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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.
Bacteria are exposed to oxidative stress as an unavoidable consequence of their aerobic lifestyle. Reactive oxygen species (ROS) are generated in the stepwise one-electron reduction of molecular oxygen during the respiration. Pathogens encounter ROS during the oxidative burst of macrophages as part of the host immune defense. Besides ROS, bacteria also have to cope with reactive chlorine, electrophilic and nitrogen species (RCS, RES, RNS). To cope with these reactive species, bacteria have evolved different defense and repair mechanisms. To maintain the reduced state of the cytoplasm, they utilize low molecular weight (LMW) thiols. LMW thiols are small thiol-containing compounds that can undergo post-translational thiolmodifications with protein thiols, termed as S-thiolations. S-thiolations function as major redox regulatory and thiol-protection mechanism under oxidative stress conditions. In eukaryotes and Gram-negative bacteria, the tripeptide glutathione (GSH) functions as major LMW thiol, which is present in millimolar concentrations. The Actinomycetes, such as Mycobacterium and Corynebacterium species do not produce GSH and utilize instead mycothiol (MSH) as their alternative LMW thiol. In Firmicutes, including Bacillus and Staphylococcus species, bacillithiol (BSH) functions as the major LMW thiol. LMW thiols protect protein thiols against the irreversible overoxidation of cystein residues to sulfinic and sulfonic acids. In addition, LMW thiols contribute to the virulence and survival of pathogens, function in metal homeostasis and serve as enzyme cofactors for detoxification of xenobiotics and antibiotics. In this doctoral thesis, we aimed to investigate the roles of MSH and BSH in redox regulation of main metabolic enzymes under oxidative stress in the pathogens Corynebacterium diphtheriae and Staphylococcus aureus. Previous redox proteomics studies identified the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase GapDH and the aldehyde dehydrogenase AldA as S-thiolated in S. aureus and C. diphtheriae. Thus, we aimed to study the redox regulation of the metabolic enzyme GapDH in C. diphtheriae in response to NaOCl and H2O2 stress by S-mycothiolation, which is described in chapter 1. Moreover, we studied the involvement of the mycoredoxin-1 (Mrx1) and thioredoxin (Trx) pathways in reactivation of S-mycothiolated GapDH in vitro. Using shotgun proteomics, 26 S-mycothiolated proteins were identified under NaOCl stress in C. diphtheriae. These are involved in energy metabolism (Ndh, GlpD) and in the biosynthesis of amino acids (ThrA, LeuB), purines (PurA) and cell wall metabolites (GlmS). The glycolytic GapDH was identified as conserved target for S-thiolation across Gram-positive bacteria. GapDH was the most abundant protein, contributing with 0.75 % to the total cystein proteome. Moreover, GapDH is a conserved target for redox regulation and S-glutathionylation in response to oxidative stress in several prokaryotic and eukaryotic organisms. Treatment of GapDH with NaOCl and H2O2 in the absence of MSH resulted in irreversible enzyme inactivation due to overoxidation. Pretreatment of GapDH with MSH prior to H2O2 or NaOCl exposure resulted in reversible inactivation due to S-mycothiolation of the active site Cys153. Since S-mycothiolation is faster compared to overoxidation, S-mycothiolation efficiently protects the GapDH active site against overoxidation. The activity of S-mycothiolated GapDH could be restored by both, the Mrx1 and Trx pathway in vitro. Interestingly, the recovery of Smycothiolated GapDH by Mrx1 was faster compared to its reduction by the Trx pathway. In previous studies, the reactivation of S-mycothiolated Mpx and MrsA by the mycoredoxin pathway occurred also faster compared to the Trx pathway, which is consistent with our results. We were further interested to analyze the redox regulation of the glyceraldehyde-3phosphate dehydrogenase Gap of S. aureus under NaOCl and H2O2 stress, which is described in chapter 2. Using the quantitative redox proteomic approach OxICAT, 58 NaOCl-sensitive cystein residues with >10% thiol oxidation under NaOCl stress were identified. Gap and AldA showed the highest oxidation increase of 29% under NaOCl stress at their active site cystein residues. Using shotgun proteomics, five S-bacillithiolated proteins were identified, including Gap, AldA, GuaB, RpmJ and PpaC. Gap contributed with 4 % as most abundant cystein protein to the total cystein proteome. Our activity assays demonstrated that Gap of S. aureus is highly sensitive to overoxidation by H2O2 and NaOCl in vitro in the absence of BSH. The active site Cys151 of Gap was oxidized to the BSH mixed disulfide under H2O2 and NaOCl stress in the presence of BSH in vitro, which resulted in the reversible Gap inactivation. Moreover, inactivation of Gap by NaOCl and H2O2 due to S-bacillithiolation was faster compared to overoxidation, indicating that S-bacillithiolation protects the Gap active site against overoxidation in vitro. We further showed that the bacilliredoxin Brx catalyzes the reduction of S-bacillithiolated Gap in vitro. Molecular docking of BSH into the Gap active site revealed that S-bacillithiolation does not require major structural changes. Apart from Gap, the aldehyde dehydrogenase AldA was identified as S-bacillithiolated at its active site Cys279 under NaOCl stress in S. aureus previously. Thus, the expression, function, redox regulation and structural changes of AldA were analysed under NaOCl and aldehyde stress in S. aureus as summarized in chapter 3. AldA was S-bacillithiolated in the presence of H2O2 and BSH as demonstrated in BSH-specific Western blots in vitro. The expression of aldA was previously shown to be regulated by the alternative sigma factor SigmaB in S. aureus. Transcription of aldA was strongly increased in a SigmaB-independent manner under formaldehyde, NaOCl and diamide stress in S. aureus. Using an aldA deletion mutant, we demonstrated that aldA is required for growth and survival under NaOCl stress in S. aureus. The purified AldA enzyme was shown to catalyze the oxidation of various aldehyde substrates, including formaldehyde, methylglyoxal, glycolaldehyde and acetaldehyde in vitro. In addition, the function of the conserved Cys279 for AldA activity was investigated in vivo and in vitro. The purified AldAC279S mutant was shown to be inactive for aldehyde oxidation in vitro. Moreover, the aldAC279S mutant was very sensitive under NaOCl stress in vivo, and this phenotype could be reversed using the aldA complemented strain. These experiments demonstrate the function of Cys279 for AldA activity both in vitro and in vivo. AldA activity assays showed that AldA is sensitive to overoxidation and irreversible inactivation by H2O2 alone in vitro. In the presence of BSH, AldA is protected against overoxidation by reversible Sbacillithiolation in vitro. Molecular docking and molecular dynamics simulations revealed that BSH occupies two different positions in the Cys279 active site, which depend on the NAD+ cofactor. In the apoenzyme, BSH forms the disulfide with Cys279 in the “resting” state position, while Cys279 is S-bacillithiolated in the “attacking” state position in the holoenzyme in the presence of the NAD+ cofactor.
Ein Mangel an spezifischen Symptomen und diagnostischen Möglichkeiten verhindert häufig eine frühe Diagnosestellung und damit eine effektive Therapie des OC. Das Hitzeschockprotein HSP27 ist in die Progression vieler maligner Krebserkrankungen involviert und nachweislich in einer Vielzahl solider Tumoren hochreguliert. HSP27-Serumspiegel korrelieren mit der Aggressivität und Chemotherapieresistenz des OC. Daher stellt HSP27 einen potentiellen Biomarker für die Diagnostik, Prognose und Therapie des OC dar.
Die aktive Sekretion von HSP27 wurde bereits für diversen Zelltypen beschrieben und findet auch in Zellen ovariellen Ursprungs statt. Daher wurde die HSP27-Sekretion in dieser Arbeit im Zellkulturmodell mit den Ovarialkarzinomzelllinien OVCAR-3, SK-OV-3 und TOV-21G untersucht. Die Überexpression von HSP27 wurde sowohl gentechnisch mittels des DNA-Vektors pHSP27, als auch mittels Hitzeschock-Behandlung simuliert. Western Blot und ELISA Messungen dienten der Bestimmung der intra- und extrazellulären HSP27-Konzentration. Die Inhibition des intrazellulären Proteintransportes durch das ER wurde durch BFA realisiert. Der Transfektion der Zellen mit dem Vektor pHSP27 folgte eine Steigerung der intrazellulären HSP27-Expression. Diese war assoziiert mit signifikant erhöhten extrazellulären HSP27-Konzentrationen. Diese Ergebnisse konnten durch die Hitzeschock-Versuche bestätigt werden. Die Inhibition des ER-abhängigen intrazellulären Transportmechanismus durch BFA lässt auf eine aktive Sekretion von HSP27 über einen alternativen Mechanismus schließen.
In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die HSP27-Sekretion in OVCAR-3, SK-OV-3 und TOV-21G Zellen von der intrazellulären HSP27-Konzentration abhängig, aber unabhängig von ER-Transportmechanismen in den Ovarialkarzinomzellen ist. Die Anwesenheit von HSP27 im Serum von Patientinnen deutet darauf hin, dass die HSP27-Sekretion eine Funktion bzgl. der Tumorprogression des OC besitzt. Daher könnte die Konzentration an sekretiertem HSP27 als Biomarker für Diagnostik und Therapieverlauf sowie intrazelluläres HSP27 als Zielmolekül für die Therapie des Ovarialkarzinoms von Bedeutung sein.
The Effect of the Patients Nutritional Status on Immune Alterations Induced by Ischemic Stroke
(2018)
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.
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
Aufgrund verschiedenster Erkrankungen müssen Patienten regelmäßig ärztlich verordnete Medikamente einnehmen. Für den Heilungsprozess sowie zur Abwendung von gesundheitlichen Gefahren durch einen sicheren Umgang mit der eigenen Medikation ist eine sachgemäße Einnahme der Medikation entscheidend. Patienten sollten daher bestimmte Kerninformationen zu ihren ärztlich verordneten Medikamenten kennen und auch über diese Auskunft geben können. Sowohl demografische Faktoren als auch ein Medikamenteneinnahmeplan können die Auskunftsfähigkeit von Patienten beeinflussen.
Methode
In dieser Querschnittstudie wurden insgesamt 637 Patienten in zehn Hausarztpraxen im Raum Göttingen und Westthüringen zu den Medikamentenitems Name, Dosierung, Einnahmefrequenz und Indikation ihrer ärztlich verordneten Medikation befragt. Es erfolgte ein Abgleich der Patientenangaben mit der hausärztlichen Dokumentation. Des Weiteren wurde der Einfluss demografischer Faktoren sowie eines Medikamenteneinnahmeplanes auf die Auskunftsfähigkeit von Patienten zur Medikation untersucht. Die Datenerhebung wurde mittels persönlichen Interview in der Arztpraxis, Telefoninterview und postalischer Befragung durchgeführt.
Ergebnisse
Patienten konnten bezüglich ihrer einzunehmenden Medikation mäßig zum Medikamentennamen (67 %) sowie der Indikation (82 %) und sehr gut zur Dosierung (96 %) und zur Einnahmefrequenz (97 %) Auskunft geben. Es bestand eine relevante Diskrepanz zwischen den hausärztlich dokumentierten Medikamentenverordnungen und den von Patienten tatsächlich eingenommenen Medikamenten. Im Abgleich der Patientenangaben mit der hausärztlichen Dokumentation konnten Patienten am besten den Medikamentennamen (75 %) und am schlechtesten die Indikationen (47 %) übereinstimmend benennen. Mit zunehmender Medikamentenanzahl sank die Übereinstimmungsrate.
Einen Medikamenteneinnahmeplan besaßen 65 % der Patienten. Jedoch nutzten lediglich 19 % diesen zur Beantwortung der Fragen. Der Besitz eines Medikamenteneinnahmeplanes alleine zeigte keinen positiven Effekt auf die korrekte Auskunftsfähigkeit von Patienten zur Medikation, jedoch dessen Anwendung. Eine höhere Bildung (≥10 Jahre) war mit einem höheren Anteil korrekter Angaben assoziiert. Die Einnahme jedes zusätzlichen Medikamentes war ein negativer Indikator. Je nach Erhebungsmodalität variierte die Auskunftsfähigkeit von Patienten, insbesondere bezüglich des Medikamentennamens und der Indikation.
Schlussfolgerung
Patienten kennen bestimmte Basisinformationen zu ihren ärztlich verordneten Medikamenten und können häufig zu diesen Auskunft geben. Es besteht jedoch eine relevante Diskrepanz zwischen den hausärztlich dokumentierten Medikamenten und den Patientenangaben. Insbesondere bei steigender Medikamentenzahl ist die Nutzung eines vorhandenen Medikamenteneinnahmeplanes wichtig. Die meisten Patienten jedoch verwenden diesen, obwohl vorhanden, nicht. Daher führt per se die Ausstellung eines Medikamenteneinnahmeplanes nicht zu einer besseren Auskunftsfähigkeit zur Medikation. Technische Lösungen, um die Arzneimitteltherapiesicherheit zu gewährleisten und Informationslücken zu schließen, sollten unabhängig von einem unvollständigen und oft im Bedarf nicht vorhandenen oder nicht genutzten Medikamenteneinnahmeplan aus Papier entwickelt werden.
In this thesis, size-sensitive phenomena of three-dimensional dust crystals emerged in a low temperature plasma are presented. Depending on the number of particles in the system phase transitions, collective vortex motions and large-scaled expansions can be observed. To investigate these fascinating effects an advanced experimental setup as well as new evaluation methods have been developed. This thesis will present these new techniques and the gained insights.
Die therapeutische Anwendung kalter Atmosphärendruckplasmen (CAP) ist der zentrale Schwerpunkt des in einer hoch interdisziplinären Schnittstelle zwischen Natur- und Lebenswissenschaften angesiedelten Forschungsgebiets der Plasmamedizin. Trotz eines auf Basis grundlagentechnologischer und anwendungsorientierter Forschung zunehmenden Erkenntnisgewinns, wirft die Plasmamedizin sowohl bezüglich spezifischer Wirkeffekte als auch Risikopotentiale nach wie vor verschiedene Fragestellungen auf und zeigt, vor dem Hintergrund einer nicht ausschließlich auf Grundlage von in vitro Daten zu prognostizierenden unbedenklichen in vivo Anwendbarkeit, vor allem ein Defizit an klinischen Daten.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgte erstmals eine systematische Langzeituntersuchung eines unter standardisierten Bedingungen mittels kaltem atmosphärischen Plasma behandelten Probandenkollektivs. Die 5 Probanden waren 5 Jahre zuvor Teil einer Untersuchung zum CAP-Einfluss auf die Wundheilung CO2-Laser-induzierter Hautläsionen, im Zuge derer jeweils 3 der 4 Läsionen mit unterschiedlichen Applikationsschemata (1 x 10 s; 1 x 30 s; 3 x 10 s) mittels des kINPen® MED behandelt wurden.
Neben einer klinischen Evaluation wurde die Nachuntersuchung durch aufwendige, bildgebende Diagnostika wie Dermatoskopie, konfokale Laserscanmikroskopie (KLSM) und Hyperspectral Imaging (HSI) assistiert sowie fragebogengestützt hinsichtlich plasmavermittelter Hautveränderungen (POSAS) und einer möglichen therapieassoziierten Beeinträchtigung der Lebensqualität (DLQI) ergänzt.
Im Ergebnis konnten weder klinisch-makroskopisch, dermatoskopisch, noch mittels KLSM oder HSI malignitätssuspekte Veränderungen, Anzeichen chronischer Entzündungsreaktionen, pathologische Modifikationen der Zellarchitektur und Zellmorphologie oder mikrozirkulatorische Pathologien in den plasmabehandelten Arealen, gegenüber dem umliegenden, nicht mittels Kaltplasma therapierten Gewebe, belegt werden.
