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Abstract
Background
Early mobilization improves physical independency of critically ill patients at hospital discharge in a general intensive care unit (ICU)‐cohort. We aimed to investigate clinical and molecular benefits or detriments of early mobilization and muscle activating measures in a high‐risk ICU‐acquired weakness cohort.
Methods
Fifty patients with a SOFA score ≥9 within 72 h after ICU admission were randomized to muscle activating measures such as neuromuscular electrical stimulation or whole‐body vibration in addition to early protocol‐based physiotherapy (intervention) or early protocol‐based physiotherapy alone (control). Muscle strength and function were assessed by Medical Research Council (MRC) score, handgrip strength and Functional Independence Measure at first awakening, ICU discharge, and 12 month follow‐up. Patients underwent open surgical muscle biopsy on day 15. We investigated the impact of muscle activating measures in addition to early protocol‐based physiotherapy on muscle strength and function as well as on muscle wasting, morphology, and homeostasis in patients with sepsis and ICU‐acquired weakness. We compared the data with patients treated with common physiotherapeutic practice (CPP) earlier.
Results
ICU‐acquired weakness occurs within the entire cohort, and muscle activating measures did not improve muscle strength or function at first awakening (MRC median [IQR]: CPP 3.3 [3.0–4.3]; control 3.0 [2.7–3.4]; intervention 3.0 [2.1–3.8]; P > 0.05 for all), ICU discharge (MRC median [IQR]: CPP 3.8 [3.4–4.4]; control 3.9 [3.3–4.0]; intervention 3.6 [2.8–4.0]; P > 0.05 for all), and 12 month follow‐up (MRC median [IQR]: control 5.0 [4.3–5.0]; intervention 4.8 [4.3–5.0]; P = 0.342 for all). No signs of necrosis or inflammatory infiltration were present in the histological analysis. Myocyte cross‐sectional area in the intervention group was significantly larger in comparison with the control group (type I +10%; type IIa +13%; type IIb +3%; P < 0.001 for all) and CPP (type I +36%; type IIa +49%; type IIb +65%; P < 0.001 for all). This increase was accompanied by an up‐regulated gene expression for myosin heavy chains (fold change median [IQR]: MYH1 2.3 [1.1–2.7]; MYH2 0.7 [0.2–1.8]; MYH4 5.1 [2.2–15.3]) and an unaffected gene expression for TRIM63, TRIM62, and FBXO32.
Conclusions
In our patients with sepsis syndrome at high risk for ICU‐acquired weakness muscle activating measures in addition to early protocol‐based physiotherapy did not improve muscle strength or function at first awakening, ICU discharge, or 12 month follow‐up. Yet it prevented muscle atrophy.
Vitamin B6 deficiency during pregnancy translates into a severe vitamin B6 deficiency (plasma levels decreased by 97%) in new-born rats. Further, hallmarks are increased (+89%) concentrations of homocysteine, gross changes in gene methylation and expression, and metabolic alterations including lipid metabolism. This study focuses on determining the effects of vitamin B6-deficiency on cardiolipin composition and oxidative phosphorylation in liver. For this purpose, hepatic cardiolipin composition was analyzed by means of LC/MS/MS, and mitochondrial oxygen consumption was determined by using a Clark-type electrode in a rat model of vitamin B6 deficiency. Liver mitochondria from new-born rats with pre-term vitamin B6 deficiency responded with substantial alterations in cardiolipin composition that include the following changes in the amounts of cardiolipin incorporated fatty acids: increase in C16, decrease in C18, decrease in saturated fatty acid, as well as increase in amount of oxidized cardiolipin species. These changes were accompanied by significantly decreased capacity of oxidative phosphorylation. In conclusion, vitamin B6 deficiency in new born rats induces massive alterations of cardiolipin composition and function of liver mitochondria. These findings support the importance of sufficient periconceptional supply of vitamin B6 to prevent vitamin B6 deficiency.
