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Eine möglichst kurze maschinelle Beatmungszeit und -entwöhnung sind relevant für die Vermeidung von Komplikationen und das Überleben des Patienten. Patienten, die sich nur schwer von der maschinellen Beatmung entwöhnen lassen, sind häufig multimorbide und benötigen einen längeren Entwöhnungszeitraum. Von großem Interesse ist daher, inwiefern sich der Weaningverlauf durch prognostische Parameter vorhersagen lässt. Bislang existieren kaum Untersuchungen für das Weaning-Outcome bzw. die Mortalität an einer Studienpopulation speziell mit komplikationsreichen Verläufen. Um die Multimorbidität der Patienten mit dieser Studie adäquat zu reflektieren, wurde eine breit angelegte Anzahl möglicher Prädiktoren aus den Bereichen Medikation, Vorerkrankungen, Funktionsfähigkeit überlebenswichtiger Organsysteme und Beatmungsparameter ausgewählt und auf statistisch signifikante Zusammenhänge mit dem Weaning-Outcome und erhöhter Mortalität untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die Gabe von Katecholaminen als auch die Dialysepflicht eines Patienten einen unabhängigen Risikofaktor für ein Weaning-Versagen darstellt. Zudem stellt die Gabe von Katecholaminen einen unabhängigen Risikofaktor für eine erhöhte Mortalität während der Weaning-Behandlung dar. Die Untersuchung trägt damit dazu bei, Prädiktoren zu finden, die sich auch mit multimorbiden Patientengruppen verwenden lassen, die typischerweise schwierig zu entwöhnende Patienten sind.
Bis vor einigen Jahren galt die chronisch myeloische Leukämie (CML) als eine Erkrankung mit schlechter Prognose. Nach Einführung des Tyrosinkinaseinhibitors Imatinib stieg jedoch die 5-Jahres-Überlebenswahrscheinlichkeit von 50-70% unter früher üblicher Interferon alpha basierter Standardtherapie auf etwa 90%. (Saussele 2012) So zeigt sich klar die therapeutische Überlegenheit von Imatinib – zumindest bei Studienpatienten mit einer neu¬diagnostizierten CML in chronischer Phase. Jedoch bleibt offen, wie vergleichbar diese Studienergebnisse gegenüber neuerkrankten CML-Patienten außerhalb von Studienbedingungen sind. Ebenso stellt sich die Frage nach dem Ansprechen auf die Imatinibtherapie bei CML-Patienten, die über einen längeren Zeitraum mit Interferon alpha/ und Hydroxyurea vorbehandelt wurden. Zur Klärung dieser Fragestellungen betrachtete ich das molekulare Ansprechen auf die Therapie mit Imatinib bei Patienten mit einer Imatinibtherapie als Erstlinientherapie und bei Patienten, die Imatinib nach einer Vortherapie mit INF α/ und Hydroxyurea erhielten. Dabei zeigte sich, dass das major molekulare Ansprechen (MMR) bei den Pa¬tienten im Firstline-Imatinibtherapiearm unserer Studie genauso gut ist wie in der International Randomized Study of Interferon Versus STI571 (IRIS). Im Gegensatz dazu zeigt sich bei unseren Patien¬ten des Secondline-Imatinibtherapiearms ein deutlich schlechteres molekulares An¬sprechen als in der Gruppe der Firstline-IM-Therapie. Aber auch im Vergleich zu Secondline-IM-Patienten aus Studien schneiden unsere Secondline–IM-Patienten schlechter ab. Hierfür kommen als Ursache einige Unterschiede zwischen unseren Patienten zu denen aus der GIMEMA-Studie/ IRIS-Studie in Frage. So waren unsere Patienten im Secondline-Imatinib¬therapiearm älter und hatten eine längere Vortherapie erfahren als die Vergleichs¬gruppe in der GIMEMA-Studie. Zumal es in unserer Patientenpopulation keine Ausschlusskriterien hinsichtlich Nebenerkrankungen und Lebensalter über 70 Jahre gab. Der Vergleich des Langzeitüberlebens zeigte keine Unterschiede zwischen unseren Patienten und denen aus IRIS und der