610 Medizin und Gesundheit
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The traditional view on coding in the cortex is that populations of neurons primarily convey stimulus information through the spike count. However, given the speed of sensory processing, it has been hypothesized that sensory encoding may rely on the spike-timing relationships among neurons. Here, we use a recently developed method based on Optimal Transport Theory called SpikeShip to study the encoding of natural movies by high-dimensional ensembles of neurons in visual cortex. SpikeShip is a generic measure of dissimilarity between spike train patterns based on the relative spike-timing relations among all neurons and with computational complexity similar to the spike count. We compared spike-count and spike-timing codes in up to N > 8000 neurons from six visual areas during natural video presentations. Using SpikeShip, we show that temporal spiking sequences convey substantially more information about natural movies than population spike-count vectors when the neural population size is larger than about 200 neurons. Remarkably, encoding through temporal sequences did not show representational drift both within and between blocks. By contrast, population firing rates showed better coding performance when there were few active neurons. Furthermore, the population firing rate showed memory across frames and formed a continuous trajectory across time. In contrast to temporal spiking sequences, population firing rates exhibited substantial drift across repetitions and between blocks. These findings suggest that spike counts and temporal sequences constitute two different coding schemes with distinct information about natural movies.
Control of cell proliferation is critical for the lymphocyte life cycle. However, little is known on how stage-specific alterations in cell-cycle behavior drive proliferation dynamics during T-cell development. Here, we employed in vivo dual-nucleoside pulse labeling combined with determination of DNA replication over time as well as fluorescent ubiquitination-based cell-cycle indicator mice to establish a quantitative high-resolution map of cell-cycle kinetics of thymocytes. We developed an agent-based mathematical model of T-cell developmental dynamics. To generate the capacity for proliferative bursts, cell-cycle acceleration followed a 'stretch model', characterized by simultaneous and proportional contraction of both G1 and S phase. Analysis of cell-cycle phase dynamics during regeneration showed tailored adjustments of cell-cycle phase dynamics. Taken together, our results highlight intrathymic cell-cycle regulation as an adjustable system to maintain physiologic tissue homeostasis and foster our understanding of dysregulation of the T-cell developmental program.
Alzheimer’s Disease (AD) is a progressive and irreversible neurodegenerative disorder, characterized by the accumulation of abeta-amyloid aggregates, which triggers tau hyperphosphorylation and neuronal loss. While the precise mechanisms underlying neurodegeneration in AD are not entirely understood, it is known that loss of proteostasis is implicated in this process. Maintaining neuronal proteostasis requires proper transfer RNA (tRNA) modifications, which are crucial for optimal translation. However, research into tRNA epitranscriptome in AD is limited, and it is not yet clear how alterations in tRNA modifying enzymes and tRNA modifications might contribute to disease progression. Here, we report that expression of the tRNA modifying enzyme ELP3 is reduced in the brain of AD patients and amyloid AD mouse models, suggesting ELP3 is implicated in proteostasis dysregulation observed in AD. To investigate the role of ELP3 specifically in neuronal proteostasis impairments in the context of amyloid pathology, we analyzed SH-SY5Y neuronal cells carrying the amyloidogenic Swedish familial AD mutation in the APP gene (SH-SWE) or the wild-type gene (SH-WT). Similarly to the amyloid mouse models, SH-SWE exhibited reduced levels of ELP3 which was associated with tRNA hypomodifications and reduced abundance, as well as proteostasis impairments. Furthermore, the knock-down of ELP3 in SH-WT recapitulated the proteostasis impairments observed in SH-SWE cells. Importantly, the correction of tRNA deficits due to ELP3 reduction rescued and reverted proteostasis impairments of SH-SWE and SH-WT knock-down for ELP3, respectively. Additionally, SH-WT exposed to the secretome of SH-SWE or synthetic amyloid aggregates recapitulate the SH-SWE phenotype, characterized by reduced ELP3 expression, tRNA hypomodification and increased protein aggregation. Taken together, our data suggest that amyloid pathology dysregulates neuronal proteostasis through the reduction of ELP3 and tRNA modifications. This study highlights the modulation of tRNA modifications as a potential therapeutic avenue to restore neuronal proteostasis in AD and preserve neuronal function.
Endothelial tip cells are essential for VEGF-induced angiogenesis, but underlying mechanisms are elusive. Endothelial-specific deletion of EVL, a member of the mammalian Ena/VASP protein family, reduced the expression of the tip cell marker protein endothelial cell specific molecule-1 (Esm1) and compromised the radial sprouting of the vascular plexus in the postnatal mouse retina. The latter effects could at least partly be attributed to reduced VEGF receptor 2 (VEGFR2) internalization and signaling but the underlying mechanisms(s) are not fully understood. In the present study, we revealed that the expression of the long non-coding RNA H19 was significantly reduced in endothelial cells from postnatal EVL-/- mice and in siRNA-transfected human endothelial cells under hypoxic conditions. H19 was recently shown to promote VEGF expression and bioavailability via Esm1 and hypoxia inducible factor 1α (HIF-1α). Similar to EVL-/- mice, the radial outgrowth of the vascular plexus was significantly delayed in the postnatal retina of H19-/- mice. In summary, our data suggests that loss of EVL not only impairs VEGFR2 internalition and downstream signaling, but also impairs VEGF expression and bioavailability in the hypoxic retina via downregulation of lncRNA H19.
To understand the neural mechanisms underlying brain function, neuroscientists aim to quantify causal interactions between neurons, for instance by perturbing the activity of neuron A and measuring the effect on neuron B. Recently, manipulating neuron activity using light-sensitive opsins, optogenetics, has increased the specificity of neural perturbation. However, using widefield optogenetic interventions, multiple neurons are usually perturbed, producing a confound -- any of the stimulated neurons can have affected the postsynaptic neuron making it challenging to discern which neurons produced the causal effect. Here, we show how such confounds produce large biases in interpretations. We explain how confounding can be reduced by combining instrumental variables (IV) and difference in differences (DiD) techniques from econometrics. Combined, these methods can estimate (causal) effective connectivity by exploiting the weak, approximately random signal resulting from the interaction between stimulation and the absolute refractory period of the neuron. In simulated neural networks, we find that estimates using ideas from IV and DiD outperform naive techniques suggesting that methods from causal inference can be useful to disentangle neural interactions in the brain.
Background Vasoplegic syndrome is frequently observed during cardiac surgery and resembles a complication of high mortality and morbidity. There is a clinical need for therapy and prevention of vasoplegic syndrome during complex cardiac surgical procedures. Therefore, we investigated different strategies in a porcine model of vasoplegia.
Methods We evaluated new medical therapies and prophylaxis to avoid vasoplegic syndrome in a porcine model. After induction of anesthesia, cardiopulmonary bypass was established through median sternotomy and central cannulation. Prolonged aortic cross-clamping (120 min) simulated a complex surgical procedure. The influence of sevoflurane-guided anesthesia (sevoflurane group) and the administration of glibenclamide (glibenclamide group) were compared to a control group, which received standard anesthesia using propofol. Online hemodynamic assessment was performed using PiCCO® measurements. In addition, blood and tissue samples were taken to evaluate hemodynamic effects and the degree of inflammatory response.
Results Glibenclamide was able to break through early vasoplegic syndrome by raising the blood pressure and systemic vascular resistance as well as less need of norepinephrine doses. Sevoflurane reduced the occurrence of the vasoplegic syndrome in the mean of stable blood pressure and less need of norepinephrine doses.
