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One of the major problems in the study of the dynamics of proteins is the visualization of changing conformations that are important for processes ranging from enzyme catalysis to signaling. A protein exhibiting conformational dynamics is the soluble blood protein beta 2-glycoprotein I (beta2GPI), which exists in two conformations: the closed (circular) form and the open (linear) form. It is hypothesized that an increased proportion of the open conformation leads to the autoimmune disease antiphospholipid syndrome (APS). A characteristic feature of beta2GPI is the high content of lysine residues. However, the potential role of lysine in the conformational dynamics of beta2GPI has been poorly investigated. Here, we report on a strategy to permanently open up the closed protein conformation by chemical acetylation of lysine residues using acetic acid N-hydroxysuccinimide ester (NHS-Ac). Specific and complete acetylation was demonstrated by the quantification of primary amino groups with fluoraldehyde o-phthalaldehyde (OPA) reagent, as well as western blot analysis with an anti-acetylated lysine antibody. Our results demonstrate that acetylated beta2GPI preserves its secondary and tertiary structures, as shown by circular dichroism spectroscopy. We found that after lysine acetylation, the majority of proteins are in the open conformation as revealed by atomic force microscopy high-resolution images. Using this strategy, we proved that the electrostatic interaction of lysine residues plays a major role in stabilizing the beta2GPI closed conformation, as confirmed by lysine charge distribution calculations. We foresee that our approach will be applied to other lysine-rich proteins (e.g. histones) undergoing conformational transitions. For instance, conformational dynamics can be triggered by environmental conditions (e.g. pH, ion concentration, post-translational modifications, and binding of ligands). Therefore, our study may be relevant for investigating the equilibrium of protein conformations causing diseases.

The glioblastoma multiforme (GBM) not only presents the most common tumor of the central nervous system in adults, it is also the most aggressive brain tumor. Although patients suffering from GBM standardly receive a combination of multiple treatments including surgery, radiotherapy and chemotherapy, its prognosis is still poor with a median survival time of only 12-15 months. Therefore, new and effective treatment methods are urgently needed. A signaling molecule which is both involved in proliferation, migration and invasion of a broad range of healthy and malignant cells is the lipid mediator sphingosine-1-phosphate (S1P). Previous studies have confirmed that sphingosine-1-phosphate (S1P) receptor 1 (S1PR1) is involved in the regulation of proliferation, invasion, metastasis, vascular maturation and angiogenesis of GBM cells, and is closely related to the occurrence and development of tumors. Thus, ACT-209905 (provided by Actelion Pharmaceuticals) as a selective S1PR1 modulator was applied to gain insights into the molecular processes activated by S1PR1 in GBM cells using two human (LN18, U87MG) and one murine (GL261) GBM cell line. In our in vitro cell viability analyses, we found that ACT-209905 significantly reduced viability of LN18 cells in a concentration dependent manner. A combined administration of ACT-209905 with S1PR2 inhibitors (Compound 16, Compound 16ME – both provided by ONO Pharmaceuticals, and JTE-013 – commercially available) showed a stronger effect than the single administration demonstrating that both S1PR1 and S1PR2 are involved in growth of GBM cells and may interact with each other. Our results also demonstrated that ACT-209905 can induce apoptosis in GBM cells since caspase 3 activity was induced by the S1PR1 modulator which might therefore play an important role in inhibiting the proliferation of GBM cells. Further, we found a significant inhibitory effect of ACT-209905 on the migration and invasion of LN18 and U87MG GBM cells arguing for a participation of S1PR1 signaling in migration and invasion of GBM cells, too. Stimulation of S1P receptors results in the activation of several kinases such as AKT1 and ERK1/2, correspondingly our immunoblot analyses showed a strong activation of both kinases by S1P which was reduced by ACT-209905 in LN18 cells but not in GL261 cells suggesting that different pathways are activated by S1P in these GBM cell lines. Further studies have to be performed to clarify the role of AKT1 and ERK1/2 in the inhibitory effects of ACT-209905 on GBM proliferation, migration and invasion. Currently, GBM stem cells are discussed as a reason for resistance against the radiochemotherapy and the recurrence of the tumor. Our immunoblot analyses showed that Nestin and CD133, two marker proteins for GBM stem cells, were higher expressed in GBM cells treated with ACT-209905 compared to control or S1P treated LN18 cells. Further investigations in the future might contribute to the elucidation of an involvement of the S1P receptors in the stem cell behavior of GBM cells. Paradoxically to the up-regulation of CD133 and Nestin by ACT-209905, treatment of LN18 stem-like neurospheres with ACT-209905 showed a significant cytotoxic effect of the compound which was even more pronounced in the stem-like neurosphere cells compared to the adherent parental LN18 cells. Overall, the studies of this work improve our understanding of the complex mechanisms of S1P signaling in GBM cells and might drive the development of its pharmacological modulation as a new therapeutic principle in GBM. Furthermore, an extended knowledge about the molecular effects of ACT-209905 on GBM cells will broaden the understanding for possible future applications and clinical indications.

GH und sein Hauptmediator IGF-I spielen eine wichtige Rolle im Knochenstoffwechsel. Der Zusammenhang zwischen IGF-I und verminderter BMD bei Osteoporose wurde bereits vielfach untersucht. Insbesondere in Bezug auf eine mögliche geschlechtsspezifische Assoziation wurden allerdings widersprüchliche Ergebnisse gefunden. Zudem gibt es wenige Daten zu QUS-Messungen zur Bestimmung der Knochenqualität und zum IGFBP-3, welches die Bioverfügbarkeit von IGF-I reguliert. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, diese Zusammenhänge in der Allgemeinbevölkerung im Nordosten Deutschlands zu untersuchten. Grundlage für die Analysen der vorliegenden Studie bildeten die Daten von 3.543 Teilnehmern (1.759 Männer und 1.784 Frauen im Alter von 20-79 Jahren) von SHIP-Trend, einer bevölkerungsbasierten Studie in der Region Vorpommern. Von allen diesen Probanden lagen Serum IGF-I und IGFBP-3 Werte ebenso wie Messwerte einer Quantitativen Ultraschallmessung am Calcaneus vor. Geschlechtsspezifische lineare und logistische Regressionsanalysen, adjustiert für Alter, Taillenumfang, Sport, Diabetes mellitus, hsCRP und Menopausenstatus (nur bei Frauen) wurden berechnet. Bei Männern wurden positive lineare Assoziationen zwischen IGF-I, der IGF-I/IGFBP-3 Ratio und den QUS Parametern SOS, BUA und dem Steifigkeitsindex beobachtet, während bei Frauen keine klaren, statistisch signifikanten Assoziationen gezeigt werden konnten. Weiterhin wurde in der logistischen Regressionsanalyse eine inverse Assoziation zwischen den IGF-I-Spiegeln und dem Risiko für eine osteoporotische Fraktur bei beiden Geschlechtern gefunden. Bei Männern konnte nach dem Abfall des IGF-I-Spiegels um eine SD eine um 18% erhöhte Wahrscheinlichkeit für ein mittleres Frakturrisiko, sowie eine um 37% höhere Wahrscheinlichkeit für ein hohes (gegenüber einem niedrigen) Frakturrisiko festgestellt werden. Bei Frauen stieg beim Absinken des IGF-I Spiegels um eine SD die Wahrscheinlichkeit für ein hohes (gegenüber einem niedrigen) osteoporotisches Frakturrisiko um 45%. Für das IGFBP-3 konnten keine Assoziationen mit den QUS Parametern oder dem Risiko für eine osteoporotische Fraktur bei beiden Geschlechtern gezeigt werden. Insbesondere bei Männer bleibt Osteoporose oft unentdeckt. Die hier aufgezeigten Assoziationen von IGF-I mit dem Steifigkeitsindex und dem QUS-basierten Frakturrisiko könnten helfen, die Anzahl der nicht diagnostizierten Patienten mit Osteoporose, besonders bei Männern, zu senken.

Das klinische Bild der Sepsis, des septischen Schockes und des Multiorganversagens sind nach wie vor Krankheitsbilder, wie sie auf Intensivstationen vorzufinden sind und häufig mit einer hohen Letalität assoziiert sind. Die Störung bzw. das Versagen der Mikrozirkulation ist und bleibt einer der Hauptmechanismen als Ursache dafür [1]. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, einen auf Zellebene beschriebenen Weg auf ein in vivo Tiermodell zu übertragen. Der bereits beschriebene Weg besagt, dass die Hemmung der Src-Tyrosinkinase durch das synthetische PP2, eine Reduktion der proinflammatorischen Zytokine zur Folge hat. Dieses sollte die Mikrozirkulation verbessern. In der vorliegenden Versuchsreihe wurde dafür ein bereits gut etablierter Versuchsablauf der experimentellen Endotoxinämie mit anschließender Intravitalmikroskopie am Tiermodell Ratte verwendet In der vorliegenden Arbeit hat sich gezeigt, dass sich unter experimenteller Endotoxinämie sowie unter der Verwendung von PP2 bei einer Dosierung von 0,2mg/kg KG, die Mikrozirkulation signifikant verschlechtert. Dies wird bei Betrachtung der funktionellen Kapillardichten besonders deutlich. Im Vergleich der beiden endotoxiämischen Gruppen kann bei der Gruppe, die PP2 erhalten hat, ein Abfall der FCD von 47,8% für die Lamina longitudinalis und 25,5% für die Lamina circularis zu der Gruppe, die kein PP2 erhalten hat, festgestellt werden. Folglich ist es umgekehrt bei der Betrachtung der DFCD. Hierbei kann bei der Gruppe, welche LPS und PP2 erhalten hat, ein Anstieg von 30,27% für die Lamina longitudinalis bzw. 28,2% für die Lamina circularis, im Vergleich zu der Gruppe, der nur LPS appliziert wurde, beobachtet werden. In Bezug auf die NFCD zeigt sich ebenfalls ein Anstieg bei der Gruppe, die LPS und PP2 erhalten hat, jedoch ist dieser nicht signifikant. Zudem zeigt sich eine Steigerung der Leukozyteninteraktion bei Endotoxinämie und zusätzlicher Verwendung von PP2 in den postkapillären Venolen 1. und 3. Ordnung. Dabei zeigt sich ein Anstieg der Leukozyten mit temporärer Adhäsion von 112,9% bei Venolen 1. Ordnung und 95% bei Venolen 3. Ordnung. Allerdings befindet sich der Mittelwert in jeder Gruppe bei <10 Leukozyten im Beobachtungszeitraum. Bei der permanenten Leukozytenadhäsion hingegen können keine signifikanten Unterschiede bei der Verwendung von PP2 beobachtet werden. Weiterhin zeigte sich bei der Verwendung von PP2 ein signifikanter Anstieg der Lactatkonzentration von 16,35%, wenn zuvor LPS gegeben worden ist. In der Untersuchung der Zytokine zeigten sich Veränderungen zwischen den Gruppen mit und ohne Endotoxinämie. Die Verwendung von PP2 ist dabei irrelevant.

Collapsin response mediator protein 2 (CRMP2) ist ein gut erforschtes Molekül, welches in verschiedenen Geweben, wie z.B. dem zentralen Nervensystem (ZNS), vorkommt. Es wurde bereits gezeigt, dass CRMP2 in den Semaphorin3A-Weg involviert ist. In diesem Signalweg legen wir den Schwerpunkt auf den Redoxstatus von CRMP2. Es bewirkt im reduzierten Zustand eine Aktivierung von Aktinpolymerisation und -quervernetzung, mittels dem Aktin-related-Protein-Komplex (ARP 2/3-Komplex). Diese Regulation des Zytoskeletts ermöglicht das Ausbilden von Axonen und Quervernetzungen und spielt somit eine entscheidende Rolle in der neuronalen Differenzierung. In dieser Arbeit sollte die Rolle des CRMP2 in einem Zellmodell für neuronale Differenzierung näher charakterisiert werden. Als Zellmodell wurden SH-SY5Y-Zellen gewählt, eine dedifferenzierte Neuroblastomazelllinie, die sich zur Untersuchung neuronaler Entwicklungsprozesse eignet. Zunächst wurden initial Versuche zur Validierung einer geeigneten siRNA, für die posttranskriptionelle Genausschaltung von CRMP2 in HeLa-Zellen, durchgeführt. Als Kontrolle diente dabei eine unspezifische Kontroll-siRNA. Nach Validierung wurden die Kontroll-siRNA und die CRMP2-siRNA zur Transfektion von SH-SY5Y-Zellen eingesetzt. Zur Induktion der Differenzierung in einen Neuronen-ähnlichen Phänotyp wurden SH-SY5Y-Zellen mit all-trans Retinsäure (RS) oder Dimethylsulfoxid (DMSO), als Kontrolle, behandelt. Die morphologischen und biochemischen Veränderungen auf Proteinebene zeigten, dass eine Transfektion der SH-SY5Y-Zellen mit siCRMP2 zu einem verlängerten Phänotyp mit stärkerer Quervernetzung führt. Die Analyse der Veränderungen auf Proteinebene mittels Westernblot ergab, dass die Transfektion von SH-SY5Y-Zellen mit siCRMP2, im Vergleich zu Kontrolle- siRNA-transfizierten Zellen, zu einer Zunahme von Molecules interacting with CasL (MICAL1), sowie zu einer Abnahme von cytoplasmic FMR1-interacting protein1 (CyFip1) führte. Beide Proteine sind Bestandteil des Semaphorin3A-Signalweges und somit ebenfalls an der neuronalen Differenzierung beteiligt. Auch eine Beeinflussung der Proteine Aktin und Tubulin, zwei Komponenten des Zytoskeletts, konnte nachgewiesen. Die Transfektion von siCRMP2 führte zu einer Zunahme der Aktin- und Tubulinproteinmengen, im Vergleich zu den siKontrolle-transfizierten Zellen, auch wenn diese nicht mit RS behandelt wurden. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Herstellung eines Plasmides zur Expression eines Proteins mit Redoxsensorfunktion in eukarytotischen Zellen. Mit diesem lässt sich in vivo die Verteilung von Glutathion ermitteln. Hierfür wurde die Sequenz, welche das Grx1-roGFP2-Protein kodiert in den Expressionsvektor pExpress eingebracht. Die Sequenzierung der Basenabfolge im Abgleich mit der Referenzsequenz von Tobias Dick, zeigte eine 100%ige Übereinstimmung. Die Transfektion dieses Sensors im Zellmodell war im zeitlichen Rahmen dieser Arbeit nicht mehr möglich und wird Bestandteil zukünftiger Forschungsarbeiten sein.

Ziel dieser Untersuchung sollte eine Validierung der Sehschärfeprüfung mit einem modifizierten Optotypen sein, um Simulation und Aggravation im gutachterlichen Sehtest aufzudecken. Dieses Testverfahren wurde hier nicht an simulierenden, sondern an wahrheitsgemäß antwortenden Probanden erprobt, um deren Verhalten auf besondere Optotypen bei einem Sehtest standardisiert zu evaluieren.

Hintergrund und Fragestellung Die klinische Befunddokumentation in der Notaufnahme dient primär diagnostisch-therapeutischen Zwecken und ist für weitere forensische Fragestellungen häufig nur eingeschränkt verwertbar. Für die Untersuchung von Gewaltopfern ist ein hoher medizinischer, aber besonders gerichtsverwertbarer Standard zu fordern. Denn die Behandlungsunterlagen können als Beweismittel im Strafverfahren herangezogen werden. Die Studie hatte zum Ziel, das Opferkollektiv und die Qualität der forensisch relevanten Befunddokumentation am Beispiel der unfallchirurgischen Gewaltambulanz retrospektiv zu analysieren und Optimierungsvorschläge für eine effiziente, zielgerichtete und umfassende Dokumentation zu liefern. Material und Methoden Eingeschlossen wurden alle Patienten, die zwischen Juni 2010 und Juni 2014 in der unfallchirurgischen Notaufnahme der Universitätsmedizin Greifswald aufgrund von Rohheitsdelikten behandelt wurden. Für eine deskriptive Übersichtsanalyse des Gesamtkollektivs wurden retrospektiv demographische Daten, Angaben zu Entstehung und Art der Gewalt sowie zu Verletzungscharakteristika ausgewertet. Auf Grundlage von Literaturrecherche und Expertenmeinung wurde ein Kriterienkatalog entwickelt. Dieser fasst alle zur rechtsmedizinisch – forensischen Beurteilung relevanten Aspekte der Dokumentation in fünf Kategorien zusammen. Dieser Katalog diente in Kombination mit einem Expertenfragebogen der Statuserhebung der Dokumentationsqualität. Ein nach vorhandener Fotodokumentation vorselektiertes Studienkollektiv wurde anhand dieser beiden Instrumente und mittels schriftlicher Befragung von Rechtsmedizinern und Unfallchirurgen evaluiert. Der Fragebogen diente dem Zweck der Erhebung eines Meinungsbildes und zum interdisziplinären Vergleich. Um objektive Unterschiede hinsichtlich der Qualität aufzeigen zu können, wurden die Fragebogen-Aussagen der Kliniker anhand eines mathematischen Algorithmus in den Kriterienkatalog umgewandelt. Ergebnisse Das Gesamtkollektiv umfasste 572 Patientenfälle. Die demographische Analyse ergab, dass vorwiegend junge Männer nach Übergriffen durch Fremde oder Freunde bzw. Bekannte die unfallchirurgische Notaufnahme aufsuchten. Dies geschah besonders am Wochenende bzw. außerhalb der regulären Arbeitszeit. Dabei standen die Betroffenen oftmals unter Alkoholeinfluss und waren im Vergleich zu Frauen signifikant häufiger wiederholt Opfer fremder Gewalt. Der häufigste Verletzungsmechanismus war der Faustschlag. Die verletzten Frauen litten zumeist unter den Folgen stumpfer Gewalteinwirkung (Hämatome) im Kopf-Halsbereich, die auffallend häufiger als bei Männern im häuslichen Rahmen entstanden. Frauen suchten zudem erst deutlich verzögert medizinische Hilfe auf. Das Studienkollektiv umfasste 100 Fälle mit vorhandener Fotodokumentation. Die Rücklaufquote aller Beurteilungen (Kriterienkatalog, Experten-/Fragebogen) betrug 100 %. Bei Betrachtung der tatsächlichen Gerichtsverwertbarkeit zeigte sich, dass 55 % der Dokumentationen in ihrer Qualität nach Auffassung der Rechtsmediziner ausreichend waren. Relevanten Einfluss auf die Gerichtsverwertbarkeit hatten überwiegend die Kategorien Verletzungscharakteristika, Fotodokumentation und besonders rechtsmedizinisch relevante Aspekte. Bei diesen Kategorien traten deutliche Qualitätsdefizite für die nicht-gerichtsverwertbaren Fälle auf. Ein kumulativer Punktegrenzwert für die Gerichtsverwertbarkeit für diese fünf Kriterien konnte nicht ermittelt werden. Es zeigte sich eine große Streubreite aller Ergebnisse, die zum Teil auf die Heterogenität der Studienfälle zurückzuführen ist. Interdisziplinäre Unterschiede in der Einschätzung der Dokumentationsqualität wurden insbesondere bei charakteristischen bzw. rechtsmedizinisch relevanten Aspekten deutlich. Der Ausbildungsstand stellte sich als relevanter Faktor für die intradisziplinäre Beurteilung heraus. Schlussfolgerungen Die Dokumentationsqualität von Gewaltopfern, wie sie aktuell unfallchirurgisch durchgeführt wird, wird dem Anspruch des Patienten auf eventuelle Gerichtsverwertbarkeit beispielsweise im Strafverfahren nicht ausreichend gerecht. Wesentlichen Einfluss haben grundlegende Dokumentationsaspekte und spezielle, durch die Rechtsmedizin schulbare Charakteristika. Für die praktische Umsetzung einer suffizienten Qualität bedarf es Neuerungen bzw. Optimierungen im effektiven Dokumentationsablauf und – umfang. Bewusstsein zu schaffen für diese Thematik als wesentlicher Aspekt des unfallchirurgischen Berufsalltags ist insbesondere vor dem Hintergrund von unzureichender Datenlage und einer erwarteten hohen Dunkelziffer häuslicher Gewalt unabdingbar. Diskussion Eine Begutachtung durch Richter und Hinzunahme der entsprechenden Arztbriefe sowie weiteren klinischen Informationen stellen eine Option für eine umfassendere Begutachtung der Dokumentationsqualität dar. Perspektivisch sind Investitionen in Digitalisierungskonzepte eine anzustrebende Lösung der vorhandenen ökonomischen (zeitlich, personell, finanziell) und individuell-juristischen (unzureichend gerichtsverwertbare Dokumentationsqualität) sowie präventiven (Dunkelziffer von Gewaltopfern) Problemfelder.

