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Epigenetische Subgruppen diffuser Gliome zeichnen sich durch ein differentielles DNA-Methylierungsmuster und genetische Signaturen aus. Sie werden durch ein unterschiedliches Tumormikromilieu und charakteristische Copy Number Variationen gekennzeichnet. Darüber hinaus gewinnt die DNAmethylierungsbasierte Klassifikation zunehmend an Relevanz in der neuropathologischen Diagnostik und molekulare Marker, wie die IDH-Mutation oder der MGMT-Promotor-Methylierungsstatus, sind von wachsendem therapeutischen Interesse. Die prognostische Relevanz DNA-methylierungsbasierter Subgruppen des Glioblastoms, IDH-Wildtyp ist bislang weitgehend unerforscht, was die Grundlage der vorliegenden Arbeit darstellt.
Es wurden epigenetische und genetische Signaturen von n=500 Tumorproben mit klinischen Parametern, wie dem Gesamtüberleben, dem progressionsfreien Überleben oder dem Resektionsausmaß, in Beziehung gesetzt. Globale DNAMethylierungsdaten, die im Zeitraum von Januar 2017 bis Juli 2021 im Rahmen der neuropathologischen Diagnostik durch die 850k-Methylierungsanalyse generiert wurden, wurden bioinformatisch aufgearbeitet und analysiert. Die zelluläre Zusammensetzung der Tumorproben wurde sowohl mithilfe von in silico-Dekonvolutionen als auch anhand von immunhistochemischen Färbungen an FFPEGewebe untersucht.
Die drei etablierten epigenetischen Subgruppen des Glioblastoms RTK 1, RTK 2 und mesenchymal zeigten keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich des Gesamtüberlebens. Das Resektionsausmaß war positiv mit dem Überleben assoziiert. Der MGMT-Promotorstatus war in der untersuchten Kohorte insbesondere bei der epigenetischen Subgruppe mesenchymal von prognostischer Relevanz. Es konnte ein Zusammenhang zwischen dem Vorliegen von Copy Number-Variationen und einem differentiellen Tumormikromilieu gezeigt werden. Im Besonderen ging das Auftreten einer EGFR-Amplifikation oder einer PTEN-Deletion mit einem geringeren Anteil an Immunzellen (LUMPs und CD14-positiven Zellen) und einem größeren Anteil an Cancer Cells einher. Darüber hinaus zeigte das Tumormikromilieu eine prognostische Relevanz. Endothelzellen waren in der GBM,-IDH-Wildtyp-Kohorte positiv mit dem Gesamtüberleben assoziiert, während CD14-positive Zellen, CD4-Effektor-Zellen, Fibroblasten und LUMPs negativ mit dem progressionsfreien Überleben assoziiert waren. Innerhalb der Subgruppe RTK 2 konnte ein Überlebensnachteil für Patienten mit einem höheren Anteil an CD14-positiven Zellen beobachtet werden.
Interessanterweise konnten bei den reinen und gemischten epigenetischen Subgruppen Unterschiede hinsichtlich des klinischen Verlaufes, der zellulären Zusammensetzung sowie der Copy Number-Variationen beobachtet werden.
Diesbezüglich wurde sich im Besonderen auf die Besonderheiten der reinen Subgruppen und die Bedeutung der Koexistenz der Subgruppen mesenchymal und RTK 2 fokussiert. Die Analyse der reinen epigenetischen Subgruppen zeigte ein differentielles Gesamtüberleben, allerdings ohne Signifikanz zu erreichen. Bei den gemischten epigenetischen Subgruppen wurde ein positiver prognostischer Effekt der Subgruppe mesenchymal und ein negativer prognostischer Effekt der Subgruppe RTK 2, sowohl auf das Gesamt- als auch auf das progressionsfreie Überleben, beschrieben. Die gemischten Subgruppen wiesen Charakteristika (CNV und zelluläre Zusammensetzung) der beteiligten reinen Subgruppen auf. Insbesondere die Subklassen RTK 2 und mesenchymal traten gehäuft gemeinsam auf, unterschieden sich jedoch deutlich hinsichtlich CNV und Tumormikromilieus. Dies stellt das Bestreben eines genaueren Verständnisses der molekularen Pathogenese des Glioblastoms und seiner epigenetischen Subgruppen in den Fokus.
