610 Medizin und Gesundheit
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Dissecting the diversity of midbrain dopamine (DA) neurons by optotagging is a promising addition to better identify their functional properties and contribution to motivated behavior. Retrograde molecular targeting of DA neurons with specific axonal projection allows further refinement of this approach. Here, we focus on adult mouse DA neurons in the substantia nigra pars compacta (SNc) projecting to dorsal striatum (DS) by demonstrating the selectivity of a floxed AAV9-based retrograde channelrhodopsin-eYFP (ChR-eYFP) labeling approach in DAT-cre mice. Furthermore, we show the utility of a sparse labeling version for anatomical single-cell reconstruction and demonstrate that ChR-eYFR expressing DA neurons retain intrinsic functional properties indistinguishable from conventionally retrogradely red-beads-labeled neurons. We systematically explore the properties of optogenetically evoked action potentials (oAPs) and their interaction with intrinsic pacemaking in this defined subpopulation of DA neurons. We found that the shape of the oAP and its first derivative, as a proxy for extracellularly recorded APs, is highly distinct from spontaneous APs (sAPs) of the same neurons and systematically varies across the pacemaker duty cycle. The timing of the oAP also affects the backbone oscillator of the intrinsic pacemaker by introducing transient “compensatory pauses”. Characterizing this systematic interplay between oAPs and sAPs in defined DA neurons will also facilitate a refinement of DA neuron optotagging in vivo.
Highlights
• Retrograde dye perfusion facilitates functional analysis of aortic valve competency.
• Retrograde dye perfusion visualizes vasa vasorum of the aorta and pulmonary artery.
• Vasa vasorum of the pulmonary artery derive from conal coronary branches in humans.
Abstract
Introduction: Multiple cardiovascular conditions can lead to unexpected fatality, which is defined as sudden cardiac death. One of these potentially underlying conditions is aortic regurgitation, which can be caused by discrete changes of the geometry of the proximal aorta. To analyze aortic valve competency and furthermore to elucidate underlying pathological alterations of the coronary arteries and the vasa vasorum a perfusion method to simulate a diastolic state was designed.
Material and methods: A postmortem approach with retrograde perfusion of the ascending aorta with methylene blue was applied to three bodies. The procedure comprised cannulation of the brachiocephalic trunk, clamping of the aortic arch between brachiocephalic trunk and left carotid artery, infusion of 250 ml of methylene blue, and optical clearing of the superficial tissue layers after perfusion. Organs were examined directly following perfusion and after optical clearing.
Results: Assessment and visualization of aortic valve competency and the vasa vasorum were possible in all three instances. Visualization of the coronary perfusion was impaired by postmortem thrombus formation. Optical clearing did not provide additional information.
Discussion: The method presented here is a time- and cost-efficient way of visualizing aortic valve competency and the vasa vasorum. The visualization of the vasa vasorum highlights the potential of this method in basic research on diseases of the great arteries and coronaries. However, for a time-efficient functional analysis of the coronaries, other methods must be applied.
Einleitung: Funde von Knochen(fragmenten) können von Interesse für Strafverfolgungs- oder Denkmalbehörden sein. Die forensisch-osteologische Begutachtung kann zur Einordnung der Bedeutung des Fundes beitragen. Ziel der Studie war, durch eine Auswertung von am Institut für Rechtsmedizin Gießen begutachteten Knochenfunden einen Überblick über Umstände und Art der Funde sowie Umfang und Ergebnisse der Begutachtungen zu erhalten.
Material und Methoden: Für den Zeitraum von 2005 bis 2019 wurden im Institut archivierte osteologische Gutachten analysiert und Daten zu Fundort, -umständen, Humanspezifität, postmortalem Intervall, Spuren von Gewalteinwirkungen und die Ergebnisse weiterführender Untersuchungen ausgewertet.
Ergebnisse: Von 172 begutachteten Knochenfunden wurden 40 % in Wald- und Wiesengebieten aufgefunden. In 58 % enthielten die Funde menschliche Knochen, davon wurde in 32 % eine forensisch relevante Liegezeit nicht ausgeschlossen. Zeichen perimortaler Gewalteinwirkung fanden sich in 6 % menschlicher Knochenfunde. Ergänzende DNA-Untersuchungen wurden in 20 % aller Funde durchgeführt; davon verlief in 62 % die Typisierung humaner STR erfolgreich, und in 41 % gelang die Zuordnung zu einem antemortalen Profil. Bei den zur Begutachtung übersandten nichtmenschlichen Knochen handelte es sich am häufigsten um Knochen von Hirsch bzw. Reh (32 %), Schwein (29 %) und Rind (14 %).