Conclusion Glibenclamide could serve as a potent drug to reduce effects of vasoplegic syndrome. Sevoflurane anesthesia during cardiopulmonary bypass shows less occurrence of vasoplegic syndrome and therefore could be used to prevent it in high-risk patients.
Clinical Perspective; what is new?
* to our knowledge, this is the first randomized in vivo study evaluating the hemodynamic effects of glibenclamide after the onset of vasoplegic syndrome
* furthermore according to literature research, there is no study showing the effect of sevoflurane-guided anesthesia on the occurrence of a vasoplegic syndrome
Clinical Perspective; clinical implications?
to achieve better outcomes after complex cardiac surgery there is a need for optimized drug therapy and prevention of the vasoplegic syndrome
The Asian tiger mosquito Aedes albopictus is currently spreading across Europe, facilitated by climate change and global transportation. It is a vector of arboviruses causing human diseases such as chikungunya, dengue hemorrhagic fever and Zika fever. For the majority of these diseases, no vaccines or therapeutics are available. Options for the control of Ae. albopictus are limited by European regulations introduced to protect biodiversity by restricting or phasing out the use of pesticides, genetically modified organisms (GMOs) or products of genome editing. Alternative solutions are thus urgently needed to avoid a future scenario in which Europe faces a choice between prioritizing human health or biodiversity when it comes to Aedes-vectored pathogens. To ensure regulatory compliance and public acceptance, these solutions should preferably not be based on chemicals or GMOs and must be cost-efficient and specific. The present review aims to synthesize available evidence on RNAi-based mosquito vector control and its potential for application in the European Union. The recent literature has identified some potential target sites in Ae. albopictus and formulations for delivery. However, we found little information concerning non-target effects on the environment or human health, on social aspects, regulatory frameworks, or on management perspectives. We propose optimal designs for RNAi-based vector control tools against Ae. albopictus (target product profiles), discuss their efficacy and reflect on potential risks to environmental health and the importance of societal aspects. The roadmap from design to application will provide readers with a comprehensive perspective on the application of emerging RNAi-based vector control tools for the suppression of Ae. albopictus populations with special focus on Europe.
Bei über der Hälfte der Patienten mit einer operationsbedürftigen MI liegt gleichzeitig eine Insuffizienz der TK vor. In den meisten Fällen handelt es sich hierbei um eine funktionelle Insuffizienz welche aus einer RV-Pathologie, bedingt durch eine Volumen- oder Druckbelastung resultiert. In der Vergangenheit bestand die Überzeugung eine konservative Behandlung der TI sei ausreichend und nach Beheben der ursächlichen Grunderkrankung sei diese selbstlimitierend. Neuere Studien konnten jedoch belegen, dass eine bestehende TI auch nach operativer Versorgung einer ursächlichen LV-pathologie keine ausreichende Rückbildungstendenz aufweist, sondern im Verlauf sogar noch progredient ist. Die persistierende TI führt zu einer deutlich erhöhten Morbidität und Mortalität. Ist eine zweizeitige Operation an der TK im Verlauf erforderlich, so ist die Früh- und Spätmortalität deutlich erhöht und die Langzeitergebnisse sind schlecht. Diese Ergebnisse haben dazu geführt, dass die Indikation zur operativen Versorgung der TI ≥ 2 zu einem früheren Zeitpunkt und weniger restriktiv gestellt wird. Jedoch weisen die aktuellen ESC/EACTS-Guidelines insbesondere hinsichtlich der Versorgung einer TI < 2 nur einen niedrigen Evidenz-Grad auf, der richtige Operationszeitpunkt bleibt weiterhin umstritten. Der Grund für eine eher zurückhaltende Einstellung ist vor allem die Angst vor einer erhöhten Morbidität und Mortalität durch den additiven Eingriff. Zudem sind kaum Studien zu einer operativen Versorgung einer TI < 2 vorhanden. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher der Gewinn weiterer Erkenntnisse, dieses bis dato kaum untersuchten Patientengutes, insbesondere hinsichtlich der peri- und postoperativen Mortalität, sowie der Auswirkungen der prophylaktischen TKR im Langzeitverlauf. Im Rahmen dieser monozentrischen, prospektiven Studie wurden 264 Patienten eingeschlossen, welche sich im Zeitraum von 2009 bis 2015 einer TKR im Rahmen einer MKR an der Klinik für Thorax- Herz- und thorakaler Gefäßchirurgie des Universitätsklinikums Frankfurt am Main unterzogen. Das Patientenkollektiv wurde nachfolgend in zwei Gruppen unterteilt, nach dem Schweregrad der präoperativ bestehenden TI in eine „prophylaktische” pTKR-Gruppe bei einer TI < 2 und eine „therapeutische” tTKR-Gruppe bei einer TI ≥ 2. Primärer Endpunkt war die Erfassung der Früh- und Spätmortalität. Sekundäres Endziel war die Untersuchung des postoperativen Verlaufes der TI, sowie der Verlauf der kardialen Funktion. Die 30-Tages-Mortalität betrug 12% in der pTKR-Gruppe und 17% in der tTKR-Gruppe. Der wichtigste Einflussfaktor war die EKZ-Dauer. Der Unterschied zwischen den beiden Gruppen war statistisch nicht signifikant. Im Vergleich zu anderen Studien zeigte sich eine höhere 30-Tages-Mortalität, jedoch handelte es sich bei diesen zumeist um einen isolierten Eingriff an der Mitralklappe, mit einer deutlich kürzeren EKZ. Hinsichtlich der Gesamtmortalität zeigte sich ein 1-, 5- und 7-Jahres-Überleben in der pTKR-Gruppe von 81%, 66% und 56%, sowie 65%, 52% und 41% in der tTKR-Gruppe. Die höhere Gesamtmortalität dieser Studie im Vergleich zu anderen Arbeiten ist durch das deutlich ältere und multimorbide Patientenkollektiv erklärt. Bei dem Vergleich von Patienten, welche im Rahmen dieser Studie eine prophylaktische TKR erhielten gegenüber den Patienten, bei welchen im Rahmen von Vergleichsarbeiten bewusst auf eine TKR verzichtet wurde (NTKR-Gruppe), zeigte sich ein verbessertes Langzeitüberleben der pTKR-Gruppe. Bei den Arbeiten, bei welchen kein Überlebensvorteil unserer pTKR-Gruppe, gegenüber deren NTKR-Gruppe gezeigt werden konnte, zeigten sich dennoch positive Effekte der begleitenden Klappenoperation. Die erhöhte Frühsterblichkeit dieser Arbeit ist dem Umstand geschuldet, dass durch die zur Indikationsstellung herangezogenen Risikofaktoren ein Hochrisikokollektiv selektioniert wurde, mit einer konsekutiv erhöhten Sterblichkeit auch abhängig vom Ausmass der TI. Bereits in der Vergangenheit konnte eine Verbesserung des Langzeitüberlebens durch die Durchführung einer TKR bei einer TI ≥ 2, gegenüber dem Verzicht auf diese nachgewiesen werden. Anhand des Vergleiches von anderen Arbeiten mit der vorliegenden Arbeit konnte dieser Überlebensvorteil auch für die Durchführung einer pTKR bei einer TI < 2 gezeigt werden. Zudem konnte dargelegt werden, dass es sich bei der begleitenden pTKR um eine effektive und dauerhafte Methode zur Vermeidung einer Klappeninsuffizienz handelt. Somit konnte gezeigt werden, dass auch bei Patienten mit einer TI < 2 eine additiven TKR die Entwicklung einer späten TI verhindert.