Ein intaktes Angiopoietin/Tie-2-Liganden-Rezeptor-System ist unabdingbar für die endotheliale Regulierung und damit für das Überleben eines Organismus. Erhöhte Konzentrationen von zirkulierendem Ang-2 sind eng assoziiert mit Nierenerkrankungen und damit mit einem progredienten Verlust der glomerulären Filtrationsleistung. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Assoziationen zwischen zirkulierenden Ang-2- und Tie-2-Konzentrationen mit funktionellen Nierenfunktionsparametern in einer populationsbasierten Studie mit insgesamt 7169 Probanden aus zwei unabhängig voneinander erhobenen Kohorten (SHIP-1 und SHIP-Trend). Die Nierenfunktion wurde mittels Kreatinin, Cystatin C, eGFR(Krea) oder eGFR(Cys) und des uACRs untersucht. Zur statistischen Analyse wurden Varianz- und lineare Regressionsanalysen durchgeführt. In der Gesamtpopulation stellte sich eine starke positive Assoziation zwischen Ang-2 und Cystatin C oder uACR, sowie eine inverse Assoziation zwischen Ang-2 und eGFR(Cys) dar. Diese Ergebnisse blieben auch in der Subpopulation mit Probanden ohne arterielle Hypertonie und Diabetes mellitus Typ 2 erhalten. Die Beziehungen zwischen Ang-2 und Kreatinin sowie eGFR(Krea) waren U-förmig und interessanterweise insgesamt weniger stark im Vergleich zu Cystatin C bzw. eGFR(Cys). Für Tie-2 konnten signifikante Assoziationen vor allem für Cystatin C und eGFR(Cys) verzeichnet werden. Ergänzend zum bisherigen Wissensstand konnte in der Studie ein Zusammenhang zu Ang-2 bei bereits geringfügig reduzierter eGFR beschrieben werden. Zusammenfassend bestätigten die statistischen Analysen, dass Ang-2 eng im Zusammenhang mit sensitiven und prognostischen Parametern für eine Nierenschädigung steht. Trotz Bildung einer Subpopulation mit Probanden ohne arterielle Hypertonie und Diabetes mellitus Typ 2, zwei Erkrankungen, die mit erhöhten Ang-2-, Tie-2- und Cystatin C-Konzentrationen assoziiert sind, blieben die Beziehungen für Cystatin C, eGFR(Cys) und uACR in der Subpopulation bestehen. Die Unterschiede zu den Ergebnissen der Analysen mit Kreatinin und eGFR(Krea) wurden mutmaßlich auf die höhere Sensitivität von Cystatin C als Marker einer leichtgradig bis moderat eingeschränkten eGFR zurückgeführt. Da es sich bei der Arbeit um eine populationsbasierte Querschnittsstudie handelt, konnten Langzeitbeobachtungen sowie kausale oder pathophysiologische Zusammenhänge nicht geklärt werden. Die potenzielle Rolle von Ang-2, allein oder in Kombination mit Serum-Cystatin C, als Marker zur Frühdiagnostik von Nierenbeeinträchtigungen oder CKD bleibt in weiteren Studien zu evaluieren.

Die Atherosklerose ist eine weit verbreitete, mit dem Alter zunehmende Erkrankung der Gefäße, die schwerwiegende Folgeerkrankungen auslösen kann. Zu den Hauptrisikofaktoren gehören Störungen im Lipidstoffwechsel. Insbesondere erhöhte Cholesterin- und Triglyceridspiegel im Blut fördern die Entstehung von atherosklerotischen Läsionen in der Gefäßwand. Protease-aktivierte Rezeptoren (PAR) spielen in vielen verschiedenen entzündlichen Prozessen unseres Körpers eine große Rolle, dabei ist der PAR-2 aktuell weniger gut erforscht. Der PAR-2 wird durch die Serinprotease Faktor Xa aktiviert und vermittelt proinflammatorische Antworten. Eine wesentliche Rolle des PAR-2 im Lipidstoffwechsel ist derzeit nicht bekannt. Aus der Arbeit von Frau Dr. Flößer war eine Zunahme des Körpergewichts, sowie erhöhte Triglycerid- und Cholesterinspiegel, bedingt durch den Knockout des PAR-2 und des ApoE-Gens bekannt. Dadurch wurde ein Einfluss des PAR-2 auf den Lipidstoffwechsel vermutet. Das LIGHT-Protein wurde sowohl im Zusammenhang mit atherosklerotischen Läsionen, als auch im Rahmen des Lipidstoffwechsels beschrieben. Ebenso ist eine Interaktion des LIGHT-Proteins mit dem PAR-2 bekannt. Demnach ergab sich die Vermutung, dass der Einfluss des PAR-2 auf den Lipidstoffwechsel über das LIGHT-Protein erfolgt. Die Analyse der Expression der mRNA in vier verschiedenen Mauslinien ergab eine signifikante Reduktion der Expression der mRNA des LIGHT-Proteins und der Expression der mRNA seiner beiden Rezeptoren HVEM und LTβ-Rezeptor. Da ebenfalls bereits ein Einfluss des LIGHT-Proteins auf die Expression der hepatischen Lipase bekannt war und die hepatische Lipase eine wesentliche Rolle im Lipidstoffwechsel spielt, wurde auch die mRNA-Expression der hepatischen Lipase bestimmt. Es konnte eine erniedrigte Expression der mRNA der hepatischen Lipase festgestellt werden, was die erhöhten Triglycerid- und Cholesterinspiegel begründet. Gegensprüchlich in dieser Arbeit war jedoch, dass das LIGHT-Protein in anderen Arbeiten als negativer Regulator der hepatischen Lipase beschrieben wurde und somit eine verminderte Expression von LIGHT eher zu einer vermehrten Expression der hepatischen Lipase führen würde. Da aber ebenfalls beide Rezeptoren des LIGHT-Proteins vermindert exprimiert wurden und die Interaktion mit der hepatischen Lipase über den LTβ-Rezeptor erfolgt, wird davon ausgegangen, dass die LIGHT-LTβ-Rezeptor Interaktion durch den Knockout des PAR-2 weniger beeinflusst wird und dadurch weiterhin aktiv stattfand. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass der PAR-2 eine Rolle im Lipidstoffwechsel spielt und zu einer verminderten Expression des LIGHT-Proteins und seiner Rezeptoren führt.

Class I and class II glutaredoxins (Grxs) are glutathione (GSH)-dependent proteins, that function as oxidoreductases (class I) or mediate cellular iron trafficking (class II). Some members of class I Grxs like human Grx2 are able to complex a [2Fe-2S] cluster and form a dimeric holo complex, which renders them catalytically inactive and is the basis for their function as redox sensors. Class II Grxs like human Grx5 also complex [2Fe-2S] clusters, however these proteins transfer the clusters to other proteins. Both functionally distinct classes share a similar thioredoxin fold and conserved interaction sites for the non-covalently binding of GSH, which is required to complex the [2Fe-2S] cluster. Furthermore, the proteins from both classes contain a highly nucleophilic active site cysteine that would allow both classes to catalyze GSH-dependent oxidoreduction reactions. Despite of these similar features, only class I Grxs are able to form a mixed disulfide with GSH and to reversibly transfer it to protein thiols (de-/glutathionylation). Interestingly, neither class I Grxs nor class II Grxs can effectively compensate the loss of an essential member of the other class. Even though some structural differences were described earlier, the basis for their different functions remained unknown. In particular, the lack of catalytic activity of class II Grxs as oxidoreductases could not be explained. Here, we demonstrate that the different conformations of a conserved lysyl side chain are the molecular determinant of the oxidoreductase or Fe-S transfer activity of class I and II Grxs, respectively. A specific loop structure that is conserved in all class II Grxs determines one lysyl conformation that prevents the formation of a mixed disulfide of the active site cysteinyl thiol with GSH. Using engineered mutants of hGrx2 and hGrx5, we demonstrated that the exchange of the distinct loop between the classes results in a loss of oxidoreductase function of class I hGrx2 and the gain of oxidoreductase activity of class II hGrx5. The altered GSH binding mode also profoundly changes the [2Fe-2S] cluster binding of the engineered mutants and thereby also influences stability of the holo complexes, a pre-determinant for [Fe-S] cluster transfer activity. With the minor shift of 2 Å in a conserved lysyl side chain orientation we were not only able to modify the catalytic activity of two small human mitochondrial proteins, but on a much larger scale also provided evidence for the previously unknown structural basis that determines the function of all class I and class II Grxs. The oxidoreductase activity of hGrx2 was also analyzed in vivo in a model of doxorubicin cell toxicity. Applying a mass spectrometrical approach, we identified various mitochondrial proteins as targets for redox regulation. Furthermore, our results gave reason to reconsider some common assumptions regarding doxorubicin-induced apoptosis and the protective function of mitochondrial Grx2.

Der Einfluss körperlicher Aktivität auf Gefäßsteifigkeitsparameter der zentralen Hämodynamik bei Patienten mit linksventrikulärer diastolischer Dysfunktion und erhaltener Ejektionsfraktion (EF) ist bislang wenig erforscht. In der vorliegenden individuell gematchten Fall-Kontroll-Studie wurden Probanden („DHF“) mit symptomatischer (NYHA ≥ 2), linksventrikulärer diastolischer Dysfunktion und erhaltener EF (LVEF > 50%) Kontrollprobanden („Kontrolle“) ohne diastolische Dysfunktion und ohne Symptome einer Herzinsuffizienz gegenübergestellt. Dabei wurde nach Alter, Geschlecht und Nierenfunktion gematcht. Es erfolgte die Auswertung einer oszillometrischen Pulswellenanalyse (Mobil-O-Graph®), die im Liegen, im Sitzen und innerhalb zehn Minuten nach spiroergometrischer Ausbelastung durchgeführt wurde. Es zeigte sich in den Ruhemessungen eine signifikant höhere PWV der DHF Gruppe vs. der Kontrollgruppe (sitzend: 10,93 ± 0,5 m/s vs. 9,95 ± 0,3 m/s, p < 0,001). Auch nach Belastung waren die signifikanten Gruppenunterschiede der PWV persistent, bei konstant höherer PWV der DHF- vs. Kontrollgruppe. Jedoch nahm die PWV der DHF Gruppe direkt nach Belastung stärker ab, als die der Kontrollgruppe. Der AIx der DHF Gruppe stieg direkt nach Belastung an (Baseline: 29,74 ± 2,01 % vs. direkt nach Belastung: 32,87 ± 2,68 %, p=0,29), während der AIx der Kontrollgruppe nahezu unverändert blieb, so dass sich signifikante Gruppenunterschiede (p<0,05) aufzeigten, die vor der Belastung nicht zu beobachten waren. Als Ursache kamen hierbei die vermehrten peripheren Reflexionen in Frage, weil die Reflection Magnitude (RM) nur in der DHF Gruppe zunahm. Die hier beschriebene Studie soll einen Beitrag zum Verständnis der komplizierten hämodynamischen Vorgänge leisten, die bei Patienten mit diastolischer Dysfunktion und erhaltener LVEF während bzw. nach körperlicher Belastung ablaufen.

Zweidimensionale Röntgenkephalometrie, die in der kieferorthopädischen Praxis mittels FRS durchgeführt wird, weist neben der Strahlenbelastung weitere Nachteile wie Ungenauigkeiten und Projektionsfehler auf und erlaubt keine differenzierte Analyse der rechten und linken Gesichtshälfte. Das noXrayCeph® ermöglicht röntgenfreie dreidimensionale Kephalometrie im Maßstab 1:1 basierend auf Magnetfeldinduktion und könnte dem FRS damit in vielen Aspekten überlegen sein. Die zugehörige Software DirectCeph® verrechnet die Messwerte zu bekannten zweidimensionalen kephalometrischen Analysen, wobei die Lage bestimmter Messpunkte im Schädelinneren näherungsweise berechnet wird. Das stellt eine mögliche Fehlerquelle dar und schöpft das Potential der dreidimensionalen Analyse nur ungenügend aus. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer neuen röntgenfreien dreidimensionalen kephalometrischen Analyse für das noXrayCeph®, die sich auf direkt erfassbare Messpunkte beschränkt sowie die Anwendung auf eine Gruppe junger kaukasischer eugnather Probanden. Zuvor sollten die Messgenauigkeit, die Wiederholpräzision des Geräts und die Reproduzierbarkeit der Messkoordinaten untersucht werden. Die Messgenauigkeit und Wiederholpräzision wurden durch Messreihen an einem Schädelmodell und einem Dummy bestimmt. Anschließend wurden 10 Probanden jeweils dreimal von drei Untersuchern mit dem noXrayCeph® vermessen. Aus diesem Datensatz konnte die Wiederholpräzision und Reproduzierbarkeit der Messpunkte am Probanden bestimmt werden. Eine neue Analyse für das noXrayCeph® wurde entwickelt. Sie umfasst 13 Parameter, die Auskunft über vertikale, sagittale, transversale und dentale Winkel bzw. Streckenverhältnisse geben. Diese Analyse wurde auf 34 junge eugnathe kaukasische Erwachsene angewandt. Eine Korrelations- sowie eine multiple Regressionsanalyse wurden durchgeführt, um statistische Beziehungen zwischen den einzelnen Parametern zu untersuchen. Die Messgenauigkeit des noXrayCeph® liegt in einem Bereich von 0,036 mm bis 0,668 mm. Am vormarkierten Dummy lassen sich 79 % und am nicht-vormarkierten Dummy 51 % der Messpunkte mit einer Standardabweichung unter 1 mm reproduzieren. Die Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messpunkte am Patienten ist für die meisten Messpunkte gut bis sehr gut und scheint abhängig von der Lage der Messpunkte und der Erfahrung des Behandlers. Einige wenige Mess¬punkte lassen sich nur schwer reproduzieren und sollten nicht in eine kephalometrische Analyse einfließen. Tendenziell zeigt sich eine höhere Ungenauigkeit in der y-Koordinate verglichen mit der x-und z-Koordinate. Die Analyseparameter der eugnathen Erwachsenen sind untereinander zum Teil hoch korreliert. Die multiple Regressionsanalyse zeigt signifikante statistische Beziehungen zwischen mehreren Analyseparametern, sodass eine Tabelle mit harmonischen Wertekombinationen und eine Harmoniebox (vgl. Segner und Hasund 1998) er¬stellt werden konnten. Das noXrayCeph® bleibt ein vielversprechendes diagnostisches Hilfsmittel, das präzise dreidimensionale röntgenfreie kephalometrische Messungen am Patienten ermöglicht. Es zeigt sich, dass sich Erfahrung und Sicherheit im Umgang mit dem Gerät positiv auf die Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messpunkte auswirken und damit Einfluss auf die Analyseergebnisse besitzen.

African swine fever virus (ASFV) is one of the most threatening animal viruses which has dramatically expanded its distribution range within the last years. ASFV was first described and is endemic in sub-Saharan Africa where it is transmitted in a sylvatic cycle between indigenous suids and Ornithodoros soft ticks. Therefore, ASFV is the only known DNA-arbovirus and, in addition to that, the only member of the genus Asfivirus within the family Asfarviridae. Being highly infectious to domestic pigs and wild boar, the virus was introduced into Georgia in 2007 and has subsequently spread throughout eastern Europe reaching the European Union in 2014. Despite almost 100 years of intensive research and the occurrence of African swine fever (ASF) on four continents including Europe, many aspects of its epidemiology, vector dynamics and virus evolution are unknown. In our study, first evidence is presented on endogenous ASFV-like (EASFL)- elements which are integrated into the genome of ASFV natural vectors, O. moubata soft ticks. Through a series of experiments including next-generation sequencing, infection experiments, phylogenetic and BEAST analyses as well as PCR-screening, evidence is provided that these elements belong to an ancestral ASFV strain that might have existed 50,000 to 30,000 years BCE. Further results suggest that the EASFL-elements are involved in protecting ticks against ASFV infection and might belong to a generalised tick defence mechanism. In order to evaluate factors influencing ASFV epidemiology in eastern Europe, experiments were conducted on possible indigenous vector species and circulating virus isolates. In the absence of the natural tick vector, blow fly larvae were considered as possible mechanical vectors involved in ASFV transmission and persistence. Results are presented that even after feeding on highly infectious wild boar tissue, fly larvae and pupae showed no contamination with infectious virus. On the contrary, the maggots appeared to have inactivated the virus in the organ tissue through their salivary secretions. Further experiments conducted on an ASFV-strain isolated from northeastern Estonia resulted in the first report of an ASFV-strain with attenuated phenotype isolated in Eastern Europe. Results from NGS-analyses provided evidence for a major genome reorganisation in that strain that included a large deletion and a duplication of multiple ASFV genes. Taken together, this study provides novel insights into the epidemiology of ASF and evolution of ASFV one of the major threats to animal health worldwide and therefore does not only contribute significantly to basic research but possibly also to specific knowledge necessary for future disease management.

Die klinischen Ergebnisse von Fusionsoperationen an der Lendenwirbelsäule sind von vielen Faktoren abhängig. Zwei Operationsverfahren stellen derzeit den Goldstandard bei dorsalen lumbalen interkorporellen Fusionsoperationen dar, das PLIF- und das TLIF-Verfahren. Das Ziel der Entwicklung des neuen dPLIF-Operationsverfahrens und des hierfür entwickelten Cages und Werkzeugs war, die Vorteile der PLIF-Technik und der TLIF-Technik zu vereinen. Kern der Entwicklung war es, über den dorsomedialen PLIF-Zugang einen geraden Cage einzubringen und diesen sicher in eine diagonale Lage, entsprechend der Cagelage bei der TLIF-Technik, zu rotieren. In der Anwendungsbeobachtung sollte die technische Anwendbarkeit im operativen Regelbetrieb bei guten und zur Literatur vergleichbaren klinischen Ergebnissen nachgewiesen werden. Das Cagedesign und die Verfahrenstechnik wurden am Rinderkadaver entwickelt. Nach der CE-Zulassung wurde die prospektive Anwendungsbeobachtung zur lumbalen Fusion von der Ärztekammer genehmigt. Diese umfasste 105 Patienten zwischen 27 und 87 Jahren mit symptomatischer und radiologisch nachweisbarer Wirbelsäuleninstabilität. In 87 von 105 Fällen (82,9%) konnte der dPLIF-Cage in eine diagonale Lage rotiert werden. Wenn intraoperativ eine Cageinsertion oder -rotation aus anatomischen Gründen nicht durchführbar war, war der problemlose Umstieg auf die PLIF-Technik möglich. Es wurde eine Fusionsrate von 95,2% erzielt. In prä- und postoperativen Untersuchungen konnte eine Besserung der neurologischen Symptomatik, der Einschränkungen im Alltag (ODI) und der Schmerzen (VAS) verzeichnet werden. Die Patientenzufriedenheit lag bei 87,6%. Die vorliegende Anwendungsbeobachtung zeigt, dass es möglich ist, mit dem dPLIF-Operationsverfahren einen einzelnen Cage über einen dorsomedialen PLIF-Zugang so zu platzieren, dass seine diagonale Lage der eines TLIF-Cages entspricht. Die Wahl des Operationszugangs ermöglicht die Dekompression des Spinalkanals und die Cageinsertion von nur einer Seite und erspart einen gesonderten Zugang. Dies führt zu einer im Vergleich zur PLIF-Technik kürzeren Operationszeit. Alle klinischen Parameter entsprechen denen der bisherigen Verfahren. Die Daten der Anwendungsbeobachtung ergeben auch, dass die dPLIF-Operationstechnik als sicher zu bewerten ist.

Symbiosis essentially forms the cornerstone of complex life on earth. Spearheading symbiosis research in the last few decades include the exploration of diverse mutualistic animal-bacterial associations from marine habitats. Yet, many facets of symbiotic associations remain under-examined. Here we investigated marine bivalves of the genera Bathymodiolus and Codakia, inhabiting hydrothermal vents and shallow water ecosystems, respectively, and their bacterial symbionts. The symbionts reside intracellularly within gill epithelia and supply their host with chemoautotrophically fixed carbon. They oxidize reduced substrates like sulfide (thiotrophic symbionts) and methane (methanotrophic symbionts) from surrounding fluids for energy generation. The nature of interactions between host and symbiont at the metabolic and physical level, as well as between the holobiont and its environment remain poorly understood. In vitro cultivations of both symbiont and host are difficult till date, hampering the feasibility of targeted molecular investigations. We bypassed culture-based experiments by proteogenomically investigating physically separated fractions of host and symbiont cell components for the bivalves Bathymodiolus azoricus, Bathymodiolus thermophilus and Codakia orbicularis. Using these enrichments, we sequenced the symbionts’ genomes and established semi-quantitative host-symbiont (meta-) proteomic profiles. This combined approach enabled us to resolve symbiosis-relevant metabolic pathways and adaptations, detect molecular factors mediating physical interactions amongst partners and to understand the association of symbiotic traits with the environmental factors prevailing within habitats of the respective bivalve. Our results revealed intricate metabolic interdependence between the symbiotic partners. In Bathymodiolus, these metabolic interactions included (1) the concentration of essential substrates like CO2 and thiosulfate by the host for the thiotrophic symbiont, and (2) the host’s replenishment of essential TCA cycle intermediates for the thiotroph that lacks biosynthetic enzymes for these metabolites. In exchange (3), the thiotroph compensates the host’s putative deficiency in amino acid and cofactor biosynthesis by cycling aminoacids derived from imported precursors back to the host. In case of Codakia orbicularis, the symbionts may metabolically supplement their host with N-compounds derived from fixation of molecular nitrogen, a trait that was hitherto unknown in chemosynthetic thiotrophic symbionts. Individual proteogenomic investigations of the bivalves Bathymodiolus azoricus and Bathymodiolus thermophilus showed that their symbionts are able to exploit a multitude of energy sources like sulfide, thiosulfate, methane and hydrogen to fuel chemosynthesis. The bivalves and their thiotrophic symbionts, however, are particularly adapted to thiosulfate-utilization, as indicated by mitochondrial production and concentration of thiosulfate by host and dominant expression of thiosulfate oxidation enzymes in the symbiont. This may be advantageous, because thiosulfate is less toxic to the host than sulfide. The central metabolic pathways for energy generation, carbon and nitrogen assimilation and amino acid biosynthesis in thiotrophic symbionts of both Bathymodiolus host species are highly conserved. Expression levels of these pathways do, however, vary between symbionts of both species, indicating differential regulation of enzyme synthesis, possibly to accommodate differences in host morphology and environmental factors. Systematic comparison of symbiont-containing and symbiont-free sample types within and between B. azoricus and B. thermophilus revealed the presence of ‘symbiosisspecific’ features allowing direct host-symbiont physical interactions. Host proteins engaged in symbiosis-specific functions include 1) a large repertoire of host digestive enzymes predominant in the gill, possibly facilitating symbiont population control and carbon acquisition via direct enzymatic digestion of symbiont cells and 2) a set of host pattern-recognition receptors, which may enable the host to selectively recognize pathogens or even symbionts “ripe” for consumption. Symbiont proteins engaged in symbiosis-specific interactions included 3) an enormous set of adhesins and toxins, putatively involved in symbiont colonization, persistence and host-feeding. Bathymodiolus symbionts also possess repertoires of CRISPR-Cas and restrictionmodification genes for phage defense that are unusually large for intracellular symbionts. Genomic and proteomic comparisons of thiotrophic symbionts of distinct Bathymodiolus host species from different vent sites revealed a conserved core genome but divergent accessory genomes. The B. thermophilus thiotroph’s accessory genome was notably more enriched in genes encoding adhesins, toxins and phage defense proteins than that of other Bathymodiolus symbionts. Phylogenetic analyses suggest that this enrichment possibly resulted from horizontal gene acquisition followed by multiple internal gene duplication events. In others symbionts, these gene functions may be substituted by alternate mechanisms or may not be required at all: The methanotrophic symbionts of B. azoricus, for example, has the genetic potential to supplement phage defense functions. Thus, the accessory genomes of Bathymodiolus symbionts are species- or habitat-associated, possibly facilitating adaptation of the bivalves to their respective micro- and macroenvironments. In support of this, we show that symbiont biomass in B. thermophilus, which hosts only one thiotrophic symbiont phylotype, is considerably higher than in B. azoricus that hosts thiotrophic and methanotrophic symbionts. This suggests that different symbiont compositions in each species produce distinct microenvironments within the holobiont. Our study presents an exhaustive assessment of the genes and proteins involved in this bivalve-microbe interaction, hinting at intimate host-symbiont interdependencies and symbiotic crosstalk between partners. The findings open novel prospects for microbiologists with regard to mechanisms of host-symbiont interplay within highly specialized niches, origin and distribution of prokaryote-eukaryote interaction factors across both mutualistic and pathogenic associations.

