610 Medizin und Gesundheit
Refine
Year of publication
Document Type
- Article (6062)
- Doctoral Thesis (1980)
- Preprint (281)
- Part of Periodical (244)
- Conference Proceeding (203)
- Book (175)
- Contribution to a Periodical (172)
- Review (58)
- Part of a Book (39)
- Working Paper (17)
Language
- English (6181)
- German (3013)
- Latin (26)
- mis (13)
- Multiple languages (13)
- French (11)
- Portuguese (1)
- Romanian (1)
- Russian (1)
- Spanish (1)
Has Fulltext
- yes (9262) (remove)
Keywords
- inflammation (95)
- COVID-19 (68)
- SARS-CoV-2 (54)
- apoptosis (41)
- cancer (41)
- Inflammation (40)
- glioblastoma (38)
- breast cancer (34)
- autophagy (32)
- Cancer (30)
Institute
- Medizin (7418)
- Pharmazie (297)
- Biowissenschaften (270)
- Präsidium (255)
- Biochemie, Chemie und Pharmazie (233)
- Biochemie und Chemie (216)
- Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) (155)
- Georg-Speyer-Haus (130)
- Sportwissenschaften (130)
- Psychologie (94)
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.