610 Medizin und Gesundheit
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Glioblastoma is a very aggressive tumor and represents the most common primary brain malignancy. Key characteristics include its high resistance against conventional treatments, such as radio- and chemotherapy and its diffuse tissue infiltration, preventing complete surgical resection. The analysis of migration and invasion processes in a physiological microenvironment allows for enhanced understanding of these processes and can lead to improved therapeutic approaches. Here, we combine two state-of-the-art techniques, adult organotypic brain tissue slice culture (OTC) and light sheet fluorescence microscopy (LSFM) of cleared tissues in a combined method termed OTCxLSFM. Using this methodology, we can show that glioblastoma tissue infiltration can be effectively blocked through treatment with arsenic trioxide, as well as genetic depletion of the tetraspanin, transmembrane receptor CD9. With our analysis-pipeline we gain single-cell level, three-dimensional information, as well as insights into the morphological appearance of the tumor cells.
Sensory processing relies on interactions between excitatory and inhibitory neurons, which are often coordinated by 30-80Hz gamma oscillations. However, the specific contributions of distinct interneurons to gamma synchronization remain unclear. We performed high-density recordings from V1 in awake mice and used optogenetics to identify PV+ (Parvalbumin) and Sst+ (Somatostatin) interneurons. PV interneurons were highly phase-locked to visually-induced gamma oscillations. Sst cells were heterogeneous, with only a subset of narrow-waveform cells showing strong gamma phase-locking. Interestingly, PV interneurons consistently fired at an earlier phase in the gamma cycle (≈6ms or 60 degrees) than Sst interneurons. Consequently, PV and Sst activity showed differential temporal relations with excitatory cells. In particular, the 1st and 2nd spikes in burst events, which were strongly gamma phase-locked, shortly preceded PV and Sst activity, respectively. These findings indicate a primary role of PV interneurons in synchronizing excitatory cells and suggest that PV and Sst interneurons control the excitability of somatic and dendritic neural compartments with precise time delays coordinated by gamma oscillations.
VASP is a member of the Enabled/VASP protein family that is involved in cortical actin dynamics and may also contribute to the formation of gap junctions. In vessels, gap junctional coupling allows the transfer of signals along the vessel wall and coordinates vascular behavior. Moreover, VASP is reportedly a mediator of NO-induced inhibition of platelet aggregation. Therefore, we hypothesized that VASP exerts also important physiologic functions in arterioles. We examined the spread of vasodilations enabled by gap junctional coupling in endothelial cells as well as NO-induced arteriolar dilations in VASP-deficient mice by intravital microscopy of the microcirculation in a skeletal muscle in anesthetized mice. Conducted dilations were initiated by brief, locally confined stimulation of the arterioles with acetylcholine. The maximal diameters of the arterioles under study ranged from 30 to 40 μm. Brief stimulation with acetylcholine induced a short dilation at the local site that was also observed at remote, upstream sites without an attenuation of the amplitude up to a distance of 1.2 mm in control animals (wild-type). In contrast, remote dilations were reduced in VASP-deficient mice despite a similar local dilation indicating an impairment of conducted dilations. Superfusion of NOdonors induced a concentration-dependent dilation in wild-type mice. However, these dilations were slightly reduced in VASP-deficient animals. In contrast, dilations induced by the endothelial stimulator acetylcholine were fully preserved in VASP-deficient mice. In summary, this study suggests that VASP exerts critical functions in arteriolar diameter control. It is crucial for the conduction of dilator signals along the endothelial cell layer. The impairment possibly reflects a perturbed formation of gap junctions in the endothelial cell membrane. VASP also participates in the full dilatory potential of NOdonors although the effect of its deficiency is only subtle. In contrast, VASP is not required for dilations initiated by endothelial stimulation which are mediated in the murine microcirculation by an EDH-mechanism.
Dendritic spines are crucial for excitatory synaptic transmission as the size of a spine head correlates with the strength of its synapse. The distribution of spine head sizes follows a lognormal-like distribution with more small spines than large ones. We analysed the impact of synaptic activity and plasticity on the spine size distribution in adult-born hippocampal granule cells from rats with induced homo- and heterosynaptic long-term plasticity in vivo and CA1 pyramidal cells from Munc-13-1-Munc13-2 knockout mice with completely blocked synaptic transmission. Neither induction of extrinsic synaptic plasticity nor the blockage of presynaptic activity degrades the lognormal-like distribution but changes its mean, variance and skewness. The skewed distribution develops early in the life of the neuron. Our findings and their computational modelling support the idea that intrinsic synaptic plasticity is sufficient for the generation, while a combination of intrinsic and extrinsic synaptic plasticity maintains lognormal like distribution of spines.
Reliable, easy-to-handle phenotypic screening platforms are needed for the identification of anti-SARS-CoV-2 compounds. Here, we present caspase 3/7 activity as a readout for monitoring the replication of SARS-CoV-2 isolates from different variants, including a remdesivir-resistant strain, and of other coronaviruses in numerous cell culture models, independently of cytopathogenic effect formation. Compared to other models, the Caco-2 subline Caco-2-F03 displayed superior performance. It possesses a stable SARS-CoV-2 susceptibility phenotype and does not produce false-positive hits due to drug-induced phospholipidosis. A proof-of-concept screen of 1,796 kinase inhibitors identified known and novel antiviral drug candidates including inhibitors of phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH), CDC like kinase 1 (CLK-1), and colony stimulating factor 1 receptor (CSF1R). The activity of the PHGDH inhibitor NCT-503 was further increased in combination with the hexokinase II (HK2) inhibitor 2-deoxy-D-glucose, which is in clinical development for COVID-19. In conclusion, caspase 3/7 activity detection in SARS-CoV-2-infected Caco-2-F03 cells provides a simple phenotypic high-throughput screening platform for SARS-CoV-2 drug candidates that reduces false-positive hits.
Non-coding variations located within regulatory elements may alter gene expression by modifying Transcription Factor (TF) binding sites and thereby lead to functional consequences like various traits or diseases. To understand these molecular mechanisms, different TF models are being used to assess the effect of DNA sequence variations, such as Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). However, few statistical approaches exist to compute statistical significance of results but they often are slow for large sets of SNPs, such as data obtained from a genome-wide association study (GWAS) or allele-specific analysis of chromatin data.
Results We investigate the distribution of maximal differential TF binding scores for general computational models that assess TF binding. We find that a modified Laplace distribution can adequately approximate the empirical distributions. A benchmark on in vitro and in vivo data sets showed that our new approach improves on an existing method in terms of performance and speed. In applications on large sets of eQTL and GWAS SNPs we could illustrate the usefulness of the novel statistic to highlight cell type specific regulators and TF target genes.
Conclusions Our approach allows the evaluation of DNA changes that induce differential TF binding in a fast and accurate manner, permitting computations on large mutation data sets. An implementation of the novel approach is freely available at https://github.com/SchulzLab/SNEEP.
Motivation DNA CpG methylation (CpGm) has proven to be a crucial epigenetic factor in the gene regulatory system. Assessment of DNA CpG methylation values via whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) is, however, computationally extremely demanding.
Results We present FAst MEthylation calling (FAME), the first approach to quantify CpGm values directly from bulk or single-cell WGBS reads without intermediate output files. FAME is very fast but as accurate as standard methods, which first produce BS alignment files before computing CpGm values. We present experiments on bulk and single-cell bisulfite datasets in which we show that data analysis can be significantly sped-up and help addressing the current WGBS analysis bottleneck for large-scale datasets without compromising accuracy.
Availability An implementation of FAME is open source and licensed under GPL-3.0 at https://github.com/FischerJo/FAME.
Human behaviour is inextricably linked to the interaction of emotion and cognition. For decades, emotion and cognition were perceived as separable processes, yet with mutual interactions. Recently, this differen-tiation has been challenged by more integrative approaches, but without addressing the exact neurophysiological basis of their interaction. Here, we aimed to uncover neurophysiological mechanisms of emotion-cognition interaction. We used an emotional Flanker task paired with EEG/FEM beamforming in a large cohort (N=121) of healthy human participants, obtaining high temporal and fMRI-equivalent spatial resolution. Spatially, emotion and cognition processing overlapped in the right inferior frontal gyrus (rIFG), specifically in pars triangularis. Temporally, emotion and cognition processing overlapped during the transition from emotional to cognitive processing, with a stronger interaction in β-band power leading to worse behavioral performance. Despite functionally segregated subdivisions in rIFG, frequency-specific information flowed extensively within IFG and top-down to visual areas (V2, Precuneus) – explaining the behavioral interference effect. Thus, for the first time we here show the neural mechanisms of emotion-cognition interaction in space, time, frequency and information transfer with high temporal and spatial resolution, revealing a central role for β-band activity in rIFG. Our results support the idea that rIFG plays a broad role in both inhibitory control and emotional interference inhibition as it is a site of convergence in both processes. Furthermore, our results have potential clinical implications for understanding dysfunctional emotion-cognition interaction and emotional interference inhibition in psychiatric disor-ders, e.g. major depression and substance use disorder, in which patients have difficulties in regulating emotions and executing inhibitory control.
Improved integration of single cell transcriptome data demonstrated on heart failure in mice and men
(2023)
Biomedical research frequently uses murine models to study disease mechanisms. However, the translation of these findings to human disease remains a significant challenge. In order to improve the comparability of mouse and human data, we present a cross-species integration pipeline for single-cell transcriptomic assays.
The pipeline merges expression matrices and assigns clear orthologous relationships. Starting from Ensembl ortholog assignments, we allocated 82% of mouse genes to unique orthologs by using additional publicly available resources such as Uniprot, and NCBI databases. For genes with multiple matches, we employed the Needleman-Wunsch global alignment based on either amino acid or nucleotide sequence to identify the ortholog with the highest degree of similarity.
The workflow was tested for its functionality and efficiency by integrating scRNA-seq datasets from heart failure patients with the corresponding mouse model. We were able to assign unique human orthologs to up to 80% of the mouse genes, utilizing the known 17,492 orthologous pairs. Curiously, the integration process enabled the identification of both common and unique regulatory pathways between species in heart failure.
In conclusion, our pipeline streamlines the integration process, enhances gene nomenclature alignment and simplifies the translation of mouse models to human disease. We have made the OrthoIntegrate R-package accessible on GitHub (https://github.com/MarianoRuzJurado/OrthoIntegrate), which includes the assignment of ortholog definitions for human and mouse, as well as the pipeline for integrating single cells.