Das Cochlea-Implantat (CI)-System stellt eine etablierte Versorgungsmöglichkeit einer Taubheit oder an Taubheit grenzenden Schwerhörigkeit dar, die in vielen Fällen den Betroffenen ein gutes bis sehr gutes Sprachverstehen ermöglicht. Jedoch wird in einigen Fällen das erwünschte Ergebnis einer CI-Versorgung nur zum Teil oder nicht erreicht. Außerdem kann sich im Verlauf einer CI-Versorgung ein anfänglich guter Hörgewinn trotz anscheinend regelrechter Funktion des Implantats verschlechtern. In diesen Fällen kann eine retrocochleäre Störung vorliegen, deren Nachweis allein mit bildgebenden Verfahren schwierig ist. Die Kombination von elektrisch evozierten Summenaktionspotentialen (ECAP) und elektrisch evozierten Hirnstammpotentialen (EAEP) kann den Nachweis einer retrocochleären Störung bei Patienten mit CI verbessern. Ziel der vorliegenden Studie war es, Referenzwerte für elektrisch evozierte frühe Hirnstammpotentiale (ECAP und EBERA) von CI-Trägern zu ermitteln, deren Rehabilitationsverlauf ein durchschnittliches Versorgungsergebnis erwarten ließ. An 19 Probanden wurden insgesamt 20 Messreihen durchgeführt. Dabei wurden an diesen Probanden, unter Verwendung eines optimierten, klick-äquivalenten Stimulus, elektrisch evozierte Potentiale gemessen. Die verwendeten Stimulations- und Messparameter wurden ausführlich erläutert. Auch die Durchführung der Messreihen wurde umfassend beschrieben. Die Ergebnisse aller Messreihen zur Erstellung der Referenzwerte wurden dargestellt und analysiert. Bei der Darstellung und Diskussion wurde besonders auf die Dynamik, die Amplituden, die Absolut-Latenzen und Latenz-Differenzen der gemessenen Potentiale eingegangen. Die Referenzwerte wurden für ipsilaterale und kontralaterale Ableitung in Wertetabellen dargestellt. Besonders die von der Stimulationsintensität abhängigen Absolut-Latenzen der Potentiale eJ3 und eJ5 zeigten unterschiedliche Ausprägungen. Im Anschluss wurden fünf EAEP-Messungen aus der klinischen Routine mit jeweils unterschiedlichen Fragestellungen vorgestellt und gegen die Referenzwerte verglichen. Im letzten Abschnitt wurden sowohl die Referenzwerte als auch die Messungen aus der klinischen Routine diskutiert. Aus der Dynamik der gemessenen ECAP konnte eine Durchführungsempfehlung für EBERA-Messungen an Patienten, die die subjektiv empfundenen Lautheiten der Stimulation nicht eindeutig angeben können, abgeleitet werden. Abschließend wurden die Grenzen der Methode diskutiert und Ausblicke auf zukünftige Forschungsvorhaben gegeben.

Currently, plastic materials are an integral part of our lives, but their production mostly bases on fossil fuels or derivatives, which resources are decreasing. Extraction and processing of non-renewable resources have also negative impact on environment. One of the most promising and environmentally friendly approaches is use of microorganism. This PhD dissertation presents the non-conventional yeast Arxula adeninivorans as a host for production of bio-based and biodegradable poly(hydroxyalkanoates) plastics poly(hydroxybutyrate) and co-polymer poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate). Additionally, the constructed yeast strain was able to secrete enantiomerically pure (R)-3-hydroxybutyric acid. The production of PHAs requires three enzymes: β-ketothiolase, acetoacetyl-CoA reductase and PHA synthase. The strategy followed in this project was divided into two parts. While all three enzymes are responsible for intracellular production of PHA polymer, first two only lead to secretion of (R)-3-HB into culture media, which was used in a first stage of work to establish and optimize polymer production. Both, different bacterial strains and yeast A. adeninivorans were taken into account in screening of the genes encoding aforementioned enzymes. Bacterial genes were chemically synthesized using codon optimization pattern and endogenous genes were obtained using PCR and genomic DNA template from A. adeninivorans LS3 wild-type strain. Each gene was cloned into Xplor2 vector between TEF1 constitutive promoter and PHO5 terminator. Vector containing both thiolase and reductase genes was used for A. adeninivorans transformation. The best combination of heterologous genes was overexpression of β-ketothiolase gene from Clostridium acetobutylicum and acetoacetyl-CoA reductase gene from Cupriavidus necator which led to secretion of 4.84 g L−1 (R)-3-HB, at a rate of 0.023 g L−1 h−1 over 214 h in shaking flask cultivation. Further optimization by fed-batch culturing with glucose as a carbon source did not improve (R)-3-HB secretion, but the rate of production was doubled to 0.043 g L−1 h−1 [3.78 g L−1 of (R)-3-HB at 89 h]. The product of acetoacetyl-CoA reductase is (R)-3-HB-CoA and further removing of CoA moiety is needed for acid secretion into culture media. A. adeninivorans is able to conduct this process without any additional modification but the conversion rate is unknown. Two thioesterases, cytosolic TesBp encoded by TesB gene from E. coli and mitochondrial ATes1p encoded by ATES1 gene from A. adeninivorans, were analysed to enhance secretion process. Additionally, a cytosolic version of ATES1 gene (ATES1cyt) was tested. All three genes were expressed in A. adeninivorans cells under TEF1 constitutive promoter together with thiolase and reductase genes. Despite detected enzymatic activity the yield of (R)-3-HB synthesis and secretion was not increased. Moreover, overexpressed thioesterases negatively influenced cell growth, indicating that they act on other metabolic components. The results provided two sets of information, first, the endogenous secretion system is sufficient for (R)-3-HB production; second, further screening of suitable genes needs to be performed. Based on optimization of (R)-3-HB synthesis, thiolase gene (thl) from C. acetobutylicum and reductase gene (phaB) from C. necator were chosen to combine with PHA synthase gene (phaC) for creating the PHB-V producing strain. The PHA synthase expression module, containing TEF1 promoter and PHO5 terminator, was cloned into Xplor2 vector together with thiolase and reductase expression modules and used for A. adeninivorans transformation. The engineered strain accumulated up to 7.47% PHB of dcw. During the set of cells passaging A. adeninivorans lost the ability to accumulate polymer with maximal 23.1 % of primary accumulation level. Additionally, use of a vector including hygromycin B antibiotic resistance marker (instead of auxotrophic marker in Xplor2) did not improve polymer accumulation and stability. To counteract the effect of loss of accumulation stability, phasin gene (phaP1), originated from C. necator, was introduce together with PHA pathway genes. First screening cultivations resulted in stabilizing of polymer production reaching 9.58 % PHB of dcw and only 12.0 % loss of production ability. Further experiments increased PHB content with 19.9% PHB of dcw (3.85 g L-1) after 180 h of cultivation using rich medium. Use of another thiolase gene, the second thiolase from C. necator (bktB), which theoretically should induce production of PHBV copolymer, led to accumulation only 11.4% PHB of dcw after 139 h and no PHV fraction was detected. Variation of the ratio between flask volume and amount of media influences the level of aeration. Importantly, decrease of aeration level significantly increased polymer synthesis. Additionally, PHB-V copolymer accumulation has been induced by use of different carbon source co-substrates. Use of rich media supplemented with ethanol allow the strain with thl thiolase to accumulate up to 42.9 % PHB of dcw without PHV fraction and with bktB thiolase to 30.5 % PHB of dcw. Nevertheless, despite of lower total amount of polymer, supplementation with 1-propanol allow both strains to accumulate PHB-V copolymer with 7.30 %mol and 22.5 %mol of PHV for thl and bktB strains, respectively. Optimization based on genetic engineering further enhanced polymer production yield led to exceeding of 50 % PHB-V of dcw. For doubling the gene dosage, PHA synthesizing strains of A. adeninivorans were again transformed with Xplor2 vector containing PHA pathway genes. Resulting strains exhibited twice the level of enzymatic activities of thiolase and reductase compared with strains transformed once with expression vector. In a shaking flask experiment the strain transformed twice with vector containing bktB thiolase reached after 240 h 52.1% PHB-V of dcw (10.8 g L-1) with 12.3 %mol of PHV fraction which is the highest level found in yeast. As another genetic approach, a fusion strain has been created. Two different strains have been established and merged using protoplast fusion technique. Doubling of genetic material resulted in similar level of copolymer produced by Arxula as in former experiments (50.2% of dcw, 10.7 g L-1). Culture conditions were optimized in controllable cultivation using fed-batch mode. Although optimal oxygen and pH level and continuous carbon source and nitrogen feeding were maintained, final polymer level in % of dry mass was around three times lower than for shaking flask experiment. Nevertheless, efficient growth of Arxula in fed-batch mode led to increase of total copolymer level in g L-1 (16.5 g L-1 compare to 10.8 g L-1 for shaking flasks) showing the feasibility of using Arxula strain for up-scaling production of copolymer. Acetyl-CoA is a main precursor in synthesis of PHB-V copolymer and change of its pool was investigated. ATP citrate lyase is a cytosolic enzyme converting citrate into oxaloacetate and acetyl-CoA, supporting the biosynthesis of fatty acids. Two genes encoding Acl subunits from Aspergillus nidulans (AnAcl1 and AnAcl2) were again cloned into Xplor2 vector and transformed into A. adeninivorans PHA producing strain. Despite of higher enzymatic activity of AnAclp, accumulation of polymer was around three times higher for control without expression of lyase genes. Expectedly, the strain expressing AnAcl1/2 genes accumulated larger amount of each stearic, palmitic and oleic acid in both standard and fatty acid inducing conditions (lower nitrogen level). Thus, overexpression of AnAcl1/2 genes in A. adeninevorans cells may improve biosynthesis of fatty acids but is ineffective for PHB polymer accumulation. The aim of the project was use of starch-based media, manufactured as by-products, for polymer production. Genetically engineered Arxula strains were cultivated using these media instead of glucose-based media. Although yeast cells were both able to secrete (R)-3-HB and to accumulate PHB, the yield was lower than for previous media. Additionally, only trace of PHV was found at the end of cultivation time when 1-propanol was supplemented. Obtained results showed that use of cheaper media is a promising approach to decrease production costs but further optimization needs to be performed especially for extended scale of production. Determination of produced copolymer has been done based on microscopic analysis and studies of physical and chemical properties. Results revealed that Arxula accumulated PHA polymer in cytosolic granules with a similar size range compared to the ones produced by bacteria. The physicochemical study showed that produced polymer exhibited slightly different properties in comparison to bacterial polymer with similar content of PHV, i.e. very-low molecular mass, higher melting and glass transition temperature. All above results showed that A. adeninivorans is a promising host for PHB-V production. Expression of phasin greatly increased production and stability of polymer, which led to an accumulation level never found before in yeast. Further optimization in higher production scale using cheap starch-based media may establish Arxula strain as a valuable tool for industrial production of PHB-V copolymer.

Zusammenfassung Die Wundheilung stellt einen komplexen und sensiblen Prozess dar, wobei neben Keratinozyten auch besonders Immunzellen eine wesentliche Rolle spielen. Besonders in der Medizin ist die Behandlung von Wunden eine zentrale Aufgabe und erfordert immer mehr Techniken, um diesen Prozess effizienter ablaufen zu lassen. Seit einigen Jahren steht die Behandlung von Wunden mittels Niedertemperatur Plasma immer mehr im Fokus der Wissenschaft. Dabei besteht Plasma aus zahlreichen Komponenten, wobei jede Komponente die Zelle unterschiedlich beeinflussen kann. Da auch jede Wunde einzigartig im Hinblick auf Beschaffenheit und Erregerspektrum ist, sollte dies auch mit einer individuellen Abstimmung der Plasamkomponenten einhergehen um so die Wundheilung noch effizienter zu gestallten. Ziel dieser Arbeit ist die Modifizierung der Plasma-Komponenten durch einen Gasmantel, um herauszufinden, welche Modifizierung am effektivsten auf Immunzellen und somit auch auf die Wundheilung wirkt.Dafür wurde in der vorliegenden Arbeit die Auswirkungen von fünf Gaszumischungen im Mantelgas eines argonbetriebenen kalten Atmosphärendruckplasmajets (kINPen 11) auf die Generierung von reaktiven Spezies in Flüssigkeiten und auf Monozyten in vitro untersucht. Der kINPen (ein Gerät der Firma neoplas,zur Erzeugung von Niedertemperatur-Plasma) war dabei auf 5slm(Standardliter pro Minute Argon) und Burstmodus eingestellt. Die Gaszusammensetzung variiert von 100% Stickstoff (N2) und 0% Sauerstoff (O2) in 25íger Schritten zu 100% O2 und 0% N2. Dabei entstehen abhängig von der O2- und N2-Zufuhr im Gasmantel unterschiedliche reaktive Spezies. Als repräsentativ für die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) wird Wasserstoffperoxid (H2O2) und für reaktiven Stickstoffspezies (RNS) werden Nitrit (NO2–) und Nitrat (NO3–) erfasst. Die Experimente wurden nach Flüssigkeitsanalytik und zellphysiologischen Aspekten gegliedert. Es wurde die THP-1-Monozytenzelllinie verwendet. Zu den Methoden der Flüssigkeitsanalytik gehören die Bestimmung des pH-Werts, die Detektion der NO2–-, NO3–- und H2O2-Konzentration. Zellphysiologisch wurde die Zellviabillität,die Apoptoserate,der Wachstumsfaktor HB-EGF,sowie die Zytokinsekretion detektiert. Zudem wurde die direkte und indirekte Plasma-Behandlung verglichen.Bei derdirekten Plasma-Behandlung stehen die Zellen mit dem Plasmaeffluenten im direkten, kontinuierlich Kontakt, wohingegen bei der indirekten Behandlung nur das Zellkulturmedium behandelt wird und anschließend auf die Zellen gelangt. Die Zellen haben keinen Kontakt mit dem Plasmaeffluenten. Zu der Flüssigkeitsanalytik gehört die gezielte Messung der durch das Plasma entstehenden ROS und RNS in phosphatgepufferte Salzlösung (PBS) und Zellkulturmedium (RPMI-Medium, Roswell Park Memorial Institute). Es konnten keine pH-Wert-Veränderungen durch die Plasma-Behandlung gemessen werden, aber mit Zunahme der Behandlungszeit stieg die Menge an reaktiven Spezies. Der Gasmantel hat besonders Auswirkungen auf den Gehalt der Flüssigkeiten an reaktiven Spezies. Die niedrigsten Nitrat-Anion (NO3–)- und Nitrit-Anion (NO2–)-Konzentrationen ergaben sich bei der 100% und 0%N2-Mantelgaszumischung. Die75%N2-Mantelgaszumischung zeigte die höchste NO3–-Konzentration in PBS. Die H2O2-Konzentration nahm mit dem Anteil an O2 im Mantelgas zu und erreicht ihr Maximum bei Mantelgaszumischung gezeigt werden. Alle anderen Mantelgaszumischungen zeigten zwar bei der Flüssigkeitsanalytik deutliche Unterschiede, doch durch die Anwesenheit von THP-1-Zellen wurde der Einfluss deutlich geringer. Die Gaszumischungen hatten trotz unterschiedlicher Bildung von reaktiven Stickstoff- und Sauerstoffspezies keinen großen Effekt auf die Zelltoxizität. Die 50%-N2-Mantelgaszumischung bewirkte die höchsten Konzentrationen an reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies (RONS), was mit einer erhöhten frühen und späten Apoptose einherging und mit niedrigen IL-8-Werten. Die 100% N2-Mantelgaszumischung zeigte die größten Effekte auf die Zytokinsekretion. Die IL-6-Konzentration sank sowohl bei den direkt als auch indirekt mit Plasma behandelten und mit Lipopolysaccharid (LPS)-stimulierten Proben. Gleichzeitig wurde für die unstimulierte, indirekte Plasma-Behandlung ein deutlicher Anstieg der IL-8-Konzentration gemessen. Neben den erwähnten Ergebnissen konnten weitere zelluläre Effekte unabhängig von den Mantelgaszumischungen gemessen werden. Zum Einen zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen der direkten und indirekten Plasma-Behandlung. Die indirekte Plasma-Behandlung,d.h.diePlasma-Behandlung von Zellkulturmedium und die anschließende Inkubation der Zellen, zeigte eine starke Erhöhung der IL-8-Konzentration, die mit der N2-Konzentration im Mantelgas anstieg. Auch für die IL-6- und IL-8-Konzentrationen nach LPS-Stimulation zeigten sich Unterschiede zwischen der direkten und indirekten Behandlung. Die indirekte Plasma-Behandlung zeigte eine stark reduzierte Zellviabilität gegenüber der direkten Plasma-Behandlung (1 min), die eher aktivierend wirkte. Zum Zweiten zeigte sich nach der Plasma-Behandlung, dass die Zellen im Durchflusszytometer eine Erhöhung des Volumens und der Granularität nach langen Behandlungszeiten aufwiesen und scheinbar erhöhte Zellviabilität. Eine Detektion des Wachstumsfaktors HB-EGF mit Hilfe der FACS-Analyse konnte nicht gezeigt werden. Drittens, konnte durch Zugabe von Katalase ein Anstieg der NO2–-Konzentration im RPMI im Vergleich zur Behandlung ohne Katalase gezeigt werden. Somit spiegelt die Flüssigkeitsanalytik nicht die Stituation in Gegenwart von Zellen in vitro wieder. Erstmalig konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Modifizierung der Umgebungsgase bei der Plasma-Behandlung einen Einfluss auf die Bildung von ROS, RNS und Zytokinen hat. Besonders die 50% N2-Mantelgaszumischung hat mit der Reduktion der IL-8-Konzentration und damit der Reduktion eines für die Angionese relevanten Faktors möglicherweise einen negativen Effekt auf die Wundheilung. Im Gegensatz dazu bewirkt die 100% N2-Mantelgaszumischung durch Abnahme von IL-6 eine Verringerung der Entzündungsmediatoren und durch die Erhöhung von IL-8 eine Zunahme eines für die Angiogenese in Wunden wichtigen Parameters. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass der Einfluss durch die Behandlungszeit und der direkten und indirekten Behandlung einen weitaus größeren Effekt auf Monozyten haben könnte als bisher angenommen. Somit leistet diese Arbeit einen zusätzlichen Beitrag für das weitere Verständnis bei der Aufklärung der zellulären Effekte durch die Plasma-Behandlung. Es kamen aber auch neue Fragen auf, die noch nicht hinreichend geklärt wurden: Erstens, welcher Mechanismus steht hinter der Zunahme der Granularität und des Volumens nach langen Plasma-Behandlungen. Zweitens, in wie weit sind die ohne Katalase-Behandlung gemessenen NO2–-Konzentrationen aussagekräftig. Drittens, haben die indirekte und direkte Plasma-Behandlung den gleichen Effekt in vivo wie in vitro. Um diese Fragen weiter zu klären ist weitere Forschung nötig.

