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Background: Myocardial perfusion with cardiovascular magnetic resonance (CMR) imaging is an established diagnostic test for evaluation of myocardial ischaemia. For quantification purposes, the 16 segment American Heart Association (AHA) model poses limitations in terms of extracting relevant information on the extent/severity of ischaemia as perfusion deficits will not always fall within an individual segment, which reduces its diagnostic value, and makes an accurate assessment of outcome data or a result comparison across various studies difficult. We hypothesised that division of the myocardial segments into epi- and endocardial layers and a further circumferential subdivision, resulting in a total of 96 segments, would improve the accuracy of detecting myocardial hypoperfusion. Higher (sub-)subsegmental recording of perfusion abnormalities, which are defined relatively to the normal reference using the subsegment with the highest value, may improve the spatial encoding of myocardial blood flow, based on a single stress perfusion acquisition. Objective: A proof of concept comparison study of subsegmentation approaches based on transmural segments (16 AHA and 48 segments) vs. subdivision into epi- and endocardial (32) subsegments vs. further circumferential subdivision into 96 (sub-)subsegments for diagnostic accuracy against invasively defined obstructive coronary artery disease (CAD). Methods: Thirty patients with obstructive CAD and 20 healthy controls underwent perfusion stress CMR imaging at 3 T during maximal adenosine vasodilation and a dual bolus injection of 0.1mmol/kg gadobutrol. Using Fermi deconvolution for blood flow estimation, (sub-)subsegmental values were expressed relative to the (sub)subsegment with the highest flow. In addition, endo−/epicardial flow ratios were calculated based on 32 and 96 (sub-)subsegments. A receiver operating characteristics (ROC) curve analysis was performed to compare the diagnostic performance of discrimination between patients with CAD and healthy controls. Observer reproducibility was assessed using Bland-Altman approaches. Results: Subdivision into more and smaller segments revealed greater accuracy for #32, #48 and # 96 compared to the standard #16 approach (area under the curve (AUC): 0.937, 0.973 and 0.993 vs 0.820, p<0.05). The #96-based endo−/epicardial ratio was superior to the #32 endo−/epicardial ratio (AUC 0.979, vs. 0.932, p<0.05). Measurements for the #16 model showed marginally better reproducibility compared to #32, #48 and #96 (mean difference± standard deviation: 2.0±3.6 vs. 2.3±4.0 vs 2.5±4.4 vs. 4.1±5.6). Conclusions: Subsegmentation of the myocardium improves diagnostic accuracy and facilitates an objective cutoff-based description of hypoperfusion, and facilitates an objective description of hypoperfusion, including the extent and severity of myocardial ischaemia. Quantification based on a single (stress-only) pass reduces the overall amount of gadolinium contrast agent required and the length of the overall diagnostic study.
