610 Medizin und Gesundheit
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Behavioral and psychological syndromes such as depression and psychosis often occur along with cognitive (esp. executive) deficits in vascular cognitive disorder (VCD) in the elderly. We present the case of an 85-year-old woman with deficits in executive functions as well as a persistent and clearly circumscribed paranoid hallucinatory syndrome (most probably due to VCD) which could not be adequately treated with antipsychotic medication. The patient also suffered from severe depression (independent of psychotic symptoms). Both psychosis and depression were successfully managed in a home treatment based on Flexible Assertive Community Treatment (FACT). Interestingly, a thematic association between the delusional contents and early childhood traumata could be reconstructed, and late-onset trauma-related symptoms could be successfully treated with cognitive-behavioral therapy (CBT) as well. In sum, behavioral management of psychotic syndromes is possible in the absence of adequate pharmacological treatment options, and multiprofessional and person-centered home treatment may be successful in the elderly, even in severe and complex disorders.
Febrile neutropenia is a common infectious complication in children and adolescents receiving chemotherapy for cancer, requiring immediate hospitalisation and empirical antibacterial therapy. The risk for a severe infection increases with lower neutrophil counts, but other factors such as underlying malignancy, remission state or the genetic background might also impact on the risk and severity of infection. Initial antibacterial treatment as well as modification and cessation of therapy depends on clinical performance, microbiological findings and haematological recovery. Although paediatric specific guidelines have been developed in the last decade, a number of questions are still unsolved. This article gives an overview on diagnostics and management of paediatric patients presenting with febrile neutropenia, on research gaps and will speculate on future perspective.
In this comprehensive review, we will dissect the impact of research on proteoglycans focusing on recent developments involved in their synthesis, degradation, and interactions, while critically assessing their usefulness in various biological processes. The emerging roles of proteoglycans in global infections, specifically the SARS-CoV-2 pandemic, and their rising functions in regenerative medicine and biomaterial science have significantly affected our current view of proteoglycans and related compounds. The roles of proteoglycans in cancer biology and their potential use as a next-generation protein-based adjuvant therapy to combat cancer is also emerging as a constructive and potentially beneficial therapeutic strategy. We will discuss the role of proteoglycans in selected and emerging areas of proteoglycan science, such as neurodegenerative diseases, autophagy, angiogenesis, cancer, infections and their impact on mammalian diseases.
Background: Pancreatic ductal adenocarcinoma remains one of the most lethal malignancies, with few treatment options. NAPOLI 3 aimed to compare the efficacy and safety of NALIRIFOX versus nab-paclitaxel and gemcitabine as first-line therapy for metastatic pancreatic ductal adenocarcinoma (mPDAC).
Methods: NAPOLI 3 was a randomised, open-label, phase 3 study conducted at 187 community and academic sites in 18 countries worldwide across Europe, North America, South America, Asia, and Australia. Patients with mPDAC and Eastern Cooperative Oncology Group performance status score 0 or 1 were randomly assigned (1:1) to receive NALIRIFOX (liposomal irinotecan 50 mg/m2, oxaliplatin 60 mg/m2, leucovorin 400 mg/m2, and fluorouracil 2400 mg/m2, administered sequentially as a continuous intravenous infusion over 46 h) on days 1 and 15 of a 28-day cycle or nab-paclitaxel 125 mg/m2 and gemcitabine 1000 mg/m2, administered intravenously, on days 1, 8, and 15 of a 28-day cycle. Balanced block randomisation was stratified by geographical region, performance status, and liver metastases, managed through an interactive web response system. The primary endpoint was overall survival in the intention-to-treat population, evaluated when at least 543 events were observed across the two treatment groups. Safety was evaluated in all patients who received at least one dose of study treatment. This completed trial is registered with ClinicalTrials.gov, NCT04083235.
Findings: Between Feb 19, 2020 and Aug 17, 2021, 770 patients were randomly assigned (NALIRIFOX, 383; nab-paclitaxel–gemcitabine, 387; median follow-up 16·1 months [IQR 13·4–19·1]). Median overall survival was 11·1 months (95% CI 10·0–12·1) with NALIRIFOX versus 9·2 months (8·3–10·6) with nab-paclitaxel–gemcitabine (hazard ratio 0·83; 95% CI 0·70–0·99; p=0·036). Grade 3 or higher treatment-emergent adverse events occurred in 322 (87%) of 370 patients receiving NALIRIFOX and 326 (86%) of 379 patients receiving nab-paclitaxel–gemcitabine; treatment-related deaths occurred in six (2%) patients in the NALIRIFOX group and eight (2%) patients in the nab-paclitaxel–gemcitabine group.
Interpretation: Our findings support use of the NALIRIFOX regimen as a possible reference regimen for first-line treatment of mPDAC.
A 24-year-old patient from Cameroon presented to our hospital because of a foreign structure in her left eye. To our knowledge, for the first time, fluorescent microscopy revealed motile microfilariae, and the diagnosis of loiasis was established. Despite substantial microfilaremia, eosinophilia only unmasked after the initiation of antiparasitic therapy.
Highlights
• Open pulmonary tuberculosis patient discharge policy was not reviewed for decades.
• After smear-negativity conversion, substantial cultural positivity may remain.
• It remains unclear, whether smear-negative patients still may be infective.
• The clinical relevance of this finding warrants further investigation.
Abstract
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.
Abnormal venous atrial (VA) connections present a congenital heart disease (CHD) challenge for pediatric cardiologists. Fully anatomical evaluation is very difficult in prenatal and perinatal follow-up, but it has a profound impact on surgical correction and outcome. The echocardiogram is first-line imaging and represents the gold standard tool for simple abnormal VA connection. CT and MRI are mandatory for more complex heart disease and “nightmare cases”. 3D post-processing of volumetric CT and MRI acquisition helps to clarify anatomical relationships and allows for the creation of 3D printing models that can become crucial in customizing surgical strategy.
Approximately 80 % of persistent wound infections are affected by the presence of bacterial biofilms, resulting in a severe clinical challenge associated with prolonged healing periods, increased morbidity, and high healthcare costs. Unfortunately, in vitro models for wound infection research almost exclusively focus on early infection stages with planktonic bacteria. In this study, we present a new approach to emulate biofilm-infected human wounds by three-dimensional human in vitro systems. For this purpose, a matured biofilm consisting of the clinical key wound pathogen Pseudomonas aeruginosa was pre-cultivated on electrospun scaffolds allowing for non-destructive transfer of the matured biofilm to human in vitro wound models. We infected tissue-engineered human in vitro skin models as well as ex vivo human skin explants with the biofilm and analyzed structural tissue characteristics, biofilm growth behavior, and biofilm-tissue interactions. The structural development of biofilms in close proximity to the tissue, resulting in high bacterial burden and in vivo-like morphology, confirmed a manifest wound infection on all tested wound models, validating their applicability for general investigations of biofilm growth and structure. The extent of bacterial colonization of the wound bed, as well as the subsequent changes in molecular composition of skin tissue, were inherently linked to the characteristics of the underlying wound models including their viability and origin. Notably, the immune response observed in viable ex vivo and in vitro models was consistent with previous in vivo reports. While ex vivo models offered greater complexity and closer similarity to the in vivo conditions, in vitro models consistently demonstrated higher reproducibility. As a consequence, when focusing on direct biofilm-skin interactions, the viability of the wound models as well as their advantages and limitations should be aligned to the particular research question of future studies. Altogether, the novel model allows for a systematic investigation of host-pathogen interactions of bacterial biofilms and human wound tissue, also paving the way for development and predictive testing of novel therapeutics to combat biofilm-infected wounds.
For medicine to fulfill its promise of personalized treatments based on a better understanding of disease biology, computational and statistical tools must exist to analyze the increasing amount of patient data that becomes available. A particular challenge is that several types of data are being measured to cope with the complexity of the underlying systems, enhance predictive modeling and enrich molecular understanding.
Here we review a number of recent approaches that specialize in the analysis of multimodal data in the context of predictive biomedicine. We focus on methods that combine different OMIC measurements with image or genome variation data. Our overview shows the diversity of methods that address analysis challenges and reveals new avenues for novel developments.
Mitochondrial matrix peptidase CLPP is crucial during cell stress. Its loss causes Perrault syndrome type 3 (PRLTS3) with infertility, neurodegeneration and growth deficit. Its target proteins are disaggregated by CLPX, which also regulates heme biosynthesis via unfolding ALAS enzyme, providing access of pyridoxal-5’-phosphate (PLP). Despite efforts in diverse organisms with multiple techniques, CLPXP substrates remain controversial. Here, avoiding recombinant overexpression, we employed complexomics in mitochondria from three mouse tissues to identify endogenous targets. CLPP absence caused accumulation and dispersion of CLPX-VWA8 as AAA+ unfoldases, and of PLPBP. Similar changes and CLPX-VWA8 comigration were evident for mitoribosomal central protuberance clusters, translation factors like GFM1-HARS2, RNA granule components LRPPRC-SLIRP, and enzymes OAT-ALDH18A1. Mitochondrially translated proteins in testis showed reductions to <30% for MTCO1-3, misassembly of complex-IV supercomplex, and accumulated metal-binding assembly factors COX15-SFXN4. Indeed, heavy metal levels were increased for iron, molybdenum, cobalt and manganese. RT-qPCR showed compensatory downregulation only for Clpx mRNA, most accumulated proteins appeared transcriptionally upregulated. Immunoblots validated VWA8, MRPL38, MRPL18, GFM1 and OAT accumulation. Coimmunoprecipitation confirmed CLPX binding to MRPL38, GFM1 and OAT, so excess CLPX and PLP may affect their activity. Our data elucidate mechanistically the mitochondrial translation fidelity deficits, which underlie progressive hearing impairment in PRLTS3.
Viruses that carry a positive-sense, single-stranded (+ssRNA) RNA translate their genomes soon after entering the host cell to produce viral proteins, with the exception of retroviruses. A distinguishing feature of retroviruses is reverse transcription, where the +ssRNA genome serves as a template to synthesize a double-stranded DNA copy that subsequently integrates into the host genome. As retroviral RNAs are produced by the host cell transcriptional machinery and are largely indistinguishable from cellular mRNAs, we investigated the potential of incoming retroviral genomes to directly express proteins. Here we show through multiple, complementary methods that retroviral genomes are translated after entry. Our findings challenge the notion that retroviruses require reverse transcription to produce viral proteins. Synthesis of retroviral proteins in the absence of productive infection has significant implications for basic retrovirology, immune responses and gene therapy applications.
Viruses that carry a positive-sense, single-stranded RNA translate their genomes after entering the host cell to produce viral proteins, with the exception of retroviruses. A distinguishing feature of retroviruses is reverse transcription, where the ssRNA genome serves as a template to synthesize a double-stranded DNA copy that subsequently integrates into the host genome. As retroviral RNAs are produced by the host transcriptional machinery and are largely indistinguishable from cellular mRNAs, we investigated the potential of incoming retroviral genomes to express proteins. Here we show through various biochemical methods that HIV-1 genomes are translated after entry, in case of minimal or full-length genomes, envelopes using different cellular entry pathways and in diverse cell types. Our findings challenge the dogma that retroviruses require reverse transcription to produce viral proteins. Synthesis of retroviral proteins in the absence of productive infection has significant implications for basic retrovirology, immune responses and gene therapy applications.
The present study aims to report the currently available epidemiology of focal onset seizures in children aged >1 month to 4 years with the help of a literature review. The terms ‘seizure*’ OR ‘epilepsy’ combined with pediatric and epidemiology terms were used to search Embase, PubMed, and Web of Science up to November 16, 2021. Due to the scarcity of epidemiology data on focal onset seizures, the incidence and prevalence were estimated using the proportion of focal onset seizures in epilepsy patients from the most recently published articles. The estimated annual incidence per 100,000 children of focal onset seizures in children of 0–4 years of age ranged from 25.1 (95 % confidence interval [CI] 18.9–32.7) in the United Kingdom to 111.8 in the United States. The estimated period prevalence of focal onset seizures in children 0–4 years of age ranged from 0.15 % (99 % CI 0.13–0.18) in Canada to 0.61 % in the United States. Neurodevelopmental outcomes and psychiatric disorders were the most commonly reported comorbidities in children with epilepsy of age 0–4 years. Presence of focal onset seizures in children with different epilepsy syndromes needs to be thoroughly considered in the treatment planning of this population of interest.
Human feline leukemia virus subgroup C receptor-related proteins 1 and 2 (FLVCR1 and 2) are members of the major facilitator superfamily1. Their dysfunction is linked to several clinical disorders, including PCARP, HSAN, and Fowler syndrome2–7. Earlier studies concluded that FLVCR1 may function as a putative heme exporter8–12, while FLVCR2 was suggested to act as a heme importer13, yet conclusive biochemical and detailed molecular evidence remained elusive for the function of both transporters14–17. Here, we show that FLVCR1 and FLVCR2 facilitate the transport of choline and ethanolamine across human plasma membranes, utilizing a concentration-driven substrate translocation process. Through structural and computational analyses, we have identified distinct conformational states of FLVCRs and unraveled the coordination chemistry underlying their substrate interactions. Within the binding pocket of both transporters, we identify fully conserved tryptophan and tyrosine residues holding a central role in the formation of cation-π interactions, essential for choline and ethanolamine selectivity. Our findings not only clarify the mechanisms of choline and ethanolamine transport by FLVCR1 and FLVCR2, enhancing our comprehension of disease-associated mutations that interfere with these vital processes, but also shed light on the conformational dynamics of these MFS-type proteins during the transport cycle.
Zielsetzung der vorliegenden Dissertation war die Validierung einer deutschsprachigen Version, der bereits für andere Sprachen validierten Repetitiven Verhaltensskala – Revidiert (RBS-R) für Kinder- und Jugendliche im Alter zwischen 4-17 Jahren. Die RBS-R ist ein aus 43 Items bestehendes, gut untersuchtes Screeninginstrument, welches restriktives, repetitives Verhalten (RRV) erfasst. RRV stellen einen heterogenen Symptomkomplex dar, welcher durch stereotype motorische, sprachliche und kognitive Verhaltensmuster gekennzeichnet ist.
RRV sind neben Abweichungen sozialer Interaktion und Kommunikation eines der Hauptkriterien für eine Autismus-Spektrum-Störung (ASS). RRV sind jedoch nicht nur Teil des Symptomspektrums einer ASS, sondern treten häufig auch bei anderen psychiatrischen Erkrankungen (PE), einer Intelligenzminderung (IM) oder bei altersentsprechend entwickelten Kindern (AE), beispielsweise in bestimmten Phasen des Heranwachsens auf. Bisher wurde die RBS-R fast ausschließlich an ASS untersucht. Es besteht die Notwendigkeit für ein valides und zuverlässiges Messinstrument für den deutschen Sprachraum, welches RRV hinsichtlich ihrer Heterogenität transdiagnostisch erfassen und den Schweregrad der Ausprägung ermitteln kann. Das Ziel dieser Arbeit war, dies durch eine möglichst große und heterogene Stichprobe (n= 948) mit Inklusion von Probanden mit einer ASS (n= 218), IM (n= 120), PE (n= 166) und AE (n = 444) zu gewährleisten. Zur Überprüfung der psychometrischen Eignung erfolgte nach der Adaptation der RBS-R für den deutschen Sprachraum eine Evaluation gemäß den Prinzipien der klassischen Testtheorie, insbesondere hinsichtlich Validität und Reliabilität. Darüber hinaus erfolgte unter Einbeziehung der vier Stichproben eine explorative Faktoranalyse (EFA) um eine geeignete Faktorlösung zu finden. Diese sollte sowohl den Anspruch Klinisch-Tätiger als auch Forschender erfüllen und eine Anwendung der RBS-R auch außerhalb von ASS ermöglichen. Zudem sollten RRV in den unterschiedlichen Kohorten, sowie in Bezug auf Alters- und Geschlechtseffekte bei ASS untersucht werden.
Die Bedeutung der Ergebnisse dieser Arbeit ist, ob der schon breit erforschten Eigenschaften der RBS-R, vor allem im Kontext mit den vorliegenden Studien zu betrachten. Einzigartig für diese deutschsprachige Validierung der RBS-R ist die Diversität und große Anzahl der teilnehmenden Probanden.
Die vorliegende Validierung der RBS-R erbrachte gute Ergebnisse für die Reliabilität und konvergente Validität der Skalen, vergleichbar mit den Ergebnissen vorheriger Studien. Die untersuchte Itemschwierigkeit war relativ gering, was durch die geringe Antwortvarianz in der großen Kohorte der AE erklärbar ist. Die Itemgesamtkorrelation zeigte gute Werte. Auch Items mit niedrigen Ergebnissen für die Itemzustimmung wurden nicht exkludiert. Dies geschah konkordant zum Vorgehen vorheriger Studien und hatte den Hintergrund, eine internationale Vergleichbarkeit des RBS-R beizubehalten. Die EFA bestätigte die gute Anwendbarkeit einer Vielzahl von Faktorlösungen. Wir legten eine 4-Faktorlösung für die deutschsprachige Version der RBS-R fest. Grundlage hierfür war das Bestreben die ursprünglichen Subskalen für eine internationale Vergleichbarkeit so getreu wie möglich beizubehalten. Die 4 Faktoren bildeten treffend RRV niedriger und hoher Ordnung ab. Gegen eine 5- oder 6-Faktorlösung sprach hierbei, dass dies zu Subskalen mit wenig Items und schwachen psychometrischen Eigenschaften führte (Lam et al, kritisiert durch Georgiades et al). Gegen eine 2- oder 3-Faktorlösung sprach die eingeschränkte klinische Interpretierbarkeit durch Subskalen mit vielen kumulierten Items. Hinsichtlich der Kohortenzugehörigkeit kann der RBS-R übereinstimmend mit Fulceri et al valide zwischen RRV in ASS und AE unterscheiden. Eine valide Unterscheidung zwischen ASS, PE und IM konnten wir nicht verifizieren. Betreffend der untersuchten Alterseffekts bestätigte sich, dass RRV bei ASS mit dem Alter abnehmen. Im Gegensatz zu einigen vorherigen Studien, welche keinen Geschlechtsunterschied bezüglich RRV bei ASS fanden, zeigten die männlichen Probanden der ASS Kohorte bei uns häufiger und ausgeprägter RRV.
Background: Spondylodiscitis is a potentially life-threatening infection of the intervertebral disk and adjacent vertebral bodies, with a mortality rate of 2–20%. Given the aging population, the increase in immunosuppression, and intravenous drug use in England, the incidence of spondylodiscitis is postulated to be increasing; however, the exact epidemiological trend in England remains unknown.
Objective: The Hospital Episode Statistics (HES) database contains details of all secondary care admissions across NHS hospitals in England. This study aimed to use HES data to characterise the annual activity and longitudinal change of spondylodiscitis in England.
Methods: The HES database was interrogated for all cases of spondylodiscitis between 2012 and 2019. Data for the length of stay, waiting time, age-stratified admissions, and ‘Finished Consultant Episodes’ (FCEs), which correspond to a patient's hospital care under a lead clinician, were analysed.
Results: In total, 43135 FCEs for spondylodiscitis were identified between 2012 and 2022, of which 97.1% were adults. Overall admissions for spondylodiscitis have risen from 3 per 100,000 population in 2012/13 to 4.4 per 100,000 population in 2020/21. Similarly, FCEs have increased from 5.8 to 10.3 per 100,000 population, in 2012–2013 and 2020/21 respectively. The highest increase in admissions from 2012 to 2021 was recorded for those aged 70–74 (117% increase) and aged 75-59 (133% increase), among those of working age for those aged 60–64 years (91% increase).
Conclusion: Population-adjusted admissions for spondylodiscitis in England have risen by 44% between 2012 and 2021. Healthcare policymakers and providers must acknowledge the increasing burden of spondylodiscitis and make spondylodiscitis a research priority.
Oral e-Poster Presentations - Booth 2: Spine 1 (Trauma&Misc), September 25, 2023, 10:00 AM - 10:40 AM
Background: Spondylodiscitis is a prevalent type of spinal infection, with pyogenic spondylodiscitis being the most common subtype. While antibiotic therapy is the standard treatment, some argue that early surgery can aid in infection clearance, improve survival rates, and prevent long-term complications such as deformities. However, others view early surgery as excessively risky. Due to the high mortality rate of up to 20%, it is crucial to determine the most effective treatment.
Methods: The primary objective of this study was to compare the mortality rate, relapse rate, and length of hospital stay for conservative and early surgical treatments of pyogenic spondylodiscitis, including determinants of outcomes. The study was registered on PROSPERO with the registration number CRD42022312573. The databases MEDLINE, Embase, Scopus, PubMed, and JSTOR were searched for original studies comparing conservative and early surgical treatments of pyogenic spondylodiscitis. The included studies were assessed using the ROBINS-1 tool, and eligible studies were evaluated using meta-analyses, influence, and regression analyses.
Results: The systematic review included 31 studies. The meta-analysis, which had a pooled sample size of 10,954 patients from 21 studies, found that the pooled mortality rate among patients treated with early surgery was 8%, while the rate was 13% for patients treated conservatively. The mean proportion of relapse/failure was 15% for patients treated with early surgery and 21% for those treated conservatively. Furthermore, the analysis concluded that early surgical treatment is associated with a 40% and 39% risk reduction in relapse/failure and mortality rates, respectively, when compared to conservative management. Additionally, early surgical treatment resulted in a 7.75-day reduction in length of hospital stay per patient (p<0.01). The most highly significant predictors of treatment outcome were found to be intravenous drug use, diabetes, the presence of an epidural abscess, positive cultures, location of infection, and age (p<0.001).
Conclusions: Overall, early surgical management was found to be consistently significantly more effective than conservative management in terms of relapse/failure and mortality rates when treating pyogenic spondylodiscitis, particularly for non-spinal epidural abscess spondylodiscitis.
Introduction: Spondylodiscitis is the commonest form of infectious disease of the spine and harbours a high mortality rate of up to 20%. Recent demographic trends in Germany, such as an aging population, immunosuppression, and intravenous drug use, suggest that the incidence of spondylodiscitis may be on the rise. However, the exact epidemiological development of the disease remains uncertain. This study aims to analyse the burden on the tertiary healthcare system in Germany using data from the Federal Statistical Office of Germany (FSOG) database.
Materials and Methods: All cases of spondylodiscitis diagnosed between 2005 and 2021 were identified from the FSOG database. The study characterised the mean duration of hospital stays, total and population-adjusted number of diagnoses made, age-stratified incidence, and outcomes of hospitalised patients.
Results: A total of 131,982 diagnoses for spondylodiscitis were identified between 2005 and 2021. The number of diagnoses for spondylodiscitis has doubled during this period, from 5.4/100,000 population in 2005 to 11/100,000 population in 2021. The highest increase in admissions was recorded for those aged 90 years and above (+1307%), 80-89 (+376%) and 70-79 (+99%). Hospital discharges to rehabilitation facilities have increased by 160%, and discharges against medical advice by 91%. On the other hand, during the analysed period, the in-hospital mortality rate has decreased by 52%.
Conclusion: The population-adjusted incidence of spondylodiscitis in Germany has more than doubled between 2005 and 2021, highlighting the clinical relevance of this disease. During the same period, in-hospital mortality dropped by half. These findings suggest the need for further investigation into optimal therapy, particularly the role and timing of surgical treatment.