Die in dieser Komplexität im Rahmen einer Langzeituntersuchung am Menschen bisher einzigarten Daten tragen, insbesondere auf dem hochaktuellen Diskussionsfeld plasmaassoziierter Risikopotentiale, zu einem weiteren Erkenntnisgewinn bei. Zur Sicherung indikationsspezifischer Dosisempfehlungen und Behandlungsfenster bedarf es, aufgrund verschiedener allgemeiner und spezieller Limitationen, jedoch weiterer klinischer Studien.
In Deutschland gibt es ca. 3 Millionen Kontaktlinsenträger und pro Jahr ca. 12000 kontaktlinsen-assoziierte Keratitiden. Die Hauptursache dieser Keratitiden ist die mangelnde Compliance der Kontaktlinsenträger hinsichtlich einer adäquaten Kontaktlinsenhygiene. Leider sind jedoch die gängigen Reinigungsmethoden, besonders die am häufigsten angewandte chemische Reinigung mit den so genannten All-in-One-Lösungen besonders anfällig für Hygienefehler (Austauschrhythmen, Einwirkzeiten, mechanische Vorreinigung).
In dieser Arbeit wurde nun ein neues Desinfektionsverfahren getestet, das weitestgehend unabhängig von der Compliance der Anwender ist. Dazu setzten wir UVC-Strahlung ein und bestrahlten damit weiche Monatslinsen. Wir verwendeten zwei unterschiedlich dimensionierte Prototypen (UVC-Bestrahlungsgerät, LED-UVC-Bestrahlungsgerät). Wir testeten das Verfahren anhand der Vorschriften der Europäischen Norm EN ISO 14729. Diese Norm regelt die mikrobiellen Anforderungen und Prüfverfahren für Produkte und Systeme zum Hygienemanagement von Kontaktlinsen. Sie verlangt zwei verschiedene Test. Der Stand Alone Test ist die Pflegemitteldirektprüfung. Dabei wird das neue Desinfektionsverfahren an einer Keimaufschwemmung getestet. Der Regimen Test ist die Prüfung des Verfahrens anhand der eigenen Pflegeanleitung. Das Verfahren muss dazu an 5 Testkeimen (Staphylococcus aureus, Serratia marcescens, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, Fusarium solani) getestet werden.
Parallel zur UVC-Bestrahlung testeten wir noch vier handelsübliche All-in-One-Lösungen (Perfect Aqua Plus (MPG&E), Opti-Free Replenish (Alcon), All-in-One light (Sauflon Pharmaceuticals), Solo Care Aqua (Ciba Vision)) und verglichen dann die Ergebnisse.
Die Versuche bewiesen, dass die UVC-Bestrahlung sehr gut geeignet ist, um weiche Kontaktlinsen zu desinfizieren. Es reichten nur 30 s (UVC-Bestrahlungsgerät) bzw. 2 Stunden (LED-UVC-Bestrahlungsgerät) Bestrahlung aus um die geforderte Log-Reduktion von 3-5 Logstufen bei allen 5 Testorganismen zu erreichen.
Leider mussten wir feststellen, dass die All-in-One-Lösungen deutlich schlechter abschnitten und die Norm somit zum größten Teil nicht erfüllten, wenn man auf den Schritt der manuellen Vorreinigung verzichtete.
Zusammenfassend ist also zu sagen, dass die UVC-Bestrahlung eine sehr gute Alternative für die mikrobielle Reinigung von Kontaktlinsen, im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren, darstellt und dass ihre Wirksamkeit dabei weitestgehend unabhängig von der Compliance der Anwender ist.
Das Ziel dieser Arbeit lag in der Untersuchung der Rolle des Renin Binding Proteins (RenBP) bei der kardioprotektiven Wirkung des zytosolischen Renins in H9c2 Zellen, die einer Glucosedepletion ausgesetzt waren.
Die Ergebnisse der Immunhistochemie ließen eine Kolokalisation beider Proteine nach Glucosedepletion erkennen. Mittels chemischen Detergenzien und Renin gelang im Nativen Western Blot die Unterscheidung zwischen RenBP Homodimer, Heterodimer und Monomer. Ein artifizieller ATP-Mangel durch Apyrase, ähnlich der Glucosedepletion, bewirkte eine Heterodimerbildung. Allerdings gelang mit dieser Methode kein Nachweis des endogenen zytosolischen Renins mit dem verwendeten Antikörper. Der Abfall der NAGE-Aktivität unter Überexpression des zytosolischen Renins und Glucosemangel in Zusammenhang mit den bisher erhobenen Ergebnissen konnte die initial vermutete Interaktion zwischen RenBP und zytosolischen Renin bestätigen.
Im zweiten Teil der Arbeit sollte geklärt werden, ob ein RenBP Knock down ähnliche Effekte ausübt, wie eine Interaktion zwischen RenBP und zytosolischem Renin. Der Knock down hatte keinen Einfluss auf die Nekroserate unter Kontrollbedingungen. Im Gegensatz zu den Kontrollzelllinien konnte bei Zellen mit einem milden RenBP Knock down ein weiterer Glucosedepletion-induzierter Anstieg der Nekroserate vermieden werden. Anhand dieser Daten schlussfolgern wir, dass unter Ischämie-relevanten Bedingungen, wie einer Glucosedepletion, die zytosolische Bildung von RenBP-Renin-Heterodimeren mit einer Zellprotektion assoziiert ist. Weitere Untersuchungen müssen nach kritischer Betrachtung dieser Erkenntnis zur Verifizierung folgen.
Insgesamt weisen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit auf die Notwendigkeit des RenBP beim zytoprotektiven Effekt des zytoslischen Renins in H9c2 Zellen hin. Neben der Suche anderer Interaktionspartner für das zytosolische Renin ist zudem die Klärung des Stellenwertes des RenBP im Zellmetabolismus mit Auswirkung auf Prozesse wie Sialisierung und Glykosylierung zukünftig notwendig.
Background/Aim: Laparoscopic single-port surgery has emerged as a growing trend in minimally invasive surgery. Single-port access is preferred among women undergoing gynecologic surgery who have cosmetic concerns about scarring. Furthermore, this approach results in comparable clinical outcomes to standard laparoscopic surgery and perioperative morbidity rates have been reported to be low. The hypothesis is that a single-port technique might offer such advantages over the standard multi-port laparoscopy as less postoperative pain and better cosmetic results by decreasing abdominal wall tissue trauma. The potential disadvantages of single-port approaches are the larger umbilical incision and the technical difficulties. There are only a few randomized studies in the literature that investigate the value and safety of single-incision laparoscopic surgery in gynecological surgery. The aim of this study was to compare the safety and quality of life in patients who undergo single-incision laparoscopic assisted vaginal hysterectomy and those who undergo conventional laparoscopic assisted vaginal hysterectomy.
Methods: In a prospective randomized trial, 64 patients from three different centers in Germany were randomized (1:1) to conventional laparoscopic assisted vaginal hysterectomy (n=32) or single-incision laparoscopic assisted vaginal hysterectomy (n=30). Data was collected on 60 patients who fulfilled the criteria.
Results: The baseline characteristics of patients were similar in both groups. The mean operative time was comparable in both groups (68.2 vs 73.6 min., p = 0.409). Within the two groups, no differences were seen regarding estimated blood loss (p = 0.915), intra- and postoperative complications (p = 0.944), and wound infection rates (p = 0.944). Patients within the single-incision laparoscopic surgery group experienced significantly less pain in the first 24 hours postoperatively (p = 0.006), while pain scores at days 3, 5, 7 and 2 months postoperatively were comparable.
Conclusion: This study demonstrates that single-incision laparoscopic assisted vaginal hysterectomy is a reliable and safe setup in gynecologic surgery. Compared to conventional laparoscopic assisted vaginal hysterectomy, Notably, patients undergoing single-incision laparoscopic assisted vaginal hysterectomy experienced less pain postoperatively.
Herpesviruses are a fascinating group of enveloped DNA viruses, which rely on membrane fusion for infectious entry and direct cell-to-cell spread. Compared with many other enveloped viruses, they utilize a remarkably complex fusion machinery. Three conserved virion proteins, the bona fide fusion protein gB, and the presumably gB activating gH/gL heterodimer constitute the conserved core fusion machinery and are believed to drive membrane fusion in a cascade-like fashion. Activation of this cascade in most alphaherpesviruses is proposed to be triggered by binding of gD to specific host cell receptors. The molecular details of this fusion process, however, remain largely elusive. Yet, a detailed mechanistic knowledge of this process would be greatly beneficial for the development of efficient countermeasures against a variety of diseases. In this thesis, the functional relevance of individual components of the essential gH/gL complex of the alphaherpesvirus PrV has been assessed by two different approaches: by reversion analysis (paper II) and site-directed mutagenesis (papers III-V). In contrast to other herpesviruses, gL-deleted PrV is able to perform limited cell-to-cell spread, providing the unique opportunity to passage the entry-deficient virus in cell culture to select for PrV revertants capable of infecting cells gL-independently. This approach already resulted in an infectious gL-negative PrV mutant (PrV-ΔgLPass), in which the function of gL was compensated by formation of a gDgH hybrid protein. Here, the requirements for gL-independent infectivity of a second independent revertant (PrV-ΔgLPassB4.1), were analyzed. Sequencing of the genes encoding for gB, gH and gD, revealed mutations in each of them. By means of a robust infection-free, transfection-based cell-cell fusion assay (paper I), we identified two amino acid substitutions in the gL-binding domain I of gHB4.1 (L70P, W103R) as sufficient to compensate for lack of gL. Two mutations in gB (G672R, ΔK883) were found to enhance fusogenicity, probably by lowering the energy, required for gB refolding from pre- to postfusion conformation. Coexpression of gHB4.1 and gBB4.1 led to an excess fusion, which was completely suppressed by gDB4.1 in the fusion assays. This was surprising since PrV gD is normally not required for in vitro fusion or direct viral cell-to-cell spread, clearly separating this process from fusion during entry, for which PrV gD is essential. The fusion inhibiting effect of gDB4.1 could be attributed to a single point mutation resulting in an amino acid substitution within the ectodomain (A106V). In conclusion, these results indicated that gL is not central to the fusion process, as its function can be compensated for. As found so far, gL-independent infectivity can be realized by compensatory mutations in gH (as in PrV-ΔgLPass) or in gH plus gB (as in PrV-ΔgLPassB4.1). Excessive fusion induced by gHB4.1 and gBB4.1 was counter-regulated by gDB4.1, indicating that the interplay between these proteins is precisely regulated and further implies that gL and gD, despite being not absolutely essential for the fusion process, have important regulatory functions on gH and/or gB.
Both PrV-ΔgLPass mutants had acquired compensatory mutations in gH affecting the predicted gL-binding domain I in gH. By construction of an artificial gH32/98, which lacked the predicted gL-binding domain and was similar to the recently crystallized gH-core fragment present in the gDgH hybrid protein, we identified the N-terminal part of PrV gH as essential for gH function during fusion (paper III). gH32/98 was unable to promote fusion of wild-type gB in fusion assays and led to a total loss of function in the viral context. These results indicated that the gD moiety, present in gDgH, is critical for proper function of the gH-core fragment. We hypothesize that the gD moiety may adopt a stabilizing or modulating influence on the gH structure, which is normally executed by gL and important for interaction of gH with wild-type gB. Remarkably, substitution of wild-type gB by gBB4.1 rescued function of gH32/98 in the cellular and viral contexts. These findings suggest that gBB4.1 has been selected for interaction with “gL-less” gH. In conclusion, these results demonstrated that gL and the gL-binding domain are not strictly required for membrane fusion during virus entry and spread but that compensatory mutations must be present in gB to restore a fully functional fusion machinery. These results strongly support the notion of a functional gH-gB interaction as a prerequisite for membrane fusion.
In addition to the N-terminal domain, we identified the transmembrane domain of PrV gH as an essential component of the fusion machinery, while the cytoplasmic domain was demonstrated to play a modulatory but nonessential role (paper IV). Whereas truncation or substitution of the PrV gH TMD by a gpi-anchor or the analogous sequence from PrV gD rendered gH non-functional, the HSV-1 gH TMD was found to functionally substitute for the PrV gH TMD in cell-cell fusion and complementation assays. Since residues in the TMD which are conserved between HSV and PrV gH but absent in PrV gD, are placed on one face of an α-helical wheel plot, we hypothesize that the gH TMD has an intrinsic property to interact with membrane components such as lipids or other molecules as a requirement for promoting membrane fusion.
In a final study focusing on the function of gH, we identified the N-glycosylation sites utilized by PrV gH, and determined their individual role in viral infection (paper V). PrV gH was found to be modified by N-glycans at five potential glycosylation sites. N-glycans at PrV specific N77 and the highly conserved site N627 were found to be critical for efficient membrane fusion in the fusion assays, and during viral entry and cell-to-cell spread. N627 was further shown to be crucial for proper gH transport and maturation. In contrast, inactivation of N604, conserved in the Varicellovirus genus, enhanced in vitro fusion activity and viral cell-to-cell spread. These findings demonstrated a role of the N-glycans in proper localization and function of PrV gH.
Der Transport von Substanzen innerhalb eines Organismus stellt eine wesentliche Vorausset-zung zur Aufrechterhaltung von Stoffwechselprozessen dar. Neben endogenen Stoffen unter-liegen auch die meisten exogenen Substanzen zahlreichen Transportvorgängen, darunter auch die meisten Arzneistoffe. Deren Pharmakokinetik wird oft entscheidend von ihrer Affini-tät zu bestimmten Transportproteinen beeinflusst. Von diesen präsentiert neben den ABC-Transportern die Familie der SLC-Transporter das größte Spektrum einzelner Vertreter. Auf-grund ihrer Beteiligung sowohl an physiologischen als auch pharmakokinetischen Prozessen erweisen sich darunter die OATPs als besonders interessant. Obwohl deren Bedeutung am Stofftransport durch umfassende Charakterisierung ihrer Expression und Funktion unbestrit-ten ist, erweist sich ihr zugrundeliegender Transportmechanismus noch immer als nicht voll-ständig verstanden. Jedoch bieten Untersuchungen an verwandten Transportern, wie der bak-teriellen Lactose-Permease, Erkenntnisse, die sich möglicherweise auch auf die OATPs über-tragen lassen. Für diese wurde ein Rocker-switch-Mechanismus vorausgesagt, bei dem die Bindung des Substrats zu einer Konformationsänderung führt. Hierdurch wird das Substrat entlang einer zentralen Pore durch das Transportprotein befördert. Eine Möglichkeit derartige Konformationsänderungen, die mit einer Verschiebung der Abstände innerhalb des Moleküls einhergehen, zu untersuchen, stellt der Förster-Resonanzenergietransfer (FRET) dar. Dieser beschreibt die strahlungslose Energieübertragung zwischen zwei Chromophoren, deren Effizi-enz mit dem Abstand der Chromophore zu- bzw. abnimmt.