Impact statement
Vitamin B6 (VitB6) is an active co-enzyme for more than 150 enzymes and is required for a great diversity of biosynthesis and metabolic reactions. There is an increased need for VitB6 during pregnancy and sufficient supply of VitB6 is crucial for the prevention of cleft palate and neural tube defects. We show that liver mitochondria from new-born rats with pre-term VitB6 deficiency respond with substantial alterations in cardiolipin (CL) composition and in the amount of oxidized CL species. These changes are associated with a decrease in the efficiency of oxidative phosphorylation. The results of this study support the significance of sufficient supply of VitB6 during pregnancy (and periconceptional) for diminishing the number of early abortions and minimizing malformation. The established link between VitB6 deficiency, CL composition, and mitochondrial respiration/energy production provides mechanistic insight as to how the VitB6 deficiency translates into the known pathophysiological and clinically relevant conditions.
Eine Thrombose ist eine Gefäßerkrankung, bei der eine lokalisierte, intravasale Blutgerinnung zur Bildung eines Thrombus in einem Gefäß führt. Die Aktivierung der
Blutgerinnungskaskade und damit der Gerinnungsfaktoren führt zu einer Bildung sowie Quervernetzung von Fibrin und so zur Entstehung eines Thrombus. Dieser wird
physiologisch über die Fibrinolyse abgebaut. Die Serinprotease PAI-1 inhibiert diese und wirkt somit prothrombotisch. Jüngste Studien haben gezeigt, dass S1P als Schlüsselmolekül des Immunsystems und des Metabolismus auch das Gerinnungssystem beeinflusst und in einer wechselseitigen Beziehung mit dem Gerinnungsfaktor Thrombin und seinen PARs steht. Die S1P-Konzentration im Körper korreliert dabei eng mit dem BMI. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Wirkung des Signallipids S1P auf die PAI-1-Expression von Fettzellen und damit die Stellung der Adipozyten bei S1P-vermittelten thrombotischen Ereignissen in vitro. Weiterhin wurde
erstmalig die Wechselwirkung von Thrombin und S1P bei der Produktion von PAI-1 in Fettzellen untersucht. Hierfür wurden 3T3-L1-Fibroblasten in Adipozyten differenziert
und mit S1P stimuliert. Es zeigte sich eine konzentrationsabhängige Steigerung der PAI-1-mRNA. Diese Ergebnisse wurden ebenfalls von anderen Arbeitsgruppen
bestätigt. Der S1P-Effekt ließ sich auch mittels Western Blot-Analyse auf Proteinebene darstellen. Dabei zeigte sich eine starke Steigerung der PAI-1-Expression und
Sekretion von 3T3-L1-Zellen. S1PR-2- und S1PR3-Inhibitoren senkten den S1Pvermittelten Anstieg, sodass S1P über eine S1PR-2- und, bisher in der Literatur noch
nicht beschrieben, auch über eine S1PR-3-Aktivierung einen prothrombotischen Einfluss ausübt. Weiterhin konnte nach Stimulation mit S1P erstmalig eine Expressionssteigerung von PAR-1 und damit eine Wechselwirkung zwischen dem Signalweg von Thrombin und S1P in Adipozyten beobachtet werden. Es wurde die
Hypothese aufgestellt, dass Thrombin über den PAR-1 die Aktivität der Enzyme des S1P-Metabolismus steigert und so über eine endogene S1P-Produktion zu einer zusätzlichen Steigerung von PAI-1 führt. Diese konnte bisher noch nicht bestätigt werden, da lediglich eine geringe, jedoch nicht signifikante Steigerung von PAI-1 nach Thrombin-Stimulation beobachtet werden konnte. Somit ist das Fettgewebe ein wichtiges Bindeglied zwischen dem inflammatorischen Lipid S1P sowie dem Enzym PAI-1 und damit als Gewebe ein bisher stark unterschätzter Einflussfaktor bei der Entstehung und Aufrechterhaltung thrombotischer Ereignisse.