Investigators in the cognitive neurosciences have turned to Big Data to address persistent replication and reliability issues by increasing sample sizes, statistical power, and representativeness of data. While there is tremendous potential to advance science through open data sharing, these efforts unveil a host of new questions about how to integrate data arising from distinct sources and instruments. We focus on the most frequently assessed area of cognition - memory testing - and demonstrate a process for reliable data harmonization across three common measures. We aggregated raw data from 53 studies from around the world which measured at least one of three distinct verbal learning tasks, totaling N = 10,505 healthy and brain-injured individuals. A mega analysis was conducted using empirical bayes harmonization to isolate and remove site effects, followed by linear models which adjusted for common covariates. After corrections, a continuous item response theory (IRT) model estimated each individual subject’s latent verbal learning ability while accounting for item difficulties. Harmonization significantly reduced inter-site variance by 37% while preserving covariate effects. The effects of age, sex, and education on scores were found to be highly consistent across memory tests. IRT methods for equating scores across AVLTs agreed with held-out data of dually-administered tests, and these tools are made available for free online. This work demonstrates that large-scale data sharing and harmonization initiatives can offer opportunities to address reproducibility and integration challenges across the behavioral sciences.
Highlights
• Brain connectivity states identified by cofluctuation strength.
• CMEP as new method to robustly predict human traits from brain imaging data.
• Network-identifying connectivity ‘events’ are not predictive of cognitive ability.
• Sixteen temporally independent fMRI time frames allow for significant prediction.
• Neuroimaging-based assessment of cognitive ability requires sufficient scan lengths.
Abstract
Human functional brain connectivity can be temporally decomposed into states of high and low cofluctuation, defined as coactivation of brain regions over time. Rare states of particularly high cofluctuation have been shown to reflect fundamentals of intrinsic functional network architecture and to be highly subject-specific. However, it is unclear whether such network-defining states also contribute to individual variations in cognitive abilities – which strongly rely on the interactions among distributed brain regions. By introducing CMEP, a new eigenvector-based prediction framework, we show that as few as 16 temporally separated time frames (< 1.5% of 10 min resting-state fMRI) can significantly predict individual differences in intelligence (N = 263, p < .001). Against previous expectations, individual's network-defining time frames of particularly high cofluctuation do not predict intelligence. Multiple functional brain networks contribute to the prediction, and all results replicate in an independent sample (N = 831). Our results suggest that although fundamentals of person-specific functional connectomes can be derived from few time frames of highest connectivity, temporally distributed information is necessary to extract information about cognitive abilities. This information is not restricted to specific connectivity states, like network-defining high-cofluctuation states, but rather reflected across the entire length of the brain connectivity time series.
Objectives: To analyse carbapenemases in Proteus mirabilis and assess the performance of carbapenemase detection assays.
Methods: Eighty-one clinical P. mirabilis isolates with high-level resistance at least to ampicillin (>32 mg/L) or previous detection of carbapenemases were selected and investigated by three susceptibility testing methods (microdilution, automated susceptibility testing, and disk diffusion), six phenotypic carbapenemase assays (CARBA NP, modified carbapenemase inactivation method [CIM], modified zinc-supplemented CIM, simplified CIM, faropenem, and carbapenem-containing agar), two immunochromatographic assays, and whole-genome sequencing.
Results: Carbapenemases were detected in 43 of 81 isolates (OXA-48-like [n = 13]; OXA-23 [n = 12]; OXA-58 [n = 12]; New Delhi metallo-β-lactamase (NDM) [n = 2]; Verona integron–encoded metallo-β-lactamase (VIM) [n = 2]; Imipenemase (IMP) [n = 1]; Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) [n = 1]). Carbapenemase-producing Proteus were frequently susceptible to ertapenem (26/43; 60%), meropenem (28/43; 65%), ceftazidime (33/43; 77%), and some even to piperacillin-tazobactam (9/43; 21%). Sensitivity/specificity of phenotypic tests were 30% (CI: 17–46%)/89% (CI: 75–97%) for CARBA NP, 74% (CI: 60–85%)/82% (CI: 67–91%) for faropenem, 91% (CI: 78–97%)/82% (CI: 66–92%) for simplified CIM, and 93% (CI: 81–99%)/100% (CI: 91–100%) for modified zinc-supplemented CIM. An algorithm for improved detection was developed, which demonstrated sensitivity/specificity of 100% (CI: 92–100%)/100% (CI: 91–100%) on the 81 isolates, and 100% (CI: 29–100%)/100% (CI: 96–100%) in a prospective analysis of additional 91 isolates. Interestingly, several OXA-23-producing isolates belonged to the same clonal lineage reported previously from France.
Discussion: Current susceptibility testing methods and phenotypic tests frequently fail to detect carbapenemases in P. mirabilis, which could result in inadequate antibiotic treatment. In addition, the non-inclusion of blaOXA-23/OXA-58 in many molecular carbapenemase assays further impedes their detection. Therefore, the prevalence of carbapenemases in P. mirabilis is likely underestimated. With the herein proposed algorithm, carbapenemase-producing Proteus can be easily identified.
Chromosomal translocations (CTs) are a genetic hallmark of cancer. They could be identified as recurrent genetic aberrations in hemato-malignancies and solid tumors. More than 40% of all “cancer genes” were identified in recurrent CTs. Most of these CTs result in the production of oncofusion proteins of which many have been studied over the past decades. They influence signaling pathways and/or alter gene expression. However, a precise mechanism for how these CTs arise and occur in a nearly identical fashion in individuals remains to be elucidated. Here, we performed experiments that explain the onset of CTs: (1) proximity of genes able to produce prematurely terminated transcripts, which lead to the production of (2) trans-spliced fusion RNAs, and finally, the induction of (3) DNA double-strand breaks which are subsequently repaired via EJ repair pathways. Under these conditions, balanced chromosomal translocations could be specifically induced. The implications of these findings will be discussed.
Rationale and objectives: To provide a detailed analysis of injury patterns of the spine following blunt trauma and establish the role of supplementary MRI by evaluating discrepancies in the detection rates of damaged structures in CT and MRI.
Method: 216 patients with blunt trauma to the spine who underwent CT followed by supplementary MRI were included in this study. Two board-certified radiologists blinded to clinical symptoms and injury mechanisms independently interpreted all acquired CT and MRI images. The interpretation was performed using a dedicated catalogue of typical findings associated with spinal trauma and assessed for spinal stability using the AO classification systems.
Results: Lesions to structures associated with spinal instability were present in 31.0% in the cervical spine, 12.3% in the thoracic spine, and 29.9% in the lumbar spine. In all spinal segments, MRI provided additional information regarding potentially unstable injuries. Novel information derived from supplementary MRI changed clinical management in 3.6% of patients with injury to the cervical spine. No change in clinical management resulted from novel information on the thoracolumbar spine. Patients with injuries to the vertebral body, intervertebral disc, or spinous process were significantly more likely to benefit from supplementary MRI.
Conclusion: In patients that sustained blunt spinal trauma, supplementary MRI of the cervical spine should routinely be performed to detect injuries that require surgical treatment, whereas CT is the superior imaging modality for the detection of unstable injuries in the thoracolumbar spine.
IL-38 is the latest discovered cytokine of the IL-1 family and has been added to the IL-36 subfamily. Since its discovery in 2001, increasing evidence suggests predominantly anti-inflammatory properties of IL-38, which are most likely exerted through three potential receptors, the IL-1 Receptor 1 (IL-1R1), IL-36 Receptor (IL-36R) and the IL-1 Receptor Accessory Protein Like 1 (IL-1RAPL1). However, to this date detailed knowledge of IL-38 functioning remains to be examined. Importantly, how IL-38 is processed, secreted from cells and the exact mechanisms of target receptor binding and intracellular signaling are not fully understood. Further, IL-38 has been associated with regulatory functions in autoimmune diseases like systemic lupus erythematosus (SLE) and psoriasis. At the same time however, connections between B cells as indispensable part of immunity and IL-38 remain rare.
In this study we examined the influence of IL-38 in peripheral human blood B cells differentiating into antibody secreting cells using a three-step in vitro differentiation process. We first show that all potential IL-38 binding receptors are present on peripheral blood B cells on a gene expression level and remain detectable throughout B cell differentiation. Next, while B cells treated with exogenous IL-38 depict no differences in early B cell activation markers, the process of B cell differentiation revealed significant alterations in B cell phenotype created by IL-38 treatment. Predominantly on day 7 of the differentiation process, IL-38 treated B cells showed significantly reduced CD38 expression which depicts an important step in development towards plasma cells. We hypothesize that IL-38 acts antagonistically on the IL-1R1 pathway reducing Nuclear factor kappa B (NFκB) expression and consequently decreasing CD38 expression. Further IL-38 reduced early antibody production while increasing IgM secretion at the end stages of differentiation. Next, we repeated the differentiation assays under the influence of additional IL-21 stimulation to further enhance plasma cell development. In these experiments, the impact of IL-38 on B cell differentiation and immunoglobulin production were reduced, indicating a comparatively moderate relevance of IL-38 for B cell differentiation. We then examined how proliferation and cell death were impacted by exogenous IL-38 during B cell differentiation. IL-38 treatment alone significantly reduced B cell survival which was further augmented by IL-21 stimulation. We conclude that IL-38 and IL-21 act synergistically in promoting B cell apoptosis, also depicting an anti-inflammatory property of IL-38. Finally, using a siRNA we successfully performed an IL-38 knockdown experiment of human blood B cells reducing IL-38 expression to 44% measured on day 4 of B cell differentiation. In these experiments we observed reversed tendencies of CD38 expression compared to exogenous IL-38 treatment. Here, IL-38 knockdown cells showed increased CD38 expression indicating endogenous regulatory properties of IL-38 in B cell differentiation.
Our project, for the first time proves direct effects of IL-38 on human B cells. The results support previous research of IL-38 to act anti-inflammatory as it seems to modulate B cell differentiation, survival, and immunoglobulin production in a down-regulatory manner. These findings pave way for more detailed research on the connection between B cell homoeostasis and IL-38 function.
Untersuchung der Expression von Wachstumsfaktoren in reseziertem Hirngewebe von Epilepsiepatienten
(2023)
Hintergrund: Die Epilepsie gehört zu den häufigsten chronischen neurologischen Erkrankungen beim Menschen. Bei Patienten mit mesialer TLE und Hippocampussklerose besteht die höchste Wahrscheinlichkeit, eine medikamentöse Therapierefraktärität zu entwickeln. Die Ursache der Hippocampussklerose sowie die ursächlichen Mechanismen sind nicht bekannt. Allerdings kann eine initiale Schädigung, wie etwa komplizierte Fieberkrämpfe im Kindesalter, Schädel-Hirn-Traumata, Schlaganfälle, entzündliche Prozesse oder Ähnliches, für die Entwicklung einer Hippocampussklerose prädisponieren. Diese kann anschließend nach einer klinisch stummen Latenzperiode zur Entwicklung spontaner epileptischer Anfälle und der Diagnose einer Epilepsie führen. Im Rahmen der Epileptogenese, also der Entstehung und Progression der Epilepsie kommt es zu Wachstumsprozessen, weshalb eine Beteiligung von neurotrophen Wachstumsfaktoren naheliegend war. Das Ziel dieser Arbeit war die vergleichende Untersuchung resezierter Hippocampi auf Wachstumsfaktoren, um semiquantitative Daten zu deren Verteilung bei Epilepsiepatienten zu erhalten. Des Weiteren war die Korrelation mit den klinischen Daten der Patienten von besonderem Interesse, da so Hinweise auf mögliche Zusammenhänge zwischen dem klinischen Erscheinungsbild und der Expression der Wachstumsfaktoren gewonnen werden konnten.
Methoden: Bei dem in der vorliegenden Arbeit untersuchten Gewebe handelt es sich um Hippocampi von 21 Patienten mit TLE, die epilepsiechirurgisch therapiert wurden. Die Schnitte der paraffinierten Hippocampi wurden mittels Immunhistochemie auf die Wachstumsfaktoren BDNF, FGF2, GDNF, GMFB und PDGF-B untersucht. Im Anschluss wurden die Schnitte gescannt und die Zellen mittels eines Algorithmus identifiziert und ausgewertet. Diese experimentellen Daten wurden anschließend mit den klinischen Daten der Patienten korreliert.
Ergebnisse: Es fand sich eine signifikante Korrelation zwischen der Expression von GMFB und dem postoperativen Outcome der Patienten. Des Weiteren fanden sich auch Korrelationen zwischen der präoperativen Anfallsfrequenz und der Expression von BDNF sowie GDNF. Auch die Epilepsiedauer korrelierte mit der Expression von BDNF. Zudem fanden sich Korrelationen zwischen den Ergebnissen der neuropsychologischen Testungen und der Expression von BDNF, sowie PDGF-B.
Diskussion: Die vorliegende Arbeit liefert einige Daten, die Hinweise für nachfolgende Untersuchungen geben können. Sowohl für die Anfallsfrequenz, als auch für die Epilepsiedauer fanden sich signifikante Korrelationen mit BDNF. Beides ist passend zu den vermuteten und zum Teil in der Literatur beschriebenen Mechanismen im Rahmen der Epilepsie, also einer postiktalen Hochregulation von Wachstumsfaktoren beziehungswiese des Zugrundegehens von Zellen im Verlauf der Erkrankung und damit zu einer reduzierten Expression von Wachstumsfaktoren. Geschlechterabhängige Unterschiede in der Expression der Wachstumsfaktoren fanden sich, passend zu der vorhandenen Literatur, nicht. Interessant ist, dass sowohl Geschlechtshormone als auch anfallssuppressive Medikamente einen Einfluss auf die Expression der Wachstumsfaktoren haben können.
Bis heute ist kein Biomarker bekannt, der eine Vorhersage über den Erfolg einer operativen Therapie bei therapierefraktären TLE treffen kann. Da meine Daten eine Korrelation von GMFB und dem postoperativen Outcome zeigen, bietet es sich für weitere Untersuchungen an, GMFB als präoperativen Biomarker zu nutzen. zu können, wäre eine einfachere Probengewinnung beispielsweise aus Blut, Liquor, Urin oder Speichel notwendig. Im Sinne einer „Liquid Biopsy“ könnte so der Erfolg einer chirurgischen Therapie weiter objektiviert werden, was die Entscheidungsfindung einfacher und risikoärmer gestalten würde.
Background and purpose: In patients with epilepsies of structural origin, brain atrophy and pathological alterations of the tissue microstructure extending beyond the putative epileptogenic lesion have been reported. However, in patients without any evidence of epileptogenic lesions on diagnostic magnetic resonance imaging (MRI), impairment of the brain microstructure has been scarcely elucidated. Using multiparametric quantitative (q) magnetic resonance imaging MRI, we aimed to investigate diffuse impairment of the microstructural tissue integrity in MRI-negative focal epilepsy patients.
Methods: 27 MRI-negative patients with focal epilepsy (mean age 33.1 ± 14.2 years) and 27 matched healthy control subjects underwent multiparametric qMRI including T1, T2, and PD mapping at 3 T. After tissue segmentation based on synthetic anatomies, mean qMRI parameter values were extracted from the cerebral cortex, the white matter (WM) and the deep gray matter (GM) and compared between patients and control subjects. Apart from calculating mean values for the qMRI parameters across the respective compartments, voxel-wise analyses were performed for each tissue class.
Results: There were no significant differences for mean values of quantitative T1, T2, and PD obtained from the cortex, the WM and the deep GM between the groups. Furthermore, the voxel-wise analyses did not reveal any clusters indicating significant differences between patients and control subjects for the qMRI parameters in the respective compartments.
Conclusions: Based on the employed methodology, no indication for an impairment of the cerebral microstructural tissue integrity in MRI-negative patients with focal epilepsy was found in this study. Further research will be necessary to identify relevant factors and mechanisms contributing to microstructural brain tissue damage in various subgroups of patients with epilepsy.
Die chronische myeloische Leukämie (CML) ist eine klonale myeloproliferative Neoplasie und hat ihren Ursprung in transformierten pluripotenten Stammzellen im Knochenmark. Der Krankheitsentstehung liegt eine reziproke chromosomale Translokation zugrunde, in deren Folge ein neues Fusionsgen, das sogenannte Philadelphia-Chromosom, entsteht. Das hiervon codierte Genprodukt ist eine Tyrosinkinase mit konstitutiver Aktivität mit resultierender unkontrollierter Signaltransduktion. Gegen diese Tyrosinkinase existiert eine molekular zielgerichtete Therapie, die Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKI).
Den Therapiestandard stellt die Behandlung mit einem TKI dar. Seit einigen Jahren existiert jedoch das Therapieziel der therapiefreien Remission (TFR), bei dem CML-Patienten mit einem guten molekularen Ansprechen den TKI nach einiger Zeit absetzen und unter engmaschigen Kontrollen therapiefrei bleiben. Ungefähr die Hälfte dieser Patienten erleidet kein molekulares Rezidiv und bleibt langfristig in TFR. Zu der Thematik der TFR existieren zahlreiche klinische Studien, die die Umsetzbarkeit und die Sicherheit eines Absetzversuchs belegen und Kriterien definiert haben, die für einen Absetzversuch erfüllt sein sollten. In dieser Dissertation wird die Umsetzung der TFR im klinischen Alltag onkologischer Praxen untersucht. Es wird untersucht, ob die Studienergebnisse mit den TFR-Raten und den identifizierten Einflussfaktoren auf den Praxisalltag übertragbar sind und ob das Therapieziel TFR in den klinischen Alltag integrierbar ist. Hierfür werden die Daten von 61 CML-Patienten mit einem Absetzversuch aus fünf onkologischen Praxen retrospektiv ausgewertet. Erhoben werden Parameter der Routineversorgung und die Ergebnisse der Kontrolluntersuchungen während der TFR werden dokumentiert und ausgewertet. Die TFR-Raten von ca. 50%, die in den Absetz-Studien beobachtet wurden, finden sich im hier untersuchten Patientenkollektiv wieder. Mithilfe der binären logistischen Regression wird getestet, ob bestimmte Faktoren, wie die Therapiedauer und das verwendete Medikament vor dem Absetzen, einen signifikanten Einfluss auf den Verlauf der TFR haben. Hier kann kein signifikanter Einflussfaktor identifiziert werden. Es lässt sich eine signifikant längere therapiefreie Überlebensdauer bei den Patienten zeigen, die mit einem TKI der zweiten Generation vor dem Absetzen behandelt wurden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die TFR bei geeigneten CML-Patienten in der Praxis umsetzbar und sicher ist und fest im klinischen Alltag onkologischer Praxen verankert sein sollte.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Proteine Vlp15/16 und GlpQ aus B. miyamotoi hinsichtlich ihrer Eigenschaft, mit Plasminogen zu interagieren, charakterisiert.
Da einige Fälle von ZNS-Beteiligungen bei B. miyamotoi-Infektionen berichtet wurden, ist anzunehmen, dass diese Borrelienspezies über molekulare Mechanismen zur Überwindung der Blut-Hirn-Schranke verfügt. Eine solche Strategie könnte die Bindung wirtseigener Proteasen wie z.B. Plasminogen sein, um Komponenten der extrazellulären Matrix zu degradieren und dadurch die Dissemination des Erregers zu erleichtern.
Während Vmps, zu welchen auch Vlp15/16 gehört, als membranständige Proteine durch Variation der antigenen Oberflächenmatrix zur Immunevasion des Erregers beitragen, ist GlpQ bei der Hydrolyse von Phospholipiden in den Zellstoffwechsel eingebunden. Trotz dieser unterschiedlichen Funktionen, die den beiden Proteinen zukommen, binden beide Moleküle Plasminogen. Die Eigenschaften dieser Interaktion wurden in dieser Arbeit im Detail untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Vlp15/16 und GlpQ Plasminogen konzentrationsabhängig binden und die Dissoziationskonstanten (Vlp15/16:Kd = 354 nM ± 62 nM; GlpQ: Kd = 413 nM ± 72 nM) für beide Proteine im Bereich der Serumkonzentration von 2 µM liegen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass den beiden Proteinen unterschiedliche Mechanismen zugrunde liegen, Plasminogen zu binden. Während die erhobenen Daten für Vlp15/16 darauf hindeuten, dass Lysin-Reste essenziell für die Interaktion sind, scheinen bei GlpQ ionische Wechselwirkungen von Bedeutung zu sein.
Um die Beteiligung von C-terminal lokalisierten Lysin-Resten für die PlasminogenBindung von GlpQ nachzuweisen, wurden Varianten mit einzelnen Lysin-Substitutionen an zwei unterschiedlichen Positionen (333 und 334) sowie eine Variante mit einer Zweifach-Substitution (GlpQ-K333A-K334A) generiert. Die Bindungsanalysen ergaben, dass insbesondere der Lysin-Rest an Position 334 bei der Interaktion mit Plasminogen beteiligt ist.
Die funktionellen Analysen zeigten, dass das an Vlp15/16 beziehungsweise GlpQ gebundene Plasminogen zu Plasmin aktiviert werden konnte und darüber hinaus dazu in der Lage war, das physiologische Substrat Fibrinogen zu degradieren.
Abschließend wurde die Plasminogen-Bindung an nativen B. miyamotoi-Zellen mittels Immunfluoreszenz-Mikroskopie nachgewiesen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen Vlp15/16 und GlpQ als Plasminogen-bindende Proteine aus, mit deren Hilfe B. miyamotoi befähigt ist, Komponenten der extrazellulären Matrix zu degradieren und somit prinzipiell zur Dissemination des Erregers beizutragen.
Abdominal aortic aneurysm (AAA) is the most common type of aortic aneurysm, which is defined as a dilation of the abdominal aorta over 3.0 cm or more. Surgical repair is the golden standard for the treatment of AAA, in which open surgical repair (OSR) and endovascular aneurysm repair (EVAR) are the main approaches. Technically speaking, the lesion segment of aueurysm is completely replaced by a graft during OSR, while in EVAR, the lesion is insulated by a stentgraft. EVAR is a less invasive treatment than OSR and shows a lower early mortality rate, although the long-term advantages of EVAR over OSR remain inconclusive.
Endoleak, especially the type II endoleak (T2EL), is a common complication after EVAR. According to research, 16-28% of the patients develop a T2EL after EVAR, and it accounts for nearly three in four of all types of endoleaks. Around 30-50% of the T2EL resolved spontaneously during the follow-up, however, it still causes a secondary intervention in many patients. Therefore, it is critical to monitor endoleaks after repair.
Patent aortic branches in the stent-overlapped area and vasa vasorum have been identified as potential sources of blood flow in T2EL. However, the mechanisms of biological changes or remodeling of the aneurysm sac after the repair are still not clear, but they have been considered to play an important role in the development of endoleaks. Unfortunately, it is impossible to obtain a tissue sample of the aortic wall in patients who underwent EVAR.
MicroRNAs (miRNAs) are a class of small single-stranded non-coding RNAs that inhibit the expression of target message RNA (mRNA). miR-29b/29c, miR-155, and miR-15a are miRNAs associated with regulating extracellular matrix (ECM) components, inflammation, and proliferation, respectively. All four miRNAs have been identified as biomarkers of AAA, not only in aneurysm tissue but also extracellular as circulating miRNAs. However, it is still unknown whether they can reflect the biological changes after AAA repair. Thus, we conducted a prospective study to investigate the changes in expression of circulating miR-29b, miR-29c, miR-155, and miR-15a before (T0), 3 days (T1), and 3 months (T2) after AAA repair.
A total of 39 patients were recruited for this study, 17 of whom were repaired by OSR and 22 of whom were repaired by EVAR. Four patients failed the T2 follow-up due to the Covid-19 pandemic. No significant changes were found in the expression of miR-29b, miR-29c, miR-155, and miR-15a. There were also no obvious differences between OSR and EVAR. However, the T1 expression of miR-15a was significantly lower in patients without endoleak after EVAR than in those who developed endoleak after EVAR and those who were repaired by OSR. Unfortunately, these differences did not persist to the T2 follow-up, and no other differences were found among these patients.