Hintergrund: Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die Analgesiequalität bei Kindern nach Herzoperationen zwischen zwei Patientengruppe mit unterschiedlichen Applikationswegen von Morphin (kaudal epidural (KEM) versus intravenös) zu evaluieren. Patienten und Methodik: In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Pilotstudie wurden 60 pädiatrische Patienten untersucht und zwei Gruppen zugeteilt. 30 Patienten erhielten präoperativ epidural-sakrale Injektionen mit Morphin (Gruppe 1). Bei 30 Patienten wurde postoperativ kontinuierlich intravenös Morphin injiziert (Gruppe 0). Zur Erfassung der postoperative Schmerzen und Sedierung wurde die COMFORT Verhaltens Skala (CVS) als Messinstrument eingesetzt. Alle Patienten beider Gruppen erhielten ab dem 1. postoperativen Tag bis zu der Entlassung aus der pädiatrischen Intensivstation (PICU) zusätzlich Paracetamol als peripheres Analgetikum. Bei allen Patienten wurden vor der ersten postoperativen Morphingabe die Schmerzen erfasst. Wenn die Punktezahl der COMFORT Verhaltens Skala ≥ 17 war, wurde Morphin injiziert. Ergebnisse: 2 Patienten konnten nach den Ausschlusskriterien im Verlauf nicht in diese Studie aufgenommen wurden. Jede Gruppe bestand aus 29 Patienten. Die biometrischen Daten sowie die operativen Eckdaten der zwei untersuchten Patientengruppen zeigten keine Unterschiede. Auffällig war die höhere intraoperative Dosierung von Fentanyl in der Kontrollgruppe, die mit p = 0,0001 ein signifikantes Niveau erreichte. Das Zeitintervall zwischen der Ankunft des Patienten in der PICU und der ersten Opioidanforderung war in der KEM-Gruppe deutlich länger (p <0,0001) als in der Kontrollgruppe (16- 20h vs. 38 min). Der Morphinverbrauch war in den ersten 72 postoperativen Stunden in der KEM Gruppe signifikant niedriger (p<0,0001). 20 Patienten (69,9%) in Gruppe 1 benötigten kein Morphin in der PICU; dagegen alle 29 Kontrollgruppenpatienten. Patienten der Kontrollgruppe waren in den ersten zwei postoperativen Tagen nach intravenösem Morphin zu stark sediert (CVS <11). In der KEM- Gruppe konnten die Patienten früher extubiert (6,3 vs 10,8 std) und früher aus der PICU entlassen werden (3 vs 4 Tage)(p<0,05). Eine auffällig kürzere gesamte postoperative Liegedauer im Krankenhaus (11,7 vs 13,5 Tage) konnte nicht nachgewiesen werden (p>0,05). Die Inzidenz unerwünschter Nebenwirkungen war in beiden Gruppen niedrig. In der KEM-Patientengruppe wurde keine Atemdepression beobachtet und eine eher einsetzende Darmmotilität. Schlussfolgerungen: Die Betrachtung dieser Studienergebnisse zeigt, dass mit einer präoperative kaudalen epiduralen Morphin-Dosis von 0,06 mg / kg eine gute postoperative Schmerztherapie erreicht werden kann. Der weitere Verbrauch von Schmerzmittel kann gesenkt und eine adäquate Sedierung erzielt werden. Zusätzlich wird eine geringe Inzidenz unerwünschter Nebenwirkungen nach pädiatrischer Herzoperation beobachtet. Eine wirksame Analgesie wurde bis 20 Stunden nach Aufnahme auf der PICU beobachtet. Schlüsselwörter: kaudale epidurale Morphingabe, Comfort Verhaltens Skala, postoperative Analgesie, pediatrische Herzoperation.

Neurosonographischer und klinischer Verlauf von distalen extra- und intrakraniellen Stenosen des vertebrobasilären Stromgebietes in einem ambulanten Patientenkollektiv. Hintergrund: Ca. 26% der Schlaganfälle sind im vertebrobasilären Stromgebiet lokalisiert. Stenookklusive Veränderungen der intrakraniellen Arteria vertebralis und basilaris bergen nach vorliegenden Studien ein hohes Risiko für ein ischämisches Ereignis. Empirisch hat sich jedoch in einem ambulanten Setting unserer neurovaskulären Sprechstunde trotz einer relativ hohen Dynamik in den neurosonographischen Befunden eine eher geringe Konversionsrate asymptomatischer Stenosen in ein manifestes zerebrovaskuläres Ereignis beobachten lassen. Methoden: Patienten aus der Neurovaskulären Ambulanz mit seit ≥24 Monaten bekannten vertebrobasilären stenookklusiven Veränderungen wurden prospektiv in die Studie eingeschlossen. Über mindestens ein Jahr erfolgte die Verlaufsbeobachtung der neurovaskulären Befunde mittels extra- und intrakranieller Doppler- sowie Duplexsonographie sowie des neurologischen und funktionellen Status mittels NIHSS und MRS. Demographische Basisdaten, kardiovaskuläre Risikofaktoren, Komorbiditäten und therapeutische Maßnahmen wurden anhand von standardisierten Fragebögen gewonnen. Eine kognitive Leistungserfassung erfolgte mittels MMST, die Erfassung der Lebensqualität mittels EuroQol und SF-36 v.2.0. Ergebnisse: 94 Patienten (mittleres Alter 69,7 Jahre, 55% männlich) mit einem retrospektiven Beobachtungszeitraum von im Mittel 5,5 Jahre (2-12,9 Jahre) wurden eingeschlossen. An Komorbiditäten war bei 97% eine Hypertonie, 83% eine Dyslipidämie, 67% ein Nikotinabusus, 35% ein Diabetes mellitus, 38% eine koronare Herzkrankheit und 27% eine periphere arterielle Verschlusskrankheit bekannt. Ein zerebrovaskuläres Ereignis hatte vor Einschluss bereits 75% der Probanden, 28% im vertebrobasilären Stromgebiet. Im Follow-Up traten bei 2,4% Schlaganfälle ausschließlich im Carotis-Stromgebiet auf. Bei den stenookklusiven Veränderungen handelte es sich um 63% basiläre (61% leicht-, 25% mittel-, 12% hochgradige, 2% okklusive) und 56% distale vertebrale Läsionen (48%, 15%, 31%, 8%). Bei 21% der Patienten konnten im Follow-Up sonographische Veränderungen beobachtet werden, im hinteren Stromgebiet bei 11% (78% Stenosegrad-Reduktion, 22% -Zunahme) und im vorderen Stromgebiet bei 12% (50%, 60%). Die funktionelle Beeinträchtigung wurde durch den medianen MRS mit 1 (Spanne 0-4; MRS ≤2 88%), den NIHSS mit 0 (0-11) und den MMST mit 29 (22-30) angegeben, im Follow-Up mit leichtem Anstieg des MRS auf 1 (0-6; p=0,038) und des NIHSS auf 1 (0-15; p=0,058). Die klinische Veränderung ging bei 29% mit einer sonographischen Veränderung einher. Die für dieses Kollektiv gute Lebensqualität zeigte im Follow-Up trotz einer signifikanten Besserung der Vitalität eine Reduktion des allgemeinen Gesundheitszustands und der sozialen Funktionalität. Fazit: In dieser Studie konnten wir trotz eines hohen vaskulären Risikoprofils und einer niedrigen Rate an Sekundärprophylaxe eine Tendenz zur Regredienz der Stenosen im vertebrobasilären Stromgebiet sowie eine sehr niedrige Schlaganfall-Inzidenz beobachten. Im longitudinalen Verlauf zeigte sich ein insgesamt gutes klinisches Outcome mit einer nur leichten, aber signifikanten Verschlechterung. Ursächlich für diese Entwicklung vertebrobasilärer Stenosen sahen wir den im Vergleich zum vorderen Stromgebiet bekannten abweichenden Pathomechanismus, so dass die Schlussfolgerung nahe liegt, dass vertebrobasiläre Stenosen weniger gefährlich sind. Im Weiteren ist zu klären, wie die Entwicklung der vertebrobasilären Stenosen unter verschiedenen Therapieregimen verläuft.

Zielsetzung: Die antimikrobielle Wirksamkeit von kaltem Atmosphärendruckplasma(CAP), auch als gewebeverträgliches Plasma (TTP) bezeichnet,könnte eine aussichtsreiche Option zur Eradikation von Methicillinempfindlichen ebenso wie von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus-Stämmen sein, die oft chronische Wunden kolonisieren. Bisher wurde der Einfluss von CAP auf die Antibiotikaempfindlichkeit von S. aureus kaum untersucht. Da eine Veränderung der Antibiotikaempfindlichkeit für die Wundbehandlung relevant sein könnte, sollte der Einfluss von CAP auf die Empfindlichkeit verschiedener S. aureus-Stämme gegen unterschiedliche Antibiotika untersucht werden. Methode: Im Agardiffusionstest wurden Antibiotikatestplättchen mit Cefuroxim, Gentamicin, Oxacillin, Vancomycin, Ciprofloxacin, Co-Trimoxazol, Clindamycin und Erythromycin eingesetzt. Die Teststämme wurden auf Agar ausplattiert und mit CAP exponiert, bevor die Testplättchen aufgelegt wurden. Nach 24 h Bebrütung wurden die Inhibitionszonen gemessen und statistisch auf Unterschiede geprüft. Ergebnisse: In den meisten Fällen war die Einfluss von CAP auf die Antibiotikaempfindlichkeit zu vernachlässigen. Für zwei Stämme wurde die Empfindlichkeit gegenüber β-Lactam-Antibiotika signifikant herabgesetzt. Schlussfolgerung: Da CAP die Antibiotikaempfindlichkeit beeinflussen kann, sollten vor beabsichtigter kombinierter lokaler CAP-Behandlung und gleichzeitiger systemischer Antibiotikagabe Interaktionen in vitro untersucht werden, um unerwünschte Kombinationseffekte auszuschließen.

Amine transaminases are versatile biocatalysts for the production of pharmaceutically and agrochemically relevant chiral amines. They represent an environmentally benign alternative to waste intensive transition metal catalysed synthesis strategies, especially because of their high stereoselectivity and robustness. Therefore, they have been frequently used in the (chemo)enzymatic synthesis of amines and/or became attractive targets for enzyme engineering especially in the last decade, mainly in order to enlarge their substrate scope. Certainly, one of the most notable examples of amine transaminase engineering is the manufacturing of the anti-diabetic drug Sitagliptin in large scale after several rounds of protein engineering. Thereby, the target amine was produced in asymmetric synthesis mode which is the most convenient and favored route to a target chiral amine, starting from the corresponding ketone. The choice of the amine donor is highly relevant for reaction design in terms of economical and thermodynamic considerations. For instance, the use of alanine as the natural amine donor is one of the most common strategies for the amination of target ketones but needs the involvement of auxiliary enzymes to shift the reaction equilibrium towards product formation. In fact, isopropylamine is probably one of the most favored donor molecules since it is cheap and achiral but it is supposed to be accepted only by a limited number of amine transaminases. This thesis focusses on the optimization and application of amine transaminases for asymmetric synthesis reactions en route to novel target chiral amines using isopropylamine as the preferred amine donor.

Ischemic stroke is one of the leading causes of death and disability throughout the world. One important aspect of stroke pathophysiology are immunological changes after stroke, especially a combination of post stroke immunodepression, leading to infectious complications after stroke and an activation of the immune system, leading to cerebral injury. Adipose tissue has several immunological functions and obesity leads to immunological complications and is accompanied by a chronic immune activation. To study the effects of body weight and obesity on the immune system and measure weight and fat tissue changes after ischemic stroke we conducted the LIPS Trial and enrolled 50 stroke patients and 16 control subjects between July 2015 and July 2016. On the day of admission and on the days 1, 2, 3, 4, 5, 7, 30, 90 and 180 after admission stroke patients were weighed with an in-bed scale, body composition was measured with BIA, the triceps-skin fold thickness was measured, the NIHSS scale was obtained and blood was drawn. FACS-analysis was performed and triglycerides,cholesterol, CRP and PCT were measured at the central laboratory facility of the Universitätsmedizin Greifswald. Luminex-multiplex analysis for multiple cyto- and chemokines was performed at the Multiplex Facility at the University Leiden. A cerebral MRI and an abdominal MRI were performed shortly after admission and on days 5-7 for most patients and the infarct volume, abdominal fat and hepatic fat percentage were measured. On days 30, 90 and 180 after stroke Bartel Index and mRS were obtained. After stroke our patients showed the typical immunological changes described previously as stroke induced immune alterations, namely a post stroke immunodepression as well as signs of an activated immune system and an acute phase response. Our patients lost weight, but only 1.7 ± 0.5 kg. Skinfold thickness did not change during the course of our trial and abdominal fat measurement did not change in stroke patients. Immunological parameters (leukocytes, neutrophils,CRP, PCT, IL-6) did not differ between BMI subgroups (normal weight: BMI < 25,overweight: BMI ≥ 25, < 30, obese: BMI ≥ 30) and in this trial we could not detect a difference in patients with normal weight, overweight or obesity in the post stroke periode. In an additional analysis we could show that rapid clinical improvement did result in a rapid improvement of post stroke immune alterations, especially for leukocytes, neutrophils, IL-6 and CRP.

Rabies virus (RABV) is an ancient, highly neurotropic rhabdovirus that causes lethal encephalitis. Most RABV pathogenesis determinants have been identified with laboratory-adapted or attenuated RABVs, but details of natural RABV pathogenesis and attenuation mechanisms are still poorly understood. To provide a deeper insight in the cellular mechanism of pathogenies of field RABV, this work was performed to assess virus strain specific differences in intra-neuronal virus transport, to identify cell culture adaptive mutations in recombinant field viruses and to explore shRNA-expressing RABVs as research tools for targeted host manipulation in infected cells. Comparison of chimeric RABVs with glycoprotein (G) ecto-domains of different lyssaviruses, together with field RABVs from dog and fox in dorsal root ganglion (DRG) neurons revealed no detectable differences in the axonal accumulation of the viruses. This indicates that previously described G-dependent transport of newly formed RABV in axons can occur both in laboratory-adapted and field RABV. Moreover, partial overlap of nucleoprotein (N) and G protein particles in field virus infected DRG axons supported the hypothesis of the “separate model” for anterograde RABV transport. Serial passages of recombinant dog and fox field clones in different cell lines led to the identification of general (D266N) and cell line specific (K444N) adaptive mutations in the G ecto-domain of both viruses. In BHK cells, synergistic effects of D226N, K444N and A417T on field dog virus G protein surface localization led to the loss of endoplasmic reticulum (ER) retention of G and increased virus titers in the supernatant, indicating that limited virus release by ER retention is a major bottleneck in cell culture adaptation. In addition, selection of mutations within the C-terminus of the RABV phosphoprotein (P) (R293H and R293C in fox and dog viruses, respectively) led to the hypothesis of altered binding affinities to nucleoprotein and RNP complexes. Identification of the above mentioned amino acid substitutions together with alterations in a suboptimal transcription stop signal in the P/M gene border indicated that adaptation to cell culture replication occurs on both levels, RNA transcription/replication and virus release. To evaluate the possibility of an expression of a functional microRNA-adapted short-hairpin RNAs (miR-shRNA) expressing RABV, recombinant RABVs encoding miR-shRNAs against cellular Dynein Light Chain 1 (DYNLL1) and Acidic Nuclear Phosphoprotein 32 family member B (ANP32B) were generated. In spite of cytoplasmic transcription of the respective mRNAs, downregulation of DYNLL1 and ANP32B mRNA and respective protein levels in infected cells revealed correct processing to functional shRNAs. Specific downregulation of the cellular genes at 2, 3 and 4 days post infection further demonstrated feasibility of the approach in standard cell lines. However, it remained open whether miR-shRNA expressing RABV can be used to study neuro-infection in vivo. Since first attempts in primary rat neuron cultures failed, it has to be clarified in further experiments whether this strategy can be used in mature, non-dividing neurons or whether breakdown of the nucleus in the course of cell division is a requirement for the processing of cytoplasmically expressed miR-RNA by nuclear RNases. By providing novel insights in axonal RABV transport and cell culture adaptive mutations this work extends the current understanding of RABV pathogenesis in natural and non-natural cell environments. Moreover, it provides a basis for further pathogenicity studies in which the impact of cell culture adaptation through increased virus release on RABV virulence can be investigated. With successful expression of functional miR-shRNAs from RABV vectors, this work also provides a tool for RABV gene targeting in infected cell lines and thus may contribute to the further investigation of RABV-host-cell-interactions.

In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene grundlegende Ansätze zur Prävention der Afrikanischen Schweinepest entwickelt und teilweise evaluiert. Die ersten beiden befassten sich mit der Impfstoffentwicklung, wobei einerseits eine vektorbasierte Strategie verfolgt und zum anderen auf eine attenuierte ASPV Lebendvakzine hingearbeitet wurde. Die dritte Herangehensweise war auf die Inhibierung der viralen Replikation in Schweinezellen mittels CRISPR/Cas9 fokussiert, um Hinweise auf die generelle Anwendbarkeit des Systems in transgenen Schweinen zu gewinnen. Der Pseudorabies-Virus Impfstamm Bartha (PrV-Ba) wurde als potenzieller Vektor für die Expression von ASPV-Antigenen im Schwein gewählt. Dazu wurde zunächst eine Methode etabliert, mit der PrV-Rekombinanten effizient generiert werden konnten. Dabei erwies sich die Verwendung eines artifiziellen bakteriellen Chromosoms (BAC), welches das infektiöse PrV-Genom enthielt, als hilfreich. In diesem wurde ein essentielles PrV-Gen inaktiviert, dass dann durch homologe Rekombination mit einem Transferplasmid in co-transfizierten Säugerzellen rekonstituiert werden konnte. Durch gleichzeitiges CRISPR/Cas9-vermitteltes Schneiden der BAC-DNA am gewünschten Insertionsort konnte die Rekombinationsrate weiter gesteigert werden. Diese Strategie wurde anschließend für die Insertion verschiedener ASPV Gene in das PrV-Genom genutzt, wobei unterschiedliche Promotoren und Kodonoptimierungen getestet wurden. In den meisten Fällen konnten durch Verwendung des CAG-Promotors und eine Kodonadaptation an porcine Gene die höchsten Expressionsraten erreicht werden. Somit wurde eine Methode entwickelt, mit der prinzipiell alle ASPV Gene im PrV Vektorsystem exprimiert und in Impfstudien getestet werden könnten. In der zweiten Untersuchung wurden zwei Proteine des ASPV mittels monospezifischer Antiseren näher charakterisiert und ASPV-Deletionsmutanten generiert, um Hinweise auf die Funktionen der Proteine zu erhalten. Bei diesen Proteinen handelte es sich um p285L und pK145R. Sie wurden anhand von Daten aus einer vorhergehenden Proteomanalyse von Keßler et al. (2018) ausgewählt, da sie in großen Mengen in ASPV infizierten Zellen nachgewiesen wurden und deshalb wichtige Funktionen (beispielweise auch Virulenz-determinierende Funktionen) haben könnten. Bei p285L handelt es sich um ein früh exprimiertes Virionprotein, das zunächst in den sogenannten Virusfabriken infizierter Wildschweinlungenzellen (WSL) akkumuliert. pK145R ist ein spätes ASPV Protein, das in Virionen nicht nachweisbar ist und eine diffuse Verteilung im Zytoplasma infizierter Zellen zeigt. Beide Proteine sind für die Virusreplikation nicht essentiell, und ihre Deletion führte zu keiner (285L) oder einer nur mäßigen (K145R) Titerreduktion in infizierten WSL Zellen oder primären Blutzellkulturen (PBMC). Durch in vivo Analysen der Deletionsmutanten muss nun geklärt werden, ob p285L und pK145R für die Virulenz bzw. die Wechselwirkung von ASPV mit dem Wirtsimmunsystem wichtig sind und ob sich die Mutanten deshalb als lebend attenuierte Impfstoffe eignen könnten. In der dritten Studie wurde untersucht, ob das CRISPR/Cas9 System zur Inhibition der ASPV Infektion in vitro geeignet ist. Dazu wurden WSL-Zelllinien generiert, die Cas9 und verschiedene sgRNAs konstitutiv exprimierten. Durch die Expression einer sgRNA gegen das Gen des ASPV Phosphoproteins p30 (CP204L) wurde die Virusreplikation nahezu komplett inhibiert. Die Spezifität des Effektes konnte durch parallele Versuche mit einem Virusisolat, dessen Zielsequenz nicht mit der genutzten sgRNA Sequenz übereinstimmte, gezeigt werden. Dieses ASPV Isolat konnte im Gegensatz zum Virus mit der passenden Zielsequenz in den rekombinanten Zellen genauso gut replizieren, wie in nicht modifizierten Zellen. Zudem wurde die Spezifität durch die Analyse von sporadisch auftretenden Escape-Mutanten bestätigt, die verschiedene Basenaustausche in der Zielsequenz aufwiesen. Somit konnte gezeigt werden, dass das CRISPR/Cas9 System eine effiziente Inhibition der ASPV Replikation in Zellkultur bewirken kann und deshalb möglicherweise auch in entsprechenden transgenen Schweinen eine Resistenz gegen letale ASPV-Infektionen vermitteln könnte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in allen drei Studien grundlegende Experimente erfolgreich durchgeführt wurden, die zur Prävention der Afrikanischen Schweinepest beitragen können.

