erhalten hat, und der Gruppe, die nur die übliche palliativmedizinische Betreuung erhalten hat, hinsichtlich der Entwicklung der Schmerzen, der Lebensqualität, der Symptome, der Mobilität, der Aktivität, der Arztbesuche oder der Krankenhausverweildauer zur Base- Line und zur Follow- Up Befragung festgestellt werden. Bei einigen Interventionspatienten konnte eine temporäre Schmerzreduktion nach einer Intervention in Form einer telefonischen Umstellung der Schmerzmedikation erreicht werden. Es gibt Hinweise darauf, dass die Patienten, die regelmäßige Telefonanrufe erhalten haben, die Schmerzbedarfsmedikation als Selbstmedikation gezielt einsetzen konnten. Nach heutigem Kenntnisstand ist dies die erste Studie, die den Effekt von regelmäßigen Telefonanrufen zur Betreuung von in der Häuslichkeit gepflegten Palliativpatienten untersucht hat. Eine analoge Studie, durchgeführt bei chronischen Schmerzpatienten, bestätigt diese Ergebnisse. Auch hier erwiesen sich regelmäßige Telefonanrufe als wirkungsvoll, da eine signifikante Schmerzreduktion in der telemedizinisch betreuten Gruppe erreicht werden konnte.
Surface and electrode modifications allow the alteration of surface and electrode properties required for certain applications. In the first part of this thesis, a pH sensitive graphite/quinhydrone composite electrode for Flow-Injection-Analysis (FIA) systems was optimized by using polysiloxane as binder material. This allows an easier handling of the electrode. Furthermore, new applications of the FIA system in conjunction with the pH sensitive detection system were developed. The electrode used here in conjunction with a common reference electrode proved to be a very useful potentiometric detector for FIA acid-base titrations of aqueous solutions. Even acid-base titrations in buffered solutions were performed successfully with the FIA system allowing the determination of activities of enzymes, which catalyse reactions with increasing or decreasing proton concentrations. A FIA system was applied to measure calcium and magnesium ions in different water samples by measuring the hydronium ion release during the complexometric reaction between EDTA and calcium or magnesium ions. A method was established to determine sequentially the titratable acidity and the pH of different wine samples. The new FIA method fulfils the official requirements of the "Organisation Internationale de la Vigne et du Vin" with respect to reproducibility and repeatability and can be easily adjusted to the legal requirements in USA and Europe. In summary, the first part of this thesis shows that the FIA system in conjunction with the graphite/quinhydrone/polysiloxane composite electrode is very well suited for simple, rapid and automatic determinations of small sample volumes in the areas of water analysis, food analysis or even biochemical analysis, provided that hydronium ions are involved. For all applications, one and the same measuring device without changing the detection system is used. Only different carrier solutions are necessary, which can be provided by a proper stream selector. The second part of this thesis is focused on the modification of gold surfaces of medical devices by treatment with OH radicals. These investigations are based on previous studies of the impact of OH radicals on mechanically polished gold surfaces resulting in a smoothing of the surface by dissolution of highly reactive gold atoms. In this thesis, the effect of OH radicals, generated either ex vivo by Fenton solutions or in vivo by immune reactions, on gold implants was analysed using atomic force microscopy. It was found that there is an analogy between the exposure of gold to Fenton solutions and the exposure of gold to immune reactions. The pre-treatment of gold implants with OH radicals of Fenton solution prevents surface alterations of the gold implants in vivo. This indicates that the in vivo release of gold from implants can be reduced by exposing the gold implants to Fenton solution before implantation. Finally, the modification of gold surfaces by OH radicals was applied to a medical nanodetector, which is coated with a gold layer and functionalized with antibodies, for isolating circulating tumour cells (CTCs) from the blood stream of cancer patients. By treating the gold layer of the nanodetector with OH radicals generated by Fenton solution or by UV-photolysis of hydrogen peroxide, the cytotoxicity of the gold layer after gamma irradiation was reduced to almost zero. This modification of the gold surface with OH radicals allows applying the nanodetector for in vivo applications.
Tourism is booming on global level since many decades and developing countries often capture tourism as a lever to push up their economy. Many regions in Vietnam invest lots of money in this development hoping to change the traditional economic structure. Located in the North Central Vietnam, about 170 km from Ha Noi capital to the south at the coastline, Sam Son is known as an ideal location for holiday makers. Currently the number of tourist has been counted to millions. Realizing its potential, the local authorities decided to enlarge and improve tourism to become the biggest tourism center in the North Central part of Vietnam. As many mass tourism destinations, Sam Son is facing several hidden drawbacks, which are generated by a (too) fast growth. Thats why unexpected problems may occur very soon. One path to mitigate weaknesses and to strengthen the positive impacts of tourism is to develop tourism in a more sustainable manner. As the very first step Sam Son needs to delineate a proper strategy and to establish a powerful "Destination Management System". Although several studies have been conducted already, the destination lacks reliable empirical data. This research intends to fill the gap by supplying concrete information with specific focus on “making tourism more sustainable”. In the study methodological triangulation has been applied to collect data and information. Besides literature review and secondary data analysis, two surveys - statistically well secured - have been conducted: A household survey with more than one thousand questionnaires to record the situation and opinion of local people and a visitor survey with 1139 face-to-face interviews to collect structural data about current guests in Sam Son as well as to explore their behaviour. Moreover expert and stakeholder interviews were included to supplement the information basis. As the research acquired the information directly from local people and from tourists by face-to-face interviews several weaknesses could be unveiled which official statistical data cannot show. There are three facets out of balance in terms of economic benefit: Compared with the political awareness and the financial support the tourism sector does not ensure the livelihood of an adequate number of people; the economic benefits from tourism are very unequally distributed and also the spatial dimension indicates a strong imbalance - only people living directly in the core area of tourism participate in tourism sector, the positive impact of tourism does not reach till the outskirts. In addition social and environmental problems are recognized by a majority of local people as consequences of tourism in the region. Regarding the touristic demand side a very low level of satisfaction has been detected: A small variety and low quality of touristic offers are the main reasons of dissatisfaction. The most exiting finding is that tourists treasure environment in the destination, whereas this aspect is underestimated in the locals view. In addition, tourists are really willing to pay for an improvement of environmental and touristic quality! Even if the amount of voluntary payments is very low, the total sum can enable the local government to develop the destination in a very proper way. Although this is a case study the results deliver valuable information and furthermore a concrete delineated roadmap for all destinations, which are in the same situation as Sam Son today. It is an example how to analyze and evaluate the present condition and how to continue in a proper way towards a more sustainable tourism development.
The concept of the electron surface layer introduced in this thesis provides a framework for the description of the microphysics of the surplus electrons immediately at the wall and thereby complements the modelling of the plasma sheath. In this work we have considered from a surface physics perspective the distribution and build-up of an electron adsorbate on the wall as well as the effect of the negative charge on the scattering of light by a spherical particle immersed in a plasma. In our electron surface layer model we treat the wall-bound electrons as a wall-thermalised electron distribution minimising the grand canonical potential and satisfying Poissons equation. The boundary between the electron surface layer and the plasma sheath is determined by a force balance between the attractive image potential and the repulsive sheath potential and lies in front of the crystallographic interface. Depending on the electron affinity x, that is the offset of the conduction band minimum to the potential in front of the surface, two scenarios for the wall-bound electrons are realised. For x<0 electrons do not penetrate into the solid but are trapped in the image states in front of the surface where they form a quasi two-dimensional electron gas. For x>0 electrons penetrate into the conduction band where they form an extended space charge. These different scenarios are also reflected in the electron kinetics at the wall which control the sticking coefficient and the desorption time. If x<0 electrons from the plasma cannot penetrate into the solid. They are trapped in the image states in front of the surface. The transitions between unbound and bound states are due to surface vibrations. Trapping of electrons is mediated by one-phonon transitions and takes place in the upper bound states. Owing to the large binding energy of the lowest bound state transitions from the upper bound states to the lowest bound state are due to multi-phonon processes. For low surface temperatures relaxation to the lowest bound state takes place while for higher temperature a relaxation bottleneck emerges. Desorption occurs in cascades for systems without relaxation bottleneck and as a one-way process in systems with a relaxation bottleneck. From the perspective of plasma physics the most important result is that the sticking coefficient for electrons is relatively small, typically on the order of 0.001. For x>0 electron physisorption takes place in the conduction band. For this case sticking coefficients and desorption times have not been calculated yet but in view of the more efficient scattering with bulk phonons, responsible for electron energy relaxation in this case, we expect them to be larger than for the case of x<0. Finally, we have studied the effects of surplus electrons on the scattering of light by a spherical particle. For x<0 the electrons form a spherical electron gas around the particle and their electrical conductivity modifies the boundary condition for the magnetic field. For x>0 the electrons in the bulk of the particle modify the refractive index through their bulk electrical conductivity. In both cases the conductivity is limited by scattering with surface or bulk phonons. Surplus electrons lead to an increase of absorption at low frequencies and, most notably, to a blue-shift of an extinction resonance in the infrared. This shift is proportional to the charge and is strongest for submicron-sized particles. The particle charge is also revealed in a blue-shift of the rapid variation of one of the two polarisation angles of the reflected light. From our work we conclude that the electron affinity is an important parameter of the surface which should affect the charge distribution as well as the charge-up. Therefore, we encourage experimentalists to study the charging of surfaces or dust particles as a function of x. Interesting in this respect is also if or under what conditions the electron affinity of a surface exposed to a plasma remains stable. Moreover, we suggest to use the charge signatures in Mie scattering to measure the particle charge optically. This would allow a charge measurement independent of the plasma parameters and could be applied to nano-dust where conventional methods cannot be applied.
Die zytostatische Behandlung mit Docetaxel ist die leitliniengerechte Therapie des fortgeschrittenen, kastrationsresistenten Prostatakarzinoms (PCa). Die Entwicklung von Resistenzen gegenüber Docetaxel bedeutet auf Grund fehlender Therapiealternativen häufig eine deutlich verschlechterte Prognose für den Patienten. In dieser Arbeit wurde das Hitzeschockprotein 27 (HSP27) als bedeutsamer Faktor für erhöhte Docetaxelresistenz in PCa-Zellen identifiziert. Eine hohe Expression von HSP27 korrelierte während der Docetaxelbehandlung mit einer geringeren Docetaxel-Sensitivität der Tumorzellen. Für die Vermittlung dieser Zytoprotektion war die dephosphorylierte Form des Proteins verantwortlich, während die Expression von phosphomimetischem HSP27 eine deutliche Reduktion des Zellwachstums zur Folge hatte. Die Inkubation mit Docetaxel resultierte in einer verstärkten Expression von HSP27 und einer raschen Phosphorylierung des Proteins. Auf die erhöhte HSP27-Phosphorylierung folgte anschließend eine stete Abnahme des phosphorylierten HSP27-Anteils an der weiterhin steigenden HSP27-Gesamtproteinmenge. HSP27 wird stimulusabhängig hauptsächlich von zwei Kinasen an drei für die Funktion ausschlaggebenden Serin-Resten phosphoryliert. Die Modulation der HSP27-Phosphorylierung durch Inhibition und Aktivierung weder von Proteinkinase D1 (PKD1), noch von Mitogen-aktivierter Proteinkinase (MAPK) p38 allein führte zu signifikant verändertem Tumorzellwachstum. Die simultane Aktivierung beider Kinasen jedoch resultierte in einer erheblich verringerten Zellzahl. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit demonstrieren, dass als Antwort auf Docetaxel-Exposition vermehrt HSP27 exprimiert wird, welches in seiner dephosphorylierten Form die Resistenz gegenüber der zytostatischen Wirkung von Docetaxel erhöht. Somit könnte die Aktivierung der für die HSP27-Phosphorylierung verantwortlichen Kinasen möglicherweise zur Sensibilisierung von Tumorzellen gegenüber dem Zytostatikum Docetaxel führen. Dies würde eine zusätzliche Therapieoption für die Behandlung des fortgeschrittenen, kastrationsresistenten PCa eröffnen.
Staphylococcus (S.) aureus nimmt dem Menschen gegenüber eine ambivalente Rolle ein, da er zum einen häufiger Kommensale ist, aber auch zum Pathogen werden kann. Zu den bedeutendsten Gegnern von S. aureus zählen die neutrophilen Granulozyten. Sie haben eine kurze Lebensspanne und weisen hochspezialisierte Zelltodstrategien, wie Apoptose oder NETose auf. Auffälligerweise besitzen S. aureus-Isolate, die Furunkulose auslösen, überproportional häufig das Gen für das Panton-Valentine-Leukozidin (PVL), welches hochspezifisch humane neutrophile Granulozyten lysiert. Zu den Interaktionen zwischen S. aureus und Neutrophilen sind noch viele Fragen ungeklärt. Die Ziele dieser Arbeit waren deshalb (1) die Charakterisierung der Wirkung von S. aureus auf das Zelltodverhalten von Neutrophilen und (2) der Vergleich dieser Mechanismen bei kommensalen S. aureus-Isolaten und Isolaten von Patienten mit chronisch rekurrenter Furunkulose. Dazu wurde der Zelltod von Neutrophilen mit einem DNA-Freisetzungstest (Sytox-Assay) und mittels Immunfluoreszenzfärbung analysiert. Auffällig waren dabei folgende Beobachtungen: (1) Hohe Konzentrationen der S. aureus-Kulturüberstände führten zur Nekrose der Neutrophilen. In sublytischen Konzentrationen bewirkten Überstände der stationären Wachstumsphase dagegen eine Verzögerung der natürlichen Apoptose der Neutrophilen in Kultur, deren Fähigkeit zur proinflammatorischen Aktivierung dabei erhalten blieb. Es ist vorstellbar, dass sich S. aureus, von dem inzwischen bekannt wurde, dass er auch intrazellulär persistieren kann, auf diese Weise in den Neutrophilen eine Überlebensnische schafft. Bei Stimulation mit lebenden Bakterienzellen konnten konzentrationsabhängig Nekrose, Apoptose und geringfügig NETose der Neutrophilen beobachtet werden. (2) Der Vergleich von S. aureus-Isolaten aus nasaler Besiedlung und Furunkuloseinfektion zeigte, dass bakterielle Überstände von Furunkulose-Isolaten, die die PVL-kodierenden Gene besaßen, eine deutlich stärkere Lyse der Neutrophilen verursachten. Dieser Effekt war nur dann zu beobachten, wenn die Bakterien tatsächlich PVL bildeten, wozu sie nur in besonders reichhaltigen Medien in der Lage waren. Dies ist ein starker Hinweis darauf, dass der Zelltod durch PVL verursacht wurde. Mit lebenden Bakterien konnten zwischen beiden Gruppen keine Unterschiede in der Zelltodinduktion der Neutrophilen festgestellt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass S. aureus neutrophile Granulozyten auf verschiedene Weise beeinflussen kann: Neben der Induktion von Zelltod können die Bakterien auch Substanzen freisetzen, die die Lebensspanne der Abwehrzellen verlängern. Außerdem stützen die Befunde das Konzept einer zentralen Rolle für PVL bei Haut- und Weichteilinfektionen durch S. aureus, das bisher vor allem auf epidemiologischen Befunden basierte.
Zusammenfassung In dieser Studie wurden aus dem Patientengut der Epilepsieambulanz der Klinik für Neurologie Greifswald zum Stichtag (31.12.1999) 73 Patienten mit einer idiopathischen generalisierten Epilepsie erfasst und untersucht, die nie wirksam antiepileptisch behandelt wurden bzw. eine initiale Therapieeinstellung kurzfristig selbst abgebrochen hatten. Zur prospektiven Datengewinnung erfolgte eine Nachuntersuchung an 15 Patienten aus diesem Patientengut. Diese umfasste eine Anamneseerhebung, eine klinisch-neurologische Untersuchung, 4 psychologische Testverfahren und die Ableitung eines EEG. Bei den nachuntersuchten Patienten waren 6 (40 %) männlichen und 9 (60 %) weiblichen Geschlechts mit einem Durchschnittsalter von 34,2 Jahren (18 – 50 Jahre). Das Manifestationsalter der Epilepsie lag im Mittel bei 15,9 Jahren (6 – 36 Jahre). Bei jeweils 5 Patienten traten nur Absencen (33 %) oder Grand mal (33 %) auf. Die übrigen 5 Erkrankten (33 %) hatten Absencen und Grand mal. Die mittlere Epilepsiedauer betrug bei der Nachuntersuchung 18,3 Jahre (7 – 29 Jahre). Der Beobachtungszeitraum erstreckte sich über 7 bis 27 Jahre, im Durchschnitt über 15,3 Jahre. Anfallsfreiheit konnte bei 8 Patienten (53 %) festgestellt werden, während bei 7 Patienten (47 %) weiterhin Anfälle auftraten. Die Anfallsfreiheit bestand bei den ausgeheilten Patienten durchschnittlich seit 13,1 Jahren (4 – 24 Jahre). In der Nachuntersuchung waren Frauen häufiger anfallskrank als Männer. Ein prognostisch günstiger Faktor für Anfallsfreiheit waren keine oder das Auftreten von nur wenigen Grand mal (0 – 3). Noch anfallskranke Patienten erzielten im nonverbalen Intelligenzkurztest LPS-3 niedrigere IQ-Werte als ausgeheilte Patienten. Mit einem persistierenden Anfallsleiden war eine häufigere Neigung zu Depressionen und Angst verbunden. Unter den nachuntersuchten Patienten hatten Frauen häufiger Absencen und Grand mal, während das alleinige Auftreten von Absencen oder Grand mal keine Geschlechtsbevorzugung aufwies. Das Manifestationsalter für Absencenepilepsien lag ausschließlich in den ersten 10 Lebensjahren. Patienten mit Absencen und Grand mal erkrankten überwiegend zwischen 11 und 20 Jahren und Patienten mit alleinigen Grand mal-Anfällen im Alter von 20 bis 36 Jahren. Zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung waren die Patienten mit Absencen allein oder in Kombination mit Grand mal unter 40 Jahre alt. Die Untersuchten mit Grand mal als einziger Anfallsform befanden sich im Alter zwischen 39 und 50 Jahre. Das Auftreten fotoparoxysmaler Reaktionen bei Diagnosestellung war verbunden mit fortbestehenden Anfällen, einer geringeren beruflichen Ausbildung, einer niedrigeren bildungsunabhängigen Intelligenz im LPS-3 und höherer Anfälligkeit für Depressionen und Angstsymptome. Für Patienten mit einer Manifestation der Epilepsie bis zum 11. Lebensjahr fanden sich im LPS-3 höhere IQ-Werte als bei Patienten mit einem Erkrankungsbeginn in der 2. Lebensdekade. Im EEG bei Diagnosestellung waren bei allen Patienten mit Manifestation der Epilepsie in den ersten 10 Lebensjahren bereits spontan epileptiforme und Anfallsmuster nachweisbar. Bei Grand mal wurden als Anfallsauslöser vor allem Alkoholeinfluss, Schlafentzug und Stress-Situationen angegeben. Als Gründe für den Behandlungsabbruch wurden insbesondere die Nebenwirkungen der Antiepileptika und erreichte Anfallsfreiheit genannt. Keine Bedeutung für eine Spontanheilung beim untersuchten Patientengut hatten das Alter bei der Nachuntersuchung, das Manifestationsalter der Epilepsie, der Beobachtungszeitraum, eine positive Familienanamnese für Epilepsien, das Vorkommen von Fieberanfällen in der Kindheit, die verschiedenen Anfallsformen und das Vorhandensein von Anfallsauslösern. Zwischen ausgeheilten und anfallskranken Patienten zeigten sich weiterhin keine Unterschiede im erreichten Schulabschluss, der Berufsausbildung und der aktuellen Erwerbstätigkeit, bei den Gründen für den Behandlungsabbruch, in den neurologischen und psychischen Untersuchungsbefunden, bei der bildungsabhängigen Intelligenz im MWT-B, in den EEG-Befunden bei Diagnosestellung und in der Nachuntersuchung hinsichtlich epileptiformer und Anfallsmuster spontan und unter Provokation mit Hyperventilation sowie bezüglich der Grundaktivität, Allgemeinveränderungen und Herdbefunden. Ausgeheilte und noch anfallskranke Patienten unterschieden sich ebenfalls nicht bei der Nachuntersuchung in den EEG-Ableitungen unter Fotostimulation.
