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Derzeit breiten sich gebietsfremde Stechmücken (Diptera: Culicidae) aufgrund von Globalisierung und Klimawandel auf der ganzen Welt aus und bilden neue, stabile Populationen. Wegen ihrer hämatophagen Ernährungsweise sind sie Überträger von Pathogenen, die teilweise schwere bis tödliche Krankheiten beim Menschen, seinen Haustieren oder auch Wildtieren auslösen können. Mit den Stechmücken treten daher auch Infektionskrankheiten vermehrt in Gebieten auf, in denen sie vorher nicht vorkamen oder als bereits ausgerottet galten. Da die meisten im Menschen wirksamen Pathogene nicht durch Impfungen kontrolliert werden können, bleibt als eine der wenigen Möglichkeit der Krankheitsprävention die Dezimierung der Stechmückenpopulation. Daher sind Stechmücken momentan im Fokus von biologischer und epidemiologischer Forschung. Diese hat zum Ziel epidemische Krankheitsausbrüche vektorübertragener Krankheiten in der menschlichen Population zu verhindern. Eine Verringerung der lokalen Stechmückenpopulation bis hin zum Aussterben kann durch die Verwendung von Insektiziden, die Vernichtung von Bruthabitaten oder anderen Kontrollmaßnahmen erreicht werden. Jedoch sind diese Maßnahmen unterschiedlich effektiv, haben zum Teil unerwünsch-te ökologische und gesundheitsschädigende Folgen und sind unterschiedlich aufwendig und kostenintensiv in der Anwendung. Für die Entwicklung eines integrierten, effektiven, zielgerichteten und kostengünstigen Vektormanagements fehlen bislang jedoch die populationsbiologischen Grundlagen.
Ziel dieser Arbeit ist daher die Schaffung der Datengrundlage eines Integrierten Stechmückenmanagements für die Asiatische Buschmücke (Aedes japonicus japonicus THEOBALD 1901), die am weitesten verbreitete exotische Stechmücke in Deutschland. Schwerpunkte dafür wurden auf das zeitliche und räumliche Vorkommen, die Temperaturabhängigkeit des Lebenszyklus, sowie die Wirksamkeit von Kontrollmethoden gelegt.
Die Kenntnis der räumlichen Verbreitung und saisonalen Häufigkeit der Stechmücken ist notwendig, um befallene Standorte und Zeitpunkte des größten Populationszuwachses definieren zu können. Die Verbreitung und die Häufigkeit der endothermen Stechmücken sind stark von der Umgebungstemperatur abhängig, die beispielsweise deren Entwicklungsdauer und Sterblichkeit beeinflusst. Dabei entwickeln sich die verschiedenen Stadien (Ei, Larven, Puppe, Imago), die eine Stechmücke während ihres Lebens durchläuft, in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur unterschiedlich und haben jeweils andere Temperaturpräferenzen. Lebenszyklustabellen geben die Entwicklungsdauer und Mortalität pro Stadium in Abhängigkeit von der Temperatur an. Mit ihrer Hilfe können somit die räumlichen und zeitlichen Vorkommen und Häufigkeiten einer Stechmückenart berechnet werden. Dies ist insbesondere für Stechmücken in Gebieten mit jahreszeitlichen Temperaturveränderungen wichtig. Um Daten für eine solche Lebenszyklustabelle aufnehmen zu können, ist es notwendig Laborexperimente bei festgelegten Temperaturen durchzuführen. Die Voraussetzung dafür ist, dass die Stechmückenart im Labor optimale Bedingungen erhält, um ihren Lebenszyklus abschließen zu können. In dieser Arbeit wurde daher ein Laborprotokoll entwickelt, mithilfe dessen der Lebenszyklus der Asiatischen Buschmücke im Labor untersucht werden kann. Dazu wurden systematisch die Fütterung, die innerartliche Konkurrenz und das Wasservolumen des Brutge-fäßes für die aquatischen Stadien erprobt. Auf Basis dieses Protokolls wurden anschließend die Temperatureinflüsse auf die Entwicklung aller Stadien aufgenommen. Diese Daten dienten der Parametrisierung eines populationsdynamischen Modells. Dieses wurde verwendet, um Standorte mehrjähriger Populationen zu definieren, saisonale Häufigkeiten für Deutschland zu berechnen, durch Temperaturveränderungen hervorgerufene zukünftige Verbreitungsgebiete vorherzusagen, sowie Effekte von Kontrollmaßnahmen auf die Häufigkeit der Asiatischen Buschmücke zu modellieren.
