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BACKGROUND: Transient episodes of ischemia in a remote organ or tissue (remote ischemic preconditioning, RIPC) can attenuate myocardial injury. Myocardial damage is associated with tissue remodeling and the matrix metalloproteinases 2 and 9 (MMP-2/9) are crucially involved in these events. Here we investigated the effects of RIPC on the activities of heart tissue MMP-2/9 and their correlation with serum concentrations of cardiac troponin T (cTnT), a marker for myocardial damage.
METHODS: In cardiosurgical patients with cardiopulmonary bypass (CPB) RIPC was induced by four 5 minute cycles of upper limb ischemia/reperfusion. Cardiac tissue was obtained before as well as after CPB and serum cTnT concentrations were measured. Tissue derived from control patients (N = 17) with high cTnT concentrations (≥0.32 ng/ml) and RIPC patients (N = 18) with low cTnT (≤0.32 ng/ml) was subjected to gelatin zymography to quantify MMP-2/9 activities.
RESULTS: In cardiac biopsies obtained before CPB, activities of MMP-2/9 were attenuated in the RIPC group (MMP-2: Control, 1.13 ± 0.13 a.u.; RIPC, 0.71 ± 0.12 a.u.; P < 0.05. MMP-9: Control, 1.50 ± 0.16 a.u.; RIPC, 0.87 ± 0.14 a.u.; P < 0.01), while activities of the pro-MMPs were not altered (P > 0.05). In cardiac biopsies taken after CPB activities of pro- and active MMP-2/9 were not different between the groups (P > 0.05). Spearman's rank tests showed that MMP-2/9 activities in cardiac tissue obtained before CPB were positively correlated with postoperative cTnT serum levels (MMP-2, P = 0.016; MMP-9, P = 0.015).
CONCLUSIONS: Activities of MMP-2/9 in cardiac tissue obtained before CPB are attenuated by RIPC and are positively correlated with serum concentrations of cTnT. MMPs may represent potential targets for RIPC mediated cardioprotection.
TRIAL REGISTRATION: ClinicalTrials.gov identifier NCT00877305.
Die vorliegende Arbeit präsentiert den Aufbau und die Diagnostik eines Niederdruck-HF-Plasmas. Durchgeführt wurden die Messungen in einem Gasgemisch aus Ar/He (50%=50%). Sie dienten dazu, nähere Einblicke in die Plasmaparameter eines HF-Plasmas zu erhalten. Einen Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit bildete dabei die Auswirkung unterschiedlicher Antennengeometrien auf die Entladungseigenschaften. Hierfür wurden die Plasmaparameter Elektronentemperatur Te, Elektronendichte ne und HF-Leistung in Abhängigkeit des Gasdruckes bei einer Vorwärtsleistung des HF-Generators von 1kW untersucht. Um eine sinnvolle Diagnostik zu gewährleisten, war es zunächst erforderlich eine induktive HF-Einspeisung zu konzipieren und eine Impedanzanpassung an dem vorhandenen 13,56MHz Generator vorzunehmen. Die Einspeisung der HF-Leistung geschieht über eine Spule, nach dem Transformatorprinzip. Der Aufbau bietet die Möglichkeit einer modularen Gestaltung der verwendeten Antennengeometrie. Hierdurch ist es möglich, sowohl die Länge, die Windungsbreite als auch die Windungsanzahl schnell zu ändern, um experimentell ein Optimum der Plasmaparameter bezüglich der Plasmaanregung zu erreichen.
Für die Bestimmung der Plasmaparameter wurde vorwiegend eine nicht invasive Diagnostiktechnik, die Emissionsspektroskopie, eingesetzt. Sie bietet den Vorteil, ein Plasma unberührt zu lassen und dessen Eigenschaften nicht zu verfälschen. Zusätzlich wurde mit einer Langmuirsonde die Elektronendichte gemessen. Die eingespeiste HF-Leistung wurde mit einem im HF-Generator befindlichen Reflektometer überwacht und dokumentiert. Durch systematisch durchgeführte Messungen konnte die Elektronentemperatur in Abhängigkeit des Gasdruckes für unterschiedliche Spulengeometrien mit Hilfe der Spektroskopie bestimmt werden. Es ergaben sich typische Elektronentemperaturen einer induktiven Entladung zwischen 1 eV und 5 eV. Die Ursache einer höheren Elektronentemperatur bei niedrigen Gasdrücken, unterhalb von 1 Pa, kann durch die stochastische Heizung sowie resonante Heizmechanismen erklärt werden.
Die mit der Langmuirsonde bestimmte Elektronendichte belief sich auf 4 x 10 exp 15 m exp -3 bei niedrigen Gasdrücken und einem Maximum von 4 x 10 exp 17 m exp -3 bei einem Gasdruck von 3 Pa. Elektronendichten dieser Größenordnung sind typisch für induktive Entladungsplasmen, die ein Maximum von 1019 m exp -3 [Lie05] erreichen können.
Die eingespeiste HF-Leistung zeigte dabei eine starke Abhängigkeit von der Antennengeometrie. Durch die Optimierung der Spulenkonfiguration ergab sich eine maximale eingespeisten HF-Leistung von 0,8kW.
Ein Vergleich von HF-Leistung und Elektronendichte bestätigte die theoretische Modellvorstellung, die einen linearen Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen postuliert. Somit konnten wichtige Eigenschaften bezüglich einer HF-Entladung sowie Einflüsse der Antennengeometrie auf die Entladungseigenschaften untersucht und umfangreich diskutiert werden.