GIMEMA-Studie, dies gilt für den Firstline- und Secondline-Imatinibtherapiearm. Hierbei muss aber beachtet werden, dass unsere Imatinibtherapiearme wesentlich kleinere Patienten-zahlen aufweisen als in den Vergleichsstudien und uns nur eingeschränkte Infor¬mationen über das hämatologische und zytogenetische Ansprechen vorliegen. Insgesamt besteht ein deutlich niedrigeres und verspätetes major molekulares Ansprechen bei unseren Patienten im Secondline-Imatinibtherapiearm gegenüber dem Firstline-Imatinibthera¬piearm unserer Studie. Wir konnten in den vorliegenden Untersuchungen keine klare Ursache identifizieren. Als Möglichkeiten kommt eine längere Therapie vor Imatinibbeginn, vermehrt Begleiterkran¬kungen die eine effektive Therapie erschweren und eine größere Zurückhaltung der behandelnden Ärzte in Frage. Bei der Bewertung dieser Ergebnisse muss berücksichtigt werden, dass unsere Daten außerhalb von Studienbedingungen erhoben wurden. Daher erfolgten die mole¬kularen Kontrollen nicht in eng gefassten Zeitintervallen und der Einschluss der Patienten in unsere Untersuchung unterlag keiner Selektion. Somit sind unsere Ergebnisse vor allem für die tägliche Praxis interessant, da sie die Reaktion auf die Imatinibtherapie in einer allgemeinen Erkrankungspopulation widerspiegeln.
Die Bedeutung der endothelialen Mechanotransduktion für vaskuläre Implantate: Das Apelin/APJ-System.
(2014)
Bei der Behandlung atherosklerotischer Gefäße mit vaskulären Implantaten spielt nicht nur die endotheliale Dysfunktion eine wichtige Rolle. Auch die Fähigkeit des Implantatmaterials, sich an die Gefäßwand anzupassen und dessen Biokompatibilität, sind von großer Bedeutung. Die Entwicklung von wirkstofffreisetzenden Stents (DES) konnte die Risiken nach Stentimplantation signifikant reduzieren. Jedoch gibt es Hinweise darauf, dass diese polymerbeschichteten DES Ursache für die Entstehung von Stent Thrombosen (ST) sein können - eine potentiell tödliche Komplikation. Die mechanischen Eigenschaften eines Materials, das in ein Gefäß eingebracht wird, können einen großen Einfluss auf die umliegenden Zellen haben. Die Bedeutung einer solchen Veränderung in der Umgebung einer Zelle und der Einfluss auf deren mechanische Eigenschaften und biologische Funktionen wird immer häufiger als Ursache für die Entstehung von In-Stent-Restenose (ISR) und ST diskutiert. Das Endothel dient als einzigartige Barriere zwischen dem fließenden Blut und der Gefäßwand, wodurch es permanent mechanischen Reizen ausgesetzt ist. Mechanosensitive Strukturen auf der Zelloberfläche übersetzen diese Stimuli in biochemische Signale. Die anschließende Translation in downstream Effekte moduliert die Zellfunktion. Zu dem mechanosensorischen Komplex um PECAM-1 gehören auch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), welche an der flussabhängigen Regulation der NO-Freisetzung beteiligt sind. Im kardiovaskulären System werden der GPCR APJ und sein spezifischer Ligand Apelin vor allem von Endothelzellen und endokardialen Zellen exprimiert. Die Apelin-Isoformen Apelin-12 und Apelin-13 wurden in diesem Zusammenhang bisher als bioaktiv beschrieben. Obwohl das apelinerge System in vielen vaskulären Endothelzellen exprimiert wird, wurde es bisher nicht als Überträger mechanischer Reize in Betracht gezogen. In diesem Kontext ist das Ziel der vorliegenden Arbeit, zunächst die physiologische Rolle des Apelin/APJ-Systems als Mechanotransducer in humanen Endothelzellen in einem in vitro Zellperfusionsystem zu charakterisieren. Weiterhin soll der Einfluss von Stentpolymeren auf die Zellfunktion und die endotheliale Mechanotransduktion untersucht werden.