Weltweit nimmt der Druck auf die natürlichen Wasserressourcen zu. Dies hat unterschiedliche Gründe, ist jedoch zum größten Teil verursacht durch einen stetig ansteigenden Bedarf. Faktoren wie Bevölkerungswachstum, die In- und Extensivierung landwirtschaftlicher Produktion, veränderte Lebensstile mit gleichzeitiger Erhöhung des individuellen Wasserverbrauchs, tragen regional unterschiedlich zu einer Verknappung bei. Neben dem anthropogenem Einfluss auf Wasserressourcen stellt Klimawandel ein zusätzliches Problem dar. Viele Länder sind sich der begrenzten Verfügbarkeit ihrer Ressourcen zwar bewusst, einfache Lösungen zur nachhaltigen Bewältigung des steigenden Bedarfs existieren jedoch zumeist nicht. Momentan folgen die meisten Länder dem Paradigma des ökonomischen Wachstums, um Ernährungssicherheit, Beschäftigung und sozialen Fortschritt zu gewährleisten. Die exzessive Ausbeutung natürlicher Ressourcen stellt immer noch den Standard dar, um sozio-ökonomische Entwicklung zu ermöglichen. Daher ist bei der Vereinbarung von ökonomischem Wachstum und Umweltnachhaltigkeit nur schwer ein Fortschritt zu erkennen. In diesem Zusammenhang spielt Wasser eine Schlüsselrolle: der Zugang zu und die Nutzung von Wasser war und ist eine wesentliche Voraussetzung für sozio-ökonomische Entwicklung. In den vergangenen Jahrzehnten wurden kritische Wasserlimits trotz wachsenden Bedarfs überschritten. Demnach mangelt es in vielen Ländern an einem angepassten Wassermanagement. Zudem sind Maßnahmen zum Schutz der Wasserressourcen insbesondere im Hinblick auf eine zukünftige Nutzung unzureichend. Nord-Afrika ist eine Region mit schwerwiegenden Problemen bezüglich ausreichender Wasserverfügbarkeit. Die Übernutzung hat bereits zu einem alarmierenden Rückgang vorhandener Frischwasserressourcen geführt. Wasser ist aber gleichermaßen die Schlüsselressource für ökonomisches Wachstum und sozio-ökonomische Entwicklung. Daher ist die Implementierung einer adäquaten Wasserbedarfsteuerung unentbehrlich. Der thematische Fokus dieser Dissertation liegt auf der Analyse der problematischen Wassersituation im nordöstlichen Marokko. In der Region sind Wasserressourcen in hohem Maße vulnerabel durch einen stetig steigenden Bedarf. Dieser ist verursacht durch Bevölkerungswachstum, hohen landwirtschaftlichen Bewässerungsbedarf sowie durch die jüngst erfolgte Etablierung eines wasser-intensiven Tourismussektors. Zusätzlich wirkt sich Klimawandel auf die bereits übernutzten Ressourcen aus. Der momentane Mangel an angepassten Strategien als Antwort auf die Herausforderungen eines steigenden Bedarfs verstärkt durch Klimawandel hat negative Auswirkungen auf die regional angestrebte sozio-ökonomische Entwicklung. Diese Dissertation untersucht die Gründe einer sich verringernden regionalen Wasserverfügbarkeit unter Einbeziehung des menschlichen sowie des klimatischen Einflusses auf das Wasserbudget. Die regionale Ökonomie hängt ab von der ausreichender Wasserverfügbarkeit. Wasserpolitiken sind daher wichtig und sollten die Ursachen der Wasserprobleme realistisch betrachten. Der räumliche Rahmen vorliegender Analyse ist das Einzugsgebiet des Moulouya-Flusses. Dieses stellt eine hydrologische Einheit dar, und umfasst ca. 54.000 km2. Der Fluss selbst hat eine Länge von ca. 600 km und mündet in einem Delta mit einzigartigen Feuchtgebieten an der Küste des Mittelmeers. Der Moulouya-Fluss ist der wichtigste Frischwasserversorger der gesamten nordöstlichen Landesregion. Mit einer jährlichen Niederschlagsumme von ca. 330 mm gehört die Region zu den trockensten des Landes. Ein Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Forschungslücken zu füllen und Information bereitzustellen, die Zusammenhänge der Exponiertheit gegenüber Wasserstress verdeutlichen können. Zudem soll die Etablierung eines verbesserten Wassermanagements als Grundlage sozio-ökonomischer Entwicklung unterstützt werden. In einer interdisziplinären Herangehensweise wird Wasserknappheit in der Region empirisch analysiert. In vier wissenschaftlichen Artikeln werden die Gründe und das Ausmaß von Vulnerabilität sowie der Entwicklungs-Governance-Kontext im Hinblick auf Wasserknappheit untersucht. Artikel I erörtert die spezifischen regionalen Probleme der Küstenzone, die sich unter starkem Entwicklungsdruck befindet und die Auswirkungen des Klimawandels bereits spürt. Artikel II kontrastiert den menschlichen Einfluss auf Frischwasserverfügbarkeit (Indikatoren: Bevölkerungswachstum, Wassernachfrage) mit den möglichen Auswirkungen einer regionalen Klimaveränderung (Indikatoren: Niederschlag, Temperaturen, Evapotranspiration). Artikel III analysiert den zusätzlichen Wasserbedarf in Nord-Ost-Marokko, der durch die Etablierung von Luxustourismusresorts entsteht, die in der Küstenzone errichtet werden. Artikel IV diskutiert die Nachhaltigkeit der regionalen Entwicklungspläne im Lichte des Wasserproblems. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wassernachfrage die Wasserverfügbarkeit bereits überschritten hat. Bevölkerungswachstum und wasserbasierte ökonomische Entwicklung werden diesen Trend verstärken, so dass die Region mit hoher Wahrscheinlichkeit unter problematischen Wassermangel leiden wird. Die Analysen regionaler Klimatrends deuten hin auf eine Verschiebung der Niederschlagsmuster bei gleichzeitigem Rückgang der Niederschlagssummen. In Verbindung mit den aktuellen Nachfrageraten ist die Verfügbarkeitsgrenze bereits überschritten. Regierungspläne, die den Ausbau des Luxustourismus fördern, haben zum Ziel, die regionale Ökonomie zu diversifizieren und die Abhängigkeit vom Agrarsektor zu reduzieren. Luxustourismus ist allerdings auf permanente Wasserversorgung angewiesen und wird dadurch eine zusätzliche Belastung für die regionale Wasserverfügbarkeit darstellen. Alle vier Artikel betonen die Notwendigkeit für rasche soziale und institutionelle Antworten auf die beschriebenen Herausforderungen, um die Wasserversorgung zu gewährleisten. Daher werden folgende Empfehlungen formuliert: • Erhöhung der Wassereffizienz (z.B. durch modernisierte Bewässerungstechnologien, “green water management” für regenwasser-gespeiste Bewässerung); • Etablierung moderner Wassertechnologien zum Wasserschutz, oder unkonventioneller Wasserproduktion); • Etablierung urbaner und ländlicher Abwassersammlung und –behandlung, sowie Wiederverwertung; • Einbeziehung von Klimawandel in Berechnungen des zukünftigen Wasserbudgets; • Aufbau von kleinskaligen Wasseraufbereitungsanlagen für wasserintensive Unternehmen, z.B. Tourismusinfrastrukturen. Derartige Maßnahmen sind kostenintensiv. Dennoch ist es das Ziel dieser Dissertation zu betonen, dass natürliche Wasservorräte begrenzt und in Nord-Ost-Marokko bereits stark degradiert sind. Ein besseres Verständnis der jeweiligen Einflussfaktoren, anthropogen oder klimatisch verursacht, ist die Basis für die Implementation problem-ausgerichteter Anpassungsstrategien. Anthropogen verursachte Auswirkungen können durch Politiken beeinflusst werden. Wenn wasserbasierte Volkswirtschaften nicht adäquat auf den zunehmenden Druck auf Wasserressourcen reagieren, riskieren sie ökonomisches Scheitern.
Simulationsbasierte Analyse von Operationsprozessen am Beispiel eines Grund- und Regelversorgers
(2013)
Die ökonomische Analyse von Prozessen sowie der Auslastung einzelner Ressourcen spielen im Krankenhaus zunehmend eine wichtige Rolle. Werkzeuge aus dem Bereich des Operations Research können die Darstellung, die Bewertung und die Gestaltung von Prozessen im Allgemeinen und von Operationsprozessen im Speziellen maßgeblich unterstützen. Insbesondere die diskrete Ereignissimulation gilt als vielversprechendes Verfahren zur Unterstützung wichtiger Analysen im Krankenhaus. Die vorliegende Arbeit untersucht Operationsprozesse eines Grund- und Regelversorgers. Mit Hilfe einer stochastischen diskreten Ereignissimulation werden sowohl bestehende Prozessabläufe modelliert als auch Auswirkungen veränderter Parameter mittels Szenarienrechnungen simuliert und analysiert. Ein besonderer Fokus liegt auf der Untersuchung der personellen und räumlichen Ressourcen sowie wichtiger Prozesskennzahlen, die durch Betrachtungen der entstehenden Kosten ergänzt wird. Die Arbeit zeigt, dass mit Hilfe einer diskreten Ereignissimulation operative Prozesse eines Grund- und Regelversorgers abgebildet und mittels verschiedener Szenarien Auswirkungen von Prozessänderungen betrachtet werden können. In diesen Szenarien lassen sich sowohl die Auslastung der verschiedenen Ressourcen als auch andere wichtige Prozesskennzahlen beeinflussen. Beispielsweise könnte das derzeit im Krankenhaus durchgeführte Leistungsspektrum in einer geringeren Anzahl an OP-Sälen durchgeführt werden, so dass frei werdende Ressourcen für eine alternative Nutzung zur Verfügung stünden. So ließe sich die mittlere Gesamtauslastung der OP-Säle je nach Szenario maßgeblich steigern. Die diskrete Ereignissimulation zeigt sich als hervorragendes Werkzeug für die Analyse wichtiger Fragestellungen im Krankenhaus und dient somit als hilfreiche Unterstützung von Entscheidungsprozessen.
The aim of this work is to further analyze the nature of the TiO2 passivation layer regarding structure, hydrophilicity and adsorption behavior, starting with the question how far metal and oxide properties are affected by the contact, regarding structural relaxation, atomic charges and work function. This determines how far the influence of metal has to be considered in simulations of TiO2 passivation layers. Mimicking the initial phases of implant contact with the biological environment, the adsorption of the inorganic ions on titanium oxides is to be investigated next, especially the influence of Ca2+ and HnPO4n-3 on the surface properties. Finally, biomolecule adsorption on TiO2 surfaces is investigated for understanding and improving their bioactivity.
Titanium and Titanium Dioxide
The properties of sharp interfaces formed between metallic titanium and a titanium dioxide layer with rutile or anatase structure and four different surface terminations were investigated. In all cases the work of separation is higher than the sum of surface energies, indicating the formation of an energetically very favorable interface region that glues the two phases together. The interface energy is negative, which means that for Ti and TiO2 bulk phases, mixing is energetically favorable.
The influence of the metal on the atomic and electronic structure of the oxide is limited to a few atomic layers. Depending on its modification, a passivation layer may give rise to up- (rutile) or downshift (anatase) of the work function of the underlying titanium metal.
Calcium and Phosphate
First principles molecular dynamics simulations in vacuum revealed stable bonds between Ca2+ and HnPO4n-3 ions and the investigated TiO2 surfaces. Ca2+ ions bind to 2–4 surface oxygen atoms, preferring peripheral positions as found on both rutile surfaces where adsorption energies reach 9 eV per ion. In solution the hydration energy drastically reduces these values.
Phosphate adsorbs to the TiO2 surface, but the adsorption energy is much lower than that of Ca2+ ions. The approach of phosphate is highly orientation dependent and hampered by the terminal oxygen atoms.
Both ab initio and force field simulations indicate enrichment of Ca2+ ions close to the surface, most of them directly bound to it, which results in a net positive charge. As the adsorption of phosphate takes longer and is strongly reinforced by adsorbed Ca2+ ions, it has become obvious that Ca2+ ions initiate the adsorption of calcium phosphate clusters to titania surfaces. However, the TiO2 surface does not necessarily act as a nucleation site for calcium phosphate crystallization, as adsorbed Ca2+ ions show reduced affinity towards phosphate compared to free ions in solution.
Collagen and Mechanical Stress
Coinciding force distance relations have been obtained for a variety of restraint force constants, expansion rates and environments. The resulting Young’s moduli are in the range of experimental values both at low and high strain ranges. For low strains the calculated Young’s modulus of about 2 GPa is comparable to experimental values between 3 and 5 GPa. For high strains it reaches 10 GPa. The Young’s moduli can be assigned to three different mechanisms of stretching, affecting the macroscopic linearity, the torsional angles and the bond lengths.
Chondroitin Sulfate (CS) and Hyaluronic Acid (HA)
A force field model for CS and HA could be established that reproduced experimental torsion angles and showed the same free energy surface (FES) as an ab initio model. Hydration affects the overall FES, but does not alter the position of the energetic minima. Stabilization of the conformation via bridging water molecules as suggested by other works is not necessary.
Both glycosaminoglycans adsorb to a hydroxylated rutile (100) surfaces despite the negative net charge both on surface and adsorbate. The presence of Na + ions is enough to compensate for the negative surface charge and to allow for adsorption. Ca2+ ions form additional bridges between negative groups on the surface and in the adsorbate.
There is a wide variety of Alfvén waves in tokamak and stellarator plasmas. While most of them are damped, some of the global eigenmodes can be driven unstable when they interact with energetic particles. By coupling the MHD code CKA with the gyrokinetic code EUTERPE, a hybrid kinetic-MHD model is created to describe this wave–particle interaction in stellarator geometry. In this thesis, the CKA-EUTERPE code package is presented. This numerical tool can be used for linear perturbative stability analysis of Alfvén waves in the presence of energetic particles. The equations for the hybrid model are based on the gyrokinetic equations. The fast particles are described with linearized gyrokinetic equations. The reduced MHD equations are derived by taking velocity moments of the gyrokinetic equations. An equation for describing the Alfvén waves is derived by combining the reduced MHD equations. The Alfvén wave equation can retain kinetic corrections. Considering the energy transfer between the particles and the waves, the stability of the waves can be calculated. Numerically, the Alfvén waves are calculated using the CKA code. The equations are solved as an eigenvalue problem to determine the frequency spectrum and the mode structure of the waves. The results of the MHD model are in good agreement with other sophisticated MHD codes. CKA results are shown for a JET and a W7-AS example. The linear version of the EUTERPE code is used to study the motion of energetic particles in the wavefield with fixed spatial structure, and harmonic oscillations in time. In EUTERPE, the gyrokinetic equations are discretized with a PIC scheme using the delta-f method, and both full orbit width and finite Larmor radius effects are included. The code is modified to be able to use the wavefield calculated externally by CKA. Different slowing-down distribution functions are also implemented. The work done by the electric field on the particles is measured to calculate the energy transfer between the particles and the wave and from that the growth rate is determined. The advantage of this approach is that the full magnetic geometry is retained without any limiting assumptions on guiding center orbits. Extensive benchmarks have been performed to test the new CKA-EUTERPE code. Three tokamak benchmarks are presented, where the stability of TAE modes are studied as a function of fast particle energy, or in one case as a function of the fast particle charge. The benchmarks show good agreement with other codes. Stellarator calculations were performed for Wendelstein 7-AS and the results demonstrate that the finite orbit width effects tend to be strongly stabilizing.
Im ersten Teil erfolgt ein Vergleich der postoperativen Lebensqualität der Single-Port-Cholezystektomie mit der konventionellen laparoskopischen Cholezystektomie mittels Lebensqualitätsfragebogen SF-36 und Nottingham Health Profil in prospektiver bizentrischer Studie mit 66 Patienten. Im zweiten Teil die Untersuchung der Fallzahlenentwicklung von 2008 bis 2010 nach Anwendung der Single-Port-Methode in Deutschland und Vorstellung einer Marketingstrategie zur Fallzahlensteigerung.
Abstract: The Arctic has experienced a pronounced increase in air temperature over the last four decades, with an average increase of 0.4 °C per decade and thus an increase of almost the double rate than that of temperate regions. Remote sensing studies and repeat photography of historical images have shown large-scale increases of plant productivity in tundra ecosystems over the same time period. A pronounced size, abundance and biomass increase of shrubs has been observed. This so called shrub expansion has important repercussions for the vegetation, the animals, the soil, the energy and the carbon balance of the Arctic tundra and on regional and global climate. As the comparison of historical photographs with recent photographs has shown, this shrub expansion occurs on different temporal and spatial scales with areas of strong increase in shrub cover (expanding patches) and areas without noticeable changes in shrub vegetation (stable patches). While remote sensing approaches for the detection of changes in vegetation are limited in their temporal coverage and so far also in their resolution, historical photographs with high resolution are often not available. Experimental studies have shown that an increase in nutrients or temperature often resulted in increased shrub biomass, but findings were partly contradictory, referred to short term observations and usually confined to small areas. To bridge the gap between spatially limited plot-scale experiments and global large-scale assessment of plant productivity by satellite derived pictures, dendrochronology was used in this thesis to analyze the drivers for and the rate of shrub growth of different widespread evergreen and deciduous shrub species in alpine and arctic tundra and to reconstruct historic environmental conditions. In detail, this doctoral thesis was conducted to study shrub growth and to assess the applicability of traditional dendrochronological methods on shrubs that had been so far mainly applied to trees and to test whether shrubs differed morphologically from trees. Further, I was determined to look for evidence for a possible Scandinavian shrub range expansion and to assess which climatic factors – temperature, precipitation or snow – influenced shrub growth significantly. Moreover, we aimed to find the reason for the observed heterogeneity of the shrub expansion on the landscape and its relevance for the three most common shrubs on the Alaskan tundra. The methods applied followed the routines usually applied for dendrochronological analyses of treerings, with the exception that usually several stem discs of the main stem were analyzed and frequently had to be prepared with help of a microtome as thin-sections, that were stained and sealed on a coverglass before annual shrubrings were measured. The averaged shrubring widths were then compared with environmental factors through correlation and regression methods. This thesis gives first a general introduction to climate change in the Arctic, shrub expansion on the tundra, the scientific discipline of dendrochronology or -ecology on shrubs and its development, the main research questions and the thesis outline. Then seven research papers are presented and the main results and conclusions are synthesized and discussed and finally possible venues of future research are outlined. The most important insights gained from this thesis are the following: I) Dendroecological methods can be applied to shrubs. Insights into shrub morphology have been gained by detecting an interesting mechanism for coping with adverse environmental conditions of both, trees and shrubs that can save resources by confining the production of wood to the upper parts of the stem. II) Further, I found evidence for a shrub expansion in Scandinavia. III) I could establish the causal link between the current climate warming and increased radial and vertical shrub growth by identifying summer temperature as main driver for shrub growth. IV) Results from the Alaskan tundra indicate a strongly adverse role of snow for shrub growth in stable patches, refuting the popular snow-shrub-microbe hypothesis for this extensive area across species. The differing influence of snow is likely linked to the presence of permafrost and shallow active layers and the snow’s contribution to moist or even anoxic conditions in Alaska. V) Furthermore, we found that the different rates and the spatial heterogeneity of shrub expansion are accompanied by strong differences in the surrounding vegetation composition and the soil parameters of expanding (accustomed to more favorable conditions) and stable shrub patches. VI) These differences are predisposed by shrub patch position within the landscape, comprising different levels and rates of disturbance. VII) Additionally, shrub ring records were successfully used as natural archives to model past temperature dynamics respectively summer glacier mass balance with high accuracy. VIII) Finally, a synthesis of the climate-growth relationships of shrubs of more than 25 sites around the Arctic as joined effort together with other leading shrub researchers supports the presence of a circumpolar shrub expansion, gives recommendations for methods used in shrub dendroecology and lays out future research directions. The findings of my dissertation research show that the analysis of shrubs by dendroecological methods yields highly interesting results, and they greatly improved our understanding of factors that influence individual shrub growth, the reconstruction of earlier environmental conditions as well as the reconstruction and assessment of plant population dynamics.
Background: Patients with mucin-producing adenocarcinoma have an increased risk for venous and arterial thrombosis. When these patients present with thrombocytopenia, disseminated intravascular coagulopathy (DIC) is often the underlying cause. Case Report: We report 2 patients who were admitted due to bleeding symptoms of unknown cause, in whom further workup revealed adenocarcinoma-induced DIC. Conclusion: In elderly patients presenting with signs of DIC, such as reduced fibrinogen levels, elevated prothrombin time, elevated D-dimer, and thrombocytopenia, without any obvious reason (e.g., sepsis), adenocarcinoma-associated coagulopathy should be considered as the underlying cause. Paradoxically, in these patients bleeding symptoms improve when the patient is sufficiently anti-coagulated with low molecular weight heparin. Treatment of the underlying disease is of central importance in controlling acute or chronic DIC associated with malignant diseases and chemotherapy should be started as soon as possible.
Das Ziel dieser Arbeit ist es auf Basis einer großen populationsbasierten Kohorte im Rahmen der SHIP-Studie (Study of Health of Pommerania) die mögliche Assoziation zwischen der Serum PRL-Konzentration mit dem MetS und dem T2DM aufzuzeigen. Dieser Sachverhalt wurde bereits in früheren ausgewählten Studien mit kleineren Kohorten untersucht. In unserer Studie wurden dazu die Daten von 3,993 Individuen (2,027 Frauen) in einem Alter von 20-79 Jahren aus der populationsbasierten SHIP-Studie verwendet. Die Assoziation zwischen PRL-Konzentrationen und MetS sowie dem T2DM wurden sowohl im Queer- als auch im Längsschnitt mittels alters- und multivariabel-adjustierten Poisson-Regressionsmodellen untersucht. PRL wurde log-transformiert und als kontinuierliche (per Anstieg der Standartabweichung (SD)) oder kategoriale (geschlechtsspezifische Quartil) Einflussvariable, getrennt nach Männern und Frauen, dargestellt. Die Querschnittsanalyse zeigte eine inverse Assoziation zwischen niedrigen PRL Konzentrationen und einem prävalenten T2DM Risiko sowohl in Männern als auch in Frauen nach multivariabler Adjustierung (Männer: Q1 vs. Q4: relatives Risiko (RR), 1,55; 95% Konfidenzintervall (CI), 1.13 – 2.14; Frauen: Q1 vs. Q4: RR, 1.70; 95% CI, 1.10 – 2.62). Gleichermaßen wurde höhere PRL Konzentrationen mit signifikant niedrigerem T2DM Risiko assoziiert (RR pro SD Anstieg in log-transformierten PRL: 0,83, 95% CI, 0,72-0,95 bei Männern und 0,84, 95% CI, 0,71 bis 0,98 bei Frauen). Die inverse Assoziation zwischen PRL und dem MetS konnte nach der multivariablen Adjustierung nicht beibehalten werden. In der Längsschnittanalyse konnte die Assoziation zwischen PRL und inzidentem MetS oder T2DM nicht aufrechterhalten werden. Zusammenfassend ist dies die erste große populationsbasierte Studie, welche im Querschnitt über eine inverse Assoziation zwischen PRL und prävalentem T2DM in beiden Geschlechtern berichten kann. Jedoch deutet die fehlende longitudinale Assoziation darauf hin, dass PRL keine kausale Rolle als Risikofaktor für einen inzidenten T2DM oder MetS darstellt.
A research of the temperature effect of the muon cosmic ray (CR) component on the MuSTAnG super telescope data (Greifswald, Germany) for the whole period of its work (from 2007) was carried out. The primary hourly telescope's data were corrected for the temperature effect, using vertical temperature atmospheric profile at the standard isobaric levels obtained from the GFS model. To estimate the model accuracy and applicability the air sounding data for some years were used.
Sealing ability of ProRoot MTA when placed as an apical barrier using three different techniques
(2013)
A one-visit apexification protocol with Mineral Trioxide Aggregate (MTA) can be seen as an alternative to the traditional treatment practices with calcium hydroxide. The aim of this study was to investigate the sealing ability of ProRoot MTA when placed as an apical barrier using three different techniques. Sixty freshly extracted single-rooted human teeth were decoronated and standardized to a root length of 15mm. The root segments were prepared with Gates Glidden burs (size 1-6) to simulate the clinical situation of an open apex and randomly assigned into 3 experimental groups of 20 samples each. 5mm MTA was placed by pluggers (Group 1) paper points (Group 2) or ultrasonic tips (Group 3). Radiographs were taken to verify the placement of the apical barriers. After obturation of all samples with warm gutta-percha (Obtura) and AH26 sealer, the coronal portion of all samples was sealed with Cavit. The root segments were then double coated with nail varnish except for the open apex and were exposed to methylene blue dye for 48 hours at room temperature. Afterwards, the samples were sectioned longitudinally and the extent of dye penetration was measured with a stereomicroscope. The mean depth of dye leakage for Group 1 was 1.34mm (±0.5 SD) Group 2 1.25mm (±0.4 SD) and Group 3 1.14mm (± 0.4 SD). Statistical analysis showed that there were no significant differences among the 3 experimental groups (0.178<p<0.552). In conclusion, ProRoot MTA has a similar sealing ability when placed as an apical barrier with pluggers, paper points or ultrasonic tips.