Einleitung Die Heilung einer Wunde unterscheidet sich in der Narbenbildung, dem Einfluss von Risikofaktoren, dem funktionellen und ästhetischen Ergebnis und in der Wundheilungsdauer. Eine Vielzahl wissenschaftlicher Studien beschäftigt sich mit Möglichkeiten, die Dauer der Wundheilung zu verkürzen. Dabei fällt auf, dass bisher keine klinischen Daten zur Wundheilungsdauer existieren, insbesondere keine, die die Dauer der Re-Epithelialisierung ohne spezifische Wundbehandlung wiedergeben. Ziel dieser Studie ist daher die Ermittlung der Re-Epithelialisierungszeit einer klinischen Wunde in Tagen und wie diese durch individuelle Faktoren beeinflusst wird. Die vorliegende Arbeit umfasst Ergebnisse einer klinischen Studie von Spalthautentnahmestellen hinsichtlich der durchschnittlichen Dauer des epithelialen Wundverschlusses in Abhängigkeit verschiedener individueller Einflussfaktoren. Material und Methoden Die verwendeten Daten entstammen zweier multizentrischer Phase-III-Studien zur Untersuchung der klinischen Wirksamkeit und Sicherheit eines topischen BetulinGels bezüglich der Heilung von Spalthautentnahmestellen (EudraCT no. 2012-003390-26, EudraCT no. 2012-000777-23). Die Spalthautentnahmestellen wurden halbiert und nach Randomisierung eine Hälfte mit Betulin Gel behandelt und die andere Hälfte als Kontrollseite mit einem Standardwundverband verschlossen. Gegenstand dieser Studie waren ausschließlich die Kontrollseiten. Die Beurteilung der Wundheilung erfolgte mittels Auswertung von Fotos durch drei unabhängige und verblindete Wundexperten via eines Online-Tools. Das Studienprotokoll schloss 198 Patienten ein. Die Beobachtung endete nach Erreichen einer Re-Epithelialisierung von über 95% der Wundfläche oder spätestens 28 Tagen. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Kaplan-Meier-Überlebenszeitanalysen mit einem Konfidenzintervall von 95%. Dabei wurde die kumulative Ereignisrate für verschiedene Einflussfaktoren aufgetragen und mittels Logrank Test statistisch analysiert. Ergebnisse Die Re-Epithelialisierung der Wunden dauerte mindestens sieben Tage. Die schnellsten 25% der Patienten („fast healers“) zeigten einen epithelialen Wundverschluss innerhalb von elf Tagen, während die Re-Epithelialisierung im Median 14 Tage andauerte und die langsamsten 25% („slow healers“) der Studienpopulation 18 Tage benötigten. Patienten unter 40 Jahren zeigten einen signifikant schnelleren epithelialen Wundverschluss von zwölf Tagen während die Re-Epithelialisierung bei Patienten über 60 Jahren 18 Tage dauerte (p=0). Gebärfähigkeit reduziert die Dauer signifikant um vier Tage (p=0,002), während Krebserkrankungen und begleitende Glucocorticoid-Therapien die oberflächliche Wundheilungsdauer um zwölf beziehungsweise zehn Tage verlängern (p=0). Zusammenfassung Eine oberflächliche, artifiziell durch eine Spalthautentnahme entstandene Wunde zeigt ohne gezielte Wundbehandlung einen Schluss der Epitheldecke nach frühestens sieben Tagen, in der Gruppe der „fast healers“ nach elf Tagen, im Median nach 14 Tagen und benötigt 18 Tage in der Gruppe der „slow healers“. Die Wundheilung wird um vier bis zwölf Tage verlängert durch ein Patientenalter über 60 Jahren, eine maligne Grunderkrankung und eine Begleitmedikation mit Glucocorticoiden. Die Wundheilung wird durch ein Patientenalter unter 40 Jahren und die Gebärfähigkeit von Frauen um zwei bis vier Tage beschleunigt. Diese ergab die Analyse von 198 Patientendaten aus 32 europäischen Krankenhäusern basierend auf einer verblindeten Beurteilung standardisierter fotografischer Wunddokumentation.

Die Spezies Kuhpockenvirus (CPXV), ein Mitglied des Genus Orthopoxvirus, ist endemisch in weiten Teilen Europas und Asien verbreitet. CPXV besitzt ein sehr breites Wirtsspektrum und zählt zu den zoonotischen Erregern. Phylogenetische Analysen deuten darauf hin, dass CPXV polyphyletisch ist. Die bisher definierten Kladen wurden in vorliegender Arbeit bestätigt. Die 20 neu gewonnenen CPXV-Stämme verschiedenster Wirtsspezies gruppieren vorrangig in die CPXV-like 1 und CPXV-like 2 Kladen. Ein CPXV-Stamm, isoliert von einem Neuweltaffen, erscheint jedoch als single branch und lässt sich keiner bisher bekannten Klade zuordnen. Gegenwärtig ist über die Rolle der Wühlmäuse, die als Reservoirwirt der Kuhpockenviren betrachtet werden, wenig bekannt. In vorliegender Arbeit sollte deshalb das aus einer Feldmaus (Microtus arvalis) stammende CPXV-Isolat FM2292 eingehend charakterisiert werden. CPXV FM2292 weist das bisher längste CPXV-Genom auf, das in die CPXV-like 1 Klade clustert. Neben der Sequenzanalyse sollten vergleichende experimentelle Infektionsstudien in Feldmäusen und Wistar-Ratten durchgeführt werden. Der Krankheitsverlauf nach intranasaler CPXV FM2292-Infektion bei Feldmäusen verlief subklinisch; Wistar-Ratten hingegen zeigten ausgeprägte klinische Symptome. Im Gegensatz dazu verursachte die Infektion mit einem aus einer Schmuseratte isolierten CPXV-Stamm bei den Feldmäusen eine starke Klinik. Daraus lässt sich schließen, dass Feldmäuse gegenüber Wühlmaus-assoziierten Stämmen, wie CPXV FM2292, eine Adaptation entwickelt haben. Die nachgewiesene Virusausscheidung weist auf eine Tröpfchen-basierte Übertragung hin. Neben Feldmäusen sollten auch Rötelmäuse im Tierversuch näher betrachtet werden. Unabhängig vom eingesetzten CPXV-Stamm resultierten die experimentellen CPXV-Infektionsstudien in Rötelmäusen (Myodes glaerolus) in subklinischen Verläufen. Eine nasale Virusausscheidung konnte nicht detektiert werden, was im starken Kontrast zu den Ergebnissen aus experimentell infizierten Feldmäusen steht. Dennoch deuteten die Serokonversionsraten der Rötelmäuse darauf hin, dass eine Replikation im Wirt stattgefunden hat. Zudem entwickelten zwei Kontakttiere ebenfalls OPV-spezifische Antikörper, was auf eine Übertragung des Virus schließen lässt. Wühlmäuse als Reservoirwirt dienen der Übertragung des Kuhpockenvirus auf akzidentielle Wirtsspezies wie Hauskatzen oder Nutztiere. Der in dieser Arbeit betrachtete Fallbericht eines mit CPXV-infizierten Fohlens zeigt, dass CPXV-Infektionen bei akzidentiellen Wirten mit stark ausgeprägter Klinik verbunden sein können. Zudem wird die wachsende Gefahr der Übertragung von CPXV auf Nutztiere und Menschen deutlich. Zusammenfassend unterstreicht die in der vorliegenden Arbeit verwendete phylogenetische Betrachtung die genetische Variabilität der Spezies CPXV. Zudem konnten neue Erkenntnisse zu Feldmäusen und Rötelmäusen als Reservoirwirtsspezies gewonnen werden. CPXV-Infektionen von Wühlmäusen verlaufen subklinisch, im Gegensatz zu dem hier ebenfalls beschriebenen, lethal endenden CPXV-Infektionsverlauf eines akzidentiellen Wirts, eines abortierten Fohlens.

Ziel der Arbeit war es, einerseits Daten zu spezifischen Charakteristika und zur Therapie bei Patienten mit neuroendokrinen Tumoren (NeT) in Vorpommern zu erstellen und Hinweise zur Verbesserung zu geben und diese andererseits mit den 2006 und 2008 erschienenen, 2012 aktualisierten Leitlinien der ENETS zu vergleichen sowie, wo möglich, Hinweise zur Verbesserung der Versorgung zu geben. Hierbei fiel auf, dass sich die Inzidenzen in etwa mit denen der ENETS decken, die Tumoren aber teils in einem späteren Stadium gefunden wurden. Wenn internationale Inzidenzen abwichen, wie z.B. bei kleinen Rektum-NeT, muss diskutiert werden, ob eventuell eine geringere Annahme von Vorsorgekoloskopien und anderen präventiven Untersuchungen bzw. ein späterer Arztbesuch von Seiten des Patienten in Vorpommern eine Ursache sein könnte. Im internationalen Vergleich spielt zum Beispiel bei Rektum-NeT auch die Ethnie eine Rolle. Im deutschen NeT-Register erscheinen Appendix-, Rektum-NeT ebenfalls unterrepräsentiert, jedoch auch aufgrund des zentrenbetonten Patientenkollektivs. Die fortgeschrittenen Tumorstadien des Jejunums/Ileums und des Kolons können möglicherweise auf erst spät auftretende oder unspezifische Symptome zurückzuführen sein. Beim Jejunum/Ileum ist auch abhängig von der Lage des Tumors die diagnostische Erreichbarkeit eingeschränkt. Wenn möglich kann auch im Rahmen von CUP-Syndromen eine Kapselendoskopie erwogen werden, um NeT des Jejunums und Ileums zu detektieren. Eine SRS kann ebenfalls oft erfolgreich durchgeführt werden, wobei hier als Tracer bei Verfügbarkeit eher HTP oder DOPA anstatt dem sonst üblichen FDG empfohlen werden. Klinischerseits sollte auf vollständige Anamnesen, vor allem bezüglich der Flush-Symptomatik, geachtet werden, hierzu fanden sich teilweise nur ungenaue Angaben. Außerdem sollte beachtet werden, dass falsch positive Werte von CgA und 5-HIES z.B. durch Vorerkrankungen, Medikamente oder Nahrungsmittel verursacht werden können. Bei Gastroskopien ist es wichtig, auch ein bioptisches Mapping makroskopisch unauffälliger Schleimhaut des Fundus, Korpus und Antrum durchzuführen, damit die histologische Diagnose einer chronisch atrophischen Gastritis gestellt werden kann bzw. der Ausschluss anderer Erkrankungen möglich ist. Im Vergleich mit den ENETS-Leitlinien fiel auf, dass die Therapiearten und -ziele oft aufgrund der Seltenheit der Erkrankung auch in Kombination mit schweren Vorerkrankungen individuell abgestimmt werden mussten. Weiterhin wurde der Vergleich durch öfters unvollständige Datenlage z.B. aufgrund eines Wegzugs erschwert. Zudem wurden Daten ab 1999 betrachtet, wohingegen Teile der Leitlinien der ENETS frühestens ab 2006 zur Verfügung standen. Zur prophylaktischen Cholezystektomie unter Sandostatintherapie finden sich gemischte Aussagen, sodass auch hier individuell auf Grundlage der Art und Schwere der Vorerkrankungen (als Risikofaktor Cholezystolithiasis, Zustand nach Cholezystitis) entschieden werden sollte. Weiterhin kann bei einem Becherzellkarzinoid der Appendix vermiformis bei Frauen eine zusätzliche Entfernung der Adnexe aufgrund eines möglicherweise gehäuften Auftretens von Metastasen erwogen werden. Auf Seiten der Pathologie kann eine Angabe der Eindringtiefe vor allem von NeT der Appendix vermiformis eventuell hilfreich sein, da ab einer Invasion des Mesenteriolums von über 3 mm möglicherweise mit einem aggressiveren Krankheitsverlauf und einem erhöhten Risiko für Lymphknotenmetastasen zu rechnen ist. Zusätzlich sollten neben der Standardimmunhistochemie mit CgA, SP und Ki67 Grading und TNM-Klassifizierung einheitlich durchgeführt werden. Zum Grading ist gerade bei niedrigem Proliferationsindex bei Verfügbarkeit auch eine zugelassene digitale Auswertung empfehlenswert. Eine Grenzwertdefinition bei einem Ki67-Index zwischen 2 und 3 wäre dann allerdings wünschenswert. Medikamentös sind sowohl Sandostatin als auch Interferon eher zur Symptomkontrolle als zur Progresshemmung geeignet, wobei Interferon häufiger gegeben werden muss und verstärkt Nebenwirkungen aufweist, sodass Sandostatin als erste Wahl in Betracht gezogen werden sollte. Bei multiplen Tumoren des Endokriniums bzw. gehäuftem Auftreten innerhalb von Familien empfiehlt sich eine genetische Beratung und gegebenenfalls eine Mutationsanalyse, um MEN-Syndrome oder auch das von Hippel-Lindau-Syndrom diagnostizieren zu können. Zweitmalignome werden in Studien mit einer Häufigkeit von 17-55 % angegeben. Bei uns betrug die Häufigkeit 24 %. Auch bei großer Schwankungsbreite der Daten besteht dennoch ein etwa doppelt so häufiges Auftreten von syn- oder metachronen Malignomen bei NeT-Patienten im Vergleich zu Patienten mit nicht endokrinen Malignomen, sodass möglicherweise eine lebenslange regelmäßige Kontrolle vor allem des Gastrointestinal- und Urogenitaltraktes erwogen werden sollte, da besonders in diesen Bereichen auch bei uns eine Häufung der Zweitkarzinome vorlag. Andererseits könnte es auch bedeuten, dass NeT bei synchronen Karzinomen aufgrund besserer Diagnostik in zunehmender Zahl gefunden werden. Als möglicher Erklärungsansatz kann die Feldeffekt-Theorie herangezogen werden, die aufgrund gemeinsamer karzinogener Effekte das gleichzeitige Wachstum neuroendokriner und epithelialer Zellen stimuliert. Eine andere Theorie beruht auf einem gemeinsamen genetischen Hintergrund, ohne dass bisher eine verursachende somatische Mutation gefunden werden konnte. Hier bleiben weitere Untersuchungen abzuwarten.

Die arterielle Hypertonie (aHT) stellt einen wichtigen kardio- und zerebrovaskulären Risikofaktor dar. Durch eine nicht diagnostizierte, unbehandelte aHT kommt es zu einer Reihe von Endorganschäden und damit verbunden zu einem Anstieg der Morbidität und Mortalität. In früher durchgeführten Studien ergab sich der Anhalt dafür, dass eine überschießende Blutdruckregulation während eines Belastungstests als Prädiktor für eine sich in Zukunft entwickelnde aHT darstellen könnte. Jedoch existiert für den Belastungshypertonus aktuell weder eine einheitliche Definition noch ein standardisiertes Untersuchungsprotokoll. In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig zwölf unterschiedliche, in der Literatur häufig verwendete, Definitionen für einen Belastungshypertonus auf eine 662 Probanden (388 Frauen, 274 Männer) umfassende Stichprobe einer bevölkerungs-basierten Kohorte angewendet, der Study of Health in Pomerania (SHIP). Es wurden die Prävalenzen sowie assoziierte Risikofaktoren und subklinische kardiovaskuläre Risikomarker der unterschiedlichen Definitionen miteinander verglichen. Zusätzlich konnten mögliche Determinanten eines Belastungshypertonus identifiziert werden. Durch diese Arbeit konnte ein Beitrag zum weiteren Verständnis der Belastungshypertonie erbracht werden. Es konnte gezeigt werden, dass sich die mit einem Belastungshochdruck assoziierten Risikofaktorenprofile und subklinische kardiovaskuläre Risikomarker abhängig von der angewandten Definition stark voneinander unterschieden. Bei der in dieser Arbeit untersuchten Kohorte wiesen insbesondere das Alter, der BMI und eine vergrößerte IMT signifikante Unterschiede bei den Definitionen auf, die sich auf die Entwicklung des systolischen Blutdrucks bezogen. Die nachgewiesene, vom Geschlecht abhängige, ungleiche Blutdruckentwicklung unter Belastung, insbesondere unter einer submaximalen, unterstützt die These der Wichtigkeit von geschlechtsspezifischen Referenzwerten und Belastungsstufen. Damit der Belastungshypertonus einen möglichen Einzug in den praktischen Klinikalltag halten kann, sollte weiter an einer Standardisierung eines Untersuchungsprotokolls und an geschlechtsspezifischen und nach dem Alter abgestuften Referenzwerten gearbeitet werden.

Zusammenfassung Der Iran besitzt zwölf UNESCO-Biosphärenreservate, die reich an einmaligen Natur- und Kulturschätzen und hohem menschlichen Potenzial aus verschiedenen ethnischen Gruppen sind. Die ersten neun Biosphärenreservate wurden frühzeitig mit den ersten Biosphärenreser-vaten der Welt im Jahr 1976 gegründet, die auch gleichzeitig andere Kategorien der Schutz-gebiete im Iran wie Nationalparks, geschützte Lebensräume für Wildtiere und Naturschutzge-biete beinhalten und bis heute unter ihrem alten Status verwaltet werden. Damit entsprechen sie nicht den aktuellen internationalen Anforderungen an Biosphärenreservate und besteht die Gefahr, dass diese Gebiete in baldiger Zukunft ihre natürlichen und kulturellen Werte verlie-ren und irreversibel beschädigt werden. Diese Studie untersucht und bewertet die zwei exemplarisch ausgewählten iranischen Bio-sphärenreservate Golestan und Dena unter Berücksichtigung der UNESCO-Kriterien, unter anderem die Ziele und Grundlagen der Sevilla-Strategie und der Internationalen Leitlinien für das Weltnetz der Biosphärenreservate (1995). Das Biosphärenreservat Golestan wurde im Jahr 1976 gegründet und ist somit eines der ältesten Biosphärenreservate des Irans. Bei dem im Jahre 2010 gegründeten Biosphärenreservat Dena, handelt es sich um das jüngste Biosphä-renreservat im Iran zu Beginn der Studie. Beide Schutzgebiete sind gebirgig und beinhalten die wichtigsten Waldökosysteme mit einer großen Biodiversität. Das Biosphärenreservat Golestan befindet sich im Nordosten des Irans im östlichsten Teil des Elburs-Gebirge und Dena liegt im zentralen Zagros-Gebirge im Westiran. Für den methodischen Ansatz dieser Studie wurde ein Methodenmix aus qualitativen Elemen-ten: Oral History, Interviews, offenen Fragen und Teilnehmender Beobachtung und quantita-tiven Elementen: SWOT-Analyse (engl. Akronym für Strengths (Stärken), Weaknesses (Schwächen), Opportunities (Chancen) und Threats (Bedrohungen) und Auswertung der Fra-gebögen mit Hilfe des statistischen Programms SPSS20 angewendet. Die untersuchten Gruppen bestanden gemäß der jeweiligen Analyse aus Experten des De-partments für Umwelt (DoE) in Teheran, den Provinz-Umweltschutzbehörden von Golestan und Kohgiluye und Boyer Ahmad, Akademikern, der Nationale Commission for UNESCO in Teheran, Zeitzeugen, lokaler Bevölkerung, Rangern, Umwelt-NGOs (engl. Non-Governmental Organization), dem Tourismus-Sektor und den Umwelt-Medien. Die Ergebnisse in dieser Studie zeigen, dass die Entwicklung der iranischen Biosphärenreser-vate seit ihrer Gründung 1976 bis heute von den Veränderungen der wirtschaftlichen, politi-schen und gesellschaftlichen Situation des Irans und demzufolge von den Veränderungen in der Organisationsstruktur des Departemants für Umwelt (DoE) und der Prioritätensetzung in Bezug auf die Gesetze zu Umwelt- und Naturschutz beeinflusst wurden. Überdies stellen die Ergebnisse dar, dass in den beiden untersuchten Biosphärenreservaten Golestan und Dena hinsichtlich der internationalen UNESCO-Kriterien und Richtlinien ver-gleichsweise ähnliche Defizite und Mängel bestehen: • fehlende nationale Rechtsstruktur für die Biosphärenreservate im Iran, • fehlender Managementplan für Biosphärenreservate und somit auch schwaches Mana-gementsystem der Biosphärenreservate, • Mangel an Kenntnissen über Biosphärenreservate, • beschränkte Beteiligung an den Angelegenheiten der Biosphärenreservate seitens aller untersuchten Gruppen – von der lokalen Bevölkerung bis hin zu den staatlichen Ent-scheidungsträgern und • ungenügende Zusammenarbeit zwischen Staat und Interessengruppen in diesen Gebie-ten. Ebenso wurde in dieser Studie versucht, konkrete Lösungsansätze zur Verwirklichung der Ziele der Biosphärenreservate bzw. der Verbesserung ihrer aktuellen Situation zu empfehlen. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, dass Gesetze für die Biosphärenreservate auf nationaler Ebene definiert und die vorhandenen Biosphärenreservate im Iran gründlich nach internationalen Kriterien untersucht und mit einem systematischen Managementplan auf wis-senschaftlicher Grundlage verwaltet werden. Des Weiteren benötigen diese Gebiete für ihre Funktionalität eine Erhöhung und Verbesserung der Kenntnisse über die Biosphärenreservate der aktiven Personen, sowie der Kooperation und Kommunikation zwischen allen zuständigen Behörden und Interessengruppen. Hiermit soll allen sozialen, kulturellen, geistigen und wirt-schaftlichen Anliegen der Interessengruppen, vor allem aber der lokalen Bevölkerung, Rech-nung getragen werden, entsprechend dem weltweiten Ansatz der UNESCO-Biosphärenreservate.