Das Ziel der hier vorliegenden Arbeit, war die Evaluierung und Validierung eines neuen, flussbasierten Parameters zur Beschreibung des koronaren Kollateralblutflusses. Heutzutage basieren viele Methoden zur Bestimmung des koronaren Kollateralblutflusses auf intrakoronaren Druckmessungen, distal eines insufflierten Interventionsballons. Hierbei wird jedoch nicht berücksichtigt, welche dynamischen Aspekte sich aus Perfusionsdruck, dem Widerstand der Kollateralgefäße, dem myokardialen Widerstand und dem zentralen Venendruck ergeben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein experimenteller Versuchsaufbau zur Simulation des intrakoronaren Blutfluss und der Temperaturmessungen in einem stenosierten Gefäß entwickelt. Des Weiteren wurde eine klinische Patientenstudie durchgeführt. In 26 Patienten mit hochgradigen Koronarstenosen wurde die intrakoronare Hämodynamik mit einem intrakoronaren Druck- und Temperatursensor ermittelt. Dies umfasste die fraktionelle Flussreserve (FFR), den Index des mikrozirkulatorischen Widerstandes (IMR) und den druckbasierten kollateralen Flussindex (CFI), jeweils während Ballonokklusion und Hyperämie, die durch intravenöse Infusion von Adenosin induziert wurde. Zusätzlich wurde ein intrakoronarer Bolus einer zimmertemperierten Kochsalzlösung gegeben und der Temperaturverlauf hinter dem okkludierten Ballon gemessen. Der Anstieg des Temperaturausgleiches wurde nach logarithmischer Annäherung als Index für den kollateralen Blutfluss (CBFI) kalkuliert. Die einfach und komplikationslos durchzuführenden Messungen von CBFI korrelierten unter identischen Bedingungen signifikant miteinander. Darüber hinaus zeigte sich eine signifikante Korrelation zwischen CFI und CBFI. Diese Korrelation wurde stärker bei höhergradigeren Stenose und niedrigerer FFR. Interessanterweise war die Steigung der linearen Regression zwischen CBFI und CFI steiler in der Untergruppe mit einem IMR unterhalb des Median, als in der Gruppe mit höherem IMR. Dies würde einen effektiveren Kollateralblutfluss anzeigen, unabhängig von den bestehenden Druckverhältnissen. Zusammenfassend zeigte sich ein enger Zusammenhang zwischen CBFI und dem Kollateralblutfluss. Dies zeigt, dass der Parameter nützlich sein könnte als flussbasierter Index zur Beschreibung des Kollateralblutflusses und im Rahmen weiterer Studien untersucht werden sollte.
Background: Abdominal surgery is frequently followed by immune dysfunction usually lasting for several days. This is especially important in cases with tumour diseases as an intact immune function is essential in this situation. Therefore, we analysed the outcome of tumour-bearing mice in a mouse model of surgically induced immune dysfunction (SID). Methods: In male C57BL/6 mice, a pancreatic tumour was implanted orthotopically. Following tumour implantation, the model of SID was applied. The control groups were either laparotomised or underwent no surgical procedure. The survival rate was determined by observation for >60 days. The tumour growth progress was imaged by a 7-tesla small animal MRI. Results: On day 60 after tumour implantation, the survival rate in SID mice was reduced to 41%. In the laparotomised group, 81% of mice survived, while the control group had a survival rate of 75%. These differences were significant (SID vs. control: p < 0.02, and SID vs. laparotomy: p < 0.002). The tumour volume was not influenced by the degree of surgical trauma. Conclusion: In pancreatic cancer, the SID model is ideally suited to investigate the influence of SID on this tumour entity.