The indications for allogeneic stem cell transplantation (SCT) in Acute Myeloid Leukemia (AML) represent a real challenge due to the clinical and genetic heterogeneity of the disorder. Therefore, an optimized indication for SCT in AML first requires the determination of the individual relapse risk based on diverse chromosomal and molecular prognosis-defining aberrations. A broad panel of diagnostic methods is needed to allow such subclassification and prognostic stratification: cytomorphology, cytogenetics, molecular genetics, and immunophenotyping by multiparameter flow cytometry. These methods should not be seen as isolated techniques but as parts of an integral network with hierarchies and interactions. Examples for a poor risk constellation as a clear indication for allogeneic SCT are provided by anomalies of chromosome 7, complex aberrations, or FLT3-length mutations. In contrast, the favorable reciprocal translocations such as the t(15;17)/PML-RARA or t(8;21)/AML1-ETO are not indications for SCT in first remission due to the rather good prognosis after standard therapy. Further, the indication for SCT should include the results of minimal residual disease (MRD) diagnostics by polymerase chain reaction (PCR) or flow cytometry. New aspects for a safe and fast risk stratification as basis for an optimized indication for SCT in AML might be provided by novel technologies such as microarray-based gene expression profiling. Keywords: Acute Myeloid Leukemia (AML), Allogeneic Stem Cell Transplantation (SCT), Indication, Cytogenetics, Polymerase Chain Reaction (PCR)
Background: All European countries need to increase the number of health professionals in the near future. Most efforts have not brought the expected results so far. The current notion is that this is mainly related to the fact that female physicians will clearly outnumber their male colleagues within a few years in nearly all European countries. Still, women are underrepresented in leadership and research positions throughout Europe.
Objectives: The MedGoFem project addresses multiple perspectives with the participation of multiple stakeholders. The goal is to facilitate the implementation of Gender Equality Plans (GEP) in university hospitals; thereby, transforming the working conditions for women working as researchers and highly qualified physicians simultaneously. Our proposed innovation, a crosscutting topic in all research and clinical activities, must become an essential part of university hospital strategic concepts.
Methods: We capture the current status with gender-sensitive demographic data concerning medical staff and conduct Web-based surveys to identify cultural, country-specific, and interdisciplinary factors conducive to women’s academic success. Individual expectations of employees regarding job satisfaction and working conditions will be visualized based on “personal construct theory” through repertory grids. An expert board working out scenarios and a gender topic agenda will identify culture-, nation-, and discipline-specific aspects of gender equality. University hospitals in 7 countries will establish consensus groups, which work on related topics. Hospital management supports the consensus groups, valuates group results, and shares discussion results and suggested measures across groups. Central findings of the consensus groups will be prepared as exemplary case studies for academic teaching on research and work organization, leadership, and management.
Results: A discussion group on gender equality in academic medicine will be established on an internationally renowned open-research platform. Project results will be published in peer-reviewed journals with high-impact factors. In addition, workshops on gender dimension in research using the principles of Gendered Innovation will be held. Support and consulting services for hospitals will be introduced in order to develop a European consulting service.
Conclusions: The main impact of the project will be the implementation of innovative GEP tailored to the needs of university hospitals, which will lead to measurable institutional change in gender equality. This will impact the research at university hospitals in general, and will improve career prospects of female researchers in particular. Simultaneously, the gender dimension in medical research as an innovation factor and mandatory topic will be strengthened and integrated in each individual university hospital research activity. Research funding organizations can use the built knowledge to include mandatory topics for funding applications to enforce the use and implementation of GEP in university hospitals.