Knowledge is limited as to how prior SARS-CoV-2 infection influences cellular and humoral immunity after booster-vaccination with bivalent BA.4/5-adapted mRNA-vaccines, and whether vaccine-induced immunity correlates with subsequent infection. In this observational study, individuals with prior infection (n=64) showed higher vaccine-induced anti-spike IgG antibodies and neutralizing titers, but the relative increase was significantly higher in non-infected individuals (n=63). In general, both groups showed higher neutralizing activity towards the parental strain than towards Omicron subvariants BA.1, BA.2 and BA.5. In contrast, CD4 or CD8 T-cell levels towards spike from the parental strain and the Omicron subvariants, and cytokine expression profiles were similar irrespective of prior infection. Breakthrough infections occurred more frequently among previously non-infected individuals, who had significantly lower vaccine-induced spike-specific neutralizing activity and CD4 T-cell levels. Thus, the magnitude of vaccine-induced neutralizing activity and specific CD4 T-cells after bivalent vaccination may serve as a correlate for protection in previously non-infected individuals.
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.
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.
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: 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.
A recent in-vivo experiment has shown that force can be transmitted between the gastrocnemius and the hamstring muscles due to a direct tissue continuity. However, it remains unclear if this mechanical interaction is affected by the stiffness of the structural connection. This study therefore aimed to investigate the impact of the knee angle on myofascial force transmission across the dorsal knee. A randomized, cross-over study was performed, including n = 56 healthy participants (25.36 ± 3.9 years, 25 females). On two separate days, they adopted a prone position on an isokinetic dynamometer (knee extended or 60° flexed). In each condition, the device moved the ankle three times from maximal plantarflexion to maximal dorsal extension. Muscle inactivity was ensured using EMG. High-resolution ultrasound videos of the semimembranosus (SM) and the gastrocnemius medialis (GM) soft tissue were recorded. Maximal horizontal tissue displacement, obtained using cross-correlation, was examined as a surrogate of force transmission. SM tissue displacement was higher at extended (4.83 ± 2.04 mm) than at flexed knees (3.81 ± 2.36 mm). Linear regression demonstrated significant associations between (1) SM and GM soft tissue displacement (extended: R2 = 0.18, p = 0.001; flexed: R2 = 0.17, p = 0.002) as well as (2) SM soft tissue displacement and ankle range of motion (extended: R2 = 0.103, p = 0.017; flexed: R2 = 0.095, p = 0.022). Our results further strengthen the evidence that local stretching induces a force transmission to neighboring muscles. Resulting remote exercise effects such as increased range of motion, seem to depend on the stiffness of the continuity.
Trial registration: DRKS (Deutsches Register Klinischer Studien), registration number DRKS00024420, first registered 08/02/2021, https://drks.de/search/de/trial/DRKS00024420.
Purpose: Monocentric, prospective study to investigate whether concomitant support of cochlear implant (CI) patients by CI-trained otolaryngologists and application of a standardized head bandage can minimize potential complications during magnetic resonance imaging (MRI).
Methods: Thirty-seven patients with 46 CIs underwent MRI with a prophylactic head bandage. All participants and the otolaryngologist at the CI center completed pre- and post-MRI questionnaires documenting body region scanned, duration of MRI and bandage wear, field strength during the scan, and any complications. If pain was experienced, it was assessed using a visual analog scale (1–10).
Results: MRI was performed without adverse events in 37.8% of cases. Magnet dislocation requiring surgical revision occurred in 2% of cases. Pain was reported in 86% of cases, often due to the tightness of the dressing. Patients with rotating, MRI-compatible magnets reported significantly less pain than participants with older-generation implants. In 11% of cases, the MRI was discontinued.
Conclusion: Serious complications during MRI in cochlear implant patients are rare. Pain is the most common adverse event, probably mainly due to the tight bandage required by most implant types. With newer generations of magnets, these patients experience less pain, no dislocation of the magnets, and no need for bandaging. Although magnet dislocation cannot be completely prevented in older generations of implants, it appears to be reduced by good patient management, which recommends examination under the guidance of physicians trained in the use of hearing implants.
Hintergrund: Epilepsie bezeichnet eine Erkrankung, welche durch eine anhaltende Prädisposition für Symptome, die im Zusammenhang mit einer ungewöhnlich starken oder synchronisierten elektrischen Aktivität des Gehirns auftreten (=epileptischer Anfall) charakterisiert ist. Mutationen in dem Gen DEPDC5 (Dishevelled, Egl-10 and Pleckstrin (DEP) domain-containing protein 5) sind mit fokalen Epilepsien assoziiert und führen in Tiermodellen und humanen Modellen zu einer Überaktivierung des mTOR-Signalweges. Auf neuromorphologischer Ebene zeigt sich die mTOR-Überaktivierung durch eine Vergrößerung des Zelldurchmessers und einer zunehmenden Verästelung der Neuriten. Ziel dieser Studie war es, die morphologischen Auswirkungen der DEPDC5-assoziierten mTOR-Überaktivierung in der SH-SY5Y-Neuroblastomzelllinie zu untersuchen. Dadurch soll eine Einschätzung getroffen werden, ob das im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen bereits gut etablierte SH-SY5Y-Zellmodell auch bei der Untersuchung epilepsieassoziierter Pathomechanismen zum Einsatz kommen kann.
Methoden: Unter Einsatz der CRISPR/Cas9-Methode wurden Knockout(KO)-Mutationen in Exon 2 und Exon 3 des DEPDC5-Gens erzeugt und diese mittels Sanger-Sequenzierung bestätigt. Danach wurden die Knockouts auf RNA- und Proteinebene, durch Real-time-RT-PCR und Western Blot validiert. Die bestätigten homozygoten DEPDC5-KO-Zelllinen wurden anschließend mittels Western Blot auf eine mTOR-Überaktivierung untersucht. Zuletzt erfolgte die neuromorphologische Validierung des DEPDC5-KO. Die Zellgröße proliferierender SH-SY5Y wurden mittels Durchflusszytometrie (FACS) untersucht. Zudem bestimmten wir die neuronale Architektur differenzierter SH-SY5Y unter Einsatz der Sholl-Analyse.
Ergebnisse: Es konnten vier unabhängige DEPDC5-KO-SH-SY5Y-Zelllinien mit homozygoten Indel-Mutationen und vorzeitigem Stoppcodon in Exon 3 generiert werden. Die erwartete Reduktion an DEPDC5-mRNA konnte mittels Real-time 10 RT-PCR nicht festgestellt werden. Die Abwesenheit des Proteins konnte durch Western Blot aber gezeigt werden. Funktionell konnte für alle Zelllinien eine mTOR-Überaktivierung mittels Western Blot nachgewiesen werden. Dabei konnte phosphoryliertes AKT (AKT serine/threonine kinase 1) als stabilster Marker etabliert werden. Auf neuromorphologischer Ebene ließ sich ein Trend in Richtung vergrößertem Zelldurchmesser bei verlängertem Auswachsen der Neuriten feststellen, wobei sich für das Modell Unterschiede zwischen den einzelnen Klonen ergaben.