Objective: Epithelioid sarcoma (ES) presents unique clinical features in comparison to other sarcoma subtypes. Data regarding the benefits of chemotherapy are very limited. Combination regimens using gemcitabine and docetaxel (Gem/Doce) have proven to be effective, especially in uterine and nonuterine leiomyosarcoma. Yet, there is no available data on the efficacy of Gem/Doce in ES. Methods: A retrospective analysis of the three participating institutions was performed. Twenty-eight patients with an ES diagnosis presented at one of the participating institutions between 1989 and 2012. Of this group, 17 patients received chemotherapy. Results: Patients' median overall survival (OS) after the beginning of palliative chemotherapy was 21 months, and the 1-year OS was 87%. Twelve patients received Gem/Doce with a clinical benefit rate of 83%. The median progression-free survival (PFS) was 8 months for all patients receiving Gem/Doce. The best response was complete remission in 1 patient and partial remission in 6 patients. All 6 patients receiving Gem/Doce as a first-line treatment showed measurable responses with a median PFS of 9 months. Conclusions: In this retrospective study, Gem/Doce was an effective chemotherapeutic regimen for ES. Prospective studies are needed to better assess the effects of this combination drug therapy.
The soil bacterium Bacillus subtilis is capable of surviving most of the ensuing environmental stress conditions. The dynamic nature of the soil habitat is manifested with varying amounts of nutrients, frequent flooding, drying and variation of other growth parameters like temperature, acidity, aeration etc. In order to survive in these conditions, B. subtilis has evolved to employ very complex adaptational responses. These adaptational responses are often multi-faceted; hence comprehensive understanding of the adaptational responses requires generation and integration of data on multi-omics level. Hence, multi-omics based detailed analysis was performed for the molecules involved in the central carbon metabolism (CCM) and proline biosynthesis pathway. In the current study two major stress conditions were extensively investigated: 1) energy limitation/starvation which is achieved by limiting glucose in the growth medium, 2) osmostress resulting from frequent drying out of soil which is simulated by adding 1.2 M NaCl to the growth medium. In addition to osmostress, the naturally available osmoprotectant glycine betaine (GB) was supplemented to understand the simultaneous influence of osmostress and osmoprotection on cellular physiology. To measure absolute protein abundances by mass spectrometry, a targeted approach (SRM –single reaction monitoring) using stable heavy isotope labeled artificial standard proteins known as QconCATs was optimized and implemented in the current study. The SRM technique in combination with QconCAT provided absolute quantitative data with high dynamic range for the 45 targeted CCM proteins. Transcriptome data was obtained from microarray analysis. The resulting data were integrated with the other omics data sets obtained by metabolome and flux analysis. As part of a joint study conducted by the BaCell-SysMO and BaSysBio consortia which aimed for the genome wide mapping of transcription units and previously unannotated RNAs of B. subtilis by means of tiling array hybridizations, mRNA samples from growth at high and low temperatures (51°C and 16°C) and in the presence of 1.2 M NaCl, shake flask experiments during transition from exponential growth to the stationary phase, and high density batch fermentation. Time course analysis of B. subtilis transitioning from exponential to stationary phase was investigated by high cell density fed-batch fermentation (glucose limitation) and batch fermentation (glucose exhaustion) with glucose as a limiting factor. A multi-omics analysis of the CCM for the batch fermentation was performed and the time course data was integrated and visualized. In conclusion, pathway based multi-omics data were generated, integrated and visualized as a prerequisite for systems biology approaches and for a better understanding of the complex adaptational responses of B. subtilis.