Diskussion: Die Begutachtung von Knochenfunden soll Behörden ermöglichen, die (straf-)rechtliche Relevanz eines Fundes einzuordnen. Die makroskopische Untersuchung ist dafür von großer Bedeutung. Für die Identifizierung menschlicher Knochen besitzen DNA-Vergleichsuntersuchungen einen großen Stellenwert. Sie waren für 81 % der erfolgreichen Identifizierungen der Fälle mit menschlichen Knochen verantwortlich.
Im Rahmen der Obduktion des Leichnams einer angeblich im 7. Monat Schwangeren wurde ein toter Fetus geborgen. Dieser war durch Fäulnis und Madenfraß stark verändert und wog 405 g, wobei in Anbetracht des zu Verlust gegangenen Gewebes von einem Gewicht zum Zeitpunkt des Todes über 500 g auszugehen war. Die übrigen erhobenen Maße sprachen wenigstens für ein Erreichen der 26. Schwangerschaftswoche. Dennoch wurde aufgrund des Gewichts eine Einordnung als Fehlgeburt vorgenommen. Gemäß dem später, am 01.11.2018, geänderten § 31 PStV wäre eine Klassifikation als Totgeburt möglich geworden.
Hintergrund: Nach dem Grundgesetz der Bundesrepublik Deutschland (GG) liegt die Gesetzgebungsbefugnis für Todesfeststellung und Leichenschau bei den Ländern, während das Personenstandswesen in die Bundesgesetzgebungsbefugnis fällt. Das Personenstandsrecht ist im Personenstandsgesetz (PStG) und der Personenstandsverordnung (PStV) geregelt.
Ziel der Arbeit: Untersucht werden sollten evtl. Auswirkungen der Änderung des § 31 PStV vom 01.11.2018 auf die ärztliche Leichenschau. Konkret ging es um die Abgrenzung der Tot- von der Fehlgeburt und damit der Pflicht zur ärztlichen Leichenschau unter Berücksichtigung der Bundes- und Landesgesetzgebung.
Methodik: Die „Bestattungsgesetze“ der 16 Bundesländer sowie dazugehörige Verordnungen und das PStG und die PStV wurden systematisch analysiert.
Ergebnisse: In 12 der 16 Ländergesetze wird das Totgeborene bzw. tot geborene Kind – in Abgrenzung zur Fehlgeburt (Fehlgeborenes) – über das Geburtsgewicht von mindestens 500 g definiert. In Hessen, Bremen und im Saarland wird zusätzlich als alternatives Kriterium die 24. Schwangerschaftswoche (SSW) genannt. Das Kriterium „Erreichen der 24. SSW“ kam im bremischen und saarländischen Bestattungsrecht nach der Änderung des § 31 PStV hinzu. Im hessischen Friedhofs- und Bestattungsgesetz ist alternativ „nach der 24. SSW geboren“ verwendet.
Diskussion: Unabhängig von der nicht abschließend geklärten Frage, ob es sich bei einer Totgeburt um einen personenstandsrechtlichen „Sterbefall“ handelt, lässt sich eine von den „Bestattungsgesetzen“ der Länder unabhängige Leichenschaupflicht ableiten: bei der Annahme eines Sterbefalls unmittelbar aus § 38 Nr. 4 PStV, bei Ablehnung mittelbar aus § 33 S. 3 PStV i. V. m. § 5 PStV. Für diese Leichenschaupflicht müssten bezüglich der Leichendefinition die Kriterien des Personenstandsrechts gelten. Demnach wäre in allen Bundesländern – unabhängig von den Kriterien in den jeweiligen „Bestattungsgesetzen“ – zur Differenzierung zwischen Totgeburt und Fehlgeburt das alternative Merkmal „Erreichen der 24. Schwangerschaftswoche“ zu überprüfen, falls die tote Leibesfrucht, die keine Zeichen des Gelebthabens außerhalb des Mutterleibs aufweist, unter 500 g wiegt.