Dendritic spines are considered a morphological proxy for excitatory synapses, rendering them a target of many different lines of research. Over recent years, it has become possible to image simultaneously large numbers of dendritic spines in 3D volumes of neural tissue. In contrast, currently no automated method for spine detection exists that comes close to the detection performance reached by human experts. However, exploiting such datasets requires new tools for the fully automated detection and analysis of large numbers of spines. Here, we developed an efficient analysis pipeline to detect large numbers of dendritic spines in volumetric fluorescence imaging data. The core of our pipeline is a deep convolutional neural network, which was pretrained on a general-purpose image library, and then optimized on the spine detection task. This transfer learning approach is data efficient while achieving a high detection precision. To train and validate the model we generated a labelled dataset using five human expert annotators to account for the variability in human spine detection. The pipeline enables fully automated dendritic spine detection and reaches a near human-level detection performance. Our method for spine detection is fast, accurate and robust, and thus well suited for large-scale datasets with thousands of spines. The code is easily applicable to new datasets, achieving high detection performance, even without any retraining or adjustment of model parameters.
Complexome profiling (CP) is a powerful tool for systematic investigation of protein interactors that has been primarily applied to study the composition and dynamics of mitochondrial protein complexes. Here, we further optimised this method to extend its application to survey mitochondrial DNA- and RNA-interacting protein complexes. We established that high-resolution clear native gel electrophoresis (hrCNE) is a better alternative to preserve DNA- and RNA-protein interactions that are otherwise disrupted when samples are separated by the widely used blue native gel electrophoresis (BNE). In combination with enzymatic digestion of DNA, our CP approach improved the identification of a wide range of protein interactors of the mitochondrial gene expression system without compromising the detection of other multi-protein complexes. The utility of this approach was particularly demonstrated by analysing the complexome changes in human mitochondria with impaired gene expression after transient, chemically-induced mtDNA depletion. Effects of RNase on mitochondrial protein complexes were also evaluated and discussed. Overall, our adaptations significantly improved the identification of mitochondrial DNA- and RNA-protein interactions by CP, thereby unlocking the comprehensive analysis of a near-complete mitochondrial complexome in a single experiment.
RBFOX1 is a highly pleiotropic gene that contributes to several psychiatric and neurodevelopmental disorders. Both rare and common variants in RBFOX1 have been associated with several psychiatric conditions, but the mechanisms underlying the pleiotropic effects of RBFOX1 are not yet understood. Here we found that, in zebrafish, rbfox1 is expressed in spinal cord, mid- and hindbrain during developmental stages. In adults, expression is restricted to specific areas of the brain, including telencephalic and diencephalic regions with an important role in receiving and processing sensory information and in directing behaviour. To investigate the effect of rbfox1 deficiency on behaviour, we used rbfox1sa15940, a rbfox1 loss-of-function line. We found that rbfox1sa15940 mutants present hyperactivity, thigmotaxis, decreased freezing behaviour and altered social behaviour. We repeated these behavioural tests in a second rbfox1 loss-of-function line with a different genetic background, rbfox1del19, and found that rbfox1 deficiency affects behaviour similarly in this line, although there were some differences. rbfox1del19 mutants present similar thigmotaxis, but stronger alterations in social behaviour and lower levels of hyperactivity than rbfox1sa15940 fish. Taken together, these results suggest that rbfox1 deficiency leads to multiple behavioural changes in zebrafish that might be modulated by environmental, epigenetic and genetic background effects, and that resemble phenotypic alterations present in Rbfox1-deficient mice and in patients with different psychiatric conditions. Our study thus highlights the evolutionary conservation of rbfox1 function in behaviour and paves the way to further investigate the mechanisms underlying rbfox1 pleiotropy on the onset of neurodevelopmental and psychiatric disorders.
When speech is too fast, the tracking of the acoustic signal along the auditory pathway deteriorates, leading to suboptimal speech segmentation and decoding of speech information. Thus, speech comprehension is limited by the temporal constraints of the auditory system. Here we ask whether individual differences in auditory-motor coupling strength in part shape these temporal constraints. In two behavioural experiments, we characterize individual differences in the comprehension of naturalistic speech as function of the individual synchronization between the auditory and motor systems and the preferred frequencies of the systems. Obviously, speech comprehension declined at higher speech rates. Importantly, however, both higher auditory-motor synchronization and higher spontaneous speech motor production rates were predictive of better speech-comprehension performance. Furthermore, performance increased with higher working memory capacity (digit span) and higher linguistic, model-based sentence predictability—particularly so at higher speech rates and for individuals with high auditory-motor synchronization. The data provide evidence for a model of speech comprehension in which individual flexibility of not only the motor system but also auditory-motor synchronization may play a modulatory role.
Das schnelle und unkontrollierte Wachstum von Tumorzellen bedingt beim Glioblastom ein heterogenes Tumormikromilieu, mit lokalem Sauerstoff- und Nährstoffmangel. Lokaler Selektionsdruck bedingt eine Evolution besonders anpassungsfähiger Klone. Die integrierte Stressantwort (integrated stress response, ISR) ist ein zelluläres Programm, das durch zahlreiche Stressoren, wie endoplasmatische Retikulum Stress (ER-Stress), durch die Akkumulation ungefalteter Proteine, Hypoxie, Glukose- oder Aminosäuremangel aktiviert wird. Ein zentraler Schritt zur Aktivierung der ISR ist die Phosphorylierung der alpha Untereinheit des eukaryotischen Translationsinitiationsfaktors 2 (eIF2α) an Serin 51. Die Phosphorylierung von eIF2α führt zur Modulation der Translation mit Induktion des Transkriptionsfaktors ATF4 (Activating Transcription Factor 4), der dann zelluläre Anpassungsvorgänge einleitet.
Unsere Hypothese lautete, dass ATF4-vermittelte molekulare Anpassungsmechanismen menschlicher Glioblastom (GB)-Zellen an die Bedingungen der Tumormikroumgebung (wie z.B. Hypoxie und Nährstoffentzug) maßgeblich zur Therapieresistenz beitragen und auch die Empfindlichkeit gegen TMZ-Chemotherapie beeinflussen. Somit könnte eine Inhibition der integrierten Stressantwort über den zentralen Mediator ATF4 zu einem gesteigerten Ansprechen auf Therapiebedingungen führen.
Um die ISR und ATF4 als mögliche therapeutische Angriffspunkte im Glioblastom zu evaluieren, wurde die ATF4 Induktion in Glioblastomzellen pharmakologisch und genetisch moduliert und im Zusammenhang mit TMZ-Behandlung sowie Glukose- und Sauerstoffentzug untersucht. Unter Glutaminentzug, Hypoxie und TMZ-Behandlung, welche Aspekte der GB-Mikroumgebung widerspiegeln, zeigten sich erhöhte ATF4 Proteinspiegel. ATF4-gensupprimierte GB-Zellen (ATF4sh) exprimierten unter gleicher Behandlung wesentlich weniger ATF4.
Im Einklang mit der Hypothese, dass ATF4 zur Therapieresistenz humaner Glioblastomzellen beiträgt, waren ATF4-gensupprimierte GB-Zellen (ATF4sh) im Vergleich zur Kontrollzelllinie empfindlicher gegen Hypoxie-induzierten Zelltod und zeigten einen erhöhten Sauerstoffverbrauch. Umgekehrt zeigten GB-Zellen nach pharmakologischer ISR Induktion einen verminderten Sauerstoffverbrauch. Auch nach Behandlung mit TMZ war die Überlebensrate in ATF4sh Zellen im Vergleich zur Kontrollgruppe geringer. Zur Hemmung der ISR wurden verschiedenen Inhibitoren der Kinase PERK (Protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase) entwickelt. In unseren Untersuchungen war nach der Behandlung der GB-Zelllinien eine verminderte ATF4 Expression festzustellen. Dabei kam es allerdings gleichzeitig bei der Behandlung mit höheren Inhibitorkonzentrationen zu einer Induktion von ATF4. Für den PERK-Inhibitor GSK 414 wurde in der Literatur auch die Hemmung anderer Kinasen wie KIT und RIPK1 gezeigt. Daher konnte bei den Konzentrationen, die für eine vollständige PERK-Inhibition erforderlich waren, keine selektive Hemmung von PERK mehr gewährleistet werden. Besonders aufgrund ihrer Toxizität auf die Funktion des Pankreas eignen sich diese Inhibitoren nicht für eine in vivo Erprobung. Da aber durch die Inhibition der ISR eine neuroprotektive Wirkung beschrieben ist, besteht die Notwendigkeit, weitere Inhibitoren zur Hemmung der ISR zu entwickeln. ISRIB (Integrated Stress Response Inhibitor) ist ein partieller ISR Inhibitor, der eIF2B angreift, was als Guanidin-Nukleotid-Austauschfaktor im Translationsinitiationsprozess benötigt wird. Für ISRIB wurde bereits in vitro und in vivo eine neuroprotektive, aber keine toxische Wirkung beschrieben.
Zusammenfassend lieferten unsere Untersuchungen Hinweise auf die wichtige Rolle von ATF4 für die Anpassung humaner GB-Zellen an Bedingungen der Tumormikroumgebung und für die Entstehung von TMZ-Resistenzen. Die Hemmung der ISR in GB-Zellen könnte daher ein vielversprechender Therapieansatz sein.
Recent findings indicate that visual feedback derived from episodic memory can be traced down to the earliest stages of visual processing, whereas feedback stemming from schema-related memories only reach intermediate levels in the visual processing hierarchy. In this opinion piece, we examine these differences in light of the 'what' and 'where' streams of visual perception. We build upon this new framework to propose that the memory deficits observed in aphantasics might be better understood as a difference in high-level feedback processing along the ‘what’ stream, rather than an episodic memory impairment.
Attribute amnesia describes the failure to unexpectedly report the attribute of an attended stimulus, likely reflecting a lack of working memory consolidation. Previous studies have shown that unique meaningful objects are immune to attribute amnesia. However, these studies used highly dissimilar foils to test memory, raising the possibility that good performance at the surprise test was based on an imprecise (gist-like) form of long-term memory. In Experiment 1, we explored whether a more sensitive memory test would reveal attribute amnesia in meaningful objects. We used a four-alternative-forced-choice test with foils having mis-matched exemplar (e.g., apple pie/pumpkin pie) and/or state (e.g., cut/full) information. Errors indicated intact exemplar, but not state information. Thus, meaningful objects are vulnerable to attribute amnesia under the right conditions. In Experiments 2A-2D, we manipulated the familiarity signals of test items by introducing a critical object as a pre-surprise target. In the surprise trial, this critical item matched one of the foil choices. Participants selected the critical object more often than other items. By demonstrating that familiarity influences responses in this paradigm, we suggest that meaningful objects are not immune to attribute amnesia but instead side-step the effects of attribute amnesia.
Hintergrund: Die Aortenklappenstenose stellt in Europa und Nordamerika das häufigste Klappenvitium dar und ist vor allem auf eine degenerative Genese zurückzuführen. Da das Auftreten erster Symptome mit einer schlechten Prognose assoziiert ist, ist die transfemorale Aortenklappenimplantation mittels Katheter (TAVI) als minimalinvasive Therapie schon seit längerem eine Alternative zum operativen Ersatz der Aortenklappe und aktuelles Thema der Forschung. Zwar existiert eine Vielzahl an Transkatheterklappen und es werden fortlaufend neue Generationen entwickelt, allerdings liegt bislang noch keine Studie vor, die einen direkten Vergleich der intraannularen Portico-Prothese (Abbott) mit der ebenfalls selbstexpandierbaren, aber supraannularen, Symetis-Prothese (Boston Scientific) präsentiert.