Erstes Ziel dieser Arbeit war es OATP2B1, als einen Vertreter der OATPs, so zu modifizieren, dass er für die Untersuchung mittels FRET zugänglich werden würde. Dies erfolgte durch die Herstellung von OATP2B1-Fusionsproteinen, bei denen der Transporter mit den FRET-geeig-neten Fluorophoren ECFP/EYFP bzw. ECFP/FlAsH ausgestattet wurde. Die Integration des ECFP erfolgte dabei jeweils am C-Terminus, während EYFP und FlAsH jeweils in die intrazellulären Schleifen des Proteins eingebracht wurden. Im Weiteren galt es, diese Fusionsproteine hin-sichtlich ihrer Funktion (Transport radioaktiv-markierter Substrate) und Lokalisation in der Zelle (Mikroskopie) zu charakterisieren. Hierbei wurde gezeigt, dass lediglich die Modifikation mit FlAsH in der dritten intrazellulären Schleife zu keiner Funktionsbeeinflussung führte und dieses Fusionsprotein auch als einziges eine membranäre Lokalisation aufwies. Der Schwerpunkt lag jedoch auf der Messung der FRET-Effizienzen der Fusionsproteine mithilfe konfoka-ler Laser-Scanning-Mikroskopie. Dabei konnte zunächst bei allen Fusionsproteinen ein FRET-Signal erfasst werden, das in Abhängigkeit der Position des FRET-Partners in der intrazellulä-ren Schleife eine unterschiedliche Effizienz aufwies. Die FRET-basierte Berechnung der Ab-stände innerhalb des Moleküls brachte Ergebnisse hervor, die vergleichbar mit denen waren, die anhand von Kristallstrukturanalysen verwandter Transporter erhoben wurden. Teilweise Übereinstimmungen ergaben sich daneben auch beim Vergleich der berechneten Abstände mit denen computergestützter Modelle. Die Ergebnisse zeigen damit das Potenzial dieser Me-thode, die Struktur des OATP2B1 aufzuklären. Außerdem stützen sie zum Teil die prognosti-zierte Strukturverwandtschaft der OATPs zu der strukturell besser charakterisierten Lactose-Permease. Letztes Ziel war es zu untersuchen, ob sich die gemessenen FRET-Effizienzen durch Zugabe des OATP2B1-Substrats E1S beeinflussen ließen. Es konnte für fast alle Fusionsproteine eine Beeinflussung festgestellt werden, wobei die FRET-Effizienzen in Abhängigkeit von der Position des FRET-Partners sowohl ab- als auch zunahmen. Daneben zeigte auch die Zugabe des OATP2B1-Inhibitors Rifampicin eine verschieden ausgeprägte Beeinflussung. Die Zugabe des Nicht-OATP2B1-Substrats 17β-Estradiol-3-glucuronid führte zu keiner Beeinflussung. Die Ergebnisse zeigen damit eine substanzspezifische Beeinflussung des Fusionsproteins. Die be-rechneten Änderungen des Abstandes waren vergleichbar mit den aus Kristallstrukturanaly-sen gewonnenen Abständen der Lactose-Permease. Es konnten hierdurch erste Hinweise ge-liefert werden, dass der dem OATP2B1 zugrundeliegende Transportmechanismus einem ähn-lichen Prinzip folgt, wie es für den Rocker-Switch beschrieben wurde. Die Bindung und der Transport des Substrats an das OATP2B1 führen zu einer Abstandsänderung innerhalb des Moleküls, die sich am ehesten über eine Konformationsänderung erklären ließe.
Diese Arbeit kann insgesamt erste Grundlagen zur weiteren Charakterisierung der Struktur und des Transportmechanismus der OATPs liefern. Sie zeigt, dass die Herstellung eines funk-tionsfähigen FRET-Fusionsproteins möglich ist und dass deren Untersuchung nachvollziehbare Ergebnisse liefern kann. Außerdem bietet sie einen Ansatz, FRET-basierte Screening-Verfah-ren für Transportersubstrate zu etablieren. Inwieweit diese praktisch umzusetzen sind, muss jedoch durch aufbauende Arbeiten geklärt werden.
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.
Die differentialdiagnostische Einordnung der Polyneuropathie (PNP), insbesondere die Frage nach dem Vorliegen einer inflammatorisch bedingten PNP, die prinzipiell einer immunmodulatorischen Therapie zugängig ist, kann im Alltag eine große Herausforderung darstellen. Neben der Standarddiagnostik mit klinischer, laborchemischer und
elektrophysiologischer Untersuchung hat sich im Laufe der letzten Jahre die Ultraschalldiagnostik peripherer Nerven als zusätzliches Diagnostikum etabliert. In den zu Beginn der Datenerhebung der vorliegenden Arbeit publizierten Studien zur Sonographie peripherer Nerven bei PNP konnte gezeigt werden, dass besonders inflammatorisch bedingte demyelinisierende PNP zu einer Vergrößerung der Nervenquerschnittsfläche (CSA) der Nerven der oberen Extremität führen. Die Daten zur Veränderung der CSA der Nerven der unteren Extremität, die in Anbetracht des häufigen Auftretens längenabhängiger PNP mit klinischer Manifestation an den Beinen besonders praxisrelevant ist, sind jedoch bislang spärlich. In der vorliegenden Fall-Kontroll-Studie sollte daher untersucht werden, ob die CSA des N. suralis bei Patienten mit PNP größer ist als bei Gesunden und ob Zusammenhänge zwischen der CSA des N. suralis und dem Schädigungsmuster, der Ätiologie und der Neurographie bestehen. Untersucht wurden insgesamt 36 Patienten mit PNP unterschiedlicher Ätiologien und 18 gesunde Probanden. Von den 36 Patienten wiesen 25 Patienten ein axonales und 11 Patienten ein demyelinisierendes Schädigungsmuster auf. Die sonographische Messung der CSA des N. suralis erfolgte an 3 zuvor definierten Punkten (Anastomose des N. cutaneus surae medialis und des N. cutaneus surae lateralis, Beginn der Sehne des M. triceps surae und im Bereich des Retinaculum musculorum peroneorum) an beiden Beinen. Um den Einfluss möglicher Messfehler gering zu halten, wurden für die weiteren Analysen die mittlere CSA (Mean CSA) als arithmetisches Mittel aus den 6 Messwerten sowie die Mean of the Max der CSA (MMax der CSA) als Mittelwert aus dem jeweiligen Maximalwert der CSA des rechten und linken N. suralis verwendet. Durch wiederholte Untersuchung 5 weiterer Probanden im Abstand von 24 Stunden konnte eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Mean CSA und der MMax der CSA sichergestellt werden(Intraclass- Korrelationskoeffizient jeweils 0,98). Die wichtigsten Ergebnisse der Studie sind, dass der N. suralis bei Patienten mit inflammatorischer PNP eine größere CSA aufweist als bei Patienten mit CIAP und Vitamin- Mangel- Polyneuropathien (2,2 mm2 vs. 1,7 mm2, p=0,03) und dass die Patienten mit einem demyelinisierendem Schädigungsmuster ebenfalls eine höhere CSA des N. suralis aufweisen als jene mit einem axonalen Schädigungsmuster. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit der aktuellen Literatur, sodass die sonographische Untersuchung des N. suralis als einziger rein sensibler Nerv und Vertreter der kleinen Nerven der unteren Extremität heute einen wichtigen Bestandteil von standardisierten). Untersuchungsprotokollen (beispielsweise Ultrasound pattern sum score, UPSS)darstellt.Ein signifikanter Unterschied zwischen der der CSA des N. suralis bei PNP-Patienten und Gesunden besteht nicht. Weiterhin konnte wie auch an anderen peripheren Nerven zuvor schon gezeigt, auch für den N. suralis eine große Streuung der CSA des N. suralis bei Patienten mit diabetischer PNP nachgewiesen werden, sodass kein signifikanter Unterschied zu PNP anderer Ätiologien oder zu Gesunden besteht. Stärken der vorliegenden Arbeit sind die hohe Standardisierung der Untersuchungen sowie insbesondere die Vielfalt der verglichenen Ätiologien. Limitierend ist die nicht gewährleistete Verblindung der Untersucherin bezüglich des Status des zu Untersuchenden als Patient oder Proband und der der Erkrankung zugrunde liegenden Ätiologie. Insgesamt ist damit nicht nur die Sonographie der peripheren Nerven der oberen Extremität sondern auch des N. suralis ein sinnvolles Add-On zur Standarddiagnostik und erleichtert die Differenzierung zwischen inflammatorischen PNP und längenabhängigen axonalen PNP. Die Sonographie ist leicht zu erlernen, bietet eine Darstellung in Echtzeit, ist kostengünstig und im Gegensatz zu anderen bildgebenden Verfahren wie der Magnetresonanztomographie gibt es keine Kontraindikationen für die Untersuchung. Gegenstand zukünftiger Studien sollten die Heterogenität morphologischer Veränderungen der Nerven bei diabetischen PNP sowie der Einsatz der Sonographie bei seltenen Kompressionssyndromen des N. suralis sein.
Das Kohärenzgefühl im höheren Lebensalter -Entwicklung und Validierung eines Messinstrumentes-
(2018)
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.
Halsschmerzen gehören zu den häufigen Beratungsanlässen in der Hausarztpraxis und sind zu circa 90% viral bedingt. Um nicht-indizierte Behandlungen mit Antibiotika zu vermeiden gibt es symptomatische Therapieoptionen. AMC / DCBA (Amylmetacresol und 2,4-Dichlorbenzylalkohol) ist eine nicht verschreibungspflichtige Wirkstoffkombination, die in Lutschtabletten (z.B. Strepsils®) enthalten ist. Die Wirkung ist antiseptisch und lokalanästhetisch.
Wir durchsuchten die Datenbanken Medline, Cochraine und EMBASE nach randomisiert kontrollierten Studien, in denen AMC / DCBA gegen Placebo oder andere lokale Behandlungsmethoden getestet wurde. Zwei Gutachter prüften unabhängig Relevanz, Einschlusskriterien und Bias der Studien. Aus den Daten der eingeschlossenen Studien wurden die gewichteten mittleren Differenzen der Schmerzreduktion berechnet.
Diese Metaanalyse fast 3 RCTs mit insgesamt 660 Patienten zusammen und vergleicht AMC / DCBA (0,6 mg Amylmetacresol, 1,2 mg 2,4-Dichlorbenzylalkohol) mit wirkstofffreien Lutschtabletten bei der Behandlung von Halsschmerzen. Berechnet wurden die gewichteten mittleren Differenzen (SMD). Hauptstudienergebnis war die Reduktion der Schmerzintensität von -1,04 Punkten (-1,28 bis -0,79; p<.00001) nach 2 Stunden im Vergleich zum Ausgangswert, gemessen auf einer 11-Punkte Ordinalskala, zum Vorteil für AMC / DCBA. Für die Nebenergebnisse wurden die Schmerzlinderung auf einer 7-Punkte-Skala von 0,89 (1,04 bis 0,73; p<0,00001) und die Linderung der Schluckbeschwerden auf der VAS100 von -0,90 (-1,06 bis -0,75; p<0,00001) nach 2h beobachtet, ebenfalls zugunsten von AMC / DCBA.
In beiden Gruppen berichteten 2 bis 16% der Probanden von Nebenwirkungen, welche meist mild und bezogen auf die eigentliche Atemwegsinfektion waren. 3 Patienten jedoch berichteten von Ulzerationen im Mund, ein Zusammenhang mit der Studienmedikation kann jedoch nicht bewiesen werden [21-23].
Because Moringa is rich in secondary metabolites and phenolics, we faced a challenge in extracting a pure DNA required for AFLP (the first proposed genotyping method). Later, different DNA isolation methods were tested to overcome the obstacles caused by phenolics and sugars, an AFLP protocol that worked well with the cultivated seedlings at the botanical garden in Greifswald. The markers for the Internal Transcribed Spacer (ITS) were as well tested that showed a monomorphic structure between all samples. Finally, SSR (microsatellite) markers were established. To optimize DNA extraction, the method of Doyle and Doyle was modified and optimized. This is an ideal method for obtaining a non-fragmented DNA that could be used for AFLP. In addition, two other DNA extraction methods; (KingFisher Flex robot using Omega M1130 extraction Kits, and spin columns and 96-plates using Stratec kits). Although we achieved similar results for both Robot kits (Omega) and Stratec kits, the amplification for most of the samples extracted with Robot did not work, therefore the Stratec kit was the method of choice as it has also a lower cost, combined with a high quality of DNA. For ITS, no polymorphism was found for 28 samples of M. peregrina from Sinai (sequences submitted to GenBank). However, since microsatellite markers of M. peregrina were not known, it was a challenge to try a cross amplification from other species with well-known microsatellite primers. Cross-amplification of 16 primers known from the related species M. oleifera was tested, and three multiplex PCR reactions were established after testing different annealing temperatures and different primers concentrations. This included 13 primers out of the 16 investigated markers which gave a reliable band. All methods used for genetic assessments for the different Moringa species are compiled in a comparative review to look for connections between the different Moringa species. For Moringaceae, M. oleifera and M. peregrina are closely related to each other. Both species have slender trunks, with thick, tough bark and tough roots and bilaterally symmetrical flowers with a short hypanthium. All but one SSR markers used in this study are highly informative However, the degree of polymorphy varied considerably within the 13 markers used. The Probability of Identity (PI) for all loci was 2.6 x 10-9 with high resolution. The percentage of polymorphic loci for all populations was 88.5±2.2; figures for single populations were 92.3%, 84.6%, 84.6%, and 92.3% for the wadis WM, WA, WF, and WZ, respectively. The genotype accumulation curve as well demonstrated that 7–8 markers were necessary to discriminate between 100% of the multilocus genotypes. Significant departures from HWE were detected for eight loci (P < 0.001), probably due a high degree of inbreeding within population. The observed (HO) and expected (HE) heterozygosities ranged from 0 to 0.86 and from 0 to 0.81, respectively. However, for the pooled population, excluding the monomorphic locus MO41, HO and HE ranged from 0.069 to 0.742 and from 0.126 to 0.73 with averages of 0.423 and 0.469, respectively. The mean of FST was 0.133, indicating that, due to the long generation time of M. peregrina, there is still relatively little differentiation between the four remaining populations. An analysis of molecular variance (AMOVA) revealed that the old populations of M. peregrina are still genetically diverse where 75% of variance was recorded within individuals and 83% within populations. An analysis with STRUCTURE, varying the parameter K between 1 and 7, revealed the most pronounced genetic structure for K=3, thus uniting the populations from two neighboured wadis (W. Agala and W. Feiran). The three groups seem to be now genetically isolated. (They may be remainders of a formerly contiguous population, especially when considering the change towards a drier climate in Northern Africa within the last 6000 years). Six clones of each two individuals collected from the same wadi were found, pointing to vegetative dispersal via broken twigs, which may have rooted after flash floods. It may be an alternative mode of reproduction under harsh conditions. Our data reveal a low gene flow between three of the four wadis, suggesting that the trees are relictual populations. In general, conservation of populations from the three genetically most diverse wadis and cross-breeding of trees within a reforestation program is recommended as an effective strategy to ensure the survival of M. peregrina at Sinai, Egypt.
Das uterine Karzinosarkom ist eine hochmaligne Erkrankung des weiblichen Genitale. Insbesondere in Europa existieren nur wenige Studien, die dieses Krankheitsbild umfassend hinsichtlich der Klinik, der Primärtherapie, der postoperativen Behandlung und der Überlebensdaten beschreiben.
Diese Arbeit ist im Rahmen der ´Promotions- und Forschungsgruppe genitaler Sarkome´ des ´Deutschen klinischen Kompetenzzentrums für genitale Sarkome und Mischtumoren´ entstanden. In die Studie wurden insgesamt 192 Patientinnen mit einem uterinen Karzinosarkom eingeschlossen. Die Datenauswertung der gemischt retro- und prospektiven Studie erfolgte longitudinal über einen Zeitraum von zehn Jahren [04/2006 – 05/2016]. Der Schwerpunkt dieser Promotion lag in der Charakterisierung und der Interpretation von epidemiologischen, klinischen und diagnostischen Befunden sowie von therapeutischen und postoperativen Maßnahmen mit Bezug auf das progressionsfreie- und das Gesamtüberleben.