Die Ergebnisse dieser explorativen Studie zeigen, dass Schmerzerfahrungen bei Jugendlichen in der Region Vorpommern allgemein häufig sind und dabei am häufigsten die Schmerzlokalisationen Kopf-, Bauch-, Rücken- und Menstruationsschmerzen benannt werden. Es zeigt sich eine signifikant höhere Prävalenz von Schmerzen auf Seiten des weiblichen Geschlechts, bei der die Prävalenz im Altersverlauf zunimmt. Es sind daher größere Anstrengungen notwendig, um die möglichen Ursachen genauer analysieren zu können und daraus resultierend bessere Ansätze für die Prävention von Schmerzen bei Jugendlichenn zu entwickeln. Effektivere Behandlungsstrategien und rechtzeitige Aufklärungskampagnen bei Kindern und Eltern über Entstehungsmechanismen und Triggerfaktoren von Schmerzen könnten einer Chronifizierung der Schmerzzustände im Erwachsenenalter entgegen wirken. Dadurch kann ein erheblicher Beitrag zur Senkung sozioökonomischer Kosten durch Schmerzen geleistet werden. Aufgrund der vielen biologischen, morphologischen und psychosozialen Veränderungen während des Jugendalters muss diesem Altersabschnitt eine Schlüsselrolle in der Ätiopathogenese von Schmerzen eingeräumt werden. Daher sind gerade hier genaue Kenntnisse über die Verbreitung von Schmerzen und den Altersverlauf bei Kindern und Jugendlichen unter Berücksichtigung der Faktoren, die im Verlauf des Jugendalters wirken, für das Verständis chronischer Schmerzen von zentraler Bedeutung.
Bei dieser Studie wurden die röntgenologischen Veränderungen des Knochenniveaus nach systematischer Parodontalbehandlung sowohl auf Probanden- als auch auf Zahngruppenebene (Incisivi, Canini, Prämolaren, Molaren) untersucht. Die Auswertung erfolgte im zeitlichen Abstand von etwa 5 Jahren anhand von Einzelzahnaufnahmen, bei denen der Knochenabbau in mm vermessen wurde. Bei 10 von insgesamt 47 Patienten lag nach der Parodontalbehandlung eine exzellente klinische Heilung vor. Diese Patienten erfüllten nicht die Eingangskriterien für die weitere Studienteilnahme und wurden somit in der röntgenologischen Auswertung nicht berücksichtigt, jedoch verdeutlichen sie den klinischen Behandlungserfolg. Der Effekt der Parodontalbehandlung ist besonders am röntgenologischen Knochenzuwachs bei vertikalen Knochenkratern erkennbar, welcher auf Probandenebene durchschnittlich 1,1 mm beträgt und statistisch signifikant ist. Insgesamt haben sich 22,3% aller Knochendefekte von einem vertikalen in einen horizontalen Knochenabbau entwickelt bzw. sind „ausgeheilt“. Die Parodontalbehandlung bei dieser Studie erfolgte nur bei motivierten Patienten unter „optimalen Bedingungen“ ohne Zeitdruck. Aufgrund von ökonomischen Aspekten und dem breiten Patientenspektrum einer allgemeinen zahnärztlichen Praxis kann der Behandlungserfolg nicht verallgemeinert werden. Jedoch bleibt festzuhalten, dass der klinische Behandlungserfolg einer sorgfältig durchgeführten Parodontaltherapie sich nach 5 Jahren radiologisch dokumentieren lässt.
Ziel: Evaluation des Curriculums Endodontie hinsichtlich der Lehrinhalte und Lehrmethodik, des Einflusses auf den Behandlungsalltag und das Behandlungsergebnis, sowie der EDV-Kenntnisse der Kursteilnehmer. Material & Methode: subjektive Evaluation mittels prä- und postcurriculärer Fragebögen; objektive Evaluation mittels prä-/intra-/postcurriculärer Beurteilung von Wurzelfüllungen im Röntgenbild; Statistik mittels der Prozedur xt-logit in Stata Version 12.1. Ergebnis: Eine Verbesserung der (Be-) Handlungskompetenz war sowohl subjektiv als auch objektiv nachweisbar. Die Ergebnisse waren nicht signifikant.
The objective of the present investigation was to examine the residual antimicrobial activity after a topical exposure of reconstructed human epidermis (RHE) to equimolar solutions of either chlorhexidine digluconate (CHG, 0.144% w/v) or octenidine dihydrochloride (OCT, 0.1% w/v) for 15 min. RHE-associated antiseptic agents were more effective on Staphylococcus aureus than on Pseudomonas aeruginosa. S. aureus was not detected after 24 h of contact, which demonstrated a microbicidal efficacy of greater than 5-log<sub>10</sub> reduction. In contrast, P. aeruginosa was reduced by approximately 2 log<sub>10</sub> at the same incubation time, which parallels the growth of the initial inoculum. This result could be interpreted either as a microbiostatic effect or as an adherence of P. aeruginosa to a low positively charged surface. Small amounts of CHG and OCT can penetrate the stratum corneum. Using these antiseptic agents, the viability of keratinocytes was reduced to 65-75% of that of the untreated RHE control following 24 h incubation in the presence of test microorganisms. With consideration of antimicrobial activity and cytotoxic effect, OCT corresponds better to a biocompatible antiseptic agent than CHG.
Reactive oxygen species (ROS) can damage all cellular macromolecules and also produce secondary reactive intermediates, like reactive electrophilic species (RES) that include quinones or aldehydes. Low molecular weight (LMW) thiols are small thiol-containing compounds that play essential roles in the defense against ROS and RES in all organisms. The best studied LMW thiol is the tripeptide glutathione (GSH). Firmicutes bacteria including Bacillus und Staphylococcus species have been recently discovered to utilize the redox buffer bacillithiol (BSH). LMW thiols function as redox buffers to maintain the reduced state of the cytoplasm. Under conditions of oxidative stress, LMW thiols also react with protein thiols to form mixed LMW thiol – protein disulfides, termed S-thiolations, as major protection mechanism. Investigating the role of BSH in oxidative stress response and ROS-induced S-thiolations in Firmicutes bacteria was one subject of this PhD thesis. Specifically, the regulatory mechanisms and post-translational thiol-modifications in response to NaOCl stress were studied in the model bacterium for low-GC Gram-positive bacteria Bacillus subtilis. The transcriptome profile after NaOCl stress was indicative of disulfide stress and overlapped strongly with the response to diamide. NaOCl stress caused induction of the thiol- and oxidative stress-specific Spx, CtsR, PerR and OhrR regulons. Thiol redox proteomics identified only few NaOCl-sensitive proteins with reversible thiol-oxidations. Using mass spectrometry, eleven proteins were identified that were oxidized to mixed BSH protein disulfides (S-bacillithiolated) in B. subtilis cells after NaOCl-exposure. Methionine synthase MetE is the most abundant S-bacillithiolated protein in B. subtilis and other Bacillus species after NaOCl exposure. S-bacillithiolation of OhrR repressor leads to upregulation of the OhrA peroxiredoxin that confers together with BSH specific protection against NaOCl. S-bacillithiolation of MetE, YxjG, PpaC, and SerA causes hypochlorite-induced methionine starvation as supported by the induction of the S-box regulon. To further assess the conservation of targets for S-bacillithiolations in other Firmicutes bacteria, we studied the S-bacillithiolomes of Bacillus megaterium, Bacillus pumilus, Bacillus amyloliquefaciens, and Staphylococcus carnosus under NaOCl stress conditions. In total, 54 S-bacillithiolated proteins were identified, including 29 unique proteins and 8 conserved proteins involved in amino acid and cofactor biosynthesis, nucleotide metabolism, translation, protein quality control, redox and antioxidant functions. Together our data support a major role of BSH redox buffer in redox control and thiol protection of conserved and essential proteins against irreversible oxidation by S-bacillithiolations in Firmicutes bacteria. In response to ROS and RES, bacteria also activate the expression of antioxidant and detoxification enzymes, such as catalases, peroxidases, thiol-dependent peroxiredoxins and other specific oxidoreductases to detoxify ROS and RES. These defense mechanisms are often controlled by redox-sensitive transcription factors. B. subtilis encodes redox-sensing MarR-type regulators belonging to the OhrR and DUF24-families that are conserved among bacteria. Hence, we were further interested in this PhD thesis to study at the molecular and structural level the redox-sensing mechanisms of novel redox-sensing MarR/DUF24-type regulators in B. subtilis. We have characterized the regulatory mechanisms of HypR, YodB and CatR that sense and respond to hypochlorite, diamide and quinones stress. HypR is the first DUF24-family regulator whose crystal structure was resolved. HypR senses specifically disulfide stress and controls positively expression of the flavin oxidoreductase HypO after NaOCl and diamide stress. HypR resembles a 2-Cys-type regulator with a reactive nucleophilic N-terminal Cys14 and a second C-terminal Cys49. Besides HypR, B. subtilis encodes further MarR/DUF24-family members including the paralogous YodB and CatR repressors that sense quinones and diamide. YodB controls the azoreductase AzoR1, the nitroreductase YodC, and the Spx regulator. YodB resembles a 2-Cys-type MarR/DUF24-family regulator with three Cys residues (Cys6, Cys101, and Cys108) that form intermolecular disulfides in vivo under oxidative stress. YodB and its paralog CatR were further identified as repressors of the catDE operon encoding a catechol-2,3-dioxygenase that also contributes to quinone resistance. Although CatR is a 1-Cys-type regulator, our data showed that CatR also forms intermolecular disulfide in response to diamide and quinones in vitro. Thus, HypR, YodB and CatR are controlled by 2-Cys-type thiol-disulfide redox switches to sense disulfide and RES stress conditions, and to control specific RES detoxification enzymes.
Im Rahmen des hier verwendeten abstrakten, nichtkommutativen Unabhängigkeitsbegriffs gibt es nach dem Klassifikationssatz von Muraki genau fünf konkrete Unabhängigkeitsbegriffe: Tensor, boolesch, frei, monoton und antimonoton. Hierbei umfasst der Tensor-Fall den Unabhängigkeitsbegriff aus der klassischen Wahrscheinlichkeitstheorie. Ein Quanten-Levy-Prozess (QLP) ist ein Prozess mit unabhängigen, stationären Zuwächsen, dessen Verteilung durch einen Generator g festgelegt ist. Die QLP und die Generatoren in dieser Arbeit sind auf den Voiculescuschen dualen Halbgruppen definiert. Ein Generator ist ein bedingt positives, lineares Funktional mit g(1)=0. Diese Arbeit untersucht das Problem, zu einem QLP mit gegebenem Generator einen QLP auf einen Fockraum mit demselben Generator anzugeben. Zur Problem wird in drei Teilen bearbeitet. Im ersten Teil wird für jede konkrete Unabhängigkeit die Existenz eines QLP zu gegebenem Generator g nachgewiesen. Hierbei wird die Schoenberg-Korrespondenz für duale Halbgruppen verwendet und ein Quanten-Kolomogoroff Satz für QLP gezeigt. Der zweite Teil, der zugleich den Hauptteil der Arbeit darstellt, besteht aus dem Transformationssatz für duale Halbgruppen. Dieser besagt in etwa, dass ein gegebener QLP mit Generator g unter einer Transformation genannten Abbildung k zwischen zwei dualen Gruppen zu einem QLP mit Generator k•g transformiert werden kann. Dabei operieren der transformierte QLP und der ursprüngliche QLP im Wesentlichen auf denselbem Raum. Der Beweis des Transformationssatzes wird ausschließlich auf dem abstrakten, nichtkommutativen Unabhängigkeitsbegriff aufgebaut. Dabei wird der Existenzsatz aus dem ersten Teil verwendet und die punktweise Konvergenz eines infinitesimalen Faltens des gegebenen QLP ausgewertet an einem normierten Vektor bewiesen. Somit sind alle fünf konkreten Unabhängigkeitsbegriffe in einem einheitlichen Rahmen enthalten. Zu jedem konkreten nichtkommutativen Unabhängigkeitsbegriff werden im dritten Teil die besonders einfachen, additven QLP auf Fockräumen betrachtet. Hierbei ist ein additiver QLP einfach die Summe aus einem Erzeugungs-, einem Erhaltungs- und einem Vernichtungsprozess auf einem Fockraum, sowie aus einem Generatoranteil. Die Realisierung von QLP auf Fockräumen, also das oben genannte Problem, wird durch Transformieren eines passenden, additiven QLP erreicht. Insbesondere erhalten wir somit erstmals eine Realisierung von QLP auf Fockräumen mithilfe der Transformationstheorie im freien Fall. In einer Anwendung wird das nichtkommutative Analogon der Unitären Gruppe als duale Gruppe betrachtet. Im freien Fall als konkreten, nichtkommutativen Unabhängigkeitsbegriff und aufgrund der Unitarität kann hier zusätzlich bewiesen werden, dass auch auf Operator-Ebene ein infinitesimales Falten der additiven QLP in der starken Operatortopologie existiert. Weiterhin gilt im Gauß-Fall, das heißt obiger Erhaltungsprozess-Anteil verschwindet, dass sogar Normkonvergenz vorliegt.
Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines neuen Ansatzes zur Senkung der Harnsäurekonzentration im Blutserum von Patienten mit Hyperurikämie und der damit verbundenen Verringerung der Anzahl von schmerzhaften Gichtanfällen. Dafür sollten Purine in Lebensmitteln mit einem Gemisch aus purinabbauenden Enzymen zu dem gut löslichen Allantoin abgebaut werden. Durch diesen neuen Ansatz ist eine abwechslungsreiche Ernährung von Hyperurikämiepatienten ohne oder mit reduzierter zusätzlicher medikamentöser Behandlung zur Senkung der Harnsäurebildung, Erhöhung der Harnsäureausscheidung bzw. enzymatischen Reduktion von Harnsäure möglich. Die Analyse des Wachstumsverhaltens von Arxula adeninivorans LS3 zeigte die Vermehrung des Zellmaterials in einer Kultivierung mit Adenin als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle bzw. mit Hypoxanthin und Harnsäure als alleiniger Stickstoffquelle. Die Fähigkeit des Wachstums mit Adenin, Hypoxanthin oder Harnsäure als alleiniger Stickstoffquelle bestätigte das Vorhandensein des Purinabbauweges in der nicht-konventionellen Hefe A. adeninivorans LS3. Das Guanin-Deaminase-Gen (AGDA) aus A. adeninivorans LS3 kodierte für ein Protein aus 475 Aminosäuren, das in der Zelle als Dimer vorlag (55 kDa je Untereinheit). Das Guanin-Deaminase-Protein (Agdap) zeigte eine Homologie auf Aminosäureebene zwischen 44 und 55 % zu anderen pilzlichen Guanin-Deaminasen. Beim Wachstum auf Medien mit Adenin, Hypoxanthin oder Guanin als alleiniger Stickstoffquelle erfolgten eine Induktion der Genexpression des AGDA-Gens sowie eine intrazelluläre Akkumulation des Guanin-Deaminase-Proteins in der Vakuole wie auch dem Zytoplasma der Hefezelle. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bildete die biochemische Charakterisierung der Uratoxidase. Das Uratoxidase-Gen (AUOX) aus A. adeninivorans LS3 lag auf Chromosom 4 und kodierte für das Uratoxidase-Protein (Auoxp) mit 306 Aminosäuren. Bei dem Auoxp handelte es sich um ein 35 kDa großes Protein, das als Dimer in der Zelle vorlag. Ein Vergleich mit anderen pilzlichen Uratoxidasen ergab eine Homologie von 61 bis 65 % auf der Ebene der Aminosäuresequenz. Das Enzym zeigte konservierte Sequenzmotive, die in den Uratoxidasen einer Vielzahl von Organismen beschrieben wurden. Die AUOX-mRNA-Konzentration stieg bei Wachstum auf Medien mit Harnsäure, Adenin und Hypoxanthin als alleiniger Stickstoffquelle. Die Akkumulation von Auoxp zeigte einen Maximalwert nach achtstündiger Kultivierung im Medium mit Harnsäure und zeitlich verschoben mit den Stickstoffquellen Adenin bzw. Hypoxanthin (nach 12 Stunden). Der biotechnologische Einsatz der purinabbauenden Enzyme der Hefe A. adeninivorans erforderte eine Überexpression der Uratoxidase- bzw. der Guanin-Deaminase-Gene in transgenen A. adeninivorans-Stämmen aufgrund zu niedriger, natürlicher Expressionshöhe im Wildtypstamm LS3. Als Transformations-/Expressionssystem fand das etablierte Xplor®2-Vektorsystem Verwendung. Diese Plattform bietet den Vorteil, dass keine Resistenzgene in die Hefe übertragen werden. Die Hefen wurden mit unterschiedlichen Expressionsmodulen transformiert, um die optimalen Expressionsbedingungen für die Guanin-Deaminase bzw. die Uratoxidase zu ermitteln. Vergleichende Untersuchungen bezüglich der Integrationshäufigkeit, dem Wirtsorganismus (homolog/heterolog) und der optimalen Expression (konstitutiv/induziert) zeigten, dass A. adeninivorans ein geeigneter Organismus für die Expression des Guanin-Deaminase- bzw. Uratoxidase-Gens darstellte. Für weiterführende Analysen erfolgte die nähere Untersuchung der Hefetransformanden mit der höchsten Guanin-Deaminase-Aktivität bzw. der über einen längeren Zeitraum konstant hohen Uratoxidase-Aktivität. Das über den C-terminalen His-Tag gereinigte rekombinante Protein zeigte eine hohe Übereinstimmung der biochemischen Eigenschaften (Substratspektrum, intrazelluläre Lokalisation, usw.) im Vergleich zum endogenen Protein der Hefe A. adeninivorans LS3 (nach induzierter Genexpression). Die rekombinanten Enzyme des Purinabbauweges (Uratoxidase, Guanin-Deaminase, Adenin-Deaminase und Xanthin-Oxidoreduktase) bewirkten nach deren Zugabe zu einem reinen Puringemisch aus Adenin, Guanin, Xanthin, Hypoxanthin und Harnsäure eine Reduktion der Konzentration sämtlicher Purine. Das Gemisch aus purinabbauenden Enzymen der Hefe A. adeninivorans belegte bei ersten Anwendungen in einem Lebensmittel (Rinderbrühe) die abbauende Wirkung auf sämtliche, im Lebensmittel befindlichen, Purine. Es gelang in dieser Arbeit, den Puringehalt eines Lebensmittels mit in transgenen A. adeninivorans-Stämmen hergestellten Proteinen enzymatisch abzubauen.
Die vorliegende Arbeit berichtet über die Probleme psychisch kranker und sehr junger Eltern. Die Herausforderung, die die Elternschaft ohnehin mit sich bringt, ist unter diesen Umständen noch größer. Damit es eine zu bewältigende Herausforderung bleibt und nicht zu einem unüberwindbaren Problem mit negativen Folgen für die Entwicklung des Kindes und der Eltern wird, ist es notwendig, frühzeitig und präventiv zu handeln. Die Gruppe dieser Eltern benötigt passgenaue und individuelle Interventionen mit möglichst niedrigschwelligen Zugängen. Dies scheint innerhalb des Modellprojekts " Chancen für Kinder psychisch kranker und⁄oder suchtbelasteter Eltern" gelungen zu sein. In die Untersuchungen sind zum ersten Erhebungszeitpunkt 117 Mütter mit ihren 142 Kindern einbezogen worden. 44,4% der Mütter gelten als jugendliche Mütter. Zusätzlich wurde eine Referenzgruppe aus 37 gesunden Müttern mit ihren 41 Kindern betrachtet. Zum zweiten Erhebungszeitpunkt konnten die Daten von insgesamt 69 (n=31 jugendliche und n=38 erwachsene) Mütter berücksichtigt werden. Bei der Auswertung der gewonnenen Ergebnisse zeigt sich, dass es aus Sicht der Kinder gelungen ist, primär präventiv zu arbeiten, auch wenn diese bereits deutlich auffälliger sind, als die Kinder der Vergleichsgruppe. Die Daten weisen zudem darauf hin, dass auch sechs Monate nach Interventionsbeginn keine gestiegenen Verhaltensauffälligkeiten bei den Kindern beschrieben werden, sondern sogar weniger Auffälligkeiten zu finden sind. Für die Ausgangslage der untersuchten Mütter gilt, dass beide Interventionsgruppen (jugendliche und erwachsene Mütter) von starker psychischer Symptomatik und psychosozialen Belastungen berichten. Unterschiede zwischen den Gruppen zeigen sich vor allem bei den psychosozialen Bedingungen, während die psychopathologische Situation sich kaum unterscheidet. Zum zweiten Erhebungszeitpunkt sind die psychosozialen Belastungen und die psychopathologische aktuelle Symptomatik in beiden Interventionsgruppen erheblich gesunken. Wie erwartet profitieren vor allem jugendliche Mütter und berichten deutlich weniger aktuelle Symptombelastung und elterliche Belastungen, während gleichzeitig mehr soziale Unterstützung wahrgenommen wird. Erwachsene Mütter hingegen schildern zum zweiten Erhebungszeitpunkt deutlich weniger Problemen der Familienfunktionalität. Die Teilnehmerinnen beider Interventionsgruppen berichten zudem von häufigen Kontakten sowohl zum medizinischen als auch zum Jugendhilfesektor. Bei jugendlichen Müttern kann allerdings ein stärkeres Inanspruchnahmeverhalten festgestellt werden. Die Versorgungszufriedenheit ist gegeben, wenngleich erwachsene Mütter zufriedener sind als jugendliche Mütter. Eine Ausnahme stellt die psychiatrische⁄psychologische Hilfe dar. Diese wurde im Vorfeld des Projektes nur von wenigen Betroffenen in Anspruch genommen. Hinsichtlich der Vernetzung der Institutionen der verschiedenen Segmente werden die Kooperationen eher als nicht zufriedenstellend und wenig regelmäßig beschrieben. Regelmäßigkeit in den Kontakten ist jedoch mit einer höher Zufriedenheit verbunden. Zusammenfassend lässt sich sagen, das gemäß der Definition des Wissenschaftlichen Beirats des Nationalen Zentrums das Ziel "Früher Hilfen", nämlich die frühzeitige und nachhaltige Verbesserung der Entwicklungsmöglichkeiten von Kindern und Eltern in Familie und Gesellschaft, mit dem Modellprojekt "Chancen für Kinder psychisch kranker und⁄oder suchtbelasteter Familien" entsprochen worden ist und die Umsetzung dieses Zieles gut gelungen ist. Die Ergebnisse stellen zudem ein ermutigendes Signal dar, Projekte dieser Art weiter zu fördern. Ein Übergang in die Regelfinanzierung muss ein langfristiges Ziel sein, da sowohl von der Effektivität passgenauer Interventionen aber auch von einem erheblichen Bedarf für diese ausgegangen werden kann. Für ein interdisziplinäres Vorgehen stellt das Modellprojekt ein gutes Beispiel dar, auch wenn noch viele Fragen offen sind und neue Schwierigkeiten aufgedeckt wurden.