Methoden: Es erfolgte eine retrospektive Analyse von 142 gematchten (nach Alter, BMI, NYHA-Klasse, EuroScore, insulinpflichtiger Diabetes Mellitus, arterielle Hypertonie, COPD, KHK, präinterventionelle eGFR, cAVK, Schlaganfall, TIA in der Vorgeschichte) Patienten je Klappenmodell im medianen Alter von 83 Jahren, die sich mit einer hochgradigen symptomatischen Aortenklappenstenose im Zeitraum vom 12.10.2015 bis zum 07.01.2020 einer transfemoralen TAVI im Universitätsklinikum in Frankfurt am Main unterzogen. Untersucht wurde als primärer Endpunkt die Gesamtmortalität nach 1 Jahr. Darüber hinaus wurden mittels multivariater Cox-Regression unabhängige Risikofaktoren identifiziert. Als sekundäre Endpunkte wurden Komplikationen innerhalb von 30 Tagen gemäß den Definitionen des Valve Academic Research Consortium (VARC) 2 gewählt wie die Implantationen neuer Schrittmacher, paravalvuläre Leckage, Gefäßkomplikationen und akutes Nierenversagen. Analysiert wurden außerdem prozedurale Faktoren, die Symptomatik anhand der NYHA-Klasse sowie einige Laborparameter vor und nach der TAVI.
Ergebnisse: In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die 1-Jahres-Mortalität mit der Portico-Prothese signifikant höher ist als mit der Symetis-Prothese (25,2% vs. 12,2%; p=0,011). Dabei gelten neben der Portico-Prothese eine reduzierte linksventrikuläre Funktion und die NYHA-Klassen III/IV gemäß multivariater Cox-Regressionsanalyse als unabhängige Risikofaktoren. Postinterventionell war in der Portico-Kohorte ein neuer Linksschenkelblock (34,5% vs. 23,2%; p=0,036), die Implantation neuer Schrittmacher (22,6% vs. 11,8%; p=0,011) sowie ein akutes Nierenversagen (25,5% vs. 12,8%; p=0,006) signifikant häufiger. Hinsichtlich prozedurbezogener Faktoren hat sich herausgestellt, dass mit der Symetis-Prothese häufiger nachdilatiert (41,5% vs. 25,3%; p=0,004), mit der Portico-Prothese hingegen häufiger vordilatiert (92,2% vs. 82,3%; p=0,012) wurde. Außerdem wurde in der Portico-Kohorte signifikant mehr Kontrastmittel eingesetzt und das Verfahren mit der Durchleuchtung dauerte signifikant länger. Echokardiographisch resultierte post TAVI mit der Symetis-Prothese eine signifikant andere bzw. günstigere Verteilung der Aortenklappeninsuffizienzgrade. Laborchemisch war der Wert für NT-proBNP als biochemischer Marker für eine Herzinsuffizienz signifikant höher als in der Symetis-Gruppe.
Schlussfolgerung: Diese Arbeit zeigte eine signifikant höhere Mortalität nach 1 Jahr mit der Portico-Prothese im direkten Vergleich mit der Symetis-Prothese. Außerdem ergab der Vergleich signifikant höhere Komplikationsraten in der Portico-Kohorte hinsichtlich Schrittmacherimplantationen, neuem Linksschenkelblock und akutem Nierenversagen. Weitere Studien sollten die beiden Prothesen im längerfristigen Verlauf vergleichend analysieren. Die Ergebnisse dieser Studie können zur Optimierung neuer Klappengenerationen beitragen, indem sie auf potenziell prognosebestimmende Aspekte des Designs und der Implantationstechnik aufmerksam machen. Außerdem sensibilisert die Studie für eine individuell für jeden Patienten angepasste Prothesenauswahl. Möglicherweise sollte bei Vorerkrankungen der Niere oder bei vorbekannten Herzleitungsstörungen die Symetis- gegenüber der Portico-Prothese vorgezogen werden.
Resistenzen gegenüber Carbapenemen sind eine Bedrohung für die globale Gesundheit mit wenigen verbleibenden Therapieoptionen. Ceftazidim/Avibavtam (CZA) ist die Kombination aus einem Cephalosporin und einem Diazabicyclooctan, mit der Eigenschaft eine Vielzahl von Carbapenemasen der Ambler Klasse A und D zu inhibieren. Resistenzen gegenüber Carbapenemen in gramnegativen Bakterien sind in Kolumbien und anderen Ländern Lateinamerikas weit verbreitet. In den hier vorgestellten Arbeiten wurden 2.235 Enterobakterien und 492 P. aeruginosa Isolate aus fünf Lateinamerikanischen Ländern auf ihre Empfindlichkeit gegenüber CZA und anderen klinisch verfügbaren Antibiotika untersucht. Die CZA-resistenten Isolate wurden mittels PCR und Genomsequenzierung auf die zugrundeliegenden Resistenzmechanismen hin analysiert. CZA zeigte Aktivitäten gegenüber 99,2% (2.217/2.235) aller untersuchten Enterobacterales und 77,8% (383/492) aller P. aeruginosa Isolate. Als plausible Erklärung für die Resistenz gegen CZA konnte mittels qPCR bei allen Enterobakterien und bei 38,5% (42/109) der P. aeruginosa Isolate ein Metallo-β-Laktamase (MBL)-kodierendes Gen nachgewiesen werden. Die verbleibenden P. aeruginosa Isolate wurden einer Genomsequenzierung unterzogen, dabei zeigten sich Mutationen in Genen, die zuvor mit einer verringerten Empfindlichkeit gegen CZA assoziiert wurden, wie z.B. Genen die mit der Überexpression von MexAB-OprM und AmpC (PDC) in Verbindung stehen, sowie Genen, die PoxB (blaOXA-50-like), FtsI (PBP3), DacB (PBP4) und OprD kodieren. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit von Therapieoptionen gegenüber MBL-produzierenden und anderen Carbapenem-resistenten Mikroorganismen. Des Weiteren sind diese Studien eine Momentaufnahme der Empfindlichkeit gegen CZA vor dessen Verfügbarkeit in Lateinamerika und dienen deswegen als Ausgangspunkt um die Entwicklung von Resistenzen in dieser Region zu verfolgen.
Hintergrund: Der Hypoparathyreoidismus (Hypopara) ist neben der Recurrensparese eine typische postoperative Komplikation nach Thyreoidektomie. Ziel dieser Arbeit soll die Prozessoptimierung des postoperativen Managements sein, um einen p.o. Hypopara frühzeitig zu erkennen und zu therapieren und somit die klinischen Symptome zu lindern oder zu vermeiden.
Methoden: Es wurden alle Patienten mit einer beidseitigen Schilddrüsenresektion eingeschlossen. Ausschlusskriterien waren simultane Nebenschilddrüsen- erkrankungen sowie fortgeschrittene Schilddrüsenmalignome mit geplantem Tumordebulking und/oder langem ITS-Aufenthalt. Postoperativ wurden Parathormon (EDTA) sowie Kalzium (Serum) bestimmt. Bei einem Parathormon (PTH) - Wert unter dem Referenzbereich (15,0-68,3 pg/ml) und/oder einer ausgeprägten Hypokalzämie mit einem Kalziumwert < 1,9 (Ref. 2,20-2,65 mmol/l) und/oder klinischen Zeichen wie Kribbelparästhesien oder Tetanie wurde Kalzium und Vitamin D mittels festem Schema verordnet. Die Symptombesserung wurde klinisch dokumentiert.
Ergebnisse: Am AGAPLESION Elisabethenstift gGmbH in Darmstadt wurden im Zeitraum zwischen Januar 2019 und Juni 2022 Schilddrüseneingriffe bei insgesamt 465 Patienten durchgeführt. Nach Berücksichtigung der Ein- und Ausschlusskriterien wurden 193 Patienten mit Thyreoidektomie in die Auswertung einbezogen. Ein p.o. Hypopara wurde bei 51 Patienten (26,4 %) festgestellt. Bei 40 Patienten (20,7 %) traten Symptome auf (39x Kribbelparästhesie, 1xTetanie). Von den 51 Patienten lag bei 26 (51 %) ein nur leicht erniedrigter Kalziumwert am 1. p.o. Tag vor (zwischen 2,00 und 2,20 mmol/l), bei 10 Patienten (19,6 %) war der Kalziumwert im Normbereich (2,20-2,65 mmol/l). Im Vergleich dazu lag bei 6 von 51 Patienten (11,8 %) ein normwertiger PTH-Wert vor. Bei 20 Patienten (10,4 %) erfolgte intraoperativ eine Nebenschilddrüsen-Replantation in den ipsilateralen M. sternocleidomastoideus. Davon trat bei 8 Patienten (40 %) ein Hypopara auf. Bei 29 Patienten (15 %) wurde in der Histologie ein akzidentiell mitentferntes Epithelkörperchen nachgewiesen. Davon trat bei 13 Patienten (44,8 %) ein Hypopara auf. Die mittlere Zeit nach OP zur PTH-Bestimmung lag bei 2,41 Tagen. Die mittlere Aufenthaltsdauer der Patienten mit Hypopara betrug 3,86 Tage (± 2,272), die der restlichen Patienten betrug 2,69 Tage (± 1,759), p < 0,001.
Schlussfolgerungen: Die PTH-Bestimmung ist neben der klinischen Visite essentiell zur Früherkennung eines p.o. Hypopara. Eine mehrtägige Kalziumbestimmung ist damit nicht zwingend erforderlich, sodass die Verweildauer verkürzt werden kann. Das verordnete Schema zur oralen Substitution von Kalzium und Vitamin D ist auch ambulant fortführbar. Die Replantation einer nicht erhaltbaren NSD hat bei 60 % einen Hypopara verhindert. Die gezielte Darstellung und Erhalt der NSD sollte bei jedem Eingriff eingehalten werden. Insgesamt zeigt diese Arbeit den höheren Stellenwert des postoperativen PTH-Wertes sowie der klinischen Zeichen als das Serumkalzium zur Erkennung und Therapie des Hypopara nach Thyreoidektomie.