Bones found by chance can be of great criminal or historical interest. The nature of their appraisal depends on the individual case, the locally effective legislation and the available resources. To assess whether a find is relevant with respect to criminal investigation, the circumstances of the find and the results of the forensic examination carried out by trained personnel must be considered. The aim of this study was to obtain an overview of the circumstances and nature of the finds as well as the results of the subsequent expert opinions by evaluating bone finds from the federal state of Hesse, Germany. For this purpose, over a 10-year period from 2011 to 2020, all bone finds examined at the Institutes of Legal Medicine in Gießen and Frankfurt am Main, Germany, were evaluated retrospectively with regard to the locations and circumstances of the finds, their nature (human or non-human), the postmortem interval, possible traces of violent impact and the results of further examinations. Of the 288 bone finds evaluated, 38.2% were found in forests, meadows and parks. In 50.7%, the finds contained human bones, of which 37.0% had a forensically relevant postmortem interval of 50 years or less. Evidence of trauma was described in 77.4% of the human bone cases: postmortem damage in 78.8%, peri-mortem injury in 9.7% and ante-mortem injury in 11.5%. DNA examinations were performed in 40.4% of the human bone finds. They yielded STR profiles in 81.3%, leading to a definite identification in 35.4%. Among the non-human bones sent in, the most common were bones from pigs (23.4%), deer (18.1%), cattle (16.4%), roe deer (11.7%) and sheep (11.7%). The macroscopic examination is the first step of the forensic-osteological evaluation and sets the course for further examinations or investigations. DNA examinations are of great importance for the reliable identification of human bones. They were responsible for 70.8% of successful identifications.
Die im Rahmen der Pathogenese der Erkrankung und der folgenden Chemotherapie entstehende Neutropenie prädisponiert AML-Patienten für lebensbedrohliche Infektionen. Um diese zu vermeiden, erfolgt während der Induktionschemotherapie eine antiinfektive Prophylaxe mit Antibiotika. Dabei ist zu beachten, dass Antibiotika den größten Risikofaktor für die Entwicklung einer CDI darstellen. C. difficile gilt als der häufigste nachgewiesene Erreger nosokomialer Diarrhoen. Aufgrund dessen führte das Universitätsklinikum Frankfurt eine retrospektive Studie zur Inzidenzentwicklung der CDI und zur klinischen Rolle von CDI bei AML-Patienten unter Induktionschemotherapie durch. Ein besonderer Fokus der Studie lag auf der Identifikation von Risikofaktoren für die Entstehung einer CDI.
Die Studie inkludierte 415 homogen therapierte AML-Patienten, die sich zwischen Januar 2007 und Juni 2019 einer Induktionschemotherapie am Universitätsklinikum Frankfurt am Main unterzogen. AML-Patienten, die Diarrhoen entwickelten und in deren Stuhlproben toxinproduzierende C. difficile-Bakterien nachgewiesen wurden, wurden als AML-Patienten mit CDI definiert. Es erfolgte eine detaillierte Dokumentation aller während des Aufenthalts zur Induktionschemotherapie eingesetzten Antibiotika und Antimykotika. Um die Entwicklung der Inzidenz der CDI im Verlauf zu analysieren, wurde der Beobachtungszeitraum in zwei Abschnitte unterteilt.
Im Studienzeitraum wurde bei 37 (8,9%) von 415 AML-Patienten eine CDI nachgewiesen, wobei die Inzidenz zwischen 2013 und 2019 im Vergleich zu 2007 bis 2012 um 60,9% gesunken ist. Bedingt wird dies am ehesten durch die steigende Sensibilisierung gegenüber den negativen Auswirkungen einer Antibiotikatherapie und der Implementierung des ABS-Programmes. Die Studie bestätigt die etablierten Präventionsmaßnahmen des Universitätsklinikums Frankfurt am Main und spiegelt die Entwicklung in den westlich geprägten Ländern Europas wider.
Die Studie gibt Hinweise, dass die CDI den klinischen Verlauf der AML-Patienten unter Induktionschemotherapie nur geringfügig beeinträchtigt. Zwar wiesen AMLPatienten mit CDI mehr Fiebertage auf, dies resultierte jedoch nicht in erhöhten CrP-Werten, in einer längeren Hospitalisierung oder in einer erhöhten Rate an Intensivaufenthalten. Zwischen den betrachteten Patientenkohorten ergaben sich keine Differenzen bezüglich des Erreichens einer CR und der Gesamtmortalität. AML-Patienten mit CDI wiesen weder mehr MREBesiedelungen auf, noch kam es zu häufigeren Episoden eines ANV in dieser Patientengruppe. Besonders letzteres war unter Berücksichtigung des erheblichen Risikos einer Hypovolämie durch die Diarrhoen nicht zu erwarten, da diese für ein Nierenversagen prärenaler Genese rädisponiert.
Die Analyse bestätigt die Einordnung von Antibiotikatherapien als erheblichen Risikofaktor für eine CDI. Vor allem von den Antibiotikagruppen der Glykopeptid und Carbapenem-Antibiotika ging ein erhöhtes Risiko aus. Durch die Vorgabe des bei therapierefraktären Infektionen einzusetzenden Breitspektrumantibiotikums beeinflussen hausinterne Leitlinien das individuelle Risiko eines Antibiotikums für eine CDI entscheidend. Weiterhin weist die Studie darauf hin, dass Antimykotika nicht als Risikofaktor für eine CDI eingeordnet werden können. Durch das Studiendesign und fehlende Studien zu dieser Thematik kann jedoch keine endgültige Aussage über die Rolle von Antimykotika in der Pathogenese der CDI getroffen werden.