Körpersymmetrie gilt unter Evolutionswissenschaftlern als Hinweis auf eine stabile Entwicklungsgeschichte von der Eizelle bis hin zum erwachsenen Lebewesen mit daraus resultierender Gesundheit. Symmetrie steht für gute Abwehrmechanismen trotz einflussnehmender Störfaktoren, die allgegenwärtig sind. Symmetrische Körper und Gesichter werden vom anderen Geschlecht bevorzugt und als attraktiver bewertet. Das Gegenstück der Symmetrie bildet die fluktuierende Asymmetrie als Abweichung von perfekter, bilateraler Symmetrie an verschiedenen Stellen des Körpers. Symmetrie kann somit als Fitnessindikator angesehen werden, also als ein Merkmal des erfolgreichen Umwerbens in der Partnerwahl. Dies geschieht typischerweise durch die Entwicklung eines Merkmals oder durch aufwändigeres Verhalten, dessen Ausbildung für ein weniger „fittes“ Individuum zu kostspielig wäre. Die Kernfragen der vorliegenden Studie waren, ob sich diese Anforderung des Fitnessindikators Symmetrie auf die verborgene Struktur des Kehlkopfes übertragen lässt und ob die Asymmetrie des Kehlkopfes mit der Attraktivität der Stimme assoziiert ist. Die fluktuierende Asymmetrie des Larynx wurde bisher noch nicht untersucht. An der Untersuchung nahmen 80 Versuchspersonen im Alter von 20 bis 70 Jahren teil. Hauptzielgrößen waren Larynxasymmetrie und Stimmattraktivität. Die Larynxasymmetrie wurde mittels Videolaryngostroboskopie und anschließender Asymmetriebewertung auf einer 7-stufigen Skala durch Experten erfasst. Die Attraktivität der Stimme wurde auf Basis eines vorgelesenen phonetischen Standardtexts durch Dritte bewertetet. Weitere Variablen waren die Gesichtsasymmetrie, die durch Vermessung von Fotografien bestimmt wurde, und die durch Dritte bewertete Gesichtsattraktivität. Mit Hilfe eines Fragebogens, der abgesehen von Alter, Geschlecht, Anzahl bisheriger Sexualpartner, Erkältungskrankheiten im vorherigen Jahr sowie eingenommener Medikamente und das Rauchverhalten die Beschwerdenliste nach Zerssen (1976) und die Kurzfassung des Voice Handicap Index (VHI-12) enthielt, wurde versucht, die Gesundheit zu registrieren. Darüber hinaus erbat der Fragebogen bei weiblichen Probanden Angaben zum Menstruationszyklus, um die Fertilität zum Messzeitpunkt zu erfassen. Der Erfassung der Körperkonstitution dienten die Messungen von Größe und Gewicht, des Körperfettanteils und der Muskelmasse sowie die Umfangsbestimmung von Hals, Schulter, Brust, Taille, Hüfte und Bizeps. Das 2D:4D-Längenverhältnis wurde mit Hilfe einer Fotokopie der palmaren Handseite als Indikator für pränatales Testosteron ermittelt. Der zentrale Zusammenhang zwischen Stimmattraktivität und Larynxasymmetrie bestätigte sich nur für Männer. Für diese bestand außerdem eine positive Relation der Stimmattraktivität mit dem Schulter-Hüft-Verhältnis und dem Verhältnis von Brust zu Taille, d. h. Stimmen von Männern mit verhältnismäßig breiter Schulter und breiter Brust wurden attraktiver bewertet. Umgekehrt galt: Je niedriger der BMI, Körperfettanteil, Halsumfang, das Alter und die Anzahl eingenommener rezeptpflichtiger Medikamente, umso höher war die Attraktivitätsbewertung ihrer Stimme. Weibliche Stimmen wurden umso attraktiver bewertet, je jünger die Frauen waren, je größer das Brust-Taille- Verhältnis, je niedriger das Taille Hüft-Verhältnis, je geringen der Halsumfang, je niedriger der Stimmstörungsindex (VHI-12) und je weniger Zigaretten sie geraucht haben. Erwartungsgemäß korrelierte die Larynxasymmetrie bei Männern signifikant negativ mit der Gesichtsattraktivität sowie beinahe signifikant mit dem Schulter-Hüft-Verhältnis. Männliche Larynges wurden außerdem asymmetrischer bewertet, je älter die Person, je höher der BMI, der Körperfettanteil, der Halsumfang und die Anzahl eingenommener Medikamente war. Für Frauen einzig (positiv) signifikant wurde der Zusammenhang zwischen Larynxasymmetrie und Nikotinabusus. Die zusätzlich erfolgten Regressionsanalysen erzielten ein signifikantes Ergebnis für den Zusammenhang zwischen der Stimmattraktivität mit der Muskelmasse für beide Geschlechter, außerdem gelang es, einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Larynxasymmetrie und der SHR bei Männern darzustellen. Die (negativen) Korrelationen zwischen der Larynxasymmetrie für Männer mit Stimm- und Gesichtsattraktivität deuten darauf hin, dass Larynxasymmetrie als Fitnessindikator dienen kann. Darüber hinaus lieferte die vorliegende Studie keine einfach interpretierbaren Ergebisse; häufig waren sie geschlechtsspezifisch. Die Dissertation unterstrich damit die Komplexität der Zusammenhänge und wies auf den Stellenwert von Geschlechterunterschieden hin. Weiterführende Untersuchungen sind nötig, um die Ergebnisse zu bestätigen und um den Stellenwert der Larynxasymmetrie für Frauen zu klären.