MutLα is essential for human DNA mismatch repair (MMR). It harbors a latent endonuclease, is responsible for recruitment of process associated proteins and is relevant for strand discrimination. Recently, we demonstrated that the MMR function of MutLα is regulated by phosphorylation of MLH1 at serine (S) 477. In the current study, we focused on S87 located in the ATPase domain of MLH1 and on S446, S456 and S477 located in its linker region. We analysed the phosphorylation-dependent impact of these amino acids on DNA binding, MMR ability and thermal stability of MutLα. We were able to demonstrate that phosphorylation at S87 of MLH1 inhibits DNA binding of MutLα. In addition, we detected that its MMR function seems to be regulated predominantly via phosphorylation of serines in the linker domain, which are also partially involved in the regulation of DNA binding. Furthermore, we found that the thermal stability of MutLα decreased in relation to its phosphorylation status implying that complete phosphorylation might lead to instability and degradation of MLH1. In summary, we showed here, for the first time, a phosphorylation-dependent regulation of DNA binding of MutLα and hypothesized that this might significantly impact its functional regulation during MMR in vivo.
Die kathetergestützte Thrombektomie ist, spätestens seitdem 2015 verschiedene Studien ihre Überlegenheit zur alleinigen medikamentösen Behandlung gezeigt haben, die bevorzugte Therapie bei Patienten mit akutem ischämi-schem Schlaganfall und embolischen Verschluss einer großen intrakraniellen Arterie. Obwohl die mechanische Thrombektomie mittlerweile zur Standardthe-rapie zählt, ist der Zusammenhang zwischen Lokalisation des Infarktareals und klinischem Behandlungsergebnis nach Thrombektomie bisher nicht gut untersucht. Die dieser Studie zugrunde liegende Hypothese war, dass Infarktdemar-kationen in der zentralen Corona radiata, Capsula interna und/oder den Ba-salganglien aufgrund einer potenziellen Schädigung der Fasern des Tractus corticospinalis mit einem schlechten Behandlungsergebnis (mRS 3 bis 6) nach mechanischer Thrombektomie assoziiert sind. Ziel dieser Studie war es somit, den Behandlungserfolg nach Thrombektomie bei Patienten mit entsprechender Infarktlokalisation zu untersuchen.
Hierfür wurden die Daten von 70 erwachsenen Patienten analysiert, die im Zeitraum von April 2016 bis Januar 2020 im Institut für Neuroradiologie des Universitätsklinikums Frankfurt aufgrund eines ischämischen Infarktes mit entsprechender Infarktdemarkation eine mechanische Thrombektomie erhalten haben. Alle erhobenen Daten stammen aus der elektronischen Krankenakte, dem Radiologie-Informations-System oder einem prospektiven Register zur internen Qualitätssicherung. Es erfolgte außerdem eine Unterteilung der Studi-enkohorte anhand des zusätzlichen kortikalen Infarktausmaßes bzw. der kortikalen Infarktlokalisation, um den Einfluss kortikaler Infarkte auf das Behandlungsergebnis beurteilen zu können. Die wichtigsten Endpunkte der Studie waren das klinische Behandlungsergebnis gemessen anhand der mRS nach 90 Tagen sowie die Ergebnisse der Subgruppenanalyse.
51,4 % der Studienpopulation erzielten nach 90 Tagen ein gutes klinische Be-handlungsergebnis (mRS 0 bis 2), 32,9 % der Patienten erreichten sogar ein exzellentes Ergebnis (mRS 0 bis 1). Insgesamt verstarben innerhalb von 90 Tagen nach dem Schlaganfallereignis 15,7 % aller Patienten und 32,9 % konn-ten nur ein schlechtes Behandlungsergebnis (mRS 3 bis 5) erzielen. Die Ergebnisse zeigen, dass die in der routinemäßig angefertigten Bildgebung nachgewiesenen Infarktdemarkationen im Verlauf der langen Bahnen nicht zwingend ein schlechtes Behandlungsergebnis bedingen. Bei Patienten mit ausge-dehnter Beteiligung des Kortex und Infarkten in definierten eloquenten Arealen waren die klinischen Behandlungsergebnisse allerdings schlechter als in der Vergleichsgruppe mit isolierten Läsionen der langen Bahnen.
Um künftig ein besseres Verständnis darüber zu erlangen, welche Patienten mit bestimmter Infarktlokalisation von einer mechanischen Thrombektomie langfristig profitieren können, sind weitere prospektive Studien mit exakt definierten Vergleichsgruppen und höherwertiger MRT-basierter Bildgebung erforderlich.
Einleitung: Frailty (engl. für Gebrechlichkeit) bezeichnet eine mit hohem Alter zunehmende Verschlechterung des körperlichen und kognitiven Zustandes von Individuen, woraufhin der Körper nicht mehr in der Lage ist, adäquat auf äußere und innere Stressoren zu reagieren. Frailty ist mit einer erhöhten Morbiditäts- und Mortalitätsrate sowie längerer Krankenhausverweildauer und erhöhter postoperativer Komplikationsrate verbunden und stellt folglich einen chirurgischen Risikofaktor dar.
Problemstellung: Die Relevanz eines strukturierten Frailty Assessments in der präoperativen Risikostratifizierung führte zur Indikationsstellung, diverse validierte Risk Assessment Tools auf ihre prädiktive Vorhersagekraft bezüglich des Auftretens von postoperativen Komplikationen und postoperativer Sterbewahrscheinlichkeit zu untersuchen.
Methoden: In die vorliegende Studie wurden Patienten, die in dem Zeitraum vom 01.09.2018 und 31.01.2019 in der allgemeinchirurgischen Ambulanz vorstellig waren und einen allgemeinchirurgischen Eingriff erhielten, aufgenommen. Mittels Fragebögen wurden die Scores „Risk Analysis Index“, „Edmonton Frail Scale“ sowie „Charlson Comorbidity Index“ präoperativ erhoben und retrospektiv mit Daten aus der digitalen Patientenakte zusammengeführt. Endpunkte waren die 90-Tages- Mortalität sowie das Auftreten von schweren postoperativen Komplikationen ab Clavien Dindo Grad 3b. Die Analyse erfolgte in SPSS mittels Chi-Quadrat Test, t- Test und ROC-Kurven Analysen.
Ergebnisse: Das durchschnittliche Alter der Studienkohorte lag bei 56 ± 15.9 Jahren und der Anteil männlicher Patienten überwog mit 59.2% (n=282).
Die Fragebögen wurden 739 Patienten vorlegt und 476 Patienten konnten in die Datenanalyse eingeschlossen werden. Die 90-Tages-Mortalität lag bei 2.7% (n=13) und 9% (n=43) erlitten schwere postoperative Komplikationen ab Clavien-Dindo Grad IIIb. Die Einteilung nach der ASA-Klassifikation (p=0.024), maligne Diagnosen -7-(p<0.001) und Majorkomplikationen (p<0.001) stellten präoperative Risikofaktoren für postoperative 90-Tage-Mortalität dar. Von den Risk Assessment Scores zeigte lediglich der Risk Analysis Index eine signifikante Korrelation auf (p=0.013). Ein mittels ROC-Analyse ermittelter Cut-Off Wert von 23 klassifizierte 166 (34.9%) Patienten als frail, die mit 69% Sensitivität und 66% Spezifität (AUC=0.735) ein erhöhtes Risiko für postoperatives Versterben innerhalb von 90 Tagen aufwiesen (p=0.008). Risikofaktoren für das Auftreten schwerer postoperativer Komplikationen waren die ASA-Klassifikation (p=0.041), längere Krankenhausverweildauer (p<0.001) und maligne Diagnosen (p<0.001). Der Charlson Comorbidity Index (p=0.031) und RAI-C Werte ≥ 23 (p<0.001) korrelierten signifikant mit Majorkomplikationen. Das Alter ab 65 Jahren stellte mit 77 % Spezifität und 69 % Sensitivität ebenfalls einen prädiktiven Risikofaktor für postoperative Mortalität dar (AUC=0,787).
Schlussfolgerung: Mithilfe validierter Risk Assessment Tools ist es möglich Patienten, die ein erhöhtes Risiko für postoperative negative Ereignisse aufweisen, bereits präoperativ zu erkennen. Dies ermöglicht eine bessere Beurteilung der chirurgischen Indikationsstellung sowie das rechtzeitige Ergreifen von risikominimierenden Maßnahmen. Es ist notwendig die Ergebnisse dieser Arbeit künftig mit risikominimierenden Maßnahmen zu verknüpfen und zu untersuchen, ob die Implementierung der Risk Assessment Tools zu verbesserten postoperativen Ergebnissen führt, wenn modifizierbare Faktoren verbessert werden.
In den letzten Jahren haben sich die Therapiemöglichkeiten des Mammakarzinoms deutlich verbessert. Durch die Analyse von genetischen Veränderungen in den Tumorzellen oder in der Keimbahn ist eine zielgerichtete Tumortherapie bei einigen Subgruppen möglich; z.B. mit PARP- und PIK3CA-Inhibitoren.
In einer retrospektiven Analyse wurde in dieser Arbeit untersucht, wie genetische Mutationsanalysen in einer onkologischen Schwerpunktpraxis eingesetzt werden. Es sollte untersucht werden, wie häufig PatientInnen in einer onkologischen Praxis mit metastasiertem Mammakarzinom eine Mutationsanalyse brustkrebsassoziierter Gene erhalten haben, und welche Konsequenzen daraus gezogen wurden. Dabei wurde der Zeitraum von 2019 – 2022 betrachtet. Mithilfe der Software Albis wurden Daten von 49 PatientInnen identifiziert. 40 PatientInnen haben eine Keimbahndiagnostik der Gene BRCA1/2 erhalten. Von den PatientInnen, die die BRCA1/2-Analyse bekommen haben, konnten in 20% der PatientInnen eine Mutation in BRCA1 oder 2 detektiert werden. Bei den meisten dieser PatientInnen wurde der PARP Inhibitor Olaparib therapeutisch eingesetzt. 10 PatientInnen erhielten eine PIK3CA-Analyse, 9 von ihnen mittels PCR und eine mittels NGS. In dieser Gruppe wurde bei einer Patientin eine Mutation im PIK3CA-Gen ermittelt. 15 PatientInnen haben eine Multigenpanel-Diagnostik erhalten. Dabei ist eine Reihe weiterer genetischer Veränderungen nachgewiesen worden. Für einige dieser Veränderungen stehen therapeutische Möglichkeiten zur Verfügung, die zwar nicht für das Mammakarzinom, aber für andere Tumorentitäten bereits zugelassen sind.
