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Plants, fungi and algae are important components of global biodiversity and are fundamental to all ecosystems. They are the basis for human well-being, providing food, materials and medicines. Specimens of all three groups of organisms are accommodated in herbaria, where they are commonly referred to as botanical specimens.The large number of specimens in herbaria provides an ample, permanent and continuously improving knowledge base on these organisms and an indispensable source for the analysis of the distribution of species in space and time critical for current and future research relating to global biodiversity. In order to make full use of this resource, a research infrastructure has to be built that grants comprehensive and free access to the information in herbaria and botanical collections in general. This can be achieved through digitization of the botanical objects and associated data.The botanical research community can count on a long-standing tradition of collaboration among institutions and individuals. It agreed on data standards and standard services even before the advent of computerization and information networking, an example being the Index Herbariorum as a global registry of herbaria helping towards the unique identification of specimens cited in the literature.In the spirit of this collaborative history, 51 representatives from 30 institutions advocate to start the digitization of botanical collections with the overall wall-to-wall digitization of the flat objects stored in German herbaria. Germany has 70 herbaria holding almost 23 million specimens according to a national survey carried out in 2019. 87% of these specimens are not yet digitized. Experiences from other countries like France, the Netherlands, Finland, the US and Australia show that herbaria can be comprehensively and cost-efficiently digitized in a relatively short time due to established workflows and protocols for the high-throughput digitization of flat objects.Most of the herbaria are part of a university (34), fewer belong to municipal museums (10) or state museums (8), six herbaria belong to institutions also supported by federal funds such as Leibniz institutes, and four belong to non-governmental organizations. A common data infrastructure must therefore integrate different kinds of institutions.Making full use of the data gained by digitization requires the set-up of a digital infrastructure for storage, archiving, content indexing and networking as well as standardized access for the scientific use of digital objects. A standards-based portfolio of technical components has already been developed and successfully tested by the Biodiversity Informatics Community over the last two decades, comprising among others access protocols, collection databases, portals, tools for semantic enrichment and annotation, international networking, storage and archiving in accordance with international standards. This was achieved through the funding by national and international programs and initiatives, which also paved the road for the German contribution to the Global Biodiversity Information Facility (GBIF).Herbaria constitute a large part of the German botanical collections that also comprise living collections in botanical gardens and seed banks, DNA- and tissue samples, specimens preserved in fluids or on microscope slides and more. Once the herbaria are digitized, these resources can be integrated, adding to the value of the overall research infrastructure. The community has agreed on tasks that are shared between the herbaria, as the German GBIF model already successfully demonstrates.We have compiled nine scientific use cases of immediate societal relevance for an integrated infrastructure of botanical collections. They address accelerated biodiversity discovery and research, biomonitoring and conservation planning, biodiversity modelling, the generation of trait information, automated image recognition by artificial intelligence, automated pathogen detection, contextualization by interlinking objects, enabling provenance research, as well as education, outreach and citizen science.We propose to start this initiative now in order to valorize German botanical collections as a vital part of a worldwide biodiversity data pool.
Fragestellung Die Schädigung des Kollagennetzwerks ist ein frühes Ereignis der Arthrose (OA). Wir untersuchten ein Kollagen Typ II -Neoepitop (CTX) in der Synovialflüssigkeit (SF) nach kompletter medialer Meniskektomie (ME). Methoden 32 NZW-Kaninchen hatten eine ME des rechten Kniegelenks. Kontrolle: 11 shamoperierte, 8 unoperierte Kaninchen. Die ME-Kaninchen wurden nach 2 (n = 8), 4 (n = 8) , 8 (n = 8) und 12 (n = 8) Wochen getötet, SF-lavagen beider Kniegelenke durchgeführt. Der ELISA misst ein Kollagen Typ II - Neoepitop, das nach Spaltung der C-telopeptide cross-linking Domaine entsteht. Makroskopisch: Grading beider Kniegelenke mit einem 9 Felder-Schema: Einzelflächen und Gesamtsummen von Tibia, Femur (jeweils medial und lateral) und Patella Histologisch: Grading mit H&E und Safranin O Schnitten (u.a. Proteoglykangehalt, Matrixstruktur, Zellularität, Tidemark und Osteophyten) Statistik: Wilcoxon - und Mann - Whitney U Test. Ergebnisse Makroskopisch: signifikante Veränderungen von medialer Tibia und Femur ab 2 Wochen nach ME, im Vergleich mit Gegenseite und mit nichtoperierten Kaninchen. Histologisch: beginnende OA zu allen Zeitpunkten. ME Knie: CTX Werte in der SF deutlich erhöht, zum kontralateralen Knie für 2, 4, 8 und 12 Wochen signifikant. Nichtoperierte Tiere: keine Unterschiede linkes vs. rechtes Knie, im Vergleich zur ME zu allen Zeitpunkten signifikant niedriger. Schlussfolgerungen Knorpelmarker sind Parameter der OA. Die Metalloproteinasen 1, 8 und 13 erzeugen ein Kollagen Typ II - Neoepitop, das zum Monitoring der arthrotischen Veränderungen geeignet erscheint.