In summary, miR-15a is a miRNA that significantly changes in AAA patients. This study demonstrates that the expression of circulating miR-15a is lower in patients without endoleak three days after EVAR, compared to those who had endoleak after EVAR and those who underwent OSR. The results suggest that miR-15a might be involved in the early aortic remodeling after EVAR as an indicator of endoleak.
Human functional brain connectivity can be temporally decomposed into states of high and low cofluctuation, defined as coactivation of brain regions over time. Rare states of particularly high cofluctuation have been shown to reflect fundamentals of intrinsic functional network architecture and to be highly subject-specific. However, it is unclear whether such network-defining states also contribute to individual variations in cognitive abilities – which strongly rely on the interactions among distributed brain regions. By introducing CMEP, a new eigenvector-based prediction framework, we show that as few as 16 temporally separated time frames (< 1.5% of 10min resting-state fMRI) can significantly predict individual differences in intelligence (N = 263, p < .001). Against previous expectations, individual’s network-defining time frames of particularly high cofluctuation do not predict intelligence. Multiple functional brain networks contribute to the prediction, and all results replicate in an independent sample (N = 831). Our results suggest that although fundamentals of person-specific functional connectomes can be derived from few time frames of highest connectivity, temporally distributed information is necessary to extract information about cognitive abilities. This information is not restricted to specific connectivity states, like network-defining high-cofluctuation states, but rather reflected across the entire length of the brain connectivity time series.
ADHS im Erwachsenenalter ist eine komplexe Erkrankung, die durch verschiedene diagnostische Instrumente erfasst wird. Aktuell spielen dabei vor allem die klinische Exploration, Interview- und Fragebogendaten eine Rolle.
Obwohl bei Patient*innen vielfältige kognitive Einschränkungen bestehen, wird die Verwendung neuropsychologischer Daueraufmerksamkeitstests (CPTs) in den klinischen Leitlinien nur ergänzend erwähnt. Validität und Nützlichkeit von CPTs bei ADHS Patient*innen wird aufgrund der mangelnden Sensitivität und
Spezifität immer wieder kritisch diskutiert. Multidimensionale Ansätze, in denen verschiedene neuropsychologische Beurteilungen mit klinischen Parametern kombiniert werden, sollen das Aufstellen einer ADHS Diagnose im Erwachsenenalter verbessern. Die vorliegende Studie untersucht zwei verschiedene CPTs bezüglich deren Vergleichbarkeit und deren Verknüpfung mit klinischen Parametern. Ein direkter Vergleich innerhalb derselben Stichprobe ist bisher nicht durchgeführt worden, könnte jedoch wichtige Implikationen für die Testauswahl und darauffolgende klinische Interventionen haben. Die klinische Stichprobe besteht aus zufällig ausgewählten erwachsenen Patient*innen, die sich in der ADHS Ambulanz der Klinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie des Universitätsklinikums Frankfurt zur diagnostischen ADHS Beurteilung zwischen Mai und November 2019 vorstellten. Die Patient*innen wurden von erfahrenen Ärzt*innen mithilfe des strukturierten diagnostischen Interviews für ADHS bei Erwachsenen (DIVA 2.0) befragt. Au§erdem wurden Schulzeugnisse bewertet und die medizinische Vorgeschichte erhoben. Anschließend wurden die Patient*innen mit dem Wender-Reimherr Interview (WRI) von einer unabhängigen Interviewerin befragt und füllten die folgenden Selbstbeurteilungsfragebögen aus: Kurzform der Wender-Utah Rating Scale (WURS-k), Impulsive Behavior Scale (UPPS) und General Health Questionnaire (GHQ-28). Alle Patient*innen nahmen anschließend an der Testung mit zwei CPTs teil: dem Quantified Behavior Test (Qb-Test) und Nesplora Aquarium [9]. Der Qb-Test misst neben Unaufmerksamkeit und Impulsivität auch Hyperaktivität mithilfe einer Infrarot Kamera und eines Reflektors, welche das Bewegungsmuster während der Testung aufzeichnen. In Nesplora Aquarium wird virtuelle Realität genutzt, um das Bewegungsmuster mithilfe eines optischen Gerätes, das mit Sensoren und Lautsprechern ausgestattet ist, aufzuzeichnen. Es zeigte sich, dass die übergreifende Vergleichbarkeit beider Tests begrenzt ist. Trotz der kongruenten Messung von Unaufmerksamkeit in beiden Tests konnten keine Korrelationen mit den klinischen Parametern festgestellt werden. Hyperaktivität ist in beiden Tests positiv mit aktuellen ADHS Symptomen assoziiert, wobei der Qb-Test darüber hinaus noch Korrelationen mit ADHS Symptomen aus der Kindheit aufweist. Impulsivität stellte sich als ein unabhängiges Konstrukt heraus, sowohl die Korrelation zwischen beiden Tests als auch die Assoziation mit klinischen Parametern betreffend. Dies stellt in Frage, ob ein homogenes mpulsivitätskonstrukt existiert, welches sich in neuropsychologischen Tests und klinischen Symptomen abbildet. Insgesamt ermöglicht die Studie einen guten Vergleich beider CPTs und zeigt detaillierte Informationen über die
Kompatibilität mit klinischen Symptomen auf. Unaufmerksamkeit stellte sich als ein basaler Faktor heraus, der zwischen beiden Tests über alle Patient*innen hinweg überlappt. Da dieser Faktor jedoch nicht mit klinischen Parametern korreliert, unterstreicht dies die Problematik, subjektive mit objektiven Methoden in der ADHS Diagnostik zu verbinden. Die aktuellen Ergebnisse bezweifeln die einfache Anwendung sogenannter objektiver Messverfahren in der klinischen ADHS Diagnostik aufgrund ihrer fragwürdigen Validität. Die Ergebnisse der Studie verdeutlichen die Notwendigkeit eines neuen diagnostischen Ansatzes im Sinne der Präzisionsmedizin, welcher über die konventionellen Klassifikationssysteme hinaus passende individuelle Lösungen für Diagnostik und Behandlung ermöglicht.
In der vorliegenden Dissertation wird auf diesen Ergebnissen basierend der Goldstandard der aktuellen ADHS-Diagnostik unter Beachtung der Leitlinien diskutiert. Die untersuchten CPTs werden unter Berücksichtigung der Gütekriterien guter diagnostischer Verfahren überprüft. Das Potenzial neuropsychologischer Testverfahren im Hinblick auf die Steigerung von Objektivität, Validität und Differenziertheit der Diagnosen wird untersucht und Empfehlungen für die klinische Anwendung formuliert.
The mitochondrial matrix peptidase CLPP is crucial during cell stress. Its loss causes Perrault syndrome type 3 (PRLTS3) with infertility, neurodegeneration, and a growth deficit. Its target proteins are disaggregated by CLPX, which also regulates heme biosynthesis via unfolding ALAS enzymes, providing access for pyridoxal-5′-phosphate (PLP). Despite efforts in diverse organisms with multiple techniques, CLPXP substrates remain controversial. Here, avoiding recombinant overexpression, we employed complexomics in mitochondria from three mouse tissues to identify endogenous targets. A CLPP absence caused the accumulation and dispersion of CLPX-VWA8 as AAA+ unfoldases, and of PLPBP. Similar changes and CLPX-VWA8 co-migration were evident for mitoribosomal central protuberance clusters, translation factors like GFM1-HARS2, the RNA granule components LRPPRC-SLIRP, and enzymes OAT-ALDH18A1. Mitochondrially translated proteins in testes showed reductions to <30% for MTCO1-3, the mis-assembly of the complex IV supercomplex, and accumulated metal-binding assembly factors COX15-SFXN4. Indeed, heavy metal levels were increased for iron, molybdenum, cobalt, and manganese. RT-qPCR showed compensatory downregulation only for Clpx mRNA; most accumulated proteins appeared transcriptionally upregulated. Immunoblots validated VWA8, MRPL38, MRPL18, GFM1, and OAT accumulation. Co-immunoprecipitation confirmed CLPX binding to MRPL38, GFM1, and OAT, so excess CLPX and PLP may affect their activity. Our data mechanistically elucidate the mitochondrial translation fidelity deficits which underlie progressive hearing impairment in PRLTS3.
Substantial progress in the field of neuroscience has been made from anaesthetized preparations. Ketamine is one of the most used drugs in electrophysiology studies, but how ketamine affects neuronal responses is poorly understood. Here, we used in vivo electrophysiology and computational modelling to study how the auditory cortex of bats responds to vocalisations under anaesthesia and in wakefulness. In wakefulness, acoustic context increases neuronal discrimination of natural sounds. Neuron models predicted that ketamine affects the contextual discrimination of sounds regardless of the type of context heard by the animals (echolocation or communication sounds). However, empirical evidence showed that the predicted effect of ketamine occurs only if the acoustic context consists of low-pitched sounds (e.g., communication calls in bats). Using the empirical data, we updated the naïve models to show that differential effects of ketamine on cortical responses can be mediated by unbalanced changes in the firing rate of feedforward inputs to cortex, and changes in the depression of thalamo-cortical synaptic receptors. Combined, our findings obtained in vivo and in silico reveal the effects and mechanisms by which ketamine affects cortical responses to vocalisations.
Buch des Monats Juli 2023
(2023)
Kurzvorstellung der folgenden Publikation:
Victor Edler von Menk Mekarski, Notizen über Gymnastik in vorzugsweiser Beziehung auf die zweckmäßige Anwendung der kalten Bäder in offenen Wässern und der Schwimmkunst : mit besonderer Rücksicht auf die öffentlichen Donau-Bade-Anstalten. Wien: gedruckt bey Ant. v. Haykul, 1831.
Background: Epilepsy surgery is an established treatment for drug-resistant focal epilepsy (DRFE) that results in seizure freedom in about 60% of patients. Correctly identifying an epileptogenic lesion in magnetic resonance imaging (MRI) is challenging but highly relevant since it improves the likelihood of being referred for presurgical diagnosis. The epileptogenic lesion’s etiology directly relates to the surgical intervention’s indication and outcome. Therefore, it is vital to correctly identify epileptogenic lesions and their etiology presurgically.
Methods: We compared the final histopathological diagnoses of all patients with DRFE undergoing epilepsy surgery at our center between 2015 and 2021 with their MRI diagnoses before and after presurgical diagnosis at our epilepsy center, including MRI evaluations by expert epilepsy neuroradiologists. Additionally, we analyzed the outcome of different subgroups.
Results: This study included 132 patients. The discordance between histopathology and MRI diagnoses significantly decreased from 61.3% for non-expert MRI evaluations (NEMRIs) to 22.1% for epilepsy center MRI evaluations (ECMRIs; p < 0.0001). The MRI-sensitivity improved significantly from 68.6% for NEMRIs to 97.7% for ECMRIs (p < 0.0001). Identifying focal cortical dysplasia (FCD) and amygdala dysplasia was the most challenging for both subgroups. 65.5% of patients with negative NEMRI were seizure-free 12 months postoperatively, no patient with negative ECMRI achieved seizure-freedom. The mean duration of epilepsy until surgical intervention was 13.6 years in patients with an initial negative NEMRI and 9.5 years in patients with a recognized lesion in NEMRI.
Conclusions: This study provides evidence that for patients with DRFE—especially those with initial negative findings in a non-expert MRI—an early consultation at an epilepsy center, including an ECMRI, is important for identifying candidates for epilepsy surgery. NEMRI-negative findings preoperatively do not preclude seizure freedom postoperatively. Therefore, patients with DRFE that remain MRI-negative after initial NEMRI should be referred to an epilepsy center for presurgical evaluation. Nonreferral based on NEMRI negativity may harm such patients and delay surgical intervention. However, ECMRI-negative patients have a reduced chance of becoming seizure-free after epilepsy surgery. Further improvements in MRI technique and evaluation are needed and should be directed towards improving sensitivity for FCDs and amygdala dysplasias.
Hintergrund: Bei steigender Lebenserwartung ergibt sich in Zukunft eine steigende Prävalenz der degenerativen Aortenklappenstenose (AS). Die Transkathether-Aortenklappenimplantation (TAVI) erfährt immer größere Bedeutung in der Behandlung der symptomatischen, hochgradigen AS. Eine paravalvuläre Leckage (PVL) ist ein anerkannter Risikofaktor für eine erhöhte Mortalität und sollte periinterventionell adäquat erkannt und behandelt werden. Eine Postdilatation als typische korrigierende Intervention (CI) kann allerdings zu schwerwiegenden Komplikationen führen. Weitere Instrumente zur Entscheidung über die Notwendigkeit einer CI sind erstrebenswert. Für die Aortenregurgitationsindex-Ratio (ARI-Ratio) und für die präprozedurale Kalklast, gemessen mit der Mehrschicht-Computertomografie (MSCT), wurde gezeigt, dass beide prädiktiv sind für die Notwendigkeit einer periinterventionellen CI.
Ziele: Die ARI-Ratio und der Kalkstatus wurde in Hinblick auf ihren prädiktiven Wert für die Notwendigkeit einer CI miteinander verglichen.
Methoden: Von 199 Patienten nach TAVI erhielten 38,9 % eine Portico™, 29,5 % eine Symetis Acurate™, 21,5 % eine Sapien 3™ und 10,1 % eine Evolut™. Es wurde retrospektiv der postinterventionell erhobene systolische (SB), diastolische (DB) und linksventrikuläre enddiastolische Blutdruck (LVEDP) im ARI zusammengefasst: [(DBP - LVEDP) / SBP] × 100. Die ARI-Ratio wurde berechnet als Quotient zwischen ARI nach und vor dem Eingriff. Des Weiteren wurden die MSCTs mittels „3mensio Structural Heart“ analysiert insbesondere in Hinblick auf die Verkalkung des linksventrikulären Ausflusstrakts, der Aortenklappe (gesamt sowie der einzelnen Taschen) und des sinotubulären Übergang. Dabei wurde der Kalzium-Volumen-Score auf Basis drei verschiedener Thresholds benutzt (500 Hounsfield Einheiten (HU), 800 HU und visuell-individuell). Im Folgenden wurden ROC-Kurven für den ARI-Ratio und für die verschiedenen Kalklastparameter erstellt um die Notwendigkeit einer CI zu beurteilen. Schließlich wurde die Area under the curve (AUC) der ARI-Ratio mit denen der Kalklastsurrogatparameter verglichen.
Ergebnisse: Die ARI-Ratio zeigte mit einer AUC von 0,747 das beste Ergebnis. Bei den Verkalkungsparametern zeigte die Verkalkung der noncoronaren Aortenklappentasche die beste AUC, nachfolgend die der gesamten Aortenklappe. Der 800-HU-Threshold zeigte bessere AUCs als 500 HU. Von 19 Verkalkungssurrogatparametern zeigten elf einen statistisch signifikanten Vorhersagewert auf. Die ARI-Ratio zeigte eine signifikante Überlegenheit gegenüber sechs dieser Parameter. Für die fünf Verbliebenen konnte kein signifikanter Unterschied nachgewiesen werden.
Schlussfolgerung: Die ARI-Ratio ist ein besserer Prädiktor für die Notwendigkeit einer CI als die Kalzifikationsparameter. Auch diverse Kalzifikationsparameter haben diesbezüglich eine Aussagekraft. Die Kalzifikationsparameter können bereits präinterventionell beurteilt werden können, die ARI-Ratio nur periinterventionell. Es sollte neben der Anschauung von bereits etablierten Methoden ein integrativer Ansatz gewählt werden, der Kalklast und ARI-Ratio für die Entscheidung zur Notwendigkeit einer CI miteinschließt. Weitere Studien zur Standardisierung der Verkalkungsparameter sind notwendig für eine weitere Einordnung deren Vorhersagekraft. Es bestanden teils erhebliche Unterschiede zwischen den verwendeten Klappenprothesentypen. Weitere Studien mit einer größeren Anzahl an verschiedenen Prothesentypen könnten richtungsweisende Subgruppenanalysen möglich machen.
Background: Multiple studies have focused on medical and pharmacological treatments and outcome predictors of patients with status epilepticus (SE). However, a sufficient understanding of recurrent episodes of SE is lacking. Therefore, we reviewed recurrent SE episodes to investigate their clinical characteristics and outcomes in patients with relapses.
Methods: In this retrospective, multicenter study, we reviewed recurrent SE patient data covering 2011 to 2017 from the university hospitals of Frankfurt and Marburg, Germany. Clinical characteristics and outcome variables were compared among the first and subsequent SE episodes using a standardized form for data collection.
Results: We identified 120 recurrent SE episodes in 80 patients (10.2% of all 1177 episodes). The mean age at the first SE episode was 62.2 years (median 66.5; SD 19.3; range 21–91), and 42 of these patients were male (52.5%). A mean of 262.4 days passed between the first and the second episode. Tonic–clonic seizure semiology and a cerebrovascular disease etiology were predominant in initial and recurrent episodes. After subsequent episodes, patients showed increased disability as indicated by the modified Rankin Scale (mRS), and 9 out of 80 patients died during the second episode (11.3%). Increases in refractory and super-refractory SE (RSE and SRSE, respectively) were noted during the second episode, and the occurrence of a non-refractory SE (NRSE) during the first SE episode did not necessarily provide a protective marker for subsequent non-refractory episodes. An increase in the use of intravenous-available anti-seizure medication (ASM) was observed in the treatment of SE patients. Patients were discharged from hospital with a mean of 2.8 ± 1.0 ASMs after the second SE episode and 2.1 ± 1.2 ASMs after the first episode. Levetiracetam was the most common ASM used before admission and on discharge for SE patients.
Conclusions: This retrospective, multicenter study used the mRS to demonstrate worsened outcomes of patients at consecutive SE episodes. ASM accumulations after subsequent SE episodes were registered over the study period. The study results underline the necessity for improved clinical follow-ups and outpatient care to reduce the health care burden from recurrent SE episodes.
Background: Patients with epilepsy often require a specialized treatment, which may differ because of the responsibility of the federal states for healthcare policy in Germany.
Objective: State-specific differences in healthcare structures based on inpatient hospital cases of epilepsy patients between 2000 and 2020 in relation to specialized treatment offers.
Material and methods: The inpatient hospital cases of the German federal states were evaluated using the Friedman test and time series trend analysis. A state-specific inpatient undertreatment or overtreatment of inpatient hospital cases outside the registered state was analyzed by comparing residence-related and treatment site-related case numbers with a threshold of ±5%.
Results: After age adjustment, significantly more inpatient cases were found in the “new states” compared to the “old states” (p < 0.001); the highest number of cases nationwide was found in Saarland with 224.8 ± 11.5 cases per 100,000 inhabitants. The trend analysis showed an increase in cases until the end of 2016 with a trend reversal from 2017 and a further significant decrease in hospital cases in the COVID year 2020. A relative inpatient undertreatment was shown for Brandenburg, Lower Saxony, Rhineland-Palatinate, Saxony-Anhalt, Schleswig-Holstein and Thuringia. Additional, possibly compensatory, inpatient care was found for all city states (Hamburg, Bremen and Berlin) and Baden-Wuerttemberg. In federal states with a relative inpatient undertreatment and/or high inpatient hospital case numbers, there was often a lower availability of specialized epilepsy centers, specialized outpatient clinics and epilepsy outpatient clinics.
Conclusion: In Germany there are state-specific differences in the structure of care, with higher inpatient hospital care in the “new states” and Saarland. In addition, there were federal states with disproportionately higher treatment of patients not registered in this federal state. A potential influencing factor may be the availability of centers with specialized treatment for epilepsy patients.
Eine barrierefreie Teilnahme am alltäglichen Leben stellt für Menschen mit aktiver Epilepsie häufig eine Herausforderung dar. Epileptische Anfälle können in Kindergarten, Schule und am Arbeitsplatz sowie im häuslichen Umfeld Unsicherheit und Überforderung hervorrufen. Individuell erstellte Pläne für Betreuende, Angehörige, Aufsichtspersonen und den Rettungsdienst sollen im Falle eines akuten Anfalls geeignete Handlungsanweisungen geben. Bisher gibt es hierfür im deutschsprachigen Raum keine standardisierten Vorlagen. Mit den Handlungsplänen bei epileptischen Anfällen für Laien (HEAL) bzw. Therapeuten (HEAT) werden hier 2 Formulare vorgestellt, die zum einen eine standardisierte Grundlage bieten und andererseits leicht auf den individuellen Bedarf angepasst werden können.
Background: The COVID-19 pandemic led to a higher incidence of depression and a worsening of psychiatric conditions, while pre-existing constraints of the healthcare system and safety regulations limited psychiatric care.
Aims: We investigated the impact of the pandemic on the clinical care of patients with a single episode (SE-MDD) or major depressive disorder (MDD) in Germany.
Methods: Nationwide inpatient data were extracted from the German Institute for Hospital Remuneration System for 2020 and 2021 (depression data) and the Robert Koch Institute (COVID-19 incidence). Changes in inpatients were tested with linear regression models. Local cases of depression in our department compared to 2019 were explored with one-way ANOVA and Dunnett's test.
Results: Across Germany, the inpatient numbers with both SE-MDD and MDD declined by more than 50% during three out of four COVID-19 waves. Higher COVID-19 incidence correlated with decreased inpatient numbers. In our department, fewer MDD inpatients were treated in 2020 (adj. p < 0.001) and 2021 (adj. p < 0.001) compared to 2019, while the number of SE-MDD inpatients remained stable. During this period fewer elective and more emergency inpatients were admitted. In parallel, MDD outpatient admissions increased in 2021 compared to 2019 (adj. p = 0.002) and 2020 (adj. p = 0.003).
Conclusion: During high COVID-19 infection rates, MDD patients received less inpatient care, which might cause poor outcomes in the near future. These data highlight the necessity for improved infrastructure in the in- and outpatient domains to facilitate accessibility to adequate care.
Im Rahmen der Versorgung von polytraumatisierten (schwerstverletzten) Patienten ist insbesondere die systemische Inflammation zu beachten. Durch das initiale Trauma (“first hit“) kommt es zu einer systemischen Dysregulation der inflammatorischen Kaskaden, wobei sowohl eine überschießende (SIRS/Sepsis) wie auch unterschießende Reaktion (CARS) zu schweren Komplikationen wie Multiorganversagen bis hin zum Tod führen kann. Die notfallmässige chirurgische Versorgung fügt durch multiple Faktoren wie Weichteilverletzung, Blutverlust und Intubation dem Patienten einen “second hit“ zu, welcher sich auf den “first hit“ aufsummieren und besagte Komplikationen induzieren kann. Aufgrund dessen wurden verschiedene Therapiekonzepte entwickelt wie beispielsweise die “Damage control surgery“, welche durch minimalinvasive Techniken die notfallmässig versorgungsbedürftigen Verletzungen temporär stabilisiert/versorgt, bis der Patient sich physiologisch stabilisiert und definitiv versorgt werden kann. Eine weitere Strategie stellt die „Safe Definitive Surgery“ dar, welche eine Synopsis bildet aus zu einen frühzeitiger definitiver Versorgung gepaart mit minimalinvasiven Techniken, um während der Operation multipler Frakturen intraoperativ anhand der Physiologie des Patienten regelmäßig zu reevaluieren und daran zu adjustieren.