Das periinterventionelle Management von antikoagulierten Patienten stellt eine große Herausforderung im klinischen Alltag dar. Die genaue Abwägung von Blutungs- und Thromboembolierisiko ist essentieller Bestandteil der Frage, ob und wann die blutgerinnungshemmende Medikation pausiert werden soll. Ist das Zeitintervall zur geplanten Intervention zu kurz gewählt und daher die antikoagulierende Wirkung der Arzneimittel noch ausgeprägt, kann es leichter zu intra- und postoperativen Blutungen kommen. Umgekehrt kann es bei einer zu langen Unterbrechung der Antikoagulation zur Entwicklung von Thromboembolien kommen. Um diese Risiken zu minimieren und die Patientensicherheit zu verbessern ist ein leitliniengerechtes Handeln von großer Bedeutung. Durch den Einfluss des demographischen Wandels und die steigende Inzidenz der Erkrankungen, die eine Antikoagulation notwendig machen, erhöht sich ebenso die Anzahl der antikoagulierten Patienten, die sich einer elektiven Operation unterziehen müssen, wodurch das Thema schon seit Jahren an Bedeutung gewinnt. Trotz diverser Leitlinien, die in den letzten Jahren publiziert wurden, findet man im klinischen Alltag oftmals nicht auf Anhieb die passende Empfehlung, da diese von dem Einfluss etlicher Risikofaktoren, wie Alter, Geschlecht, Nierenfunktion u.a. bestimmt werden sollte. Der Einsatz eines Clinic Decision Support Systems (CDSS) kann ein leitliniengerechtes Handeln möglicherweise verbessern, indem patientenspezifische Risikokonstellationen anhand europäischer Leitlinien geprüft werden und dem Nutzer eine optimale Vorgehensweise unterbreitet wird.
Zielsetzung: In dieser Arbeit, soll die Eignung eines klinischen Entscheidungs-Unterstützungssystems (CDSS) anhand eines Multiple Choice (MC) Tests mit 11 kliniknahen Fallbeispielen, bezüglich evidenzbasierten perioperativen Managements von antikoagulierten Patienten untersucht werden.
Methoden: Im Rahmen einer klinischen prospektiven randomisierten multizentrischen Simulationsstudie beantworteten Ärztinnen und Ärzte einen Multiple Choice Test bestehend aus 11 Fallbeispielen zum Thema periinterventionelles Management von antikoagulierten Patienten. Dabei sollte zu - 5 - jedem Beispiel zwei möglichst leitliniengerechte Empfehlung ausgewählt werden.
Die Ärztinnen und Ärzte wurden vorab in zwei Gruppen randomisiert. Der PERI-KOAG Gruppe wurde das CDSS zur Beantwortung der Fragen zur Verfügung gestellt. Die Kontroll-Gruppe hatte hingegen keinen Zugriff auf die Applikation und sollte den Test mit frei zugänglichen Hilfsmitteln, zum Beispiel Leitlinien oder anderen allgemein verfügbaren Apps beantworten. Die beiden Gruppen wurden anschließend in Bezug auf die Gesamtergebnisse, die Bearbeitungszeit und Berufserfahrung verglichen.
Ergebnisse: Insgesamt wurden 168 Teilnehmer in die beiden Gruppen randomisiert, wovon 76 Teilnehmer, 42 Teilnehmer der PERI-KOAG Gruppe und 34 Teilnehmer der Kontroll-Gruppe den MC-Test vollständig beendeten und in die weitere Auswertung eingeschlossen wurden. Der MC-Test konnte mit maximal 22 Punkten (=100%) abgeschlossen werden. Die PERI-KOAG Gruppe erreichte dabei im Durchschnitt signifikant bessere Ergebnisse als die Kontroll-Gruppe (82 ±15% vs. 70 ±10%; 18 ±3 vs. 15 ±2 Punkte; P =0,0003). Unter Berücksichtigung der Bearbeitungszeit erzielten Teilnehmer mit längerer Bearbeitung durchschnittlich höhere Ergebnisse, als Kollegen welche den Test schneller abschlossen. Dieser Effekt zeigte sich in beiden Gruppen. Ein signifikanter Unterschied konnte hierbei nur in der PERI-KOAG Gruppe gezeigt werden (PERI-KOAG Gruppe ≥33 min. 89 ±10% (20 ±2 Punkte) vs. <33 min. 73 ±15% (16 ±3 Punkte), P =0,0005). Innerhalb der PERI-KOAG Gruppe zeigten sich tendenziell höhere Ergebnisse innerhalb der erfahreneren Gruppe (>5 Jahre Berufserfahrung), aber keinen signifikanten Unterschied zu weniger (≤5 Jahre Berufserfahrung) erfahrenen Kollegen (87 ±10% (19 ±2 Punkte) vs. 78 ±17% (17 ±4 Punkte), P =0,08). Dagegen konnte in der Kontroll-Gruppe kein Unterschied zwischen den Testresultaten von mehr und weniger erfahrenen Teilnehmern gezeigt werden (>5 Jahre: 71 ±8% (16 ±2 Punkte) vs. ≤5 Jahre: 70 ±13% (15 ±3 Punkte) P =0,66).
Diskussion: Diese Arbeit zeigt, dass im Rahmen eines MC-Tests mit Hilfe des CDSS ein leitliniengerechtes perioperatives Management von antikoagulierten Patienten signifikant verbessert werden kann. Eine fachgerechte Anwendung des Tools ist essentiell, um schwerwiegende Folgen, wie Blutungen oder Thromboembolien zu vermeiden. Eine längere Bearbeitungszeit und mutmaßlich intensivere Nutzung des CDSS, geht mit besseren Ergebnissen einher als eine schnelle Testbearbeitung. Ein insgesamt verbessertes leitliniengerechtes Management zeigt, unabhängig von der Berufserfahrung der Teilnehmer, das große Potential des CDSS.
Hintergrund: Amblyopie ist nach Fehlsichtigkeit die häufigste Sehstörung bei Kindern. Sie ist eine wesentliche Ursache für eine lebenslange Minderung der bestkorrigierten Sehschärfe und ist meist unilateral. Eine Asymmetrie in der Qualität des visuellen Eindrucks während der sensiblen Phase führt in der Regel zu einer unzureichenden Entwicklung des binokularen Sehsystems. Die Standardtherapie der Amblyopie besteht aus optimaler optischer Korrektur vorhandener Brechungsfehler und der direkten Okklusion, wobei das funktionsbessere Auge zeitweise mit einem Augenpflaster abgedeckt wird. Bisherige Studien haben gezeigt, dass besonders bei Patienten mit tiefer Amblyopie, die Therapietreue oft mäßig ist. In einigen Fällen kann das amblyope Auge nicht mit der Foveola fixieren. Diese exzentrische Fixation beeinflusst den Therapieerfolg negativ. Unser Ziel war, bei dieser speziellen Patientengruppe die Okklusionsdauer objektiv zu registrieren und deren Auswirkung auf die Visusentwicklung und die Fixationsänderung in Abhängigkeit vom Alter über einen langen Zeitraum zu untersuchen.
Methoden: In unserer prospektiven multizentrischen Pilotstudie untersuchten wir amblyope Kinder mit exzentrischer Fixation im Alter von 3-16 Jahren während 12-monatiger Okklusionsbehandlung. Der Nahvisus wurde mittels Landoltringen und Lea-Symbolen (jeweils Reihenoptotypen) bestimmt. Die Okklusionsdauer wurde kontinuierlich mit einem TheraMon®-Mikrosensor aufgezeichnet, der am Augenpflaster angebracht wurde. Der Fixationsort am Augenhintergrund wurde mit einem direkten Ophthalmoskop bestimmt. Unsere Ziele waren: Evaluierung der Sehfunktion, Therapieadhärenz und Beurteilung des Fixationsortes des amblyopen Auges. Der Anteil des korrigierten Visusdefizits, die Dosis-Wirkungs-Beziehung und die Therapieeffizienz wurden berechnet.
Ergebnisse: In unserer Studie wurden 12 Patienten mit Schiel- und kombinierter Schiel- und Anisometropieamblyopie im Alter von 2,9-12,4 Jahren (im Mittel 6,5 ± 3,4 Jahre) untersucht. Der Anfangsvisus der amblyopen Augen nach 3 Monaten refraktiver Adaptationsphase lag im Mittel bei 1,4 ± 0,4 logMAR (Spannweite 0,9-2,0), und der 5 Führungsaugen bei 0,3 ± 0,3 logMAR (Spannweite -0,1-0,8). Die mittlere interokuläre Visusdifferenz (IOVAD, Visusunterschied zwischen dem amblyopen Auge und dem Führungsauge) zu Beginn betrug im Mittel 1,1 ± 0,4 log Einheiten (Spannweite 0,5-1,8). Die verschriebene Okklusionsdauer lag im Median bei 7,7 Stunden/Tag (Spannweite 6,6-9,9), die tatsächlich erreichte bei 5,2 Stunden/Tag (Spannweite 0,7-9,7). Nach 12 Monaten betrug die mediane Visusbesserung der amblyopen Augen 0,6 log Einheiten (Spannweite 0-1,6), die mediane IOVAD 0,3 log Einheiten (Spannweite 0-1,8). Multiple Regressionsanalyse mit Rückwärtselimination zeigte, dass sowohl das Alter (p=0,0002) als auch die Okklusionsdosis (p=0,046) signifikante Einflussfaktoren für den Visusanstieg waren. Kinder unter 4 Jahren zeigten das beste Ansprechen mit der niedrigsten Rest-IOVAD (Median 0,1 log Einheiten, Spannweite 0-0,3). Die Effizienzberechnung ergab eine Visusbesserung von etwa einer log Visusstufe pro 100 Stunden Okklusion in den ersten zwei Monaten und einer halben log Visusstufe nach 6 Monaten. Die Therapieeffizienz nahm mit zunehmendem Alter ab (p = 0,01). Trotz einer gewissen Visusbesserung auch bei Patienten im Alter von ≥8 Jahren (Median 0,4 log Einheiten), zeigten diese eine geringere Therapieadhärenz sowie -effizienz (mediane Rest-IOVAD 0,8 log Einheiten). Zentrale Fixation wurde von 9 Patienten nach im Median 3 Monaten erreicht (Spannweite 1-4 Monate). Drei Patienten (>6 Jahre) erreichten keine zentrale Fixation.
Schlussfolgerung: Amblyopie mit exzentrischer Fixation stellt auch bei guter Adhärenz eine Herausforderung für den Therapieerfolg dar. Unsere Studie zeigte erstmals prospektive quantitative Daten basierend auf elektronischer Erfassung der Okklusion bei dieser seltenen Patientengruppe. Es konnte die deutliche Abnahme der Therapieeffizienz mit zunehmendem Alter gezeigt werden. Die Visusbesserung wurde viel stärker vom Alter als von der Okklusionsdosis beeinflusst. Nur Kinder, die zum Okklusionsbeginn jünger als 4 Jahre waren, konnten im Studienzeitraum in ihren amblyopen Augen eine für ihr Alter annähernd normale Sehschärfe und eine IOVAD <0,2 log Einheiten erreichen. Demzufolge sind, trotz möglicher geringer Visusbesserung auch bei älteren Patienten, eine frühzeitige Diagnose und Therapie dieser Patientengruppe unerlässlich für den Therapieerfolg.