Um eine dauerhafte Kontrolle der Stechmückenvektoren zu gewährleisten, ist weiterhin die permanente Neuentwicklung von wirksamen Kontrollmethoden notwendig. Dazu gehört die präventive Vermeidung von Bruthabitaten der aquatischen Stadien von Stechmücken. Die exotischen Stechmücken, die in Deutschland etabliert sind, gehören mehrheitlich der Gattung Aedes an und sind sogenannte Gefäßbrüter. Ihre bevorzugten Bruthabitate sind kleine Was-seransammlungen wie sie in Baumhöhlen, Gesteinsauswaschungen, Gießkannen, Regentonnen und Blumenuntersetzern vorkommen. In dieser Arbeit wurde untersucht, welche Farben und Volumina von Plastikbechern die Asiatische Buschmücke zur Eiablage bevorzugt, um präferierte Bruthabitate gezielt zu identifizieren und verringern zu können. Auch die Bereitstellung von Insektiziden wird durch in Stechmücken auftretende Insektizidresistenzen erschwert. Insektizide sollen dabei umweltfreundlich, spezifisch für den Zielorganismus und nicht gesundheitsschädlich für den Menschen sein. Weiterhin sind eine gute Anwendbarkeit, geringe Kosten und eine hohe Effizienz wünschenswert. Eine Quelle für potentielle Insektizide sind pflanzliche Stoffe, zum Beispiel ätherische Öle. Diese sind leicht erhältlich, natürlichen Ursprungs und wirksame Vergrämungsmittel gegen stechbereite Stechmückenweibchen. In dieser Arbeit wurde nach einer Literaturrecherche Nelkenöl ausgewählt und als Insektizid gegen Larven der Asiatischen Buschmücke getestet. Dafür wurden die akute toxische Wirkung von Nelkenöl bei drei Temperaturen untersucht und zusätzlich die Wirkung von Nelkenöl auf die Eiablage im Freiland. Nelkenöl zeigte dabei sowohl eine larvizide als auch eine eiablagehemmende Wirkung. Weiterhin wurde Kupfer in Form von kupferhaltigen Euromünzen als Larvizid untersucht. Kupfer ist ein wirksamer Stoff gegen die aquatischen Stadien von Stechmücken. Allerdings wurde der Stoff noch nicht in Form der einfach zu handhabenden, leicht erhältlichen Kupfermünzen getestet. Dazu wurden Vorexperimente durchgeführt, um herauszufinden, wieviel Kupferionen sich aus den Münzen lösen lassen. Anschließend wurde der akut toxische Effekt auf Larven der Asiatischen Buschmücke untersucht.
Ein Integriertes Stechmückenmanagement hat zum Ziel, die lokale Stechmückenpopulation zu kontrollieren, um so Stichen und daraus resultierender Krankheitsübertragung vorzubeugen. Dies erfolgt über die Aufklärung von Betroffenen, der Überwachung der Stechmückenpopulation, dem Testen auf Pathogenbefall und der direkten Kontrolle von Stechmücken. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zu den Kenntnissen über die Laborhaltung einer exotischen Stechmückenart, zur Identifizierung von Bruthabitaten, zur zeitlichen und räumlichen Festlegung von Kontrollmaßnahmen und zur Anwendung von Larviziden und eines Vergrämungsmittels. Mit dieser Arbeit wurde die Grundlage eines faktenbasierten Integrativen Stechmückenmanagements für die Asiatische Buschmücke entwickelt, das eventuell auch auf weitere Aedes-Arten übertragbar ist, und als Handlungsempfehlung für politische Entscheidungstragende dienen kann.
The widely varying therapeutic response of patients with inflammatory bowel disease (IBD) continues to raise questions regarding the unclarified heterogeneity of pathological mechanisms promoting disease progression. While biomarkers for the differentiation of Crohn’s disease (CD) versus ulcerative colitis (UC) have been suggested, specific markers for a CD subclassification in ileal CD versus colonic CD are still rare. Since an altered signature of the tryptophan metabolism is associated with chronic inflammatory disease, we sought to characterize potential biomarkers by focusing on the downstream enzymes and metabolites of kynurenine metabolism. Using immunohistochemical stainings, we analyzed and compared the mucosal tryptophan immune metabolism in bioptic samples from patients with active inflammation due to UC or CD versus healthy controls. Localization-specific quantification of immune cell infiltration, tryptophan-metabolizing enzyme expression and mucosal tryptophan downstream metabolite levels was performed. We found generally increased immune cell infiltrates in the tissue of all patients with IBD. However, in patients with CD, significant differences were found between regulatory T cell and neutrophil granulocyte infiltration in the ileum compared with the colon. Furthermore, we observed decreased kynurenine levels as well as strong kynureninase (KYNU) expression specifically in patients with ileal CD. Correspondingly, significantly elevated levels of the kynurenine metabolite 3-hydroxyanthranilic acid were detected in the ileal CD samples. Highlighting the heterogeneity of the different phenotypes of CD, we identified KYNU as a potential mucosal biomarker allowing the localization-specific differentiation of ileal CD versus colonic CD.