Diskussion: In dieser Studie gelang es erstmals, den Zusammenhang zwischen DEPDC5-KO und einer mTOR-Überaktivierung in der onkogenen SH-SY5Y-Zelllinie zu replizieren. Das verlängerte Auswachsen der Neuriten, bei jedoch gleichbleibender Anzahl peripherer Verästelungen, stellt dabei einen neuen Befund dar und könnte durch die frühe neuronale Entwicklungsstufe des SH-SY5Y-Zellmodells erklärt werden. Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Arbeit lässt sich sagen, dass das robuste und kostengünstige SH-SY5Y-Zellmodell insbesondere für high-throughput Methoden und Screeningassays ein geeignetes Modell ist. Durch die Kombination mit reiferen Zellmodellen, wie beispielsweise iPSCs (induced pluripotent stem cells), könnte der Phänotyp eines DEPDC5-KO und anderer mTOR-assoziierter Epilepsien, möglichst umfassend in-vitro dargestellt werden.
Die Krebsstammzellforschung gelangte in den letzten Jahren vermehrt in den Fokus der Tumorforschung. Im Tumor bilden Krebsstammzellen eine kleine Population an Zellen mit Stammzelleigenschaften, wodurch sie eine große Rolle bei der Entstehung von Rezidiven, Metastasen, sowie der Entwicklung von Chemotherapieresistenzen spielen. Um eine gezielte Bekämpfung von Krebsstammzellen zu ermöglichen, müssen diese im
Tumor zunächst zuverlässig durch Krebsstammzellmarker detektiert werden können.
Gerade bei soliden pädiatrischen Tumoren, wie dem Hepatoblastom, ergeben sich hierbei Schwierigkeiten dadurch, dass im sehr heterogenen Tumorgewebe viele Zellen aufgrund der embryonalen Natur des Tumors bereits Stammzellmarker exprimieren, ohne dass es sich bei diesen Zellen um Krebsstammzellen handelt. Das Hepatoblastom ist mit 2/3 der Lebertumore des Kindes die häufigste maligne Leberneoplasie im Kindesalter.
Auch wenn es bereits Hinweise auf das Vorliegen von Krebsstammzellen im Hepatoblastom gibt, so konnten diese bisher nicht genauer durch fest definierte Krebsstammzellmarker identifiziert werden.
Um dies zu erreichen, wurden in dieser Arbeit die beiden Hepatoblastomzelllinien HuH6 und HepG2 auf die Expression der bereits bekannten Krebsstammzellmarker CD90, CD34 und CXCR4 überprüft. Zusätzlich wurde auf eine Bindung des „oval cell“ Antikörpers, OV-6, untersucht. Mittels Durchflusszytometrie-Analysen konnte eine Zellpopulation gefunden werden, welche die Oberflächenmarker CD34 und CD90 koexprimiert und gleichzeitig den OV-6 Antikörper bindet. Im nächsten Schritt wurden die Zellen auf einige Krebsstammzelleigenschaften überprüft. Zur weiteren Untersuchung dieser Subpopulation erfolgte mittels MACS (magnetic activated cell sorting) eine Anreicherung der CD90 exprimierenden Zellen. Diese wurde mittels qPCR auf die Expression der Pluripotenzmarker Oct4 und Nanog, sowie der Zytidindeaminase AID untersucht. Es konnte eine signifikant erhöhte Expression von AID und Oct4 detektiert werden. Im Gegensatz hierzu zeigte sich die Expression von EpCAM, c-myc und Albumin, welche als Kontrollgene untersucht wurden, nicht signifikant erhöht. Um auf das Metastasierungspotential der CD90 angereicherten Zellen rückzuschließen, wurde ein Migrationsassay mit angereicherten und depletierten Zellen durchgeführt. Hier wiesen die CD90 angereicherten Zellen, im Vergleich zu den depletierten Zellen eine erhöhte Migration auf. Im Tumorsphäroid-Assay war die HepG2 Zelllinie in der Lage Tumor-61 -sphäroide auszubilden. Nach der Passagierung zeigten diese eine erhöhte Expression der Krebsstammzellmarker CD90 und CD34, sowie der Pluripotenzmarker Oct4 und Nanog.
Zusammengefasst kann mit den Krebsstammzellmarkern CD90, CD34 und OV-6 eine Subpopulation im Hepatoblastom identifiziert werden, die nach unseren Analysen Krebsstammzelleigenschaften aufweisen. Mithilfe dieses Markersets können nun neue Therapieansätze auf ihre Effektivität, Krebsstammzellen gezielt zu eliminieren, getestet werden.
Gene therapy has garnered increasing interest over recent decades. Several therapies employing gene transfer mechanisms have been developed, and, of these, adeno-associated virus (AAV) vectors have demonstrated viability for use with in vivo gene therapy. Several AAV-based therapeutics have received regulatory approval in the last few years including those for retinal disease, spinal muscular atrophy or aromatic L-amino acid decarboxylase deficiency. Lately, with the introduction of novel liver-directed AAV vector-based therapeutics for the treatment of haemophilia A and B, gene therapy has attracted significant attention in the hepatology community, with the liver increasingly recognised as a target for gene therapy. However, the introduction of foreign DNA into hepatocytes is associated with a risk of hepatic reactions, with raised ALT (alanine aminotransferase) and AST (aspartate aminotransferase) being – so far – the most commonly reported side effects. The complete mechanisms underlying the ALT flairs remain to be determined and the long-term risks associated with these new treatments is not yet known. The liver community is increasingly being asked to support liver-directed gene therapy to mitigate potential liver associated harm. In this review, we focus on AAV vector-based gene therapy, shedding light on this promising technique and its remarkable success in haemophilia, with a special focus on hepatic complications and their management in daily clinical practice.
Branching allows neurons to make synaptic contacts with large numbers of other neurons, facilitating the high connectivity of nervous systems. Neuronal arbors have geometric properties such as branch lengths and diameters that are optimal in that they maximize signaling speeds while minimizing construction costs. In this work, we asked whether neuronal arbors have topological properties that may also optimize their growth or function. We discovered that for a wide range of invertebrate and vertebrate neurons the distributions of their subtree sizes follow power laws, implying that they are scale invariant. The power-law exponent distinguishes different neuronal cell types. Postsynaptic spines and branchlets perturb scale invariance. Through simulations, we show that the subtree-size distribution depends on the symmetry of the branching rules governing arbor growth and that optimal morphologies are scale invariant. Thus, the subtree-size distribution is a topological property that recapitulates the functional morphology of dendrites.
Traditionally, biosensors are designed to detect one specific analyte. Nevertheless, disease progression is regulated in a highly interactive way by different classes of biomolecules like proteins and nucleic acids. Therefore, a more comprehensive analysis of biomarkers from a single sample is of utmost importance to further improve both, the accuracy of diagnosis as well as the therapeutic success. This review summarizes fundamentals like biorecognition and sensing strategies for the simultaneous detection of proteins and nucleic acids and discusses challenges related to multianalyte biosensor development. We present an overview of the current state of biosensors for the combined detection of protein and nucleic acid biomarkers associated with widespread diseases, among them cancer and infectious diseases. Furthermore, we outline the multianalyte analysis in the rapidly evolving field of single-cell multiomics, to stress its significance for the future discovery and validation of biomarkers. Finally, we provide a critical perspective on the performance and translation potential of multianalyte biosensors for medical diagnostics.