Förderung: bereitgestellt durch den Forschungspreis des Vereins „Augenstern e.V.“
In Deutschland existieren nur wenige Ergebnisse aus der klinischen Forschung, die im Kontext der allgemeinmedizinischen Versorgung gewonnen wurden. Dies ist u.a. damit zu begründen, dass Forschung in der Allgemeinmedizin in den Praxisalltag eingebunden sein muss, worauf die gegenwärtige Versorgungsstruktur nicht ausgelegt ist. Damit für Hausärztinnen und Hausärzte Forschung im Praxisalltag möglich ist, müssen also Strukturen geschaffen werden, die Forschung ermöglichen. Eine solche Struktur bieten Forschungspraxennetze (FPN) wie beispielsweise das Forschungspraxennetz „ForN“. ForN wurde vom Institut für Allgemeinmedizin der Goethe-Universität Frankfurt am Main im Jahr 2011 initiiert. In ForN tätige Forschungspraxen können sich mit einer Gültigkeit von fünf Jahren als „akademische Forschungspraxis“ akkreditieren lassen, wenn sie bestimmte Anforderungen erfüllen. Dazu gehört die Teilnahme an für Forschungsprojekte qualifizierenden Fortbildungen oder an Netz-begleitenden Treffen für Ärztinnen, Ärzte und Medizinische Fachangestellte (MFA) sowie die regelmäßige Teilnahme an Forschungsprojekten. Eine Verlängerung der Akkreditierung nach fünf Jahren ist möglich. Bisherige Publikationen über Forschung zu FPN bieten insbesondere Einblicke in Faktoren, welche den Beitritt in ein FPN fördern oder eher behindern. Forschung, die Faktoren der längerfristigen Mitwirkung der Praxen an FPN (wie Austrittsgründe, aber auch Motivation, eine Re-Akkreditierung anzustreben) untersucht, ist im Gegensatz dazu rar.
Diese Dissertation untersucht diese Faktoren anhand der folgenden Fragen: warum traten Forschungspraxen im Laufe der Zeit aus dem FPN ForN aus (ehemalige Mitglieder) und warum strebten andere eine Re-Akkreditierung an (aktive Mitglieder)? Weitere Unterfragen dieser Arbeit sind: welche Faktoren motivierten oder erschwerten hausärztlichen Teams eine Mitwirkung als Forschungspraxis? Wie wurde die bisherige Zusammenarbeit gesehen und als wie gut machbar wurden die Anforderungen zur Erlangung der Bezeichnung „akademische Forschungspraxis“ eingeschätzt?
Es wurde ein Fragebogen für ehemalige ärztliche ForN-Mitglieder entworfen und eingesetzt. Des Weiteren wurden Daten aus Fragebogenerhebungen von aktiven ForN-Mitgliedern (Hausärztinnen, Hausärzte, MFA) aufbereitetet. Die Daten wurden mithilfe der Datenanalysesoftware SPSS deskriptiv unter Angabe der Häufigkeiten, Mittelwerte, Standardabweichungen und Spannweiten ausgewertet.
Es konnten 14 Fragebögen von ehemaligen ärztlichen ForN-Mitgliedern aus 13 Praxen analysiert werden. Von den aktiven ForN-Mitgliedern wurden Fragebögen von 48 Ärztinnen und Ärzten sowie 57 MFA aus 41 Praxen ausgewertet. Als Gründe für den Austritt wurde von ehemaligen Mitgliedern insbesondere Zeitmangel und eine hohe Arbeitsbelastung angegeben. Weitere erschwerende Umstände waren ein Mangel an MFA, eine große Entfernung zum Standort des Instituts für Allgemeinmedizin und persönliche Gründe. Bis auf letztere Angabe waren dies auch die größten Hürden während der Teilnahme, die von aktiven Mitgliedern beschrieben wurden. Einen Beitrag für die Allgemeinmedizin zu leisten, persönliche Kompetenzen und Kompetenzen des Praxisteams zu erweitern sowie Abwechslung im Praxisalltag zu erleben, waren die wichtigsten motivierenden Faktoren einer Teilnahme im Forschungspraxennetz ForN, sowohl für aktive als auch für ehemalige Mitglieder. Die Anforderungen des FPN ForN an die Akkreditierung als Forschungspraxis wurden aus Perspektive der aktiven Mitglieder überwiegend als machbar empfunden. Nur die Umsetzung zusätzlicher, nicht verpflichtender Aktivitäten wurde als schwieriger erfüllbar bewertet. Bezüglich der Zusammenarbeit mit dem Institut für Allgemeinmedizin gaben ehemalige ärztliche ForN-Mitglieder an, eine gute Vorbereitung auf Forschungsaufgaben erfahren zu haben, dem ForN-Team des Instituts für Allgemeinmedizin vertrauen zu können und dass die Kommunikation allgemein gut war.
Gründe für den Austritt aus dem FPN und Hindernisse während der Teilnahme in ForN waren überwiegend externe Faktoren wie Zeitmangel, eine hohe Arbeitsbelastung oder ein Mangel an MFA. Auf diese Faktoren hat das Institut für Allgemeinmedizin keinen direkten Einfluss, es kann lediglich die administrativen Aufgaben innerhalb eines Forschungsprojektes für das Team einer Forschungspraxis so vorstrukturieren, dass sie möglichst gut im Praxisalltag bewältigt werden können. Ein Vergleich mit Publikationen, die sich mit förderlichen und hinderlichen Faktoren eines Beitritts in ein FPN auseinandersetzen, zeigt, dass ähnliche Gründe auch die längerfristige Mitwirkung beeinflussen.
This study investigated the effects of a daily plyometric hopping intervention on running economy (RE) in amateur runners. In a randomized, controlled trial, thirty-four amateur runners (29 ± 7 years, 27 males) were allocated to a control or a hopping exercise group. During the six-week study, the exercise group performed 5 min of double-legged hopping exercise daily. To progressively increase loading, the number of hopping bouts (10 s each) was steadily increased while break duration between sets was decreased. Pre- and post-intervention, RE, peak oxygen uptake (VO2peak), and respiratory exchange ratio (RER) were measured during 4-min stages at three running speeds (10, 12, and 14 km/h). ANCOVAs with baseline values and potential cofounders as cofactors were performed to identify differences between groups. ANCOVA revealed an effect of hopping on RE at 12 km/h (df = 1; F = 4.35; p < 0.05; η2 = 0.072) and 14 km/h (df = 1; F = 6.72; p < 0.05; η2 = 0.098), but not at 10 km/h (p > 0.05). Exercise did not affect VO2peak (p > 0.05), but increased RER at 12 km/h (df = 1; F = 4.26; p < 0.05; η2 = 0.059) and 14 km/h (df = 1; F = 36.73; p < 0.001; η2 = 0.520). No difference in RER was observed at 10 km/h (p > 0.05). Daily hopping exercise is effective in improving RE at high running speeds in amateurs and thus can be considered a feasible complementary training program.
Clinical trial registration German Register of Clinical Trials (DRKS00017373).
Molecular oxygen (O2) is essential for numerous metabolic processes. Not surprisingly, hypoxia and the resulting adaptations play a pivotal role in pathophysiology, e.g., in cancer or in inflammatory diseases. Of note, myeloid cells are known to accumulate in hypoxic regions such as tumor cores or rheumatoid arthritis joints and may contribute to disease progression. While most studies so far concentrated on transcriptional adaptation by the hypoxia-inducible factors (HIF) 1 and 2 under short term hypoxia, prolonged oxygen deprivation and alternative post-transcriptional regulation are rather poorly investigated.
Consequently, the aim of the study was to generate a comprehensive overview of mRNA de novo synthesis and degradation and its contribution to total mRNA changes in monocytic cells in the course of hypoxia.
To this end, I used thiol-linked alkylation for the metabolic sequencing of RNA (SLAM-Seq) to characterize RNA dynamics under hypoxia. Specifically, I labeled monocytic THP-1 cells under normoxia (N), acute hypoxia (AH; 8 h 1% O2), or chronic hypoxia (CH; 72 h 1% O2) with 4-thiouridine (4sU), which allows for transcriptome-wide identification of de novo synthesized mRNAs and estimation of their half-lives. Total mRNA expression analyses revealed that most changes occurred under CH. Considering that HIF accumulation and resulting transcriptional regulation was shown to decline again under CH, I further analyzed the impact of RNA stability on gene expression. I observed a global reduction in RNA half-lives under hypoxia, indicative for the attenuation of energy-consuming protein synthesis upon oxygen deprivation. Moreover, I observed a subgroup of hypoxic destabilized transcripts with resulting decreased mRNA expression under CH, which consisted of 59 nuclear-encoded mitochondrial mRNAs. This might prevent futile production of new mitochondria under conditions, where mitochondria are even actively degraded to prevent production of detrimental reactive oxygen species.
While stability-regulated transcripts were mainly destabilized under hypoxia, the vast majority of differentially de novo synthesized transcripts were upregulated.
Functional analyses revealed not only hypoxia, but also cholesterol homeostasis and inflammatory response as top enriched terms, corroborating findings on total mRNA level. Focusing on hypoxia-altered cholesterol metabolism, I observed an 9 accumulation of early and a decrease in late cholesterol precursors, which are separated by several oxygen-dependent enzymatic steps. Although total cholesterol levels were only slightly reduced, my data indicate locally lowered endoplasmic reticulum (ER) cholesterol levels under hypoxia, which cause feedback activation of the ER cholesterol-sensing transcription factor sterol regulatory element-binding protein 2 (SREBP2) and induction of cholesterol biosynthesis enzymes. Interestingly, a broad range of interferon-stimulated genes (ISGs), mainly known for their antiviral function, was also induced under hypoxia with similar kinetics as SREBP2 targets, suggesting an immunometabolic crosstalk. While the availability of certain cholesterol biosynthesis intermediates as well as a direct involvement of SREBP2 seemed rather unlikely to cause hypoxic ISG induction, changes in intracellular cholesterol distribution appeared crucial for the hypoxic induction of chemokine-ISGs. Mechanistically, I found that MyD88-dependent toll-like receptor 4 (TLR4) signaling contributes to enhanced hypoxic ISG induction, likely sensitized by changes in cholesterol dynamics. Importantly, hypoxia amplified induction of chemokine-ISGs in monocytes upon treatment with severe acute respiratory syndrome coronavirus type 2 (SARS-CoV-2) spike protein via TLR4 similarly as after addition of infectious virus, which might contribute to systemic inflammation in hypoxemic patients with severe coronavirus disease-2019 (COVID-19).
Taken together, I comprehensively analyzed RNA dynamics in hypoxic monocytes. Specifically, I identified RNA stability as a modulating mechanism to limit production of mitochondria under oxygen-restricted conditions. Moreover, I characterized the immunometabolic crosstalk between disturbed cholesterol homeostasis and spontaneous induction of interferon (IFN)-signaling in hypoxic monocytes, which might contribute to systemic inflammation in severe cases of COVID-19.