Staphylococcus aureus is a commensal that colonizes the skin and mucosa of 20-30% of the human population without leading to symptoms of diseases. However, it is also the most important cause of nosocomial infections. Those range from minor skin infections to life-threatening diseases such as pneumonia, endocarditis or septicaemia. Development of strains with resistance against many antibiotics complicates the situation further. The variety of strains with their various properties is one reason why no successful vaccine has been introduced to the market, yet. Therefore, efficient strategies for prevention and therapy of these dangerous infections are urgently needed. To accomplish these goals, the understanding of molecular interactions between host and pathogen is indispensable. Within this dissertation, several internalization experiments were performed aiming to investigate the interaction of S. aureus HG001 and human cell lines upon infection on the protein level. In order to obtain sufficient amounts of proteins for comprehensive physiological interpretations, it is necessary to enrich bacteria, secreted bacterial proteins or infected host cells upon internalization. In the framework of this thesis, bacteria which continuously produce green fluorescent protein (GFP) were employed. With that it was possible to sort bacteria from lysed host cells by flow cytometry or to separate host cells carrying bacteria after contact from those which did not. Subsequently, the proteins were proteolytically digested and peptides were analyzed by mass spectrometry in a gel-free proteomics approach. To allow such analyses also for staphylococci which do not produce GFP, such as clinical isolates, an additional protocol was developed. Prior to the infection, bacteria were labeled with fluorescent or para-magnetic nanoparticles. Afterwards bacteria could be separated from host cell debris by fluorescence-based cell sorting or with the help of a strong magnet. In order to cover also important secreted virulence factors of S. aureus HG001, phagosomes and engulfed bacteria and secreted proteins were isolated from infected host cells. Further steps of protocol optimization included improved bacterial cell counting by fluorescence-based flow cytometry, enhanced data analysis by combination of different search algorithms, and comprehensive functional annotation of proteins of the applied strain by sequence comparison with other strains and organisms. First, the proteome adaptation of internalized S. aureus HG001 and the infected A549 host cells was investigated during the first hours of infection. It became clear, that the bacteria replicate inside the host during the first 6.5 h. After internalization the levels of bacterial enzymes involved in protein biosynthesis decreased. Furthermore, bacteria adapted their proteome to the harsh intracellular conditions such as oxygen limitation, cell wall stress, host defense in terms of oxidative stress, and nutrient limitation. After contact to S. aureus HG001, A549 cells produced increased amounts of cytokines (e.g. IL-8, IFN-γ) in comparison to non-treated A549 cells. In addition, activation of the immunoproteasome and hints of early apoptosis activity were observed. Afterwards, the response of S. aureus HG001 to internalization by A549, S9 or HEK 293 cells was compared on the proteome level. It was obvious, that the adaptation to stress and the reduced protein synthesis are conserved mechanisms. Host dependent differences were detected especially in the energy metabolism and the synthesis of some amino acids. Additionally, bacteria showed different intracellular replication patterns depending on the host cell line. A higher percentage of extracellular bacterial proteins was found in isolated phagosomes compared to the sorted samples. Selected low abundant virulence factors could be quantified at two points in time after infection with the help of the sensitive single reaction monitoring (SRM) method. Further, a heterogeneous mixture of several phagosomal maturation steps was present during the first 6.5 h after infection. Finally, the gel-free proteome analyses could be applied to investigate Bordetella pertussis, the cause of whooping cough, during iron limitation and after internalization, and the results were compared to the S. aureus HG001 data.
In summary, the transcriptome data demonstrated that acute RAP for 7h induces significant changes in the expression of several left atrial genes, including those reflecting ANG II-mediated oxidative stress, tissue remodeling, and energy depletion. Furthermore, the results from the dronedarone study demonstrated that this drug is capable of attenuating most of RAP-induced changes in oxidative stress-related gene expression. Accordingly, the haemodynamic parameters also showed that dronedarone reduced RAP-induced microvascular flow abnormalities. This view is supported by the observation that in the used porcine model of acute AF, dronedarone decreased RAP-dependent PKC phosphorylation, NADPH isoform expression, F2-isoprostane release and IκBα phosphorylation. Additionally, the results of the irbesartan study indicate that ET-1 contributes to AF-dependent atrial fibrosis by synergistic activity with ANG-II to stimulate SGK1 expression and enhance phosphorylation of the SGK1 protein which, in turn, induces CTGF. The latter has been consistently associated with tissue fibrosis. In support of this view, in vitro analyses using HL-1 cells verified CTGF induction after short episodes of RAP and additionally in response to exogenous addition of ET-1. Accordingly, irbesartan was shown to attenuate most of the RAP-dependent changes in atrial or ventricular gene expression.