Bei der definitiven Versorgung von langen Röhrenknochen im Schaftbereich werden klinisch standardmässig Marknägel verwendet. Hierbei eröffnet man den langen Röhrenkochen am proximalen Eintrittspunkt, bohrt den Knochen intramedullär mittels “Reamer“ auf und führt den Nagel ein, welchen man mittels Schrauben multidimensional in der Corticalis verriegelt. Hierbei stellt die intramedulläre Aufbohrung den kritischsten Schritt dar, da hierbei zum einen Knochenmark austritt und durch den Bohrer Thermonekrosen im Knochen auftreten können sowie auch Knochenpartikel austreten. Um diese Nachteile zu beheben, wurde der “Reamer-Irrigator-Aspirator“ (RIA) entwickelt, welcher nebst der klassischen Bohrfunktion noch eine Spül-Saugfunktion innehat und somit parallel intramedullär eine Kühlung herbeiführt, wie auch das Knochenmark nebst Knochenpartikeln absaugt. Hiervon gibt es eine ältere (RIA 1) und eine neuere (RIA 2) Version, wobei sich diese geringfügig in Grösse des Bohrkopfes und der Saugfunktion wie auch im Handling unterscheiden. Wenig ist jedoch zum aktuellen Zeitpunkt bekannt, welche Auswirkungen diese unterschiedlichen Versionen verglichen mit dem konventionellen “Reamer haben“. Um dies näher zu evaluieren, wurde ein standardisiertes Polytrauma-Modell an 30 Schweinen (Sus scrofa) durchgeführt. Unter konstanter Analgesie wurde nach Erreichen einer standardisierten Baseline an 24 der Tiere ein Polytrauma, bestehend aus unilateraler Femurfraktur, stumpfem Thoraxtrauma inklusive Leberlazeration und hämorrhagischem Schock ausgeübt. Sechs Tiere fungierten als Kontrollgruppe (sham), welche kein Trauma sowie Therapie erhielten, aber sonst gleich behandelt wurden. Die polytraumatisierten Tiere erhielten Therapie nach Schockraum- und ATLS Versorgung nach dem Trauma. Bestehend aus “Abdominal Packing“, Kreislaufstabilisierung und Versorgung der Femurfraktur mittels intramedullärer Nagelung. Die 24 polytraumtisierten Versuchstiere wurden bezüglich der Versorgung der Femurfraktur in drei Gruppen aufgeteilt: 1) Konventionelles Reaming, 2) RIA 1 und 3) RIA 2. An sechs Zeitpunkte (t1 (-1.5h) - t6 (6h)) über 7.5 Stunden erfolgten regelmäßige Blut- wie Urinentnahmen und eine bronchoalveoläre Lavage vor fachgerechtem Exitus am letzen Zeitpunkt. Anschließend wurde mittels ELISA in besagten Proben das Interleukin-6, Interleukin-8, Interleukin-10 und Tumornekrosefaktor-alpha bestimmt und statistische Unterschiede zwischen den Gruppen ermittelt.
Die Ergebnisse legen nahe, dass die Verwendung des Reamer-Irrigator-Aspirator Typ 2 aufgrund spezifischer Modifikationen verglichen mit seinem Vorgänger (RIA Typ 1) eine geringere inflammatorische Immunantwort aufweist. Verglichen mit dem konventionellen Reaming konnte in unserer Versuchsreihe in Hinblick auf entzündliche Mediatoren systemisch wie lokal kein Unterschied zu der Versorgung mittels RIA aufgezeigt werden. Jedoch präsentierte sich bei der Benutzung des konventionellen Reamers auch in unserer Versuchsreihe das Auftreten einer Fett/Lungenembolie, was bereits in der Literatur als eine gängige Komplikation dieses Instrumentariums beschrieben wird. Zusammenfassend ist der Reaming-Irrigator-Aspirator eine modernisierte Version des konventionellem Reamers, welcher multiple Vorteile aufweist, jedoch im Rahmen der Kostensenkung wahrscheinlich erst im weiteren zeitlichen Verlauf regelmäßige Anwendung in der Klinik finden wird.
Adhesion of human pathogenic bacteria to endothelial cells is facilitated by fibronectin interaction
(2023)
Human pathogenic bacteria circulating in the bloodstream need to find a way to interact with endothelial cells (ECs) lining the blood vessels to infect and colonise the host. The extracellular matrix (ECM) of ECs might represent an attractive initial target for bacterial interaction, as many bacterial adhesins have reported affinities to ECM proteins, in particular to fibronectin (Fn). Here, we analysed the general role of EC-expressed Fn for bacterial adhesion. For this, we evaluated the expression levels of ECM coding genes in different ECs, revealing that Fn is the highest expressed gene and thereby, it is highly abundant in the ECM environment of ECs. The role of Fn as a mediator in bacterial cell-host adhesion was evaluated in adhesion assays of Acinetobacter baumannii, Bartonella henselae, Borrelia burgdorferi, and Staphylococcus aureus to ECs. The assays demonstrated that bacteria colocalised with Fn fibres, as observed by confocal laser scanning microscopy. Fn removal from the ECM environment (FN1 knockout ECs) diminished bacterial adherence to ECs in both static and dynamic adhesion assays to varying extents, as evaluated via absolute quantification using qPCR. Interactions between adhesins and Fn might represent the crucial step for the adhesion of human-pathogenic Gram-negative and Gram-positive bacteria targeting the ECs as a niche of infection.
Highlights
• Up-to-date overview on developing new medications including candidates with novel bioloigical targets for the treatment of anxiety disorders and PTSD.
• Targeting glutamatergic, cholinergic and neurosteroid mechanisms can produce acute anxiolytic effects.
• Drugs, including psychedelics, are hypothesized to produce neuroplasticity to cause enduring clinical effects.
• Combining medication with psychological approaches may augment therapeutic efficacy.
• Advances in circuit neuroscience can be leveraged to inform the design of rationale drug targets.
Abstract
Psychiatric disorders associated with psychological trauma, stress and anxiety are a highly prevalent and increasing cause of morbidity worldwide. Current therapeutic approaches, including medication, are effective in alleviating symptoms of anxiety disorders and posttraumatic stress disorder (PTSD), at least in some individuals, but have unwanted side-effects and do not resolve underlying pathophysiology. After a period of stagnation, there is renewed enthusiasm from public, academic and commercial parties in designing and developing drug treatments for these disorders. Here, we aim to provide a snapshot of the current state of this field that is written for neuropharmacologists, but also practicing clinicians and the interested lay-reader. After introducing currently available drug treatments, we summarize recent/ongoing clinical assessment of novel medicines for anxiety and PTSD, grouped according to primary neurochemical targets and their potential to produce acute and/or enduring therapeutic effects. The evaluation of putative treatments targeting monoamine (including psychedelics), GABA, glutamate, cannabinoid, cholinergic and neuropeptide systems, amongst others, are discussed. We emphasize the importance of designing and clinically assessing new medications based on a firm understanding of the underlying neurobiology stemming from the rapid advances being made in neuroscience. This includes harnessing neuroplasticity to bring about lasting beneficial changes in the brain rather than – as many current medications do – produce a transient attenuation of symptoms, as exemplified by combining psychotropic/cognitive enhancing drugs with psychotherapeutic approaches. We conclude by noting some of the other emerging trends in this promising new phase of drug development.
Long non-coding RNAs (lncRNAs) orchestrate various biological processes and regulate the development of cardiovascular diseases. Their potential therapeutic benefit to tackle disease progression has recently been extensively explored. Our study investigates the role of lncRNA Nudix Hydrolase 6 (NUDT6) and its antisense target fibroblast growth factor 2 (FGF2) in two vascular pathologies: abdominal aortic aneurysms (AAA) and carotid artery disease. Using tissue samples from both diseases, we detected a substantial increase of NUDT6, whereas FGF2 was downregulated. Targeting Nudt6 in vivo with antisense oligonucleotides in three murine and one porcine animal model of carotid artery disease and AAA limited disease progression. Restoration of FGF2 upon Nudt6 knockdown improved vessel wall morphology and fibrous cap stability. Overexpression of NUDT6 in vitro impaired smooth muscle cell (SMC) migration, while limiting their proliferation and augmenting apoptosis. By employing RNA pulldown followed by mass spectrometry as well as RNA immunoprecipitation, we identified Cysteine and Glycine Rich Protein 1 (CSRP1) as another direct NUDT6 interaction partner, regulating cell motility and SMC differentiation. Overall, the present study identifies NUDT6 as a well-conserved antisense transcript of FGF2. NUDT6 silencing triggers SMC survival and migration and could serve as a novel RNA-based therapeutic strategy in vascular diseases.
An abdominal aortic aneurysm (AAA) is a pathological widening of the aortic wall characterized by loss of smooth muscle cells (SMCs), extracellular matrix degradation, and local inflammation. This condition is often asymptomatic until rupture occurs, leading to high morbidity and mortality rates. Diagnosis is mostly accidental and the only currently available treatment option remains surgical intervention. Circular RNAs (circRNAs) represent a novel class of regulatory non-coding RNAs that originate from backsplicing. Their highly stable loop structure, combined with a remarkable enrichment in body fluids, make circRNAs promising disease biomarkers. We investigated the contribution of circRNAs to AAA pathogenesis and their potential application to improve AAA diagnostics. Gene expression analysis revealed the presence of deregulated circular transcripts stemming from AAA-relevant gene loci. Among these, the circRNA to the Ataxia Telangiectasia Mutated gene (cATM) was upregulated in human AAA specimens, in AAA-derived SMCs, and serum samples collected from aneurysm patients. In primary aortic SMCs, cATM increased upon angiotensin II and doxorubicin stimulation, while its silencing triggered apoptosis. Higher cATM levels made AAA-derived SMCs less vulnerable to oxidative stress, compared with control SMCs. These data suggest that cATM contributes to elicit an adaptive oxidative-stress response in SMCs and provides a reliable AAA disease signature.
Introduction: The optimal treatment of patients with spinal infections remains a controversial topic. Within Europe, fundamentally different therapeutic concepts are found. Therefore, the aim of this study was to compare the outcome of patients who received surgical vs. antibiotic treatment alone for primary pyogenic spondylodiscitis in an international cohort analysis.
Materials and Methods: The retrospectively compiled databases of tertiary high-volume spine centers served as the baseline for this study. All documented cases of primary spondylodiscitis treated surgically and conservatively in the period of 2017-2022 were included and grouped according to the therapeutic concept: conservative vs. surgical treatment. Independent investigators collected the relevant clinical and radiological data. The primary endpoint of this study was mortality rate; secondary endpoints were relapse rate and persisting neurological deficit.
Results: A total of 392 patients were included in the analysis (155 females with a mean age of 68 years). Of these, 95 cases were treated conservatively (CoT) and 297 cases were treated surgically (SuT). There was no significant difference (p<0.01) related to patient’s disease characteristics: Lumbar was the main location (n=240, CoT 58/ SuT 182, p=0.97) followed by thoracic (n=70, CoT 24/ SuT 46, p=0,03) and cervical (n=47, CoT 7/ SuT 40, p=0.11) region. A multilocular spinal infection was present in 32 patients (CoT 3/ SuT 29, p=0.04). 181 cases (CoT 36/ SuT 145, p=0.06) presented with an epidural abscess. Neurological deficits were recorded in 100 cases (CoT 26/ SuT 74, p=0.63), and septic conditions in 88 cases (CoT 26/ SuT 62, p=0.19). Pre-existing conditions like Diabetes (p=0.57), renal failure (p= 0.97), hepatopathy (p= 0.15), malignoma (p=0.39) or i.v. drug abuse (p=0.93) did also not differ between the groups. The mortality rate of all conservatively treated was 24.2% (23 cases) and 6.7% (20 cases) in all surgically treated patients (p<0.001). A follow-up of ≥ 6 weeks was available in 289 cases (CoT 83, SuT 206 ). In this subset of patients relapse of infection occurred in six (7.2%) and 23 (11.2%) cases in the conservative and early surgical treatment group, respectively (p=0.69). Persisting neurological deficit was recorded in 21 (25.3%) of conservatively treated and 51 (24.8%) of surgically treated cases (p=0.92).
Conclusion: Whereas relapse rates and persisting neurological deficit were not found to differ significantly, the results of this international data analyses, with their respective limitations, clearly support the growing evidence of a significantly reduced mortality rate after surgical therapy for primary pyogenic spondylodiscitis when compared to conservative treatment regimen.
Spinal Tumors / Infections (Spine Parallel Session v.3), September 27, 2023, 8:30 AM - 10:00 AM
Background: The optimal treatment of patients with spinal infections remains a controversial topic. While there is some consensus regarding the indication for surgical intervention in infections with neurologic deficit, significant deformity or progressive disease, other situations remain controversial. Within Europe, fundamentally different therapeutic concepts are found. Therefore, the aim of this study was to compare the outcome of patients who received surgical vs. antibiotic treatment alone for primary pyogenic spondylodiscitis in an international cohort analysis.
Methods: The retrospectively compiled databases of tertiary high-volume spine centers served as the baseline for this study. All documented cases of primary spondylodiscitis treated surgically and conservatively in the period of 2017-2022 were included and grouped according to the therapeutic concept: conservative vs. surgical treatment. Independent investigators collected the relevant clinical and radiological data. The primary endpoint of this study was mortality rate; secondary endpoints were relapse rate and persisting neurological deficit.
Results: A total of 392 patients were included in the analysis (155 females and 237 males with a mean age of 68 years). Of these, 95 cases were treated conservatively (CoT) and 297 cases were treated surgically (SuT). Most of conservatively treated patients were treated in the United Kingdom (CoT 81/ SuT 7), while most of the surgically treated cases were treated in Germany (CoT 14/ SuT 290). There was no significant difference (p<0.01) related to patient’s disease characteristics:
Lumbar was the main location (n=240, CoT 58/ SuT 182, p=0.97) followed by thoracic (n=70, CoT 24/ SuT 46, p=0,03) and cervical (n=47, CoT 7/ SuT 40, p=0.11) region. A multilocular spinal infection was present in 32 patients (CoT 3/ SuT 29, p=0.04). 181 cases (CoT 36/ SuT 145, p=0.06) presented with an epidural abscess. Neurological deficits were recorded in 100 cases (CoT 26/ SuT 74, p=0.63), and septic conditions in 88 cases (CoT 26/ SuT 62, p=0.19). Pre-existing conditions like Diabetes (CoT 20/, SuT 71, p=0.57), renal failure (CoT 19/ SuT 60, p= 0.97), hepatopathy (CoT 4/ SuT 26, p= 0.15), malignoma (CoT 9/ SuT 38, p=0.39) or i.v. drug abuse (CoT 5/, SuT 15, p=0.93) did also not differ between the groups.
The mortality rate of all conservatively treated was 24.2% (23 cases) and 6.7% (20 cases) in all surgically treated patients (p<0.001). A follow-up of ≥ 6 weeks was available in 289 cases (CoT 83, SuT 206 ). In this subset of patients relapse of infection occurred in six (7.2%) and 23 (11.2%) cases in the conservative and early surgical treatment group, respectively (p=0.69). Persisting neurological deficit was recorded in 21 (25.3%) of conservatively treated and 51 (24.8%) of surgically treated cases (p=0.92).
Conclusions: Whereas relapse rates and persisting neurological deficit were not found to differ significantly, the results of this international data analyses, with their respective limitations, clearly support the growing evidence of a significantly reduced mortality rate after surgical therapy for primary pyogenic spondylodiscitis when compared to conservative treatment regimen.
During the very well attended year congresses of EANS in Barcelona and EUROSPINE in Frankfurt we proudly awarded two authors for the Best Paper in the Brain Section respectively Spine Section of Brain and Spine in the past academic year (July 2022 - June 2023).
The titles represent the wide interest and scientific value of our journal.
"The expression of metalloproteinases in the lumbar disc correlates strongly with Pfirrmann MRI grades in lumbar spinal fusion patients" by Sanjay Arapika from Copenhagen.
"Management of Cavernous Sinus Meningiomas: Consensus statement on behalf of the EANS skull base section" by Marco Corniola from the University of Rennes.
This editorial contains short commentary on both papers from our side.
After myocardial infarction in the adult heart the remaining, non-infarcted tissue adapts to compensate the loss of functional tissue. This adaptation requires changes in gene expression networks, which are mostly controlled by transcription regulating proteins. Long non-coding transcripts (lncRNAs) are taking part in fine-tuning such gene programs. We describe and characterize the cardiomyocyte specific lncRNA Sweetheart RNA (Swhtr), an approximately 10 kb long transcript divergently expressed from the cardiac core transcription factor coding gene Nkx2-5. We show that Swhtr is dispensable for normal heart development and function but becomes essential for the tissue adaptation process after myocardial infarction in murine males. Re-expressing Swhtr from an exogenous locus rescues the Swhtr null phenotype. Genes that depend on Swhtr after cardiac stress are significantly occupied and therefore most likely regulated by NKX2-5. The Swhtr transcript interacts with NKX2-5 and disperses upon hypoxic stress in cardiomyocytes, indicating an auxiliary role of Swhtr for NKX2-5 function in tissue adaptation after myocardial injury.
Resilienz als Schutzfaktor vor der Entwicklung psychischer Erkrankungen ist angesichts der zunehmenden gesellschaftlichen Belastung durch chronischen Stress und stressassoziierte Folgeerkrankungen ein hochaktuelles Forschungsthema. Obwohl bereits zahlreiche Erhebungen zur Resilienz existieren, herrscht kein Konsens über die konkrete Operationalisierung des Konzepts. In der Folge differieren vorliegende Studienergebnisse stark voneinander, sind nur schwer miteinander vergleichbar und fraglich auf die Gesellschaft zu übertragen. Die vorliegende Arbeit untersucht daher, ob Haarcortisol einen geeigneten Biomarker in der Resilienzforschung darstellt und einen Beitrag zur Vereinheitlichung und Objektivierung dieses Forschungsgebietes leisten kann.
Zur Beantwortung dieser Frage wurde auf die Daten des aktuell laufenden Langzeitforschungsprojekts „Longitudinal Resilience Assessment“ der Universitätskliniken Frankfurt und Mainz aus den Jahren 2017 bis 2019 zurückgegriffen. Alle Proband*innen der psychisch gesunden Stichprobe (N= 192, 18-50 Jahre) füllten zu insgesamt drei Erhebungszeitpunkten nach Studieneinschluss und im Abstand von je drei Monaten Onlinefragebögen zur Ermittlung der aktuell vorherrschenden Stressexposition, der allgemeinen psychischen Gesundheit sowie des subjektiven Stresserlebens aus. Gleichzeitig fand die Entnahme von Haarproben für die Analyse der Haarcortisolkonzentration statt. Zum Studieneinschluss erfolgte ergänzend die Erhebung der Traumatisierung und negativen Erfahrungen im Kindesalter.
Mittels linearer multivariater Regression wurde ein Effekt möglicher anthropometrischer und soziodemographischer Einflussfaktoren auf die Cortisolkonzentration im Haar ausgeschlossen. Ferner wurde die Auswirkung der Lagerungszeit auf die Höhe der Cortisolwerte im Haar untersucht. Es zeigte sich, dass Haarproben mit einer kürzeren Lagerungszeit signifikant höhere Cortisolwerte aufwiesen als solche mit einer längeren Lagerungszeit. Die Stabilität der Cortisolkonzentrationen über die einzelnen Messzeitpunkte hinweg erwies sich dabei insgesamt nur als mäßig hoch. Zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen subjektivem und objektivem Stress, Traumatisierung und negativen kindlichen Erfahrungen, allgemeiner psychischer Gesundheit, Resilienz und HCC wurden Spearman-Rang-Korrelationen angewandt. Auch hier ließen sich keine statistisch signifikanten Zusammenhänge feststellen. Dennoch konnten bei Personen mit einer Veränderung des Stressniveaus während des Beobachtungszeitraumes eine insgesamt deskriptiv erhöhte Stressexposition sowie statistisch signifikant höhere Mengen an Haarcortisol beobachtet werden. Bei weiteren explorativen Datenanalysen innerhalb einer kleinen Subpopulation der Studienstichprobe konnten während des Einwirkens eines intensiven spezifischen Stressors erhöhte HCC-Werte in Verbindung mit schlechteren psychischen Gesundheitsergebnissen gebracht werden.
Auf Grundlage dieser Arbeit lässt sich kein relevanter Einfluss verschiedener Stressvariablen auf die Cortisolkonzentration im Haar ableiten. Auch die individuelle Resilienz steht in keinem Zusammenhang zum HCC. Die Ergebnisse der explorativen Untersuchungen deuten in Zusammenschau mit einer mäßig hohen Stabilität des HCC jedoch darauf hin, dass Haarcortisol ein veränderungssensitiver Biomarker sein kann. Bei intensiver spezifischer Stresseinwirkung steht es in Zusammenhang mit schlechteren Gesundheitsergebnissen und damit indirekt mit der individuellen Resilienz. In zukünftigen Arbeiten sollte untersucht werden, auf welche Weise die Höhe des Haarcortisols Hinweise auf die Auswirkungen einer spezifischen Stressexposition und damit auf den psychischen Gesundheitszustand eines Individuums liefern kann, um so Risikogruppen identifizieren und diese durch frühzeitige Interventionen vor der Entwicklung psychischer Erkrankungen schützen zu können.
The nucleus reuniens drives hippocampal goal‑directed trajectory sequences for route planning
(2023)
Goal-directed spatial navigation requires accurate estimates of one’s position and destination, as well as careful planning of a route between them to avoid known obstacles in the environment. Despite its general importance across species, the neural circuitry supporting the ability for route planning remains largely unclear. Previous studies described that place cells in the hippocampal CA1 encode the animal's next movement direction (Wood et al., 2000; Ito et al., 2015) and upcoming navigational routes (Pfeiffer & Foster, 2013). However, it has been shown that part of the CA1 activity representing the animal’s future behaviors is not necessarily generated in the hippocampus, but is derived from the medial prefrontal cortex (PFC) via the nucleus reuniens of the thalamus (RE) (Ito et al., 2015). Notably, the importance of the PFC in navigation has been demonstrated in several studies, including the recent finding of a goal map in the orbitofrontal cortex (Basu et al., 2021). Therefore, I hypothesized that information flow from the PFC to CA1 via the RE plays a key role in route planning.
To assess the animals' route planning ability, I designed a new navigation task in which a rat has to navigate to a fixed target location from various starting positions in an arena. Furthermore, by adding an L-shaped wall in the maze and removing all light sources in the experimental room, this task forced the animals to plan a wall-avoiding route without relying on direct sensory perceptions. I confirmed that rats could learn this task successfully, memorizing the wall location and taking a smooth wall-avoidance route. To test the role of the RE, I inactivated RE neurons by expressing the inhibitory opsin SwiChR++, which resulted in a significant deficit in the animal’s route planning ability, taking a longer non-smooth path to the destination. By contrast, this manipulation did not affect navigation performance when a straight goal-directed route was available, suggesting a specific role of the RE in route planning. I further found that DREADDs-mediated inactivation of neurons in the bilateral hippocampi resulted in a similar deficit in route planning ability, implying cooperation between the RE and the hippocampus.
I finally examined the activity of hippocampal CA1 neurons with and without RE inactivation. While neurons in the hippocampus exhibited brief trajectory sequences corresponding to the animal’s subsequent goal-directed journey, I found that this goal-directed bias of trajectory events was significantly reduced by RE inactivation, likely associated with route-planning deficits in these animals.
Altogether, this dissertation demonstrates the role of the RE from both behavioral and neural coding perspectives, identifying a pivotal circuit element supporting the animal’s route-planning ability.
Although exercise guidelines now recommend exercise for patients with MCI, the long-term effects of exercise in patients with MCI has not been reviewed systematically. The aim was to assess (1) the effectiveness of exercise and physical activity (EXPA) interventions in improving long-term patient-relevant cognitive and non-cognitive outcomes in people with mild cognitive impairment, (2) how well the included trials reported details of the intervention, and (3) the extent to which reported endpoints were in line with patient preferences that were assessed in patient workshops. Following PRISMA guidelines, we performed a systematic review and meta-analysis including randomized controlled trials. A total of ten studies were included after searching in six electronic sources from 1995 onwards. There is a trend that 6 + -month EXPA interventions improve global cognition 12 months after initiation. Evidence on long-term effects of EXPA interventions on non-cognitive health outcomes could not be meaningfully pooled and the individual studies reported mixed results. Workshop participants considered freedom from pain and stress, mood, motivation and self-efficacy to be important, but these outcomes were rarely addressed. Too little information is available on intervention details for EXPA programs to be replicated and confidently recommended for patients with MCI. PROSPERO registration in December, 2021 (CRD42021287166).