Formalin‐fixed, paraffin‐embedded (FFPE ), biobanked tissue samples offer an invaluable resource for clinical and biomarker research. Here, we developed a pressure cycling technology (PCT )‐SWATH mass spectrometry workflow to analyze FFPE tissue proteomes and applied it to the stratification of prostate cancer (PC a) and diffuse large B‐cell lymphoma (DLBCL ) samples. We show that the proteome patterns of FFPE PC a tissue samples and their analogous fresh‐frozen (FF ) counterparts have a high degree of similarity and we confirmed multiple proteins consistently regulated in PC a tissues in an independent sample cohort. We further demonstrate temporal stability of proteome patterns from FFPE samples that were stored between 1 and 15 years in a biobank and show a high degree of the proteome pattern similarity between two types of histological regions in small FFPE samples, that is, punched tissue biopsies and thin tissue sections of micrometer thickness, despite the existence of a certain degree of biological variations. Applying the method to two independent DLBCL cohorts, we identified myeloperoxidase, a peroxidase enzyme, as a novel prognostic marker. In summary, this study presents a robust proteomic method to analyze bulk and biopsy FFPE tissues and reports the first systematic comparison of proteome maps generated from FFPE and FF samples. Our data demonstrate the practicality and superiority of FFPE over FF samples for proteome in biomarker discovery. Promising biomarker candidates for PC a and DLBCL have been discovered.
Einleitung In ihrer klinischen Symptomatik lassen sich der ischämische Schlaganfall (IS) und die intrazerebrale Blutung (ICH) nicht sicher unterscheiden. Hinsichtlich der Akuttherapie, die eine möglichst schnelle Wiederherstellung der zerebralen Sauerstoffversorgung („time is brain“) zum Ziel hat, ist diese Differenzierung jedoch essentiell. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist der Nachweis serologischer Biomarker in der Frühphase des Schlaganfalls zur Differenzierung zwischen IS und ICH. Hypothesen-gestützt wurden aufgrund pathophysiologischer Überlegungen hierfür die ZNS-spezifischen Proteine GFAP, UCH-L1, pNf-H, MBP und Tau untersucht. In einem hypothesenfreien Ansatz wurden Serumproben von Schlaganfallpatienten massenspektrometrisch analysiert.
Material und Methoden Die Patientenrekrutierung für die vorliegende Arbeit erfolgte im Rahmen der prospektiven, multizentrischen BE FAST II-Studie zur Evaluation von GFAP als Biomarker der akuten ICH. Von Mai 2012 bis April 2014 wurden Serumproben von Patienten mit akuter Schlaganfallsymptomatik in der Klinik für Neurologie der Goethe-Universität Frankfurt am Main gesammelt. Mittels kommerziell verfügbaren ELISA-Kits wurden die Serumkonzentrationen der Proteine UCH-L1, pNf-H, MBP und Tau bestimmt. Die Analyse der GFAP-Serumkonzentration erfolgte durch Roche Diagnostics mit Hilfe des Elecsys®-Systems, einem Elektrochemiluminiszenz-Immunoassay. Für die Massenspektrometrie wurden Serumproben aus der BE FAST-I-Studie, die von Ende des Jahres 2010 bis Anfang des Jahres 2011 asserviert wurden, eingesetzt. Die massenspektrometrischen Untersuchungen wurden in der Abteilung „Funktionelle Proteomics“ im Fachbereich Medizin der Goethe-Universität Frankfurt am Main durchgeführt.