Hintergrund: Es sollte die mikrobiozide Wirksamkeit von Octenidin-Wundgelen in niedrigeren als den handelsüblichen Konzentrationen (0,005 % - 0,1 %) ermittelt werden. Da niedrigere Konzentrationen eine geringere Zytotoxizität aufweisen, kann so die Anwendbarkeit von Octenidin in der Therapie chronischer Wunden abgeschätzt werden. Zum Vergleich wurde ein Wundgel mit 0,02 % Polihexanidgehalt geprüft. Material und Methoden: Für die Studie wurde ein praxisnaher Prüfkörpertest (Phase 2 / Stufe 2) etabliert. Als Prüforganismen fanden S. aureus, S. epidermidis, E. faecium, P. aeruginosa, S. marcescens und C. albicans Verwendung. Die Testungen erfolgten ohne Belastung sowie mit einer dem physiologischen Wundsekret nahekommenden Belastung (MEM + 10 % FBS). Es wurden Einwirkzeiten zwischen 5 min – 24 h gewählt. Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im praxisnahen Test zeigte sich, dass höhere Konzentrationen und längere Einwirkzeiten des antiseptischen Wirkstoffs notwendig sind, als aus Ergebnissen des quantitativen Suspensionstests hervorgeht. Octenidin 0,02 % erreichte unter wundsekretähnlicher Belastung nach 24 h eine ausreichende antiseptische Wirksamkeit (Reduktionsfaktor > 3 lg) gegen alle Testorganismen und übertraf Polihexanid 0,02 % deutlich an Effektivität (keine ausreichende Erregerreduktion von C. albicans, E. faecium). Mit dieser niedrigen Octenidinkonzentration wäre die Gewebeverträglichkeit bei der Wundbehandlung erheblich verbessert. Produkte auf Basis von 0,02 % Octenidin könnten somit in der Zukunft eine Alternative zur Behandlung chronischer Wunden darstellen.
Hintergrund: Nosokomiale Infektionen einschließlich postoperativer Wundinfektionen sind eines der gravierendsten Probleme der modernen Medizin. Sie sind assoziiert mit erhöhter Morbidität, Kosten und verlängerten Krankenhausliegezeiten. Material und Methode: Als Teil unseres „safe surgery bundle“ zur Überprüfung der Einhaltung von Basishygienemaßnahmen in der postoperativen Betreuung wurde ein Fragebogen zur Beantwortung durch Patienten erstellt, der Fragen zur Wahrnehmung des Hygienemanagements und zur Aufklärung in Bezug auf postoperative Wundinfektionen enthält. Hierdurch erhält der Patient die Möglichkeit, die Einhaltung ausgewählter Hygienemaßnahmen zum Zeitpunkt der Entlassung zu bewerten. Ergebnisse: Die Auswertung zeigt, dass der Fragebogen Interesse bei den Patienten weckt (Rücklaufquote = 69,3 %, n = 88) und plausible Ergebnisse liefert. Zufrieden stellend sind insbesondere die Angaben zum Hygieneverhalten des Pflegepersonals und der Ärzte. Verbesserungsmöglichkeiten zeigen sich bei der Patienten-Information und der Arbeit des Reinigungsdienstes. Schlussfolgerung: Den detektierten Problemen sollte entgegengewirkt werden. Mangels direkter Vergleichbarkeit mit Angaben aus der Literatur aufgrund fehlender analoger Studien könnte ein auf Grund der Erfahrungen verbesserter Fragebogen in der Zukunft eingesetzt werden, um erreichte Verbesserungen zu erfassen. Eine Ausweitung der Befragung auf andere Kliniken und Stationen wird als sinnvoll erachtet.
Due to the wide range of reported prevalence of Molar-Incisor-Hypomineralisation (MIH) found in regional studies, the aim of this study was to determine the prevalence of MIH in school children at different areas in Germany and to compare the findings to other studies. In the compulsory dental school examination, the first permanent molars, permanent incisors and second primary molars were examined for the presence of MIH according to EAPD criteria (Lygidakis et al., 2010; Weerheijm et al., 2003) in 2395 children attending 2nd to 4th grade (mean age 8.1 ±0.8 years, range 7- 10 years) in four regions in Germany. Examinations were performed by five calibrated examiners (Kappa> 0.9) on clean teeth after brushing. The MIH prevalence at the four regions differed considerably (Düsseldorf 14.6 %, Hamburg 14.0 %, Heidelberg 6.0 %, Greifswald 4.3%) with a mean prevalence of 10.1 % (10.7 % boys, 9.5 % girls, χ2-test: p= 0.57). The caries prevalence was low in general, but children with MIH exhibited statistically significantly higher caries experience in the primary and permanent dentition (MIH group: dmft 2.0 ±2.5; DMFT 0.2 ±0.6; other children: dmft 1.5 ±2.2; DMFT 0.1 ±0.5; t-test: p= 0.001 and p< 0.001, respectively). The mean number of permanent teeth affected by MIH was 2.8 (±1.7). 12.0 % of the children with MIH also had at least one affected primary molar which resulted in a statistically significant correlation for MIH in primary and permanent teeth (p< 0.01, Spearmans correlation). Most of the affected teeth had demarcated opacities (81.2 %), but more than half of the affected children showed at least one tooth with a severe form of MIH characterized by breakdown of the tooth, atypical restorations or pain during brushing or eating. In conclusion, MIH is a clinically and epidemiologically relevant problem in German school children. The prevalence which is highly varying in different regions requires more research on the aetiology of MIH. The high rate of severe forms is of clinical concern. The findings of the present study stress the need for educating present and future dentists and pediatric specialists in MIH, as well as for developing public health policies for the prevention and adequate treatment of MIH.
Prediction of high caries increment in adults – a 5-year longitudinal study from North-East Germany
(2013)
The aim of this study is to develop an easily applicable prediction model for high coronal caries increment in adults (20-79 years) from a representative sample (N=2,565) to identify a high risk-group for specific caries prevention. The data from SHIP-0 (1997-2001) and the 5-year follow-up SHIP-1 (2002-2006) is used for analyses. The oral health examination was conducted according to WHO criteria [1997]. The drop-out analysis reveals that drop-outs are significantly older, have a lower school education, are more frequently current smokers, but have a better self-perception of their teeth. The majority of the study-population (76%) has caries incidence in this 5-year period. Caries increment shows a polarized distribution, as the high caries increment group (≥9 surfaces in half-mouth, 11.4% of the sample) comprise 40% of the total increment. The variables male gender, age ≥40 years, lower school education or lower income, current smoking, pain-associated dental visit, baseline caries experience and a non-satisfying self-perception of teeth show a statistically significant influence on high caries increment. The prediction model allows a fair to good prediction on an epidemiological level for men (AUC=0.75). The factors smoking, school education and pain-associated visit only have a significant impact on the prediction of high caries increment in men. Due to very high caries prevalence and increment a population-based prevention in adults should be optimized first, before risk-group specific preventive programmes might be implemented.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Assoziation der Polymorphismen Exon 6 und 5UTR des IGF-II-Gens mit dem Phänotyp Small-for-gestational-age (SGA) überprüft. IGF-II als ein bedeutender pränataler Wachstumsfaktor stellt ein mögliches Kandidatengen für die Entstehung von SGA dar. SGA und ein damit verbundenes zu niedriges Geburtsgewicht bei Neugeborenen sind wichtige Risikofaktoren sowohl für postnatale als auch für später auftretende Erkrankungen. IUGR ist eine multifaktoriell verursachte Störung, der Umwelt- und genetische Faktoren auf verschiedenen Ebenen zu Grunde liegen können. Entsprechend wurden bekannte Einflussfaktoren für das Geburtsgewicht und die Körperlänge Neugeborener wie Geschlecht des Kindes, Alter der Mutter, mütterliches Gewicht vor sowie Gewichtszunahme während der Schwangerschaft, Körpergröße der Mutter, Nikotinkonsum sowie mütterliche Erkrankungen berücksichtigt. Es wurde die Häufigkeit des Vorkommens von Exon 6 g.4225A/G und 5UTR g.6814_6819delAGGGC im Patientenkollektiv im Vergleich zu nicht-wachstumsverzögerten Neugeborenen. Für die Analysen standen DNA und Daten aus dem SNiP, einer populationsbasierten Querschnittsstudie von 147 SGA-Neugeborenen und 258 nicht-wachstumsverzögerten Neugeborenen aus Ostvorpommern zur Verfügung. Die Fälle entstammen weitgehend der gleichen Population wie alle Kontrollen. Alle Neugeborenen waren gesunde, nicht miteinander verwandte Einlinge ohne Fehlbildungen. Die Verteilung der Genotypen wurde für Exon 6 g.4225A/G mittels PCR und anschließender SSCP sowie Silberfärbung und für 5UTR g.6814_6819delAGGGC mittels PCR und Heteroduplexanalyse untersucht. Bei der Kontrolle der PCR-Produkte von 5UTR g.6814_6819delAGGGC wurde die Fähigkeit des Polymorphismus, Heteroduplices zu bilden, entdeckt und nachfolgend die Methode der Heteroduplexanalyse für diesen Polymorphismus etabliert. Für die Berechnungen wurden die SGA-Neugeborenen in Fallgruppen eingeteilt: Neugeborene mit einem Geburtsgewicht unterhalb der 10. Perzentile mit normaler Geburtslänge (A), solche mit einer Geburtslänge unterhalb der 10. Perzentile mit normalem Geburtsgewicht (B), die Neugeborenen mit einem Geburtsgewicht und einer Geburtslänge jeweils unterhalb der 10. Perzentile (C)sowie die Neugeborenen mit einem BMI unterhalb der 10. Perzentile (D) bildeten je eine Gruppe. Die Gesamtheit der Gruppen A, B und C ergibt die SGA-Gruppe. Als Kontrollgruppe dienten Neugeborene mit einem Geburtsgewicht und einer Geburtslänge oberhalb der 10. Perzentile (Gruppen A-C und SGA-Gruppe) bzw. mit einem BMI oberhalb der 10. Perzentile (Gruppe D). Die statistische Auswertung erfolgte mittels U-Test nach Mann-Whitney für den Vergleich der Verteilung der Variablen Gestationsalter, Alter bzw. Größe der Mutter, Gewicht vor der Schwangerschaft und Gewichtszunahme jeweils zwischen den Fallgruppen und Kontrollen. Für die Berechnung der Unterschiede hinsichtlich der Allelfrequenz von Exon 6 g.4225A/G und 5UTR g.6814_6819delAGGGC sowie des Rauchverhaltens wurden der Chi-Quadrat-Test nach Pearson bzw. der Exakte Test nach Fisher verwendet. Zusätzlich wurden in einer logistischen Regressionsanalyse die Genotypen gleichzeitig mit den genannten Risikofaktoren für SGA überprüft, um ihren Einfluss auf das SGA-Risiko zu quantifizieren. Bezüglich Gestationsalter, Alter der Mutter sowie mütterlichem Gewicht vor der Schwangerschaft wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen SGA-Kindern und Kontrollen festgestellt. Bei der Untersuchung von mütterlicher Gewichtszunahme, Größe der Mutter sowie Nikotinkonsum zeigten sich leichte, jedoch statistisch signifikante Unterschiede. Unter den SGA-Neugeborenen war die Gewichtszunahme und Größe der Mutter geringer und der angegebene Nikotinkonsum häufiger. Bei Analysen im multivariaten Modell wurden nur hinsichtlich des Rauchverhaltens statistisch signifikante Unterschiede zwischen SGA- und Kontrollgruppe in Bezug auf die übrigen Risikofaktoren für SGA gefunden. Demnach konnte ein wichtiger Teil der als Einflussfaktoren für SGA bekannten Variablen in der Patienten- und Normalgruppe kontrolliert werden. Die Analyse der Verteilung der Polymorphismen zeigte weder für Exon 6 g.4225A/G noch für 5UTR g.6814_6819delAGGGC eine signifikante Assoziation mit SGA. Ein nicht statistisch signifikanter Trend unterstrich den vermuteten Zusammenhang. Demnach war im Patientenkollektiv gegenüber den normalen Kontrollen ein erhöhtes Vorkommen des G-Allels in Exon 6 g.4225A/G bzw. der Deletion in 5UTR g.6814_6819delAGGGC zu verzeichnen. Beide Unterschiede erreichten jedoch nicht die statistische Signifikanz. Somit ist ein Beitrag der genannten Polymorphismen zur Entstehung von SGA wahrscheinlich, aber durch unsere Ergebnisse nicht statistisch signifikant belegt. Um dieses Ergebnis zu bestätigen sollten weitere populationsbasierte Untersuchungen mit größeren Fallzahlen mit einer noch umfassenderen Kontrolle der SGA-Risikofaktoren durchgeführt werden.
Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Erzeugung von edelmetallfreien Katalysatoren für die Sauerstoffreduktion in Brennstoffzellen. Dabei wird ein neuartiger, dualer Plasmaprozess entwickelt, aufgebaut und die so-erzeugten Schichten mit verschiedenen elektrochemischen (CV, RDE und RRDE) und strukturanalytischen Methoden (SEM, EDX, IR, XPS, Leitfähigkeit, XRD, NEXAFS, EXAFS und TEM) untersucht. Auf diese Weise ist es erstmalig gelungen edelmetallfreie Katalysatoren mit einem Plasmaprozess herzustellen, ohne dass eine zusätzliche Pyrolyse benötigt wird. Die katalytische Aktivität der Schichten ist außerdem deutlich höher als die von rein chemisch hergestellten Metall–Polypyrrol-Schichten.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig systematische Untersuchungen zum Thema „Plasma-Flüssigkeits-Wechselwirkungen“ dargestellt. Es gelang mit Hilfe einer geeigneten kalten Atmosphärendruckplasmaquelle in Form einer dielektrisch behinderten Oberflächenentladung (DBE) ein Plasma in verschiedenen Arbeitsgasen zu zünden und Flüssigkeiten ohne direkten Plasmakontakt zu behandeln. Um einen Einblick in die komplexen Mechanismen zu bekommen, wurde im analytischen Teil dieser Arbeit das Plasma mittels OES untersucht, die angrenzende Gas-Phase mittels FT-IR-Spektroskopie und MS, und anschließend die Flüssigkeit unter Nutzung photometrischer Methoden und pH-Wert-Messungen. Auf der Basis dieser Untersuchungen folgten theoretische Ausführungen zu möglichen Wechselwirkungen der detektierten Komponenten mit der Flüssigkeit. Theoretisch entstehen bei der Luftplasmabehandlung von Wasser, über Zwischenprodukte (ROS und RNS) wie z. B. HO•, HOO•, NO•, NO2•, schlussendlich H+, NO3-, NO2- und H2O2. Bei der Argon- und Argon-Sauerstoff-Plasmabehandlung von Wasser dürften aufgrund des Stickstoffmangels nur ROS entstehen, die in der Entstehung von H+ und H2O2 enden. Diese Hypothesen zur Bildung der Spezies NO3-, NO2- und H2O2, sowie die Ansäuerung der Flüssigkeit wurden mittels photometrischer Methoden und pH-Wert-Messungen überprüft und bestätigt. Im anschließenden biologischen Teil der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der Plasmabehandlungen in den verschiedenen Arbeitsgasen auf in physiologischer NaCl-Lösung und PBS suspendierte Mikroorganismen (E. coli, S. aureus und B. atrophaeus Sporen) untersucht. In ungepuffertem Medium wurden die vegetativen Mikroorganismen innerhalb weniger Minuten Plasmabehandlung inaktiviert. In PBS hingegen wurden längere Behandlungszeiten benötigt. Das Plasma hatte auf die suspendierten Sporen wie erwartet kaum eine inaktivierende Wirkung. Die zwei vermutlichen Hauptwege laufen einerseits über reaktive Stickstoffspezies (RNS) und andererseits über reaktive Sauerstoffspezies (ROS). RNS können in Wechselwirkung mit Wasser über diverse zelltoxische Zwischenprodukte wie z. B. NO•, NO2•, N2O3, ONOOH, ONOO- zu NO3- und NO2- umgesetzt werden. ROS in Interaktion mit Wasser resultieren in Bildung von H+ und H2O2. Auch hier wird angenommen, dass eine Vielzahl an antimikrobiellen Komponenten entsteht, z. B. HO•, HOO•, O2•-. Es gibt folglich sehr viele Reaktionen und Interaktionen zwischen plasmagenerierten reaktiven Spezies und Wasser, welche in zelltoxischen Komponenten enden und die inaktivierende Wirkung des Plasmas auf suspendierte Mikroorganismen erklären. Um die Interaktionen zwischen den Phasen Plasma-Gas-Flüssigkeit besser zu verstehen und Hypothesen zu prüfen, wurden einerseits die Mikroorganismen-Suspensionen und destilliertes Wasser nur mit plasmabehandeltem Gas behandelt und andererseits die Mikroorganismen plasmabehandelter Flüssigkeit ausgesetzt. Die Untersuchungen zeigten deutlich, dass die plasmainitiierte Chemie und damit die biologischen Effekte des Plasmas auf das Gas bzw. in Flüssigkeit übertragen werden. Folglich werden biologische Effekte des Plasmas über die Gas- und Flüssigkeits-Phase vermittelt und Plasma-Flüssigkeits-Wechselwirkungen müssen immer im zusammenhängenden chemischen System Plasma-Gas-Flüssigkeit(-Zelle) betrachtet werden. Weiterhin wurden chemische und mikrobiologische Effekte durch den Einfluss von gasförmigem NO• und O3 auf Wasser bzw. suspendierte Mikroorganismen untersucht und mit der Luftplasmabehandlung verglichen. Hierbei zeigten beide Begasung deutlich geringere inaktivierende Effekte als die Luftplasmabehandlung. Die Begasung von Mikroorganismen mit NO• und O3 und die Analytik von begastem Wasser geben einen detaillierten Einblick in die Chemie und Mechanismen der RNS und ROS. Die Behandlung mit der dielektrisch behinderten Oberflächenentladung in Luft vereint diese zwei Hauptwege über RNS und ROS und resultierte somit in effektiveren antimikrobiellen Wirkungen. Durch die Experimente der vorliegenden Arbeit wurde ein geeignetes biologisches Modell gefunden und validiert, um den Einfluss von Plasma auf lebende Zellen zu untersuchen und Mechanismen von Plasmabehandlungen aufzudecken. Anhand des Modells „Mikroorganismen-Suspension“ konnte gezeigt werden, dass die Gas-Phase (Behandlungen mit DBE-Abgas) und die extrazelluläre Flüssigkeit (Behandlungen mit plasmabehandelter Flüssigkeit) eine bedeutende Rolle bei der Vermittlung der Plasmaeffekte spielen. Die Spezies aus dem Plasma gelangten über die Gas-Phase durch Diffusion/Penetration/ Interaktion in die Flüssigkeits-Phase, reagierten teilweise zu anderen reaktiven Spezies weiter und erreichten so die Zellen. Die verschiedenen analytischen Methoden und anschließende theoretische Betrachtungen der Phasen Plasma-Gas-Flüssigkeit gaben einen detaillierten Einblick in die chemischen Mechanismen von Plasma-Flüssigkeits-Wechselwirkungen und zeigten biologisch wirksame Komponenten auf.
The development of innovative coatings with multifunctional properties is an ambitious task in modification of material surfaces. A novel approach is a hybrid method combining the non-thermal plasma processing with nanotechnology for the development of multifunctional surface coatings. The conception of the hybrid coating process is based on three steps: the preparation of a suspension consisting of an organic liquid and functional nanoparticles, the deposition of the suspension as a thin liquid film on the material surface, and the plasma modification of the liquid organic film to achieve a thin solid composite film with embedded nanoparticles demonstrating multifunctional properties and good adherence on the substrate material. In this work the liquid polydimethylsiloxane (PDMS) was applied as a model system, and the experimental investigations were focused on the PDMS plasma modification. In particular, the specific role of the different plasma components and the influence of the plasma and processing parameters on the PDMS modification were studied. The applied capacitively coupled radio frequency (CCRF) plasma was analyzed by electric probe measurements and optical emission spectroscopy, whereas the molecular changes in PDMS due to plasma-induced chemical reactions were studied by the Fourier transform infrared reflection absorption spectroscopy. Additionally, the photocatalytic activity of thin composite films consisting of plasma cross-linked PDMS with embedded TiO2 nanoparticles was demonstrated. During the investigation it was found that the CCRF discharge modifies efficiently thin liquid PDMS films to solid coatings. The samples were positioned in the plasma bulk at floating potential. The penetration depth of particles like neutrals, ions, electrons and radicals in the film is strongly limited. The heating of samples in the CCRF discharge is weak to modify PDMS by itself and only the plasma radiation is able to transform the liquid bulk to solid one. It is known that the absorption onset of PDMS lies in the VUV region (below 200 nm). The energetic VUV radiation penetrates into the PDMS film on a thickness from several hundred nanometers to few micrometers and initiates photochemical reactions there. Thus, different gases like Ar, Xe, O2, H2O, air and H2 were tested to provide the strongest VUV emission intensity of the CCRF discharge. Discharge pressure and power were varied for all these gases and it was found that at all conditions the H2 plasma demonstrates drastically stronger emission. Thus, H2 gas was selected for the plasma treatment of liquid PDMS films. The IRRAS analysis revealed the transformation process of PDMS with the degradation of CH3 groups, the formation of new groups like SiOH, CH2 and SiH, the formation of the SiOx material and crosslinking. It was found that the modification effect is not uniform across the film thickness. The top region with an initial thickness up to 100 nm loses all CH3 groups, in the underlying region the CH3 concentration increases gradually from zero to the value for PDMS, if the film was thick enough. The methyl-free SiOx top layer contains also SiOH and SiH groups. Furthermore, the SiH groups are concentrated only in a very thin layer with a thickness below 10 nm. The presence of the unscreened polar SiOSi and SiOH groups on the surface causes the adsorption of H2O from the atmosphere, which was also observed by IRRAS. By means of the spectroscopic ellipsometry it was found out that all above described regions experience a shrinking. The reason is the crosslinking and loss of material. The most shrunken layer is the top SiOx layer with the shrinking ratio (final thickness/initial thickness) of 0.55 - 0.60. Further, this ratio gradually rise up to the value of 0.95 in the deeper region, which has the concentration of CH3 groups of about that for PDMS. After the analysis of all results the depth of effective modification was estimated at 300 400 nm for the most optimal conditions. The optimization of the plasma VUV intensity was realized by variation of discharge pressure and power. The strongest plasma emission at studied conditions provided the irradiance of the sample of ca. 13 mW/cm2. However, such strong radiation causes very strong production rate of the gases. These products leave the modifying film slower as they are produced, what causes their accumulation in there. Their pressure grows up leading to formation of bubbles, which later explode. Finally, the film becomes heavily damaged. To avoid this effect the pressure and the RF power were changed to reduce the irradiance to 6 - 7 mW/cm2. This resulted in the absence of any damages.
Abstract
The surface charge distribution deposited by the effluent of a dielectric barrier discharge driven atmospheric pressure plasma jet on a dielectric surface has been studied. For the first time, the deposition of charge was observed phase resolved. It takes place in either one or two events in each half cycle of the driving voltage. The charge transfer could also be detected in the electrode current of the jet. The periodic change of surface charge polarity has been found to correspond well with the appearance of ionized channels left behind by guided streamers (bullets) that have been identified in similar experimental situations. The distribution of negative surface charge turned out to be significantly broader than for positive charge. With increasing distance of the jet nozzle from the target surface, the charge transfer decreases until finally the effluent loses contact and the charge transfer stops.