Validierung einer neuen Messmethode zur direkten Bestimmung der Heparin-Konzentration im Blut
(2012)
In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren zur Heparin-Bestimmung (LiSA-H, light scattering assay of heparin) evaluiert. Dieses wurde an der Universität Frankfurt a. M. am Institut für Biophysik entwickelt und ermittelt erstmals die direkte Heparin-Konzentration im Blutplasma. Durch die Analyse der Lichtstreuung einer Plasmaprobe wird die Bildung von Nanopartikeln aus Heparin und Protamin verfolgt. Die Lichtstreuintensität ist dabei proportional zu der in der Probe enthaltenen Heparin-Plasmakonzentration (Heparin-PK). Das Antikoagulans Heparin wird bei Herz-OPs mit Einsatz der Herz-Lungen-Maschine (HLM) verwendet und soll perioperativ eine lutgerinnselbildung in der HLM, sowie Thromboembolien im Patienten verhindern. Am OP-Ende wird die Wirkung durch Protamin antagonisiert, um eine suffiziente Gerinnung wieder herzustellen. Das derzeitige Gerinnungsmanagement basiert auf einem indirekten Messverfahren, der ACT (activated clotting time), welches starken Störeinflüssen, wie z.B. der Hypothermie, Hämodilution und bestimmten Medikamenten unterliegt. Durch die mögliche Falschdosierung der beiden Medikamente, steigt die Gefahr einer Blutung und Thrombose. LiSA-H soll in Zukunft eine zuverlässigere und kostengünstige „point of care― Analyse der Gerinnung und hierdurch eine gezielte Dosierung von Heparin und Protamin ermöglichen, die die Komplikationsrate verringert. In der vorliegenden Studie handelt es sich um eine offene, nicht kontrollierte, prospektive Multicenter-Studie, die mit 50 Patienten am Universitätsklinikum Frankfurt a.M. und 30 Patienten am Kinderherzzentrum Gießen durchgeführt wurde. Es wurde gezeigt, dass die durchschnittliche perioperative Heparin-PK bei Erwachsenen und Kindern bei ca. 5,4 I.E./ml liegt. Es wurde nachgewiesen, dass die Heparin-Clearance bei Kindern (~113 Min.) um das zweifache im Vergleich zu Erwachsenen (~254 Min.), erhöht ist. Besonders hervorzuheben ist die hohe Fehlerquote der ACT-Messung, die bei Erwachsenen in bis zu 1,8 % und bei Kindern in bis zu 20 % der Messungen keinen aussagekräftigen Wert lieferte. Das bedeutet, dass bei Kindern während einer OP bis zu zwei und bei Erwachsenen bis zu drei Stunden keine Information über den aktuellen Gerinnungszustand vorlag. Um eine Validierung der Messergebnisse vorzunehmen, wurden Rückstellproben mit dem Standardlaborverfahren PiCT (Prothrombinase induced clotting time) gemessen. Die Daten aus dem PiCT korrelieren mit den Ergebnissen aus der LiSA-H-Messung wesentlich besser (r² = 0,80), als mit der herkömmlichen ACT-Messmethode (r² = 0,57). Die ermittelten Heparin-PK und die ACT-Werte während einer OP wurden in Chronogrammen dargestellt. Es wurde gezeigt, dass in 30 % der OPs bei Erwachsenen und in 60 % bei Kindern die Messdaten aus der ACT und LiSA-H nur unzureichend synchron bei Nachdosierung mit Heparin anstiegen oder entsprechend der Heparin-Clearance im OP-Verlauf abfielen. Dies zeigte sich besonders kritisch während langandauernder, komplikationsreicher OPs, die einen erhöhten Blutverlust oder sogar Rethorakotomien nach sich zogen, in denen der ACT-Wert eine suffiziente Gerinnung nahe legte, die LiSA-HMessung aber eine noch hohe Heparin-PK nachwies. Erfahrungen aus den klinischen Studien zeigten, dass die Kombination aus der Messung der Heparin-PK und einer Gerinnungsanalyse bei einem ATIII-Mangel von Vorteil ist. Erst die Kombination aus einerseits mehrfach niedrig gemessener ACT-Werte, trotz ggf. Nachdosierungen von Heparin und andererseits ausreichend gemessener Heparin-PK im LiSA-H, kann einen ATIII-Mangelzustand aufdecken. Dadurch können Nach- bzw. Überdosierungen vermieden und damit die Wahrscheinlichkeit für postoperative Komplikationen verringert werden. Der wichtigste Einflussfaktor auf die LiSA-H-Messung ist die Hämodilution, die durch Einbeziehung des Patienten-Blutvolumens (z.B. mit der Nadler-Formel) durch mathematische Korrektur berücksichtigt werden kann. Patientenindividuelle Reaktionen auf gleiche Heparin- und Protamin-Dosierungen sowie eine patientenspezifische Heparin-Clearance zeigten in diesen Studien auf, dass das derzeitige Antikoagulationsmanagement mit den Dosierungsempfehlungen (Körpergewichtsbezogene Dosierung, 1:1 Dosierung von Protamin zur initialen Heparin-Dosis oder der summierten Heparin-Dosis, „pauschale― Nachdosierungen von 5.000 oder 10.000 I.E. Heparin bei ACT < 480) für eine optimale Dosierung der Medikamente unzureichend ist. In Outcome-Studien soll mit der LiSA-H-Messung Dosierungsempfehlungen von Heparin und Protamin ausgearbeitet werden. Außerhalb der Herz-Thorax-Chirurgie eröffnen sich weitere Möglichkeiten, wie z.B. in Dialysezentren und in der Neurochirurgie, für die bereits Studien geplant sind.