Ergebnisse Tau und MBP ließen sich in den meisten Serumproben nicht nachweisen. In der pNf-H-Messung lag die Konzentration bei 27 von 35 Patienten oberhalb der Nachweisgrenze, wobei sich kein signifikanter Unterschied zwischen IS und ICH ergab (p = 0,69). UCH-L1 ließ sich bei 28 von 29 Patienten nachweisen. In der IS-Gruppe war eine signifikant (p = 0,005) höhere UCH-L1-Konzentration nachweisbar (Median 5,71 ng/ml) als in der ICH-Gruppe (Median 2,37 ng/ml). GFAP war bei allen 45 Patienten nachweisbar mit signifikant (p < 0,00005) höherer Konzentration in der ICH-Gruppe (Median 2,87 ng/ml) verglichen mit der IS-Gruppe (Median 0,01 ng/ml). Zudem fand sich eine positive Korrelation der UCH-L1-Werte in der IS-Gruppe mit dem Patientenalter (r = 0,62, p = 0,01), sowie eine positive Korrelation der GFAP-Werte in der ICH-Gruppe mit dem Patientenalter (r = 0,54, p = 0,03), dem NIHSS-Wert (r = 0,69, p = 0,04) und mit dem ICB-Volumen (r = 0,60, p = 0,01). In der massenspektrometrischen Analyse ließ sich eine Top Liste aus 22 Proteinen erstellen, die jeweils signifikante Unterschiede zwischen IS und ICH aufweisen.
Diskussion Die Rolle des Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) und insbesondere von UCH-L1 beim IS ist bislang noch nicht abschließend geklärt. Nach einer zerebralen Ischämie ist jedoch eine Upregulation von UCH-L1 beschrieben, u.a. durch eine verstärkte UPS-Aktivität durch Aggregate fehlgefalteter Proteine. Daneben reagieren Neurone sensibler auf eine Hypoxie als Gliazellen mit einer dominierenden Freisetzung neuronaler Proteine wie UCH-L1. Bei ICH kommt es dagegen eher zu einer unspezifischen Destruktion des Hirngewebes mit vorwiegender glialer Schädigung und rascher Freisetzung glialer Proteine wie GFAP. Mit UCH-L1 und GFAP konnten zwei Proteine als erfolgsversprechende Kandidaten zur Differenzierung zwischen IS und ICH in der Frühphase identifiziert werden. Zur weiteren Validierung sind Untersuchungen an einer großen Population notwendig, die auch kleinere Infarkte und Hirnblutungen einschließt. Auch der Einfluss epidemiologischer und klinischer Faktoren wie z.B. dem Patientenalter muss weiter evaluiert werden.
Die mittels Massenspektrometrie erstellte Top Liste aus 22 Proteinen enthält vielversprechende Biomarker-Kandidaten, die signifikante Unterschiede zwischen IS und ICH aufweisen und ebenso an einem großen Patientenkollektiv weiter untersucht werden müssen.
Limb stump pain after amputation, due to sensitized neuromas, is a common condition that can cause a great deal of suffering in affected patients. Treatment is difficult, requiring a multidisciplinary approach that is often unsatisfactory. One treatment used to mitigate pain is electrical stimulation (EStim), administered using several different therapeutic approaches. The research described in this dissertation sought to characterize changes in peripheral nerve morphology, and neuroma formation, following limb amputation, with an eye toward developing better treatment strategies, that intervene before neuromas are fully formed. Another focus of this study was to evaluate the effect EStim has on changes in peripheral nerve morphology, and neuroma formation, following limb amputation.
Right forelimbs of 42 male Sprague Dawley rats were amputated. At 3, 7, 28, 60 and 90 days post amputation (DPA) 6 limb stumps, in each group, were harvested and changes in peripheral nerve morphology, and neuroma formation were measured. In addition, limb stumps of 6 EStim treated, 6 sham-treated (deactivated EStim devices), and 6 non-treated rats were harvested at 28 DPA.