Das OSAS besitzt mit 2 – 4 % eine hohe Prävalenz in der Bevölkerung. Es führt zu einer Einschränkung der Lebensqualität (z.B. Tagesmüdigkeit) und Sekundärerkrankungen (z.B. arterieller Hypertonus). Das OSAS ist als ein bevölkerungsrelevantes Krankheitsbild zu werten. Es stehen diverse therapeutische Möglichkeiten zur Verfügung, wobei die kontinuierliche nächtliche Überdruckbeatmung bei schweren Formen der Erkrankung den Goldstandard darstellt. Die frühe Diagnose und Einleitung einer Therapie könnten das Auftreten der mit dem OSAS assoziierten Sekundärerkrankungen verhindern und die Lebensqualität der Patienten verbessern. Die sichere Diagnose wird über den AHI gestellt, welcher im Rahmen einer PSG im Schlaflabor oder ambulant durch die Polygraphie ermittelt werden kann. Einige Autoren gehen von einer hohen Dunkelziffer des Krankheitsbildes aus. Es erscheint daher sinnvoll, das Screening des OSAS zu optimieren, um Betroffene frühzeitig zu erkennen und die weitere Diagnostik / Therapie einzuleiten.
In diesem Bestreben wurden seit Anfang der 90er Jahre vermehrt Publikationen veröffentlicht, welche sich mit möglichen Prädiktoren des OSAS befassen und / oder VM vorstellen. Auch die Ergebnisse einer klinischen HNO – Untersuchung wurden bezüglich ihrer prädiktiven Wertigkeit untersucht. Während man den statischen Parametern einer klinischen HNO – Untersuchung zunächst große Bedeutung bei der Entstehung des OSAS beigemessen hat, so nahm man in den folgenden Jahren zunehmend Abstand davon. Diverse Autoren kamen zu dem Schluss, dass die Ergebnisse einer statischen HNO – Untersuchung nicht als adäquate Prädiktoren für das OSAS geeignet sind. Neben der statischen HNO – Untersuchung existieren dynamische Untersuchungsverfahren wie das SS und das MM. Die Bedeutung des SS für die Diagnostik des OSAS ist noch nicht hinreichend untersucht.
Die vorliegende Studie untersuchte an 644 Probanden, welche sich mit dem V.a. ein OSAS in der HNO Klinik Greifswald vorstellten, den Zusammenhang zwischen dem polysomnographisch ermittelten AHI mit anamnestischen (BMI, ESS), statischen und durch das SS erhaltene dynamischen Parametern einer HNO Untersuchung. Zur Dokumentation und Klassifikation der klinischen Untersuchungsergebnisse wurden bebilderte Untersuchungsbögen verwendet.
Die statischen Parameter zeigten keine oder eine nur geringe prädiktive Wertigkeit für die Diagnose des OSAS. Dahingegen ergaben sich bei dem Pharynxkollaps auf Zungengrundniveau während des SS und bei der Dorsalverlagerung des Zungengrundes während des SS höhere Korrelationen mit den polysomnographisch ermittelten AHI - Werten. Die prädiktive Wertigkeit dieser Parameter konnte im Rahmen einer multivariaten Varianzanalyse bestätigt werden. Zusätzlich wurden als abhängige Variablen – neben dem AHI – die mittlere und minimale nächtliche Blutsauerstoffsättigung verwendet.
Die Ergebnisse wurden verwendet, um ein VM zu erstellen, welches neben anamnestischen und statischen Parametern das SS als dynamische Untersuchung integriert. Aufgrund der geschlechterspezifischen Unterschiede bei den einzelnen Parametern wurde ein geschlechtsunspezifisches VM sowie ein VM für Frauen und eines für Männer erstellt. Sämtliche VM weisen eine hohe Sensitivität auf und sind daher als Screening – Methode geeignet.
Die Ergebnisse der Studie und das erstellte VM werden mit den bestehenden Daten / VM in der Literatur verglichen.
Die in dieser Arbeit verwendeten Daten, sowie deren statistische Aufarbeitung und das VMSS wurden bereits 2009 von Herzog et al. im Laryngoscope publiziert.
This thesis describes mass measurements at ISOLTRAP/ISOLDE/CERN in the region of the neutron-rich calcium isotopes. For the less exotic and more abundantly produced isotopes 51Ca and 52Ca the Penning trap based ToF-ICR technique could be used to validate the available mass data and to improve their precision. For the isotopes 53Ca and 54Ca, a Multi-Reflection Time-of-Flight Mass Spectrometer (MR-ToF MS) was used to determine the mass of these exotic isotopes for the first time experimentally. This also represents the first time an MR-ToF MS was applied to derive the masses of previously unknown radioactive ions from the high precision time-of-flight data that can be gathered with the device. The mass data was then used to benchmark the strength of the N=32 neutron subshell closure and at the same time to compare to state-of-the-art shell-model calculations.