In unserer Gesellschaft vollzieht sich ein demografischer Wandel, der zu einer zunehmend alternden Bevölkerung führt. Dies erfordert, Menschen höheren Lebensalters vermehrt in den Fokus von Forschung und Medizin zu rücken, einem Anspruch, dem die vorliegende Arbeit gerecht werden möchte. Zielsetzung war die Entwicklung eines auf das von Antonovsky begründeten Konzeptes der Salutogenese ausgerichteten Messinstrumentes, zur Erfassung des Kohärenzgefühls im höheren Lebensalter. Die neue Skala sollte einerseits die testspezifischen Gütekriterien Objektivität, Reliabilität und Validität erfüllen, gleichzeitig aber auch forschungsökonomischen Prinzipien gerecht werden und das vor dem Hintergrund einer zielgruppenorientierten Ausrichtung. Die Fragebogenentwicklung vollzog sich in mehreren Teilschritten. Als Einstieg diente eine explorative Vorstudie in Form von Gruppendiskussionen, die der Itemgenerierung diente. Hieraus entstand ein Pool von 90 Items, der im Anschluss einer Expertenbefragung hinsichtlich seiner Eignung für den Fragebogen unterzogen wurde. Als Resultat entstand eine 30 Items umfassende Sammlung, in der jede SOC-Komponente quantitativ gleich vertreten war. Diese wurde einer Gruppe von sechs Probanden zur Testung auf Verständlichkeit zugeführt. In der Folge wurde ein Item umformuliert, die anderen konnten unverändert in die vorläufige Fragebogenversion, Meine Lebensorientierung, übernommen werden. Diese wurde, eingebettet in eine umfangreiche Fragebogenbatterie, im Rahmen der Greifswalder Studie zur Lebensorientierung im Alter, im Oktober 2011 in drei Kleinstädten in Norddeutschland eingesetzt. Im Anschluss fand die statistische Datenauswertung statt. Mittels Itemanalyse wurden nicht geeignete Items identifiziert und aus der Sammlung eliminiert. Als Resultat entstand eine neue Skala, Das Kohärenzgefühl im höheren Lebensalter, mit 15 Items, jeweils fünf pro SOC-Komponente. In der durchgeführten Studie zeigte diese Skala eine gute interne Konsistenz. Hingegen ließen sich die theoriegeleiteten drei SOC-Komponenten faktorenanalytisch nicht reproduzieren, auch von dem Vorliegen eines Generalfaktors ist, als weitere wichtige Erkenntnis, nicht auszugehen. Die externe Validität wurde in der Untersuchung als mittelstark berechnet. Abschließend lässt sich festhalten, dass die finale Skala, Das Kohärenzgefühl im höheren Lebensalter, ein reliables und valides Messinstrument darstellt, das zur ökonomischen Erfassung des Kohärenzgefühls, z. B. als Screening-Methode im Rahmen der hausärztlichen oder geriatrischen Betreuung, sinnvoll seinen Einsatz finden kann.

Hintergrund: Nickel-Titan-Systeme sind heutzutage weit verbreitet und ermöglichen eine verlaufsgetreuere sowie effizientere Wurzelkanalaufbereitung als mit Handinstrumenten. In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl neuer NiTi-Instrumente entwickelt, mit dem allgemeinen Trend eines hohen Grades an Flexibilität bei höchster Sicherheit und Effektivität. In der vorliegenden Studie wurden fünf vollrotierende Aufbereitungssysteme mit unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich ihrer Aufbereitung simulierter, s-förmiger Wurzelkanäle verglichen. Methode: Es wurden 50 s-förmig gekrümmte Kunststoffmodelle mit ProTaper Next, HyFlex CM, F6 SkyTaper, BioRace und Mtwo bis ISO 25 und einer Konizität von 6% aufbereitet. Es wurden neben den Zentrierungseigenschaften entlang des Kanalverlaufes von koronal nach apikal die Aufbereitungszeit und die Arbeitssicherheit untersucht. Ergebnis: Alle untersuchten Systeme können als sicher bewertet und zur Aufbereitung s-förmiger Wurzelkanäle empfohlen werden. Der Erhalt des s-förmigen Wurzelkanalverlaufes wurde am Besten mit den thermomechanisch modifizierten Systemen HyFlex CM gefolgt von ProTaper Next garantiert. Das Einfeilensystem F6 SkyTaper lag apikal zentrierter als alle anderen Systeme und bereitete insgesamt ähnlich gut zentriert auf wie ProTaper Next. Hinsichtlich der Geschwindigkeit arbeiteten ProTaper Next und F6 SkyTaper am effizientesten. Die „Controlled Memory“-Technologie der HyFlex CM-Feilen liefert einen besonders hohen Grad an Flexibilität und Bruchresistenz. Die Gleitpfadpräparation mit dem ProGlider und PathGlider erscheint vorteilhaft. Diskussion: Obgleich bereits gezeigt wurde, dass Untersuchungsergebnisse an simulierten Probekörpern tendenziell auf menschliche Zähne übertragbar sind, sollten weitere Studien an extrahierten, humanen Zähnen sowie klinische Studien durchgeführt werden, um die gewonnenen Erkenntnisse zu untermauern und die Praxisrelevanz dieser bewerten zu können.

In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von atmosphärendruckplasmaaktivierten Natriumchloridlösungen (NaCl-Lösungen), unter Anwendung von nass-chemischen und mikrobiologischen Analysenverfahren, untersucht. Es zeigte sich, dass plasmaaktivierte NaCl-Lösungen sowohl mit kurzzeitigen als auch mit langzeitigen antimikrobiellen Effekten generiert werden können. Diese Effekte korrelieren mit einer Änderung der chemischen Zusammensetzung der flüssigen Phase. Molekularbiologische Untersuchungen zeigten, dass die antimikrobiellen Effekte auf unterschiedlichen Wirkmechanismen, vor allem auf oxidativem und nitrosativem Stress, beruhen. Anwendungsorientierte Untersuchungen haben gezeigt, dass plasmaaktivierte NaCl-Lösungen über ein enges Wirkspektrum (grampositive und gramnegative Erreger) verfügen, sich keine schnellen Resistenzen gegen den Testorganismus ausbilden und eine Kombination mit handelsüblichen Antibiotika ein vielversprechender Ansatz für eine Wirkungssteigerung der verwendeten Antibiotika ist.

Makrophagen stellen einen wesentlichen Bestandteil des leukozytären Infiltrates des Kolonkarzinoms und anderer maligner Tumoren dar. Für eine Reihe anderer Tumorentitäten konnte bereits nachgewiesen werden, dass tumor-assoziierte Makrophagen das Wachstum, die Neoangiogenese und die Metastasierung fördern. Bisherige Studien zur Rolle der Makrophagen im Kolonkarzinom zeigten hingegen widersprüchliche Ergebnisse. Um den Einfluss von Makrophagen auf das Wachstums- und Metastasierungsverhalten im Kolonkarzinom genauer zu untersuchen, wurde zum einen ein orthotopes, syngenes Kolonkarzinommodell, zum anderen ein Lebermetastasenmodell unter Verwendung der murinen Kolonkarzinomzelllinie CT-26 in der immunkompetenten Balb/c-Maus verwendet und die Makrophagen bzw. Kupffer-Zellen mittels intraperitonealer Injektion von Clodronat-Liposomen selektiv depletiert. Die Tumorvolumina bzw. die Metastasenanzahl wurden mittels 7-Tesla Kleintier-MRT bestimmt und das Tumorgewicht per Feinwaage ermittelt. Die Makrophagen- und Gefäßdichte in den orthotopen Tumoren sowie die Kupffer-Zelldichte im Lebermetastasenmodell wurden mit Hilfe der Immunhistochemie ausgewertet. Die Makrophagendepletion führte zu einer signifikanten Verringerung des Tumorwachstums im orthotopen Kolonkarzinommodell und verminderte hier gleichzeitig die Anzahl an Tieren, die eine Peritonealkarzinose bzw. Lebermetastasen entwickelten. Darüber hinaus führte die Depletion zu einer signifikanten Hemmung der Neoangiogenese im Kolonkarzinom. Im Lebermetastasenmodell führte die Kupffer-Zelldepletion zu einer signifikant geringeren Anzahl an Lebermetastasen, wobei die Kupffer-Zelldichte direkt mit der Metastasenanzahl korrelierte. Die Ergebnisse unterstützen die Vermutung, dass tumor-assoziierte Makrophagen im Kolonkarzinom, wie auch in einigen anderen malignen Erkrankungen, eine tumor-unterstützende Rolle ausüben. Darüber hinaus scheinen Kupffer-Zellen einen entscheidenden Promotor bei der Ausbildung von Lebermetastasen darzustellen. Zukünftige Therapien könnten darauf abzielen, selektiv bestimmte Makrophagenpopulationen wie die tumor-assoziierten Makrophagen oder Kupffer-Zellen zu depletieren. Eine weitere Möglichkeit bestünde in der Umdifferenzierung von tumor-assoziierten Makrophagen (M2) in proinflammatorische Makrophagen (M1), die dann suppressiv oder zytotoxisch auf den Tumor wirken. Des Weiteren wurden zwei Untersuchungsmethoden zur Darmbildgebung in der Maus mittels MRT entwickelt, die eine deutliche Steigerung der Bildqualität und einen zusätzlichen Informationsgewinn in Tierversuchen ermöglichen. Beide Untersuchungstechniken erwiesen sich als gut reproduzierbar und erlauben eine longitudinale Beurteilung von Darmerkrankungen über einen längeren Zeitraum. In weiteren Versuchen müsste nun die Sensitivität und Spezifität der beiden beschriebenen Methoden bei der Untersuchung pathologischer Läsionen des Darmes beurteilt werden.

Der Einsatz von 3D-Druckverfahren für die Herstellung von Arzneimitteln und Medizinprodukten stellt eines der größten neu entstandenen Forschungsgebiete dieses Jahrzehnts dar und gilt als ein technologischer Meilenstein im Bereich der personalisierten Medizin. Neben der Formindividualisierung von Implantaten können durch 3D-Druckverfahren wie dem in dieser Arbeit untersuchten Fused deposition modeling (FDM) auch die Wirkstoffdosis angepasst, deren Freisetzung gesteuert oder mehrere Wirkstoffe und/oder Freisetzungsprofile in einer Darreichungsform patientenindividuell kombiniert werden. Voraussetzung für diese Formulierungsentwicklungen sind geeignete pharmazeutische Polymere und eine genaue Kenntnis ihrer Extrudier- und Druckbarkeit und ihrer Wirkstofffreisetzung, die im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden sollten. Neben der Identifikation und Evaluation von druckbaren Polymeren sollte auch das Potenzial des FDMs für die Produktion von wirkstoffhaltigen Darreichungsformen sowohl für die parenterale als auch die perorale Applikation mit besonderem Augenmerk auf anspruchsvolle Wirkstoffe geprüft werden. Mit der Aufnahme dieser Arbeit belief sich die Auswahl an druckbaren Materialien für pharmazeutische Anwendungen primär auf die auch im technischen FDM verwendeten Polymere Polylactid und Polyvinylalkohol. Das zunächst begrenzte Spektrum möglicher Freisetzungsprofile der inkorporierten Arzneistoffe konnte unter anderem durch die in dieser Arbeit dargelegten Untersuchungen erweitert werden. Im Bereich des FDMs von Implantaten ergaben das bei nur 53 °C gedruckte Polycaprolacton eine vielversprechende Freisetzung des im Polymer komplett gelösten Modellarzneistoffs Chinin über einen Zeitraum von etwa 7 Wochen mit einer initial schnelleren Freisetzung, die sich sowohl durch die Wirkstoffbeladung als auch durch wasserlösliche Zusätze steuern ließ. Als Alternative zum klassischen FDM wurde darüber hinaus eine Spritzenextrusionsmethode zur Herstellung von flexibleren Hydrogel-Implantaten untersucht. Es konnten erfolgreich wirkstoffhaltige Glycerol-Gelatine-Modellimplantate gedruckt und anschließend quervernetzt werden. Abgesehen von ihrer guten Komprimierbarkeit für eine mögliche endoskopische Applikation sind jedoch die sehr schnelle Wirkstofffreisetzung innerhalb von 6 h und die beobachteten lagerungsabhängigen Volumenveränderungen nur schwer mit einer Anwendung als patientenindividuell angepasstes Implantat vereinbar. Im Bereich des FDMs von oralen Darreichungsformen lag der Fokus dieser Arbeit auf einer sehr schnellen Wirkstofffreisetzung aus der Polymermatrix und der Entwicklung von Lösungsstrategien für das FDM von anspruchsvollen Wirkstoffen, mit denen Forscher auch bei zukünftigen FDM-Anwendungen umgehen werden müssen. Eine der größten Limitationen der thermischen Verfahren Schmelzextrusion und FDM lag bis dato in der Notwendigkeit thermisch stabile Wirkstoffe einzusetzen. Durch ein ausführliches Screening von wasserlöslichen, pharmazeutischen Polymeren bei gleichzeitigem Einsatz des thermolabilen Modellarzneistoffs Pantoprazol-Natrium konnten in dieser Arbeit erfolgreich Formulierungen entwickelt werden, die bei Temperaturen unter 100 °C extrudier- und druckbar sind und eine schnelle Wirkstofffreisetzung aufweisen. Zu den vielversprechendsten Kandidaten gehören die amorphen festen Lösung des Polymers Polyethylenglycol 6000 mit einer sehr niedrigen Drucktemperatur von 54 °C und einer abgeschlossenen Freisetzung innerhalb von 30 min und die Formulierung des Polyvinylpyrrolidons K12, die neben den 10 % Pantoprazol auch 15 % Triethylcitrat enthielt und den kompletten Wirkstoff in etwa 10 min freisetzte. Durch Änderung des Druckdesigns der biplanen Tablette durch Senkung der Füllungsrate und Erhöhung der Tablettenporosität konnte diese Freisetzungszeit noch weiter auf sehr schnelle 3 min reduziert werden. Da das verwendete Pantoprazol zusätzlich säurelabil ist, erfolgte in einem nächsten Schritt eine magensaftresistente Ummantelung dieser schnell freisetzenden Tablettenkerne mittels Zweidüsen-FDM. Aufgrund der hohen Drucktemperatur des dafür verwendeten Celluloseacetatphthalats ergab sich ein zweigeteiltes Manteldesign, das jedoch in anschließenden Freisetzungsuntersuchungen keine komplette Magensaftresistenz erzielen konnte. Für eine ausreichende Dichtigkeit sollte für zukünftige Untersuchungen eine Veränderung im Düsenwechsel und/oder der Druck eines dickeren Mantels in Betracht gezogen werden, der wiederum eine weitere Verzögerung der Arzneistofffreisetzung nach dem pH-Anstieg bei Übertritt der Tablette in den Darm bedingen würde. Zusammenfassend betrachtet, liefert die vorliegende Arbeit wertvolle Erkenntnisse über den Einsatz von verschiedenen Polymeren für das FDM von Tabletten und Implantaten, die für eine gezielte Freisetzung - auch von anspruchsvollen Arzneistoffen – für kommende FDM-Anwendungen genutzt werden können.

Shunts stellen eine therapeutische Option bei intrakranieller Drucksteigerung dar. Diese Arbeit beruht auf den Ergebnissen einer Studie mit 22 Patienten. Analysiert wurden die Blut- und Liquorproben dieser Patienten im Hinblick auf die Veränderung der Nieren- und Eisenparameter sowie die Verteilung des liquor-spezifischen Beta-Trace-Proteins.

Mentale Retardierung (MR) wird definiert als ein erniedrigter Intelligenzquotient unter beziehungsweise gleich 70. Man weiß, dass MR im Rahmen anderer Krankheiten, wie Autismus oder Schizophrenie eine starke genetische Komponente in der Entstehung aufweist. Diesen Krankheiten liegen höchstwahrscheinlich entwicklungsbedingte Fehlanlagen von Nervenzellverbindungen, sowie eine verminderte synaptische Plastizität, also aktivitätsbedingte Veränderungen der bestehenden Nervenzellverbindungen, zugrunde. Dieses Spektrum an Erkrankungen wird häufig als Neurodevelopmental Disorders (ND) zusammengefasst. In den letzten Jahren wurden viele Gene identifiziert, die einerseits mit dem physiologischen Lernen, als auch bei deren Abwesenheit oder Fehlfunktion mit MR oder anderen Krankheiten im Spektrum der ND assoziiert werden konnten. Dazu gehört das SrGAP3-Gen mit dem dazugehörigen Produkt, dem Protein (Slit-Robo Rho-GTPase activating Protein 3). Gegenstand dieser Arbeit waren genetisch modifizierte Mäuse (Knockoutmäuse), deren SrGAP3-Gene vollständig ausgeschaltet wurden. In vorhergehenden morphologischen Untersuchen zeigten diese Mäuse eindrückliche Veränderungen des Zentralen Nervensystems (ZNS), wie eine Vergrößerung der Hirnmasse und insbesondere des Gesamtvolumens. Zudem fiel eine Vergrößerung der Ventrikel, den flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen des ZNS, auf. Diese Vergrößerung wird als Hydrocephalus bezeichnet. In dieser Arbeit wurden vergleichende Verhaltensversuche von gesunden Kontrollmäusen und modifizierten Knockoutmäusen durchgeführt. Diese Versuche beinhalteten unter anderem die Beobachtung der motorischen Fähigkeiten im Open Field, über Erfassung der Neugierde im Hole Board, räumliches Lernen im Morris Water Maze, Nestbauverhalten im Nest Building, sowie eine Erfassung des Grabtriebes im Marble Burying. Zu unserer Überraschung zeigten die Knockoutmäuse insbesondere in den Lerntests keine statistisch signifikante Verschlechterung, obwohl sie so starke Auffälligkeiten in der Anatomie zeigten. Die signifikante Verschlechterung im Marble Burying, sowie das in Voruntersuchungen auffällig eingeschränkte Sozialverhalten der Knockoutmäuse, lassen in der Gesamtschau von der Annahme einer MR in Assoziation mit dem SrGAP3-Gendefekt Abstand nehmen. Eher rücken andere Krankheiten im Spektrum der ND in den Fokus. Insbesondere sei hier die Schizophrenie zu erwähnen bei der eine genetische Komponente mit Defekten von SrGAP3-ähnlichen Genen bereits in der Literatur beschrieben wurde.

Transportproteine spielen für viele Arzneistoffe eine bedeutende Rolle bei der Absorption, Verteilung und Elimination und können folglich auch maßgeblich über die Anflutung eines Wirkstoffs am Ort der Wirkung und / oder Nebenwirkung(en) entscheiden. Ziel dieser Arbeit war es, die Affinität von Tigecyclin zu hepatischen Aufnahme- und Effluxtransportern zu bestimmen. Aus pharmakokinetischen Studien war bekannt, dass das Glycylcyclin hauptsächlich hepatisch ausgeschieden wird, wobei die zugrundeliegenden molekularen Transportmechanismen unbekannt waren, d.h. wie Tigecyclin von den Hepatozyten aufgenommen wird und wieder in die Galle bzw. in das Blut abgegeben wird. Die physikochemischen Eigenschaften der Substanz (logP-Wert: 0,8; pKs-Wert: 0,25/ 8,76) sprechen gegen eine rein passive Diffusion über biologische Membranen. Um den hepatozellulären Aufnahmetransport aufzuklären, wurden Kompetitionsversuche und direkte Aufnahmeversuch mit Hilfe von stabil transfizierten HEK293-Zellmodellen, die Transportproteine der SLC- und SLCO-Familie stabil überexprimieren, durchgeführt. Unter Verwendung von inside-out-Vesikeln wurde der Effluxtransport von Tigecyclin über MRP2- und MRP3-Transporter untersucht. Um sicher zu gehen, dass die Zellmodelle funktionstüchtig sind, wurde deren Funktionalität vor jedem Versuch mittels bekannter Standardsubstrate und Standardinhibitoren bestätigt. Die direkten Aufnahmeversuche wurden mittels LC-MS/MS analysiert. Tigecyclin zeigte im verwendeten Konzentrationsbereich und den angewendeten Inkubationszeiten keine zytotoxische Wirkung auf die Versuchszellen. Mit den Kompetitionsassays konnte nachgewiesen werden, dass Tigecyclin einen hemmenden Einfluss auf den Transport von bekannten OATP1B3- und OATP2B1-Referenzsubstraten hat, jedoch keine Beeinflussung von OATP1B1 und NTCP zeigte. Des Weiteren konnte in direkten Aufnahmeversuchen gezeigt werden, dass Tigecyclin ein Substrat des ubiquitär exprimierten Transporters OATP2B1 ist. Ein signifikanter Nachweis, dass Tigecyclin ein Substrat von OATP1B1-, OATP1B3- und NTCP-Transportern ist, gelang jedoch nicht. Im Bezug auf Effluxtransporter konnte eine Kompetition von Tigecyclin mit dem MRP2- und MRP3-vermittelten Transport in inside-out-Vesikeln nachgewiesen werden. Ein direkter Transport von Tigecyclin über die Vesikel ließ sich jedoch nicht beweisen. Aufgrund methodischer Schwierigkeiten und der sehr begrenzten Bearbeitungszeit, konnten die Versuche nicht oft genug durchgeführt und keine entsprechend belastbaren Daten generiert werden. Zusammenfassend kann aus den durchgeführten Untersuchungen abgeleitet werden, dass Tigecyclin ein Substrat von OATP2B1 ist und OATP2B1 somit möglicherweise für die hepatische Aufnahme des Arzneistoffes verantwortlich ist. Ob noch andere Transporter eine Rolle spielen, bleibt weiterhin unbekannt. Auch die konkrete Transportkinetik mit der Affinität (Km) und der Transportkapazität (vmax), bleibt nach diesen Versuchen noch unklar. Des Weiteren legen die Ergebnisse dieser Arbeit nahe, dass bei gleichzeitiger Tigecyclin-Gabe ein gewisses Risiko für unerwünschte pharmakokinetische Interaktionen mit Substraten der Transporter OATP1B3, OATP2B1, MRP2 und MRP3 besteht. Als Fazit kann gesagt werden, dass mit dieser Arbeit ein Beitrag zur Aufklärung des Arzneimitteltransports und der Transporteigenschaften von Tigecyclin in den Hepatozyten geleistet werden konnte. Zusätzlich konnten weitere Erkenntnisse zur Kompetition gewonnen werden. In wie weit die in vitro Resultate auf in vivo Mechanismen übertragbar sind, ist unklar und bietet Möglichkeiten für weiterführende Untersuchungen.