Analysis revealed six distinct morphological characteristics of peripheral nerves during nerve regrowth and neuroma development; 1) normal nerve, 2) degenerating axons, 3) axonal sprouts, 4) unorganized bundles of axons in connective tissue, 5) unorganized axon growth into muscles, and 6) unorganized axon growth into fibrotic tissue (neuroma). At the early stages (3 & 7 DPA), normal nerves could be identified throughout the limb stump tissues and small areas of axonal sprouts were present near the distal tip of the stumps. Signs of degenerating axons were evident from 7 to 90 DPA. From day 28 on, variability of nerve characteristics, with signs of unorganized axon growth into muscle and fibrotic tissue, and neuroma formation, became visible in multiple areas of stump tissue. These pathological features became more evident at 60 and 90 DPA. EStim treated stumps revealed neuroma formation in 1 out of 6 animals, whereas in sham and controls, neuroma formation was seen in 4 out of 6 stumps respectively.
We were able to identify 6 separate histological stages of peripheral nerve regrowth and neuroma formation over 90 days following amputation. Axonal regrowth was observed as early as 3 DPA, and signs of unorganized axonal growth and neuroma formation were evident by 28 DPA. Our observations suggest that EStim-based treatment and/or other prevention strategies might be more effective if administered in the initial dynamic stages of neuroma development.
Over the past two decades, our understanding of Parkinson's disease (PD) has been gleaned from the discoveries made in familial and/or sporadic forms of PD in the Caucasian population. The transferability and the clinical utility of genetic discoveries to other ethnically diverse populations are unknown. The Indian population has been under-represented in PD research. The Genetic Architecture of PD in India (GAP-India) project aims to develop one of the largest clinical/genomic bio-bank for PD in India. Specifically, GAP-India project aims to: (1) develop a pan-Indian deeply phenotyped clinical repository of Indian PD patients; (2) perform whole-genome sequencing in 500 PD samples to catalog Indian genetic variability and to develop an Indian PD map for the scientific community; (3) perform a genome-wide association study to identify novel loci for PD and (4) develop a user-friendly web-portal to disseminate results for the scientific community. Our “hub-spoke” model follows an integrative approach to develop a pan-Indian outreach to develop a comprehensive cohort for PD research in India. The alignment of standard operating procedures for recruiting patients and collecting biospecimens with international standards ensures harmonization of data/bio-specimen collection at the beginning and also ensures stringent quality control parameters for sample processing. Data sharing and protection policies follow the guidelines established by local and national authorities.We are currently in the recruitment phase targeting recruitment of 10,200 PD patients and 10,200 healthy volunteers by the end of 2020. GAP-India project after its completion will fill a critical gap that exists in PD research and will contribute a comprehensive genetic catalog of the Indian PD population to identify novel targets for PD.
The permeability and inflammatory tissue reaction to Mucomaix® matrix (MM), a non- cross-linked collagen-based matrix was evaluated in both ex vivo and in vivo settings. Liquid platelet rich fibrin (PRF), a blood concentrate system, was used to assess its capacity to absorb human proteins and interact with blood cells ex vivo. In the in vivo aspect, 12 Wister rats had MM implanted subcutaneously, whereas another 12 rats (control) were sham-operated without biomaterial implantation. On days 3, 15 and 30, explantation was completed (four rats per time-point) to evaluate the tissue reactions to the matrix. Data collected were statistically analyzed using analysis of variance (ANOVA) and Tukey multiple comparisons tests (GraphPad Prism 8). The matrix absorbed the liquid PRF in the ex vivo study. Day 3 post-implantation revealed mild tissue inflammatory reaction with presence of mononuclear cells in the implantation site and on the biomaterial surface (mostly CD68-positive macrophages). The control group at this stage had more mononuclear cells than the test group. From day 15, multinucleated giant cells (MNGCs) were seen in the implantation site and the outer third of the matrix with marked increase on day 30 and spread to the matrix core. The presence of these CD68-positive MNGCs was associated with significant matrix vascularization. The matrix degraded significantly over the study period, but its core was still visible as of day 30 post-implantation. The high permeability and fast degradation properties of MM were highlighted.