Fragestellung Vergleichende Untersuchung zweier Arthrosemodelle: komplette mediale Meniskektomie und vordere Kreuzbanddurchtrennung des Kaninchens zu frühen Zeitpunkten. Methoden 4 verschiedene Gruppen von männlichen erwachsenen NZW Kaninchen wurden untersucht: einseitige komplette mediale Meniskektomie (ME;n=32), einseitige vordere Kreuzbanddurchtrennung (ACLT;n=32),als Kontrollgruppen die einseitige Gelenkeröffnung (sham-OP;n=32) und unoperierte Kontrollen (n=40).Standardisiert erfolgte die mediale Arthrotomie.Die Kaninchen wurden in der vom Regierungspräsidium genehmigten Studie nach 2, 4, 8 und 12 Wochen getötet. Der makroskopische Befund des rechten und linken Kniegelenks wurde mittels eines 9 - Felderschemas (International Cartilage Repair Society, 1998) für Femur, Tibia und Patella beurteilt. Weitere Parameter wie Gelenkerguss (Punktion),Osteophytenbildung, Meniskusregenerat bzw. –verletzungen wurden im Zeitverlauf dokumentiert.Die Befunde wurden mit Wilcoxon und Mann-Whitney-U-Test bewertet. 4 μm Schnitte der rechten und linken Tibien wurden mit H&E und Safranin O gefärbt,das histologische Grading erfolgte mit einem modifizierten Mankin Score, die statistische Beurteilung mit Wilcoxon und Mann-Whitney-U-Test. Immunhistochemisch wurden Proteoglykan- und Kollagentypen sowie kleine Knorpelstrukturproteine im Knorpel und Osteophyten untersucht. Ergebnisse Die 136 Tiere hatten einen unauffälligen postoperativen Verlauf. Makroskopisch zeigten die medialen Tibien und medialen Femuren bereits 2 Wochen nach ME eine statistisch signifikante Arthrose (intraindividuelle kontralaterale Kontrolle und im Vergleich zu den nichtoperierten Kontrollen).2 Wochen nach ACLT war nur der mediale Femur signifikant verändert. Die Läsionsgrösse und die Anzahl betroffener Areale nahmen mit der Zeit zu. 12 Wochen nach ACLT bestanden medial wie lateral auf Tibia und Femur statistisch signifikante Läsionen, nach ME waren die Läsionen im medialen Kompartment. Beispielhaft für weitere Ergebnisse:ein signifikantes Meniskusregenerat wurde in 15 / 32 Fällen ohne zeitabhängige Grössenzunahme zu den „späten“ Zeitpunkten nachgewiesen. Mikroskopisch waren die arthrotischen Veränderungen ebenfalls bereits nach 2 Wochen nachweisbar,ein signifikantes Fortschreiten der Arthrose wurde mikroskopisch nicht nachgewiesen.Die Läsionen waren(geplantermassen) oft frühe Läsionen. Schlussfolgerungen Bisher war nicht dokumentiert,dass frühzeitig nach bereits 2 Wochen eine makroskopisch deutliche Gelenkknorpelveränderung im Kaninchenmodell sowohl der kompletten medialen ME als auch der ACLT einsetzt. Die Untersuchung erlaubte ein genaues Mapping der arthrotischen Areale im zeitlichen Verlauf.Viele Aspekte des postoperativen Verlaufs (z.B. Gelenkerguss, Meniskusregenerat, zusätzliche Meniskusrisse) konnten detailliert dokumentiert werden. Die immunhistochemischen Untersuchungen geben Hinweise für den gezielten Einsatz von Knorpelmarkern.Die erhobenen Parameter erlauben den differenzierten Einsatz beider Modelle.