Zur Erfassung der Rezidiv- bzw. Progresshäufigkeit und der adjuvanten Therapie wurde ein Fragebogen [siehe Anhang] an 181 Patientinnen bzw. behandelnde Ärzte versendet, deren Beratung mindestens sechs Monate zuvor erfolgt war. Die Anzahl der Rücksendungen belief sich auf 133, was einer Rücklaufquote von 73,5% [133/181] entspricht. Die Schätzung der Überlebensrate erfolgte mittels des Kaplan-Meier-Modells. Eine statistische Signifikanz wurde unter Anwendung des Log-rank-Tests [univariate Analyse] bei p ≤ 0,05 festgelegt.
Das Alter der Frauen zum Zeitpunkt der Erstdiagnose betrug im Mittel 63,8 Jahre. 85,9% der Patientinnen [165/192] befanden sich in der Postmenopause. Die Berechnungen ergaben, dass jüngere Frauen [< 70 Jahre] ein signifikant geringeres Rezidiv- und Progressrisiko sowie einen späteren Todeszeitpunkt aufwiesen als ältere Frauen [≥ 70 Jahre].
Am häufigsten stellten sich unspezifische Symptome wie Unterbauchschmerzen und Blutungsauffälligkeiten dar. In der bildgebenden Diagnostik [Magnetresonanztomografie, Computertomografie, Sonografie] zeigten sich bei nur etwa Dreiviertel der Patientinnen Auffälligkeiten. Von insgesamt 157 durchgeführten fraktionierten Abrasiones wurde primär nur in 65,0% der Fälle [102/157] die korrekte Diagnose gestellt. Die häufigsten Fehldiagnosen waren ein Endometriumkarzinom [36/157; 22,9%] und ein reines Sarkom [12/157; 7,6%].
Das uterine Karzinosarkom hatte im Mittel einen Durchmesser von 6 cm. Eine primäre Fernmetastasierung lag bei 23,4% der Fälle [45/192] vor. Patientinnen mit einem uterinen Karzinosarkom und heterologer Tumorkomponente leben weder signifikant kürzer, noch treten mögliche Rezidive bzw. Progresse früher ein.
Insgesamt 2,1% der Karzinosarkome [4/192] wurden mittels einer suprazervikalen Hysterektomie, 49,0% [94/192] mittels einer totalen und 42,2% [81/192] mittels einer radikalen Hysterektomie operiert. Letztere zeigte gegenüber einer totalen Hysterektomie keinen Vorteil betreffs des progressionsfreien- und Gesamtüberlebens.
70,3% der Patientinnen [135/192] erhielten eine Lymphadenektomie. Bei durchschnittlich 31 entfernten Lymphknoten stammte der überwiegende Anteil [2855/4164; 68,6%] aus dem kleinen Becken. Eine Lymphadenektomie hatte weder einen Einfluss auf das Überleben, noch auf das Auftreten möglicher Rezidive bzw. Progresse.
41,1% der Patientinnen [79/192] erhielten eine postoperative Therapie: 31,6% [25/79] eine Chemotherapie, 25,3% [20/79] eine Radiotherapie und 40,5% [32/79] eine Chemoradiotherapie. Nur in zwei Fällen erfolgte eine zusätzliche Hormontherapie.
Etwa ein Drittel der Frauen [66/192; 34,4%] verstarb bis Mai 2016 an den Folgen der Tumorerkrankung. Das durchschnittliche Zeitintervall von der Erstdiagnose bis zum Tod betrug 20,6 Monate. Das mediane Gesamtüberleben über alle FIGO-Stadien lag bei 28,8 Monaten. Aufgrund der hohen Anzahl an Zensierungen innerhalb der ersten 500 Tage der Nachbeobachtungszeit und des sogenannten ´Lost to Follow-Up´ bei den überlebenden Patientinnen wird die Berechnung aller Überlebensraten vermutlich unterschätzt. Weder eine alleinige Radio- noch eine alleinige Chemotherapie konnten das Gesamtüberleben verbessern oder das Risiko eines Rezidivs bzw. Progresses verringern im Gegensatz zu einer kombinierten Radiochemotherapie. Bei der Hälfte der Patientinnen [96/192; 50%] trat ein Rezidiv oder Progress auf. Das rezidivfreie Intervall betrug durchschnittlich 11,6 Monate. Ein zweites Rezidiv wurde bei 45,8% [44/96], ein drittes bei 29,5% der Frauen [13/44] diagnostiziert.
Die wesentlichen Erkenntnisse der vorliegenden Promotion lauten zusammengefasst:
- Ein Alter ≥ 70 Jahren ist mit einem verkürzten progressionsfreien- und Gesamtüberleben verbunden.
- Der prognostische Nutzen einer regionären Lymphadenektomie lässt sich nicht belegen.
- Eine postoperative Radiochemotherapie ist mit einem signifikant verlängerten progressionsfreien- und Gesamtüberleben verbunden.
- Im Stadium FIGO I kann eine radikale gegenüber einer totalen Hysterektomie, jeweils mit bilateraler Salpingo-Oophorektomie, keine Verbesserung der Prognose erzielen.
As the tree of life is populated with sequenced genomes ever more densely, the new challenge is the accurate and consistent annotation of entire clades of genomes. In my dissertation, I address this problem with a new approach to comparative gene finding that takes a multiple genome alignment of closely related species and simultaneously predicts the location and structure of protein-coding genes in all input genomes, thereby exploiting negative selection and sequence conservation. The model prefers potential gene structures in the different genomes that are in agreement with each other, or—if not—where the exon gains and losses are plausible given the species tree. The multi-species gene finding problem is formulated as a binary labeling problem on a graph. The resulting optimization problem is NP hard, but can be efficiently approximated using a subgradient-based dual decomposition approach.
I tested the novel approach on whole-genome alignments of 12 vertebrate and 12 Drosophila species. The accuracy was evaluated for human, mouse and Drosophila melanogaster and compared to competing methods. Results suggest that the new method is well-suited for annotation of a large number of genomes of closely related species within a clade, in particular, when RNA-Seq data are available for many of the genomes. The transfer of existing annotations from one genome to another via the genome alignment is more accurate than previous approaches that are based on protein-spliced alignments, when the genomes are at close to medium distances. The method is implemented in C++ as part of the gene finder AUGUSTUS.
Analysis of partial migration strategies of Central European raptors based on ring re-encounter data
(2018)
The phenomenon of partial migration in birds in
which some individuals of a population are migratory while others stay in the breeding area is of increasing scientific interest. The strategies of partial migratory raptors from Central Europe are, however, unclear for most species. We analysed ring re-encounter data of Common Kestrels Falco tinnunculus, Eurasian Sparrowhawks Accipter nisus and Common Buzzards Buteo buteo ringed in Germany in terms of distances and directions between ringing and re-encounter sites. We investigated possible differences between sexes and age classes, as well as effects of ringing region, seasonal weather (in the form of North Atlantic Oscillation indices) and long-term temporal changes (including climate change) on migratory strategies by means of generalized linear models. We found that migration is mostly conducted by juveniles, although migratory adults were also found. In general, males tend to migrate less than females and juveniles less than adults.
Kestrels showed differences between age classes and sexes and they responded to weather in summer and autumn. The migration activities of Kestrels decreased over years. Sparrowhawks from different regions showed no differences in migration activity and no responses to long-term temporal changes. They did not respond to seasonal weather either. Buzzards showed strong responses to winter weather (‘winter escapes’) predominantly in highland regions, and a reduction of migratory intensity probably due to global warming.
The explanatory power of ringing data, however, is limited by low re-encounter rates and temporal and spatial heterogeneity in re-encounter probability. Spatial heterogeneity mainly depends on the distribution of observers as well as on their willingness to report a re-encountered ring to the corresponding ringing scheme. We analyzed a data set of ringing and re-encounter data of Kestrels, Buzzards and Sparrowhawks provided by the EURING Data Bank. We calculated monthly re-encounter rates across Europe and, for different time periods, we predicted re-encounters for individuals of these species ringed in Germany, on the assumption that re-encounter probabilities are evenly distributed at the highest value observed within the respective home ranges. Subsequently, we tested for correlation between re-encounter rates and human population density. The number of predicted re-encounters exceed the observed by 50-300 %. We found differences between monthly re-encounter rates and between different prediction periods. Distances (between ringing and re-encounter sites) differ significantly between observations and predicted re-encounters, with higher distances in predictions. Correlation between re-encounter rates and human population density is significant, but correlation coefficients are low (ρ = 0.291-0.511). Correcting for observer heterogeneity can help to analyze ring re-encounter data e.g. in terms of dispersal and migration. However, a comprehensive data collection and a digitalization of possible prior data records by the respective ringing schemes may allow advances in this method even further.
Manipulating and utilizing plasmas becomes a more and more important task in various research fields of physics and in industrial developments. Especially in nowadays spacerelevant applications there are different ideas to modify plasmas concerning particular tasks.
One major point of interest is the ability to influence plasmas using magnetic fields. To study the underlying physical effects that were achieved by these magnetic fields for both scenarios Particle-in-Cell simulations were done. Two examples are discussed in this thesis.
The first example originates from an experiment performed by the European Space Agency ESA in collaboration with the German Space Agency DLR. To verify the possibility of heat-flux reduction by magnetic fields onto the thermal protection system of a space vehicle a simplified experiment on earth was developed. Most of the heat that is created during re-entry comes from compression of the air ahead of the hypersonic vehicle, as a result of the basic thermodynamic relation between temperature and pressure. The shock front, which builds up in front of the vehicle deflects most of the heat and prohibits the surface of the space vehicle from direct contact with the maximum flux. State of the art spacecrafts use highly developed materials like ceramics to handle the enormous heat. An attractive approach to reduce costs is to use magnetic fields for heat-flux reduction. This would allow the use of cheaper materials and thus reduce costs for the whole space mission. A partially-ionized Argon beam was used to create a certain heat-flux onto a target. The main finding of the experimental campaign was a large mitigation of heat-flux by applying a dipole-like magnetic field. The Particle-in-Cell method was able to reproduce experimental observations like the heat-flux reduction. An additionally implemented optical diagnostics module allowed to confirm the results of the spectroscopy done during the experiment. The underlying effect that is responsible for the heat-flux reduction was identified as a coupling between the modified plasma and the dominating neutral flux component. The plasma, that is guided towards the target, act as a shield in front of the target surface for arriving neutrals. These neutrals are slowed down by charge-exchange collisions. Furthermore the magnetic field induces an increased turbulent transport that is also needed to reach a reduction in heat-ux. The turbulent transport was also obtained by three-dimensional Direct Simulation Monte Carlo simulations. Unfortunately, such source driven turbulence can not be expected in space, so that a heat flux reduction in real space applications is questionable. Nevertheless, other effects like the induced turbulence by the rotating vehicle can compensate the missing source driven effect.
The second scenario in which a magnetic field is used to modify the heat flux of a plasma is the operation of the pulsed cathodic arc thruster. The same Particle-in-Cell code was used to simulate a typical pulse of this newly developed thruster of Neumann Space Pty Ltd. The typical behavior of the thruster could be reproduced numerically. The thrust is mainly produced by fast electrons. These electrons are accelerated by electric fields as a result of a plasma-beam instability. This plasma-beam instability was verified by a phase space diagnostics for the electrons. To demonstrate the influence of the magnetic field a simulation of the cathodic arc thruster without magnetic field and one with magnetic field were compared. It was shown that the use of a magnetic field leads to a ten times larger thrust by directing the heat ux. The resulting narrow plume is an additional Advantage of the particle guiding magnetic field. This narrowness of the plume reduces the danger of interaction with other components of the space vehicle.
Both scenarios demonstrate the different capabilities for electromagnetic fields to manipulate plasmas and especially the corresponding heat-flux with respect to certain tasks. The possibilities range from reducing the heat-flux onto a target to maximizing the thrust by directing the heat-ux. This thesis demonstrates that simulations are a great tool to support experiments and to deliver an improved physics understanding. They help to identify the basic physics principles in the different systems, because they can deliver information not accessible to experiments.
In particular, a better understanding of the influence of electromagnetic fields on the heat-flux distribution in space-relevant applications was obtained. This can be the basis for further simulation-guided optimization, e.g. for the design of more effective cathodic arc thrusters. Here, the goal is to minimize costs for prototypes by replacing the hardware by virtual prototypes in the simulations. This allows to test basic design ideas in advance and get more highly-optimized designs at a fraction of time and costs.
Ion thrusters are Electric Propulsion systems used for satellites and space missions. Within
this work, the High Efficient Multistage Plasma Thruster (HEMP-T), patented by the
THALES group, is investigated. It relies on plasma production by magnetised electrons.
Since the confined plasma in the thruster channel is non-Maxwellian, the near-field plume
plasma is as well. Therefore, the Particle-In-Cell method combined with a Monte-Carlo
Collision model (PIC-MCC) is used to model both regions. In order to increase the sim-
ulated near-field plume region, a non-equidistant grid is utilised, motivated by the lower
plasma density in the plume. To minimise artificial self-forces at grid points bordered by
cells of different size a modified method for the electric field calculation was developed in
this thesis. In order to investigate the outer plume region, where electric field and collisions
are negligible, a ray-tracing Monte-Carlo model is used. With these simulation methods,
two main questions are addressed in this work.
What are the basic mechanisms for plasma confinement, plasma-wall-interaction
and thrust generation?
For the HEMP-T the plasma is confined by magnetic fields in the thruster channel, generated
by cylindrical permanent magnets with opposite polarity. Due to different Hall parameters,
electrons are magnetised, while ions are not. Therefore, the dominating electron transport
is parallel to the magnetic field lines. In the narrow cusp regions, the magnetic mirror effect
reduces the electron flux towards the wall and confines the electrons like in a magnetic
bottle. At the anode, propellant gas streams into the thruster channel, which gets ionised
by the electrons creating the plasma. As a result of the electron oscillation between the two
cusp regions, ionisation of the propellant gas is efficient.
The magnetic field configuration of the HEMP-T also influences the plasma potential inside
the thruster channel. Close to the symmetry axis, the mainly axial magnetic field results in
a flat potential. At the inner wall, the field configuration reduces the plasma wall interaction
to only the narrow cusp regions. Here, the floating potential of the dielectric channel wall
and its plasma sheath result in a rather low radial potential drop compared to the applied
anode potential. As a result, the electric potential is rather flat and impinging ions at the
thruster channel wall have energies below the sputter threshold energy of the wall material.
Therefore, no sputtering appears at the dielectric wall. At the thruster exit the confinement
by the magnetic field is weakened and the potential drops with nearly the full anode voltage.
The resulting electric field accelerates the generated ions into the plume and generate the
thrust, but they are also able to sputter surfaces. During terrestrial testing, sputteringat vacuum vessel walls leads to the production of impurities. The amount of back-flux
towards the channel exit is determined by the sputter yield of the vacuum chamber wall. A
large distance between thruster exit and vessel wall reduces the back-flux and smooths the
pattern of deposition inside the thruster channel. Dependent on their material, the evolving
deposited layers can get conductive, modify by this the potential distribution and reduce
the thrust.