Furthermore, the capability of the MR-ToF device to deliver isobarically pure beams to a subsequent experiment was developed further and studied in detail. The new technique is based on the in-trap lift, which is normally used to in- and eject ions into and from the device. With this new selective ejection technique after separation of the ion ensemble in the MR-ToF trap, no external components are required.
Additionally, a new stabilization system for voltages supplies, based on a PI-algorithm, was developed and thoroughly tested. The stabilized voltage supply was then used to supply the most sensitive mirror voltage of the MR-ToF MS to significantly increase the short term and long-term mass resolving power of the apparatus.
Kieferorthopädische Behandlungen mit individell gefertigten aktiven Elementen führen zu besseren Behandlungsergebnissen in kürzerer Behandlungszeit bei gleichzeitig geringeren Nebenwirkungen. Mit CAD-Programmen und FE-Simulationen werden individuelle kieferorthopädische Elemente entworfen, die schnell und kostengünstig durch die RapidPrototyping-Technologie und speziell den 3D-Druck produziert werden können. Diese Studie zeigt dabei, dass es möglich ist, Objekte z. B. in Form von Federn und Bögen mit vorberechneter Kraftentfaltung zu planen und zu drucken. Die Druckparameter und die Parameter der gewählten Simulation sind entscheidend für die Qualität und die Eigenschaften des gedruckten Objektes. In dieser Studie wurden zwei verschiedene Versuchsaufbauten entwickelt, welche die Kraftentfaltung der Elemente mit einem Gelsensor bzw. mit einer Wägezelle gemessen hat. Es wurden Versuchsobjekte im Design eines Expansionsbogens aus den Materialien PLA und PETG sowie Zugfedern/Elastikketten aus den Materialen TPU und Filaflex mit 3D-Druckern produziert.
Es wurde festgestellt, das Gelsensoren infolge fehlender Konstanz zur Messung von Kräften in der Zahnmedizin ungeeignet sind, während sich Wägezellen als geeignet erwiesen haben. Geplante/simulierte Kraftentwicklungen korrelierten mit r=0,995 bzw r=0,998 nach Pearson signifikant zu den Kraftentwicklungen von gedruckten Expansionsbögen aus den Materialien PLA und PETG. Weiterhin wurde für elastische Ketten/Federn aus TPU eine signifikante Korrelation mit r=0,980 von simulierter zu gemessener Kraft nachgewiesen. Das Material TPU war geeignet zur individuellen Produktion von elastischen Zugfedern als Ergänzung zu konventionellen elastischen Ketten, deren Kräfte nicht exakt planbar sind. Die Experimente zeigten, dass Langzeitbelastung und Aufbewahrung in Wasser zu geringen Kraftverlusten der TPU-Federn führten. Es wurde das Potential der Rapid-Prototyping-Technologie kombiniert mit FE-Simulationen veranschaulicht. Die ständige Weiterentwicklung dieser Technologie ermöglicht schnell und kostengünstig individuelle Behandlungselemente zu produzieren bei geringerer Nebenwirkungsrate, so dass diese Technik in der Kieferorthopädie zunehmend wichtig wird.