Fragestellung Spontanheilungen von Rupturen des vorderen Kreuzbandes (VKB) wurden wiederholt mittels MRT beschrieben. In grundlegenden tierexperimentellen Untersuchungen wird geschlussfolgert, dass es keine Regeneration gäbe. Die Morphologie der Spontanheilung des VKB wurde im Tiermodell des Kaninchens untersucht. Methoden 32 männliche Kaninchen wurden medial arthrotomiert und das VKB durchtrennt. Die Durchtrennung erfolgte unter Sicht mittels Nr. 15 Skalpell, zusätzlich wurde die vollständige Trennung der Stümpfe durch mehrfache Instrumentenpassage kontrolliert. Eine Resektion von Fasern erfolgte nicht. Je 8 Tiere wurden 2, 4, 8 und 12 Wochen nach dem Eingriff getötet. Die Morphologie der Heilungsverläufe wurde nach Lo et al. [1] klassifiziert, neue Typen der Klassifikation hinzugefügt. Typ B (intrasynoviale Ruptur) und Typ C (knöcherner Ausriss) waren studienbedingt nicht möglich. Die Studie war vom Regierungspräsidium genehmigt. Ergebnisse Die untersuchten Tiere hatten einen unauffälligen postoperativen Verlauf. Bei unterschiedlicher Ausprägung hatten alle Tiere makroskopisch eine Knorpelschädigung. Nach chirurgischer Durchtrennung waren die VKBenden durchschnitten (mop ended Typ A). Dieser Typ wurde bei der Dissektion nicht mehr vorgefunden. Die VKBstümpfe waren bei Dissektion: retrahiert (Typ D), mit dem hinteren Kreuzband verwachsen (E), resorbiert (F), miteinander verbunden = narbengeheilt (G), oder es lag eine Kombination (H) verschiedener Typen vor. Als neue Typen wurden Verwachsungen mit dem Meniskus (I) oder mit der Gelenkkapsel bzw. dem Fettkörper (K) beschrieben. Die VKBstümpfe waren gering (G 1 = 7), deutlich (G2 = 3 bzw. 4 insges. bei zusätzlicher Verwachsung mit dem Innenmeniskus) oder hypertroph (G 3 = 3) miteinander verwachsen. [Tab. 1] Schlussfolgerungen Der VKBriss führt häufig zur Kniegelenksinstabilität und Osteoarthrose. Nach Durchtrennung des VKB wird in Studien der Osteoarthroseforschung im Kaninchenmodell der Befund nie detailliert. In einem systematischen Vergleich der Regenerationsfähigkeit von partiell und komplett durchtrennten VKBs fanden Hefti et al. [2] weder bei skeletall unreifen noch bei jungen erwachsenen Kaninchen eine Regeneration nach kompletter Durchtrennung. Sie berichteten als Regelfall die Resorption nach 3 Monaten, in 2 Fällen Verwachsungen mit dem hinteren Kreuzband. Die hier berichteten Daten sind im Gegensatz zu Hefti's Untersuchungen. Sie stimmen aber gut mit humanen MRT-Untersuchungen und Arthroskopien nach Kreuzbandverletzungen überein. Das VKB versucht durch Verwachsung eine Heilung der VKBstümpfe zu erzielen oder Anschluss an andere Kniegelenksstrukturen zu gewinnen. Somit besteht auch im Tiermodell des Kaninchens eine gewisse Spontanheilungsaktivität des VKB, deren biomechanische Stabilität allerdings oft unzureichend erschien. Eine Kniegelenksarthrose entwickelte sich in den untersuchten Gelenken.