For the HEMP-T, ions are mainly generated at high potential close to the applied anode
potential. Therefore, the accelerated ions producing the thrust gain the maximum energy
as observed in experiment. Ions emitted from the thruster into different angles in the
plume contribute mainly to the ion current at angles between 30 ◦ and 90 ◦ . They mainly
originate from ionisation at the thruster exit. The resulting angular distribution of the
ejected ion current is close to the one of the experiment, slightly shifted by about ten
degrees to higher emission angles. In front of the thruster exit, electrons are trapped by
electrostatics forces. This enhanced density allows ionisation and an additional electron
density structure establishes.
What are possible physics based ideas for optimisation of an ion thruster?
An optimised thruster should have a high ionisation rate inside the thruster channel, low
erosion and an ion angular distribution with small contributions at high angles for min-
imised thruster satellite interactions. In experiments, the HEMP-T satisfies already quite
nicely these requests. In the simulations, low erosion inside the thruster channel and angular
ion distributions close to the experimental data are demonstrated. However, the ionisation
efficiency is lower and radial ion losses are larger than in experiment. A possible explanation
of these differences is an underestimated transport perpendicular to the magnetic field lines,
well known for magnetised plasmas.
A successful example for an optimisation using numerical simulations is the reduction of
back-flux of sputtered impurities during terrestrial experiments by an improved set-up of
the vacuum vessel. The implementation of baffles reduces the back-flux towards the thruster
exit and therefore deposition inside the channel. These improvements were successfully im-
plemented in the experiment and showed a reduction of artefacts during long time measure-
ments. This leads to a stable performance, as it is expected in space.
Das Ziel dieser randomisierten kontrollierten Studie war es, die Effektivität eines häuslichen physiotherapeutischen Übungsprogramms mit visueller Anleitung zur Reduktion von CMD-Schmerzen im Vergleich zur Standardtherapie Okklusionsschiene zu testen.
Material und Methode: 32 Patienten mit Schmerzen im craniomandibulären Bereich und dem Wunsch nach einer Behandlung wurden in die Studie einbezogen. Als Einschlusskriterium galt ein Wert für Schmerzen von ≥ 3 auf der numerischen Analogskala (NAS). Die Befunderhebung erfolgte anhand der Research Diagnostic Criteria for Temporomandibular Disorders (RDC/TMD) und auf der Basis von Fragebögen zur Selbstauskunft über Belastungsfaktoren (DASS) sowie der Schmerzchronifizierung (GCPS). Nach Randomisierung ergaben sich für die Gruppe Schiene 16 Patienten (m/w = 4/12; Alter: 40,19 Jahre) sowie für die Gruppe DVD ebenfalls 16 Patienten (m/w = 2/14; Alter: 44,81 Jahre). Patienten der Gruppe Schiene erhielten eine okklusal adjustierte Okklusionsschiene mit Front-Eckzahnführung aus hartem Kunststoff und wurden angehalten, diese über einen Zeitraum von 4 Wochen jede Nacht zu tragen. Den Patienten der Gruppe DVD wurde die DVD ausgehändigt. Anschließend wurden sie instruiert, die darauf dargestellten Anleitungen für das häusliche Physiotherapieprogramm 3x täglich für 4 Wochen zu wiederholen. Eine Zwischenkontrolle erfolgte in beiden Gruppen eine Woche nach Therapiebeginn. Vier Wochen nach Therapiebeginn wurde eine erneute klinische Untersuchung angesetzt. Als Bewertungsmaßstab für den Therapieerfolg wurden insbesondere folgende Parameter einbezogen: mittlerer Wert auf der NAS-Schmerzskala sowie der Skala zur Bestimmung der Leistungseinschränkung und mittlere Anzahl druckschmerzhafter Bereiche der Kiefergelenke und Kaumuskulatur in den jeweiligen Gruppen jeweils vor und nach Therapie. Als statistische Verfahren zur Datenauswertung kamen sowohl deskriptive und bivariate Analysen, als auch die Interpretation von Konfidenzintervallen zur Anwendung.
Ergebnisse: Beide Gruppen zeigten eine signifikante Verbesserung hinsichtlich der Parameter Schmerz, Leistungseinschränkung und Zahl der druckschmerzhaften Bereiche. Eine Schmerz-reduktion von mindestens 30% wurde in der Gruppe Schiene bei 62,5% und in der Gruppe DVD bei 68,8% der Probanden erreicht. Im Vergleich beider Gruppen war in allen Parametern kein klinisch signifikanter Unterschied (p>0,05) bzw. keine Unterlegenheit der DVD gegenüber der Schiene zu verzeichnen. Bei der Reduktion druckschmerzhafter Bereiche war die DVD der Schiene sogar überlegen.
Schlussfolgerungen: Es konnte gezeigt werden, dass das Selbstmanagement von CMD-Schmerzen mittels häuslicher physiotherapeutischer Übungen im Verlauf von vier Wochen ebenso wirksam ist wie die Eingliederung einer Okklusionsschiene, vielleicht sogar dahin-gehend Vorteile hat, dass die Gesamtpersönlichkeit des Patienten angesprochen und er in die Beschwerde-/ Schmerzbefreiung aktiv einbezogen wird.
Der Zahnverlust, überwiegend bedingt durch Karies und Parodontitis, ist eine der häufigsten Erkrankungen unserer Gesellschaft. Herausnehmbarer Zahnersatz spielt eine große Rolle bei der Wiederherstellung von Kau- und Sprechfunktion, sowie der Ästhetik, daher ist das Ziel dieser Studie, die klinischen Parameter einer rein konuskronengetragenen oder kombiniert konuskronen- und klammergetragenen Prothese zu untersuchen und Folgeleistungen darzustellen. Weiterhin wurde die Zufriedenheit der Patienten mit diesem Zahnersatz in Abhängigkeit von der Art des Zahnersatzes überprüft.
Von April 2011 bis Juni 2012 wurden 24 Frauen und 25 Männer mit einem Durchschnittsalter von 68,9 Jahren untersucht. 43 Ober- und 37 Unterkieferprothesen befanden sich im Mittel 5,1 Jahre in situ. Es wurden 158 Konuskronen und 38 Klammerzähne klinisch untersucht. Dabei wurden Eckzähne und Prämolaren vor allem zur Konuskronenverankerung und Molaren häufig zur Klammerretention verwendet.
Es konnte gezeigt werden, dass im Unterkiefer durchschnittlich weniger Zähne (2,97) zur Retention der Prothesen benötigt werden als im Oberkiefer (3,29). Die Sondierungstiefen waren mesial durchschnittlich am höchsten. Rund 72 % der Pfeilerzähne wiesen einen Lockerungsgrad von 0 – 1 auf. Ein kariöser Defekt im Randbereich der Innenkoni trat selten auf (1,1 %).
Am zufriedensten waren die Teilnehmer mit der Ästhetik und dem Sprechen mit den Prothesen. Am schlechtesten schnitten die Prothesen beim sicheren Halt bzw. der Lagestabilität ab.
In den verfügbaren Patientenakten wurde am häufigsten die Druckstellenentfernung dokumentiert, gefolgt von den Rezementierungen der Primärkronen und der Friktionsverminderung.
Im Durchschnitt wurden bei den rein konuskronengetragenen Prothesen Kosten von insgesamt 344,97 € fällig (Eigenanteil (EA) der Patienten: 112,85 €; Krankenkassen-Anteil (KK): 218,32 €). Die kombiniert konuskronen- und klammergetragenen Konstruktionen waren bei der Instandhaltung etwas teurer: insgesamt 386,21 € (EA: 138,64 €; KK: 282,57 €).
Diese Arbeit kann als Orientierung zur Planung von prothetischen Behandlungsmaßnahmen und zur Aufklärung der Patienten dienen. Es kann abgeschätzt werden, welche Nachsorgeleistungen für den Zahnarzt und ggf. für das Dentallabor, sowie Folgekosten für den Patienten entstehen könnten. Die Analyse der Zufriedenheit mit dem doppelkronengetragenem Zahnersatz in Bezug auf Lage, Stabilität und Ästhetik könnte für Zahnärzte ebenfalls zur Argumentation bei der Beratung zu einer Neuversorgung mittels konuskronengetragenem Zahnersatz hinzugezogen werden.
Weiterhin ist diese Arbeit Grundlage für weiter klinische Studien zur Abschätzung klinischer Parameter in Bezug auf den prothetischen Erhaltungsaufwand und die Patientenzufriedenheit von anderen prothetischen Versorgungskonzepten Zahnersatz und deren Folgekosten.
Die krankhafte Fettleibigkeit (Adipositas) wird in weiten Teilen der Welt zunehmend zum bestimmenden Gesundheitsproblem. Die Datenerhebungen der Weltgesundheits-organisation (WHO) sowie der Organisation zur wirtschaftlichen Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) zeigen einen deutlichen Anstieg der Adipositasprävalenz über die letzten Jahrzehnte. In vielen OECD Ländern gilt heute über die Hälfte der Bevölkerung als übergewichtig oder adipös (WHO: Website der WHO, zuletzt geprüft am 02.09.2017; OECD: Fettleibigkeit und Übergewicht nehmen in den OECD-Ländern weiter zu, zuletzt geprüft am 02.09.2017). Dies wird zur immer größeren Belastung für das Gesundheitssystem, da Adipositas mit vielen Sekundärkrankheiten wie Herz-Kreislauferkrankungen, Bluthochdruck und bestimmten Krebsarten assoziiert wird (Bray 2004; Després et al. 2001; Malnick und Knobler 2006). Für das Jahr 2003 wurde für das deutsche Gesundheitssystem dadurch ein finanzieller Aufwand in Höhe von 11 Milliarden Euro für die Behandlung von Adipositas oder durch Adipositas verursachte Komorbiditäten veranschlagt (Knoll 2010). Hinzu kommen „emotionale Kosten“ der Betroffenen, die unter sozialer Ausgrenzung und Stigmatisierung leiden (Latner und Stunkard 2003; Neumark-Sztainer et al. 1998; Sobal et al. 1995; Brewis et al. 2011; Brewis 2014).
Neben diesen klar Adipositas-assoziierten gesundheitlichen Beeinträchtigungen hat es immer wieder Untersuchungen zu einem möglichen Zusammenhang von Adipositas und Kognition gegeben. Dieser wurde in vielen Studien am Menschen untersucht und die bisherigen Ergebnisse sehr anschaulich von Anna Dahl und Linda Hassing 2013 beziehungsweise Christina Prickett und Kollegen 2015 analysiert (Dahl und Hassing 2013; Prickett et al. 2015). Diese Übersichtsarbeiten zeigen auf, dass es durchaus Belege für einen Zusammenhang von Adipositas und Kognition gibt, allerdings ist die Datenlage zu diesem Thema durchaus ambivalent.
In dieser Arbeit sollte deshalb der Einfluss von Adipositas auf die Kognition mithilfe eines etablierten Mausmodells für Adipositas untersucht werden. Zu diesem Zweck wurden adulte, vier bis sechs Monate alte, Leptin-defiziente Mäuse (ob) und deren Wildtypkontrollen (wt) vergleichend untersucht. Unsere Daten zeigen, dass Adipositas im Mausmodell nicht mit einer kognitiven Beeinträchtigung einher geht. Sowohl im Verhaltensexperiment (hippocampusabhängiges Lernen, Morris water maze) als auch auf zellulärer Ebene in der Verbindungsdichte der Nervenzellen untereinander (Dichte dendritischer Dornen) zeigten sich zwischen Leptin-defizienten und Wildtyptieren keine signifikanten Unterschiede.
Allerdings wiesen Leptin-defiziente Tiere ein kleineres Hirnvolumen als Wildtypkontrolltiere auf, ein Ergebnis, das mit anderen Publikationen übereinstimmt (Ahima et al. 1999; Steppan und Swick 1999). Detaillierte Analysen der Volumenverhältnisse im Gehirn von Leptin-defizienten und Wildtypmäusen in dieser Arbeit ergaben, dass sich die relativen Größenverhältnisse im Gehirn von ob‑Tieren zugunsten des Hippocampus verschieben. Diese Ergebnisse widersprechen damit Befunden in adipösen Menschen, die kleinere Hippocampusvolumina aufwiesen (Isaac et al. 2011).
Die adulte hippocampale Neurogenese selbst, also die Bildung neuer, funktionaler Neuronen im adulten Gehirn, war im Gyrus dentatus von Leptin-defizienten Mäusen signifikant vermindert. Zusammen mit den Analysen von Proliferation und Apoptose von Hirnzellen im Gyrus dentatus, konnte diese eingeschränkt Neurogenese auf eine geringere Proliferation neuronaler Vorläuferzellen zurückgeführt werden. Die Überlebens-wahrscheinlichkeit schien dabei nicht beeinflusst, da keine erhöhte Apoptose im Gyrus dentatus ermittelt werden konnte.
Die hier durchgeführten Experimente konnten keine direkte, negative Auswirkung von Adipositas auf Kognition im Mausmodell belegen. Wenngleich ein Einfluss auf Aspekte der neuronalen Plastizität durch eine verminderte adulte Neurogenese sowie das Gehirngesamtvolumen bestätigt werden konnte, waren Veränderungen des Verhaltens der ob‑Tiere unter Berücksichtigung ihrer motorischen Defizite nicht nachweisbar.
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.
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.
Zusammenfassung
Es existieren viele unterschiedliche Operationstechniken, die mit einzelnen oder kombinierten Wirkprinzipien zur Korrektur eines Entropiums eingesetzt werden. In der vorliegenden Untersuchung sollten retrospektiv am Patientenkollektiv der Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde der Universitätsmedizin Greifswald Charakteristika der Entropiumerkrankungen, Operationstechniken, Auftreten von Rezidiverkrankungen und individuelle Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis analysiert werden. Ziel war es, Empfehlungen im Sinne der Qualitätssicherung für Korrekturoperationen beim Vorliegen eines Entropiums zu geben.
Patienten und Methode: In der Greifswalder Studie wurden sämtliche Patienten erfasst, die sich in den Jahren 2006 bis 2010 einer Entropiumkorrekturoperation unterziehen mussten. Die Datenauswertung beinhaltete wesentliche Charakteristika der Entropiumerkrankung wie Art und Lokalisation des Auftretens. Die durchgeführten Operationen wurden nach einzelnen Methoden unterteilt und entsprechend der addressierten Wirkprinzipien zu solitären oder kombinierten Techniken zusammengefasst. Ebenso erfolgte eine Zuordnung der den Eingriff durchführenden Operateure zu den Operationsmethoden bzw. -techniken, um so eine eventuelle Korrelation zwischen Operationsart, Operateur und Rezidivrate bestimmen zu können. Bezüglich der Rezidiverkrankung wurden die Zeitdauer bis zum Auftreten, die allgemeine Rezidivrate und diejenige für die einzelnen Operationsmethoden aus der Datensammlung extrahiert. Anhand der eigenen Ergebnisse und von Literaturempfehlungen wurde ein Dokumentationsbogen zur Qualitätssicherung bei der chirurgischen Therapie des Entropiums erarbeitet.