In der akuten Schlaganfallbehandlung nehmen die endovaskulären Revaskularisationsverfahren, insbesondere die intraarterielle Thrombolyse, einen wachsenden Stellenwert ein. Grundlage dafür ist die zentrumsspezifische Sicherheit und Durchführbarkeit, wobei nach den Zertifizierungskriterien der Deutschen Schlaganfallgesellschaft die intraarterielle Thrombolyse nur in zertifizierten überregionalen Stroke Units erfolgen sollte. Weiterhin existieren nur wenige Selektionsparameter zur Abschätzung des Risikos der intrakraniellen Blutung als wichtigste Komplikation gegenüber dem potenziellen Benefit der Behandlung. Ziel dieser Arbeit war 1. die Etablierung eines klinisch praktikablen Protokolls zur Entscheidung für eine intravenöse oder intraarterielle Thrombolyse sowie die systematische Untersuchung der zentrumsspezifischen Sicherheit und Durchführkeit der intraarteriellen Thrombolyse; 2. die Untersuchung des Einflusses der bekannten klinischen und radiologischen Faktoren, wie Zeit bis zur Thrombolyse oder Rekanalisation im vorliegenden Patientenkollektiv auf das neurologische Outcome; und 3. die Untersuchung der Perfusions-CT und der CT-Angiographie als Grundlage für weitere mögliche Selektionsparameter zur intraarteriellen Thrombolyse. Zwischen 02/2006 und 12/2008 konnten 26 Patienten eingeschlossen werden. Ein Patient verstarb innerhalb von 90 Tagen nach Schlaganfall aufgrund eines erneuten cerebrovaskulären Ereignisses. Die Rate der symptomatischen und asymptomatischen intrakraniellen Blutungen (8% bzw 8%) sowie die Rate der periprozeduralen Komplikationen sind trotz der eingeschränkten Vergleichbarkeit mit der Literatur als gleichwertig zu bewerten. Die Effektivitätsparameter Zeit bis Thombolyse (Durchschnitt +/- Standardabweichung: 4,03 ± 1,2), Rekanalisationsrate (73%) sowie das Ausmaß des guten funktionellen Outcome 90 Tage nach Schlaganfall (mRS <=2; 58%) sind ähnlich oder teilweise sogar besser als die in der Literatur veröffentlichen Ergebnisse für die intraarterielle und intravenöse Thrombolyse. Somit ist die intraarterielle Thrombolyse in dieser Studie als sicher und effektiv zu bewerten. Die Zeit bis zur Thrombolyse zeigte sich nicht signifikant mit dem neurologischen Outcome assoziiert, jedoch ergab sich ein Trend zu schlechterem Outcome mit größerer zeitlicher Latenz zwischen Symptom- und Therapiebeginn. Weiterhin konnte die Rekanalisaton als Prädiktor für das neurologische Outcome und die Infarktgröße bestätigt werden. Der prädiktive Wert des Ausmaßes der Kollateralen in der CT-Angiographie mittels eines von Tan et al. entwickelten Score für das finale Infarktvolumen konnte in diesem homogenen, hochselektionieren Patientengut bestätigt werden. Das Ausmaß der Kollateralen als ein neuer Selektionsparameter für die Thrombolyse sollte weiter detailiert untersucht werden. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass mittels Perfusions-CT auf das kurzfristige Outcome mittels NIHSS zwischen Aufnahme und Entlassung geschlossen werden kann. Hierbei zeigte sich, dass der im Rahmen dieser Studie entwickelte Auswertealgorithmus der relativen Perfusions-CT-Parameter und der schon verwendete Algorithmus der ASPECTS-Perfusion, bezüglich der Vorhersagekraft des cerebralen Blutvolumens (CBV) gleichwertig sind, jedoch die relativen Perfusions-Parameter eine wesentliche bessere Interrater-Reliabiltät aufweisen. Bezüglich des cerebralen Blutflusses (CBF) ergab sich nach dem ASPECTS-Perfusions-Algorithmus keine Assoziation mit dem neurologischen Outcome. Bei den relativen Perfusionsparametern erreichte jedoch das CBF eine dem CBV vergleichbare Vorhersagefähigkeit gepaart mit einer besseren Interrater-Reliabilität als das CBV. Das aktuell weit verbreitete visuelle Abschätzen der Größe des tissue at risk zeigte weder eine Assoziation zum neurologischen Outcome nach intraarterieller Thrombolyse noch eine gute Interratervariabilität.
Zur Zufriedenheit von Patienten mit einer RJTH gibt es in der Literatur nur wenige Angaben. In einer kontinuierlichen Befragung der Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin an der Universitätsmedizin Greifswald wird mit Hilfe eines Fragebogens die Zufriedenheit der Patienten während der stationären RJTH seit 1999 erfasst. In der vorliegenden Arbeit wurden die Fragebögen von 1999-2008 ausgewertet, mögliche Einflussfaktoren ermittelt und ein Vergleich der Ergebnisse mit den Resultaten der Befragung durch das Institut der Community Medicine am Gesamtklinikum angestellt. Der angewandte Fragebogen wurde einer methodenkritischen Untersuchung unterzogen. Der Patientenfragebogen enthält Aspekte der Patientenzufriedenheit (Aufklärung, Unterbringung, Verpflegung, Organisation, Betreuung, Wohlbefinden, aktive Patienteneinbindung), erkrankungsspezifische Fragen und Möglichkeit zu Freitextbemerkungen (Kritik, Lob, Anregung). Über den Befragungszeitraum (1999 bis 2008) konnten bei einer Rücklaufquote von 53,3% insgesamt 3014 Patienten in die Studie eingeschlossen werden. In der Globalnote wurde eine Note von 1,55 ±0,38 erreicht (Mittelwert der Einzelnoten) und weist eine hohe Patientenzufriedenheit auf. Die lineare Regression zeigte einen geringen Abfall der Gesamtzufriedenheit über den Studienzeitraum. Überdurchschnittlich gut wurden die von der Klinik zu beeinflussenden Aspekte wie Betreuung (Note 1,3; Unzufriedenheitsrate 0,7%), Aufklärung und Organisation evaluiert, unterdurchschnittlich die Bereiche Verpflegung (Note 1,7; Unzufriedenheitsrate 10,5%) und Unterbringung. Die Globalnote zeigte signifikante, geringe Relationen zu Alter, Geschlecht und Gesundheitszustand auf (Varianzanteile bis 4%). Mit zunehmendem Alter stieg die Zufriedenheit im Bereich der Unterbringung, Verpflegung, Organisation und Betreuung, bei zunehmender Aufenthaltsdauer die der Aufklärung und Unterbringung. Frauen bewerteten Unterbringung, Verpflegung und Organisation positiver als Männer. Ein besserer Gesundheitszustand wirkte sich positiv auf die Zufriedenheit mit der Unterbringung, Verpflegung und dem Wohlbefinden aus. Hilfreich für das Qualitätsmanagement waren die offen formulierten Fragen, welche zu 22% für Kritik/ Anregungen (überwiegend Unterbringung, Verpflegung) und zu 50% für Lob (Aufklärung, Betreuung, Organisation) genutzt wurden. In einer Stichpunktbefragung im Gesamtklinikum (2007 und 2008) schnitt die Nuklearmedizin überdurchschnittlich gut unter den Kliniken ab. Die externen Ergebnisse (ausgewertet durch das Institut für Community Medicine) hinsichtlich Zufriedenheit in der Nuklearmedizin differierten nur gering zu den internen. Unterschiede in der angewandten Notenskala, der Befragungsart und dem Befragungszeitpunkt erschweren aber einen exakten Vergleich. Die methodenkritische Untersuchung ergab eine hohe Zustimmung der Patienten zu Aufbau, Inhalt, Verständlichkeit und Nichtanonymität des Fragebogens bei Interesse für die Zugänglichkeit zu den Ergebnissen (Poster, Internet). Die Patientenzufriedenheit ist ein wichtiger Faktor in der medizinischen Behandlung. Mit einem adäquaten Fragebogen lassen sich relevante Faktoren der Patientenzufriedenheit kostengünstig und effektiv erfassen und zur Verbesserung der Betreuung nutzen.
Purpose: The cyclin-dependent kinase (Cdk) inhibitor p27Kip1 may be involved in regulating re-entry of residual hepatocytes into the cell cycle upon loss of liver tissue by partial hepatectomy (PH). As yet, changes in Kip1 expression during the initial period following PH are not well-characterized. We investigated immediate changes in Kip1 mRNA and protein levels as well as changes in Kip1 phosphorylation in liver tissue within the relevant time window between surgery and the onset of DNA synthesis at 10–12 h.
Methods: We used real-time PCR, quantitative Western blotting, and immune histochemistry on tissue samples of adult rats obtained during or between 2 and 10 h after surgical removal of two thirds of the liver to analyze Kip1 mRNA or protein levels, respectively, or to quantify nuclear expression of Kip1.
Results: Kip1 mRNA was down-regulated within 4 h after PH by 60% and remained unchanged thereafter up to 10 h. With a lag phase of 2–3 h, Kip1-protein was down-regulated to a level of 40% of the control. The level of Thr187-phosphorylated Kip1 started to increase at 4 h and reached a maximum level at 8–10 h after PH. Kip1 immunoreactivity was observed in 30% of the hepatocytes before PH. Within 6–8 h after PH, more than half of the hepatocytes lost nuclear Kip1 signals. Kip1-specific micro-RNAs (miRNA221, miRNA222) were not changed upon PH.
Conclusions: A portion of hepatocytes in adult rats constitutively express Kip1 and down-regulate Kip1 immediately upon PH. This response involves transcriptional processes (loss of Kip1 mRNA) as well as accelerated degradation of existing protein (increase in pThr187-phosphorylation mediating polyubiquitinylation and proteasomal degradation of Kip1). Kip1 down-regulation occurs precisely within the intervall between surgery and onset of DNA synthesis which supports the hypothesis that it mediates activation of G0/0S-phase Cdk/cyclin-complexes and re-entry of hepatocytes into the cell cycle.
Komplexe mit σ2P=C-Liganden wurden viel weniger untersucht als solche von Phosphanliganden und bieten damit einen Freiraum für die Suche nach neuen katalytischen Anwendungen von P(III)-Liganden. Darüber hinaus eröffnen Additionsreaktionen an die P=C-Bindung neue Synthesestrategien für Phosphanliganden. Zur Nutzung von 1H-1,3-Benzazaphospholen als P=C-Liganden bzw. Synthesebausteine wurden vereinfachte Synthesen für N-methylierte Benzazaphosphole sowie ein Zugang für die erstmalige Darstellung N-asymmetrisch substituierte Benzazaphospholeentwickelt, Basisschritte dieser Synthesen sind die Alkyl- und katalytische Arylaminierung, die katalytische Arylphosphonylierung, die Reduktion der entstehenden Phosphonsäureester mit LiAlH4 und anschließende Cyclokondensation mit Dimethylformamiddimethylacetal. Eine disproportionierende Cyclokondensation mit überschüssigem Paraformaldehyd erlaubt gleichzeitige N-Methylierung. Über polaritätsgesteuerte Reaktionen 2-unsubstituierter Benzazaphosphole mit tBuLi können Substitutionsreaktionen in 2-Position bzw. Additionen an die P=C-Bindung erreicht und funktionelle Gruppen eingeführt werden. Die Umsetzungen N-asymmetrischer Benzazaphosphole mit tBuLi in THF oder Et2O ergaben Mischungen der Produkte der direkten 2-CH-Lithiierung (P=CLi) und von Additionsprodukten an die P=C-Bindung. Eine Umstellung auf selektive CH-Lithiierung in THF oder Et2O wurde durch Zugabe von KOtBu erreicht, während regiospezifische Additionen zu den tBuP-CHLi-Spezies in Hexan/Et2O erzielt werden konnten. Zum Studium der Koordinationseigenschaften wurde vorwiegend das gut zugängliche 1-Neopentyl-1,3-benzazaphosphol eingesetzt. Zur Stabilisierung durch Rückbindung wurden Cu(I)- und Ag(I)-Benzazaphosphol-Komplexe mit d10-Elektronenkonfiguration synthetisiert. Bei einem Einsatzmolverhältnis des Benzazaphosphols (L) zu MX 1:1 werden L2MX-Komplexe (X = Cl, Br) gebildet, bevorzugt mit µ-X-Brücken und zwei terminalen Liganden L. Für L2CuBr wurde auch eine isomere dimere Struktur mit terminalem Bromid und einem µ-gebundenen Benzazaphosphol gefunden. Die NMR-Spektren zeigten generell, typabhängig mehr oder weniger stark, Hochfeldkoordinationsverschiebung des 31P-Signals und damit Rückbindungen an. Die Labilität der Komplexe sorgte für breite Signale, insbesondere in den 31P-NMR-Spektren. Durch analoge spektrale Änderungen konnte auch für HgCl2 Komplexbildung mit Neopentylbenzazaphosphol nachgewiesen werden. Mit 2-(o-Diphenylphosphanyl-phenyl)benzazaphosphol konnten Mo(CO)4- und HgCl2-P,P´-Chelatkomplexe erhalten werden. Kristallstrukturanalysen zeigten, dass Mo(0) nur relativ schwach aus der Ringebene ausgelenkt koordiniert wird, Hg2+ jedoch nahezu senkrecht und nur noch schwach. Ein kationischer d8-Rh(I)(COD)-Komplex mit einem anderen P,P´-Phosphanylbenzazaphosphol-Liganden erwies sich als instabil und addierte Wasserspuren an die P=C-Bindung. Die aus (Neopentylbenzazaphosphol)W(CO)5 und AgSbF6 gebildeten labilen LW(CO)5/Ag+ SbF6−-Komplexe erwiesen sich als sehr effektive Katalysatoren für Ringöffnungspolymerisationen sowie auch Copolymerisationen von Tetrahydrofuran, Oxetan und Epoxiden. Die über die Additionsreaktionen von tBuLi und nachfolgende Umsetzung mit CO2 zugänglichen Dihydrobenzazaphosphol-2-carbonsäuren bilden mit Ni(COD)2 sehr aktive Katalysatoren für die Bildung wachsartiger linearer Ethylenpolymere mit Methyl- und Vinylendgruppen.
Bacteria are an integral part of modern biotechnology. They are used to make a variety of products, such as foods, drugs, as well as a multitude of chemicals. In order to increase their production rates molecular biotechnology offers many tuning points, starting from the selection of an applicable host, over its geno- and phenotypical characterization, followed by genetic manipulations for an optimized metabolism and stabilisation of production processes. This work comprises the optimization of Bacillus subtilis as an expression system. It describes the steps taken for selection and genomic characterization of the B. subtilis wild type strain ATCC 6051, the subsequent optimizations of the strain in respect to growth and productivity, as well as the characterization of its behaviour in a variety of cultivation conditions. The B. subtilis strain most commonly found in laboratories around the world is the first sequenced Gram-positive organism B. subtilis 168. Zeigler et al. showed that strain 168 is not a real wild type. Instead it was created through random mutagenesis with X-rays and selected for transformability. This strain has been used as the basis for popular B. subtilis strains in heterologous gene expression such as the extracellular protease deficient WB strains. Growth experiments showed the real wild type strain ATCC 6051 to be superior to its mutated ancestor 168, making it a solid basis for the construction of an optimized B. subtilis expression system. In order to gain a full understanding of the genomic and corresponding physiological differences between the two systems, B. subtilis ATCC 6051 was sequenced and compared to the genome of B. Subtilis 168. Several variations on geno- and phenotypic level could be revealed, that resulted in particular from genes involved in natural competency, the metabolism of amino acids and chemotaxis. This genomically well characterized B. subtilis ATCC 6051 was improved in respect to its application as an expression host. Improvements were achieved through the inactivation of both sporulation and reduction of autolysis, leading to a more robust behaviour during the overproduction and secretion of a reporter enzyme. A positive effect on the activity of an acetoin induced promoter by the addition of second copies for its transcription factors SigmaL and AcoR could be observed. Anaerobic zones and areas with excess glucose caused by insufficient mixing are common conditions in large scale bioprocesses and lead to oscillating conditions for the cells. In turn, this oscillation provokes an excretion of so called overflow metabolites, which can negatively affect the bacterial productivity. Detailed scientific characterizations of industrial scale processes under such oscillating conditions are scarce due to the high costs and logistics involved. A B. Subtilis sporulation mutant was thus examined in respect to its extra- and intracellular metabolites in a scale-down, two-compartment reactor giving hints about conditions the host is exposed to and how it reacts. To improve tolerance thresholds and utilization capacity for such metabolites in B. subtilis, the glyoxylate cycle was transferred from its close relative Bacillus licheniformis into the genome of B. subtilis. This feature enabled our B. subtilis ACE mutant to grow on acetate. The improved strain showed higher tolerance towards excess glucose in a fed-batch as well as higher productivity during the expression of a reporter enzyme in comparison to the wild type. The ACE strain and B. licheniformis showed an increased formation of glycolate during growth with the glyoxylate cycle. This with regard to bacteria undescribed metabolite seems to play a role as a by-product of the glyoxylate cycle. Summarizing, this thesis deals with the characterization and optimization of B. subtilis for growth on overflow metabolites, enhancements of the acoA-expression system and the influence of sporulation and lysis mutants on its activity. Complementary, the host was begun to be characterized in respect to its behaviour in industrial scale processes.
The thesis describes experimental results based on optical diagnostics of low- pressure discharges. The models, which are necessary for the interpretation of the experimental data, are developed and simulations are done. The contents can be categorized into the following topics: 1) the time-resolved tunable diode laser absorption spectroscopy of excited states of argon in pulsed magnetron discharge and modeling the plasma afterglow; 2) optical emission- and laser absorption spectroscopy of excited states of argon in radio-frequency (rf) discharge and calculation of the escape factor for self-absorption; 3) fast video recording of the oscillatory motion of a dust particle in rf discharge and analysis of the data.
In this work, various aspects of fundamental physics and chemistry of molecular gas discharges are presented with emphasis on the interaction between species, activated by low-pressure plasmas, and surfaces. As already known, synergistic effects of multiple plasma-generated species are responsible for surface modification. However, due to the large number of internal parameters of a discharge and the complex plasma processes the identification of correlations between plasma characteristics and their effects on surfaces are complicated. Therefore, the aim of this thesis is to improve the understanding of several phenomena associated with plasma–surface interactions by measuring or calculating fundamental kinetic, transport or spectroscopic data needed to interpret measurements and hereby, to support some future applications of plasmas.
Im klinischen Alltag werden im Rahmen der Übergabe zwischen Notarzt und Klinik nach Verkehrsunfällen immer wieder technische Parameter vom Unfallort genannt. Ob diese Informationen zur verbesserten Einschätzung der Verletzungsschwere nützen, ist bisher nicht ausreichend untersucht worden. Um dieser Frage nachzugehen, wurden Daten von 100 realen Fällen aus der Datenbank der Unfallforschung Greifswald in einem mehrstufigen Experiment erfahrenen Notärzten in Fragebogenform präsentiert. Dabei wurden zunächst einfache Routineparameter, dann erweiterte Parameter und schließlich Fotos der Unfälle dargeboten. Gefordert war eine Einschätzung der Verletzungsschwere eines beteiligten PKW-Fahrers in den vier am ISS-Wert orientierten Kategorien „leicht verletzt“, „schwer verletzt“, „lebensgefährlich verletzt“ und „tot“. Zur Auswertung erfolgte eine Dichotomisierung in „leicht und schwer verletzt“ (ISS≤15) versus „lebensgefährlich verletzt und tot“ (ISS 16-75). Berechnet wurden die Übereinstimmung der Teilnehmer im Hinblick auf die Verletzungsschwere jenseits des Zufalls (kappa-Statistik) sowie die diagnostische Testgüte (Sensitivität, Spezifität, Fläche unter der ROC-Kurve, Likelihood Ratios) technischer Unfallparameter. Die Beobachter-Übereinstimmung der Verletzungsschwere unter Kenntnis einfacher oder erweiterter technischer Parameter sowie Bildparameter lag bei kappa-Werten von 0,42, 0,65 und 0,61. Die Sensitivität schwankte zwischen den Beobachtern und je nach unterschiedlicher Informationsmenge zwischen 18 und 80%, die Spezifität zwischen 41 und 89%. Durch die Präsentation von Fotos vom Unfallort ließ sich eine Steigerung der Sensitivität erzielen. Die Verschiebung der Vortest-Wahrscheinlichkeit von 50% für eine lebensbedrohliche Verletzung betrug im Falle negativer technischer Befunde maximal 40%, im positiven Fall 67%. Im Rahmen dieser umfangreichen Untersuchung unter Nutzung realer Unfälle und erfahrener Notärzte konnte erstmals gezeigt werden, dass technische Unfallparameter isoliert keine sichere Vorhersage der Verletzungsschwere zulassen. Ob technische Parameter zusammen mit medizinischen Parametern eine verbesserte erste Einschätzung ermöglichen, muss Ziel weiterer Untersuchungen sein.
Abstract
We formulate exact generalized nonequilibrium fluctuation relations for the quantum mechanical harmonic oscillator coupled to multiple harmonic baths. Each of the different baths is prepared in its own individual (in general nonthermal) state. Starting from the exact solution for the oscillator dynamics we study fluctuations of the oscillator position as well as of the energy current through the oscillator under general nonequilibrium conditions. In particular, we formulate a fluctuation–dissipation relation for the oscillator position autocorrelation function that generalizes the standard result for the case of a single bath at thermal equilibrium. Moreover, we show that the generating function for the position operator fulfils a generalized Gallavotti–Cohen-like relation. For the energy transfer through the oscillator, we determine the average energy current together with the current fluctuations. Finally, we discuss the generalization of the cumulant generating function for the energy transfer to nonthermal bath preparations.
Background: This study aims to assess the role of ductoscopy for detecting intraductal anomalies in patients with nipple discharge in comparison to conventional tests and to find an effective combination of both approaches. Materials and Methods: Prior to duct excision, ductoscopy was performed in 97 women. Histologic and all other diagnostic results were compared. Sensitivity, specificity, and efficiency were calculated for all methods. These parameters were also calculated for all possible test combinations in 12 patients who had completed all tests. Results: Breast sonography reached the highest sensitivity (64.1%) and efficiency (64%); mammography had the highest specificity (100%). The sensitivity of ductoscopy was 53.2%, its specificity 60%, and its efficiency 55.1%. Among combinations of all methods, the combination ductoscopy + galactography was the most sensitive (80%). Mammography, magnetic resonance imaging, and ductoscopy were each 100% specific. Ductoscopy was the most efficient (75%) single method. Conclusion: Ductoscopy is a valuable test for diagnosing intraductal lesions in patients with nipple discharge. It is more efficient than conventional tests in patients undergoing all tests.