Pericytes are capillary-associated mural cells involved in the maintenance and the stability of the vascular network. This thesis aims to investigate the role of pericytes in the heart in the context of ageing and disease. We highlight the malignant effects of the remodelling in the heart and stress the focus on the role of cardiac pericytes in this context. We show that ageing reduces pericyte coverage and that myocardial infarction (MI) causes an activation of these cells. Single-nuclei and single-cell RNA sequencing analysis of murine hearts further revealed that the expression of the Regulator of G-protein signalling 5 (Rgs5) is reduced in cardiac pericytes both in ageing and transiently at day 1 and day 3 after MI. The loss of RGS5 in pericytes drives an entropic state of these mural cells characterized by morphological changes, excessive extracellular deposition and enhanced Gaq mediated GPCR signalling. The deletion of RGS5 in pericytes causes cardiac systolic dysfunction, induces myocardial fibrosis, and drives the activation of cardiac fibroblasts in a TGFb-dependent manner. In conclusion, our results describe the importance of pericytes maintaining cardiac homeostasis, identify RGS5 as a key regulator of this process and propose pericytes as crucial mediators of cardiac fibrosis and possible therapeutic targets to prevent cardiovascular disease.
Die klinische Pfade zielten in erster Linie darauf ab, die Aufenthaltsdauer zu verkürzen und unnötige Kosten zu sparen, während die Qualität der Pflege erhalten blieb oder verbessert wurde. Bei der laparoskopischen Cholezystektomie gibt es keine ausreichenden Beweise für einen Einfluss auf postoperative Komplikationen.
In dieser retrospektiven Studie wurde die logistische Regression verwendet, um einen Neigungswert zu berechnen, und nach dem Abgleich werden 296 Patienten in beiden Gruppen im Hinblick auf postoperative Komplikationen unter Verwendung des Clavien-Dindo-Klassifizierungssystems als primäres Ziel analysiert. Darüber hinaus wurden sekundäre Ziele wie Aufenthaltsdauer, Einhaltung und Abweichung vom klinischen Pfad in Bezug auf die Entlassung von Patienten analysiert. Das relative Risiko des primären Ergebnisses wurde berechnet und mit dem E-Wert als Ansatz für Sensitivitätstests verglichen.
Aufgrund des obligatorischen Teil der klinischen Pfad bei den Patienten betrug die Compliance 100 Prozent. In 16% der Fälle trat eine Abweichung vom Pfad in Bezug auf die geplante Entlassung des Patienten am zweiten Tag nach der Operation auf. Nach Anpassung um potenzielle Faktoren beträgt das relative Risiko beim Vergleich der Clavien-Dindo-Komplikationsbewertung 0 versus 1-4 ist 1,64 (95% CI 0,87; 3,11), was nicht signifikant unterschiedlich ist (p = 0,127).
Nach Matching beträgt die Verweildauer 3,69 Tage ohne bzw. 3,26 Tage mit dem klinischen Pfad.
Vergleich zu bereits implementierter strukturierter Standardoperationsverfahren kann ein klinischer Pfad postoperative Komplikationen nicht reduzieren.
Dennoch betrachten wir unseren klinischen Pfad als ein äußerst wertvolles Instrument für die interdisziplinäre Verwaltung des Krankenhausaufenthalts des Patienten unter der Aufsicht eines erfahrenen Chirurgen.
Tobacco smoke-associated particulate matter emissions in a car cabin using the TAPaC platform
(2023)
Zigarettenrauch enthält bis zu 5000 Inhaltsstoffe, von denen mindestens 250 gesundheits-schädlich und 98 krebserregend sind. Der freigesetzte Feinstaub erreicht hohe Konzentrati-onen in Innenräumen und ist somit besonders schädlich für Passivraucher (z.B. Kinder).
Ziel war es eine Messplattform zu etablieren, mit dessen Hilfe die Feinstaubexposition durch Zigarettenrauch im Fahrzeuginnenraum unter unterschiedlichen ventilatorischen Szenarien untersucht werden konnte. Zudem sollte der Einfluss verschiedener Tabakprodukte auf die Feinstaubkonzentration getestet werden.
Im ersten Teil dieser Dissertation wird die neuartige TAPaC Messplattform (tobacco-associated particulate matter emissions inside a car cabin: establishment of a new measuring platform) vorgestellt. Sie erlaubt die Auswirkungen verschiedener ventilatorischer Sze-narien auf die Feinstaubemission von Zigarettenrauch im Auto besser beurteilen zu können. Da niemand gesundheitsschädlichem Tabakrauch ausgesetzt wird, kann sie ohne jegliche ethische Bedenken eingesetzt werden. Die Zigaretten werden hierbei einzeln auf der Beifahrerseite verraucht. Der beim Rauchen freigesetzte Feinstaub wird auf der Fahrerseite gemessen und in PM10 (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser <10 µm), PM2,5 (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser <2,5 µm), und PM1 (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser <1 µm) unterteilt. Hierbei konnten unter der Verwendung von 3R4F Research Cigarettes extrem hohe Feinstaubmesswerte bei geschlossenen Fenstern und ausgeschalteter Lüftung nachgewiesen werden (PM10: 1608 µg/m3, PM2,5: 1583 µg/m3, PM1: 1133 µg/m3). Diese Daten stellen Durchschnittwerte nach 10-minütiger Messung dar. Auch konnte eine Reduktion der Feinstaubkonzentration (PM10: -70,8 bis -74,4%, PM2,5: -70,6 bis -74,3%, PM1: -64,0 bis -68,0%) durch den Einsatz der Lüftung nachgewiesen werden.
Der zweite Teil dieser Dissertation befasste sich maßgeblich mit dem Einfluss unterschiedlicher ventilatorischer Szenarien auf die Feinstaubkonzentrationen im Auto. Unter Verwen-dung von drei unterschiedlichen Zigarettenprodukten (3R4F Research Cigarettes, Marlboro Red, Marlboro Gold) wurden insgesamt 7 ventilatorische Szenarien (Condition C1b–C7b) getestet. Für alle Szenarien, mit Ausnahme von C1b, war die Autolüftung auf Stufe 2/4 ge-stellt und in Richtung der Windschutzscheibe gerichtet. Die Szenarien beinhalteten: Condition 1 (C1b) Fenster geschlossen, Autolüftung aus und externer Ventilator aus, Condition 2 (C2b) Fenster 10 cm geöffnet und externer Ventilator aus, Condition 3 (C3b) Fenster 10 cm geöffnet und externer Ventilator auf höchster Stufe (3/3) an, Condition 4 (C4b) Fenster halb geöffnet und externer Ventilator aus, Condition 5 (C5b) Fenster halb geöffnet und externer Ventilator auf höchster Stufe (3/3) an, Condition 6 (C6b) Fenster vollständig geöffnet und externer Ventilator aus und Condition 7 (C7b) Fenster vollständig geöffnet und externer Ventilator auf höchster Stufe (3/3) an.
Es zeigten sich besonders hohe Feinstaubkonzentrationen bei Zigaretten, welche ohne Ventilation bei geschlossenem Fenster verraucht wurden. Unabhängig von der verwendeten Marke war die Feinstaubbelastung nach 10 min unter C1b (PM10: 1272–1697 µg/m3, PM2,5: 1253–1659 µg/m3, PM1: 964–1263 µg/m3) deutlich höher als unter C2b (PM10: 67–84 µg/m3, PM2,5: 68–83 µg/m3, PM1: 66–79 µg/m3), C3b (PM10: 100–139 µg/m3, PM2,5: 99–138 µg/m3, PM1: 95–132 µg/m3), C4b (PM10: 84–94 µg/m3, PM2,5: 84–93 µg/m3, PM1: 81–89 µg/m3), C5b (PM10: 94–120 µg/m3, PM2,5: 93–119 µg/m3, PM1: 90–114 µg/m3), C6b (PM10: 155–196 µg/m3, PM2,5: 154–195 µg/m3, PM1: 148–184 µg/m3), und C7b (PM10: 74–99 µg/m3, PM2,5: 72–97 µg/m3, PM1: 69–93 µg/m3). Ebenfalls wurden Feinstaubspitzenwerte bei 4,5 min und 10 min ausgewertet. Bei 4,5 min konnte PM10 unter C2b–C7b um 81,6–93,3% im Vergleich zu C1b reduziert werden. Bei 10 min sogar um 92,9–99,3%. Die 3R4F Zigarette hatte die höchste Feinstaubemission gefolgt von Marlboro Rod und Marlboro Gold. Zudem zeigte sich, dass die Feinstaubemission auch von den Tabakinhaltsstoffen und dessen Konzentrationen abhängig ist.
Die Etablierung der neuen Messplattform ermöglicht die Erforschung von Feinstaubexpositionen durch Zigarettenrauch im Auto ohne potentiell gesundheitliche Folgen. In Zusammenschau der Daten ließ sich nach Öffnen des Fensters und unter Einflussnahme verschiedener ventilatorischer Einstellungen eine deutliche Reduktion der Feinstaubkonzentration im Auto feststellen. Nichtsdestotrotz bleibt die Feinstaubbelastung im Autoinnenraum zu hoch und übersteigt die Richtwerte der Air Quality Guidelines aus dem Jahre 2021 der WHO. Die experimentell untersuchten Belüftungsszenarien sind somit insuffizient, da sie nicht vor der toxischen Feinstaubexposition durch Passivrauch beim Autofahren schützen können.
Das Ziel in der vorliegenden systematischen Literaturrecherche ist es, den aktuellen Stand des Wissens über die Erfolgsfaktoren von Einzelzahnimplantaten, bei denen eine Sofortbelastung auf den provisorischen Implantatkronen zum Antagonisten erfolgt, wiederzugeben. In diesem Rahmen wurden Zusammenhänge zwischen der Implantatüberlebensrate, der Primärstabilität, der Implantatregion, des Implantatdesigns und des Implantationszeitpunktes getrennt nach okklusalem Belastungsprotokoll (mit versus ohne antagonistische Okklusionskontakte auf den provisorischen Implantatkronen) und der postoperativen Verhaltensweisen der Patienten analysiert. Der Prozess der systematischen Literaturrecherche wurde nach den PRISMA-Guidelines für den Suchzeitraum von 2012 bis 2022 durchgeführt.
Um die Forschungsfrage zu beantworten, wurde eine qualitative Analyse in deskriptiver Form durchgeführt.
In den analysierten Studien, wurde am häufigsten ein Eindrehmoment von ≥ 35 Ncm als Kriterium für eine Sofortbelastung gewählt. Die meisten Implantate wurden in der Oberkieferregion 15 bis 25 inseriert. Bei den Implantatkronen mit antagonistischen Okklusionskontakten fielen die Überlebensraten insgesamt niedriger aus als in den Studien, in denen die Implantatkronen ohne antagonistische Okklusionskontakte eingegliedert wurden. Die Überlebensraten waren weitestgehend vergleichbar mit den Ergebnissen konventioneller Belastungsprotokolle. Die Datenlage anhand dieser Recherche spricht zurzeit für die Realisierung der Sofortbelastung von provisorischen Implantatkronen ohne antagonistische Okklusionskontakte in Verbindung mit postoperativen Verhaltensmaßnahmen.
Cortical tracking of stimulus features (such as the envelope) is a crucial tractable neural mechanism, allowing us to investigate how we process continuous music. We here tested whether cortical and behavioural tracking of beat, typically related to rhythm processing, are modulated by pitch predictability. In two experiments (n=20, n=52), participants’ ability to tap along to the beat of musical sequences was measured for tonal (high pitch predictability) and atonal (low pitch predictability) music. In Experiment 1, we additionally measured participants’ EEG and analysed cortical tracking of the acoustic envelope and of pitch surprisal (using IDyOM). In both experiments, finger-tapping performance was better in the tonal than the atonal condition, indicating a positive effect of pitch predictability on behavioural rhythm processing. Neural data revealed that the acoustic envelope was tracked stronger while listening to atonal than tonal music, potentially reflecting listeners’ violated pitch expectations. Our findings show that cortical envelope tracking, beyond reflecting musical rhythm processing, is modulated by pitch predictability (as well as musical expertise and enjoyment). Stronger cortical surprisal tracking was linked to overall worse envelope tracking, and worse finger-tapping performance for atonal music. Specifically, the low pitch predictability in atonal music seems to draw attentional resources resulting in a reduced ability to follow the rhythm behaviourally. Overall, cortical envelope and surprisal tracking were differentially related to behaviour in tonal and atonal music, likely reflecting differential processing under conditions of high and low predictability. Taken together, our results show diverse effects of pitch predictability on musical rhythm processing.
Diese Versuchsreihe beschäftigte sich mit der Fragestellung, ob günstige Handelsmarken- Zigaretten mehr Feinstaub als teure Markenzigaretten emittieren. Dabei wurde der Passivrauch untersucht, welcher durch das Verrauchen verschiedener Zigarettenmarken entstand. Feinstaub stellt heutzutage den wichtigsten einzelnen gesundheitsschädlichen Faktor in Innenräumen dar. Das Augenmerk liegt dabei hauptsächlich auf den feinen Partikeln (PM2,5, PM1). Tumore, chronische Atemwegserkrankungen und eine erhöhte Mortalität stellen nur einen Teil der massiven gesundheitlichen Folgen durch Feinstaub dar. Vulnerable Bevölkerungsgruppen wie Kinder und alte Personen sind besonders durch Passivrauch gefährdet. Die Ergebnisse der Versuchsreihe dienen als Grundlage, um den gesundheitsschädlichen Einfluss des Passivrauchs zu interpretieren. Günstige Handelsmarken-Zigaretten weisen, unter anderem wegen des beständig ansteigenden Zigarettenpreises als auch der anhaltenden Inflation in Deutschland, einen wachsenden Marktanteil auf. Daher müssen sie auch weiterhin in wissenschaftlichen Untersuchungen mit einbezogen werden.
Drei teure sowie drei günstige Zigarettenmarken wurden miteinander und mit der Referenzzigarette 3R4F der Universität Kentucky verglichen. Zu den teuren Marken zählten Marlboro, Camel und Nil. Die günstigeren Handelsmarken-Zigaretten waren Giants, Goldfield und Jakordia. Die Rauchpumpe „Automatic environmental tobacco smoke emitter“ (AETSE) ermöglichte in einem definierten Raum der abgeschlossenen Rauchkammer, Passivrauch zu erzeugen, ohne die menschliche Gesundheit zu gefährden. Ein standardisiertes Rauchprotokoll garantierte dabei reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse. Das Laser Aerosolspektrometer (LAS) Modell 1.109 der Firma Grimm wies eine Messspanne von 0,25 μm bis 32 μm auf. So konnte der Feinstaub gemessen und gruppiert werden. Obwohl der Versuchsaufbau nicht vollkommen realitätsgetreu war, entstand ein adäquater Vergleich der Feinstaubemissionen von (Handels-)Markenzigaretten.
PM10 und PM2,5 wurden erhoben, weil sie die von der EU und WHO standardisierten Messwerte für die Luftverschmutzung durch Feinstaub sind. Die Messung von PM1 rechtfertigt sich durch die stärker gesundheitsschädigende Komponente von Partikeln dieser Größenordnung. Für diese drei Größenfraktionen wurden die mittlere Konzentration Cmean sowie die Area Under The Curve (AUC) ermittelt. Die AUC stellt dabei die Höhe der Gesamtexposition durch Feinstaub dar.
Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe zeigen, dass PM1 den größten Anteil der Feinstaubemission der getesteten Zigaretten ausmachte. Alle Zigarettenmarken haben in einem abgeschlossenen Raum Feinstaubmengen in gesundheitsgefährdender Menge produziert. Die Handelsmarke Jakordia emittierte beim Verrauchen generell weniger Feinstaub als alle anderen Zigarettenmarken. Im Allgemeinen konnte kein Unterschied zwischen den günstigen Handels- und den teuren Markenzigaretten festgestellt werden. Es ist wissenschaftlich belegt, dass sich jede Feinstaubkonzentration negativ auf die Gesundheit auswirkt. Die Ergebnisse können dementsprechend in Gänze unter dem Gesichtspunkt der Gesundheitsschädlichkeit eingestuft werden.
Aufgrund veralteter und unspezifischer, beziehungsweise fehlender Angaben zu den Inhaltsstoffen der einzelnen Zigarettensorten, konnte die Ursache der Unterschiede zwischen Jakordia und den anderen Marken nicht geklärt werden. Die Zigarettenhersteller müssen verpflichtet werden, die detaillierten Zusammensetzungen der Tabakprodukte den Behörden wie dem BMEL oder dem Bundesgesundheitsministerium zugänglich zu machen. Dies wäre ein wichtiger Bestandteil für die zukünftige Forschung und Risikobewertung der verschiedenen Inhalts- und Zusatzstoffe.
Das Harnblasenkarzinom ist einer der häufigsten Tumoren weltweit. Insbesondere die muskelinvasiven Tumoren haben eine schlechte Prognose und stellen sich morphologisch sehr unterschiedlich dar. Diese Heterogenität wird bislang bei Therapieentscheidungen nicht beachtet. Um Patienten zukünftig individuell auf den vorliegenden Subtyp des muskelinvasiven Harnblasenkarzinoms (MIBC, muscle invasive bladder cancer) behandeln zu können und dadurch unnötige Belastungen durch Chemotherapien vermeiden zu können, ist eine einfache und kostengünstige Diagnostik erforderlich. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einsatz bestimmter immunhistochemischer Färbungen als ein mögliches diagnostisches Routineverfahren zur Bestimmung der vorliegenden Subtypen auszutesten. Hierzu wurde die Expression von „luminalen“ und „basalen“ Proteinen mit histologischen Subtypen des MIBCs korreliert. In einem zweiten Schritt wurde der Einfluss auf das Überleben mit und ohne adjuvante Chemotherapie untersucht.
Es wurden insgesamt 181 Tissue-Microarray-Spots analysiert. Alle histologischen Patientenproben sowie klinischen Daten stammten aus dem Universitätsklinikum Frankfurt am Main. Aus den entsprechenden Gewebeblöcken wurden Stanzen zur Erstellung eines Tissue-Microarrays (TMAs) entnommen. Diese wurden konventionell angeschnitten und histologisch mit Hämatoxylin-Eosin (H/E) sowie immunhistochemisch mit Cytokeratin 5/6 (CK5/6), Cytokeratin 20 (CK20), Glutamyl Aminotransferase-Untereinheit A bindendem Protein 3 (GATA3), Tumorsuppressor- protein p53 und Synaptophysin (SYNAPT) gefärbt.
Anhand der H/E-Schnitte wurden die vorliegenden histologischen Subtypen lichtmikroskopisch bestimmt und es folgte eine statistische Auswertung der Färbeergebnisse. Die deskriptive statistische Analyse zeigte insbesondere für die beiden Färbungen CK5/6 und GATA3 signifikante Ergebnisse. Deshalb wurden in einem zweiten Schritt alle Fälle der Studienkohorte den bekannten vier Gruppen: CK5/6 positiv, GATA3 positiv, doppelt positiv und doppelt negativ zugeordnet und näher untersucht. Es folgte eine Überlebensanalyse nach Kaplan Meier Schätzer sowie uni- und multivariate Analysen.
Die Ergebnisse zeigten eine Assoziation der Expression von CK5/6 mit einer squamösen Differenzierung (96%) und eine Assoziation der Expression von GATA3 mit einer mikropapillären Differenzierung (100%). Die adjuvante Chemotherapie ging mit einem Überlebensvorteil (HR 0,15 95%KI 0,1-0,3; p<0,001) der Patienten mit MIBC einher. Immunhistochemisch doppelt negative Patienten mit MIBC wiesen ein verringertes Gesamtüberleben auf (HR 4,96; 95%KI 1,6-15,6; p=0,006); in der Gruppe der doppelt negativen MIBCs fanden sich fünf verschiedene histologische Subtypen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die immunhistochemische Klassifizierung des MIBCs mit histologischen Subtypen assoziiert ist und dabei helfen kann, Fälle in der pathologischen Routine in „luminal“ und „basal“ zu unterteilen. Jedoch ist ein auf zwei Markern basierendes Klassifizierungssystem nicht ausreichend, um die Heterogenität des MIBCs abzubilden und die Basis für Therapieentscheidungen zu bilden.
Test-Retest-Reliabilität der Präpulsinhibition (PPI) und PPI-Korrelation mit dem Arbeitsgedächtnis
(2023)
Sensomotorisches Gating – ein Mechanismus zur Filterung des sensorischen Inputs und zur Regulierung des motorischen Outputs – wird experimentell durch die Präpulsinhibition (PPI) der akustisch ausgelösten Schreckreaktion (ASR) operatio-nalisiert. Frühere Studien deuten auf eine hohe Test-Retest-Reliabilität der PPI und eine mögliche Korrelation mit dem Arbeitsgedächtnis (engl. Working Memory (WM)) hin. Ziel dieser Studie war es, die Test-Retest-Reliabilität der PPI bei ge-sunden Menschen und ihre Korrelation mit der Leistung des WM zu überprüfen. Hier wurde ein akustisches Schreckreiz-PPI-Paradigma mit vier verschiedenen Präpuls-Intensitäten (64, 68, 72 und 76 dB(A)) und zwei verschiedene WM-Aufgaben (n-back, Change-Detection-Task (CDT)) verwendet. Es konnte eine ho-he Retest-Reliabilität der PPI mit einer mittleren Intraklassenkorrelation (engl. In-traclass Correlation (ICC)) von >.80 und eine signifikante positive Korrelation der PPI mit der n-back-, aber nicht mit der CDT-Leistung bestätigt werden. Eine detail-lierte Analyse zeigte, dass die PPI über alle Präpulsintensitäten hinweg sowohl mit den 2-back- als auch mit den 0-back-Bedingungen signifikant korrelierte, was auf eine Regulation durch konditionsübergreifende Prozesse (z. B. Aufmerksamkeit) schließen lässt. Wird jedoch die 0-back-Komponente aus den 2-back-Daten aus-partialisiert, sind spezifische und signifikante Korrelationen mit der Arbeitsgedächt-nisleistung für die 76 dB(A) PPI-Bedingung zu finden. Mit der vorliegenden Studie konnte die hohe Test-Retest-Reliabilität der PPI beim Menschen bestätigt und die Korrelation mit der Arbeitsgedächtnisleistung validiert und erweitert werden.