Ergebnisse: Die Daten von 126 Patienten (126 Augenlider) mit Entropiumoperation wurden ausgewertet. Das Durchschnittsalter betrug 71 Jahre, bei 90% der Probanden bestand ein E. senile, 52% waren weiblichen Geschlechts. Die Lokalisation war zu 97% am Unterlid und mit 52% etwas häufiger am rechten Auge. Nach Wirkprinzip unterteilt, wurden zu 46% solitäre und zu 54% kombinierte operative Korrekturtechniken angewendet. Das häufigste Operationsverfahren war die Prozedur nach Wies-Quickert mit 48%, gefolgt von der Traktionsnaht mit 24% aller operativ versorgten Patienten. Die allgemeine Rezidivrate betrug 23%. Diese unterschied sich aber deutlich, in Abhängigkeit vom gewählten Eingriff, mit 2% für die Operation nach Wies-Quickert und 43% für die Traktionsnaht. Eine eventuell notwendige Rezidivoperation wurde im Median 30 Monate nach der Erstoperation durchgeführt. Der späteste Zeitpunkt eines Rezidivs wurde mit im Durchschnitt 77 Monaten nach vorausgegangener Traktionsnaht festgestellt. Die Analyse der insgesamt sechs beteiligten Operateure erbrachte als wichtigstes Ergebnis, dass die häufigste Operationsmethode nach Wies-Quickert zu 92% von ein- und demselben Ophthalmochirurgen angewendet worden ist. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein Dokumentations- und Fragebogen erstellt, der sowohl Aspekte der Diagnosestellung und Operationsplanung beim Entropium, als auch die postoperative Fremd- und Selbstbeurteilung durch den Patienten einbezieht.
Schlussfolgerungen: Die demografischen Angaben und Ergebnisse zur Lokalisation der Entropiumerkrankung deckten sich weitgehend mit denen aus der Literatur. Die relativ hohe allgemeine Rezidivrate war bedingt durch die häufige Anwendung des solitären Wirkprinzips der Traktionsnaht, wohingegen die Operation nach Wies-Quickert mit kombiniertem Wirkprinzip eine sehr niedrige Rezidivrate hatte. Da an der Entstehung eines Entropiums regelhaft mehrere Pathomechanismen beteiligt sind, sollte künftig noch häufiger eine kombinierte Operationsmethode zur Entropiumkorrektur eingesetzt werden. Das späte Rezidiv bei der Traktionsnaht weist auf zu berücksichtigende Einflussfaktoren wie Allgemeinzustand, Begleiterkrankungen und zumutbaren Operationsumfang bei der individuellen Entscheidung zu einem operativen Korrekturverfahren hin. Die Erfahrung des Operateurs spiegelte sich in einer häufigen operativen Praxis und niedrigen Rezidivrate wider. Der Dokumentations- und Patientenbegleitbogen kann künftig helfen, neben der kliniksinternen Qualitätssicherung die Therapie von Patienten mit Entropiumerkrankung weiter zu optimieren.
Most animals live solitarily, but for some species the benefits of group living outweigh the costs and social communities have evolved. Truly social societies are characterized by cooperation in tasks like foraging, predator defense and brood care. In the most extreme cases, non-reproducing individuals act as helpers and provision offspring of reproducing individuals at the cost of their own reproductive success. This alloparental care is attributed to kin selection that provides the helpers with inclusive fitness benefits. However, how reproductive role is determined and in which ways virgin helpers in a group benefit the community is not always well understood.
Spiders are known to be generalist hunters, which in many cases do not shy away from cannibalism. Thus, most spiders live solitarily. However, in a few species a permanently social lifestyle has evolved in which individuals live together throughout their life, providing an intriguing case of social evolution. These spider communities are characterized by lack of premating dispersal leading to extreme inbreeding, by reproductive skew, in which only a proportion of females reproduce and by cooperative breeding of the reproducing females. It has been assumed that the large proportion of virgin females act as helpers not only in foraging and web maintenance but also during brood care. In the social spider Stegodyphus dumicola brood care involves the intensive task of regurgitation feeding, at which mothers regurgitate their own liquefied body tissue. At the end of brood care, the offspring sucks the mothers dry during matriphagy, leading to the death of brood caring females and a semelparous lifestyle. In the closely related solitarily breeding Stegodyphus lineatus virgin females do not provide brood care. The ability of virgin females in S. dumicola to care for offspring would thus depict an adaptation to sociality and cooperative breeding. I therefore aimed to clarify the role and significance of virgin females in colonies of social spiders and furthermore investigated a possible mechanism of how reproductive role within a colony is determined.
I investigated whether there is differential task participation in a non-reproductive task and the task of brood care among reproducing mothers and virgin females (helpers) in Stegodyphus dumicola. The study provides explicit evidence that brood care – including egg sac care, regurgitation feeding and matriphagy – is performed by mothers as well as by virgin helpers. Virgin females in a colony can thus rightfully be termed allomothers. However, the task participation differed between the reproductive states. While mothers engaged more often in brood care, virgin females were more active in foraging. However, the active provisioning of offspring by the virgin females decreases the motherly workload as is suggested by the extended brood care period in comparison to solitary breeders. The observations on virgin allomaternal care are supported by histological studies on the midgut tissue of brood caring females, which revealed that mothers and virgin helpers undergo comparable morphological changes in preparation of regurgitation feeding. The changes in virgin females correlate to ovarian development that might depict an internal maturation process which sets virgin females in the right state to provide care. The morphological changes in mothers and virgin helpers of S. dumicola are less comprehensive than in the solitarily breeding S. lineatus mothers. This indicates that cooperatively caring females are able to save on their resources, provision offspring for longer and thus are probably able to increase survival of the brood by an extended care period. A surprising consequence of cooperative brood care is the ability of mothers to produce a second viable egg sac, even when the first brood is successful. Mothers of the cooperative breeding S. dumicola can thus depart from the strictly semelparous lifestyle and instead invest part of their resources in a second clutch. This finding identified a new way of how cooperative breeding enhances breeding success of reproducers and thus inclusive fitness for helpers as well, thus adding to the benefits of allomaternal care.
Virgin females did not store significantly lower amounts of lipids in their midgut tissue than mothers, raising the question of how much reproductive role of females is determined by competition for resources during growth, as often assumed. Another possible determinant of female reproductive skew is the characteristic male scarcity in spider colonies, with only about 12 percent of spiders being male. Males are assumed to mature early within a few days and die early, thus leaving late maturing females unmated due to lack of mating partners. However, my studies provided evidence that male maturation is more skewed than expected and males might survive several months. Subadult females did not accelerate molting when an adult male was present, which could further indicate, that male presence is not a limiting factor on reproduction in males. Furthermore, males are able copulate with up to 16 females and did not show e preference for large females during mating trials. Males are thus able to fertilize all females, provided all females mature in time. I therefore suggest, that male scarcity is not major determinant of reproductive skew in females, especially in small and middle-sized colonies in which female maturation might only be moderately skewed.
My studies were able to demonstrate the meaning of the large proportion of unmated females in a colony of the social spider S. dumicola. Virgin helpers support mothers during brood care and thus do not only enhance the brood care period but facilitate mothers to produce multiple clutches. Virgin females are able to care as they undergo similar morphological changes as mothers’ do. This seems to be facilitated by an internal maturation process, indicated by ovarian development and oviposition by virgin females, both of which has never been observed in virgins of the subsocial species. How reproductive role is determined remains unclear, but I was able to exclude male scarcity as a major factor influencing reproductive skew.
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.
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.
Ziel der vorliegende Arbeit war es, das zur Zeit national und international verbreitete nicht operative Management (NOM) bei Versorgung von parenchymatösen Organläsionen nach stumpfem Bauchtrauma zu analysieren. Es wurde untersucht, ob die nichtinvasive und kostengünstige Sonografie sowohl für die primäre Diagnostik, als auch für die Verlaufskontrollen bei kreislaufsuffizienten Kindern mit parenchymatösen Organläsionen ausreichend sicher ist.
Wir untersuchten die Kinder, die in der Zeitraum von 2007 bis 2013 in der Klinik und Poliklinik für Kinderchirurgie der Universitätsmedizin der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald wegen eines stumpfen Bauchtraumas stationär aufgenommen wurden. Es wurden 156 Patienten in diese Studie eingeschlossen und alle Patienteninformationen retrospektiv aus dem Krankenblatt erhoben und ausgewertet.
Die Auswertung zeigte, dass 98% der Kinder mit parenchymatöser Organläsion nach stumpfem Bauchtrauma erfolgreich konservativ behandelt werden konnten.
154 Patienten (98%) erhielten primär eine Sonografie des Abdomens nach der initialen körperlichen Untersuchung. Davon zeigten zweiundzwanzig Patienten (14,2%) primär einen auffälligen Sonografie-Untersuchungsbefund. Sieben Patienten davon bekamen als weitere Diagnostik eine Abdomen-CT, drei Patienten eine Abdomen-MRT und ein Patient eine MRCP. In allen elf Fällen konnte die sonografisch dargestellten Organläsionen bewiesen werden. Von 154 Patienten zeigte sich in der Abdomen-Sonografie nur ein falsch positiver und nur ein falsch negativer Befund.
Mit unseren Ergebnissen aus der vorgelegten Studie kommen wir zu der Schlussfolgerung, dass bei kreislaufsuffizienten Kindern mit parenchymatöser Organläsion trotz auffälligem Sonografiebefund nicht zwingend eine Abdomen-CT erforderlich ist. Die Verlaufskontrolle kann durch wiederholte Abdomen-Sonografien durchgeführt werden. Ferner können wir den hohen Stellenwert der nicht operativen Therapie von Abdominalorganverletzungen im Kindesalter bestätigen.
This work study a monolayer of branched poly(ethyleneimine (PEI) adsorbed onto oppositely charged surfaces with iron chelates or iron ions in the absorption solution. The conformation of adsorbed PEI is explored in the dependence of the composition of the adsorption solution by measuring the surface forces using atomic force microscopy (AFM) with the colloidal probe (CP) at different ionic strengths (INaCl) in surrounding aqueous solution. The surface coverage of these layers is investigated using X-ray reflectivity.
PEI solutions show different pH values with iron chelates (pH = 3), iron ions (pH = 4.67) or pure water (pH = 9.3) at room temperature. Low surface coverage of PEI at pH = 3 adjusted by monovalent ions was also observed. However, adsorbing PEI with iron ions or iron chelates and washing with pure water shifts the pH, leading to an adsorbed PEI layer with high coverage. In our observation, the influence of iron ions and iron chelates on the surface coverage of PEI film is stronger than the pH effect. PEI adsorbed from a pure water solution shows flat conformation. Surface force measurements with CP show that PEI adsorbed from solutions containing iron chelates or iron ions cause almost identical steric forces. The thickness of the brush L is determined as a function of the ionic INaCl in the measuring solution. It scales as a polyelectrolyte brush.
The maximum number density of gold nanoparticles (AuNPs) adsorbed onto the PEI brushes was identical and larger than on flatly adsorbed PEI. On the PEI layer with the larger surface coverage, the AuNPs aggregate; on the PEI layer with the lower surface coverage they do not aggregate. Taken together, these results contribute to understanding the mechanisms determining surface coverage and conformation of PEI and demonstrate the possibility of controlling surface properties, which is highly desirable for potential future applications.
In this thesis, we also investigate the top layer (PSS and PDADMA) of polyelectrolyte multilayer (PEM) films. PEM films were prepared by sequential adsorption of oppositely charged PEs on solid substrates. PEM films consist of polydiallyldimethylammonium (PDADMA) as polycation and the polystyrene sulfonate (PSS) as polyanion. PDADMA has a smaller linear charge density than PSS. For this system, two different growth regimes are known: parabolic and linear. I studied the top layer (PSS and PDADMA) conformation of PEM films and how the structure of this top layer is affected by increasing the number of PDADMA/PSS layer pairs N and the addition of salt to the surrounding solution.
The INaCl was changed during the force-distance measurements. PSS terminated films always show electrostatic forces at INaCl < 0.1 M and flat conformation. The surface charge density is always negative at INaCl < 0.1 M. The surface charge of the PSS top layer starts to turn from negative to positive at N ≥ 14. At N between 13 and 15, adsorbed PSS cannot compensate all the excess PDADMA charge. This leads to an accumulation of the positive extrinsic sites within the PSS terminated film beyond a specific N. At INaCl ≈ 0.1 M, an exponential decaying force was measured. This is an indication of unusual long-ranged hydration force (decay length λ-1 ≈ 0.2-0.5 nm), and PSS terminated film shows zwitterionic or neutral surface. At INaCl > 0.1 M, a non-electrostatic action occurs and the PSS terminated film reswells in solution.
PDADMA terminated surface consisting of few layers show a flat conformation and the electrostatic forces were measured. For N ≥ 9 and INaCl ≤ 0.1 M, steric forces were measured. The force-distance profiles are well-explained by Alexander and de Gennes theory. PDADMA chains show a maximum L that is around 40-45 % of the contour length. For INaCl ≈ 0.1 M, and N > 9, a flat, neutral or zwitterionic surface is found (λ-1 ≈ 0.3-0.9 nm). For N = 9 and INaCl > 0.1 M, a strong screening of electrostatic interaction and attractive forces are observed. For N > 9 and INaCl > 0.1 M, the ion adsorption into the PE chains leads to an increase in the monomer size and as a result, the L increases and PDADMA brushes reswell again into the solution.
These data show that by varying N and INaCl, different surface forces can be obtained: Electrostatic forces (flat chains) both positive and negative, steric forces (brush), hydration force (flat, neutral or zwitterionic surface), and effects not yet explained (reswelling brush).
Mit der Zielstellung einem Ärztemangel im nervenheilkundlichen Fachbereich entgegenzutreten ist die Ermittlung von Prädiktoren zur Vorhersage eines spezifischen Berufswunsches (einer Spezialisierungspräferenz) eines Medizinstudierenden von Interesse. Weiterhin erscheint es sinnvoll auch gerade die frühen praktischen Kontaktflächen zwischen Fachbereich und Medizinstudierendem
auf ihre Wahrnehmung zu betrachten. Gemeinsames Ziel der kumulativen Arbeiten war die Analyse von Angaben aus
studentischer Sicht zur späteren Fachbereichswahl in Neurologie und / oder Psychiatrie / Psychosomatik und im Bereich der Psychiatrie zu ersten Erfahrungen im
Pflegepraktikum. Es galt Aussagen zu Prädiktoren und Wahrnehmung zu treffen.