The soil living, Gram-positive bacterium Bacillus subtilis is frequently exposed to a wide variety of stress and starvation conditions in its natural environment. In order to survive under these environmental and energy stresses, the bacterium acquired a general stress response mechanism mediated by the alternative sigma factor, SigB. A wide-variety of stress conditions such as environmental stress conditions like ethanol stress, heat stress, oxidative stress, osmotic stress or limitation of glucose, oxygen, phosphate etc.; and low temperature growth induce this SigB-dependent general stress response. Though much is known about the mechanisms of activation of this general stress response, the conditions that induce the SigB regulon and its general functions, the definition of the structure of the SigB regulon is not completely clear. The SigB-dependent general stress regulon has previously been characterized by proteomic approaches as well as DNA-array based expression studies. Genome-wide expression studies performed by Price, Petersohn and Helmann defined the SigB regulon containing well above 100 target genes, however the overlapping list of target genes contains only 67 members. The differences between these studies probably result from the different strains, growth conditions, array platforms and experimental setups used in these studies. The first part of this work presents a targeted microarray analysis, which was performed to gain a better understanding of the structure of the general stress regulon. This is the first study analyzing the gene expression of a wild type strain and its isogenic sigB mutant strain for almost all known SigB inducing conditions, using the same array platform. Furthermore, the kinetics of the gene expression of 252 putative SigB-dependent genes and 36 appropriate control genes were recorded. The data were analyzed using Random Forest, a machine-learning algorithm, by incorporating the knowledge of previous studies. Two Random Forest models were designed in this study. The “expression RF” model was designed to identify genes showing expression differences between wild type and sigB mutant and the “kinetic RF” model to identify genes having a SigB-dependent expression kinetic, but is subject to secondary regulators next to SigB influencing their expression in the sigB mutant. The random forest classification using the “expression RF” model identified 166 genes as SigB regulon members based on the expression differences between the wild type and the sigB mutant strain. A variable importance plot showing the impact during the classification process within the “expression RF” could assign a hierarchy to the stress conditions investigated in this study. This hierarchy suggested all the RsbU-dependent environmental stresses to have higher impact on SigB-dependent gene expression compared to the RsbP-dependent energy stresses. The “kinetic RF” model identified 30 additional genes, having additional regulators next to SigB. The SigB dependency of the 30 genes identified by the “kinetic RF” model was validated by screening for SigB promoter motifs within the upstream region of these genes. The hierarchical clustering of the obtained motifs scores with the expression ratios of the SigB regulon members predicted in the current work revealed that only a subset of genes displayed correlation of gene expression values and sequence motifs. As this observation is not true for all sets of genes, it cannot be generalized that gene expression is only correlated with the corresponding motif scores. In total 196 SigB regulon members could be classified by this targeted oligo nucleotide microarray study. The majority of these regulon members were preceded by a putative SigB promoter motif either identified previously or predicted in the current work. The inclusion of the broad range of stress conditions, from environmental stresses to energy limiting conditions enabled a more detailed characterization of the structure of the general stress regulon of B. subtilis. The implementation of machine learning algorithms allowed the prediction with a minimum number of false-positives. In the second part of this work a high resolution tiling array analysis for the majority of growth conditions, stresses and changes in carbon sources supply was exploited for the screening for new SigB targets within already annotated or newly annotated RNA features. Thereby 133 previously un-annotated RNA features, which were completely new, were assigned to the SigB regulon. 50 of these 133 new features encode antisense RNAs which can have potential influence on the transcription / translation of their sense RNAs targets. A set of 282 annotated genes were indentified to be SigB regulon members, comparison with the targeted oligo nucleotide study, 90 genes were newly identified and not known to be SigB-dependent before. The analysis of the expression levels of these genes by k-means clustering revealed a cluster of 32 genes having low induction levels in all SigB-inducing conditions, although the majority of these genes possess a well-conserved SigB promoter motif. However, all these genes are probably subject to the control of regulators other than SigB, which might mask the typical strong SigB-dependent induction in the analyzed stress conditions. The analysis of the expression levels of the SigB regulon under a variety of conditions, revealed the SigB-dependent expression in conditions such as growth on plates, in swarming cells, biofilm formation and growth on glycerol as a carbon source. The possible reason for the induction of the SigB regulon during growth on plates and in swarming cells was supposed to be due to scarcity of the nutrients on plates, e.g. glucose limitation. SigB-dependent genes were likely induced during growth on glycerol due to the oxygen limitation that arose during the growth. However, induction of the SigB regulon during biofilm formation is assumed to be due to the phosphate limitation. The description of these new SigB activating stimuli gains support from the fact that the majority of the SigB-dependent genes were induced under these growth conditions. In addition to the general stress response, B. subtilis cells have stress specific adaptive mechanisms such as osmotic response, which was addressed in the third part of this dissertation. The frequent flooding and drying of the soil triggered osmotic stress, one of the most common stress conditions encountered by soil bacteria. Bacterial cells are equipped with osmo-specific adaptation responses in which specific regulation of a set of genes is used to maintain proper cellular function. It was known from previous studies that a large set of genes were influenced in expression by salt shock as well as growth at high osmolarity. Detailed analysis of the tiling array data revealed 467 differentially regulated newly annotated features during salt shock and 251 newly annotated features that were expressed at a different level during continuous growth at high versus low osmolarity. A comparison of the studies that used the sigB knockout mutant with the tiling array study also provided support for the sigma factor competition in control of the expression of osmo-adaptive genes. The level of induction of specific osmo-adaptive genes was much higher in the sigB mutant strain compared to the wild type strain. Furthermore, the tiling array data revealed a SigB-dependent antisense RNA S1290 upstream of the opuB operon that transports choline to the cell. The presence of this antisense RNA had a potential impact on the transcription of the opuB operon, during salt shock. In agreement with the previous studies, the tiling array data assigned the osmotically regulated proHJ operon to the SigE regulon, with a SigE promoter upstream. In addition, the significantly higher percentage of proline among spore coat proteins also supports the assumption that osmotic synthesis of proline might play a role during the generation of spores. In conclusion, the tiling array data revealed newly annotated RNA features that are regulated during the general stress response as well as the osmotic response of the cell. The current work identifies new conditions that induce the majority of SigB-dependent genes as well as the new features that regulate the osmotically induced genes.
The electron and negative ion densities in an asymmetric capacitively coupled low-pressure RF plasma in oxygen were systematically studied and compared to the electropositive argon RF plasma during continuous and pulsed power input. This work presents the careful design and realization of a non-invasive 160.28 GHz Gaussian beam microwave interferometry (MWI) as an innovative diagnostic tool. MWI directly provides the line integrated electron density without any model assumption. The high microwave frequency enables one to accurately describe the microwave free space propagation by means of Gaussian beam theory. The microwave interferometer is simultaneously coupled with laser photodetachment to experimentally determine the negative ion density in the CCRF oxygen discharge. This is the first time that both diagnostics were combined in low-pressure capacitively coupled RF oxygen plasmas. This thesis first presents comprehensive measurements of the steady state line integrated electron density in dependence on RF power and pressure for an argon and oxygen plasma. For both gases the electron density increases with RF power. However, the line integrated electron density in oxygen is about a factor 3 to 10 smaller than in argon. The reduced electron density is accompanied by a high number of negative ions, which exceeded the electron density and resulted in a high electronegative mode. With increasing RF power, the plasma switches into a low electronegative mode. Consequently, the discharge operates in two different modes, which are distinguished by their degree of electronegativity. The transition between the high and low electronegative modes is step-like and it was concluded that one can here directly see the discharge switches from the &alpha-mode to the &gamma-mode. The &gamma-mode (low electronegative mode, high RF power) is characterized by a strong increase of the electron density and a simultaneous decrease of the negative ion density. The increase may be connected to the production of secondary electrons by collision detachment of negative ions within the RF sheath (“pseudo-secondary electron”), in addition to the classical &gamma process due to positive ion bombardment of the powered electrode. In comparison to the &gamma-mode the &alpha-mode (high electronegative mode, low RF power) reveals more negative ions than electrons. Furthermore, a simple 0d attachment-detachment model was applied to calculate the effective rate coefficients for dissociative electron attachment and collisional detachment from the experimentally determined values of steady state electron and negative ion density, as well as the detachment decay time constant. Hence, the attachment rate coefficient of the molecular ground and the excited metastable state in dependence on RF power were determined. Moreover, the density of metastable molecular oxygen was estimated to 10% of the molecular ground state oxygen. The influence of each electronegative mode to the entire temporal behavior of the oxygen discharge was intensively investigated by pulsing the discharge. Here it was shown that for the low electronegative mode the afterglow behavior is similar to that of an electropositive argon plasma. In the high electronegative mode an electron density peak in the early afterglow was observed. It was concluded that the electron production originates from the collisional detachment of negative ions. The negative ion loss and the electron production in the early afterglow were modeled numerically with a 0d rate equation system. The model accurately describes the afterglow behavior of both electronegative modes and the additional electron density peak in the early of the high electronegative mode. For the high electronegative mode the molecular oxygen plays an important role as a detachment partner for the production of electrons in the early afterglow. Furthermore, the presence of the negative ions causes fluctuations of plasma parameters. 2d spatial and temporal fluctuations of the ion saturation current are measured during the instability. The temporal and phase resolved optical emission spectroscopy shows a strong change in emission pattern during the instability, which becomes more obvious for one RF cycle at characteristic instability phases. Here, the excitation patterns reveal significant changes in the electron heating mechanisms.
LASP-1 (LIM und SH3 Protein 1) ist ein aktinbindendes Struktur- und Signalprotein. Es spielt eine Rolle bei der Migration, Proliferation und Differenzierung von Zellen. Im Mamma-, Ovarial- und Urothelkarzinom sowie im kolorektalen und hepatozellulären Karzinom werden Überexpressionen beschrieben, die mit klinischen Parametern korrelieren. In dieser Arbeit wurde die Lokalisation des Proteins im benignen Prostatagewebe, in der prostatischen intraepithelialen Neoplasie (PIN) und im Prostatakarzinom analysiert. Hierzu wurden Gewebeschnitte von Prostatakarzinomen von insgesamt 50 Patienten mittels Immunhistochemie und Prostatakarzinomzelllinien (DU-145, PC-3, LNCaP) mittels Immunfluoreszenz und Transfektion von LASP-GFP-Plasmiden untersucht. LASP-1 wurde im Zytoplasma und im Zellkern von Zellen nicht-neoplastischer Drüsen und Zellen der prostatischen intraepithelialen Neoplasie (PIN) exprimiert. Im Prostatakarzinom war eine heterogene LASP-1-Expression auffällig. In den Zellkernen des Prostatakarzinoms kam eine starke Immunreaktivität signifikant häufiger vor als in denen nicht-neoplastischer Zellen. Die Intensität der Immunfärbung für LASP-1 nahm mit fortschreitender Entartung der Gewebe zu, d. h. Zellen der Perineuralscheideninvasionen wiesen die stärkste Anfärbung auf. Des Weiteren war mit steigendem Gleason-Muster eine vermehrte Expression von LASP-1 in den Zellkernen der Tumorzellen zu finden. Je höher die T-Kategorie des Karzinoms war, desto mehr LASP-1 kam in den Zellkernen der Tumorzellen vor. Bei positivem Lymphknotenstatus zeigte sich vermehrt eine starke Immunreaktivität in den Zellkernen der Tumorzellen im Primärtumor. In den Prostatakarzinomzelllinien DU-145, PC-3 und LNCaP wurde LASP-1 immunzytochemisch nachgewiesen und eine Kolokalisation mit Aktin in der Zellperipherie an Zell-Zell-Kontakten, Zell-Substrat-Kontakten und Zellmembranausläufern bestätigt. Außerdem zeigte sich eine Kolokalisation von LASP-1 und Vinculin in Fokaladhäsionen und Zell-Zell-Kontakten. Die Transfektion der Zellen mit LASP-GFP-Plasmiden führte zu einer Hemmung der Zellmigration in den Prostatakarzinomzelllinien DU-145 und LNCaP, während bei PC-3-Zellen die Migration nicht durch die Transfektion beeinflusst wurde. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen folgern, dass LASP-1 eine Rolle für die Adhärenz und Motilität von Prostatakarzinomzellen spielt und ein Zusammenhang zwischen der LASP-1-Expression und der Malignität sowie klinischen Parametern des Prostatakarzinoms besteht.
Nachweis der Expression von Adrenorezeptoren auf murinen und humanen Pankreaskarzinomzelllinien
(2013)
Das Pankreaskarzinom ist eine der bösartigsten Krebserkrankungen des Menschen und gehört zu den häufigsten Krebstodesursachen. Die heute zur Verfügung stehenden Therapiemöglichkeiten sind begrenzt und nicht zufriedenstellend. Es ist umso wichtiger neue und alternative Therapieansätze zu erforschen, um in Zukunft den Patienten eine bessere Prognose und Präventionsmaßnahmen zu ermöglichen. Generell scheint Stress und die dadurch bedingte Ausschüttung von Stresshormonen eine wichtige Rolle in der Tumorpathogenese zu haben. Es konnte bereits bei einigen anderen Tumorentitäten gezeigt werden, dass Stress, vermittelt über Katecholamine und die konsekutive Aktivierung von Adrenorezeptoren zu einer Proliferation, Invasion und Migration von Tumorzellen führen kann. Ebenso konnte ein inhibitorischer Effekt auf das Tumorwachstum nach der Behandlung mit entsprechenden Antagonisten, also Adrenorezeptor-blockierenden Substanzen, beobachtet werden. Obwohl es diese Erkenntnisse bereits gibt, sind die zu Grunde liegenden Pathomechanismen auf molekularer und zellulärer Ebene nur unzureichend erforscht. Ein Verständnis gerade dieser Pathomechanismen bildet jedoch die Grundlage für die Entwicklung neuer Therapieoptionen. Die vorliegende Arbeit charakterisiert murine und humane Pankreaskarzinomzellen auf zellulärer Ebene bezüglich des Vorhandenseins von Adrenorezeptoren. Die verschiedenen Pankreaskarzinomzelllinien wurden mit drei unterschiedlichen wissenschaftlich etablierten Methoden auf die Genexpression und das Vorhandensein der Rezeptoren untersucht. Zunächst wurde mittels des Real-Time-PCR-Verfahrens die Genexpression der Rezeptoren auf den Zellen ermittelt und quantifiziert. Im folgenden Schritt wurden die Adrenorezeptoren außerdem auf Proteinebene mit Hilfe der Western Blot-Methode auf den Tumorzellen dargestellt. Abschließend konnten die Rezeptorproteine in der Immunfluoreszenzfärbung nachgewiesen und so veranschaulicht werden. Die Arbeit konnte zeigen, dass sowohl alpha- als auch beta-Rezeptoren bei den murinen und den humanen Karzinomzelllinien exprimiert werden. Zum Teil konnten Unterschiede bezüglich des Vorhandenseins der Subtypen der Adrenorezeptoren ausgemacht werden. Der beta1-Adrenorezeptor wurde nur bei den humanen Karzinomzelllinien MiaPaCa-2 und BXPC-3 nachgewiesen, wohingegen der beta2-Rezeptor bei allen untersuchten Zelllinien nachgewiesen werden konnte. Die Expression des alpha1b-Adrenorezeptor wurde bei den murinen Zelllinien 6606PDA, 6606liver und DT7265 und der humanen Zelllinie BXPC-3 nachgewiesen. Der alpha1d-Rezeptor wurde nur bei murinen Zelllinien, d.h. bei 6606PDA, 6606liver, TD1, TD2, DT7265 gefunden. Die Expression des alpha2a-Adrenorezeptors wurde mit Ausnahme der humanen Zelllinie BXPC-3 bei allen anderen untersuchten Pankreaskarzinomzelllinien nachgewiesen werden, wohingegen der alpha2b-Adrenorezeptor nur bei den humanen Zelllinien nachgewiesen werden konnte. Welche Bedeutung diesen Unterschieden in Qualität und Quantität zukommt, bleibt weiterhin offen. Sicher ist, dass jede der Pankreaskarzinomzelllinien mit Stressrezeptoren ausgestattet ist. Welche Funktion sie haben und wie groß ihre Bedeutung für die Tumorpathogenese ist, muss in weiteren Studien untersucht werden. Möglicherweise könnten die Adrenorezeptoren der Pankreastumorzellen als Angriffspunkt neuer Therapien dienen.
Das Verständnis der zellulären Funktion und der Beteiligung der Phosphatasen an der malignen Transformation hat in den letzten Jahren stark zugenommen. So konnte die regulatorische Untereinheit B56γ der PP2A als Interaktionspartner von p53 und potentieller Tumorsuppressor identifiziert werden. Weitere Studien haben den Nachweis von Mutationen der Gene PPP2R1A und PPP2R1B, die für die Untereinheit A der PP2A codieren, in verschiedenen malignen Erkrankungen erbracht. In dieser Arbeit wurde zunächst das PPP2R5C-Gen auf Mutationen in malignen T-Zell Erkrankungen untersucht. Weiter wurde der Einfluss der Expression des PPP2R5C-Wildtyps im Vergleich mit einer Fusions-mRNA aus PPP2R5C und der konstanten Region des T-Zell Rezeptors α in Jurkat- und huT-78 – Zellen auf die Apoptoserate bestimmt. Entgegen der Annahme wurde keine Mutation des Gens PPP2R5C festgestellt. Es gelang jedoch im Rahmen der Mutationsanalyse die Beschreibung einer neuen PPP2R5C-Isoform. Die Expression dieser Isoform korreliert jedoch nicht mit einem malignen Phänotyp. Die Transfektion des PPP2R5C-TRAC-Fusionstranskripts ergab im Vergleich mit dem Wildtyp eine höhere Apoptoserate, die auch in einem retroviralem Überexpressionssystem bestätigt werden konnte. Eine direkte Beteiligung des PPP2R5C-TRAC-Fusionstranskripts an der malignen Transformation wurde damit nicht gezeigt. Wahrscheinlicher ist das Entstehen eines Selektionsdrucks, wodurch apoptoseresistente Zellen einen Wachstumsvorteil erhielten. Diese Arbeit belegt, dass direkte Mutationen des PPP2R5C-Gens in malignen T-Zell- Erkrankungen nicht in hoher Frequenz vorkommen. Die tumorsuppressive Funktion der PP2A-B56γ vermittelt über p53 bedarf noch weiterer Forschung.
We introduce a multi-step machine learning approach and use it to classify data from EEG-based brain computer interfaces. This approach works very well for high-dimensional EEG data. First all features are divided into subgroups and linear discriminant analysis is used to obtain a score for each subgroup. Then it is applied to subgroups of the resulting scores. This procedure is iterated until there is only one score remaining and this one is used for classification. In this way we avoid estimation of the high-dimensional covariance matrix of all features. We investigate the classifification performance with special attention to the small sample size case. For the normal model, we study the asymptotic error rate when dimension p and sample size n tend to infinity. This indicates how to defifine the sizes of subgroups at each step. In addition we present a theoretical error bound for the spatio-temporal normal model with separable covariance matrix, which results in a recommendation on how subgroups should be formed for this kind of data. Finally some techniques, for example wavelets and independent component analysis, are used to extract features of some kind of EEG-based brain computer interface data.
Die Magnetresonanztomografie (MRT) gilt als etabliertes Verfahren zur Darstellung anatomischer Strukturen und Pathologien des Auges und der Orbita. Durch eine stetige Erhöhung der Feldstärke von zunächst 1 Tesla (T) auf 1,5T und 3T und die Verwendung kleiner Oberflächenspulen war es möglich die Untersuchungszeiten zu reduzieren und die räumliche Auflösung deutlich zu verbessern. Mit der Einführung von Ultra-Hochfeld-Geräten mit einer Feldstärke von 7T ergeben sich neue Möglichkeiten der Bildgebung, insbesondere kleiner Strukturen des menschlichen Körpers wie dem Auge. Die Darstellung im Submillimeterbereich wird auch als MR-Mikroskopie bezeichnet. Alle Untersuchungen sind an einem 7.1T Kleintier-MRT der Firma Bruker (Clinscan, Bruker Biospin GmbH, Ettlingen, Deutschland) unter Verwendung kleiner Oberflächenspulen durchgeführt worden. Um die MR-Mikroskopie für das Auge zu nutzen wurden zunächst ex vivo Untersuchungen an Schweineaugen durchgeführt um die einzelnen Sequenzparameter Echozeit (TE), Relaxationszeit (TR), Bandbreite (Bw) und Matrix systematisch zu optimieren. Als Ziel wurde ein möglichst hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) der einzelnen Strukturen des Bulbus verwendet. Es zeigte sich, dass eine optimale Untersuchungssequenz immer ein Kompromiss aus maximal zu erreichender Auflösung und Messzeit ist. Als optimale Parameter für eine T2-gewichtete Sequenz ergaben sich eine TE-Zeit von ca. 25 ms und eine TR-Zeit von 4500 ms, bei möglichst kleinem FOV und großer Matrix. Im Anschluss wurde die Methode zur Untersuchung verschiedener intraokularer Implantate wie eines Glaukomstents und verschiedener Linsenersatzverfahren im Rahmen der experimentellen ophthalmologischen Chirurgie zunächst ex vivo und dann in vivo im Kaninchenmodell etabliert. Es konnte gezeigt werden, dass eine Darstellung eines Glaukomstents sowohl ex als auch in vivo im Submillimeterbereich verzerrungsfrei möglich ist. Der Fluss über den Stent konnte indirekt nachgewiesen werden, eine Quantifizierung gelang nicht. Auch die Darstellung verschiedener Linsenersatzverfahren wie die Einbringung eines künstlichen Polymers in den Kapselsack oder die Implantation unterschiedlicher künstlicher Intraokularlinsen war möglich. Der ausgeprägte Chemical Shift Artefakt konnte durch eine Variation der Bandbreite verringert werden. Die verzerrungsfreie und hochauflösende Darstellung der Linse gelingt sowohl vor als auch nach chirurgischer Intervention und ermöglicht somit eine exakte OP-Planung sowie eine hervorragende Kontrolle des Ergebnisses. Es wurden verschiedene humane Augen ex vivo mit unterschiedlichen pathologischen Raumforderungen nach klinisch indizierter Enukleation im Ultra-Hochfeld untersucht. Die Raumforderungen konnten so hochauflösend dargestellt werden, dass eine Beurteilung der Binnenstruktur, der exakten Ausdehnung und auf Grund des unterschiedlichen Signalverhaltens auch die Infiltration der umgebenden Strukturen möglich war. Es zeigte sich eine hervorragende Korrelation mit den anschließend angefertigten histologischen Präparaten. Die gewonnen Ergebnisse konnten auf ein humanes in vivo-Modell übertragen werden. Erste Ergebnisse wurden bereits als Poster auf dem ISMRM 2013 veröffentlicht.