In der vorliegenden Arbeit wurden MRD-Verlaufskontrollen bei Patienten mit Mantelzell-Lymphom nach allogener Stammzelltransplantation durchgeführt. Die Patienten waren in die Studien OSHO #60 (Patienten mit Rezidiv) oder OSHO #74 (Patienten mit neu diagnostiziertem Lymphom) eingeschlossen. Als Probenmaterial diente peripheres Blut oder Knochenmark, welches zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Transplantation entnommen wurde. Die MRD-Diagnostik erfolgte mittels PCR, wobei die t(11;14) Translokation oder die tumorspezifische CDR3-Region des IgH-Lokus als molekulare Marker dienten. Für letztere war die Etablierung eines klonspezifischen Primers erforderlich. Eine MRD-Messung war bei 11 von 33 der oben genannten Patienten möglich. Ziel dieser Arbeit war es, erste Anhaltspunkte für die Relevanz der MRD-Diagnostik für Patienten mit Mantelzell-Lymphom nach allogener Stammzelltransplantation zu finden. Bei neun von 11 Patienten wurde direkt nach der Stammzelltransplantation eine molekulare Remission nachgewiesen. Nur bei zwei dieser Patienten trat im Verlauf ein molekulares- und klinisches Rezidiv auf. Das Erreichen einer molekularen Remission geht demnach mit einer guten Prognose einher. Klinische- und molekulare Rezidive können jedoch auch bei einem negativen MRD-Status nach erfolgter Transplantation auftreten. Es sollten deshalb regelmäßige MRD-Messungen zur Verlaufskontrolle erfolgen. Die Rolle einer MRD-Kinetik für die Vorhersage von klinischen Rezidiven konnte im Rahmen dieser Arbeit nicht ausreichend geklärt werden. Es ist jedoch nach der aktuellen Datenlage bei anderen Non-Hodgkin-Lymphomen anzunehmen, dass einem klinischen Rückfall in den meisten Fällen ein Anstieg der residualen Tumorzellen vorausgeht. Im Rahmen dieser Untersuchung fiel jedoch auf, dass ein molekulares Rezidiv erst nahezu zeitgleich mit einem klinischen Rezidiv auftreten kann. Ob dieses eventuell beim Mantelzell-Lymphom gehäuft der Fall ist, muss in weiteren Studien geklärt werden. Bei fast allen Patienten der vorliegenden Arbeit korrelieren die Ergebnisse der MRD-Messung gut mit dem klinischen Verlauf. Wahrscheinlich kann eine Therapie mit Rituximab jedoch zu einer Differenz des klinischen- und des molekularen Befundes führen, da die Behandlung mit dem Antikörper zu einer Klärung des Blutes und des Knochenmarks von Tumorzellen bei weiterhin bestehendem Lymphom führen kann. Bei molekularen Rezidiven wie auch bei klinischen Rückfällen können erneute Remissionen durch die Behandlung mit Donor-Lymphozyten-Infusionen und/oder Rituximab erreicht werden. Es bleibt jedoch abzuwarten, ob auch eine Heilung erzielt werden kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern erste positive Anhaltspunkte für die Bedeutung der MRD-Diagnostik nach allogener Stammzelltransplantation beim Mantelzell-Lymphom. Es sind jedoch unbedingt weitere Studien mit einer höheren Zahl von Patienten notwendig, um dieser Fragestellung weiter nachzugehen.