Osteoid osteoma is a benign bone tumor of undetermined etiology, composed of a central zone named nidus which is an atypical bone completely enclosed within a wellvascularized stroma and a peripheral sclerotic reaction zone. There are three types of radiographic features: cortical, medullary and subperiosteal. Forty-four patients with osteoid osteoma were studied retrospectively. In plain films, 35 patients presented as the cortical type, six cases were located in the medullary zone and three had subperiosteal osteoid osteoma. In all the cases, the nidus was visualized on computed tomography (CT) scan. The nidus was visible in four out of five patients who had also undergone magnetic resonance imaging (MRI). Double-density sign, seen on radionuclide bone scans was positive in all patients. MRI is more sensitive in the diagnosis of bone marrow and soft tissue abnormalities adjacent to the lesion, and in the nidus that is located closer to the medullary zone. On the other hand, CT is more specific when it comes to detecting the lesion’s nidus.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle des Proteins S100B in humanen Neuroblastomzellen und primären hippokampalen Neurone der Ratte beim apoptotischen Zelltod untersucht. Hierfür wurden verschiedene zelltodinduzierende Agentien und Stresskonditionen verwendet. Für den exzitotoxischen, glutamatabhängigen Zelltod wurde eine NMDA-induzierte Zellschädigung sowie eine Hypoxieinduktion in einer Hypoxiekammer benutzt. Hier konnte für beide Apoptosemodelle und in beiden Zellarten eine signifikante Neuroprotektion in Anwesenheit von S100B gezeigt werden. Besonders in Hinblick auf bereits gezeigte aktive Sezernierung von S100B nach metabolomischem Stress in Astrozyten sollten die weiteren Signalwege und Effekte dieses Proteins erforscht werden. Im Zuge der Untersuchung eines möglichen Wirkungsmechanismus von S100B zeigte sich zunächst eine signifikante Aktivierung des Zellrezeptors RAGE. Weiterhin zeigte sich in primären hippokampalen Neuronen eine Aktivierung des RAF/MEK/MAPKERK-Signalwegs zumindest partiell verantwortlich für die Vermittlung der neuoprotektiven Wirkung von S100B bei NMDA-induzierter Apoptose. Durch Experimente unserer Arbeitsgruppe wurde bereits zuvor eine S100B abhängige Aktivierung von NFκB beobachtet. In dieser Arbeit konnte mit VEGF ein evtl. NFκB-abhängig aktiviertes Zielgen für die neuroprotektive Wirkung von S100B bei hypoxieinduzierter Apotpose gefunden werden. Demnach erklärt sich ein möglicher neuroprotektiver Wirkmechanismus von S100B beim exzitotoxischen Zelltod durch Aktivierung des Rezeptors RAGE an der Zelloberfläche, mit anschließender Aktivierung des MEK-Erk Signalwegs. Dieses kann seinerseits zu einer Aktivierung von NFκB in der Zelle mit Hochregulierung des VEGF-Gens führen.
Ein weiteres untersuchtes Apoptosemodell für die Rolle von S100B war die direkte DNA-Schädigung durch UV-Bestrahlung und Etoposid sowie die Schädigung durch den Proteasom-Inhibitor und p53 Aktivator Epoxomicin in humanen SHSY5Y Neuroblastoma-Zellen und primären hippokampalen Neuronen der Ratte. Auch hier zeigte sich in allen drei Modellen eine signifikante Neuroprotektion in Anwesenheit von S100B.