Inflammation is an adaptive response that is triggered by noxious stimuli and conditions, such as infection and tissue injury. Neutrophils, eosinophils, monocytes, tissue macrophages and dendritic cells can all ingest bacteria, tissues debris and apoptotic cells after injury or infection. These cells derived from bone marrow progenitors, circulate in the blood and migrate to peripheral tissues. Macrophages produce and secrete a cascade of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines, such as interleukin-6 (IL-6), IL-10, and IL-12 that are trafficked and secreted by constitutive exocytosis. IL-10 and IL-6 are known to be rapidly induced during infection and / or injury, which make them possible mediators of early phagocyte recruitment. This thesis work aimed at detailed investigation of role of these cytokines in peritoneal inflammation. Under normal physiological conditions peritoneal cavity of normal BALB/c mice contains mainly CD45+ lymphocytes and CD11b+ myeloid cells with typical macrophage phenotype. The resident peritoneal cells play an important role in organismal homeostasis by taking part in innate and adaptive immunity. To explore this in detail, the physiological properties of peritoneal resident macrophage populations were studied under steady state and during inflammation conditions. Upon rapid induction of sterile inflammation by thioglycollate or lipopolysaccharide, the resident peritoneal cells could no longer be recovered in a peritoneal wash 6h after treatment. During ceacal content (CC) peritonitis, these cells were lost even more rapidly. Neutrophils, monocytes and lymphocytes replace the resident peritoneal phagocyte populations. During sepsis the absence of peritoneal macrophages decreases neutrophils recruitment to the inflammatory site and subsequently increases sepsis. Upon peritoneal wash cell transfer, total peritoneal cells could be recovered from the peritoneum of non infected mice, whereas these cells disappeared after CC infection in mice. The fate of resident peritoneal cells and their migration into lymphoid organs such as omentum and parathymic lymph nodes was further studied following induction of peritoneal infection. The CC infection induced lost cells from peritoneum were emigrated into omentum and parathymic lymph nodes but not in mesenteric lymph nodes. R1 cells were mostly observed in parathymic lymph nodes after 72h of infection but not after 1h, whereas, R2 cells were selectively observed in omentum just 1h after infection and 72h as well. These results were further confirmed by adoptive transfer showing emigration of R2 cells into omentum 1h after infection. Additionally, analysis of cytokine production after CC peritonitis showed early production of IL-10 and IL-6, which is in agreement with earlier findings and further supports the importance of these cytokines in phagocyte recruitment. The role of IL-10, IL-6 and other cytokines as possible mediators of early inflammation and in the recruitment of monocytes, neutrophils or eosinophils to the peritoneum during inflammation was determined by cytokine application. The intraperitoneal application of IL-10 recruited monocytes, neutrophils, T cells, B cells and eosinophils to the peritoneum. However, IL-10 knockout mice showed even increased recruitment of leucocytes to the peritoneal cavity in CC infection suggesting their IL-10 independent recruitment with the exception of eosinophils. Even though eosinophils are effector cells which are recruited to the site of inflammation; during homeostasis eosinophils constitute an abundant leukocyte population in the gastrointestinal tract. Therefore, possible role of eosinophils in bacterial infection was further studied using Δdbl GATA mice which lack mature eosinophils. In the absence of eosinophils, the monocyte and neutrophil recruitment was unaffected after CC infection, while there was increased T and B cell recruitment at the same time. The Δdbl GATA mice also showed reduced production of IL-4, 18h after infection. The eosinophils secrete IL 4 which may induce alternative macrophage activation. These results together with cytokine administration and IL-10 ko mouse data suggest a novel and major role of IL-10 in attracting and in recruiting eosinophils after peritoneal infection. Altogether, present thesis work demonstrates a new aspect of IL-10 interaction with eosinophils in mouse peritoneal environment during peritonitis. It gives a new insight for understanding the possible role of eosinophils in modulating the peritoneal environment in resolution of bacterial infection and can be useful in designing new approaches for therapeutic strategies in combating sepsis and peritoneal inflammation.
Hintergrund: Interspinöse Implantate werden in der Behandlung lumbaler Spinalkanalstenosen und segmentaler Instabilität im Bereich der Lendenwirbelsäule eingesetzt. Ein Vertreter ist der 1986 von Jaques Sénégas entwickelte Wallis®-Spacer (Abbott, Bordeaux, Frankreich). Durch Einschränkung des Bewegungsumfanges des betroffenen Bewegungssegmentes wird eine dynamische Stabilisierung erreicht. In Studien sind für verschiedene interspinöse Implantate kurzfristig gute Ergebnisse in der Schmerzreduktion und Funktionalität belegt. Neben Studien der Entwickler selbst, mangelt es an längerfristigen Ergebnissen nach Implantation interspinöser Implantate. Zielsetzung: Ziel der Arbeit war es, klinische und radiologische Ergebnisse nach einem Mindestbeobachtungszeitraum von 24 Monaten nach Implantation des Wallis®-Spacers zu evaluieren. Studiendesign: In einer retrospektiven Kohortenstudie wurden klinische und radiologische Daten von 64 Patienten der Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie des Asklepios Klinikum Uckermark in Schwedt/ Oder erhoben, bei denen im Zeitraum zwischen 01/2005 und 12/2007 ein Wallis®-Spacer implantiert wurde. Material/ Methodik: Zur Beurteilung der funktionellen Beeinträchtigung sowie von Rücken- und Beinschmerzen wurden der Oswestry Disability Index (ODI) und die visuelle Analogskala (VAS) verwendet. In konventionellen Röntgenaufnahmen wurden Gesamt- und segmentaler Lordosewinkel (nach Cobb), vordere (vBSH) und hintere Bandscheibenhöhe (hBSH) sowie Olisthesebildungen bestimmt. Außerdem erfolgte die Beurteilung der Grenzflächen zwischen Implantat und Knochen. Ausschlusskriterien waren Revisionseingriffe innerhalb von 24 Monaten und fehlende radiologische Daten. Vollständige Datensätze von 21 Patienten (8 weiblich, 13 männlich, mittleres Alter 59,8 Jahre [Min. 35, Max. 79]) mit einem durchschnittlichen Beobachtungszeitraum von 44,7 Monaten (Min. 24,3; Max. 64,7) wurden ausgewertet. Ergebnisse: Die Implantation erfolgte bei der Mehrzahl der Patienten in Höhe L4/5 (n=11). Es zeigte sich keine klinisch bedeutsame Verbesserung zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung (NU) gegenüber der präoperativen Ausgangssituation (ODI präoperativ 40,9%; NU 31,1%; VAS-Besserung: Rückenschmerz 8% [präoperativ 6,6; NU 5,8], Beinschmerz 17% [präoperativ 6,5; NU 4,8]). Ein entlordosierender Effekt auf das operierte Bewegungssegment wurde nicht nachgewiesen (präoperativ 6,1°; postoperativ 6,1°; nach Mindestbeobachtungszeitraum 5,8°). Die Bandscheibenhöhen vergrößerten sich postoperativ und verringerten sich bis zur NU (vBSH/ hBSH: präoperativ 9,4 mm/ 6,0 mm; postoperativ 10,3 mm/ 6,8 mm; NU 8,3 mm/ 4,7 mm). Radiologisch wurden im Verlauf bei 18 Patienten (85,7%) deutliche Resorptionssäume um das Implantat nachgewiesen. Bei fünf Patienten (23,8%) bildeten sich radiologisch nachweisbare Ossifikationen um das Implantat. Angrenzend an das Implantat ereigneten sich bei zwei Patienten (9,5%) Dornfortsatzfrakturen. Bei 6 Patienten (28,6%) wurde zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung die Indikation für eine Revisionsoperation gestellt. Diskussion: Die vorliegende Arbeit ist als retrospektive Studie mit fehlender Kontrollgruppe, kleiner Patientenkohorte, breitem Nachuntersuchungsintervall und Einschluss verschiedener Operationsverfahren in ihrer Aussagekraft limitiert. Es ließ sich im Nachuntersuchungszeitraum von mehr als 24 Monaten röntgenologisch kaum ein Einfluss auf das Bewegungssegment nachweisen. Die klinische Verbesserung blieb gering. Im Verlauf kam es zur Ausbildung von Resorptionssäumen und eine bedeutsame Anzahl an Revisionsoperationen wurde notwendig. Durch die vorliegende Arbeit bleibt ungeklärt, welche Beeinflussung von dem interspinösen Spacer ausgeht. Fazit: Für eine längerfristige Verwendung des Wallis®-Spacers sollte die Indikation unter Berücksichtigung der zeitlich limitierten Wirkung im Einzelfall kritisch diskutiert werden.
Ergebnisse untersuchter Laborwerte von Patienten werden mit Referenzwerten von Gesunden abgeglichen und anhand vordefinierter Referenzbereiche ausgewertet. Mit Hilfe der damit gegebenen Information, ob sich ein gemessener Wert innerhalb der Norm – dem Referenzbereich – oder außerhalb dessen befindet, werden von Medizinern Diagnosen gestellt, Therapieentscheidungen getroffen oder der Krankheitsverlauf beurteilt. Wie aber entstehen Referenzbereiche? Wer legt sie wie fest und aufgrund welcher Daten? Was ist normal? Diese Fragen werden seit Jahrzehnten kontrovers diskutiert. Das über 25 Jahre alte, bisher größtenteils weltweit als Standard anerkannte Konzept zur Gewinnung von gesunden Referenzindividuen und der Ermittlung von Referenzgrenzen von der Internationalen Föderation für klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin (IFCC) wird aus Gründen der schlechten Praktikabilität, eines zu hohen und von kleinen Laboreinrichtungen nicht tragbaren Kosten- und Zeitaufwandes oftmals nicht angewendet. Statt eigene, laborinterne Referenzbereiche zu bestimmen werden externe Referenzgrenzen aus der Literatur oder von anderen Laboratorien übernommen – welche aber nicht die regionale Bevölkerung, wie beispielsweise in ihrer Altersstruktur, repräsentieren. Die von der IFCC befürwortete prospektive Selektion der Referenzpopulation birgt neben diesem bestehenden Um-setzungsdefizit auch das Risiko, dass für in dem Probandenkollektiv unterrepräsen-tierte Subgruppen wie Frauen, Alte und Kinder wegen zu kleiner Stichprobenumfänge gar keine beziehungsweise keine aussagekräftigen Referenzgrenzen bestimmt werden können. Vermutungen wurden geäußert – zum Beispiel seitens der Internationalen Vereinigung für theoretische und angewandte Chemie (IUPAC), dass die von der IFCC anempfohlene statistische Methode der Ermittlung der Referenzbereiche aus den Konfidenzgrenzen der Quantilschätzer speziell für kleine Stichprobengrößen keine sehr zuverlässigen und präzisen Referenzbereiche liefert. Basierend auf diesem Verständnis bestand das Untersuchungsziel darin, den effek-tivsten Ansatz und die zuverlässigste Methode zur Bestimmung von medizinischen Referenzbereichen für labordiagnostische Parameter für alle Subpopulationen – explizit die der Frauen, Kinder und alten Menschen – zu finden, die insbesondere auch auf der Grundlage von kleinen Stichprobenmengen vertrauenswürdige Referenzgrenzen liefern. Zur Erreichung des Untersuchungszieles wurden Vergleiche von ausgewählten, aus der Fachliteratur entnommenen, vorangehend im Detail erläuterten Methoden und Verfahren zur Bestimmung von Referenzbereichen an konkreten Beispielen – an Labordaten von Nieren-gesunden Patienten aus dem Universitätsklinikum Greifswald, die im Jahr 2005 aufgenommen wurden – vorgenommen. Die drei Methoden der Quantilschätzung mit Konfidenzgrenzen laut der IFCC-Richtlinien, der Toleranzschätzung gemäß der IUPAC-Empfehlung sowie der Quantilregression, in Verbindung mit dem retrospektiven Selektionsverfahren für die Gewinnung der Referenzpopulation, wurden bei den drei verschieden großen Stichprobenumfängen N = 40, N = 120 und N = 2.000 angewendet und für 29 nach den biologischen Faktoren Alter und Geschlecht stratifizierten Subgruppen sowie allgemeinen Bezugsgruppen für die drei Nierenparameter Kreatinin, Harnstoff und Natrium berechnet. Die Güte der errungenen Referenzbereiche aus den drei verschiedenen Methoden wurde hinsichtlich der zwei Kriterien Zuverlässigkeit und Präzision bewertet und mit Referenzbereichen aus dem Laborkatalog des Instituts für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin der Universitätsmedizin Greifswald abgeglichen – auch unter Berücksichtigung der ermittelten Alters- und/ oder Geschlechtseinflüsse auf die Referenzgrenzen. Anhand der gewonnenen Forschungsergebnisse konnte die Forschungsfrage wie folgt beantwortet werden: Zur Bestimmung von Referenzbereichen für alters- und geschlechtsunspezifische Laborparameter wie Natrium ist die Methode der parame-terfreien Toleranzschätzung, in Bezug auf eine Kombination mit dem retrospektiven Ansatz zur Gewinnung der Referenzpopulation, als beste Methode zu empfehlen. Zur Bestimmung von Referenzbereichen für alters- und/ oder geschlechtsspezifische Laborparameter wie Kreatinin oder Harnstoff ist die Methode der Quantilregression, in Bezug auf eine Kombination mit dem retrospektiven Ansatz zur Gewinnung der Referenzpopulation, als geeignetste Methode zu empfehlen. Die Methode der Quantilschätzung mit Konfidenzgrenzen nach dem IFCC-Konzept kann aufgrund der erarbeiteten Forschungsergebnisse zur Bestimmung von Referenzbereichen, in Bezug auf eine Kombination mit dem retrospektiven Ansatz zur Gewinnung der Referenzpopulation, nicht empfohlen werden. Beide als empfehlenswert herausgestellten Methoden sind auch für kleine Stichproben ab N = 40 anwendbar.
Im Rahmen einer Beobachtungsstudie wurden in der Kiefergelenksprechstunde 34 Patienten, die Symptome einer craniomandibulären Dysfunktion (CMD) aufwiesen, untersucht und einen Monat lang entweder nur mit der konventionellen Therapie oder mit zusätzlicher Gabe von Oxaceprol (3 x AHP 200®) behandelt. Nach einem Monat zeigte sich, dass sowohl die subjektive, als auch die objektive Symptomatik durch Oxaceprol positiv beeinflusst wurde. Es trat eine Linderung der CMD-Symtomatik in den beiden Kontrollgruppen ein, jedoch überwiegend schneller und stärker bei der Oxaceprolgruppe.
Massebilanzdefizite
(2013)
Kapitel 1 beschreibt Untersuchungen zu der Fragestellung, ob Matrixalterung eine Ursache für Massebilanzdefizite sein kann. Diese Vermutung blieb bislang in der Literatur unberücksichtigt und wurde nun anhand einer breit angelegten Studie überprüft. Verschiedene Fertigarzneimittel und für die Studie entwickelte Formulierungen mit PCA und E2 wurden in Klimakammern und Trockenschränken gelagert, um unterschiedliche Alterungszustände der Formulierungsmatrices zu simulieren. In definierten Zeitabständen wurden Proben hinsichtlich der PCA- und E2-Wiederfindung analysiert. Ausgewählt wurden Formulierungen mit geringen Konzentrationen der Modellsubstanzen, da dies als worst-case angesehen wurde und auch die Anforderungen für die Aufklärung von Massebilanzdefiziten bei sehr gering dosierten Arzneimitteln stetig steigen. Im vorliegenden Fall konnte bei 67 % aller untersuchten Proben eine signifikante Änderung der Wiederfindung und somit eine potentielle Ursache für Massebilanzdefizite festgestellt werden. Tritt in der Praxis ein Massebilanzdefizit auf, das mithilfe der etablierten Lösungsansätze nicht aufzuklären ist, so ist die Überprüfung der Wiederfindung der betreffenden Substanz aus der gealterten Matrixstruktur sinnvoll und kann unter Umständen eine Optimierung und ggf. Revalidierung der analytischen Methode erforderlich machen. Ausgangsgedanke für Kapitel 2 war die Tatsache, dass die chromatographische Trennung eines Arzneistoffes und aller seiner Abbauprodukte für die Aufstellung einer lückenlosen Massebilanz entscheidend ist. Die E2-Abbauprodukte delta6- und delta9,11-E2 konnten bislang im Rahmen von Stabilitätsstudien mit E2-Formulierungen nicht separat quantifiziert werden. Zum Teil wird in der Literatur delta6-E2 als Abbauprodukt, delta9,11-E2 jedoch mit dem Verweis auf sehr ähnliche Retentionszeiten lediglich als Syntheseverunreinigung angesehen, was im Gegensatz zu praktischen Erfahrungen und Untersuchungen von Vertretern der pharmazeutischen Industrie steht. Das Kapitel 2 beschreibt die Entwicklung einer chromatographischen Trennmethode für E2 und die Abbauprodukte 6alpha-E2, 6beta-E2, 6-Keto-E2, delta6-E2, beta-Equilenol und delta9,11-E2. Die Trennung aller Komponenten wurde mittels einer Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) unter der Verwendung einer pentafluorphenylierten Kieselgelphase realisiert. Praktische Anwendung konnte anhand des Marktproduktes Vagifem® gezeigt werden, für welches aufgrund der niedrigen Arzneistoffkonzentration und sehr komplexen Tablettenmatrix zunächst die Entwicklung einer geeigneten Probenvorbereitung durchgeführt wurde. Abschließend wurde die Methode hinsichtlich Selektivität, Sensitivität, Linearität, Präzision und Richtigkeit validiert. Kapitel 3 nimmt Bezug auf die Arzneimittelsicherheit von Fertigarzneimitteln unter analytischen Gesichtspunkten. Die Identität und der Verbleib eines Arzneistoffes und aller seiner Abbauprodukte sind bei der Lagerung von Arzneimitteln nicht nur unter dem Aspekt der Massebilanz von Bedeutung. Entstehen während der Lagerung genotoxische Abbauprodukte, müssen diese in engen Grenzen überwacht werden. Diese Aspekte wurden anhand des Fertigarzneimittels Paludrine® (Arzneistoff Proguanil) verdeutlicht. Zunächst wurde der Übergang des genotoxischen Abbauproduktes PCA in die Gasphase während der Lagerung bei erhöhten Temperaturen überprüft. Simultan wurde der Anstieg von PCA sowie der Proguanilgehalt in den Tabletten bestimmt, um Rückschlüsse auf die Massebilanz zu erhalten. Es konnte gezeigt werden, dass PCA unter den gewählten Bedingungen in der Gasphase über den Tabletten nachweisbar war. Der entsprechende Gehalt war jedoch in Relation zum PCA-Gehalt und Proguanilgehalt in den Tabletten vernachlässigbar gering. Ein Einfluss auf die Massebilanz konnte folglich ausgeschlossen werden. Für eine Massebilanz entscheidend sind weiterhin Kenntnisse über alle Abbauprodukte. Im Fall von Proguanil lieferte die Literatur Hinweise auf bislang unidentifizierte Abbauprodukte, für welche Strukturvorschläge erarbeitet wurden. Im Hinblick auf die Genotoxizität des Hauptabbauproduktes PCA, wurden auch für die neu vorgeschlagenen Strukturen erste toxikologische Bewertungen mittels DEREK, MCASE und Vitic erstellt. Abschließend wurde die Anwesenheit von allen Abbauprodukten in künstlich gealterten Tabletten überprüft.
Rich knowledge about global nutrient cycles and functional interactions can be gained from the perspective of complex microbial proteomes. In this thesis, the application of environmental proteomics allowed for a direct in situ analysis of habitat-specific proteomes expressed by respective microbial communities from two different marine ecosystems. In the first part of this thesis, unculturable symbiont populations from tubeworms that colonize hydrothermal vents of the Pacific deep sea became accessible by use of community proteomics. This branch of environmental proteomics is generally employed to ascertain simple microbial assemblages derived from in situ samples. The proteome study was aimed at analyzing adaptations of seemingly monospecific symbionts to different hosts, the tubeworms Tevnia jerichonana und Riftia pachyptila. A comparison of the newly sequenced genomes of symbiont populations from both hosts confirmed that both symbioses involve the same bacterial species. Also the proteome analysis by 2D-PAGE showed a high physiological homogeneity for symbionts from both worm species, although the hosts are exposed to different geochemical conditions. Thus, the hosts provide their symbionts with a relatively stable internal environment by attenuation of external influences. Only minor variations in the symbionts proteomes reflected the differential environmental conditions outside the worms. Hence, the symbionts were able to fine-tune major metabolic pathways and oxidative stress in response to only minor chemical changes within their hosts. Moreover, new components of important physiological processes of the bacterial symbionts, like the sulfide oxidation and carbon fixation, were identified by in-depth proteomics of the Riftia symbiosis model system. The in situ protein samples showed as well that, in contrast to an earlier hypothesis, nitrate is used as an alternative electron acceptor. In the second part of this thesis, another branch of environmental proteomics called metaproteomics was applied to investigate the response of a bacterioplankton community to a spring phytoplankton bloom in the North Sea. Recurrent plankton blooms are a common phenomen of coastal areas, which however has only been investigated with limited resolution in biodiversity. Based on large-scale proteomic data sets it was found that specialized populations of Bacteroidetes, Gammaproteobacteria and Alphaproteobacteria exhibited differential protein expression patterns. These involved oligomer transporters, glycoside hydrolases and phosphate acquisition proteins. A successive utilization of algal organic matter by microbes indicated a series of ecological niches occupied by the heterotrophic picoplankton. Key proteins, identified by metaproteomics, were further investigated by studying a model bacterium to define their specificities regarding the utilization of algal glycans. By isotope labeling of proteins, quantitative proteomics of the North Sea isolate Gramella forsetii KT0803, a Bacteroidetes representative could be conducted. The adaptation to the algal polysaccharides alginate and laminarin in comparison with glucose was analyzed. G. forsetii proved to be a specialist for the chosen algal polymers, in particular for glucans like laminarin. Primarily comprehensive clusters, the so-called polysaccharide utilization loci (PULs) were activated. The results of this model study complemented the basic concepts obtained by the metaproteomic approach about carbon cycling in coastal systems. The accessibility of numerous unculturable marine microbes by environmental proteomics allows to improve our understanding of interactions that drive symbioses or complex communities. Adaptations to environmental parameters, such as the abundance of substrates, can be analyzed and associated with respective populations. Thus statements can be made for functional groups of microorganisms, their ability for the creation of niches and their flexibility to respond to varying environmental impacts. The increasing number of marine model bacteria enables targeted analysis of specificities and adaptations and hence to support the environmental proteomics approach.