Aim: The cytochrome P450 reductase (POR) along with the cytochrome P450 enzymes (CYP) are responsible for the metabolism of a multitude of metabolites important for the maintenance of tissue function. Defects in this system have been associated with cardiovascular diseases. These enzymes are known to produce vasoactive lipids that modulate vascular tone. The aim of this study was to identify the consequence of a loss in endothelial POR for vascular function.
Methods and Results: To identify the endothelial contribution of the POR/CYP450 system to vascular function, we generated an endothelial-specific, tamoxifen-inducible POR knockout mouse (ecPOR-/-). Under basal condition ecPOR-/- already exhibited endothelial dysfunction in aorta and mesenteric vessels (acetylcholine-dependent relaxation, LogEC50 -7.6M for CTR vs. -7.2M for ecPOR-/- in aorta) and lower nitric oxide levels in the plasma (CTR: 236.8 ±77.4; ecPOR-/- 182.8 ±34.1 nmol/L). This dysfunction was coupled to attenuated eNOS function detected by the heavy arginine assay and decreased eNOS phosphorylation on S1177. Furthermore, insulin-induced phosphorylation of the eNOS activator, AKT, was also attenuated in the aorta from ecPOR-/- mice as compared to control mice. CYP450-dependent EET production was lower in plasma, lung and aorta of ecPOR-/- mice and this was accompanied with increased levels of vasoconstriction prostanoids (lipidomics of aorta, plasma and lung freshly isolated from CTR and ecPOR-/- mice). MACE-RNAseq from these aortas also showed a significant increase in genes annotated to eicosanoid production. In an in vivo angiotensin II model, acute deletion of POR increased the blood pressure as measured by telemetry and tail cuff (137.4 ± 15.9 mmHg in WT; 152.1 ± 7.154 mmHg in ecPOR-/-). In a rescue experiment using the NSAID naproxen, the increase in blood pressure induced by deletion of endothelial POR was abolished.
Conclusion: Collectively, in endothelial cells POR regulates eNOS activity and orchestrates the metabolic fate of arachidonic acid towards the vessel dilating EETs and away from deleterious prostanoids. In the absence of POR this endothelial regulation is compromised leading to vascular dysfunction.
Spontaneous brain activity builds the foundation for human cognitive processing during external demands. Neuroimaging studies based on functional magnetic resonance imaging (fMRI) identified specific characteristics of spontaneous (intrinsic) brain dynamics to be associated with individual differences in general cognitive ability, i.e., intelligence. However, fMRI research is inherently limited by low temporal resolution, thus, preventing conclusions about neural fluctuations within the range of milliseconds. Here, we used resting-state electroencephalographical (EEG) recordings from 144 healthy adults to test whether individual differences in intelligence (Raven’s Advanced Progressive Matrices scores) can be predicted from the complexity of temporally highly resolved intrinsic brain signals. We compared different operationalizations of brain signal complexity (multiscale entropy, Shannon entropy, Fuzzy entropy, and specific characteristics of microstates) regarding their relation to intelligence. The results indicate that associations between brain signal complexity measures and intelligence are of small effect sizes (r ∼ 0.20) and vary across different spatial and temporal scales. Specifically, higher intelligence scores were associated with lower complexity in local aspects of neural processing, and less activity in task-negative brain regions belonging to the default-mode network. Finally, we combined multiple measures of brain signal complexity to show that individual intelligence scores can be significantly predicted with a multimodal model within the sample (10-fold cross-validation) as well as in an independent sample (external replication, N = 57). In sum, our results highlight the temporal and spatial dependency of associations between intelligence and intrinsic brain dynamics, proposing multimodal approaches as promising means for future neuroscientific research on complex human traits.
Behavioural inflexibility is a symptom of neuropsychiatric and neurodegenerative disorders such as Obsessive-Compulsive Disorder, Autism Spectrum Disorder and Alzheimer’s Disease, encompassing the maintenance of a behaviour even when no longer appropriate. Recent evidence suggests that insulin signalling has roles apart from its regulation of peripheral metabolism and mediates behaviourally-relevant central nervous system (CNS) functions including behavioural flexibility. Indeed, insulin resistance is reported to generate anxious, perseverative phenotypes in animal models, with the Type 2 diabetes medication metformin proving to be beneficial for disorders including Alzheimer’s Disease. Structural and functional neuroimaging studies of Type 2 diabetes patients have highlighted aberrant connectivity in regions governing salience detection, attention, inhibition and memory. As currently available therapeutic strategies feature high rates of resistance, there is an urgent need to better understand the complex aetiology of behaviour and develop improved therapeutics. In this review, we explore the circuitry underlying behavioural flexibility, changes in Type 2 diabetes, the role of insulin in CNS outcomes and mechanisms of insulin involvement across disorders of behavioural inflexibility.
The ancestral SARS-CoV-2 strain that initiated the Covid-19 pandemic at the end of 2019 has rapidly mutated into multiple variants of concern with variable pathogenicity and increasing immune escape strategies. However, differences in host cellular antiviral responses upon infection with SARS-CoV-2 variants remain elusive. Leveraging whole-cell proteomics, we determined host signaling pathways that are differentially modulated upon infection with the clinical isolates of the ancestral SARS-CoV-2 B.1 and the variants of concern Delta and Omicron BA.1. Our findings illustrate alterations in the global host proteome landscape upon infection with SARS-CoV-2 variants and the resulting host immune responses. Additionally, viral proteome kinetics reveal declining levels of viral protein expression during Omicron BA.1 infection when compared to ancestral B.1 and Delta variants, consistent with its reduced replication rates. Moreover, molecular assays reveal deferral activation of specific host antiviral signaling upon Omicron BA.1 and BA.2 infections. Our study provides an overview of host proteome profile of multiple SARS-CoV-2 variants and brings forth a better understanding of the instigation of key immune signaling pathways causative for the differential pathogenicity of SARS-CoV-2 variants.
Standard values of the upper body posture in healthy adults with special regard to age, sex and BMI
(2023)
In order to classify and analyze the parameters of upper body posture in clinical or physiotherapeutic settings, a baseline in the form of standard values with special regard to age, sex and BMI is required. Thus, subjectively healthy men and women aged 21–60 years were measured in this project. The postural parameters of 800 symptom-free male (n = 397) and female (n = 407) volunteers aged 21–60 years (Ø♀: 39.7 ± 11.6, Ø ♂: 40.7 ± 11.5 y) were studied. The mean height of the men was 1.8 ± 0.07 m, with a mean body weight of 84.8 ± 13.1 kg and an average BMI of 26.0 ± 3.534 kg/m2. In contrast, the mean height of the women was 1.67 ± 0.06 m, with a mean body weight of 66.5 ± 12.7 kg and an average BMI of 23.9 ± 4.6 kg/m2. By means of video rasterstereography, a 3-dimensional scan of the upper back surface was measured when in a habitual standing position. The means or medians, confidence intervals, tolerance ranges, the minimum, 2.5, 25, 50, 75, 97.5 percentiles and the maximum, plus the kurtosis and skewness of the distribution, were calculated for all parameters. Additionally, ANOVA and a factor analyses (sex, BMI, age) were conducted. In both sexes across all age groups, balanced, symmetrical upper body statics were evident. Most strikingly, the females showed greater thoracic kyphosis and lumbar lordosis angles (kyphosis: Ø ♀ 56°, Ø♂ 51°; lordosis: Ø ♀ 49°, Ø♂ 32°) and lumbar bending angles (Ø ♀ 14°, Ø♂ 11°) than the males. The distance between the scapulae was more pronounced in men. These parameters also show an increase with age and BMI, respectively. Pelvic parameters were independent of age and sex. The upper body postures of women and men between the ages of 21 and 60 years were found to be almost symmetrical and axis-conforming with a positive correlation for BMI or age. Consequently, the present body posture parameters allow for comparisons with other studies, as well as for the evaluation of clinical (interim) diagnostics and applications.
Background The COVID-19 pandemic has spurred large-scale, inter-institutional research efforts. To enable these efforts, researchers must agree on dataset definitions that not only cover all elements relevant to the respective medical specialty but that are also syntactically and semantically interoperable. Following such an effort, the German Corona Consensus (GECCO) dataset has been developed previously as a harmonized, interoperable collection of the most relevant data elements for COVID-19-related patient research. As GECCO has been developed as a compact core dataset across all medical fields, the focused research within particular medical domains demands the definition of extension modules that include those data elements that are most relevant to the research performed in these individual medical specialties.
Objective To (i) specify a workflow for the development of interoperable dataset definitions that involves a close collaboration between medical experts and information scientists and to (ii) apply the workflow to develop dataset definitions that include data elements most relevant to COVID-19-related patient research in immunization, pediatrics, and cardiology.
Methods We developed a workflow to create dataset definitions that are (i) content-wise as relevant as possible to a specific field of study and (ii) universally usable across computer systems, institutions, and countries, i.e., interoperable. We then gathered medical experts from three specialties (immunization, pediatrics, and cardiology) to the select data elements most relevant to COVID-19-related patient research in the respective specialty. We mapped the data elements to international standardized vocabularies and created data exchange specifications using HL7 FHIR. All steps were performed in close interdisciplinary collaboration between medical domain experts and medical information scientists. The profiles and vocabulary mappings were syntactically and semantically validated in a two-stage process.
Results We created GECCO extension modules for the immunization, pediatrics, and cardiology domains with respect to the pandemic requests. The data elements included in each of these modules were selected according to the here developed consensus-based workflow by medical experts from the respective specialty to ensure that the contents are aligned with the respective research needs. We defined dataset specifications for a total number of 48 (immunization), 150 (pediatrics), and 52 (cardiology) data elements that complement the GECCO core dataset. We created and published implementation guides and example implementations as well as dataset annotations for each extension module.
Conclusions These here presented GECCO extension modules, which contain data elements most relevant to COVID-19-related patient research in immunization, pediatrics and cardiology, were defined in an interdisciplinary, iterative, consensus-based workflow that may serve as a blueprint for the development of further dataset definitions. The GECCO extension modules provide a standardized and harmonized definition of specialty-related datasets that can help to enable inter-institutional and cross-country COVID-19 research in these specialties.
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Das adaptive Immunsystem schützt den Menschen vor extra- wie auch intrakorporal auftretenden Pathogenen und Krebszellen. Die Funktionalität dieses Prozesses geht hierbei auf die Interaktion und Kooperation einer Vielzahl verschiedener Zelltypen des Körpers zurück und ist vorwiegend innerhalb der Lymphknoten lokalisiert. Ist auch nur ein Bestandteil dieses sensiblen Prozesses gestört, kann dies zu einem teilweisen oder vollständigen Verlust der immunologischen Fitness des Menschen führen. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, solche Aberrationen des humanen Lymphknotengewebes umfassend digital-pathologisch zu detektieren und zu definieren.