An 80-year-old post–coronary artery bypass graft (CABG) patient had an acute coronary syndrome with non–ST-segment elevation myocardial infarction (ACS-NSTE) with saphenous vein graft (SVG)–obtuse marginal stenosis. High-definition intravascular ultrasound revealed an underexpanded SVG stent with a hyperechoic structure. Optical coherence tomography confirmed surgical clip causing compression, resolved by post-dilation. This case underscores ACS-NSTE complexity post-CABG and the critical role of coronary imaging in optimizing interventions by addressing surgical clip–induced compression.
Highlights
• Hyperglycaemia, in rodents, is consistently associated with cognitive impairments.
• The strength of this association is supported by the heterogeneity of the studies.
• The study of the role of insulin on cognition is mainly limited to spatial memory.
• Preclinical studies on the role of insulin signalling on cognition are male biased.
Abstract
Beside its involvement in somatic dysfunctions, altered insulin signalling constitutes a risk factor for the development of mental disorders like Alzheimer’s disease and obsessive-compulsive disorder. While insulin-related somatic and mental disorders are often comorbid, the fundamental mechanisms underlying this association are still elusive. Studies conducted in rodent models appear well suited to help decipher these mechanisms. Specifically, these models are apt to prospective studies in which causative mechanisms can be manipulated via multiple tools (e.g., genetically engineered models and environmental interventions), and experimentally dissociated to control for potential confounding factors. Here, we provide a narrative synthesis of preclinical studies investigating the association between hyperglycaemia – as a proxy of insulin-related metabolic dysfunctions – and impairments in working and spatial memory, and attention. Ultimately, this review will advance our knowledge on the role of glucose metabolism in the comorbidity between somatic and mental illnesses.
Highlights
• Increased values in SVD, suggesting reduced oxygen extraction fraction (OEF).
• Vascular dysfunction and microstructural impairment limit OEF capacity.
• Association between prolonged and more alkaline intracellular pH.
• Adaptation of intracellular energy metabolism compensates for reduced OEF.
Abstract
Background: We aimed to investigate whether combined phosphorous (31P) magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) and quantitative T′2 mapping are able to detect alterations of the cerebral oxygen extraction fraction (OEF) and intracellular pH (pHi) as markers the of cellular energy metabolism in cerebral small vessel disease (SVD).
Materials and methods: 32 patients with SVD and 17 age-matched healthy control subjects were examined with 3-dimensional 31P MRSI and oxygenation-sensitive quantitative T′2 mapping (1/T′2 = 1/T2* - 1/T2) at 3 Tesla (T). PHi was measured within the white matter hyperintensities (WMH) in SVD patients. Quantitative T′2 values were averaged across the entire white matter (WM). Furthermore, T′2 values were extracted from normal-appearing WM (NAWM) and the WMH and compared between patients and controls.
Results: Quantitative T′2 values were significantly increased across the entire WM and in the NAWM in patients compared to control subjects (149.51 ± 16.94 vs. 138.19 ± 12.66 ms and 147.45 ± 18.14 vs. 137.99 ± 12.19 ms, p < 0.05). WM T′2 values correlated significantly with the WMH load (ρ=0.441, p = 0.006). Increased T′2 was significantly associated with more alkaline pHi (ρ=0.299, p < 0.05). Both T′2 and pHi were significantly positively correlated with vascular pulsatility in the distal carotid arteries (ρ=0.596, p = 0.001 and ρ=0.452, p = 0.016).
Conclusions: This exploratory study found evidence of impaired cerebral OEF in SVD, which is associated with intracellular alkalosis as an adaptive mechanism. The employed techniques provide new insights into the pathophysiology of SVD with regard to disease-related consequences on the cellular metabolic state.
The question of whether nuclear energy—as a source with relatively low carbon dioxide emissions—can be classified as a sustainable energy source has come into focus in connection with climate change. There is a controversy over securing independence from fossil fuels and gas supplies from other countries through a revival of nuclear energy. On the other hand, some viewpoints are critical: the handling of nuclear waste and the still unclear risks to human health and the environment, especially in light of recent perils from Russian military attacks on Ukrainian nuclear plants. To evaluate the worldwide publications on nuclear energy under health and environmental aspects, socio-economic parameters were included to provide an informed background for all stakeholders, from scientists to decision-makers. The correlation between the number of nuclear power plants and the publication output of the countries is proven to be highly significant. Thus, the operating countries publish the most. It has been shown that the development and economic use of nuclear energy are major stimuli for scientific endeavors. Reactor accidents have also spurred research. Mathematical risk modeling has been the area with the highest citation rate to date, but environmental and health aspects have become more important, especially after major accidents. The results show the importance of economic interests in research on nuclear energy from health and environmental aspects. Against the background of transnational hazards, global research participation should be encouraged. Moreover, the international debate should not ignore the reality of threats and their possible impacts.
Despite antagonizing attempts from the tobacco industry, passive inhalation of tobacco smoke is known to be cancerogenic and toxic to human health for decades. Nonetheless, millions of non-smoking adults and children are still victims of second-hand smoke. Accumulation of particulate matter (PM) in confined spaces such as the car are particularly harmful due to high concentrations. We here aimed to analyze the specific effects of ventilation conditions in the setting of a car. By the use of the measuring platform TAPaC (tobacco-associated particulate matter emissions inside a car cabin), 3R4F reference cigarettes, Marlboro red, and Marlboro gold were smoked in a car interior with a volume of 3.709 m3. Seven different ventilation conditions (C1–C7) were analyzed. Under C1, all windows were closed. Under C2–C7, the car ventilation was turned on power level 2/4 with the air directed towards the windshield. Only the passenger side window was opened, where an outer placed fan could create an airstream speed of 15.9–17.4 km/h at one meter distance to simulate a driving car. C2: Window 10 cm opened. C3: Window 10 cm opened with the fan turned on. C4: Window half-opened. C5: Window half-opened with the fan turned on. C6: Window fully opened. C7: Window fully opened with the fan turned on. Cigarettes were remotely smoked by an automatic environmental tobacco smoke emitter and a cigarette smoking device. Depending on the ventilation condition the cigarettes emitted different mean PM concentrations after 10 min under condition C1 (PM10: 1272–1697 µg/m3, PM2.5: 1253–1659 µg/m3, PM1: 964–1263 µg/m3) under C2, C4, and C6 (PM10: 68.7–196.2 µg/m3, PM2.5: 68.2–194.7 µg/m3, PM1: 66.1–183.8 µg/m3) C3, C5, and C7 (PM10: 73.7–139 µg/m3, PM2.5: 72–137.9 µg/m3, PM1:68.9–131.9 µg/m3). Vehicle ventilation is insufficient to protect passengers from toxic second-hand smoke completely. Brand-specific variations of tobacco ingredients and mixtures markedly influence PM emissions under ventilation conditions. The most efficient ventilation mode to reduce PM exposure was achieved by opening the passenger´s window 10 cm and turning the onboard ventilation on power level 2/4. In-vehicle smoking should be banned to preserve innocent risk groups (e.g., children) from harm.