Lyssavirus Matrixproteine (M) sind essentielle Komponenten im Virus-Assembly. Zusätzliche Virus RNA-Synthese regulierende und wirtszellmanipulierende Funktionen machen das M Protein zu einem zentralen Faktor der wirtszellabhängigen Virusreplikation und Pathogenese im infizierten Organismus. Damit könnte das M Protein einen wesentlichen Faktor bei der Anpassung von Lyssaviren an bestimmte Wirtsspezies darstellen und als Pathogenitätsdeterminante die spezifische Virulenz unterschiedlicher Lyssavirus Isolate begründen. Inwieweit Lyssavirus M Proteine sich tatsächlich in grundlegenden Funktionen der Virusreplikation und Wirtszellmanipulation unterscheiden, ist bisher nur unzureichend geklärt. Hier wurden M Proteine aus einem attenuierten Rabies Virus Stamm (RABV M) und aus einem fledermausassoziierten Lyssavirus (Europäische Fledermaus Lyssavirus Typ 1; EBLV 1 M) hinsichtlich funktioneller Unterschiede im Virus-Assembly und ihrer intrazellulären Lokalisation in virusinfizierten Zellen verglichen. Zusätzlich wurde durch die gezielte Insertion von Mutationen in das RABV M Protein ein stark attenuiertes RABV generiert, das eine wichtige Grundlage für die weitere Erforschung M abhängiger Mechanismen der Pathogenese und Viruseliminierung aus dem zentralen Nervensystem (ZNS) darstellt. Tatsächlich wurden mit chimären RABV M und EBLV 1 M exprimierenden Viren M abhängige Unterschiede in der Virusmorphogenese bestätigt. Eine RABV M abhängige Akkumulierung von Viruspartikel-ähnlichen Strukturen im rauen Endoplasmatischen Retikulum (rER) wurde mit der Kombination unterschiedlicher RABV und EBLV 1 M Sequenzen auf fünf C terminale Aminosäuren an den Positionen 187, 190, 192, 196 und 197 eingegrenzt. Mit der Identifizierung dieser Positionen konnte postulierte werden, dass es sich bei den beobachteten ultrastrukturellen Unterschieden nicht um Virusspezies sondern um Isolat-spezifische Unterschiede handelt, die möglicherweise einen Einfluss auf in vivo Virusreplikation und Pathogenese haben. Die vergleichende fluoreszenzmikroskopische Analyse infizierter Zellen zeigte, dass EBLV 1 M Protein im Gegensatz zum RABV M Protein an Membranen des Golgi-Apparates akkumulierte. Im Gegensatz zur Akkumulierung von Viruspartikel-ähnlichen Strukturen im rER konnte die EBLV 1 M spezifische Golgi-Apparat Lokalisation nicht auf einzelne Bereiche des M Proteins eingegrenzt werden, weshalb davon ausgegangen werden muss, dass hier die Integrität des gesamten EBLV 1 M Proteins notwendig ist. Erstmals wurden Lyssavirus M Proteine in viralen Einschlusskörpern und Zellkernen infizierter Zellen nachgewiesen. Während die Präsenz in den Einschlusskörpern ein wichtiges Element bei der Erforschung RNA-Synthese regulativer M Funktionen darstellt, können mit dem Nachweis von Lyssavirus M Proteinen im Zellkern wirtszellmanipulierende Funktionen auf nukleärer Ebene postuliert werden. Neben dem Nachweis der Proteine im Nukleus wurde mit fluoreszenzmarkiertem M Protein gezeigt, dass die Kernmembran eine Diffusionsbarriere für das M Protein darstellt und dass ein aktiver Transport in den Zellkern stattfinden muss. Zusammenfassend werden mit dieser Arbeit wichtige Erkenntnisse zu Unterschieden und Gemeinsamkeiten von Lyssavirus M Proteinen bezüglich Virusmorphogenese und wirtszellmanipulierender M Funktionen vorgelegt, die das aktuelle Verständnis der Lyssavirus Replikation vertiefen und weiterführende Arbeiten zu molekularen Mechanismen der Virusreplikation und Pathogenese ermöglichen.
Lung dendritic cells facilitate extrapulmonary bacterial dissemination during pneumococcal pneumonia
(2013)
Streptococcus pneumoniae is a leading cause of bacterial pneumonia worldwide. Given the critical role of dendritic cells (DCs) in regulating and modulating the immune response to pathogens, we investigated here the role of DCs in S. pneumoniae lung infections. Using a well-established transgenic mouse line which allows the conditional transient depletion of DCs, we showed that ablation of DCs resulted in enhanced resistance to intranasal challenge with S. pneumoniae. DCs-depleted mice exhibited delayed bacterial systemic dissemination, significantly reduced bacterial loads in the infected organs and lower levels of serum inflammatory mediators than non-depleted animals. The increased resistance of DCs-depleted mice to S. pneumoniae was associated with a better capacity to restrict pneumococci extrapulmonary dissemination. Furthermore, we demonstrated that S. pneumoniae disseminated from the lungs into the regional lymph nodes in a cell-independent manner and that this direct way of dissemination was much more efficient in the presence of DCs. We also provide evidence that S. pneumoniae induces expression and activation of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in cultured bone marrow-derived DCs. MMP-9 is a protease involved in the breakdown of extracellular matrix proteins and is critical for DC trafficking across extracellular matrix and basement membranes during the migration from the periphery to the lymph nodes. MMP-9 was also significantly up-regulated in the lungs of mice after intranasal infection with S. pneumoniae. Notably, the expression levels of MMP-9 in the infected lungs were significantly decreased after depletion of DCs suggesting the involvement of DCs in MMP-9 production during pneumococcal pneumonia. Thus, we propose that S. pneumoniae can exploit the DC-derived proteolysis to open tissue barriers thereby facilitating its own dissemination from the local site of infection.
In Deutschland sterben jedes Jahr rund 10.000 Menschen (Gastmeier 2010) aufgrund nosokomialer Infektionen, wobei die größte Rolle unter den Infektionserregern Keime aus der körpereigenen mikrobiellen Flora des Patienten spielen. Zur Prävention dieser Infektionen ist es wichtig, diese Erreger schnell und sicher nachzuweisen, um beispielsweise - soweit sinnvoll - eine effektive Bekämpfung, z. B. durch Dekontamination, einleiten zu können. In dieser Arbeit wurde die luminometrische Adenosintriphosphat (ATP) – Messung auf ihre Eignung als Schnelltest zur Bestimmung einer veränderten Keimlast, u. a. auf der Haut, untersucht. Dabei wird über die in einer Probe bestimmten ATP-Menge indirekt auf die Keimzahl geschlossen. Als Praxistest für die ATP-Methode ist die Wirkung eines neuartigen Wirkstoffes aus Algen (Maresome) beurteilt worden. Dessen in Tierversuchen vorbeschriebenen adhäsionshemmenden Eigenschaften auf S.aureus als häufiger Vertreter der Normalflora der Haut und Nasenschleimhaut konnten in dieser Arbeit auch auf gesunder humaner Haut gezeigt werden. Eine Erregerreduktion durch den Wirkstoff sollte über die ATP-Messung als Schnelltest nachgewiesen und soweit möglich quantitativ analysiert werden. Initial ist geprüft worden, ob die ATP-Menge in einer Probe eine signifikante Korrelation zur Erregermenge in Keimsuspensionen, in Abklatsch- bzw. Abstrichuntersuchungen von unbelebten Flächen und auf der Haut zeigt. Dies konnte zunächst für reine Keimsuspensionen, aber nur bedingt bei den Abstrichen von unbelebten und belebten Oberflächen bestätigt werden, wobei prinzipiell die sehr sensitive ATP-Nachweistechnik bestätigt werden konnte. Die luminometrische Methode zeigte sich für die praktische Anwendung als Schnelltest bei Hautabstrichproben im Gegensatz zur sensitiveren, aber viel länger dauernden kulturellen Keimzahlbestimmung als nicht geeignet, da die Ergebnisse nicht zuverlässig reproduzierbar waren. Daher kann diese derzeit nicht für den klinischen Einsatz, z. B. zur Effizientüberwachung der Hautantiseptik oder zum Monitoren einer Adhäsionshemmung durch Maresome empfohlen werden. Bevor ein ATP-Test als Produkt für den Einsatz auf belebten Oberflächen (Haut, Schleimhaut, Wunden) denkbar ist, bedarf es weiterer Forschungen.
Der Langzeitverlauf und damit die langfristige Prognose von Patienten mit juveniler myoklonischer Epilepsie wird nach wie vor kontrovers diskutiert. Ziel dieser Arbeit war es zum einen, den Langzeitverlauf von Patienten mit juveniler myoklonischer Epilepsie nach einem Follow-up von wenigstens 25 Jahren zu untersuchen und zum anderen, Prädiktoren für ein günstiges als auch ungünstiges Langzeit-Outcome zu finden. Hierzu wurden zunächst die Daten von 71 Patienten mit JME und Diagnosestellung vor dem 01.01.1986 retrospektiv analysiert. 31 Patienten, davon 19 Frauen, konnten in die Studie eingeschlossen werden. Von den übrigen 40 Patienten waren zwei aus nicht bekannten Gründen verstorben und 38 konnten auf Grund geänderter Namen oder Adressen nicht kontaktiert werden. Der Beobachtungszeitraum betrug mindestens 25 Jahre, im Mittel lag dieser bei 39,1 Jahren. Von den 31 Patienten wurden 21 Patienten (67,7%) anfallsfrei. 6 Patienten (28,6%) waren zum Zeitpunkt des Follow-up ohne antikonvulsive Medikation seit mindestens 5 Jahren anfallsfrei. Als Prädiktoren für ein ungünstiges Outcome konnten das Auftreten von generalisiert tonisch-klonischen Anfällen, denen bilateral myoklonische Anfälle unmittelbar vorausgingen und eine lange Epilepsiedauer mit insuffizienter Therapie identifiziert werden. Ferner zeigte sich eine antikonvulsive Polytherapie als Prädiktor für ein schlechtes Outcome. Die komplette Remission von generalisiert tonisch-klonischen Anfällen unter antikonvulsiver Therapie hingegen erhöhte die Chance auf komplette Anfallsfreiheit signifikant. Das Auftreten einer photoparoxysmalen Reaktion erhöhte signifikant das Risiko für ein Anfallsrezidiv nach Absetzen der antikonvulsiven Medikamente. Zusammenfassend zeigte diese Studie erstmalig, dass bei diesem heterogenen idiopathisch generalisiertem Epilepsiesyndrom eine lebenslange medikamentöse Therapie nicht notwendigerweise erforderlich ist, um Anfallsfreiheit zu erreichen. Die oben genannten Prädiktoren können helfen, eine geeignete Therapieentscheidung für Patienten mit juveniler myoklonischer Epilepsie zu finden.
Bei der DCM führt eine ausgeprägte Dilatation einer oder beider Herzkammern zu einer fortschreitenden Herzinsuffizienz, wobei oft nur eine Herztransplantation die einzige Heilungsoption darstellt. Die Immunadsorption bietet bei der Behandlung der dilatativen Kardiomyopathie eine Therapieoption, welche neben der konventionellen medikamentösen Herzinsuffizienztherapie in der Pathophysiologie dieser Erkrankung angreift. Kardiotrope Autoantikörper als Folge eines inflammatorischen Autoimmunprozesses können hierbei effektiv ausgewaschen werden. In der vorliegenden Arbeit sollte der Einfluss der Immunadsorption auf die klinische Entwicklung bei DCM-Patienten über ein Jahr, in Abhängigkeit von verschiedenen Charakteristika untersucht werden. Ausserdem wurde experimentell die Wirkung von IgG-Fraktionen dieser Patienten auf isolierte Rattenkardiomyozyten vor der Immunadsorption und im Verlauf untersucht. Es sollte eine Aussage über den Effekt der Immunadsorption nach einem Jahr, besonders profitierende Patientenkollektive sowie die Korrelation von klinischer Entwicklung und messbarem Kontraktions- und Kalziumtransientverhalten an isolierten Rattenkardiomyozyten getroffen werden. Es wurden dafür jeweils die IgG-Fraktionen des Plasmas der DCM-Patienten vor der Immunadsorption, am 5.Tag nach der Intervention sowie im Verlauf nach 3, 6 und 12 Monaten unter einem Fluoreszenzmikroskop über isolierte Rattenkardiomyozyten geleitet. Nach einer Inkubationszeit von 5 Minuten wurde der kardiotrope Effekt evaluiert und ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass einige Patientenproben einen negativ-inotropen, andere hingegen keinen Effekt auf das Kontraktionsverhalten der Zellen hatten. Es konnte gezeigt werden, dass vor und nach Immunadsorption eine Korrelation zwischen der klinischen Entwicklung der Patienten und experimentellen Ergebnissen besteht. Die negative-inotrope Gruppe zeigte im Verlauf deutlichere Verbesserungen hinsichtlich der linksventrikulären Pumpfunktion (LVEF) und Verminderung der linksventrikulären Dilatation. Beide Gruppen profitieren von der Immunadsorption, betrachtet man die klinische Einschätzung der Herzinsuffizienz (NYHA-Stadien) und Spiroergometriedaten. Ältere Patienten konnten nach Immunadsorption einen stärkeren Anstieg der LVEF verzeichnen als Jüngere. Es wurden Hinweise gefunden, dass eine kurze Krankheitsdauer eine schlechtere LVEF und einen höheren kardiodepressiven Effekt mit sich bringt. Außerdem scheint ein initial hoher Inflammationsgrad (MHC-II-Grad) einen nur geringen LVEF-Anstieg im Verlauf zu bewirken. Es wurden kein Einfluss des Geschlechtes oder einer Virusinfektion auf den Verlauf klinischer und experimenteller Parameter nachgewiesen. Es konnte gezeigt werden, dass eine erneut zunehmende negative Inotropie nach 12 Monaten beobachtet werden konnte.
Ziel: Der Goldstandard zum Nachweis hitzeinduzierter Nekrosen ist die Histologie. Nach thermoablativer Therapie wird jedoch üblicherweise kein Präparat zur histopathologischen Begutachtung gewonnen. Ziel dieser Studie war der Nachweis eines Zusammenhangs zwischen erreichten Temperaturen und der resultierenden Gewebeschädigung während Laserablationen nichtkleinzelliger Lungenkarzinome unter annähernd physiologischen Bedingungen in einem ex-vivo Lungenperfusionsmodell mittels einer Vitalfärbung und direkter Temperaturmessung. Material und Methoden: Für diese Studie wurden insgesamt 17 tumortragende menschliche Lungenpräparate untersucht. Die Organe wurden Patienten beiderlei Geschlechts (Durchschnittliches Alter 65 (51-78) Jahre) in kurativer Absicht entfernt. An 11/17 Präparaten wurden in einem ex-vivo Lungenperfusionsmodell Laserablationen durchgeführt. An einer Kontrollgruppe mit 6/17 Präparaten wurde die Gewebevitalität ohne vorherige Laserablation überprüft. Während der Laserablationen wurden invasive Echtzeittemperaturmessungen im Gewebe vorgenommen. Anschließend wurden repräsentative Gewebescheiben aller 17 Präparate entnommen und mit Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) auf Zellvitalität getestet. Die Maximaltemperatur des Gewebes in 10 mm und 20 mm Abstand zur Laserfaser wurde mit dem Durchmesser der anhand der Vitalfärbung dargestellten Ablationszone korreliert. Ergebnisse: Die durchschnittliche Maximaltemperatur betrug 75,9°C ± 14,4°C in 10 mm und 50,3°C ± 14,6°C in 20 mm Abstand vonb der Laserfaser. Die durchschnittliche Ablationstiefe betrug 17,8 mm± 7,3 mm. Zusammenfassung: Das Modell eignet sich zur Validierung thermoablativer Methoden. Das Ablationsergebnis ist abhängig von der erreichten Temperatur. Für den Zusammenhang zwischen erreichten Maximaltemperaturen und der Ausdehnung der Ablationszonen wurde keine Signifikanz erreicht.
Die Händedesinfektion ist essentiell zur Verhinderung nosokomialer Infektionen. Hierbei zeigen sich alkoholische Desinfektionsmittel auf Basis von Ethanol und Propanolen als besonders effektiv. Bei ethanolhaltigen Desinfektionsmitteln konnte eine Resorption im toxisch relevanten Ausmaß ausgeschlossen werden. Bei der Anwendung von Propanolen fanden sich nach exzessiver Händedesinfektion erhöhte Serumspiegel, die eine Bewertung unter Praxisbedingungen notwendig machten, um eine gesundheitliche Gefährdung durch Anwendung im täglichen Gebrauch auszuschließen. In diesem Zusammenhang stellte sich die Frage, ob es bei praxisnaher chirurgischer Händedesinfektion mit okkludierter Haut eine relevante dermale Resorption der Propanole gibt und ob diese als gesundheitsgefährdend anzusehen ist. Auf Grund der Literaturrecherche zu Resorptionsvorgängen an der Haut war eine dermale Resorption wahrscheinlich. Die Anzahl von in-vitro Untersuchungen überwiegt jedoch. Nur wenige in-vivo Studien beschäftigen sich mit der Frage, ob und in welchem Ausmaß Propan-1-ol und Propan-2-ol im Rahmen der alkoholischen Händedesinfektion resorbiert werden. Mit Hilfe von 10 operativ tätigen Probanden wurden bei 3 verschiedenen propanolhaltigen Desinfektionsmitteln (Gehalt von 70 % [w/w] Propan1-ol, 63,14 % [w/w] Propan-2-ol, 30 % [w/w] Propan-1-ol und 45 % [w/w] Propan-2-ol) die dermale Resorption nach Applikation untersucht. Je Proband kam an drei verschiedenen Tagen jeweils eines der Desinfektionsmittel zum Einsatz. An jedem Versuchstag erfolgten eine hygienische und drei chirurgische Händedesinfektion mit dem jeweils zu testenden Präparat in vorgegebenen Zeiträumen. Zu verschiedenen Zeitpunkten wurden Blutproben genommen, um die Resorption und die Metabolisierung in Ausmaß und zeitlichem Verlauf darstellen zu können. Durch die Untersuchung der Blutproben fanden wir signifikante Erhöhungen der Propanol-Serumspiegel unabhängig vom verwendeten Präparat. Die maximale mediane Blutkonzentration wurde für Propan-1-ol bei 4,09 mg/l und für Propan-2-ol mit 2,56 mg/l bestimmt. Der maximale Serumspiegel von Propan-1-ol wurde mit 25,8 mg/l und bei Propan-2-ol unter der Verwendung des Propan-1-ol Monopräparats mit 5,4 mg/l ermittelt. Bei der Verwendung der Wirkstoffkombination traten maximale Serumspiegel von 9,7 mg/l für Propan-1-ol und 5,3 mg/l für Propan-2-ol auf. Für den 44 Metaboliten von Propan-1-ol, Aceton, fanden wir in allen Versuchen einen signifikanten Anstieg. Für Propionaldehyd, der Hauptmetabolit von Propan-2-ol, waren keine Erhöhungen messbar. Die gemessenen Werte zeigen eine Beziehung zwischen Applikation und Resorption der Propanole auf, die signifikant ist, aber im Vergleich zu toxikologisch relevanten Mengen gering erscheint. Unklar ist der Einfluss einer pulmonalen Resorption. Eine akute gesundheitliche Gefährdung durch eine Propanolresorption im Zusammenhang mit der chirurgischen Händedesinfektion ist bei gesundem Anwender und vorschriftsmäßiger Applikation unwahrscheinlich. Die langfristigen Auswirkungen sind durch die vorliegenden Daten nicht sicher abschätzbar. Bei weiteren Studien sollte die pulmonale Resorption berücksichtigt werden.
Hintergrund: Da OCD gehäuft mit anderen Erkrankungen assoziiert ist, rückten Fragestellungen bezüglich der Komorbidität in den Fokus wissenschaftlicher Forschungen. Dabei ist der genaue Zusammenhang zwischen Zwangs- und Essstörungen bisher noch nicht endgültig geklärt. Manche Familienstudien haben gezeigt, dass OCD innerhalb von Familien und bei einzelnen Individuen gehäuft mit ED auftritt. Auch gibt es Über-schneidungen in der Symptomatik beider Erkrankungen. Die Frage nach der Existenz gemeinsamer Vererbungs- oder Risikofaktoren und damit auch der Ätiologie konnte noch nicht abschließend geklärt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde diese Thematik mittels Komorbiditäts- und Kosegregationsanalysen untersucht. Methodik: Im Rahmen einer kontrollierten Multicenterstudie wurden 253 Zwangspatienten nach DSM-IV, deren 567 erstgradige Angehörige, 133 Kontrollpersonen ohne OCD-Diagnose und deren 396 erstgradige Verwandte mittels SADS-LA-IV direkt oder FISC indirekt evaluiert. Zwangssymptome wurden mit der Y-BOCS qualifiziert und quantifiziert. OCD- und ED- (AN und BN) Diagnosen wurden nach DSM-IV generiert. Die statistischen Berechnungen erfolgten mittels Chi-Quadrat-Test, exaktem Test nach Fisher, binärer logistischer Regressionsanalysen und Ermittlung der Odds Ratios. Ergebnisse: Obwohl AN und BN in allen ED-Gruppen häufiger bei Indexprobanden als bei Kontrollpersonen vorkamen, ergaben sich lediglich bei Anobuli I und II signifikante Unterschiede. Eine OCD-Diagnose, jüngeres Alter und weibliches Geschlecht waren Risikofaktoren für das Auftreten einer Essstörung. Im letzten Schritt der Kosegregationsanalyse wurden in allen ED-Gruppen keine signifikanten Prävalenzunterschiede für AN und BN bei Angehörigen von Index- und Kontrollprobanden gefunden. Fazit: Obwohl ED bei Zwangspatienten häufiger auftraten als bei Kontrollprobanden, ergaben sich nur dann signifikante Befunde, wenn AN und BN gemeinsam betrachtet wurden. Dies galt sowohl für klinische oder subklinische Fälle als auch für klinische Fälle alleine. Die Resultate unterstützen jedoch nicht die Annahme einer Kosegregation von Zwangs- und Essstörungen innerhalb von Familien.
Das Ziel der Studie war es, anhand einer In-vivo-Untersuchung zu vergleichen, ob und in welchem Ausmaß Xylit und Sorbit die Säurebildung in der dentalen Plaque beeinflussen. Nach der Erfassung von Grunderkrankungen, Rauchergewohnheiten, Ernährungsverhalten und Mundhygienegewohnheiten wurden 61 bezahnte Erwachsene gebeten, für 3 Tage vor der geplanten Eingangsuntersuchung die Mundhygienemaßnahmen abzusetzen. Die Eingangsuntersuchung beinhaltete Mutans-Streptokokken- und Laktobazillentests sowie die Bestimmung der Azidogenität der Plaque nach Spülung mit Zuckerlösung (cH-Wert). Dazu wurden ca. 5 mm² gemischte Plaque von den bukkalen Zahnflächen mittels Löffelexcavator gewonnen und der pH-Wert mit einem pH-Meter ex-vivo gemessen. Danach wurde je eine Hälfte der Teilnehmer randomisiert, täglich fünf Pastillen aus Sorbit bzw. Xylit (je 2 g/Stück) über den Zeitraum von 4 Wochen zu lutschen. Die letzten 3 Tage vor der Abschlußuntersuchung (cH-Wert, Mutans-Streptokokken-/Laktobazillentest) sollten die Mundhygienemaßnahmen wieder eingestellt werden. Die Variationsbreite der Azidogenität der Plaque der einzelnen Individuen erwies sich schon in der Eingangsuntersuchung als sehr groß (0,19-446,6 min*μM; Sorbitgruppe ∅37,9±58,9, Xylitgruppe 60,6±87,6 min*μM). Die Enduntersuchungsergebnisse zeigten eine statistisch signifikante Reduktion der Azidogenität der Plaque durch die Anwendung des Xylits (∅ -42,9±80,6 min*μM), während bei Sorbit praktisch keine Veränderung auftrat (∅ -6,0±69,4 min*μM, p=0,034). Statistisch signifikante Unterschiede wurden auch für die Werte underhalb von pH 7 gefunden(Reduktion Xylit 10,8 min*pH, Sorbit0,2 min*pH, p=0,0025). Zusammenfassend kann damit festgestellt werden, dass das regelmäßige Lutschen von Xylit im Gegensatz zu Sorbit zu einer deutlichen Reduktion der Säurebildung im Zahnbelag führen kann und präventiv genutzt werden könnte.