Da es einige Hinweise (unter anderem noch nicht publizierte Daten unserer eigenen Arbeitsgruppe) für eine Aufnahme von S100B in die Zelle gibt, wurde eine evtl. Wechselwirkung von S100B mit dem, nach DNA-Schädigung hochreguliertem, apoptoseinduzierenden Protein p53 untersucht. Hier zeigte sich, dass S100B sowohl nach DNA-Schädigung durch UV-Bestrahlung, als auch nach Etoposid-Behandlung die Hochregulierung von p53 auf Proteinebene signifikant reduziert und eine Translokation zum Zellkern verhindert. In Zusammenschau dieser Daten und den aktuellen Literaturdaten über direkte Wechselwirkungen von S100B und p53 kann man davon ausgehen, dass S100B seine Wirkung nicht nur über den Zelloberflächenrezeptor RAGE ausübt, sondern nach einem noch nicht vollständig erforschten Aufnahmemechanismus in die Zelle durch direkte Proteininteraktionen, z. B. wie hier mit dem Protein p53, in den Zellprozess insbesondere im Apoptoseprozess eingreift. Abgesehen von der in dieser Arbeit beschriebenen Herunterregulierung des p53-Proteinlevels in Anwesenheit von S100B, welche die Folge einer proteasomalen Degradation nach Formationsänderung sein kann, sollten die weiteren p53-abhängigen Apoptoseinduktionswege wie eine Veränderung von dessen Transkriptionsaktiviät, Hemmung proapoptotischer Proteine und ein evtl. Einfluss auf die Translokation von sog. Todesrezeptoren an die Zellmembran in Anwesenheit von S100B als evtl. Ursachen des neuroprotektiven Effekts von S100B weiter erforscht werden.
Im Rahmen dieser Arbeit bereits durchgeführte Untersuchungen auf Veränderungen der Expressionsrate von möglichen p53-Zielgenen haben noch keine endgültigen Ergebnisse geliefert. Zum einen ist evtl. die Auswahl der ausgewählten Zielgene nicht ausreichend gewesen und zum anderen besteht eine evtl. Limitation der semiquantitativen RT-PCR Methode gegenüber neueren Methoden wie die quantitative Real-Time-PCR in der Detektion auch kleinerer Expressionsunterschiede (siehe oben). Der Mechanismus der Neuroprotektion kann in diesem Modell abschließend noch nicht vollständig geklärt werden. Weiterführende Untersuchungen sollten den genauen Aufnahmemechanismus von S100B in die Zelle untersuchen, und die neuroprotektiven Schritte nach einer Blockierung/Herunterregulierung von p53 weiter klären.
Background: Altered neuronal development is discussed as the underlying pathogenic mechanism of autism spectrum disorders (ASD). Copy number variations of 16p11.2 have recurrently been identified in individuals with ASD. Of the 29 genes within this region, quinolinate phosphoribosyltransferase (QPRT) showed the strongest regulation during neuronal differentiation of SH-SY5Y neuroblastoma cells. We hypothesized a causal relation between this tryptophan metabolism-related enzyme and neuronal differentiation. We thus analyzed the effect of QPRT on the differentiation of SH-SY5Y and specifically focused on neuronal morphology, metabolites of the tryptophan pathway, and the neurodevelopmental transcriptome.
Methods: The gene dosage-dependent change of QPRT expression following Chr16p11.2 deletion was investigated in a lymphoblastoid cell line (LCL) of a deletion carrier and compared to his non-carrier parents. Expression of QPRT was tested for correlation with neuromorphology in SH-SY5Y cells. QPRT function was inhibited in SH-SY5Y neuroblastoma cells using (i) siRNA knockdown (KD), (ii) chemical mimicking of loss of QPRT, and (iii) complete CRISPR/Cas9-mediated knock out (KO). QPRT-KD cells underwent morphological analysis. Chemically inhibited and QPRT-KO cells were characterized using viability assays. Additionally, QPRT-KO cells underwent metabolite and whole transcriptome analyses. Genes differentially expressed upon KO of QPRT were tested for enrichment in biological processes and co-regulated gene-networks of the human brain.