Multilevel-Untersuchung des nitrinergen Systems bei affektiven Störungen und schizophrenen Psychosen
(2023)
Das nitrinerge System und damit auch NOx als Neurotransmitter werden mit der Entstehung verschiedener psychischer Erkrankungen in Verbindung gebracht. Die genaue Rolle des Botenstoffs ist jedoch nicht ausreichend geklärt und auch die Frage, ob dieser als diagnostischer oder prädiktiver Biomarker nützlich sein könnte, ist unbeantwortet. In der vorliegenden Arbeit wurde folglich untersucht, ob es Unterschiede zwischen den Diagnosegruppen MDD, BIP, SCZ und der Kontrollgruppe bezüglich peripherer NOx- Konzentrationen gibt. Darüber hinaus wurden Unterschiede innerhalb der Diagnosegruppen im Krankheitsverlauf im Sinne von Phasenunterschieden mittels zweier Messzeitpunkte untersucht und analysiert, ob es Korrelationen mit genetischen Variationen in NOS-Genabschnitten gibt. Insgesamt wurden 185 Probanden in die Studie mitaufgenommen: 52 gesunde CTRL, 43 Patienten mit MDD, 41 Patienten mit BIP und 49 Patienten mit SCZ. Biochemische, genetische und klinische Daten wurden bei Aufnahme und Entlassung in der psychiatrischen Abteilung des Universitätsklinikums Frankfurt erhoben. Klinische Daten, die den Symptomverlauf 90 und die Erkrankungsschwere beurteilten, nutzten dazu standardisierte teilstrukturierte klinische Interviews. Biochemische Daten wurden mittels im Serum gemessener NOx- Spiegel quantifiziert. Bezüglich der Untersuchung der Risikogenvarianten wurden Probanden anhand des NOS1 ex1f-VNTR-Polymorphismus sowie SNPs in den Genen NOS1, NOS3 und NOS1AP genotypisiert. Bei Aufnahme wiesen SCZ-Patienten im Vergleich zu CTRL-, MDD- und BIP-Gruppen signifikant höhere NOx- Konzentrationen auf. Während NOx- Spiegel im Behandlungsverlauf bei MDD- und BIP-Patienten signifikant zunahmen, konnte dies bei SCZ-Patienten nicht beobachtet werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Patienten, deren depressive Beschwerden nicht relevant zurückgingen, bei Entlassung signifikant höhere NOx- Konzentrationen aufwiesen, was durch die Beobachtung einer signifikant positiven Korrelation zwischen NOx- Serumspiegeln und depressiven Symptomen bei Entlassung unterstützt wurde. Bei der genetischen Untersuchung der Daten fiel auf, dass homozygote Träger des kurzen VNTR-Allels signifikant erhöhte NOx- Konzentrationen besaßen. Diese Ergebnisse blieben bei jenen Trägern auch nach Entlassung signifikant. Insgesamt gibt es Hinweise darauf, dass erhöhte periphere NOx- Metabolitkonzentrationen mit einer Zunahme der Psychopathologie bzw. der Erkrankungsschwere einhergehen könnten, was möglicherweise auf den NOS1 ex1f-VNRT-Polymorphismus zurückzuführen ist. Außerdem zeigten zwei SNPs, welche beide im NOS1AP-Gen lokalisiert sind, bei BIP Patienten signifikant gesteigerte NOx- Werte. Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass NO-Signalübertragung und NOS-Genotypen in der Pathogenese psychischer Erkrankungen eine Rolle spielen könnten. Ob diese Veränderungen allerdings kausal mit Krankheitsprozessen zu tun haben oder ob es eher Epiphänomene der Erkrankungen sind, kann mit dieser Studie nicht geklärt werden. Die Genvarianten könnten wiederum bei der Regulierung von peripheren NOx- Konzentrationen von Bedeutung sein. Die Arbeit liefert zudem Hinweise, die Verwendung von NOx als möglichen peripheren Biomarker weiter zu verfeinern und zu untersuchen. Zukünftige Studien, die die Wirksamkeit von NOx- modulierenden Pharmaka untersuchen, könnten davon profitieren, Diagnosegruppen nach Subgruppen einzuteilen, die sowohl NOS Risikogenvarianten als auch periphere NOx- Spiegel im Sinne eines Biomarker beachten.
Long non-coding RNAs are a very versatile class of molecules that can have important roles in regulating a cells function, including regulating other genes on the transcriptional level. One of these mechanisms is that RNA can directly interact with DNA thereby recruiting additional components such as proteins to these sites via an RNA:dsDNA triplex formation. We genetically deleted the triplex forming sequence (FendrrBox) from the lncRNA Fendrr in mice and found that this FendrrBox is partially required for Fendrr function in vivo. We found that the loss of the triplex forming site in developing lungs causes a dysregulation of gene programs associated with lung fibrosis. A set of these genes contain a triplex site directly at their promoter and are expressed in lung fibroblasts. We biophysically confirmed the formation of an RNA:dsDNA triplex with target promoters in vitro. We found that Fendrr with the Wnt signalling pathway regulates these genes, implicating that Fendrr synergizes with Wnt signalling in lung fibrosis.
Precise regulation of gene expression networks is required to develop and maintain a healthy organism before and after birth and throughout adulthood. Such networks are mostly comprised of regulatory proteins, but meanwhile many long non-coding transcripts (lncRNAs) are shown to participate in these regulatory processes. The functions and mechanisms of these lncRNAs vary greatly, however they are often associated with transcriptional regulation. Three lncRNAs, namely Sweetheart RNA (Swhtr), Fetal-lethal noncoding developmental regulatory RNA / Foxf1 adjacent non-Coding developmental regulatory RNA (Fendrr) and lncFsd2, were studied in this work to demonstrate the variety of cellular and biological processes that require lncRNA-mediated fine-tuning, in regard to the cardiopulmonary system.
Swhtr was found to be expressed exclusively in cardiomyocytes and became critical for regeneration after myocardial injury. Mice lacking Swhtr did not show issues under normal conditions, but failed to undergo compensatory hypertrophic remodeling after injury, leading to increased mortality. This effect was rescued by re-expressing Swhtr, demonstrating importance of the RNA. Genes dependent on Swhtr during cardiac stress were found to likely be regulated by NKX2-5 through physical interaction with Swhtr. Fendrr was found to be expressed in lung and interacted with target promoters through its RNA:dsDNA binding domain, the FendrrBox, which was partially required for Fendrr function. Fendrr, together with activated WNT signaling, regulated fibrosis related target genes via the FendrrBox in fibroblasts. LncFsd2, an ubiquitously expressed lncRNA, showed possible interaction with the striated muscle specific Fsd2, but its exact function and regulatory role remain unclear in muscle physiology. Immunoprecipitation and subcellular fractionation experiments suggest that lncFsd2 might be involved in nuclear retention of Fsd2 mRNA, thus fine-tuning FSD2 protein expression. These investigations have shed light on the roles of these lncRNAs in stress responses, fibrosis-related gene regulation, and localization processes, advancing our understanding of cardiovascular and pulmonary maintenance, reaction to injury, and diseases. The diverse and intricate roles of these three lncRNAs highlight how they influence various cellular processes and disease states, offering avenues for exploring lncRNA functions in different biological contexts.
Die Ergebnisse der Studie und die Diversität der Datenbanken ist groß.
Für 12 Datenbanken wurde ein Punktesystem mit elf Items entworfen, um die Qualität der einzelnen Datenbanken zu objektivieren. Keine Datenbank konnte alle Bewertungskriterien erfüllen. Der insgesamt schlechte Punktedurchschnitt ist ein Indikator für die Mängel der aktuell verfügbaren Datenbanken. Außerdem konnten wir einen Qualitätsunterschied zwischen kostenpflichtigen und kostenfreien Datenbanken beweisen und mussten im Zuge dieser Ergebnisse die Frage stellen, ob kostenfreie Datenbanken überhaupt nützlich sind. Zwischen den kostenpflichtigen Datenbanken fallen die Qualitätsunterschiede weniger gravierend aus, wenngleich Stärken und Schwächen sich deutlich unterscheiden. Die häufigsten Wechselwirkungen wurden in allen Datenbanken mit großem Abstand zwischen rein psychiatrischen Interaktionspaaren erfasst. Dieses zeigt, wie wechselwirkungsreich Psychopharmaka sind und dass psychiatrische Patienten besonders vulnerabel sind. Die Nutzung digitaler Hilfsmittel scheint bei Betrachtung der hohen Anzahl ausgegebener Warnmeldungen unabdingbar zu sein, dennoch existiert große Uneinheitlichkeit bei der Bewertung der einzelnen Interaktionen. Die Vorstellung, dass zwei Kliniker bei Nutzung zweier unterschiedlicher Datenbanken zu völlig unterschiedlichen Empfehlungen kommen, fällt nicht schwer. Gleichzeitig könnte die Kooperation von Heilberuflern, die unterschiedliche Datenbanken verwenden, die Chance auf zusätzlichen Informationsgewinn und Austausch erhöhen, was im Umkehrschluss in einer erhöhten Arzneimitteltherapiesicherheit resultiert. In Studien konnte der positive Effekt interdisziplinärer Zusammenarbeit bereits bewiesen werden.
Zusammenfassend konnten umfangreiche Differenzen zwischen allen untersuchten Datenbanken aufgezeigt werden. Um den Anforderungen des klinischen Alltags zu genügen, müssen digitale Unterstützungssysteme weiterentwickelt werden.
Die „ideale Datenbank“ gibt es bisher nicht – das lässt sich durch unser Punktesystem beweisen. Um im klinischen Alltag Patientensicherheit zu gewährleisten ist die Nutzung einer einzelnen Datenbank bisher nicht ausreichend.
Die Gewährung der Patientensicherheit sollte unser oberstes Ziel sein und um dieses zu erreichen, bedarf es vieler Komponenten. Neben der Nutzung und vor allem Weiterentwicklung digitaler Unterstützungssysteme sollte auch der zwischenmenschliche Austausch weiter gefördert werden. Interdisziplinäre Zusammenarbeit im Sinne pharmazeutischer Dienstleistungen zur Medikationsanalyse könnten ein zusätzliches Instrument zur Vermeidung arzneimittelbezogener Probleme werden.
Zukünftig werden unsere Patienten am meisten von optimaler Nutzung weiterentwickelter Technologien, sowie wachsendem zwischenmenschlichem Austausch profitieren.
Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) play essential roles in mediating inflammation and its resolution. PUFA metabolites generated by the cytochrome P450 (CYP) - soluble epoxide hydrolase (sEH) axis are known to regulate macrophage activation/polarization but little is known about their role in the resolution of inflammation. Monocytes were isolated from murine bone marrow or human peripheral blood and differentiated to naïve macrophages (M0). Thereafter cells were polarized using LPS and IFNγ (M1), IL-4 (M2a), or TGFβ1 (M2c). Gene expression was analyzed by RNA sequencing, RT-qPCR and Western blotting. Phagocytosis of zymosan and oxo-LDL were also assessed in vitro. Zymosan-induced peritonitis combined with immune cell profiling was used to evaluate the resolution of inflammation in vivo. The expression of sEH was comparable in M0, M1 and M2a macrophages but markedly elevated in M2c polarized cells. The increase in sEH expression elicited by TGFβ relied on the TGFβ receptor ALK5 and the phosphorylation of SMAD2, which was able to bind to the sEH promoter. In macrophages lacking sEH, M2c polarization was incomplete and characterized by lower levels of pro-resolving phagocytosis associated receptors (Tlr2 and Mrc1), as well as higher levels of the pro-inflammatory markers; Nlrp3, IL-1β and TNFα. Fitting with the failure to upregulate phagocytosis associated receptors, the uptake of zymosan and ox-LDL was less efficient in M2c macrophages from sEH-/- mice. The latter animals also demonstrated a retarded resolution of inflammation (zymosan-induced peritonitis) in vivo with fewer resident macrophages and recruited macrophages. PUFA profile analysis indicated decreased sEH substrates e.g., 11, 12-EET, as well as increased sEH products e.g., 11, 12-DHET, indicating an increased sEH activity in M2c macrophages. Taken together, our data indicates that sEH expression is required for the effective M2c polarization of macrophages and thus the resolution of inflammation.
Das Hepatoblastom ist ein embryonaler Lebertumor, dessen Zellen unterschiedliche unreife Stadien aufweisen. Aufgrund dieser Unreife ist die Identifizierung von Krebsstammzellen erschwert, die in diesem Tumor vermutet und für Rückfälle verantwortlich gemacht werden. In Vorarbeiten konnte eine Krebsstammzellpopulation mit der Kombination der hämatopoetischen Stammzellmarker CD90 und CD34 sowie dem „oval cell“ OV-6-Antikörper in den etablierten Hepatoblastomzelllinien HuH6 und HepG2 detektiert werden. Diese CD34+OV-6+CD90+ Zellen wiesen eine erhöhte Expression von Pluripotenzfaktoren auf und zeichneten sich durch ein erhöhtes Migrationsverhalten aus.
In der hier vorgelegten Arbeit wurden zunächst Tumor-Sphäroid-Assays durchgeführt um diese Population als Krebsstammzellen zu bestätigen, da nur Krebsstammzellen unter den gegebenen Umständen wachsen können. Diese waren im Anschluss wieder in der Lage, in „normalem Medium“ zu differenzieren. Des Weiteren wurden die Zelllinien mit dem Standardtherapeutikum Cisplatin behandelt. Da Krebsstammzellen als chemoresistent gelten, konnte in der überlebenden Zellpopulation auch eine Anreicherung der CD34+OV-6+CD90+ Zellen beobachtet werden. Zusätzlich ließ sich eine weitere CD34+OV-6+CD90+ Population identifizieren, deren Expression aller drei Marker schwächer war und die bei steigenden Cisplatin-Konzentrationen den Großteil der CD34+OV-6+CD90+ Population ausmachte.
Neben den erhöhten Transkriptmengen der Pluripotenzmarker Oct4 und Nanog zeichneten sich die CD34+OV-6+CD90+ Krebsstammzellen durch eine verstärkte Expression der aktivierungsinduzierten Zytidin-Desaminase AID aus. AID wirkt induzierend auf die Transkription beider Pluripotenzmarker. Daher könnte es auch bei Krebsstammzellen eine Rolle bei der Induktion von Pluripotenz und bei ihrer langfristigen Erhaltung spielen. Dies unterstützend legten die verminderten Transkriptmengen der Pluripotenzgene nach einem AID siRNA Knock-Down eine Abhängigkeit des Stammzellcharakters von diesem Faktor nahe. Um einen Effekt von Therapeutika, die inhibitorisch auf AID wirken, auf Krebsstammzellen zu untersuchen, wurden die Zellen mit den DNMT-Inhibitoren Decitabine und Zebularine sowie dem HSP90-Inhibitor Tanespimycin behandelt. Tatsächlich konnte vor allem in den HuH6-Zellen ein verminderter Anteil der Krebsstammzellpopulation durch die drei Substanzen beobachtet werden. Wurden die Zellen im Anschluss mit dem Standardzytostatikum Cisplatin behandelt, führte allerdings eine Vorbehandlung mit Zebularine oder Decitabine zu einer starken Anreicherung von Krebsstammzellen. Dies war vor allem auf Zellen mit dem schwach positiven CD34+OV-6+CD90+ Expressionsprofil zurückzuführen, die chemo-induziert zu sein scheinen. Zwar erscheint die Mehrheit der Tumorzellen eliminiert zu werden, jedoch lassen diese Ergebnisse die Entstehung von chemo-induzierten Krebsstammzellen vermuten, die langfristig für einen Rückfall verantwortlich sein könnten. Daher ist von einer Ergänzung der Therapie mit diesen Substanzen abzusehen. Eine Vorbehandlung mit Tanespimycin hingegen konnte im Vergleich zur alleinigen Cisplatin-Behandlung wirksam den Anteil der Krebsstammzellen reduzieren. Interessanterweise war dies nicht auf einen verstärkten Zelltod der Krebsstammzellen, sondern vielmehr auf eine durch Tanespimycin bewirkte Differenzierung derselben zurückzuführen. Diese spiegelte sich auch in einer verminderten Expression von Pluripotenzmarkern auf mRNA-Ebene im Vergleich zur alleinigen Cisplatin-Behandlung wider.
Somit präsentierte sich Tanespimycin als potenter Inhibitor von Krebsstammzellen. Auch wenn weitere vorklinische und klinische Tests und Untersuchungen erfolgen müssen, stellt Tanespimycin bzw. die Substanzklasse der HSP90-Inhibitoren einen interessanten und vielversprechenden Kandidaten für eine Ergänzung der Standardtherapie vor allem bei behandlungsresistenten und rekurrenten High-Risk-Hepatoblastomen dar.
Non-alcoholic steatohepatitis (NASH) and alcoholic steatohepatitis (ASH) are the leading causes of liver disease worldwide. To identify disease-specific pathomechanisms, we analyzed the lipidome, metabolome and immune cell recruitment in livers in both diseases. Mice harboring ASH or NASH had comparable disease severities regarding mortality rate, neurological behavior, expression of fibrosis marker and albumin levels. Lipid droplet size was higher in NASH than ASH and qualitative differences in the lipidome were mainly based on incorporation of diet-specific fatty acids into triglycerides, phosphatidylcholines and lysophosphatidylcholines. Metabolomic analysis showed downregulated nucleoside levels in both models. Here, the corresponding uremic metabolites were only upregulated in NASH suggesting stronger cellular senescence, which was supported by lower antioxidant levels in NASH as compared to ASH. While altered urea cycle metabolites suggest increased nitric oxide synthesis in both models, in ASH, this depended on increased L-homoarginine levels indicating a cardiovascular response mechanism. Interestingly, only in NASH were the levels of tryptophan and its anti-inflammatory metabolite kynurenine upregulated. Fittingly, high-content immunohistochemistry showed a decreased macrophage recruitment and an increased polarization towards M2-like macrophages in NASH. In conclusion, with comparable disease severity in both models, higher lipid storage, oxidative stress and tryptophan/kynurenine levels were seen in NASH, leading to distinct immune responses.
Lebensqualität, kognitive Leistung und multisensorische Integrationsleistung bei NMOSD Patienten
(2023)
Die Neuromyelitis-optica-Spektrum-Erkrankung (NMOSD) ist eine entzündliche Autoimmunerkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS), die schubweise auftritt und meist in den Anfängen aufgrund der symptomatischen Ähnlichkeit mit der Multiplen Sklerose (MS) verwechselt wird. Primär manifestiert sich die NMOSD in Form von Sehstörungen und sensomotorische Lähmungserscheinungen. Im Krankheitsverlauf treten aber auch bei einem Großteil der Patienten kognitive Defizite auf, wobei vorwiegend das Gedächtnis, die Informationsverarbeitung und die Aufmerksamkeit betroffen sind, die nicht in Routineuntersuchungen erfasst werden. Kognitive Beeinträchtigungen wurden bereits bei der MS beschrieben. Ebenso spielt eine verminderte Lebensqualität bei beiden Erkrankungen eine große Rolle. Analog zu Untersuchungen bei MS Patienten, die gezeigt haben, dass kognitive Beeinträchtigungen mitunter ursächlich für die niedrige Lebensqualität sind, wird in dieser Arbeit postuliert, dass auch bei NMOSD Patienten das Ausmaß an kognitiven Dysfunktionen mit dem Grad an Einbußen in der Lebensqualität zusammenhängt. Ferner sollen weitere Prädiktoren ermittelt werden, welche einen Einfluss auf die Lebensqualität haben, wie bereits bestätigt körperliche Einschränkungen. Es wird erwartet, dass NMOSD Patienten von einer verminderten Lebensqualität berichten, die von den schlechteren Ergebnissen in den neuropsychologischen Tests vorhergesagt werden kann.
Zur Untersuchung der Kognition wurde in der vorliegenden Arbeit neben etablierten neuropsychologischen Tests auch die multisensorische Integrationsleistung mithilfe des SiFI Paradigmas angewandt, welche bereits bei MS Patienten und Patienten mit leichten kognitiven Defiziten (mild cognitive impairment; MCI) auffällige Daten lieferte und für eine Testung der globalen Kognitionsleistung genutzt werden konnte. Der Grund für den Einsatz der SiFI waren die nachgewiesenen Hirnkorrelate bei multisensorischer Integration, welche ebenfalls bereits bei kognitiver Dysfunktion festgestellt wurden, wie Atrophien, Konnektivitätsstörungen und Auffälligkeiten in der Transmission bestimmter Neurotransmitter. Ziel dieser Anwendung ist eine Implementierung der SiFI in den Klinikalltag zur erleichterten Erfassung kognitiver Defizite. Viele bekannte neuropsychologischen Tests sind entweder zu teuer, zu lang, abhängig von der sprachlichen Fähigkeit oder für die Patienten zu anstrengend. Die SiFI wäre daher eine gute Alternative als Marker kognitiver Defizite.
20 NMOSD Patienten wurden zu ihrer Lebensqualität (EQ-5D) sowie ihrem psychopathologischen Zustand (SCL-90-R) befragt und es wurde eine umfassende neuropsychologische Testung durchgeführt. Zur Diagnostik der multisensorischen Integrationsleistung wurde die SiFI Aufgabe herangezogen. Die Ergebnisse deuten auf eine verminderte kognitive Leistung mit mittelhohen Werten in den Fragebögen zur Lebensqualität. NMOSD Patienten nahmen die Illusion in der SiFI Aufgabe bei längeren Intervallen wahr, vergleichbar mit MS und MCI Patienten. Dies deutet auf eine verzögerte Integration sensorischer Informationen.
Angefangen mit einem Einblick über die Erkrankung und Darstellung des bisherigen Wissenschaftsstands zu den einzelnen Konstrukten und ihrer Zusammenhänge wird das Studiendesign vorgestellt und die Ergebnisse angegeben und interpretiert. Abschließend folgen eine kritische Beurteilung und Zusammenfassung der vorliegenden Daten mit Ausblick auf weitere Forschungsziele.
The interaction of Eph receptor tyrosine kinases with their transmembrane ligands; the ephrins, is important for the regulation of cell-cell communication. Ephrin-Eph signaling is probably best known for the discrimination of arterial and venous territories by repulsion of venous endothelial cells away from those with an arterial fate. Ultimately, cell repulsion is mediated by initiating the collapse of the actin cytoskeleton in membrane protrusions. Here, we investigated the role of the Ena/VASP family of actin binding proteins in endothelial cell repulsion initiated by ephrin ligands. Human endothelial cells dynamically extended sheet-like lamellipodia over ephrin-B2 coated surfaces. While lamellipodia of control siRNA transfected cells rapidly collapsed, resulting in a pronounced cell repulsion from the ephrin-B2 surfaces, the knockdown of Ena/VASP proteins impaired the cytoskeletal collapse of membrane protrusions and the cells no longer avoided the repulsive surfaces. Mechanistically, ephrin-B2 stimulation elicited the EphB-mediated tyrosine phosphorylation of VASP, which abrogated its interaction with the focal adhesion protein Zyxin. Nck2 was identified as a novel VASP binding protein, which only interacted with the tyrosine phosphorylated VASP protein. Nck links Eph-receptors to the actin cytoskeleton. Therefore, we hypothesize that Nck-Ena/VASP complex formation is required for actin reorganization and/or Eph receptor internalization downstream of ephrin-Eph interaction in endothelial cells, with implications for endothelial navigation and pathfinding.
Hintergrund: Der Rettungsdienst versorgt täglich viele Patient/-innen in unterschiedlichen Umgebungen und ist damit auch potentieller Überträger nosokomialer Infektionen. Zur Händehygiene, als entscheidende Säule der Infektionsprophylaxe, liegen bislang nur wenige Daten aus dem Rettungsdienst vor.
Methoden: Prospektive multizentrische Studie mit Fragebogen zur Selbst- und Fremdeinschätzung der Compliance und beeinflussender Faktoren (abgeleitet von der WHO Perception Survey for Health-Care Workers) sowie direkte Compliance-Beobachtung nach WHO-Standard bei Rettungsdienstpersonal zweier Berufsfeuerwehren in Deutschland.
Ergebnisse: Es wurden 207 Fragebögen eingereicht und während ca. 66h Beobachtungszeit wurden 674 Händedesinfektionsgelegenheiten protokolliert. Der präventive Effekt der HH wurde allgemein von den Mitarbeitenden anerkannt. Die Selbsteinschätzung (MW: 80%) und beobachtete Compliance-Rate (38%) zeigten eine deutliche Diskrepanz und die Compliance variierte zwischen den verschiedenen Indikationen. Besonders niedrig zeigte sich die Compliance rund um die Durchführung aseptischer Tätigkeiten. Hier zeichnete sich ein geringes Risikobewusstsein für nicht sichtbare Verunreinigungen ab. Hürden für die Umsetzung der Händehygiene stellten vor allem die Vorrangigkeit anderer Maßnahmen, Unterbrechung des Arbeitsablaufes und Zeitmangel dar.