The combination of pamapimod and pioglitazone (KIN001) has a synergetic antiviral, anti-inflammatory, and antifibrotic activity, which may prevent evolution toward COVID-19-associated severe respiratory failure. In a randomized, placebo-controlled, double-blind, phase 2, multicenter trial, 128 non-critically ill hospitalized patients with confirmed COVID-19 were treated with KIN001 or a placebo for 28 days. The proportion of patients alive and free of oxygen or respiratory support at the end of the therapy was lower than anticipated but not different in the two groups (KIN001 n = 19, 29%, placebo n = 21, 33%). 85 participants had at least one adverse event, with no difference in the number and distribution of events between the two groups. The clinical trial was stopped for futility, mainly due to a lower-than-expected incidence of the primary endpoint. KIN001 was safe and well-tolerated but had no significant effect on clinical outcome.
Fondaparinux sodium is a chemically synthesized selective factor Xa inhibitor approved for the prevention and treatment of venous thromboembolic events, that is, deep vein thrombosis, pulmonary embolism, and superficial vein thrombosis, in acutely ill (including those affected by COVID-19 or cancer patients) and those undergoing surgeries. Since its approval in 2002, the efficacy and safety of fondaparinux is well demonstrated by many clinical studies, establishing the value of fondaparinux in clinical practice. Some of the advantages with fondaparinux are its chemical nature of synthesis, minimal risk of contamination, 100% absolute bioavailability subcutaneously, instant onset of action, a long half-life, direct renal excretion, fewer adverse reactions when compared with direct oral anticoagulants, and being an ideal alternative in conditions where oral anticoagulants are not approved for use or in patients intolerant to low molecular weight heparins (LMWH). In the last decade, the real-world use of fondaparinux has been explored in other conditions such as acute coronary syndromes, bariatric surgery, in patients developing vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia (VITT) and in pregnant women with heparin-induced thrombocytopenia (HIT), or those intolerant to LMWH. The emerging data from these studies have culminated in recent updates in the guidelines that recommend the use of fondaparinux under various conditions. This paper aims to review the recent data and the subsequent updates in the recommendations of various guidelines on the use of fondaparinux sodium.
Background/Objectives: Agility and cognitive abilities are typically assessed separately by different motor and cognitive tests. While many agility tests lack a reactive decision-making component, cognitive assessments are still mainly based on computer-based or paper-pencil tests with low ecological validity. This study is the first to validate the novel SKILLCOURT technology as an integrated assessment tool for agility and cognitive-motor performance.
Methods: Thirty-two healthy adults performed agility (Star Run), reactive agility (Random Star Run) and cognitive-motor (executive function test, 1-back decision making) performance assessments on the SKILLCOURT. Cognitive-motor tests included lower limb responses in a standing position to increase the ecological validity when compared to computer-based tests. Test results were compared to established motor and agility tests (countermovement jump, 10 m linear sprint, T-agility tests) as well as computer-based cognitive assessments (choice-reaction, Go-NoGo, task switching, memory span). Correlation and multiple regression analyses quantified the relation between SKILLCOURT performance and motor and cognitive outcomes.
Results: Star Run and Random Star Run tests were best predicted by linear sprint (r = 0.68, p < 0.001) and T-agility performance (r = 0.77, p < 0.001), respectively. The executive function test performance was well explained by computer-based assessments on choice reaction speed and cognitive flexibility (r = 0.64, p < 0.001). The 1-back test on the SKILLCOURT revealed moderate but significant correlations with the computer-based assessments (r = 0.47, p = 0.007).
Conclusion: The results support the validity of the SKILLCOURT technology for agility and cognitive assessments in more ecologically valid cognitive-motor tasks. This technology provides a promising alternative to existing performance assessment tools.
Hintergrund: Anämie gehört zu den häufigsten Erkrankungen weltweit und stellt daher ein zentrales globales Gesundheitsproblem dar. Etwa ein Drittel aller chirurgischen Patienten weisen präoperativ eine Anämie auf. Dies wird als unabhängiger Risikofaktor für eine erhöhte Morbidität und Mortalität sowie für das vermehrte Auftreten postoperativer Komplikationen angesehen. Vor diesem Hintergrund wurde von der Weltgesundheitsorganisation (World Health Organization, WHO) ein patientenzentriertes Behandlungskonzept namens Patient Blood Management (PBM) gefordert, um unter anderem Anämien frühzeitig zu diagnostizieren und einen rationalen Einsatz von Fremdblutprodukten zu fördern. Trotz der Tatsache, dass PBM vor etwa 10 Jahren eingeführt wurde, scheint Deutschland im internationalen Vergleich eine überdurchschnittlich hohe Menge an Erythrozytenkonzentrat-(EK)Einheiten pro Kopf zu transfundieren. Die Ursachen dafür sind bislang unklar und könnten möglicherweise durch eine erhöhte Anämie- Prävalenz bei chirurgischen Patienten und dem damit verbundenen erhöhten Bedarf an Transfusionen einhergehen.
Zielsetzung: Ziel dieser Arbeit ist die multizentrische Erfassung der präoperativen Anämie-Prävalenz innerhalb des Zeitraums 2007-2019 in Deutschland.
Methoden: In dieser retrospektiven, multizentrischen Beobachtungsstudie wurden alle Patienten jeden Alters, die im Monat März der Jahre 2007, 2012, 2015, 2017 und 2019 in acht teilnehmenden Krankenhäusern operiert wurden, erfasst. Patientencharakteristika und klinische Daten wurden aus den Krankenhausinformationssystemen der teilnehmenden Krankenhäuser entnommen. Primäres Ziel war die Prävalenz der Anämie bei Krankenhausaufnahme. Sekundäre Endpunkte waren der Zusammenhang zwischen Anämie und Anzahl der transfundierten EKs, Dauer des Krankenhausaufenthalts und Sterblichkeit im Krankenhaus.
Ergebnisse: Von insgesamt 30.763 Patienten konnten 23.836 Patienten aus acht Krankenhäusern in die Analyse eingeschlossen werden. Im untersuchten Zeitraum zeigte sich eine Reduktion der präoperativen Anämie-Prävalenz erwachsener Patienten von 37% auf 32,2%. Die Zahl, der mit Erythrozytenkonzentraten -5- transfundierten Patienten, ging signifikant von 16,5 % im Jahr 2007 auf 7,8 % im Jahr 2019 zurück, wobei Patienten mit präoperativer Anämie im Vergleich zu Patienten ohne Anämie sechsmal mehr EKs erhielten. Insgesamt verkürzte sich die Krankenhausverweildauer seit 2007 deutlich, zeigte jedoch eine signifikante Verlängerung bei Vorliegen einer präoperativen Anämie. Die Sterblichkeitsrate war über die Jahre hinweg konstant, dennoch signifikant höher bei anämischen Patienten. Eine multivariate Regressionsanalyse mit festen Effekten ergab, dass präoperative Anämie und EK-Transfusion Prädiktoren für die Sterblichkeitsrate waren.
Diskussion: Die Prävalenz der präoperativen Anämie lag in unserer Studienpopulation im Jahr 2019 bei 32,2 %, was der weltweiten Prävalenz entspricht. Das Implementieren von PBM-Strategien, um präoperative Anämien frühzeitig zu identifizieren und zu therapieren sowie Blutprodukte rational einzusetzen, nimmt daher weiterhin einen großen Stellenwert ein. Diese perioperativen Maßnahmen sind für alle chirurgischen Patienten von zentraler Bedeutung, da eine präoperative Anämie den Bedarf an EK-Transfusionen erhöhen, die Liegezeit verlängern und mit einer erhöhten Sterblichkeitsrate assoziiert sein kann.