Background: Culture-derived mesenchymal stromal cells (MSCs) exhibit variable characteristics when manufactured using different methods and different source materials. The purpose of this study was to assess the impact on MSC characteristics when different laboratories propagated MSCs from cultures initiated with BM aliquots derived from the same donor source material.
Methods and Methods: Five aliquots from each of three different BM donors were distributed to five independent laboratories. Three laboratories plated whole BM and two laboratories a mononuclear BM cell fraction. Four laboratories cultured in media supplemented with fetal bovine serum (FBS) and one laboratory used human platelet lysate (hPL). Initial cell seeding densities (i.e., P0) ranged from 19.7 × 103/cm2–282 × 103/cm2 and for second seeding (i.e., P1) 0.05 × 103–5.1 × 103 cells/cm2. Post-thawed MSCs from each laboratory were analyzed for cell viability, immunophenotype, tri-lineage differentiation, fibroblast colony-forming units (CFU-F), gene expression, and immunosuppressive activity.
Results: Transit times from BM collection to receipt by laboratories located in the United States ranged from 16.0–30.0 h and from 41.5–71.5 h for a laboratory in Asia. Post-thaw culture derived MSCs rom BM #1, #2, and #3 exhibited viabilities that ranged from 74–92%, 61–96%, and 23–90%, respectively. CFU activity from BM #1, #2, and #3 per 200 MSCs plated averaged 45.1 ± 21.4, 49.3 ± 26.8 and 14.9 ± 13.3, respectively. No substantial differences were observed in immunophenotype, and immunosuppressive activities. Global gene expression profiles of MSCs revealed transcriptome differences due to different inter-laboratory methods and to donor source material with the center effects showing greater molecular differences than source material.
Conclusion: Functional and molecular differences exist among MSCs produced by different centers even when the same BM starting material is used to initiate cultures. These results indicated that manufacturing of MSCs by five independent centers contributed more to MSC variability than did the source material of the BM used in this study. Thus, emphasizing the importance of establishing worldwide standards to propagate MSCs for clinical use.
Objectives: Current knowledge on infections caused by Scedosporium spp. and Lomentospora prolificans in children is scarce. We therefore aim to provide an overview of risk groups, clinical manifestation and treatment strategies of these infections.
Methods: Pediatric patients (age ≤18 years) with proven/probable Scedosporium spp. or L. prolificans infection were identified in PubMed and the FungiScope® registry. Data on diagnosis, treatment and outcome were collected.
Results: Fifty-five children (median age 9 years [IQR: 5–14]) with invasive Scedosporium spp. (n = 33) or L. prolificans (n = 22) infection were identified between 1990 and 2019. Malignancy, trauma and near drowning were the most common risk factors. Infections were frequently disseminated. Most patients received systemic antifungal therapy, mainly voriconazole and amphotericin B, plus surgical treatment.
Overall, day 42 mortality was 31%, higher for L. prolificans (50%) compared to Scedosporium spp. (18%). L. prolificans infection was associated with a shorter median survival time compared to Scedosporium spp. (6 days [IQR: 3–28] versus 61 days [IQR: 16–148]). Treatment for malignancy and severe disseminated infection were associated with particularly poor outcome (HR 8.33 [95% CI 1.35–51.40] and HR 6.12 [95% CI 1.52–24.66], respectively). Voriconazole use at any time and surgery for antifungal treatment were associated with improved clinical outcome (HR 0.33 [95% CI 0.11–0.99] and HR 0.09 [95% CI 0.02–0.40], respectively).
Conclusions: Scedosporium spp. and L. prolificans infections in children are associated with high mortality despite comprehensive antifungal therapy. Voriconazole usage and surgical intervention are associated with successful outcome.