Hierfür wurde zunächst eine digitale Gewebedatenbank etabliert. Diese basiert auf dem im Rahmen dieser Arbeit implementierten Content-Management-System Digital Tissue Management Suite. Weiterhin wurde die Software Feature analysis in tissue histomorphometry entwickelt, welche die Analyse von zweidimensionalen whole slide images ermöglicht. Hierbei werden Methoden aus dem Bereich Computer Vision und Graphentheorie eingesetzt, um morphologische und distributionale Eigenschaften der Zelltypen des Lymphknotens zu charakterisieren. Darüber hinaus enthält diese Software Plug-ins zur Visualisierung und statistischen Analyse der Daten.
Aufbauend auf der eigens implementierten, digitalen Infrastruktur, in Kombination mit der Software Imaris wurden zweidimensional und dreidimensional gescannte, reaktive und neoplastische Gewebeproben digital phänotypisiert. Hierbei konnten neue mechanische Barrieren zur Kompartimentalisierung der Keimzentren aufgeklärt werden. Weiterhin konnte der Erhalt des quantitativen Verhältnisses einzelner Zellpopulationen innerhalb der Keimzentren beschrieben werden. Ausgehend von den reaktiven Phänotypen des Lymphknotens, wurden pathophysiologische Aberrationen in verschiedenen lymphatischen Neoplasien untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass speziell die strukturelle Destruktion häufig mit einer morphologischen Veränderung der fibroblastischen Retikulumzellen einhergeht.
Neben strukturellen Veränderungen sind auch zytologische Veränderungen der Tumormikroumgebung zu verzeichnen. Eine besondere Rolle spielen hierbei sogenannte Tumor-assoziierte Makrophagen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass speziell Makrophagen in der Tumormikroumgebung des diffus großzelligen B-Zell-Lymphoms und der chronisch lymphatischen Leukämie spezifische pathophysiologische Veränderungen aufzeigen. Auch konnte gezeigt werden, dass genetische Änderungen neoplastischer B-Zellen mit einer generellen Reduktion der CD20-Antigendichte einhergehen.
Zusammenfassend ermöglichten die Ergebnisse die Generierung eines umfassenden digital-pathologischen Profils des klassischen Hodgkin-Lymphoms. Hierbei konnten morphologische Veränderungen neoplastischer, CD30-positiver Hodgkin-Reed-Sternberg-Zellen validiert und beschrieben werden. Auch konnten pathologische Veränderungen des Konnektoms und der Tumormikroumgebung dieser Zellen parametrisiert und quantifiziert werden. Abschließend wurde unter Anwendung eines Random forest-Klassifikators die diagnostische Potenz digital-pathologischer Profile evaluiert und validiert.
Anti-inflammatory response of Vitamin D on extracranial vessels after subarachnoid hemorrhage
(2023)
Oral e-Poster Presentations - Booth 1: Vascular A (Aneurysms), September 25, 2023, 1:00 PM - 2:30 PM
Background: Vitamin D has been promoted to vascular regeneration in non-cerebral arteries because of its anti-inflammatory properties. Systematic inflammatory reaction as a multifactorial complication after subarachnoid hemorrhage (SAH), correlated with higher mortality and poor outcome, is the result of a multifactorial mechanism with vasoactive inflammation on extracranial vessels. We therefore hypothesized that vitamin D attenuates the systemic vascular inflammatory reaction.
Methods: We investigated the effect of vitamin D pretreatment (100 ng/kg/d; 5 days) in a blood injection SAH model in adult male C57BL6 mice. Vasomotor function (via wire myograph) of carotid and femoral artery and neurological deficits were measured. Different inflammatory factors such as tumor necrosis factor α (TNF-α), interleukin 6 (IL-6), vascular cell adhesion molecule (VCAM) and intercellular adhesion molecule (ICAM), were also tested.
Results: A significantly enhanced vasorelaxation was identified in Vitamin D pretreated mice (SAH-VitD versus SAH-control: p<0,001; n=10). Missing a relevant difference in vasocontraction of carotid and femoral artery comparing SAH mice with and without vitamin D treatment, there was a significantly higher endothelial related vasorelaxing effect in treated SAH mice (p<0,01, n=5). Neurological deficits in vitamin D pre-treated SAH mice were significantly decreased (p<0,05; n=10). All tested inflammatory factors were down-regulated in vitamin D pre-treated mice (SAH-VitD versus SAH-control: p<0,0001; n=10).
Conclusions: Extracranial vascular Inflammation after SAH, as one of the influencing components in the follow-up after SAH onset, was significantly attenuated by Vitamin D pretreatment. Furthermore, anti-inflammatory effect of vitamin D resulted in a decrease of extracranial vasoconstriction and neurological deficits. Further research should be focused on vitamin D to optimize therapeutic strategies for SAH patients in critical care units.
Purpose: The purpose of the study is to retrospectively evaluate the development and technological progress in local oncological treatments of hepatocellular carcinoma (HCC) by means of ablation techniques like laser interstitial thermal therapy (LITT), microwave ablation (MWA) and transarterial chemoembolization (TACE) in a multimodal application.
Method: This retrospective single-center study uses data generated between 1993 and 2020 (1,045 patients). Therapy results are evaluated using survival rates of Kaplan-Meier estimator, Cox proportional hazard regression and log-rank test.
Results: Median survival times in group LITT (25 patients) are 1.6 years, and, 2.6 years for LITT + TACE (67 patients). For LITT only treatments 1-/3-/5-year survival rates scored 64%, 24% and 20%. Results for combined LITT + TACE treatments were 84%, 37% and 14%. Median survival time in group MWA (227 patients) is 4.5 years. Estimated median survival time for MWA + TACE (108 patients) leads to a median survival time of 2.7 years. In group MWA the 1-/3-/5-year survival rates are 85%, 54%, 45%. Group MWA + TACE shows values of 79%, 41% and 25%. A separate group of 618 patients has been analyzed with TACE as monotherapy. Median survival time of 1 year was estimated in this group. 1-/3-/5-year survival rates are 48%, 15% and 8%. - Cox regression analysis showed that the different treatment methods are statistically significant predictors for survival of patients.
Conclusions: Treatments with MWA resulted in best median survival rates, followed by MWA + TACE in combination. Survival rates of MWA only are significantly higher vs. LITT, vs. LITT + TACE and vs. TACE monotherapy.
The highly transmissible Omicron (B.1.1.529) variant of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) was first detected in late 2021. Initial Omicron waves were primarily made up of sub-lineages BA.1 and/or BA.2, BA.4, and BA.5 subsequently became dominant in mid-2022, and several descendants of these sub-lineages have since emerged. Omicron infections have generally caused less severe disease on average than those caused by earlier variants of concern in healthy adult populations, at least, in part, due to increased population immunity. Nevertheless, healthcare systems in many countries, particularly those with low population immunity, have been overwhelmed by unprecedented surges in disease prevalence during Omicron waves. Pediatric admissions were also higher during Omicron waves compared with waves of previous variants of concern. All Omicron sub-lineages exhibit partial escape from wild-type (Wuhan-Hu 1) spike-based vaccine-elicited neutralizing antibodies, with sub-lineages with more enhanced immuno-evasive properties emerging over time. Evaluating vaccine effectiveness (VE) against Omicron sub-lineages has become challenging against a complex background of varying vaccine coverage, vaccine platforms, prior infection rates, and hybrid immunity. Original messenger RNA vaccine booster doses substantially improved VE against BA.1 or BA.2 symptomatic disease. However, protection against symptomatic disease waned, with reductions detected from 2 months after booster administration. While original vaccine-elicited CD8+ and CD4+ T-cell responses cross-recognize Omicron sub-lineages, thereby retaining protection against severe outcomes, variant-adapted vaccines are required to expand the breadth of B-cell responses and improve durability of protection. Variant-adapted vaccines were rolled out in late 2022 to increase overall protection against symptomatic and severe infections caused by Omicron sub-lineages and antigenically aligned variants with enhanced immune escape mechanisms.
Weniger hilft mehr
(2023)
Das mildere Gift von Wildbienen verspricht ein größeres pharmazeutisches Anwendungspotenzial als das der Honigbiene, zeigt eine Studie von Forschenden aus Frankfurt und Gießen.
Wird in der Öffentlichkeit von Bienen gesprochen, ist häufig die Honigbiene (Apis mellifera) gemeint. Wildbienen hingegen summen sich erst langsam in unser Bewusstsein, obwohl sie bei Weitem die meisten Arten in der Gruppe der Bienen stellen und viele Pflanzenarten ausschließlich auf Wildbienen als Bestäuber angewiesen sind. Forschende der Goethe-Universität und anderer hessischer Institutionen zeigen nun in einer im Fachjournal »Toxins« veröffentlichten Studie eine weitere Facette der Bedeutung von Wildbienen: Ihr Gift wirkt milder als das der Honigbiene und ließe sich daher künftig leichter für die Entwicklung von Medikamenten nutzen.
Ribosomes catalyze protein synthesis by cycling through various functional states. These states have been extensively characterized in vitro, yet their distribution in actively translating human cells remains elusive. Here, we optimized a cryo-electron tomography-based approach and resolved ribosome structures inside human cells with a local resolution of up to 2.5 angstroms. These structures revealed the distribution of functional states of the elongation cycle, a Z tRNA binding site and the dynamics of ribosome expansion segments. In addition, we visualized structures of Homoharringtonine, a drug for chronic myeloid leukemia treatment, within the active site of the ribosome and found that its binding reshaped the landscape of translation. Overall, our work demonstrates that structural dynamics and drug effects can be assessed at near-atomic detail within human cells.
The Ethics of Waiting lists and Rationing access to care (Ethics Parallel Session), September 26, 2023, 4:50 PM - 6:20 PM
Background: There has been a fivefold increase of neurosurgeons over the last three decades in Germany, despite a lesser increase in operations. Currently, there are approximately 1000 neurosurgical residents employed at training hospitals. Little is known about the overall training experience and career opportunities for these trainees.
Methods: In our role as resident representatives, we implemented a mailing list for interested German neurosurgical trainees. Thereafter, we created a survey including 25 items to assess the trainees’ satisfaction with their training and their perceived career prospects, which we then distributed through the mailing list. The survey was open from 1st April until 31st May 2021.
Results: 90 trainees were enrolled in the mailing list and we received 81 completed responses to our survey. Overall, 47% of trainees were very dissatisfied or dissatisfied with their training. 62% of trainees reported a lack of surgical training. 58% of trainees found it difficult to attend courses or classes and only 16% had consistent mentoring. There was an expressed desire for a more structured training programme and mentoring projects. In addition, 88% of trainees were willing to relocate for fellowships outside their current hospitals.
Conclusions: Half of the responders were dissatisfied with their neurosurgical training. There are various aspects that require improvement, such as the training curriculum, the lack of structured mentoring and the amount of administrative work. We propose the implementation of a modernized structured curriculum, which addresses the mentioned aspects, in order to improve neurosurgical training and, consecutively, patient care.