Schlussfolgerungen: Die beobachtete Compliance-Rate im Rettungsdienst lag unterhalb der innerklinischen Durchschnittswerte. Insbesondere die Compliance im Rahmen aseptischer Tätigkeiten muss dringend gesteigert werden. Dies erfordert einen multimodalen Lösungsansatz, der die Optimierung der Ausbildung, Algorithmen, Materialverfügbarkeit und Praktikabilität der Händedesinfektion im Rettungsdienst beinhaltet.
This research article examines the dual impact of protests on COVID-19 spread, a challenge for policymakers balancing public health and the right to assemble. Using a game theoretical model, it shows that protests can shift infection risks between counties, creating a dilemma for regulators. The empirical study analyzes two German protests in November 2020 using proprietary data from a bus-shuttle service, finding evidence to support the assumption that protests can shift infection risks. The article concludes by discussing the implications of these findings for policymakers, highlighting that regulators’ individually rational strategic decisions may lead to inefficient outcomes.
Memory consolidation tends to be less robust in childhood than adulthood. However, little is known about the corresponding functional differences in the developing brain that may underlie age-related differences in retention of memories over time. This study examined system-level memory consolidation of object-scene associations after learning (immediate delay), one night of sleep (short delay), as well as two weeks (long delay) in 5-to-7-year-old children (n = 49) and in young adults (n = 39), as a reference group with mature consolidation systems. Particularly, we characterized how functional neural activation and reinstatement of neural patterns change over time, assessed by functional magnetic resonance imaging combined with representational (dis)similarity analysis (RSA). Our results showed that memory consolidation in children was less robust (i.e., more forgetting) compared to young adults. For correctly retained remote memories, young adults showed increased neural activation from short to long delay in neocortical (parietal, prefrontal and occipital) and cerebellar brain regions, while children showed increased neural activation in prefrontal and decrease in neural activity in parietal brain regions over time. In addition, there was an overall attenuated scene-specific memory reinstatement of neural patterns in children compared to young adults. At the same time, we observed category-based reinstatement in medial-temporal, neocortical (prefrontal and parietal), and cerebellar brain regions only in children. Taken together, 5-to-7-year-old children, compared to young adults, show less robust memory consolidation, possibly due to difficulties in engaging in differentiated neural reinstatement in neocortical mnemonic regions during retrieval of remote memories, coupled with relying more on gist-like, category-based neural reinstatement.
Human functional brain connectivity can be temporally decomposed into states of high and low cofluctuation, defined as coactivation of brain regions over time. Rare states of particularly high cofluctuation have been shown to reflect fundamentals of intrinsic functional network architecture and to be highly subject-specific. However, it is unclear whether such network-defining states also contribute to individual variations in cognitive abilities – which strongly rely on the interactions among distributed brain regions. By introducing CMEP, a new eigenvector-based prediction framework, we show that as few as 16 temporally separated time frames (< 1.5% of 10min resting-state fMRI) can significantly predict individual differences in intelligence (N = 263, p < .001). Against previous expectations, individual’s network-defining time frames of particularly high cofluctuation do not predict intelligence. Multiple functional brain networks contribute to the prediction, and all results replicate in an independent sample (N = 831). Our results suggest that although fundamentals of person-specific functional connectomes can be derived from few time frames of highest connectivity, temporally distributed information is necessary to extract information about cognitive abilities. This information is not restricted to specific connectivity states, like network-defining high-cofluctuation states, but rather reflected across the entire length of the brain connectivity time series.
The traditional view on coding in the cortex is that populations of neurons primarily convey stimulus information through the spike count. However, given the speed of sensory processing, it has been hypothesized that sensory encoding may rely on the spike-timing relationships among neurons. Here, we use a recently developed method based on Optimal Transport Theory called SpikeShip to study the encoding of natural movies by high-dimensional ensembles of neurons in visual cortex. SpikeShip is a generic measure of dissimilarity between spike train patterns based on the relative spike-timing relations among all neurons and with computational complexity similar to the spike count. We compared spike-count and spike-timing codes in up to N > 8000 neurons from six visual areas during natural video presentations. Using SpikeShip, we show that temporal spiking sequences convey substantially more information about natural movies than population spike-count vectors when the neural population size is larger than about 200 neurons. Remarkably, encoding through temporal sequences did not show representational drift both within and between blocks. By contrast, population firing rates showed better coding performance when there were few active neurons. Furthermore, the population firing rate showed memory across frames and formed a continuous trajectory across time. In contrast to temporal spiking sequences, population firing rates exhibited substantial drift across repetitions and between blocks. These findings suggest that spike counts and temporal sequences constitute two different coding schemes with distinct information about natural movies.
Control of cell proliferation is critical for the lymphocyte life cycle. However, little is known on how stage-specific alterations in cell-cycle behavior drive proliferation dynamics during T-cell development. Here, we employed in vivo dual-nucleoside pulse labeling combined with determination of DNA replication over time as well as fluorescent ubiquitination-based cell-cycle indicator mice to establish a quantitative high-resolution map of cell-cycle kinetics of thymocytes. We developed an agent-based mathematical model of T-cell developmental dynamics. To generate the capacity for proliferative bursts, cell-cycle acceleration followed a 'stretch model', characterized by simultaneous and proportional contraction of both G1 and S phase. Analysis of cell-cycle phase dynamics during regeneration showed tailored adjustments of cell-cycle phase dynamics. Taken together, our results highlight intrathymic cell-cycle regulation as an adjustable system to maintain physiologic tissue homeostasis and foster our understanding of dysregulation of the T-cell developmental program.
Alzheimer’s Disease (AD) is a progressive and irreversible neurodegenerative disorder, characterized by the accumulation of abeta-amyloid aggregates, which triggers tau hyperphosphorylation and neuronal loss. While the precise mechanisms underlying neurodegeneration in AD are not entirely understood, it is known that loss of proteostasis is implicated in this process. Maintaining neuronal proteostasis requires proper transfer RNA (tRNA) modifications, which are crucial for optimal translation. However, research into tRNA epitranscriptome in AD is limited, and it is not yet clear how alterations in tRNA modifying enzymes and tRNA modifications might contribute to disease progression. Here, we report that expression of the tRNA modifying enzyme ELP3 is reduced in the brain of AD patients and amyloid AD mouse models, suggesting ELP3 is implicated in proteostasis dysregulation observed in AD. To investigate the role of ELP3 specifically in neuronal proteostasis impairments in the context of amyloid pathology, we analyzed SH-SY5Y neuronal cells carrying the amyloidogenic Swedish familial AD mutation in the APP gene (SH-SWE) or the wild-type gene (SH-WT). Similarly to the amyloid mouse models, SH-SWE exhibited reduced levels of ELP3 which was associated with tRNA hypomodifications and reduced abundance, as well as proteostasis impairments. Furthermore, the knock-down of ELP3 in SH-WT recapitulated the proteostasis impairments observed in SH-SWE cells. Importantly, the correction of tRNA deficits due to ELP3 reduction rescued and reverted proteostasis impairments of SH-SWE and SH-WT knock-down for ELP3, respectively. Additionally, SH-WT exposed to the secretome of SH-SWE or synthetic amyloid aggregates recapitulate the SH-SWE phenotype, characterized by reduced ELP3 expression, tRNA hypomodification and increased protein aggregation. Taken together, our data suggest that amyloid pathology dysregulates neuronal proteostasis through the reduction of ELP3 and tRNA modifications. This study highlights the modulation of tRNA modifications as a potential therapeutic avenue to restore neuronal proteostasis in AD and preserve neuronal function.
Endothelial tip cells are essential for VEGF-induced angiogenesis, but underlying mechanisms are elusive. Endothelial-specific deletion of EVL, a member of the mammalian Ena/VASP protein family, reduced the expression of the tip cell marker protein endothelial cell specific molecule-1 (Esm1) and compromised the radial sprouting of the vascular plexus in the postnatal mouse retina. The latter effects could at least partly be attributed to reduced VEGF receptor 2 (VEGFR2) internalization and signaling but the underlying mechanisms(s) are not fully understood. In the present study, we revealed that the expression of the long non-coding RNA H19 was significantly reduced in endothelial cells from postnatal EVL-/- mice and in siRNA-transfected human endothelial cells under hypoxic conditions. H19 was recently shown to promote VEGF expression and bioavailability via Esm1 and hypoxia inducible factor 1α (HIF-1α). Similar to EVL-/- mice, the radial outgrowth of the vascular plexus was significantly delayed in the postnatal retina of H19-/- mice. In summary, our data suggests that loss of EVL not only impairs VEGFR2 internalition and downstream signaling, but also impairs VEGF expression and bioavailability in the hypoxic retina via downregulation of lncRNA H19.
To understand the neural mechanisms underlying brain function, neuroscientists aim to quantify causal interactions between neurons, for instance by perturbing the activity of neuron A and measuring the effect on neuron B. Recently, manipulating neuron activity using light-sensitive opsins, optogenetics, has increased the specificity of neural perturbation. However, using widefield optogenetic interventions, multiple neurons are usually perturbed, producing a confound -- any of the stimulated neurons can have affected the postsynaptic neuron making it challenging to discern which neurons produced the causal effect. Here, we show how such confounds produce large biases in interpretations. We explain how confounding can be reduced by combining instrumental variables (IV) and difference in differences (DiD) techniques from econometrics. Combined, these methods can estimate (causal) effective connectivity by exploiting the weak, approximately random signal resulting from the interaction between stimulation and the absolute refractory period of the neuron. In simulated neural networks, we find that estimates using ideas from IV and DiD outperform naive techniques suggesting that methods from causal inference can be useful to disentangle neural interactions in the brain.
Background Vasoplegic syndrome is frequently observed during cardiac surgery and resembles a complication of high mortality and morbidity. There is a clinical need for therapy and prevention of vasoplegic syndrome during complex cardiac surgical procedures. Therefore, we investigated different strategies in a porcine model of vasoplegia.
Methods We evaluated new medical therapies and prophylaxis to avoid vasoplegic syndrome in a porcine model. After induction of anesthesia, cardiopulmonary bypass was established through median sternotomy and central cannulation. Prolonged aortic cross-clamping (120 min) simulated a complex surgical procedure. The influence of sevoflurane-guided anesthesia (sevoflurane group) and the administration of glibenclamide (glibenclamide group) were compared to a control group, which received standard anesthesia using propofol. Online hemodynamic assessment was performed using PiCCO® measurements. In addition, blood and tissue samples were taken to evaluate hemodynamic effects and the degree of inflammatory response.
Results Glibenclamide was able to break through early vasoplegic syndrome by raising the blood pressure and systemic vascular resistance as well as less need of norepinephrine doses. Sevoflurane reduced the occurrence of the vasoplegic syndrome in the mean of stable blood pressure and less need of norepinephrine doses.
Conclusion Glibenclamide could serve as a potent drug to reduce effects of vasoplegic syndrome. Sevoflurane anesthesia during cardiopulmonary bypass shows less occurrence of vasoplegic syndrome and therefore could be used to prevent it in high-risk patients.
Clinical Perspective; what is new?
* to our knowledge, this is the first randomized in vivo study evaluating the hemodynamic effects of glibenclamide after the onset of vasoplegic syndrome
* furthermore according to literature research, there is no study showing the effect of sevoflurane-guided anesthesia on the occurrence of a vasoplegic syndrome
Clinical Perspective; clinical implications?
to achieve better outcomes after complex cardiac surgery there is a need for optimized drug therapy and prevention of the vasoplegic syndrome
The Asian tiger mosquito Aedes albopictus is currently spreading across Europe, facilitated by climate change and global transportation. It is a vector of arboviruses causing human diseases such as chikungunya, dengue hemorrhagic fever and Zika fever. For the majority of these diseases, no vaccines or therapeutics are available. Options for the control of Ae. albopictus are limited by European regulations introduced to protect biodiversity by restricting or phasing out the use of pesticides, genetically modified organisms (GMOs) or products of genome editing. Alternative solutions are thus urgently needed to avoid a future scenario in which Europe faces a choice between prioritizing human health or biodiversity when it comes to Aedes-vectored pathogens. To ensure regulatory compliance and public acceptance, these solutions should preferably not be based on chemicals or GMOs and must be cost-efficient and specific. The present review aims to synthesize available evidence on RNAi-based mosquito vector control and its potential for application in the European Union. The recent literature has identified some potential target sites in Ae. albopictus and formulations for delivery. However, we found little information concerning non-target effects on the environment or human health, on social aspects, regulatory frameworks, or on management perspectives. We propose optimal designs for RNAi-based vector control tools against Ae. albopictus (target product profiles), discuss their efficacy and reflect on potential risks to environmental health and the importance of societal aspects. The roadmap from design to application will provide readers with a comprehensive perspective on the application of emerging RNAi-based vector control tools for the suppression of Ae. albopictus populations with special focus on Europe.
Bei über der Hälfte der Patienten mit einer operationsbedürftigen MI liegt gleichzeitig eine Insuffizienz der TK vor. In den meisten Fällen handelt es sich hierbei um eine funktionelle Insuffizienz welche aus einer RV-Pathologie, bedingt durch eine Volumen- oder Druckbelastung resultiert. In der Vergangenheit bestand die Überzeugung eine konservative Behandlung der TI sei ausreichend und nach Beheben der ursächlichen Grunderkrankung sei diese selbstlimitierend. Neuere Studien konnten jedoch belegen, dass eine bestehende TI auch nach operativer Versorgung einer ursächlichen LV-pathologie keine ausreichende Rückbildungstendenz aufweist, sondern im Verlauf sogar noch progredient ist. Die persistierende TI führt zu einer deutlich erhöhten Morbidität und Mortalität. Ist eine zweizeitige Operation an der TK im Verlauf erforderlich, so ist die Früh- und Spätmortalität deutlich erhöht und die Langzeitergebnisse sind schlecht. Diese Ergebnisse haben dazu geführt, dass die Indikation zur operativen Versorgung der TI ≥ 2 zu einem früheren Zeitpunkt und weniger restriktiv gestellt wird. Jedoch weisen die aktuellen ESC/EACTS-Guidelines insbesondere hinsichtlich der Versorgung einer TI < 2 nur einen niedrigen Evidenz-Grad auf, der richtige Operationszeitpunkt bleibt weiterhin umstritten. Der Grund für eine eher zurückhaltende Einstellung ist vor allem die Angst vor einer erhöhten Morbidität und Mortalität durch den additiven Eingriff. Zudem sind kaum Studien zu einer operativen Versorgung einer TI < 2 vorhanden. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher der Gewinn weiterer Erkenntnisse, dieses bis dato kaum untersuchten Patientengutes, insbesondere hinsichtlich der peri- und postoperativen Mortalität, sowie der Auswirkungen der prophylaktischen TKR im Langzeitverlauf. Im Rahmen dieser monozentrischen, prospektiven Studie wurden 264 Patienten eingeschlossen, welche sich im Zeitraum von 2009 bis 2015 einer TKR im Rahmen einer MKR an der Klinik für Thorax- Herz- und thorakaler Gefäßchirurgie des Universitätsklinikums Frankfurt am Main unterzogen. Das Patientenkollektiv wurde nachfolgend in zwei Gruppen unterteilt, nach dem Schweregrad der präoperativ bestehenden TI in eine „prophylaktische” pTKR-Gruppe bei einer TI < 2 und eine „therapeutische” tTKR-Gruppe bei einer TI ≥ 2. Primärer Endpunkt war die Erfassung der Früh- und Spätmortalität. Sekundäres Endziel war die Untersuchung des postoperativen Verlaufes der TI, sowie der Verlauf der kardialen Funktion. Die 30-Tages-Mortalität betrug 12% in der pTKR-Gruppe und 17% in der tTKR-Gruppe. Der wichtigste Einflussfaktor war die EKZ-Dauer. Der Unterschied zwischen den beiden Gruppen war statistisch nicht signifikant. Im Vergleich zu anderen Studien zeigte sich eine höhere 30-Tages-Mortalität, jedoch handelte es sich bei diesen zumeist um einen isolierten Eingriff an der Mitralklappe, mit einer deutlich kürzeren EKZ. Hinsichtlich der Gesamtmortalität zeigte sich ein 1-, 5- und 7-Jahres-Überleben in der pTKR-Gruppe von 81%, 66% und 56%, sowie 65%, 52% und 41% in der tTKR-Gruppe. Die höhere Gesamtmortalität dieser Studie im Vergleich zu anderen Arbeiten ist durch das deutlich ältere und multimorbide Patientenkollektiv erklärt. Bei dem Vergleich von Patienten, welche im Rahmen dieser Studie eine prophylaktische TKR erhielten gegenüber den Patienten, bei welchen im Rahmen von Vergleichsarbeiten bewusst auf eine TKR verzichtet wurde (NTKR-Gruppe), zeigte sich ein verbessertes Langzeitüberleben der pTKR-Gruppe. Bei den Arbeiten, bei welchen kein Überlebensvorteil unserer pTKR-Gruppe, gegenüber deren NTKR-Gruppe gezeigt werden konnte, zeigten sich dennoch positive Effekte der begleitenden Klappenoperation. Die erhöhte Frühsterblichkeit dieser Arbeit ist dem Umstand geschuldet, dass durch die zur Indikationsstellung herangezogenen Risikofaktoren ein Hochrisikokollektiv selektioniert wurde, mit einer konsekutiv erhöhten Sterblichkeit auch abhängig vom Ausmass der TI. Bereits in der Vergangenheit konnte eine Verbesserung des Langzeitüberlebens durch die Durchführung einer TKR bei einer TI ≥ 2, gegenüber dem Verzicht auf diese nachgewiesen werden. Anhand des Vergleiches von anderen Arbeiten mit der vorliegenden Arbeit konnte dieser Überlebensvorteil auch für die Durchführung einer pTKR bei einer TI < 2 gezeigt werden. Zudem konnte dargelegt werden, dass es sich bei der begleitenden pTKR um eine effektive und dauerhafte Methode zur Vermeidung einer Klappeninsuffizienz handelt. Somit konnte gezeigt werden, dass auch bei Patienten mit einer TI < 2 eine additiven TKR die Entwicklung einer späten TI verhindert.
Knowledge is limited as to how prior SARS-CoV-2 infection influences cellular and humoral immunity after booster-vaccination with bivalent BA.4/5-adapted mRNA-vaccines, and whether vaccine-induced immunity correlates with subsequent infection. In this observational study, individuals with prior infection (n=64) showed higher vaccine-induced anti-spike IgG antibodies and neutralizing titers, but the relative increase was significantly higher in non-infected individuals (n=63). In general, both groups showed higher neutralizing activity towards the parental strain than towards Omicron subvariants BA.1, BA.2 and BA.5. In contrast, CD4 or CD8 T-cell levels towards spike from the parental strain and the Omicron subvariants, and cytokine expression profiles were similar irrespective of prior infection. Breakthrough infections occurred more frequently among previously non-infected individuals, who had significantly lower vaccine-induced spike-specific neutralizing activity and CD4 T-cell levels. Thus, the magnitude of vaccine-induced neutralizing activity and specific CD4 T-cells after bivalent vaccination may serve as a correlate for protection in previously non-infected individuals.
Bei THS handelt sich um einen operativen Eingriff der Neurochirurgie, bei dem Impulse in tiefere Hirnstrukturen appliziert werden, ohne diese zu beschädigen. Die THS stellt eine etablierte Behandlungsoption bei Bewegungsstörungen von Morbus Parkinson, essentiellem Tremor und Dystonie dar. Zugleich besteht ein zunehmendes Interesse an weiteren Anwendungsmöglichkeiten für neurologische und psychiatrische Erkrankungen. Insoweit wird von einem weiterwachsenden Therapieverfahren in der Neurochirurgie auszugehen sein.
Die bislang implantierten THS-Systeme sind nicht bzw. nur eingeschränkt MRT-fähig.
Aufgrund der in den letzten Jahren zu beobachtenden steigenden Anzahl an Bildgebungen, insbesondere bei MRT-Untersuchungen, stellt sich hier die Frage nach dem Umgang mit einem bildgebenden Verfahren und der Notwendigkeit MRT-fähiger THS-Systeme für das Patientenkollektiv.
Hierzu wurde in der vorliegenden Dissertation analysiert, wie viele der mit THS versorgten Patienten überhaupt ein MRT - nach erfolgreicher Implantation - benötigt haben und zu welchen Konsequenzen dies gegebenenfalls geführt hat.
Die in diesem Zusammenhang retrospektiv gesammelten Patientendaten stammen sowohl aus dem digitalen Patientensystem als auch aus telefonischen Interviews mit Patienten, die seit mindestens 12 Monaten ein THS-System implantiert bekommen haben. Es wurde erfasst, bei wem und aus welchem Grund eine CT- oder MRT-Untersuchung stattgefunden hat. Zusätzlich sind diese Daten von einem unabhängigen Neurologen dahingehend beurteilt worden, ob ein MRT anstatt eines CTs sinnvoller gewesen wäre.
Bei 28 der 54 hier teilnehmenden Patienten ist mindestens eine Bildgebung im Rahmen einer CT- oder MRT-Untersuchung erfolgt. In 16 Fällen ist dabei bei 14 dieser Patienten die Frage aufgekommen, ob ein MRT durchgeführt werden solle. In diesem Zusammenhang sind letztlich sieben MRT-Untersuchungen an sieben Patienten durchgeführt worden, drei kraniale MRT-Untersuchungen und vier Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen.
In sieben Fällen bei sechs Patienten hätte der unabhängige Neurologe zu einer MRT-Untersuchung anstatt der durchgeführten CT-Untersuchung geraten.
Von den durchgeführten MRT-Untersuchungen haben alle kranialen sowie zwei Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen zu einer konservativen Therapie geführt. Zu einer operativen Therapie haben zwei der durchgeführten Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen geführt. Während der in diesem Patientenkollektiv durchgeführten MRT-Untersuchungen ist es zu keiner kritischen Situationen oder Folgeschäden gekommen. Aus Gründen der Patientensicherheit wird trotzdem empfohlen, soweit möglich, bei Patienten mit einem THS-Implantat eine CT-Untersuchung durchzuführen.
Aus den dieser Arbeit zu Grunde liegenden Daten lässt sich konstatieren, dass der Einsatz MRT-fähiger THS-Geräte nicht zwingend geboten ist, dies insbesondere bei jüngeren Patienten jedoch durchaus in Betracht gezogen werden sollte.
A broad range of neuropsychiatric disorders are associated with alterations in macroscale brain circuitry and connectivity. Identifying consistent brain patterns underlying these disorders by means of structural and functional MRI has proven challenging, partly due to the vast number of tests required to examine the entire brain, which can lead to an increase in missed findings. In this study, we propose polyconnectomic score (PCS) as a metric designed to quantify the presence of disease-related brain connectivity signatures in connectomes. PCS summarizes evidence of brain patterns related to a phenotype across the entire landscape of brain connectivity into a subject-level score. We evaluated PCS across four brain disorders (autism spectrum disorder, schizophrenia, attention deficit hyperactivity disorder, and Alzheimer’s disease) and 14 studies encompassing ∼35,000 individuals. Our findings consistently show that patients exhibit significantly higher PCS compared to controls, with effect sizes that go beyond other single MRI metrics ([min, max]: Cohen’s d = [0.30, 0.87], AUC = [0.58, 0.73]). We further demonstrate that PCS serves as a valuable tool for stratifying individuals, for example within the psychosis continuum, distinguishing patients with schizophrenia from their first-degree relatives (d = 0.42, p = 4 x 10−3, FDR-corrected), and first-degree relatives from healthy controls (d = 0.34, p = 0.034, FDR-corrected). We also show that PCS is useful to uncover associations between brain connectivity patterns related to neuropsychiatric disorders and mental health, psychosocial factors, and body measurements.