Current evidence indicates that acute aerobic exercise might increase domain-specific cognitive performance. However, only a small number of studies deduced the impact on lower and higher cognitive functions systematically or analyzed dose–response relationships and the underlying mechanisms. This study aimed to expose the dose–response relationships by investigating the influence of exercise duration on subjective and objective arousal, cognitive attention and visual recognition memory tasks. Nineteen participants (eight female; 25.69 ± 3.11 years) were included in a randomized, three-armed intervention study in a cross-over design. The participants completed three different interventions consisting of either 15, 30 or 45 min of cycling at 60–70% VO2max. Arousal and cognitive measurements were taken before and immediately after (<2 min) exercise. All three interventions led to significant but comparable effects on self-perceived arousal, heart rate (HR) and rating of perceived exertion (RPE) (p < 0.05). Analysis of variance (ANOVA) indicated significant effects of exercise duration on visual recognition memory accuracy. Reaction times for higher and lower cognitive tasks did not change after exercise. Fifteen minutes of aerobic exercise was feasible to induce beneficial changes in self-perceived arousal. Processing speed of visual recognition memory and attention remained unaltered. Exercise exceeding fifteen minutes seemed to negatively impact visual recognition memory accuracy.
Macrophages facilitate essential homeostatic functions e.g., endocytosis, phagocytosis, and signaling during inflammation, and express a variety of scavenger receptors including CD163 and CD206, which are upregulated in response to inflammation. In healthy individuals, soluble forms of CD163 and CD206 are constitutively shed from macrophages, however, during inflammation pathogen- and damage-associated stimuli induce this shedding. Activation of resident liver macrophages viz. Kupffer cells is part of the inflammatory cascade occurring in acute and chronic liver diseases. We here review the existing literature on sCD163 and sCD206 function and shedding, and potential as biomarkers in acute and chronic liver diseases with a particular focus on Acute-on-Chronic Liver Failure (ACLF). In multiple studies sCD163 and sCD206 are elevated in relation to liver disease severity and established as reliable predictors of morbidity and mortality. However, differences in expression- and shedding-stimuli for CD163 and CD206 may explain dissimilarities in prognostic utility in patients with acute decompensation of cirrhosis and ACLF.
Background and purpose: The aim of the study was to determine the effects of post-traumatically released High Mobility Group Box-1 protein (HMGB1) and extracellular histones on cardiomyocytes (CM). We also evaluated a therapeutic option to capture circulating histones after trauma, using a hemadsorption filter to treat CM dysfunction. Experimental Approach: We evaluated cell viability, calcium handling and mitochondrial respiration of human cardiomyocytes in the presence of HMGB-1 and extracellular histones. In a translational approach, a hemadsorption filter was applied to either directly eliminate extracellular histones or to remove them from blood samples obtained from multiple injured patients. Key results: Incubation of human CM with HMGB-1 or histones is associated with changes in calcium handling, a reduction of cell viability and a substantial reduction of the mitochondrial respiratory capacity. Filtrating plasma from injured patients with a hemadsorption filter reduces histone concentration ex vivo and in vitro, depending on dosage. Conclusion and implications: Danger associated molecular patterns such as HMGB-1 and extracellular histones impair human CM in vitro. A hemadsorption filter could be a therapeutic option to reduce high concentrations of histones.