Die hier vorliegende Studie befasst sich mit der Topografie der Fossa pterygopalatina des Menschen unter Berücksichtigung alters- und geschlechtsspezifischer Unterschiede. Die Studie basiert auf der Untersuchung von insgesamt 114 DVT-Datensätzen erwachsener Probanden beiderlei Geschlechts. Basierend auf den Rohdatensätzen wurden mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT Version 2.11 Professional ©) axiale und sagittale Schnitte der DVT-Aufnahmen mit einer Schichtdicke von 0,5 mm erstellt. Nach Festlegung geeigneter Messebenen und Tangenten wurden verschiedene Strecken- und Winkelmessungen vorgenommen, um die Lage der Fossa pterygopalatina im Raum besser beschreiben zu können. Im Mittelpunkt dieser Studie standen die Abstände verschiedener Strukturen der Fossa pterygopalatina zur Median-Sagittal-Ebene und zum anteriorsten Knochenpunkt. Zur Beurteilung des Geschlechtsdimorphismus wurden die Messdaten einem t-Test unterzogen. Um eventuelle Unterschiede zwischen den Altersgruppen aufzeigen zu können, wurde eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt. Zusätzlich wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse auch unter Berücksichtigung verschiedener Gesichtsschädelmaße durchgeführt und zur Beurteilung von Seitenunterschieden ein Symmetriequotient bestimmt. Mit Hilfe der vorgenommenen Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina zu definierten Knochenpunkten lässt sich die Topografie der Fossa näher beschreiben. In Bezug auf die Medianebene des Kopfes liegt das Foramen rotundum am weitesten lateral. Etwas weiter medial vom Foramen rotundum projiziert sich der Canalis palatinus major, gefolgt vom Foramen sphenopalatinum. Am weitesten medial liegt der Canalis pterygoideus. Die Abstände der Strukturen der Fossa pterygopalatina zu anterioren Knochenpunkten zeigen, dass sich der Eingang der Fossa in den Canalis palatinus major auf den Bereich der fazialen Kieferhöhlenwand projiziert. Das Foramen sphenopalatinum und der Canalis pterygoideus hingegen projizieren sich auf den Processus frontalis der Maxilla. Das Foramen rotundum projiziert sich auf den Übergang zwischen dem medialen und inferioren Margo orbitalis. Für einen Großteil der in dieser Studie erhobenen Parameter konnten wir einen signifikanten Geschlechtsdimorphismus zugunsten der männlichen Probanden nachweisen. Für die erhobenen Höhenparameter ist der Geschlechtsdimorphismus stets stärker ausgeprägt als für die Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina zur Median-Sagittal-Ebene und zum anteriorsten Knochenpunkt. Zwischen den verschiedenen Altersgruppen konnten für keine Parameter signifikante Unterschiede festgestellt werden. Die durchgeführte Korrelationsanalyse weist auf zahlreiche Zusammenhänge zwischen den in dieser Studie ermittelten Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina und verschiedenen Schädelmaßen hin. Die Regressionsanalyse deutet auf einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Distanz des Foramen rotundum zum anteriorsten Knochenpunkt und der Schädelbasislänge hin. Inwieweit dieser Zusammenhang auch für andere Populationen gilt, sollte in weiterführenden Studien untersucht werden. Mit Hilfe der hier vorliegenden Daten ist es möglich, ausgehend von definierten und tastbaren Knochenpunkten am Gesichtsschädel, die Position der einzelnen Foramina und Kanäle der Fossa pterygopalatina von diesen Knochenpunkten direkt abzuschätzen. Damit können diese Untersuchungsergebnisse ein Hilfsmittel für die intraoperative Orientierung darstellen. Da für die in dieser Studie erhobenen Parameter eine annähernde Symmetriegleichheit nachgewiesen werden konnte, können zukünftig die Ergebnisse der rechten und linken Fossa pterygopalatina gleichrangig betrachtet werden. Die hier vorliegende Studie erlaubt eine Aussage über die Topografie der Fossa pterygopalatina des Menschen in Bezug auf die Raumebenen. Zudem liefert sie Grundlagen für weitere vergleichende Studien an anderen menschlichen Populationen und nicht-menschlichen Primaten.
The highly oncogenic alphaherpesvirus Marek’s disease virus (MDV) causes immense economic losses in the poultry industry. The main targets of in vivo MDV infection are primary B and T lymphocytes. The cytolytic infection of B cells leads to depletion of lymphoid cells results in severe immunosuppression. Infected B cells recruit and activate T cells. The close interaction between B cells and T cells enables efficient intercellular transfer of MDV. During infection of T cells, the virus enters a latent state. Infection of T cells can lead to transformation of these cells and formation of lymphoma, which manifest in various visceral organs. This study aimed at the characterization of the proteomes of MDV-infected lymphocytes during the lytic and latent phases of infection.
Previous in vitro studies concerning the MDV pathogenesis and host-virus interactions have been mainly conducted with primary fibroblasts or kidney cells, due to the short lifespan of primary lymphocytes in cell culture. Recently, a cultivation system has been established that extents the lifespan of primary lymphocytes through the addition of cytokines to the growth medium. This allowed the infection of B cells in vitro and to conduct quantitative proteomic analysis of primary lymphocytes. Infection with GFP labelled virus recombinants allowed the isolation of infected cells by FACS for the proteome analysis of MDV infected B lymphocytes. An efficient quantitative proteomic workflow was developed, which consisted of a filter-aided (FASP) digest of the extracted proteins, followed by differential dimethyl chemical labeling of the peptides for quantitative evaluation prior to LC-MALDI TOF/TOF mass spectrometry. Only few alterations of the protein and transcript expression profiles were observed after infection of primary B cells with the very virulent RB-1B and the live-attenuated vaccine strain CVI988/Rispens. Relevant changes in relative protein levels were found for only twelve and six interesting host proteins after RB1B and CVI988 infection, respectively. However, the regulations were confirmed by inspection of the spectra from all experiments. The identified candidates play a role in immune response, translation and inflammatory response.
To confirm the potential infection markers, RNA-seq analysis of three biological replicates of each RB-1B -, CVI988- and mock-infected B cells was performed. Eighty expressed MDV transcripts could be identified, which were associated with lytic infection. The same MDV proteins were identified after infection with RB-1B or CVI988. However, transcriptome and proteome analysis of MDV-infected primary B cells showed only poor correlation. This indicates that the changes in protein expression profiles are mostly due to posttranscriptional events. Infection marker candidates were identified by the RNA-seq analysis, for which the gene expression was altered by MDV infection. Although almost 12,000 transcripts were identified, only few transcript levels changed markedly after MDV infection. The biological processes immune response, apoptotic process, signal transduction, cell migration and response to virus were enriched after MDV infection. The RNA-seq results confirm the observation that alterations of protein levels early after MDV infection are rare.
Most notably, MDV induces transformation of lymphocytes leading to malignant T-cell lymphomas in visceral organs with mortalities of up to 100 %. While several factors involved in MDV tumorigenesis have been identified, the transformation process is not fully understood. Therefore, we set out to fill this knowledge gap using proteome analysis of transformed T-cells ex vivo. In addition, the role of the viral telomerase RNA during transformation was assessed by comparison of tumors that had formed after infection with WT-virus or a telomerase RNA negative mutant. A major obstacle for tumor proteome analyses is the preparation of sufficient amounts of homogenous tumor tissue, as tumors appear with a dispersed morphology in the affected organs. The quantitation of cell types within the tumors indicated varying portions of hepatocytes, connective tissue, and CD3+ lymphocytes even with the same virus strain in different animals. However, the ∆vTR-induced tumors contained lower levels of hepatocytes and higher levels of CD3+ lymphocytes compared to WT tumors in all tested tumor samples. Thus, ∆vTR tumors were chosen for determination of differences in protein expression profiles of tumors and naïve T cells for their lower content of liver cells. We developed a workflow for the proteome analysis of T cell tumors from livers of MDV-infected chickens. Samples included laser capture micro-dissected tissue cuts from tumors and surrounding healthy liver tissue as well as naïve T-cells prepared from thymus. To enable quantitative proteome analysis, samples were digested using the FASP protocol and peptides were isotope-coded by differential dimethyl labeling. To improve proteome analysis peptides were fractionated by preparative isoelectric focusing prior to nano-HPLC MALDI/TOF-TOF mass- spectrometric analysis.
Proteomic analyses of LCM dissected ΔvTR tumor compared to naïve T cells, the main targets of transformation, identified nineteen potential transformation markers but again only minor changes in relative levels were observed. Several of the identified markers could also be verified by RT-qPCR on transcript level. The identified transformation candidates were associated with nucleosome assembly, regulation of transcription, inflammatory response, immune response and oxidation-reduction process.
However, further functional analyses are necessary to fully elucidate the role of the identified markers during MDV infection and transformation.
With improvements in breast imaging, mammography, ultrasound and minimally invasive interventions, the detection of early breast cancer, non-invasive cancers, lesions of uncertain malignant potential, and benign lesions has increased. However, with the improved diagnostic capabilities comes a substantial risk of false-positive benign lesions and vice versa false-negative malignant lesions. A statement is provided on the manifestation, imaging, and diagnostic verification of isolated benign breast tumours that have a frequent manifestation, in addition to general therapy management recommendations. Histological evaluation of benign breast tumours is the most reliable diagnostic method. According to the S3 guideline and information gained from analysis of the literature, preference is to be given to core biopsy for each type of tumour as the preferred diagnostic method. An indication for open biopsy is also to be established should the tumour increase in size in the follow-up interval, after recurring discrepancies in the vacuum biopsy results, or at the request of the patient. As an alternative, minimally invasive procedures such as therapeutic vacuum biopsy, cryoablation or high-intensity focused ultrasound are also becoming possible alternatives in definitive surgical management. The newer minimally invasive methods show an adequate degree of accuracy and hardly any restrictions in terms of post-interventional cosmetics so that current requirements of extensive breast imaging can be thoroughly met.
Entwicklung und klinische Anwendung einer röntgenfreien dreidimensionalen kephalometrischen Analyse
(2018)
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.
Abstract
Background: Behavior management techniques (BMT) are essential in order to
achieve a successful dental treatment with a minimum amount of stress in paediatric
dentistry, but parents are not equally accepting different advanced BMT.
Purpose: To investigate the differences in parental acceptance of advanced
behavior management techniques between University of Greifswald/Germany and
Jordan University/Jordan.
Methods: Parents of the children treated in the pedodontic departments at the
University of Greifswald/Germany and Jordan University/Jordan rated their
acceptance level of four advanced behavior management techniques (passive
restraint, active restraint, nitrous oxide sedation and general anesthesia) for normal
treatment, and for urgent treatment using a five points Likert scale. 200 parents (100
in each university) completed the questionnaire forms for analysis.
Results: Nitrous oxide sedation was rated the most accepted technique in
Greifswald and Jordan (mean 3.78±1.34; 3.22±1.50, respectively). The least
acceptable technique in Greifswald was passive restraint (2.05±1.18) and in Jordan
general anesthesia (2.11±1.30). The parents in Greifswald are significantly more
accepting nitrous oxide sedation than parents in Jordan (p=0.010), while parents in
Jordan are significantly more willing to accept passive restraint (p=0.001). The
acceptance of all advanced behavior management techniques increased significantly
in both groups when the treatment is urgent (p≤0.05),
Conclusions: Parental culture and the urgency of the treatment affect the
acceptance to different behavior management techniques. Moreover, the parental
attitude to the pharmacological technique has changed, as nitrous oxide sedation
generally appears to be the most preferred advanced technique in both groups.
Hintergrund und Zielsetzung: Mecklenburg-Vorpommern (MV) ist eine Region, die mit landschaftlichen Vorzügen punkten kann. Allerdings gilt es auch hier – wie in Gesamtdeutschland – sich dem Fachkräftemangel in den Gesundheits- und Pflegeberufen zu stellen. Deshalb war es die Zielsetzung der Arbeit, die Gegenstandsbereiche Stimmungen, Erwartungsbilder und Zukunftspläne von jungen Erwachsenen während ihrer Ausbildungszeit im noch bestehenden Bildungsgang Gesundheits- und Krankenpflege vor dem Start der generalistischen Pflegeausbildung zu untersuchen.
Methode: Die Studie orientierte sich am Forschungsansatz der Triangulation, bei dem sowohl quantitative als auch qualitative Erhebungsmethoden verwendet werden. An der schriftlichen Befragung nahmen im Jahr 2015 78 Schüler (70,5% weiblich) im 3. Ausbildungsjahr der Beruflichen Schule an der Universitätsmedizin Greifswald und der Außenstelle Wolgast teil. Von ihnen erklärten sich wiederum 35 Probanden zur Durchführung eines problemzentrierten Interviews bereit.
Ergebnisse: Die mittels exploratorischer Hauptkomponentenanalysen identifizierten Skalen Stimmung, Erwartungserfüllung, Anforderungen, Erwartungshaltung und Zukunftspläne spiegeln zusammenfassend die Ergebnisse auf Variablenebene wider und ergeben insgesamt recht positive Mittelwerte zwischen 1,29 und 2,31 („1“ positivster Wert zugunsten und „4“ negativster Wert zuungunsten der betreffenden Skalen). Die Erwartungserfüllung – bezogen auf die Berufsausbildung und das Berufsbild – weist mit einem Mittelwert von 2,31 die deutlichsten Potenziale auf. Durch eine Schülerklassifikation wird, mehr als auf der Variablenebene, deutlich, dass am Ende der Ausbildungszeit 52,6% der Schüler ihre Zukunft in der Pflege und in MV sehen. Bei den Interviews verringert sich dieser Anteil jedoch auf 22,8% (Pflege direkt am Patienten in MV, ohne Angabe von Studienwünschen). Mit der Pearson-Korrelation lassen sich auf Skalenebene positive signifikante Zusammenhänge (p<0,05) zwischen den Gegenstandsbereichen nachweisen, wobei sich die stärksten Zusammenhänge zwischen Stimmung – Erwartungserfüllung (r=0,707, p<0,001) und Stimmung – Zukunftsplänen (r=0,663, p<0,001) zeigen.
Fazit und Ausblick: Trotz vieler positiver Ergebnisse sollten die Anteile im Negativbereich berücksichtigt und nicht verkannt werden, denn die Absicherung der Pflege in MV stellt sich weiter kritisch dar. „Pflege pflegen“ und „Gesundheit leben“ bleiben wichtige Themen. Neben den konstatierten Pflegebedingungen führt aber auch der Wunsch, sich weiterqualifizieren zu wollen, zu der Pflegefluktuation. Bemerkenswert ist die spürbare Verbundenheit zum Land. MV sollte dennoch die Wünsche von jungen Erwachsenen nicht aus den Augen verlieren: ausbaufähige Berufs- und Freizeitattraktivität sowie Verkehrsanbindungen zwischen den Städten bei Naturerhalt. Dies sind vermutlich langfristig entscheidende Investitionen, die positiv zurückwirken können.
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.
Im Rahmen einer prospektiven Studie von Mai 2012 bis Juni 2013 an 206 Patienten mit lumbalem Facettensyndrom an der Klinik für Orthopädie und orthopädische Chirurgie wurde die Symptomlinderung durch eine stationäre Komplextherapie mit Bildwandler verstärkten Facetteninfiltrationen anhand standardisierter Fragebögen (im Folgenden: Funktionsfragebogen Hannover Rücken, Oswestry Disability Index, Numerische Rating-Skala für Bein- und Rückenschmerz, Center for Epidemiological Studies - Depression Scale, Hospital Anxiety and Depression Scale - deutsche Version, Fragebogen zur Lebenszufriedenheit-Module, SF-12 Health Survey) zu den drei Zeitpunkten vor Infiltration (T1), nach Abschluss der Infiltration – „kurzfristig“ (T2), sowie vier bis sechs Wochen nach Infiltration – „mittelfristig“ (T3) erhoben. Die Patienten wurden entsprechend des Vorhandenseins einer Deformität (in Form einer degenerativen [adulten] Skoliose/ Spondylolisthese) in zwei Gruppen unterteilt und deren Ergebnisse verglichen. Bei 115 Patienten bestand zum Untersuchungszeitpunkt keine Wirbelsäulendeformität, bei 91 Patienten bestand eine Wirbelsäulendeformität. Als statistisches Verfahren kam der Kruskal-Wallis-Test zum Einsatz, mit dem getestet wurde, ob zwischen den zwei Gruppen zu den drei Befragungszeitpunkten signifikante Unterschiede bestanden. Innerhalb einer jeden Gruppe wurden die drei Befragungszeitpunkte untereinander mithilfe des Vorzeichen-Rang Tests auf signifikante Unterschiede getestet. Betrachtet man die wesentlichen Ergebnisse, so zeigt sich, dass das subjektive Schmerzempfinden (NAS-Rücken, NAS-Bein) durch die Therapie signifikant kurz- und mittelfristig sinkt. Hierbei spielt das Vorliegen einer Wirbelsäulendeformität keine Rolle. Die körperliche Funktionsfähigkeit (FFbH-R, ODI) steigert sich signifikant kurz und mittelfristig bei Patienten ohne Deformität, die Gruppe mit Deformität profitiert nur kurzfristig und weist zu beiden Nachuntersuchungszeitpunkten signifikant schlechtere Funktionswerte auf. Die Fragebögen zur depressiven Symptomatik weisen einen kurz- und mittelfristigen Rückgang der depressiven Symptome ohne Gruppenunterschied auf (CES-D), wobei ein Fragebogen (HADS-D) Hinweise auf eine Unterlegenheit der Patienten mit Deformität zum Untersuchungszeitpunkt T3 gibt. Keine signifikanten Veränderungen und Gruppenunterschiede kann der Score zur allgemeinen Lebenszufriedenheit ausmachen, während die Zufriedenheit mit der Gesundheit sich bei allen Patienten kurzfristig und bei Patienten ohne Deformität auch mittelfristig verbessert, wobei diese nur präinterventionell eine signifikant bessere Zufriedenheit zeigen.