Traditionally, biosensors are designed to detect one specific analyte. Nevertheless, disease progression is regulated in a highly interactive way by different classes of biomolecules like proteins and nucleic acids. Therefore, a more comprehensive analysis of biomarkers from a single sample is of utmost importance to further improve both, the accuracy of diagnosis as well as the therapeutic success. This review summarizes fundamentals like biorecognition and sensing strategies for the simultaneous detection of proteins and nucleic acids and discusses challenges related to multianalyte biosensor development. We present an overview of the current state of biosensors for the combined detection of protein and nucleic acid biomarkers associated with widespread diseases, among them cancer and infectious diseases. Furthermore, we outline the multianalyte analysis in the rapidly evolving field of single-cell multiomics, to stress its significance for the future discovery and validation of biomarkers. Finally, we provide a critical perspective on the performance and translation potential of multianalyte biosensors for medical diagnostics.
Approximately 80 % of persistent wound infections are affected by the presence of bacterial biofilms, resulting in a severe clinical challenge associated with prolonged healing periods, increased morbidity, and high healthcare costs. Unfortunately, in vitro models for wound infection research almost exclusively focus on early infection stages with planktonic bacteria. In this study, we present a new approach to emulate biofilm-infected human wounds by three-dimensional human in vitro systems. For this purpose, a matured biofilm consisting of the clinical key wound pathogen Pseudomonas aeruginosa was pre-cultivated on electrospun scaffolds allowing for non-destructive transfer of the matured biofilm to human in vitro wound models. We infected tissue-engineered human in vitro skin models as well as ex vivo human skin explants with the biofilm and analyzed structural tissue characteristics, biofilm growth behavior, and biofilm-tissue interactions. The structural development of biofilms in close proximity to the tissue, resulting in high bacterial burden and in vivo-like morphology, confirmed a manifest wound infection on all tested wound models, validating their applicability for general investigations of biofilm growth and structure. The extent of bacterial colonization of the wound bed, as well as the subsequent changes in molecular composition of skin tissue, were inherently linked to the characteristics of the underlying wound models including their viability and origin. Notably, the immune response observed in viable ex vivo and in vitro models was consistent with previous in vivo reports. While ex vivo models offered greater complexity and closer similarity to the in vivo conditions, in vitro models consistently demonstrated higher reproducibility. As a consequence, when focusing on direct biofilm-skin interactions, the viability of the wound models as well as their advantages and limitations should be aligned to the particular research question of future studies. Altogether, the novel model allows for a systematic investigation of host-pathogen interactions of bacterial biofilms and human wound tissue, also paving the way for development and predictive testing of novel therapeutics to combat biofilm-infected wounds.
Einleitung: Im Jahr 2016 wurde eine neue, individuelle Lehrform, das „Lernzentrum für ein individualisiertes medizinisches Tätigkeitstraining und Entwicklung“ („Limette“), an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster entwickelt. Das Ziel dieser Lernform ist und war es, nicht nur die theoretische Lehre, sondern vor allem die praktische Lehre und praktische Szenarien in einem geschütztem Lernumfeld in der medizinischen Lehrdidaktik in den Vordergrund zu stellen.
Die Studierenden nehmen an verschiedenen Fächern der Limette teil. In dieser Promotionsarbeit liegt der Fokus auf der Limette Patient Blood Management (PBM) und Transfusionsmedizin.
Vor Kursbeginn wird den Studierenden Zugang zu verschiedenen Vorbereitungsvideos sowie weiteren theoretischen Materialien über PBM und Transfusionsmedizin zur Verfügung gestellt. Bei der Limette durchläuft jeder Studierende sechs verschiedene Stationen. Hierbei beobachten Dozenten die Fertigkeiten und die Umsetzung der Aufgabenlösung durch halbverspiegelte Scheiben, im Umgang mit echten Blutprodukten oder die Kommunikation mit Patienten, die von Schauspielern dargestellt werden. Die Beobachtungen werden den Dozenten des Seminars, welches im Anschluss zur Nachbesprechung stattfindet, mitgeteilt. Hier teilen die Studierenden untereinander ihr Wissen, können den Dozenten Fragen stellen und werden ihnen weitere theoretisch-praktische Kenntnisse vermittelt.
Ziel der Arbeit: Die Promotionsarbeit hat die Auswertung der Selbsteinschätzungsbögen vor und nach der Limette mit anschließender Interpretation der Ergebnisse zum Ziel. Es soll eruiert werden, ob diese neue Lehrmethodik effektiv in der Umsetzung des Lehrerfolgs ist.
Methodik: Die Selbsteinschätzungsbögen hinsichtlich medizinischer Fertigkeiten und Tätigkeiten werden vor und nach der Limette von den Studierenden ausgefüllt. Die Aufgabenstellungen fokussieren sich jeweils auf medizinische Tätigkeiten, bei denen aus 13 verschiedenen Entrustable Professional Activities (EPAs) diejenigen hinterlegt werden, die bei dieser Aufgabe gelehrt werden. Die Differenz von post- zu prä- Selbsteinschätzung zeigt den Lehrerfolg. Die EPAs werden alle analysiert und mit Hilfe der sogenannten Cohen-Zahl interpretiert. Die Cohen Zahl ist definiert als die Differenz zwischen den Mittelwerten zweier Gruppen dividiert durch die gemeinsame Standardabweichung der beiden Populationen. Nach dem Autor Hattie wurde die Skalierung von Cohen für die Lehre angepasst und dabei folgende Einteilung definiert: d = 0,2 (klein), d = 0,4 (mittel) und d = 0,6 (groß). Alle Methoden mit d > 0,4 wurden als „Zone der gewünschten Effekte“ eingestuft.
Ergebnisse: Im Wintersemester 2021/2022 nahmen n=122 Studierende teil, von welchen n=50 beide Fragebögen komplettierten. Eine signifikante Zahl der dargestellten EPAs (50%) hat gute Ergebnisse erzielt, weist mithin einen Cohen´s Wert von d > 0,40 auf. Im Sommersemester 2022 nahmen n=99 Studierende teil, wobei nur n=29 beide Selbsterhebungsbögen komplettierten. Aufgrund des niedrigen Rücklaufs war die Zahl der ausgefüllten Selbsteinschätzungsbögen deutlich geringer und zugleich die Ergebnisse geringer ausgeprägt. In jenem Semester weist die Mehrheit der Ergebnisse einen Cohen´s d-Wert zwischen 0,15 und 0,4 auf, was als durchschnittlicher Lehrerfolg beurteilt wird.
Schlussfolgerung: Die Lehrform der Limette ist eine neue Form der praktischen Lehrvermittlung, die kontinuierlichen Anpassungen unterliegt. Eine hohe Zahl an ausgefüllten Selbsteinschätzungsbögen ist erstrebenswert, um den Lehrerfolg positiv und statistisch signifikant interpretieren zu können. Hierbei ist es nötig, die Lehre in der Limette auszuwerten und gegebenenfalls weitere Anpassungen durchzuführen.
Die Limette ist eine neue Lehrmethode mit einem guten Lehrerfolg hinsichtlich der Vermittlung praktischer Fähigkeiten und sozialer Kompetenz, welche auch an anderen Institutionen angewandt und umgesetzt werden könnte.