The UN's sustainable development goals (SDGs), which aim to solve important economic, social, and environmental problems of humanity, are to be supported by education for sustainable development (ESD). Empirical studies on the success of the implementation of the SDGs in the field of education are still pending. For this reason, using the loss of global biodiversity as an example, this study examined the extent to which high school students, teacher trainees in biology, and biology bachelor students can identify the causes of the global biodiversity loss. A new questioning tool was developed and tested on 889 participants. In addition, the relationship between connection to nature and the personal assessment about biodiversity threats was examined. The factor analysis of the scale used showed that 11 out of 16 items were assigned to the intended factor. The comparison between high school students, teacher trainees in biology, and biology bachelor students showed no significant difference in overall assessment of the reasons for global biodiversity loss. When comparing the three risk levels in which the risk factors for biodiversity could be divided, across the three student groups, only minor differences were found. Therefore, a specific education of prospective teachers is necessary, as they have to pass on the competence as multipliers to their students. No significant difference could be found when examining the relationship between connection to nature and the overall scores of the assessment scale for the reasons of biodiversity loss. However, it was found that people who felt more connected to nature were more capable of assessing the main causes of risk for global biodiversity, while people who felt less connected to nature achieved better scores for the medium factors
The occupation of dental assistants (DAs) involves many health risks of the musculoskeletal system due to static and prolonged work, which can lead to musculoskeletal disorders (MSDs). The aim of the study was to investigate the prevalence of MSDs in DAs in Germany. Methods: For this purpose, an online questionnaire analyzed 406 (401 female participants and 5 male participants, 401w/5m) DAs. It was based on the Nordic Questionnaire (lifetime, 12-month, and seven-day MSDs’ prevalence separated into neck, shoulder, elbow, wrist, upper back, lower back, hip, knee, and ankle), and occupational and sociodemographic questions as well as questions about specific medical conditions. Results: 98.5% of the participants reported complaints of at least one body region in their lives, 97.5% reported at least one complaint in the last 12 months and 86.9% affirmed at least one complaint in the last seven days. For lifetime, 12-month and seven-day prevalence, the neck was the region that was most affected followed by the shoulder, the upper back and the lower back. Conclusion: The prevalence of MSDs among German (female) DAs was very high. The most affected area is the neck, followed by the shoulder, the lower back, and the upper back. It, therefore, seems necessary to devote more attention to ergonomics at the working practice of DAs as well in education and in dental work.
This study proposes a novel multi-network architecture consisting of a multi-scale convolution neural network (MSCNN) with fully connected graph convolution network (GCN), named MSCNN-GCN, for the detection of musculoskeletal abnormalities via musculoskeletal radiographs. To obtain both detailed and contextual information for a better description of the characteristics of the radiographs, the designed MSCNN contains three subnetwork sequences (three different scales). It maintains high resolution in each sub-network, while fusing features with different resolutions. A GCN structure was employed to demonstrate global structure information of the images. Furthermore, both the outputs of MSCNN and GCN were fused through the concat of the two feature vectors from them, thus making the novel framework more discriminative. The effectiveness of this model was verified by comparing the performance of radiologists and three popular CNN models (DenseNet169, CapsNet, and MSCNN) with three evaluation metrics (Accuracy, F1 score, and Kappa score) using the MURA dataset (a large dataset of bone X-rays). Experimental results showed that the proposed framework not only reached the highest accuracy, but also demonstrated top scores on both F1 metric and kappa metric. This indicates that the proposed model achieves high accuracy and strong robustness in musculoskeletal radiographs, which presents strong potential for a feasible scheme with intelligent medical cases.
Introduction: The new direct acting antiviral (DAA) therapies are able to effectively treat chronic hepatitis C (CHC). This study elicited the preferences of CHC patients for treatment attributes of new DAAs.
Methods: An online discrete choice experiment survey was designed to collect data from adult CHC patients in the USA, UK, France, Germany, Spain, and Italy. Patients were asked to choose from alternative hypothetical DAA options, defined by differing levels of nine attributes [i.e., treatment duration, tablet count and packaging, cure rate, required office visits when on treatment, modifications to statins or to proton pump inhibitors (PPIs), and risks of diarrhea, headache and nausea]. Logistic regression was used to assess preference for the treatment options.
Results: A total of 328 patients with CHC completed the survey (USA, n = 227; European countries, n = 101), with a mean age of 47.7 years (SD = 14.4) and an average 11.2 years since CHC diagnosis; 51% of patients were female. More than half (60%) of the patients had treatment for CHC. Patients significantly preferred a DAA regimen with higher cure rate, shorter treatment duration, lower risks of diarrhea, headache, and nausea (all p < 0.001), reduced need for office visits when on treatment (p = 0.044), and without requiring dose reduction or timing change in PPIs (p = 0.032). Tablet counts were not found to be statistically significant.
Conclusion: Given the overall high cure rates of new DAAs, CHC patients' preferences for therapy may be influenced by treatment attributes other than cure rates and tolerability. Treatments that are more convenient and require less disruption to their daily life (e.g., shorter treatment duration, no modification in PPI use, and fewer office visits when on treatment) are important to patients with CHC and should be considered when making treatment decisions.