Durch zymografische Untersuchungen und Massenspektrometrie (MS) wurden neun Proteasen vom Subtilisin-Typ im Wurzelexsudat von Nicotiana tabacum identifiziert. Ein Peptid-Antikörper wurde produziert, der die affinitätschromatografische Anreicherung einer tobacco root exuded subtilase (TREXS, XP_016501597.1) und zweier Isoformen sowie eines Peroxidase-artigen und eines SERK2-artigen Proteins ermöglichte. Basierend auf dem Subtilase-EST, der in der MS identifiziert worden war, wurde die full-length cDNA von TREXS durch 5'RACE und 3'RACE sequenziert und die gDNA kloniert. Das intronfreie TREXS-Gen codiert eine 756 Aminosäuren lange Subtilase mit Signalpeptid, I9-Inhibitordomäne, PA- und Fn-III-artiger Domäne. Der Nachweis von TREXS-mRNA in Blattgewebe zeigte, dass TREXS nicht exklusiv auf Wurzeln beschränkt ist. Phylogenetische Analysen zeigten, dass SDD1 die ähnlichste Subtilase aus A. thaliana zu TREXS ist. Mit großer Wahrscheinlichkeit ist TREXS jedoch nicht das Ortholog zu SDD1, weil zum einen strukturähnlichere Subtilasen zu SDD1 in Tabak existieren und zum anderen SDD1 an der Ausprägung von Stomata in der Blattepidermis beteiligt ist, TREXS hingegen im Wurzelexsudat vorkommt. Das
MS-identifizierte SERK2-artige Protein, das bei der Peptid-Antikörper-Affinitätschromatografie zusammen mit TREXS angereichert wurde, ist Kandidat als Substrat für TREXS, weil es potenziell durch IgG–TREXS–SERK2-like-Interaktion co-angereinigt wurde, die in-silico docking-Vorhersagen zwischen den modellierten Molekülen von TREXS und SERK2-like einen proteolytisch relevanten Bindungszustand vorhersagt und es strukturelle Ähnlichkeit mit LRP, einem bekannten Substrat der Subtilase P69C, hat. Die transiente Expression rekombinanter TREXS in N. benthamiana war möglich, zeigte sich jedoch kritisch gegenüber C- und N-terminal fusionierten Anhängen: Transiente Transformation mit TREXS oder TREXS:Strep-tag führte zu proteolytisch aktivem Protein. Jedoch war der C-terminale Strep-tag nicht funktionell. Längere C-terminale Anhänge und auch TREXS-Mutanten mit inaktiviertem katalytischen Zentrum erbrachten kein Genprodukt. C-terminales GFP erbrachte – auch bei mutiertem katalytischen Zentrum – stets nur den GFP-Anteil des Fusionsproteins.
Die Schädelsonographie ist eine nicht-invasive, kosteneffektive und strahlenfreie Bildgebung zur Detektion zerebraler Pathologien des Neugeborenen. Im Rahmen der populationsbasierten Geburtenkohortenstudie „Survey of Neonates in Pomerania“ wurde die Schädelsonographie unabhängig von Empfehlungen der internationalen Literatur durchgeführt. Dadurch konnten Schweregrad, Outcome und Prävalenz der zerebralen Pathologien von asymptomatischen, reifen Neugeborenen in der angehängten Publikation von Weise et al. analysiert werden[2]. Für diese Gruppe ist keine Assoziation von
Auffälligkeiten in der Schädelsonographie mit neurologischen Entwicklungsstörungen zu finden. Daher wird keine Erweiterung der aktuellen Richtlinien oder die Einführung eines zerebralen Ultraschallscreenings für Neugeborenen nicht empfohlen. Die Schädelsonographie ist zur frühzeitigen Detektion von zerebralen Anomalien bei Neugeborenen nach der „American Institute of Ultrasound in Medicine (AIUM) Practice Guideline for the Performance of Neurosonography in Neonates and Infants 2014“, Leijser et al.,
Ment et al. und Ballardini et al. indiziert:
1. Eine Schädelsonographie ist bei Neugeborenen ≤34 SSW zu empfehlen und sollte bei <30 SSW durchgeführt werden.
2. Die Indikationsparameter der AIUM Practice Guideline sind sinnvoll und sollten in eine offizielle Leitlinie integriert werden (siehe Tabelle 2.1).
3. Aufgrund ähnlicher kumulativer Inzidenzen für Schädelsonographiebefunde bei Neugeborenen mit oder ohne Indikation aber stationärer Aufnahme ist die Untersuchung von Neugeborenen bei Aufnahme auf eine Neonatologie zu empfehlen.
4. Die Durchführung der Untersuchung sollte anhand der Richtlinien von Riccabona et al. erfolgen.
5. Dies schließt nicht die reguläre Teilnahme an den U-Untersuchungen aus, welche zur frühzeitigen Detektion neurologischer Entwicklungsstörungen beiträgt.