Results: QPRT expression was reduced in the LCL of the deletion carrier and significantly correlated with the neuritic complexity of SH-SY5Y. The reduction of QPRT altered neuronal morphology of differentiated SH-SY5Y cells. Chemical inhibition as well as complete KO of the gene were lethal upon induction of neuronal differentiation, but not proliferation. The QPRT-associated tryptophan pathway was not affected by KO. At the transcriptome level, genes linked to neurodevelopmental processes and synaptic structures were affected. Differentially regulated genes were enriched for ASD candidates, and co-regulated gene networks were implicated in the development of the dorsolateral prefrontal cortex, the hippocampus, and the amygdala.
Conclusions: In this study, QPRT was causally related to in vitro neuronal differentiation of SH-SY5Y cells and affected the regulation of genes and gene networks previously implicated in ASD. Thus, our data suggest that QPRT may play an important role in the pathogenesis of ASD in Chr16p11.2 deletion carriers.
Hepatocellular carcinoma (HCC) is highly resistant to anticancer therapy and novel therapeutic strategies are needed. Chronotherapy may become a promising approach because it may improve the efficacy of antimitotic radiation and chemotherapy by considering timing of treatment. To date little is known about time‐of‐day dependent changes of proliferation and DNA damage in HCC. Using transgenic c‐myc/transforming growth factor (TGFα) mice as HCC animal model, we immunohistochemically demonstrated Ki67 as marker for proliferation and γ‐H2AX as marker for DNA damage in HCC and surrounding healthy liver (HL). Core clock genes (Per1, Per2, Cry1, Cry2, Bmal 1, Rev‐erbα and Clock) were examined by qPCR. Data were obtained from samples collected ex vivo at four different time points and from organotypic slice cultures (OSC). Significant differences were found between HCC and HL. In HCC, the number of Ki67 immunoreactive cells showed two peaks (ex vivo: ZT06 middle of day and ZT18 middle of night; OSC: CT04 and CT16). In ex vivo samples, the number of γ‐H2AX positive cells in HCC peaked at ZT18 (middle of the night), while in OSC their number remained high during subjective day and night. In both HCC and HL, clock gene expression showed a time‐of‐day dependent expression ex vivo but no changes in OSC. The expression of Per2 and Cry1 was significantly lower in HCC than in HL. Our data support the concept of chronotherapy of HCC. OSC may become useful to test novel cancer therapies.
Ziel: Ziel der vorliegenden klinisch-experimentellen in vitro Studie war es, die Scherhaftfestigkeit von Kompositproben an humanem Dentin, vermittelt durch zwei selbstkonditionierende Adhäsive, unter simuliertem Dentinliquorfluß zu überprüfen. Material und Methode: Die Scherhaftfestigkeitstests wurden mit insgesamt 60 humanen kariesfreien Molaren durchgeführt. Das Dentin wurde parallel zur Okklusalfläche freigelegt und aus einem Zahn jeweils eine 800 mikrom dicke Dentinscheibe geschnitten. Nach dem Polieren (600 grit SiC) wurden die Dentinadhäsive und der Kunststoff unter simuliertem Dentinliquorfluß (60 cm H2O) auf die Dentinscheiben aufgebracht. Getestet wurden die Dentinadhäsive Clearfil SE Bond (SE) und Adect (AD). In Gruppe 1 wurden beide Adhäsive laut Herstellerangaben aufgetragen, in Gruppe 2 wurde zusätzlich vorher mit Phosphorsäure geätzt. Die Proben wurden anschließend einem Thermocycling ausgesetzt (5°C/ 55°C,5000x) und die Scherhaftfestigkeitswerte mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 mm/min ermittelt. Ergebnisse: Es ergaben sich keine statistisch signifikanten Unterschiede in der Scherhaftfestigkeit in den einzelnen Präparategruppen. Die Mittelwerte für SE und AD nach Anwendung laut Herstellerangaben lagen bei 7 bzw. 6 MPa und unterschieden sich nicht signifikant. Mit vorheriger Phosphorsäureätzung beliefen sich die Werte bei SE auf 6 MPa und bei AD auf 6,8 MPa. Schlussfolgerung: In der vorliegenden Untersuchung konnte gezeigt werden, daß mit SE und AD vergleichbare Verbundfestigkeitswerte erreicht werden können. Eine zusätzliche Phosphorsäureätzung des Dentins veränderte die Haftfestigkeit nicht signifikant.