Hintergrund: Geschlecht und Gender sind nicht nebensächlich, sondern spielen eine relevante Rolle in der kindlichen Entwicklung, Erziehung und Gesundheit. Die Diskurse um Geschlecht und Gleichstellung lassen hingegen häufig den durchschnittlichen Reifungsvorsprung der Mädchen außer Acht. Auf diese Weise wird die Kluft zwischen den Geschlechtern bereits im Vorschulalter in beunruhigendem Maße betont. Durch die dichotome Geschlechterperspektive geraten außerdem andere entscheidende Einflussfaktoren wie die soziale und die ethnische Herkunft der Kinder in den Hintergrund. Diese Dissertation setzt den Schwerpunkt daher auf eine angemessene Analyse der Kategorie Geschlecht in ihrer immerwährenden Interaktion mit Anlage und Umwelt. Methoden: Die Betrachtungen beruhen auf Daten zu N = 6.447 Kindergartenkindern aus Mecklenburg-Vorpommern (M-V), die im Rahmen der kontrollierten prospektiven Kohortenstudie „Summative Evaluation KiföG M-V“ erhoben wurden. Zur Einschätzung kindlicher Kompetenzen kam das „Dortmunder Entwicklungsscreening für den Kindergarten“ (DESK 3-6) zur Anwendung; weiterhin wurde ein Elternfragebogen zur Erhebung des Sozialstatus eingesetzt. Auf der Grundlage geschlechtsinsensibler Normen erfolgte die Ermittlung kompetenzspezifischer Geschlechtsunterschiede in Abhängigkeit vom Kindesalter, vom Bildungshintergrund und vom Migrationsstatus. Geschlechtsspezifische Normen fanden anschließend Anwendung für die erneute Errechnung der Screeningbefunde von n = 4.251 Kindern im Alter von 48 bis 83 Monaten. Das Effektstärkemaß Cohen’s d diente dabei der Beurteilung der praktischen Relevanz der Geschlechterdifferenzen. Ergebnisse: Unter Anwendung der geschlechtsinsensiblen Gesamtnormen schnitten die Jungen jeden Alters schlechter ab – in allen Entwicklungsbereichen und unabhängig vom Kindesalter, vom Bildungshintergrund und vom Migrationsstatus manifestierten sich stets Geschlechtsunterschiede zugunsten der Mädchen. Diese Differenzen vergrößerten sich meist mit zunehmendem Alter und waren stellenweise stärker ausgeprägt bei Kindern aus bildungsnahen Elternhäusern bzw. bei Kindern nicht-deutscher Nationalität. Analysen auf der Grundlage geschlechtsspezifischer Normen ergaben allerdings ein andersartiges, buntes Bild und keine konsistenten Vorteile für ein Geschlecht: Die Unterschiede zwischen Mädchen und Jungen waren alles in allem nicht pädagogisch und praktisch bedeutsam, die Stärken und Schwächen geschlechtstypisch, aber nicht geschlechtsspezifisch verteilt. Die Berücksichtigung geschlechtsbedingter Besonderheiten hatte auch auf die Ermittlung von Entwicklungsrisiken im feinmotorischen und im psychosozialen Bereich einen Einfluss: Die Prävalenzraten wurden dabei durch die geschlechtsinsensiblen Normen für Mädchen mehrheitlich unterschätzt, für Jungen überschätzt. Schlussfolgerungen: Die besondere Beachtung geschlechtsspezifischer Entwicklungsaufgaben und Entwicklungsbedingungen entschärft einerseits die „Jungenkrise“ und ermöglicht andererseits eine erweiterte, eine biopsychosoziale Perspektive: Die Unterschiede in den Lernwelten und Lebenswegen von Mädchen und Jungen sind nicht monokausal, sondern multidimensional zu erklären. Statt die Geschlechter gegeneinander auszuspielen, sollte deshalb das Augenmerk auf der Koexistenz von Stärken und Schwächen innerhalb der Geschlechter liegen. Differenzierungen und Diversitäten müssen dringend den Platz von Pauschalisierungen einnehmen, um Behinderungen durch Begriffe und Bilder von Geschlecht gewissenhaft zu umgehen und in angemessener Art und Weise auf ethnische und soziale Herkunft Rücksicht zu nehmen. Im Sinne der Strategien des „Gender Mainstreaming“ und „Managing Diversity“ werden so intersektionale, interdisziplinäre Maßnahmen für mehr Chancengleichheit ins Rollen gebracht. Für frühzeitige Förderung und Frühintervention erscheint entsprechend ein Fokus auf Fähigkeiten und Fertigkeiten statt allein auf Geschlecht und Gender vielversprechend. Kompetenzspezifische, kompensatorische, kultursensible Präventionsansätze bieten die beste Chance, bereits bei Kindergartenkindern die Divergenzen nicht nur im Hinblick auf Geschlecht und Gender, sondern auch auf Ethnizität und Milieu zu verringern.

Dendrochronology, the science of tree-rings is a tool which has been widely used for many years for understanding changes in the environment, as trees react to environmental changes over time. In the contemporary situation, where climate warming in the Arctic is unequivocal and its effects on the Alpine and tundra ecosystems are seen pronouncedly in the past decade, the role of dendro-studies and the use of trees and shrubs alike as proxies of change has become critical. Studies clearly indicate that warming in the Arctic and Alpine tundra has resulted in increased vegetation in recent years. Shrubs, in these sensitive ecosystems, have proven to be highly instrumental as they likely benefit from this warming and hence are good indicators and auditees of this change. Therefore, in this study, we investigate the potential of shrubs in the evolving field of dendro-ecology/climatology. Studies from classical dendrochronology used annual rings from trees. Further, because of shrub sensitivity to contemporary change, shrub-based dendrochronological research has increased at a notable scale in the last decade and will likely continue. This is because shrubs grow even beyond the tree line and promise environmental records from areas where tree growth is very limited or absent. However, a common limitation noted by most shrub studies is the very hard cross-dating due to asynchronous growth patterns. This limitation poses a major hurdle in shrub-based dendrochronological studies, as it renders weak detection of common signals in growth patterns in population stands. This common signal is traced by using a ‘site-chronology’. In this dissertation, I studied shrub growth through various resolutions, starting from understanding radial growth within individuals along the length of the stem, to comparison of radial growth responses among male and female shrubs, to comparing growth responses among trees and shrubs to investigation of biome-wide functional trait responses to current warming. Apart from Chapter 4 and Chapter 6, I largely used Juniperus communis sp. for investigations as it is the most widely distributed woody dioecious species often used in dendro-ecological investigations in the Northern Hemisphere. Primarily, we investigated radial growth patterns within shrubs to better understand growth within individuals by comparing different stem-disks from different stem heights within individuals. We found significant differences in radial growth from different stem-disks with respect to stem heights from same individuals. Furthermore, we found that these differences depending on the choice of the stem-disk affect the resulting site-chronology and hence climate-sensitivity to a substantial extent and that the choice of a stem-disk is a crucial precursor which affects climate-growth relationships. Secondly, we investigated if gender difference – often reported causing differential radial growth in dioecious trees – is an influential factor for heterogeneous growth. We found that at least in case of Juniperus communis. L and Juniperus communis ssp nana. WILLD there is no substantial gender biased difference in radial growth which might affect the site-chronology. We did find moderate differences between sexes in an overall analysis and attribute this to reproductive effort in females. In our study to test the potential of shrubs for reconstruction, we used a test case of Alnus viridis ssp crispa. We found a strong correlation between ring-width indices and summer temperature. Initially, the model failed the stability tests when we tested the stability of this relation using a response function model. However, using wood-anatomical analysis we discovered that this was because of abnormal cell-wall formation resulting in very thin rings in the year 2004. Pointer year analysis revealed that the thin rings were caused because of a moth larval outbreak and when corrected for these rings the model passed all stability tests. Furthermore, to see if trees and shrubs growing in same biomes react to environmental changes similarly, a network analysis with sites ranging from the Mediterranean biome to the Ural Mountains in Russia was carried out. We found that shrubs react better to the current climate warming and have a decoupled divergent temperature response as compared to coexisting trees. This outcome reiterated the importance of shrub studies in relation to contemporary climate change. Even though trees and shrubs are woody forms producing annual rings, they have very different growth patterns and need different methods for analysis and data treatment. Finally, in a domain-wide network analysis from plant-community vegetation survey, we investigated functional relationships between plant traits (leaf area, plant height, leaf nitrogen content, specific leaf area (SLA), and leaf dry matter content (LDMC)) and abiotic factors viz. temperature and soil moisture. We found a strong relation between summer temperature and community height, SLA and LDMC on a spatial scale. Contrarily, the temporal-analysis revealed SLA and LDMC lagged and did not respond to temperature over the last decade. We realized that there are complex interactions between intra-specific and inter-specific plant traits which differ spatially and temporally impacting Arctic ecosystems in terms of carbon turn over, surface albedo, water balance and heat-energy fluxes. We found that ecosystem functions in the Arctic are closely linked with plant height and will be indicative of warming in the short term future becoming key factors in modelling ecosystem projections.

Unter Verwendung von rekombinanten Schweineleberesterasen wurden zwei Chemoenzymatische Prozesse sukkzessive etabliert, optmiert und im Maßstab vergößert. Es wurden zwei chirale Synthesebausteine beispielhaft hergestellt und charakterisiert. Die Arbeit gibt einen Einblick in die Prozessoptimierung von chemoenzymatischen Syntheserouten unter ökonomischen Aspekten.

Hintergrund: Patientennahe und klinische Erhebungsverfahren zur Dokumentation des Therapieverlaufs und des Behandlungserfolgs in der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation (AMR) wurden bisher nur selten im direkten Vergleich hinsichtlich ihrer methodischen Eigenschaften, speziell der Änderungssensitivität untersucht. Für die angemessene Beurteilung medizinischer Behandlungsergebnisse sind begründete Empfehlungen für die Auswahl und Beurteilung geeigneter Outcomeparameter erforderlich. Ziel: Die methodischen Eigenschaften verschiedener klinischer Messverfahren (Bestimmung der Gelenkbeweglichkeit und des Fingerbodenabstands mit der Neutral-Null-Methode, manuelle Muskelkraftmessung, Gehstreckenbestimmung mit dem Laufband, Staffelsteinscore Version Hüfte und Knie, Harris Hip Score und Knee Society Score) werden ermittelt und verglichen. Es wird untersucht, ob und wie gut diese Erhebungsmethoden mit generischen (SF-36) und spezifischen (WOMAC® bzw. Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz) patientennahen Erhebungsinstrumenten korrespondieren. Neben den klassischen Haupt- und Nebentestgütekriterien und den Verteilungseigenschaften wird die Änderungssensitivität bestimmt, um zu zeigen, wie gut die Instrumente in der Lage sind, Veränderungen über die Zeit abzubilden. Methoden: In die prospektive unkontrollierte Längsschnittstudie mit indirekter Ergebnismessung im Vorher-Nachher-Design werden alle Patienten konsekutiv eingeschlossen, welche vom 1.1.2013 bis zum 1.5.2014 eine durchschnittlich dreiwöchige Ambulante Muskuloskeletale Rehabilitation nach Hüft- oder Knie-TEP-Implantation sowie nach operativer oder konservativer Behandlung der Claudicatio spinalis im Zentrum für Rehabilitation und Physikalische Medizin am SRH Zentralklinikum Suhl absolviert haben. Bei Aufnahme (T1) und bei Entlassung (T2) werden die o.g. klinischen Erhebungsverfahren, anamnestische Daten und bei den Patienten mit Claudicatio spinalis der Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, bei den Endoprothese-Patienten der WOMAC® und bei allen Patienten der SF-36 bestimmt. Die Datenerhebung für WOMAC® und SF-36 erfolgt per Selbstauskunft, mit Hilfe oder als Interview. Die Reliabilität der patientennahen Instrumente wird für T1 mit Cronbach's alpha ermittelt. Für die Änderungssensitivität werden Effektstärken und Standardisierte Mittelwertdifferenzen berechnet und miteinander verglichen. Mit der Pearson-Korrelation wird gemessen, ob und wie gut die Ergebnisse der verschiedenen klinischen Befunde untereinander und mit den patientennahen Erhebungsverfahren korrelieren. Ergebnisse: Die Untersuchung umfasst 175 Patienten (40 nach Hüft- und 60 nach Knie-TEP-Implantation sowie 75 mit Claudicatio spinalis, davon 24 nach einer Operation). Im Verlauf der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation zeigen sich unabhängig von Alter, Geschlecht und Bildungsstand positive Veränderungen. Die heterogene Datenerhebung mittels schriftlicher Befragung bzw. durch ein persönliches Interview für SF-36 und WOMAC® hat keinen Einfluss auf das Untersuchungsergebnis. Wegen der unterschiedlichen Ergebnisse für die beiden Indikatoren zur Bestimmung der Änderungssensitivität (Effektstärke und Standardisierte Mittelwertdifferenz) ist es empfehlenswert, in Studien grundsätzlich beide Kennziffern zu berechnen und zu vergleichen. Die höchste Änderungssensitivität aller Instrumente erzielt der Staffelsteinscore in beiden Versionen (Knie stärker als Hüfte). Die Änderungssensitivität der anderen klinischen Erhebungsverfahren und des Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz fällt schwächer aus, ist aber der Änderungssensitivität der körperlichen Domänen des SF-36 überlegen, die wiederum eine höhere Änderungssensitivität aufweisen als die WOMAC® Subscores. Am niedrigsten ist die Änderungssensitivität für die Psychischen Domänen des SF-36. Es gibt keine relevanten Antwortausfälle. Nennenswerte Boden- und Deckeneffekte zeigen testimmanent nur der WOMAC® und für die Items "Körperliche Rollenfunktion", "Emotionale Rollenfunktion" und "Soziale Funktionsfähigkeit" der SF-36. Der Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, der WOMAC® und mit Einbußen der SF-36 für die Items "Schmerz" und "Allgemeine Gesundheitswahrnehmung" sind zum Zeitpunkt T1 hoch reliabel (Cronbach's alpha). Mit der Pearson-Korrelation wird außer für die Hüft-TEP-Patienten in T1 die Konstruktvalidität für den SF-36 und den WOMAC® bestätigt. Als mögliche Fehlerursache kann nur die geringe Anzahl von 40 Hüft-TEP-Patienten identifiziert werden. Staffelsteinscore, Harris Hip Score und Knee Society Score korrelieren miteinander hochsignifikant. Der Staffelsteinscore ist in beiden Versionen bezüglich der Nebentestgütekriterien und der Korrelation mit dem SF-36 bzw. dem WOMAC® dem Harris Hip Score und dem Knee Society Score insgesamt leicht überlegen. Bei Patienten mit Claudicatio spinalis korrelieren Gehstrecke, Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz und mit Abstrichen für T1 der Fingerbodenabstand hochsignifikant miteinander und auch akzeptabel mit dem SF-36. Die Gehstrecke der Totalendoprothese-Patienten korreliert eher weniger gut mit allen Kenngrößen. Diskussion: Im Ergebnis der Studie kann zur Evaluation und Dokumentation der Prozess- und Ergebnisqualität in der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation für Endoprothese-Patienten die Verwendung des Staffelsteinscores in beiden Versionen und für Patienten mit Claudicatio spinalis die Bestimmung des Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, der Gehstrecke und des Fingerbodenabstandes empfohlen werden. Dabei sind die differierenden Ergebnisse der Hüft-TEP-Patienten zum Zeitpunkt T1 und die heterogene Form der Datenerhebung für SF-36 und WOMAC® zu berücksichtigen. Die Kombination des Staffelsteinscores mit dem Harris Hip Score für die Hüft-TEP- und mit dem Knee Society Score für die Knie-TEP-Patienten bringt keinen Vorteil. Der Einsatz des SF-36 und des WOMAC® in der Routine ist nicht sinnvoll, genau wie das Messen der Gehstrecke mit dem Laufband bei den Endoprothese-Patienten. Weitere Studien an größeren Patientengruppen, im Einrichtungsvergleich, mit praktikableren patientenberichteten Endpunkten für die Endoprothese-Patienten und mit spezifischeren patientennahen Erhebungsverfahren für die Patienten mit Claudicatio spinalis sind genauso notwendig wie Untersuchungen mit anderen Assessmentinstrumenten der Mobilität sowie zur Bestimmung der Gehstrecke in anderer Art und Weise.

Das International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) reguliert die Nomenklatur von Viren sowie die Entstehung neuer Taxa (dazu gehören: Ordnung, Familie, Unterfamilie, Gattung und Art/Spezies). Dank dieser Anstrengungen ist die Einteilung für verschiedenste Viren in diese Kategorien klar und transparent nachvollziehbar. In den vergangenen Jahrzehnten sind insgesamt mehr als 21.000 Datensätze der Spezies „rabies lyssavirus“ (RABV) sequenziert worden. Eine weiterführende Unterteilung der sequenzierten Virusisolate dieser Spezies ist bislang jedoch nicht einheitlich vorgeschlagen. Die große Anzahl an sequenzierten Isolaten führte auf Basis von phylogenetischen Bäumen zu uneindeutigen Ergebnissen bei der Einteilung in Cluster. Inhalt meiner Dissertation ist daher ein Vorschlag, diese Problematik mit der Anwendung einer partitionierenden Clusteringmethode zu lösen. Dazu habe ich erstmals die Methodik des affinity propagation clustering (AP) für solche Fragestellungen eingesetzt. Als Datensatz wurden alle verfügbaren sequenzierten Vollgenomisolate der Spezies RABV analysiert. Die Analysen des Datensatzes ergaben vier Hauptcluster, die sich geographisch separieren ließen und entsprechend als „Arctic“, „Cosmopolitain“, „Asian“ und „New World“ bezeichnet wurden. Weiterführende Analysen erlaubten auch eine weitere Aufteilung dieser Hauptcluster in 12-13 Untercluster. Zusätzlich konnte ich einen Workflow generieren, der die Möglichkeit bietet, die mittels AP definierten Cluster mit den Ergebnissen der phylogenetischen Auswertungen zu kombinieren. Somit lassen sich sowohl Verwandtschaftsverhältnisse erkennen als auch eine objektive Clustereinteilung vornehmen. Dies könnte auch ein möglicher Analyseweg für weitere Virusspezies oder andere vergleichende Sequenzanalysen sein.

Einführung: Häusliche Gewalt stellt ein hohes Risiko für die Gesundheit schwangerer Frauen und ihrer ungeborenen Kinder dar. In Mexiko ist die Datenlage zur Prävalenz unzureichend und eine Unterschätzung des Problems wahrscheinlich. Ziel der Studie war es, die Prävalenz häuslicher Gewalt gegen schwangere Frauen und die soziodemografischen Risikofaktoren für häusliche Gewalt gegen schwangere Frauen zu bestimmen. Material und Methoden: 311 Frauen wurden in der pränatalen Versorgung an der Universitätsklinik "Dr. José González Eleuterio" von Juli bis Dezember 2011 interviewt. Das „Abuse Assessment Screen“ wurde verwendet. Die soziodemografischen und gesundheitlichen Faktoren der Frauen wurden erhoben, Querverweistabellen erstellt und das relative Risiko für häusliche Gewalt mit Konfidenzintervallen von 95% für jede Variable berechnet. Ergebnisse: Die Prävalenz von häuslicher Gewalt betrug 13%. 3% wurden während der Schwangerschaft und 5% im Jahr vor der Befragung körperlich verletzt. Hohe Stresswahrnehmung, Unzufriedenheit mit der Schwangerschaft, negative Empfindung des Lebens mit dem Partner und der Betreuung durch die Familie während der Schwangerschaft, Rauchen, Alkohol- und Drogenkonsum der Frauen, das Miterleben von häuslicher Gewalt zwischen ihren Eltern während der Kindheit und Drogenkonsum des Partners sind Faktoren, die das Risiko für die schwangere Frauen, Opfer häuslicher Gewalt zu werden, signifikant erhöhen. Schutzfaktoren sind die Zufriedenheit der Frauen mit der Schwangerschaft und eine positive Wahrnehmung des Zusammenlebens mit dem Partner. Schlussfolgerungen: Die Studie bestätigt die hohe Prävalenz häuslicher Gewalt gegen schwangere Frauen in Mexiko. Dies ist mit erheblichen gesundheitlichen Folgen für die Frauen und ihre ungeborenen Kinder verbunden. Die Studie ist ein weiterer Beweis für die Notwendigkeit des Screenings bezüglich häuslicher Gewalt während der Schwangerschaft. Grundlegende Komponenten dabei sind Kenntnis über Risikofaktoren häuslicher Gewalt, Sensibilität und Kompetenz des Fachpersonals. Es bedarf weiterer Untersuchungen in Mexiko, um den Aufbau von Interventionsprogrammen im öffentlichen Gesundheitswesen mit Vernetzung zu staatlichen Einrichtungen voranzutreiben, mit dem Ziel, eine adäquate gesundheitliche Versorgung sowie soziale und rechtliche Unterstützung der schwangeren Frauen mit häuslicher Gewalterfahrung zu ereichen.