Background: Prostate cancer is a major health concern in aging men. Paralleling an aging society, prostate cancer prevalence increases emphasizing the need for efcient diagnostic algorithms.
Methods: Retrospectively, 106 prostate tissue samples from 48 patients (mean age,
66 ± 6.6 years) were included in the study. Patients sufered from prostate cancer (n = 38) or benign prostatic hyperplasia (n = 10) and were treated with radical prostatectomy or Holmium laser enucleation of the prostate, respectively. We constructed tissue microarrays (TMAs) comprising representative malignant (n = 38) and benign (n = 68) tissue cores. TMAs were processed to histological slides, stained, digitized and assessed for the applicability of machine learning strategies and open–source tools in diagnosis of prostate cancer. We applied the software QuPath to extract features for shape, stain intensity, and texture of TMA cores for three stainings, H&E, ERG, and PIN-4. Three machine learning algorithms, neural network (NN), support vector machines (SVM), and random forest (RF), were trained and cross-validated with 100 Monte Carlo random splits into 70% training set and 30% test set. We determined AUC values for single color channels, with and without optimization of hyperparameters by exhaustive grid search. We applied recursive feature elimination to feature sets of multiple color transforms.
Results: Mean AUC was above 0.80. PIN-4 stainings yielded higher AUC than H&E and
ERG. For PIN-4 with the color transform saturation, NN, RF, and SVM revealed AUC of 0.93 ± 0.04, 0.91 ± 0.06, and 0.92 ± 0.05, respectively. Optimization of hyperparameters improved the AUC only slightly by 0.01. For H&E, feature selection resulted in no increase of AUC but to an increase of 0.02–0.06 for ERG and PIN-4.
Conclusions: Automated pipelines may be able to discriminate with high accuracy between malignant and benign tissue. We found PIN-4 staining best suited for classifcation. Further bioinformatic analysis of larger data sets would be crucial to evaluate the reliability of automated classifcation methods for clinical practice and to evaluate potential discrimination of aggressiveness of cancer to pave the way to automatic precision medicine.
Purpose: To evaluate intermediate and long-term visual outcomes and safety of a phakic intraocular posterior chamber lens with a central hole (ICL V4c) for myopic eyes.
Methods: Retrospective, consecutive case study of patients that uneventfully received a ICL V4c for myopia correction, with a 5-year postoperative follow-up. Department of Ophthalmology, Goethe University Frankfurt, Germany.
Results: From 241 eyes that underwent ICL implantation, we included 45 eyes with a mean age at surgery of 33 years ± 6 (18–48 years), with a 5 years follow-up. CDVA improved from 0.05logMAR ± 0.15 CDVA preoperatively to − 0.00 ± 0,07 at 5 years and did not change significantly from 3 to 5 years’ time (p = 0.266). The mean spherical equivalent (SE) improved from -10.13D ± 3.39 to − 0.45D ± 0.69. The change in endothelial cell count showed a mean decrease of 1.9% per year throughout the follow-up. Safety and efficacy index were 1.16 and 0.78, respectively. Cataract formation was seen in 2 of 241 eyes (0.8%), but in none of the 45 eyes that finished the 5-year follow-up.
Conclusions: Our data show a good intermediate and long-term stability, efficiency, and safety of ICL V4c phakic lenses in myopic eyes comparable to other known literature.
Ein intaktes Arbeitsgedächtnis ermöglicht es, Informationen, z.B. visuellen oder auditorischen Ursprungs temporär zu speichern, zu manipulieren und weiterzuverarbeiten. Es bildet die Grundlage zum Lernen, zum Begreifen und zum Verstehen von Sprache und somit die Grundlage zum tagtäglichen Funktionieren.
Beeinträchtigungen des Arbeitsgedächtnisses sind mit schlechten (Arbeits-) Leistungen, eingeschränkter zwischenmenschlicher Kommunikation, niedrigerem gesellschaftlichem Funktionsniveau und Arbeitslosigkeit vergesellschaftet und somit folgenschwer.
Psychiatrische Erkrankungen aus dem schizophrenen Spektrum, die unipolare Depression oder das Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätssyndrom (ADHS) gehen gehäuft mit kognitiven Beeinträchtigungen einher. Auch die bipolare affektive Störung zählt zu den psychiatrischen Erkrankungen, die mit kognitiver Beeinträchtigung assoziiert ist.
Das Ziel der Studie war es, darzustellen, dass kognitive Einschränkungen von Patienten, die an einer bipolaren affektiven Störung leiden, unter den exekutiven Funktionen insbesondere das Arbeitsgedächtnis betreffen und diese auch in euthymer Stimmungslage zu erfassen sind.
Hierzu wurde mittels einer Aufgabe zur Farbveränderung vier verschiedener Kreise, die um ein zentral platziertes, schwarzes Kreuz angeordnet waren, das visuelle Arbeitsgedächtnis anhand der Merkfähigkeit der Patienten, deren euthyme Stimmungslage mit den Ratingskalen MADRS und YMRS bestätigt wurde, im Vergleich zu einer Gruppe gesunder Kontrollprobanden, die mit der Patientengruppe in den Faktoren Alter, Geschlechterverteilung, prämorbide Intelligenz, Schulbildung und Händigkeit vergleichbar war, überprüft.
Anhand der erzielten Ergebnisse wurde die Arbeitsgedächtniskapazität K nach Pashler bestimmt. Es ergab sich eine bei mittlerer Effektstärke signifikant geringere Arbeitsgedächtniskapazität in der Gruppe der remittierten Patienten mit bipolarer affektiver Störung im Vergleich zur Kontrollgruppe gesunder Probanden.
Ein Einfluss der zum Zeitpunkt der Testung in der Patientengruppe angewandten Psychopharmaka auf die Arbeitsgedächtniskapazität konnte ausgeschlossen werden, sodass die ermittelten Defizite nicht als eine Form von Medikamentennebenwirkungen erklärt werden konnten. Interessanterweise betrug die mediane Erkrankungsdauer in der Patientengruppe drei Jahre, sodass davon auszugehen ist, dass die Ausprägung von Defiziten des Arbeitsgedächtnisses keinen langen Krankheitsverlauf bedingt, sondern bereits zu Beginn der Erkrankung vorhanden sein könnte.
Somit konnte die Studie darlegen, dass kognitive Defizite, insbesondere Störungen des Arbeitsgedächtnisses mit daraus resultierender signifikant erniedrigter Arbeitsgedächtniskapazität, bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung in euthymer Stimmungslage bereits zu einem frühen Zeitpunkt des Krankheitsverlaufs bestehen, die eine Folge der Erkrankung selbst sind und keine Nebenwirkung von psychopharmazeutischer Medikation darstellen. Den Grund für das Auftreten kognitiver Defizite bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung liefert diese Studie nicht, sie impliziert dennoch, dass das Verständnis und die Berücksichtigung kognitiver Störungen bei der bipolaren affektiven Störung zukünftig ein wichtiges Therapieziel darstellen sollte um das funktionelle Outcome von Patienten, die an dieser Störung leiden, entscheidend zu verbessern und somit eine Teilnahme am tagtäglichen Funktionieren weiterhin ermöglicht wird.
In die Zukunft blickend sollten unsere Ergebnisse mithilfe weiterer Untersuchungen validiert werden, insbesondere in Bezug auf genetische Komponenten, die die Arbeitsgedächtniskapazität regulieren. Es sollten Faktoren identifiziert werden, die eine reduzierte Arbeitsgedächtniskapazität bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung bedingen. Die vorliegende Studie beantwortet nämlich nicht die Frage, wie genetische Faktoren und Umweltfaktoren die Arbeitsgedächtniskapazität auf kognitiver und neurophysiologischer Ebene beeinflussen könnten.
Angesichts der erwähnten Relevanz eines intakten Arbeitsgedächtnisses für die Funktionsfähigkeit der Patienten sollten zukünftige Studien prüfen, ob prokognitive Interventionen wie die kognitive Remediation oder sogar medikamentöse Therapieoptionen diese Defizite verbessern könnten.
Metastatic rhabdomyosarcoma (RMS) is one of the most challenging tumor entities in pediatric oncology caused by treatment resistances and immune escape. Novel chimeric antigen receptor (CAR) immunotherapies as specific, effective and safe treatment provide antitumor cytotoxicity by soluble factors and ligands/receptor signals. Besides its intrinsic potential as innate immune cell the ErbB2-sprecific CAR-engineered natural killer (NK)-92 cell line NK-92/5.28.z also provides CAR-mediated cytotoxicity, resulting in a high lytic capacity against 2D and 3D RMS cell structures in vitro. Also in a xenograft model using immune deficient NOD/Scid/IL2Rγ-/- (NSG) mice inhibited NK-92/5.28.z the tumor growth as long as the cells were administered and therefore prolonged the survival of the animals. The NK-92/5.28.z were distributed by the blood circulation and subsequently infiltrated the tumor tissue. Due to the malignant origin of the NK-92 cell line the cells must be irradiated prior to the use in patients. While the irradiation hampered the proliferation of NK-92/5.28.z cells, the cytotoxicity against RMS cells in vitro is retained for at least 24 hours. In the xenograft model irradiated NK-92/5.28.z cells inhibited the tumor growth but to a lower extent than untreated cells, as irradiated cells have only a limited life span in vivo no durable persistence and remission was achieved. Therefore, combinatorial approaches were focused and while blocking of the PD-1/PD-L1 axis did not resulted in a significantly enhanced tumor cell lysis, the combinatorial treatment with proteasome inhibitor bortezomib exhibited a significant enhanced cytotoxicity against RMS cells at least in vitro. Bortezomib itself induces caspase mediated apoptosis and also the upregulates the expression of TRAIL receptor DR5. The corresponding ligand TRAIL is expressed on the surface of the NK-92/5.28.z and pursuing experiments with purified TRAIL and bortezomib revealed a synergism. NK-92/5.28.z as an off-the-shelf product is therefore feasible for the therapy of metastatic RMS, but it might be necessary to support the cytotoxicity by additive agents like proteasome inhibitor bortezomib to archive durable remission.
Another cell population suitable for RMS CAR-immunotherapy are cytokine induced killer (CIK) cells, a heterogenous cell population generated from autologous PBMCs consisting of T, NK and T-NK cells. Lentivirally transduced ErbB2-specific CAR-CIK cells were previously shown to inhibit the tumor engraftment in a RMS xenograft model. However, lentiviral transduced adoptive immunotherapies bear risks for the transfer in patients, therefore the Sleeping Beauty Transposon System (SBTS) as a non-viral method, which integrates the CAR coding DNA by a cut-and-paste mechanism from a minicircle (MC) into the CIK cells genome is more feasible for the generation of CAR-CIK cells. The Sleeping beauty transposase mRNA and the MC were transferred in the cell by nucleofection, different factors influence the transfection efficiency and viability of the CIK cells in this harsh procedure. In preliminary experiments with MC Venus, a MC encoding eGFP, the highest transfection efficiency with the best proliferative capacity was achieved with cells on day 3 of CIK culture and without the addition of autologous monocytes as feeder cells. For the CAR construct the protocol was further improved by adjusting crucial factors, for this construct the best results were achieved on day 0, without irradiated PBMCs as feeder cells and cultivation in X-Vivo10 medium supplemented with human fresh frozen plasma. The X-Vivo10 medium enhanced the percentage of NK- and T-NK cells significantly compared to CAR-CIK cells cultured in RPMI. Since the gene transfer by SBTS resulted in CAR-CIK cells stably expressing a CAR in all subpopulations, resulting in a significantly enhanced cytotoxicity against RMS cells in vitro, these cells were compared to lentiviral transduced CAR-CIK cells in vitro and in vivo. While the SBTS CAR-CIK cells were superior to viral CAR-CIK cells in 2D short-term assays, the viral cells showed higher lytic capacity in 3D spheroid long-term assays. In a RMS xenograft model lentiviral CAR-CIK cells significantly prolonged the survival of mice and persisted, whereas SBTS CAR-CIKs did not favor the overall survival compared to untreated controls and also did not persist. Phenotypic analysis revealed a highly cytotoxic CD8+ and late effector memory dominant phenotype for SBTS CAR-CIK cells supporting short-term cytotoxicity but also more prone for exhaustion, while viral CAR-CIK cells showed a more balanced phenotype for memory and cytotoxicity. Therefore, the SBTS is feasible for the ErbB2-CAR gene transfer in CAR-CIK resulting in a stable CAR-expression with high short-term cytotoxicity, but these cells are also more prone to exhaustion and the protocol might be adapted further to prevent this limitation for in vivo application.
This work underlines the hard-to-treat characteristics of metastatic RMS, but also shows some approaches for further evaluation like the combination of NK-92/5.28.z cells with bortezomib and the feasibility of the generation of CAR-CIK cells via SBTS.
Insulin resistance and working memory exploring the role of blood glucose levels and lifestyle
(2023)
vIntroduction: Type 2 diabetes mellitus and dementia are among the leading causes for reduced quality of life and life expectancy worldwide and often occur comorbidly. Both diseases are linked by altered insulin signaling. Lifestyle factors and blood glucose monitoring play an essential role in the prevention and treatment of type 2 diabetes. So far, a relationship between blood glucose levels, lifestyle, and cognitive performance – a main symptom of dementia - has mainly been established in laboratory settings which reduces its ecological validity.
Objectives: This study uses ambulatory assessment and continuous glucose monitoring to explore the link between blood glucose levels, lifestyle and working memory in an ecological setting. We hypothesize that glycemic variations affect working memory performance in daily life. Second, we hypothesize that a high variance in blood glucose levels has a higher impact on working memory in insulin resistant participants. With this study, we aim to expand the knowledge on the relationship of insulin resistance and cognitive performance from the laboratory setting to everyday life.
Methods: This prospective, exploratory study will include 80 subjects with insulin resistance and 80 healthy controls. At baseline, blood indicators of insulin resistance will be measured to determine group assignment. Our ambulatory assessment includes smartphone-based sampling and sensor-based assessment. Therefore, cognitive performance will be recorded over three consecutive days using a smartphone. Four times a day, a numerical working memory task is prompted by signal-based alarms on the smartphone. Blood glucose levels are recorded in parallel by continuous glucose monitoring. In addition, lifestyle factors such as diet ad physical activity are examined. Diet is assessed by 24-h dietary protocols and movement acceleration by accelerometery.
Multilevel modelling will be used to map the relationship between blood glucose levels and working memory at the within- and between-person level. Diet and exercise are included in the analyses as additional predictors.
Results: Data collection started in March 2021 and is ongoing. Up to now, 40 insulin resistant participants and 36 healthy controls have been measured. Our preliminary results indicate a positive association between blood glucose levels and working memory performance at the within-person level (estimate = .48, 95% CI [.07, .89], p =0.022). At the between-person level the analysis revealed an inverse association between blood glucose levels and working memory performance (estimate = -.45, 95 % CI [-.86 - -.05], p = 0.029).
Conclusion: Our preliminary results are in line with studies showing that an acute rise in blood glucose levels leads to short-term improvements, while stable glucose profiles are beneficial in the long term. This might expand the understanding of the impact of insulin resistance on working memory and represent a target for early interventions. Our preliminary analysis needs to be repeated in our final dataset to confirm our results.
The multistep PROTAC (PROteolysis TArgeting Chimeras) degradation process poses challenges for their rational development, as rate limiting steps determining PROTAC efficiency remain largely unknown. Moreover, the slow throughput of currently used endpoint assays does not allow the comprehensive analysis of larger series of PROTACs. Here we developed cell-based assays using NanoLuciferase and HaloTags, that allow measuring PROTAC induced degradation and ternary complex formation kinetics and stability in cells. Using PROTACs developed for degradation of WDR5, the characterization of the mode of action of these PROTACs in the early degradation cascade revealed a key role of ternary complex formation and stability. Comparing a series of ternary complex crystal structures highlighted the importance of an efficient E3-target interface for ternary complex stability. The developed assays outline a strategy for the rational optimization of PROTACs using a series of live cell assays monitoring key steps of the early PROTAC induced degradation pathway.
Significance The multistep PROTAC induced degradation process of a POI poses a significant challenge for the rational design of these bifunctional small molecules as critical steps that limit PROTAC efficacy cannot be easily assayed at required throughput. In addition, the cellular location of the POI may pose additional challenges as some cellular compartments, such as the nucleus, may not be easily reached by PROTAC molecules and the targeted E3 ligases may not be present in this cellular compartment. We propose therefore a comprehensive assay panel for PROTACs evaluation in cellular environments using a sensor system that allows continuous monitoring of the protein levels of the endogenous POI. We developed a cell line expressing WDR5 from its endogenous locus in fusion with a small sequence tag (HiBIT) that can be reconstituted to functional NanoLuciferase (NLuc). This system allowed continuous monitoring of endogenous WDR5 levels in cells and together with HaloTag system also the continuous monitoring of ternary complex (E3, WDR5 and PROTAC) formation. As this assay can be run at high throughput, we used this versatile system monitoring three diverse chemical series of WDR5 PROTACs that markedly differ in their degradation properties. Monitoring cell penetration, binary complex formation (PROTAC-WDR5 and PROTAC-VHL) as well as ternary complex formation we found that PROTAC efficiency highly correlated with synergy of ternary complex formation in cells. This study represents a first data set on diverse PROTACs studying this property in cellulo and it outlines a strategy for the rational optimization of PROTACs. It also provided kinetic data on ternary complex assembly and dissociation that may serve as a benchmark for future studies utilizing also kinetic properties for PROTAC development. Comparative structural studies revealed larger PROTAC mediated interaction surfaces for PROTACs that efficiently formed ternary complexes highlighting the utility of structure based optimization of PROTAC induced ternary complexes in the development process.
5-iodotubercidin sensitizes cells to RIPK1-dependent necroptosis by interfering with NFκB signaling
(2023)
Receptor-interacting protein kinases (RIPK) −1 and −3 are master regulators of cell fate decisions in response to diverse stimuli and are subjected to multiple checkpoint controls. Earlier studies have established the presence of distinct IKK1/2 and p38/MK2-dependent checkpoints which suppress RIPK1 activation by directly phosphorylating it at different residues. In the present study, we investigated TNF-induced death in MAPK-activated protein kinase 2 (MK2)-deficient cells and show that MK2-deficiency or inactivation predominantly results in necroptotic cell death, even in the absence of caspase inhibition. While MK2-deficient cells can be rescued from necroptosis by RIPK1 inhibitors, RIPK3 inhibition seems to revert the process triggering apoptosis. To understand the mechanism of this necroptosis switch, we screened a 149-compound kinase inhibitor library for compounds which preferentially sensitize MK2-deficient MEFs to TNF-induced cell death. The most potent inhibitor identified was 5-Iodotubericidin, an adenosine analogue acting as adenosine kinase and protein kinase inhibitor. 5-ITu also potentiated LPS-induced necroptosis when combined with MK2 inhibition in RAW264.7 macrophages. Further mechanistic studies revealed that 5-Iodotubericidin induces RIPK1-dependent necroptosis in the absence of MK2 activity by suppressing IKK signaling. The identification of this role for the multitarget kinase inhibitor 5-ITu in TNF-, LPS- and chemotherapeutics-induced necroptosis will have potential implications in RIPK1-targeted therapies.
Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental condition with an onset in early development. ASD has varying degrees of severity and thus affects people differently throughout their lives. Early diagnosis of ASD is essential to provide children with individually-tailored support.8 Eye-tracking may contribute to an earlier diagnosis: Several studies showed differences in eye movements between people with autism spectrum disorder (ASD) and typically developing controls (TD). Different eye movements may contribute to different visual perception that perpetuates to problems in attention, communication and social interaction.
Eye movements are divided into: (1) Fixations (2) Saccades (fast and short eye movements) and (3) Smooth Pursuit Eye Movements (SPEM). SPEM follow the target in a continuous manner. The latter are the subject of the present thesis. SPEM consist of two phases: the open loop phase (= phase of initiation, first 50- 100ms) and the closed loop phase (= phase of maintenance, after about 100ms). SPEM are usually measured by a gain index. It is defined as the ratio of smooth pursuit velocity and visual target velocity and ideally equals to 1.2
In young children, corneal-reflection (CR) eye-tracking is usually applied to quantify eye movement. It allows precise measurements without the use of potentially intrusive devices.
Studies in ASD reported deficits in open loop and closed loop pursuit in children and adults with a mean age of 19.32 (TD) and 20.04 (ASD) years. However, SPEM in preschoolers with ASD remain understudied, although this developmental phase is crucial to the development of non-social and social attentional abilities.
In the present study 66 toddlers and preschoolers (18 to 72 months; ASD: n = 33, TD: n = 33) with matched cognitive abilities and sex were assessed. The main objective was to compare the gain index (Smooth Pursuit Gain = SPG). SPEM were compared between groups with gain index as a dependent measure. We hypothesized that participants with ASD show lower average gain compared to the control group.
We could show a significant group influence on the gain when considering interactions between target velocity and group (p = 0.041). The TD group showed a greater dependence on the increasing object speed than the ASD group with a trend of -0.30 ± 0.11 in the TD group and a trend of -0.13 ± 0.12 in the ASD group. Across groups, the gain decreased with increasing target velocity and dropped faster in vertical than in horizontal trials. Additionally, participants showed a lower SPG in vertical sequences than in horizontal sequences. This supports the general validity of the measure.
Toddlers and preschoolers represent a group that has been subject of little research to date. In addition, there has been only a limited number of studies analyzing SPEM in ASD. To check for a possible group difference without interactions a study with a larger sample size at fixed target velocity and target direction should follow.
Dieser Arbeit lag die Fragestellung zugrunde, welchen Einfluss die jeweilige Transfusionsstrategie auf AML-Patienten unter intensiver Induktionschemotherapie hat.
Dafür wurde ein am Universitätsklinikum Frankfurt zwischen 2007 und 2018 behandeltes Kollektiv von 352 Patienten untersucht. So erfolgte hier bis ins Jahr 2015 hinein die Transfusion eines EK ab einem Hb-Wert <8g/dl und nach Änderung des Transfusionstriggers ab einem Hb <7g/dl. AML-Patienten aus dem Jahr 2015 – dem Jahr der Änderung der Transfusionsregel – wurden von weiterer Untersuchung ausgeschlossen, um zwei klar abgrenzbare Kohorten erhalten zu können.
Es zeigte sich, dass die weniger restriktive Transfusionskohorte unter Induktionschemotherapie einen durchschnittlich um 1g/dl höheren Hb-Wert aufwies und früher als die restriktive Kohorte transfundiert wurde. Die Anzahl an Fiebertagen, CRP-Werte, Aufenthalte auf Intensivstation sowie die Dauer des Krankenhausaufenthaltes betrachtend, zeigte sich hingegen kein signifikanter Unterscheid zwischen beiden Kohorten.
Basierend auf unserer Arbeit ergeben sich keine Hinweise dafür, dass die restriktive Transfusionspraxis einer weniger restriktiven für AML-Patienten unterlegen ist. Limitierend auf die Aussagekraft der Ergebnisse wirken sich dabei die retrospektive Natur der Arbeit sowie die zeitliche Verschiebung der Behandlungszeiträume beider Kohorten aus.
Ergebnisse der bislang ausstehenden randomisierten Studien, die den Einfluss unterschiedlicher Transfusionsregimes auf Patienten mit hämatologischen Krankheiten untersuchen, sind in Bälde zu erwarten. Die bereits vorliegenden Pilotstudien und Ergebnisse der TRIST-Studie decken sich mit der von uns beobachteten Nicht-Unterlegenheit der restriktiven Transfusionspraxis für ein hämatoonkologisches Patientenkollektiv, sodass es abzuwarten gilt, ob sich dies auch in weiteren größeren randomisierten und kontrollierten Studien beweisen kann.