Aufgrund dessen sind bei lumbaler Infiltrationstherapie eines Facettensyndroms, insbesondere zur Prognose der Entwicklung der körperlichen Funktionsfähigkeit, die biomechanischen Veränderungen zu beachten. Unabhängig vom Vorliegen einer Deformität hingegen ist die durch die Therapie signifikant verminderte subjektive Schmerzwahrnehmung. Weiterhin gibt das Vorhandensein einer Deformität, in verschiedener Ausprägung im jeweiligen Score, Hinweise auf die Dauer der Symptomverbesserung.
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.
Optomechanical (om) systems are characterized by their nonlinear light-matter interaction. This is responsible for unique dynamic properties and allows the detection of a variety of classical and quantum mechanical phenomena on a microscopic as well as on a macroscopic scale. In this work we have studied the dynamic behavior of two laser-driven om systems, the single om cell ("cavity optomechanics / membrane-in-the-middle setup") and a two-dimensional hexagonal array of these cells ("om graphene"). The first case was motivated by the possibility to detect the transition from quantum mechanics to classical mechanics directly on the basis of the dynamic behavior. For this we focus on multistability effects of the optical and mechanical degrees of freedom, that are modeled by harmonic oscillators. Our description is based on the quantum optical master equation, which takes into account the environmental interaction assuming a vanishing temperature. As a consequence of decoherence, the dynamics occur near the semiclassical limit, i.e. it is characterized by quantum fluctuations. The quantum-to-classical transition is realized formally by rescaling the equations of motion. In the classical limit, quantum fluctuations disappear and the mean field equations were evaluated by analytical and numerical methods. We found that classical multistability is characterized by stationary signatures on the route to chaos, as well as by the coexistence of single-periodic orbits for the mechanical degree of freedom. The latter point was extensively evaluated by means of a self-consistent approach. For the dynamics in the quantum regime quantum fluctuations cannot be neglected. For this purpose, the master equation was solved by means of a numerical implementation of the Quantum State Diffusion (QSD) method. Based on Wigner and autocorrelation functions, we were able to show that quantum multistability is a dynamic effect: chaotic dynamics is suppressed and there is a time-dependent distribution of the phase space volume on classical simple-periodic orbits. The results can be interpreted within a semiclassical picture, which makes use of the single QSD quantum trajectory. Accordingly, the quantum-classical transition is explained as a time-scale effect, which is determined by tunneling probabilities in an effective mean-field potential. The subject of the second part of the work is the transport of low-energy Dirac quasiparticles in om graphene, propagating as light and sound waves. For this purpose, we investigated the scattering of a plane light wave by laser-induced photon-phonon coupling planar and circular barriers. The starting point is the om Dirac equation, which results from the continuum approximation of the Hamiltonian description of the two-dimensional array near the semiclassical limit. This work was motivated by the rich and interesting relativistic transport and tunneling phenomena found for electrons in graphene, which now appear in a new way. The reason is the presence of the new spin degree of freedom, which distinguishes the optical and mechanical excitations. In this spin space, the om interaction can be understood as a potential, which in our analysis consists of a time-independent and a time-dependent sinusoidal part. For the first case of a static barrier, the transport is elastic and is characterized by stationary scattering signatures. After solving the scattering problem via continuity conditions we were able to identify different scattering regimes depending on scattering parameters. In addition to relativistic phenomena such as Klein tunneling, simple parameter variation allows to use the barrier as a resonant light-sound interconverter and angle-dependent emitter. For the oscillating barrier, the transport is inelastic and is characterized by dynamic scattering signatures. To solve the time-periodic scattering problem, we have applied the Floquet theory for an effective two-level system. As a result of the barrier oscillation, photons and phonons can get and give away energy portions in the form of integer multiples of the oscillation frequency. The interference of short (classical) and long-wave (quantum) components leads to mixing of the scattering regimes. This allows to use the barrier as a time-periodic light-sound interconverter with interesting radiation characteristics. In addition, we have argued that the oscillating barrier provides the necessary energetic conditions for detecting zitterbewegung.
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.
Die Arbeit setzt sich mit dem Begriff des raumbedeutsamen Vorhabens im Sinne des § 3 Abs. 1 Nr. 6 Raumordnungsgesetz (ROG) auseinander und versucht, diesen Begriff zu konkretisieren. Der Autor kommt zu dem Ergebnis, dass die Legaldefinition in § 3 Abs. 1 Nr. 6 ROG kaum zur Konkretisierung beiträgt und der Subsumtion nicht unmittelbar zugänglich ist. Er spricht sich aus diesem Grund dafür aus, dass eine Konkretisierung dieses Begriffs durch die Bildung von vorhabenbezogenen Fallgruppen zu erfolgen hat.
Sodann werden auf Basis der Methode des typisierenden Fallvergleichs Fallgruppen für die Vorhabentypen „Windenergieanlagen“, „Einzelhandelsbetriebe“ und „Abgrabungen“ erarbeitet. Hierzu wurde die einschlägige Rechtsprechung zu dieser Thematik ausgewertet. Die Fallgruppenbildung trägt dazu bei, den Begriff der Raumbedeutsamkeit zu konkretisieren und die Handhabung dieses wertungsoffenen Begriffs in der Praxis zu erleichtern.
Darüber hinaus diskutiert der Autor unter verschiedenen Gesichtspunkten den in Teilen der Literatur vertretenen Ansatz, unter bestimmten Bedingungen den Trägern der Raumplanung zuzugestehen, die Raumbedeutsamkeit eines Vorhabentypus (z.B. Windenergieanlagen) abstrakt-tatbestandlich in Form eines Ziels der Raumordnung festzusetzen. Diesem Ansatz schließt er sich im Ergebnis an.
Die Akne inversa ist eine schwere chronische Erkrankung, die die Patienten sehr in ihrer Lebensqualität einschränkt. Bisher wurde die Schwere dieser Erkrankung nicht ausreichend gewürdigt.
Ziel dieser Studie war es, die Risikofaktoren und Charakteristika unserer Patienten,
d.h. die Patienten der Greifswalder Hautklinik und somit der Region Vorpommerns, für die Erkrankung Akne inversa zusammenfassend darzustellen. Es wurde die Wirksamkeit der therapeutischen Exzision, die Zufriedenheit der Patienten sowie der psychosoziale und körperliche Einfluss der Akne inversa und der damit verbundene Leidensdruck mithilfe des DLQI und SF- 12 erforscht. Die retrospektive Analyse wurde mit 82 Patienten durchgeführt. Den zweiten Teil der Arbeit bildete die prospektive Substudie mit 41 Patienten. Die Ergebnisse unserer Studie bestätigten und erweiterten die bisherigen Erkenntnisse über die Akne inversa. Zusammenfassend konnten unter anderem folgende Ergebnisse erzielt werden:
o keine Geschlechtspräferenz (45% Frauen, 55% Männer)
o durchschnittliches Alter der Patienten: 38,6 Jahre
o durchschnittliches Alter bei Erstmanifestation: 29,6 Jahre
o mittlere Erkrankungsdauer: 9 Jahre
o signifikanter Zusammenhang zwischen Erkrankungsdauer und Anzahl der Läsionen
o anogenitale und axilläre Läsionen treten am häufigsten auf
o Mehrfachlokalisationen bei 76,8% der Patienten
o positive Familienanamnese bei 20% der Patienten
o Raucheranteil von 89%, Reduktion des Raucheranteils mit Diagnose und Verlauf der Erkrankung um 26,6%
o 85,4% der Patienten waren übergewichtig und 53,7% adipös
o es wurde kein Zusammenhang zwischen Akne inversa und weiteren Erkrankungen gefunden
Die großflächige operative Exzision gilt als einzig wirksame Therapie. Die lange Erkrankungsdauer trotz konservativer Behandlungsversuche und die Zufriedenheit der Patienten mit der operativen Therapie konnten diese Annahme bestätigen. Die Patienten schätzten mögliche entstandene Bewegungseinschränkungen als eher gering ein. Sie kamen mit der Versorgung des Hautareals nach der Operation zurecht und schienen mit der Ästhetik und dem Ergebnis der zurückgebliebenen Narbe zufrieden zu sein. 37 der 41 Patienten würden sich wieder der operativen Therapie unterziehen. Insgesamt erhielten 40,7% unserer Patienten ein Spalthauttransplantat. Dabei wurden vor allem großflächige Wundareale anschließend mit Spalthaut gedeckt. Geringer flächig exzidierte Hautareale wurden entweder primär verschlossen oder der sekundären Wundheilung überlassen. In Bezug auf die Wundheilungsfläche pro Monat, unter Beachtung der Wundgröße, erzielte die Defektdeckung mittels Spalthaut eine schnellere Heilung. Diese Ergebnisse bestätigten die Effektivität und die enorme Bedeutung der operativen Behandlung bei der Bekämpfung der Akne inversa.
Eine Vorstellung welchen Einfluss die Erkrankung auf das Leben der Patienten nimmt, konnte auch die Frage nach Krankschreibungen durch die Akne inversa liefern. 80,5% der Patienten waren im Verlauf ihrer Erkrankung durchschnittlich 4,1 Monate krankgeschrieben und konnten somit ihren beruflichen Verpflichtungen nicht nachgehen. Der Einfluss der Erkrankung auf die Patienten und der damit verbundene Leidensdruck wurde weiter mithilfe des DLQI untersucht.
o Gesamtscore vor der Operation: 11,7
o Im Vergleich mit der atopischen Dermatitis (DLQI 5,5), der Psoriasis (DLQI 7,0) oder anderen Formen der Akne (DLQI 7,5) beeinträchtigt die Akne inversa die Lebensqualität der Patienten stärker
o Das Alter der Patienten hat Einfluss auf den DLQI
o für 20 bis 30 Jährige und über 60 Jährige ergeben sich durchschnittlich die höchsten DLQI (15,4 und 14 Punkte), d.h. eine besonders starke Beeinträchtigung der Lebensqualität
Der DLQI konnte durch die Operation um 4,7 Punkte gesenkt werden. Die Lebensqualität hat sich infolge der therapeutischen Maßnahme an unserer
Klinik signifikant (p=0,000007651) verbessert. Hierdurch konnte die Effektivität der operativen Behandlung und der Nutzen für die Patienten nochmals bestätigt werden. Weiterhin untersuchten wir die subjektive Gesundheit mithilfe des SF- 12.
o Körperliche Summenskala: 45,8
o Psychische Summenskala: 46,9
o Akne inversa Patienten sind körperlich stärker eingeschränkt als Patienten mit Essstörungen, Migräne oder Asthma
o Akne inversa Patienten sind in ihrem psychischen Wohlbefinden stärker eingeschränkt als Patienten mit Herzerkrankungen, Osteoporose, Gelenk- und Gefäßerkrankungen, Diabetes mellitus, pulmonale Erkrankungen und Krebs
Unsere Studie konnte zeigen, dass die operative Therapie eine effektive Behandlungsmethode mit einer hohen Patientenzufriedenheit ist. Zukünftig ergeben sich damit neue Ansätze für den Umgang mit der Erkrankung. Es ist wichtig, Patienten mit Akne inversa frühzeitig zu erkennen, um ihnen einen langen Leidensweg zu ersparen. Weiterhin sollten die Patienten frühzeitig von ambulanten Dermatologen und Allgemeinmedizinern zur stationären Behandlung an ein geeignetes Krankenhaus überwiesen werden. Nach operativer Entfernung der betroffenen Hautareale kann eine anschließende Spalthauttransplantation vor allem bei großflächigen Wunden eine zügige Heilungsdauer und Patientenzufriedenheit gewährleisten. Im Hinblick auf die Risikofaktoren der Akne inversa ist eine umfassende Aufklärung und Beratung notwendig. Die Patienten sollten von den behandelnden Ärzten in ihrer Lebensstiländerung unterstützt werden. Hierbei scheinen vor allem die Gewichtsreduktion und der Rauchverzicht bedeutsam zu sein.
3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym A-Reduktase Inhibitoren (Statine) bewirken hauptsächlich die Beeinflussung des Lipidstoffwechsels. Sie besitzen aber auch lipidunabhängige (pleiotrope) Effekte, wie z.B. die Verbesserung der Endothelfunktion. Aufgrund ihrer molekularen Struktur kann man zwischen hydrophilen (z.B. Pravastatin) und lipophilen (z.B. Atorvastatin) Statinen unterscheiden. Ziel dieser Arbeit war zu untersuchen, ob eine unterschiedliche Lipophilie die pleiotropen Effekte von Statinen beeinflussen kann. Hierzu wurden Statine mit unterschiedlicher Lipophilie hinsichtlich der endothelialen Proliferation und flussinduzierten Migration charakterisiert sowie deren unterschiedliches Verhalten mit möglichen Signaltransduktionswegen assoziiert.
Über Bioimpedanzmessungen (xCelligence) und BrdU-Assays wurde die Proliferation von HUVEC unter Statinen oder in Kombination mit Mevalonat über 48 h untersucht. Zur Quantifizierung der flussinduzierten Migration wurden mit einem Flusskammersystem Live Cell Imaging Versuche über 15 h durchgeführt. In den Versuchen wurden Atorvastatin (ATOR) und Pravastatin (PRA) in den Konzentrationen 0,1 und 1 µM verwendet. Nach Beendigung der Versuche wurden über RT-qPCR und Microarray (Migrationsversuche) Genexpressionsanalysen durchgeführt.
ATOR und PRA hatten keinen negativen Einfluss auf die Vitalität der EC. ATOR zeigte einen positiven Effekt auf die endotheliale Proliferation und führte zu einer Verbesserung der Endothelfunktion unter statischen Bedingungen. Beide Statine zeigten unter Scherstress eine gerichtetere Migration. Allerdings erhöhte nur ATOR die Migration unter pathologischem Scherstress. Weiterhin wurden auch auf Transkriptionsebene Unterschiede festgestellt. Über den Microarray konnte mit XBP1 möglicherweise ein neuer Regulator der pleiotropen Statineffekte identifiziert werden.
Zur Vermeidung von In-Stent-Restenosen nach Perkutaner Koronarangioplastie mit Stent-Implantation ist eine optimale Reendothealisierung von großer Bedeutung für die weitere Prognose des Patienten. Basierend auf den Daten dieser Arbeit scheinen lipophile Statine, wie ATOR, insgesamt besser geeignet zu sein, da sie Proliferation, Migration und Endothelzellfunktion positiv beeinflussen. Diese Erkenntnis könnte u.a. für die zukünftige Entwicklung von Statin-freisetzenden Stents von hoher Bedeutung sein.