In den Jahren 1990 und 2000 wurde bereits von Kroll et al. (2003) die Wissensvermittlung via deutsche Printmedien zur Erkrankung Depression untersucht. Danach wurden in Deutschland verschiedene Aufklärungskampagnen, unter anderem im Jahr 2001 das „Nürnberger Bündnis gegen Depression“ ins Leben gerufen. Inwiefern Tageszeitungen in Deutschland das in Fachkreisen propagierte Bild der Depression den Zeitungslesern in den Jahren 1999 bis 2009 nähergebracht haben, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht. Um eine möglichst breite Abbildung zu erreichen wurden die Bild Zeitung, Frankfurter Allgemeine Zeitung, Süddeutschen Zeitung sowie die Ostsee Zeitung und der Spiegel in den Jahren 1999/2000, 2002/03, 2008/09 analysiert. Zur Untersuchung der Artikel wurde ein für diese Arbeit entwickeltes Kategoriensystem genutzt, welches verschiedene Aspekte sowohl der formalen wie auch der inhaltlichen Auswertung aufgreift. Der Begriff „depress“ wurde im Untersuchungszeitraum in den Jahren 2008/09 häufiger verwendet als noch in den Jahren 1999/2000, dabei blieb der Anteil der Verwendung als Krankheits- und Symptombezeichnung bei etwa 44% konstant. Die Anzahl der Artikel, welche Gesundheit als Hauptthema haben und in denen Depression behandelt wird, hat jedoch von 128 auf 117 abgenommen. Daraus kann sowohl auf eine quantitative als auch qualitative Abnahme bei der Berichterstattung über Depressionen geschlossen werden, wenn man speziell diesen Artikeln eine informierende und aufklärende Funktion zuweist. Bei der genaueren inhaltlichen Betrachtung zeigt sich keine wesentliche Änderung in den untersuchten Jahren. In Artikeln, die sich hauptsächlich mit Gesundheitsthemen befassen, dominiert ein rein biologisches Modell der Krankheitsentwicklung, während in der Gesamtheit der Artikel überwiegend auf die psychosozialen Aspekte der Krankheitsentstehung eingegangen wird. Insgesamt spiegelt sich die in Fachkreisen propagierte Vielfalt der Ursachen und Therapiemöglichkeiten kaum bis gar nicht in den Artikeln wieder. Lediglich bei dem Thema Suizid ist eine Veränderung zu verzeichnen. Im Verhältnis zur Gesamtzahl der Artikel hat die Rate der Publikationen, welche sich hiermit befassen, abgenommen. Dies kann durchaus auf Empfehlungen von Fachkreisen bezüglich dem Umgang von Journalisten mit dem Thema Suizid zurückgeführt werden. Insgesamt wird über die deutschen Printmedien in dem Untersuchungszeitraum kein ausgewogenes, wissenschaftlich adäquates Bild der Depression vermittelt.

Die Zusammenhänge zwischen der Aktivität Epigenetik-assoziierter Enzyme und Krankheitsgeschehen neoplastischer Art konnten nicht nur experimentell bestätigt, sondern auch spätestens mit der Zulassung von Inhibitoren der DNA-Methyltransferase und Histon-Desacetylasen kausal bewiesen werden. Die weniger gut untersuchten 2-Oxoglutarat- und Eisen(II)-abhängigen JumonjiC-Domänen enthaltenden Histon-Demethylasen (KDMs) werden aufgrund von Überexpression in einigen Tumorzellen ebenfalls als mögliches epigenetisches Target in der Tumortherapie angesehen. Die in dieser Arbeit synthetisierten KDM4-Inhibitoren basierten zum einen auf Tetrazol- und Hydrazid-haltigen Motiven, für welche synthetische Routen in weitergehenden Untersuchungen entwickelt wurden, um das aliphatische Rückgrat der Moleküle mit aromatischen Resten zu modifizieren oder komplett durch eines auf Basis der Anthranilsäure zu ersetzen. Zum anderen sollten Synthesewege für verschiedenartige (1H-Tetrazol-5 yl)pyridine gefunden werden. Dafür wurde ein Tetrazol in Position vier des Pyridinrings eingefügt, um anschließend systematische Untersuchungen der Seitenkette in Position zwei des Pyridinrings vorzunehmen. Neben direkten Heteroatomverknüpfungen wurden auch Carbonylverbindungen wie Carbonsäureamide oder eine Hydroxamsäure dargestellt. Über zahlreiche Wege konnten ebenfalls Methylengruppen-haltige Verbindungen erfolgreich synthetisiert werden. Die biologische Testung der Verbindungen erfolgte mit einem Antikörper-basierten LANCE-Assay gegen KDM4A. Zusätzlich konnten vier der Substanzen röntgenkristallographisch in der Isoform KDM4D vermessen werden. Eine in Position zwei des Pyridinrings eingefügte Hydroxamsäure zeigte relevante Interaktionen im Enzym und veranschaulichte zugleich, dass (1H-Tetrazol-5 yl)pyridine zu einer hohen Affinität bestimmter Isoformen der Histon-Demethylasen neigen können. Zusätzlich zu den bereits ansatzweise verstandenen Zusammenhängen zwischen Epigenetik und neoplastischen Krankheiten, weisen Experimente im Nagermodell darauf hin, dass epigenetisch modifizierende Enzyme auch an der Entstehung von depressionsartigen Phänotypen beteiligt sind. Die grundsätzliche Erforschung neuer Therapieoptionen abseits der Monoaminhypothese für die Indikation Depression ist jedoch auch deshalb notwendig, weil zugelassene medikamentöse Behandlungsoptionen zum Teil zu starken Nebenwirkungen führen und bis zur Entfaltung der vollen Wirkung oftmals mehrere Wochen vergehen können. Mit dem NMDA-Rezeptorantagonisten Ketamin behandelte depressive Patienten zeigten häufig eine rasche Symptomlinderung bei vergleichsweise günstigem Nebenwirkungsprofil. Welche Moleküle für diese Effekte ursächlich sind, ist noch Gegenstand aktueller Forschung, da neben Ketamin selber auch Metaboliten wie 2R,6R-Hydroxynorketamin mit antidepressiven Wirkungen assoziiert werden. Für die qualitativen und quantitativen Analyse von R- und S-Ketamin sowie den Metaboliten R- und S-Norketamin, R- und S-Dehydronorketamin und 2R,6R- und 2S,6S Hydroxynorketamin in menschlichem Urin wurde in der vorliegenden Arbeit eine chromatographische Methode entwickelt und validiert, welche die Techniken der überkritischen Fluidchromatographie und Massenspektrometrie nutzt (SFC-MS). Die für die SFC charakteristischen Eigenschaften wie hohe Flussraten und Trenneffizienz sowie die Nutzung von Kohlenstoffdioxid als mobile Phase konnten ausgenutzt werden, um das Trennproblem in nur einer Methode mit kurzer Laufzeit zu lösen. Gleichzeitig wurde der Verbrauch von organischen Lösungsmitteln reduziert. Damit kann die erarbeitete Methode einen nachhaltigen Beitrag für zukünftige Ketaminforschung leisten.

In an aerobic environment the occurrence of reactive oxygen species (ROS) is a common phenomenon. The diverse roles of ROS in cellular function and in diseases make them a target of interest in many research areas. Substances capable of directly or indirectly reducing the (harmful) effects of ROS are referred to as “antioxidants”. However, the term is applied miscellaneously in the chemical and the biological context to describe different attributes of a substance. In this work the potential of an electrochemical assay to detect different ROS in-vitro was explored. The method was optimized to investigate the radical scavenging activities (antioxidant potential) of trolox and different plant compounds (ascorbic acid, caffeic acid, epigallocatechin gallate, ferulic acid, kaempferol, quercetin, rutin, and Gynostemma pentaphyllum extract) in-vitro. The obtained data was compared to established antioxidant in-vitro assays. Further, the impact of the plant substances on cellular parameters was evaluated with the electrochemical assay and established cell assays. The optimization of the electrochemical assay allowed the reproducible detection of ROS. The sensor electrode proved differently sensitive towards individual ROS species. The highest sensitivity was recorded for hydroxyl radicals while superoxide and hydrogen peroxide had little impact on the sensor. Extracellular ROS concentrations could be detected from cell lines releasing elevated ROS into the extracellular space. The antioxidant activity of the investigated plant substances could be demonstrated with all in-vitro assays applied. However, the absolute as well as the relative activity of the individual substances varied depending on the experimental parameters of the assays (pH, radical species, phase, detection method). The plant compounds modified redox related intracellular parameters in different cell lines. However, a direct correlation between intracellular and extracellular effects of the plant compounds could not be established. The work demonstrates the feasibility to use the electrochemical assay to sense ROS as well as to evaluate the radical scavenging activity of molecules. The in-vitro antioxidant activities demonstrated for the individual plant substances are not reliable to predict the cellular effects of the molecules.

Die Verlängerung des Magenaufenthalts von oralen Arzneiformen steht seit mehr als 30 Jahren im Fokus internationaler Forschungsgruppen. Trotz der Vermarktung diverser Systeme gelang es bislang nicht, eine sichere und reproduzierbare Gastroretention von Arzneiformen zu realisieren. Dies würde jedoch enorme Möglichkeiten für die Therapie mit oral applizierten Arzneimitteln mit sich bringen. Die Reduktion der Einnahmefrequenz, das Vermeiden von Plasmaspiegelspitzen sowie die gesteigerte Patientenadhärenz sind nur einige der denkbaren Vorteile. Die größte Hürde gastroretentiver Systeme ist dabei die Motilität des menschlichen Magens. Starke Kontraktionswellen sind für eine rasche Entleerung insbesondere unter Nüchternbedingungen verantwortlich. Daneben kommt es zu höchsten Belastungen auf Arzneiformen, was wiederum die Wirkstofffreisetzung beschleunigen kann, mit drastischen Folgen für den Patienten. In der präklinischen Testung neu entwickelter Systeme fehlt häufig der Bezug zur Physiologie des Magens und die Vorhersagekraft von Freisetzungstests ist dementsprechend gering. Ziel der Arbeit war daher die Charakterisierung der relevanten Parameter im Magen im Rahmen einer Humanstudie. Die aus dieser Humanstudie gewonnenen Daten zu pH-Werten, Temperaturen und insbesondere Drücken im Magen sollten anschließend genutzt werden, um die im Arbeitskreis verfügbaren, biorelevanten Freisetzungsmodelle weiterzuentwickeln. Abschließend sollten verschiedene, kommerziell erhältliche gastroretentive Arzneiformen unter Berücksichtigung der Magenphysiologie auf ihr Freisetzungsverhalten getestet werden. Die Ergebnisse der Humanstudie zeigten die enorme Abhängigkeit der Magenaufenthaltszeit einer telemetrischen Kapsel vom prandialen Status der Probanden. Nach Einnahme der Standardmahlzeit, wie sie in klinischen Studien zu Nahrungsmitteleffekten Verwendung findet, kam es zu Magentransitzeiten von über 20 h. Dagegen wurde die Kapsel unter Nüchternbedingungen spätestens nach 2,7 h aus dem Magen entleert. Die intragastralen Drücke nach postprandialer Einnahme der Kapsel betrugen mindestens 240 mbar und waren aufgrund des verlängerten Magenaufenthalts deutlich zahlreicher im Vergleich zur Nüchterneinnahme. Die Ergebnisse der In vitro-Untersuchungen zeigten, dass die herkömmlich verwendeten Freisetzungstestgeräte nicht in der Lage sind, biorelevante Belastungen auf eine telemetrische Kapsel auszuüben. Maximale Drücke von 14 mbar waren im eintauchenden Zylinder zu beobachten, welche wir jedoch auf den hydrostatischen Druck beim Eintauchen zurückführen konnten. Im Gegensatz dazu waren wir mit Hilfe unserer neuartigen In vitro-Freisetzungsmodelle in der Lage, vollständige Druckprofile nachzustellen, wie sie auch in vivo beobachtbar waren. Die Freisetzungsuntersuchungen der gastroretentiven Präparate Glumetza® 1000 und Madopar® Depot unter biorelevanten Bedingungen offenbarten die extreme Drucksensitivität dieser Systeme. Hierfür definierten wir auf Basis der In vivo-Daten drei realistische Druckprofile und stellten diese in vitro nach. Früh auftretende, leichte Belastungen während der Freisetzungstests führten bei der flotierenden Arzneiform Madopar® Depot bereits zur vollständigen Wirkstofffreisetzung. Glumetza® 1000 schien abhängig vom Quellungszustand auf die Belastungen zu reagieren, wobei spätestens stärkere Belastungen nach 6 h zur vollständigen Freisetzung des Wirkstoffs führten. Auf Basis dieser Ergebnisse ist anzuzweifeln, dass die bislang erhältlichen gastroretentiven Systeme über einen längeren Zeitraum im Magen intakt bleiben und kontrolliert ihren Wirkstoff freisetzen. Daneben können die entwickelten Testmethoden dazu genutzt werden, um die Entwicklung neuartiger gastroretentiver Systeme voranzutreiben.

In the 1940s cytochrome P450 monooxygenases have been discovered and have been the focus of many studies ever since. Although they catalyze very interesting reactions that might find applications in the production of fine chemicals or pharmaceuticals, their low activity and stability often reduces their economic value. Both properties, the activity and the stability, are influenced by the uncoupling of the catalytic cycle. In this PhD thesis, an assay for the screening of activity and uncoupling of cytochrome P450 enzymes was successfully developed. After finding optimal conditions for the assay, concerning pH and enzyme concentration, the uncoupling of cytochrome P450 BM3 and five mutants (F87Y, R47L, Y51F, A82L and T268A) was investigated. With the results obtained, a comparison of data from literature was possible and revealed similarities. Additionally, through negative controls, the reliability of the assay could be further demonstrated. Although other methods have been described for the detection of hydrogen peroxide formation, the combination of NADPH consumption measurement and hydrogen peroxide formation in parallel was new and represents a very good basis for a pre-screening of large mutant libraries, followed by closer investigation of selected variants. For the investigation of the activity of the CYP11A1 system, consisting of CYP11A1 and Adx and AdR as redox partner system, the expression and purification for all three proteins was investigated first. For the protein CYP11A1 and Adx, good expression levels were achieved, whereas for AdR the protein concentration obtained was very low. The purification of all three proteins was partially accomplished but left room for improvement. Therefore, in the Master thesis of Christopher Grimm, the pH and temperature stability of all three proteins was further investigated in order to improve conditions used for ion exchange chromatography and to investigate possible conditions for in vitro biocatalysis. As unfortunately even with further investigation of the expression of AdR, no improvement was achieved, a whole-cell system was further investigated. Here, the product formation could be increased 8-fold in comparison to the published data, from 0.27% conversion to 2.2% conversion over 24 h by using a different detergent for substrate solubilization, which might have led to a better substrate supply to the enzyme. Due to the low activity and stability, a different P450 system, the CYP17A1 enzyme, was subsequently investigated, first by in vitro biocatalysis with the human CYP17A1 expressed in E. coli. Therefore, a suitable redox partner system needed to be found for efficient electron supply of the enzyme. In in vitro biocatalysis, in combination with the Pdx/PdR system of P. putida the CYP17A1 enzyme showed the highest conversion with 91% after 24 h. To investigate the activity of the enzyme further, all active site residues in 4 Å proximity to the bound substrate were exchanged with alanine. After expression of the variants, almost no correctly folded protein was obtained for the variants. Also, after investigating different buffers to possibly enhance the stability, no improvements were achieved. Therefore, a whole-cell approach with the bovine enzyme was chosen in order to investigate the activity of the alanine variants. Here the importance of positions N202, R239, G297, E305, and T306A, described in literature to be important for catalytic activity, was confirmed. Most importantly, three positions that alter the regioselectivity of the enzyme were identified. The reaction of the V483A mutant was therefore also further investigated by preparative biocatalysis. Afterwards the new product was separated by preparative HPLC and identified as 16α- hydroxyprogesterone as confirmed by NMR spectroscopy analysis. In the last part of the thesis, another screening approach for possible high-throughput screening was investigated. In contrast to the other screening approach, here the investigation of the substrate conversion and the hydrogen peroxide formation were optimized for application in droplets. After finding that DCFH-DA was not sensitive enough towards hydrogen peroxide, the AmplifluTM Red probe was used. As both fluorescent products were found to stay in the aqueous phase above pH 7.4, the conditions investigated for the AmplifluTM Red assay were applied and only NADPH to substrate ratio was investigated by using an uncoupling variant, an active variant from literature and the cytochrome P450 BM3 wild-type enzyme. After finding a good ratio, the five variants used for the investigation of the AmplifluTM Red assay were investigated in the same concentration later on found in the droplets (1 cell per 4 pL), and one variant showed improved product formation compared to wild-type. This finding clearly shows the applicability of the assay for high-throughput screening in droplets.

Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die Beziehungen der Zahnwurzeln der oberen Prämolaren und Molaren zum Sinus maxillaris bei den Großen Menschenaffen vergleichend-anatomisch zu untersuchen. Dabei wurden für den Orang-Utan auch Wachstumsveränderungen berücksichtigt. Für diese Arbeit standen 26 adulte Schädel der Gattungen Pongo pygmaeus, Gorilla gorilla und Pan troglodytes sowie 13 infantile und juvenile Schädel der Gattung Pongo pygmaeus zur Verfügung. Das biologische Alter der Tiere zum Zeitpunkt des Todes war unbekannt. An den Schädeln wurden zunächst definierte Längen-, Breiten- und Höhenmaße erhoben. Von den Schädeln wurden DVT-Datensätze mit dem Digitalen Volumentomographen QR-DVT 9000 (NewTom Verona, Italien) angefertigt. An den DVT-Datensätzen wurden zunächst mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT 2.11 Professional) lineare Messungen der Zahnwurzellängen der Prämolaren und Molaren des Oberkiefers sowie der Knochendicke zwischen den Zahnwurzeln und dem Boden des Sinus maxillaris vorgenommen. Außerdem wurden die im DICOM-Format vorliegenden Schichtserien in das JPEG-Format umgewandelt. Anhand dieser Datensätze wurden die Zahnkeime der permanenten Zähne unter Verwendung von SURFdriver® dreidimensional rekonstruiert und deren Volumina bestimmt. Die erhobenen Daten wurden mit Hilfe nicht parametrischer Verfahren analysiert und untereinander in Beziehung gesetzt. Die Untersuchungen zur Entwicklung der permanenten Zähne des Orang-Utans zeigten zu Beginn eine ausgeprägte Volumenzunahme der Zahnkeime des ersten Inzisivus und des ersten Molars. Der Durchbruch des ersten Molars erfolgte als erstes. Zu diesem Zeitpunkt begann die Resorption an den mittleren Milchschneidezähnen. Dem Wechsel der Inzisivi ging meist der Durchbruch des zweiten Molars voraus. Desweiteren überlappte der Beginn der Kronenbildung des dritten Molars mit der Fertigstellung der Krone des zweiten Molars. Beim Orang-Utan weisen die Volumina der permanenten Zahnkeime einen signifikanten Zusammenhang mit der Gesichtsschädellänge, Gaumenlänge, Maxilloalveolarlänge und der Mittelgesichtsbreite auf. Mit Ausnahme des Zahnkeims des zweiten Molars konnte ebenfalls eine Korrelation mit der Gesamtschädellänge und der Obergesichtshöhe nachgewiesen werden. Der Abstand zwischen den Zahnwurzelspitzen und dem Sinus maxillaris war bei allen drei untersuchten Gattungen Pongo, Gorilla und Pan über den palatinalen Wurzeln der Molaren am kleinsten. Die Knochendicke über den Zahnwurzeln des Schimpansen ist im Vergleich zu den anderen Gattungen am dünnsten. Darüber hinaus konnte bei Pan troglodytes eine Abnahme der Knochendicke über den palatinalen Wurzelspitzen von anterior nach posterior nachgewiesen werden. Bezüglich der Wurzellängen zeigten unsere Untersuchungen, dass bei allen drei Gattungen die distobukkale Wurzel des dritten Molars die kürzeste war. Die Mittelwerte der Wurzellängen von Pongo und Gorilla lagen sehr nah beieinander, der Gorilla hatte jedoch tendenziell längere Wurzeln. Die kürzesten Zahnwurzeln wies der Schimpanse auf. Bei den Pongiden besteht eine enge topographische Beziehung der Zahnwurzeln der Oberkiefermolaren zum Sinus maxillaris. Besonders bei Pan bilden sich tiefe Recessus der Kieferhöhle zwischen den Zahnwurzeln aus. Beim Schimpansen ragen 40,5% der Molarenwurzeln in den Sinus maxillaris, beim Gorilla hingegen nur 18,1% und bei Pongo 16,6%. Als Zufallsbefund stellten sich drei überzählige Zähne dar. Dabei handelte es sich um eine Doppelanlage des lateralen Milchschneidezahns eines juvenilen Orang-Utans, sowie um vierte Molaren bei einem Orang-Utan Weibchen und einem Gorilla Männchen. Die hier vorgestellten Untersuchungsergebnisse erweitern die Kenntnisse über die Beziehungen der seitlichen Oberkieferzähne und dem Sinus maxillaris bei den Großen Menschenaffen. Damit bilden sie eine Grundlage für Studien an unterschiedlichen menschlichen Populationen sowie weiteren nicht-menschlichen Primaten.