Bezüglich der Therapie der CDI kann die Studie aufgrund der kleinen Patientenkohorte und des inzwischen geänderten Therapieregimes der CDI bei AML-Patienten keine Aussage über die Effektivität der Therapie oder der Überlegenheit eines Medikaments treffen.
Endogenous time of day-dependent modulation of brain activity and visual perception in humans
(2023)
Earth’s rotation and the resulting day-night cycle of solar irradiance causes rhythmic changes in environmental conditions. The circadian system anticipates these predictable challenges and the brain integrates this information with homeostatic cues in order to time behavior accordingly. Humans highly depend on the visual system, which is most drastically affected by planetary rotation, with the most pronounced changes occurring during twilight. Yet, it is still unclear how visual perception and its underlying neural processes are modulated according to the time of day. We thus investigated human brain activity in constant dim light via the fMRI BOLD-signal during resting-state and a close-to-threshold visual detection task over 6 times of the day.
BOLD-variability decreased endogenously at times of twilight in sensory cortices during resting-state and, even more, in the visual cortex during visual perception at these times. Furthermore, the visual cortex BOLD-variability reductions were associated with improved visual detection performance. In contrast, mean BOLD-activations related to visual perception were not significantly modulated by the time of day.
In conclusion, these results imply that the visual cortex BOLD-variability reductions at times of twilight constitute a predictive mechanism facilitating visual perception to compensate for the degraded visual signal quality at these times. Individual chronotype and homeostatic sleep pressure explained part of the BOLD-variability modulation, suggesting a combined circadian and homeostatic regulation. Human activity usually extends into times of twilight, even in preindustrial societies. Therefore, anticipatory optimization of the visual system at twilight may have been crucial for survival and may still be relevant today whenever electric light is not available at these times. Moreover, the findings suggest that endogenous BOLD-variability reductions in sensory cortices constitute a novel general mechanism underlying enhanced close-to-threshold perception, further supporting the biological significance of BOLD-variability.
In spite of the increasing number of biologics license applications, the development of covalent inhibitors is still a growing field within drug discovery. The successful approval of some covalent protein kinase inhibitors, such as ibrutinib (BTK covalent inhibitor) and dacomitinib (EGFR covalent inhibitor), and the very recent discovery of covalent inhibitors for viral proteases, such as boceprevir, narlaprevir, and nirmatrelvir, represent a new milestone in covalent drug development. Generally, the formation of covalent bonds that target proteins can offer drugs diverse advantages in terms of target selectivity, drug resistance, and administration concentration. The most important factor for covalent inhibitors is the electrophile (warhead), which dictates selectivity, reactivity, and the type of protein binding (i.e., reversible or irreversible) and can be modified/optimized through rational designs. Furthermore, covalent inhibitors are becoming more and more common in proteolysis, targeting chimeras (PROTACs) for degrading proteins, including those that are currently considered to be ‘undruggable’. The aim of this review is to highlight the current state of covalent inhibitor development, including a short historical overview and some examples of applications of PROTAC technologies and treatment of the SARS-CoV-2 virus.
Objectives: Patients with open pulmonary tuberculosis (opTB) are subject to strict isolation rules. Sputum smear microscopy is used to determine infectivity, but sensitivity is lower than for culture. This study aimed to investigate the clinical relevance of this mismatch in contemporary settings.
Methods: Differential results between microscopy and culture were determined at the time of microscopic sputum conversion, from all patients with opTB between 01/2013 and 12/2017. In addition, data on HIV, multi/extensive drug-resistant TB status, time to smear- and cultural-negativity conversion were analyzed; and a Kaplan-Meier curve was developed.
Results: Of 118 patients with opTB, 58 had demographic data available for microbiological and clinical follow-up analysis; among these, 26 (44.8%) had still at least one positive culture result. Median time from opTB-treatment initiation to full microscopic sputum- or culture conversion, was 16.5 days (range 2-105), and 20 days (1-105), respectively (median difference: +3.5 days). Sixteen days after de-isolation, >90% had converted culturally. HIV- or multi/extensive drug-resistant TB status did not impact conversion time.
Conclusion: When patients with opTB were de-isolated after 3 negative sputum smear microscopy tests, a substantial part still revealed cultural growth of Mycobacterium tuberculosis complex, but it remains unclear, whether smear-negative and culturally-positive individuals on therapy are really infective. Thus, the clinical relevance of this finding warrants further investigation.