Beside its involvement in somatic dysfunctions, altered insulin signalling constitutes a risk factor for the development of mental disorders like Alzheimer’s disease and obsessive-compulsive disorder. While insulin-related somatic and mental disorders are often comorbid, the fundamental mechanisms underlying this association are still elusive. Studies conducted in rodent models appear well suited to help decipher these mechanisms. Specifically, these models are apt to prospective studies in which causative mechanisms can be manipulated via multiple tools (e.g., genetically engineered models and environmental interventions), and experimentally dissociated to control for potential confounding factors. Here, we provide a narrative synthesis of preclinical studies investigating the association between hyperglycaemia – as a proxy of insulin-related metabolic dysfunctions – and impairments in working and spatial memory, and attention. Ultimately, this review will advance our knowledge on the role of glucose metabolism in the comorbidity between somatic and mental illnesses.
Im 20. Jahrhundert entwickelte sich die Kinderchirurgie aus der Allgemeinchirurgie als eigenständiges Fachgebiet, da zunehmend klar wurde, dass Kinder einer anderen Behandlung bedürfen als Erwachsene und andere Rahmenbedingungen benötigen. Während sich die Erwachsenenchirurgie danach in immer mehr Subdisziplinen aufteilte, ist die Kinderchirurgie ein generalistisches chirurgisches Fach geblieben.
Die vorliegende Arbeit analysiert die Entwicklung der Kinderchirurgie in Deutschland im Hinblick auf medizinische und nicht-medizinische Aspekte und die aktuelle Versorgungssituation, letzteres mit einem Vergleich der Ergebnisqualität ausgewählter angeborener Fehlbildungen im internationalen Vergleich.
Für die Analyse wurden Methoden der Versorgungsforschung angewandt. Die beinhaltete insbesondere die Nutzung von öffentlichen Statistiken und Sekundärdaten, die Statistiken der Deutschen Gesellschaft für Kinderchirurgie sowie die Befragung von ausgewählten Gruppen. Die Analyse bezog sich im Detail auf die Anzahl der Einrichtungen, die akademische und nicht akademische Ausrichtung der Leistungserbringer, die regionale Verteilung, die Personalentwicklung, die Verteilung von Patientinnen und Patienten zwischen den Fachgebieten und innerhalb der Kinderchirurgie und die Netzwerkbildung. Weiterhin wurde die Ergebnisqualität ausgewählter angeborener Fehlbildungen im internationalen Kontext analysiert.
Die Kinderchirurgie ist in Deutschland die Hauptdisziplin für die chirurgische Behandlung von Kindern und Jugendlichen geworden. Sie hat eine weitgehende Flächendeckung erreicht. Die Entwicklung wurde dabei von politischen Entscheidungen beeinflusst, was am Beispiel der Stagnation der Niederlassungen und der Zunahme der kinderchirurgischen Einrichtungen nach Änderung der Perinatal-Versorgung gezeigt werden konnte. Das Spektrum der Kinderchirurgie umfasst die allgemeine Kinderchirurgie, die Neugeborenenchirurgie, Kinderurologie, Kindertraumatologie, Thoraxchirurgie, Teile der Kinderneurochirurgie, plastische Kinderchirurgie, operative Kinderonkologie und die Verbrennungsmedizin. Sie geht damit weit über die Versorgung von angeborenen Fehlbildungen hinaus, wenngleich diese im Zentrum der politischen Diskussionen stehen. Die Arbeitsbedingungen in der Kinderchirurgie haben sich in den letzten Jahren konstant geändert. Die Zahl der Kliniken hat kontinuierlich zugenommen, genauso wie die Zahl der Fachärztinnen und Fachärzte. Der Anteil an Frauen und an Teilzeitbeschäftigten stieg ebenfalls. Die Zahl der ausgeschriebenen Stellen nahm in den Jahren 2021 und 2022 deutlich zu. Die Patientenzahl in den Abteilungen nahm insbesondere seit 2017 ab.
Für die Analyse der Ergebnisqualität wurden die Krankheitsbilder Ösophagusatresie, Dünndarmatresie, Colonatresie, Bauchwanddefekte und Zwerchfellhernien gewählt. Für Kinder mit Ösophagusatresie und Bauchwanddefekten konnte aufgrund der spezifischen Prozeduren die dezentrale Versorgung für Deutschland aufgezeigt werden. Der Vergleich der Ergebnisqualität der Versorgung von angeborenen Fehlbildungen zeigte keine schlechteres Mortalität bei den operierten Kindern mit Ösophagusatresie, den Kindern mit Bauchwanddefekten, Zwerchfellhernie und Darmatresien. Die Verweildauer entsprach bei der Ösophagusatresie, den Bauchwanddefekten und Zwerchfellhernie dem internationalen Vergleich, bei den Darmatresien war sie länger. Weiterhin gab es eine vermehrte Anlage von Stomata bei den Darmatresien.
Die Auswertung der Perinatalzentren Level 1 und 2 ergab eine konstant große Anzahl von Zentren ohne Kinderchirurgie am eigenen Standort. Im Bereich der seltenen Erkrankungen zeigte die Zuordnung der Kliniken zu den verschiedenen Zentren keine durchgehende Systematik. Das Gütesiegel „Ausgezeichnet für Kinder“ hatten 26 kinderchirurgische Kliniken, das Gütesiegel „Das schwerbrandverletzte Kind“ erhielten 16 Zentren für schwerbrandverletzte Kinder, 4 Erwachsenenzentren, die auch Kinder behandelten und 6 spezialisierte Kliniken für brandverletzte Kinder.
Zusammenfassend zeigt die Arbeit die erreichte Flächendeckung der Kinderchirurgie, die teilweise durch politische Entscheidungen geprägt ist. Das Spektrum ist weiterhin generalistisch geblieben, auch wenn nicht jede Abteilung alle Anteile des Spektrums abdeckt. Die Versorgung von angeborenen Fehlbildungen erfolgt grundsätzlich dezentral.
Human feline leukaemia virus subgroup C receptor-related proteins 1 and 2 (FLVCR1 and 2) are major facilitator superfamily transporters from the solute carrier family 49. Dysregulation of these ubiquitous transporters has been linked to various haematological and neurological disorders. While both FLVCRs were initially proposed to hold a physiological function in heme transport, subsequent studies questioned this notion. Here, we used structural, computational and biochemical methods and conclude that these two FLVCRs function as human choline transporters. We present cryo-electron microscopy structures of FLVCRs in different inward- and outward-facing conformations, captured in the apo state or in complex with choline in their translocation pathways. Our findings provide insights into the molecular framework of choline coordination and transport, largely mediated by conserved cation-π interactions, and further illuminate the conformational dynamics of the transport cycle. Moreover, we identified a heme binding site on the protein surface of the FLVCR2 N-domain, and observed that heme actively drives the conformational transitions of the protein. This auxiliary binding site might indicate a potential regulatory role of heme in the FLVCR2 transport mechanisms. Our work resolves the contested substrate specificity of the FLVCRs, and sheds light on the process of maintaining cellular choline homeostasis at the molecular level.
Der Einfluss von Trauma-aktiviertem platelet-rich fibrin auf mesenchymale Stammzellen in vitro
(2023)
Ziel dieser Arbeit war es, die Wechselwirkung zwischen MSC und PRF von Traumapatienten herauszuarbeiten und zu überprüfen, ob ein therapeutischer Einsatz der Kombination von MSC und Trauma-aktiviertem PRF in Frakturen sinnvoll erscheint.
Hierfür wurden MSC mit PRF über einen Zeitraum von 24 oder 120 Stunden co-inkubiert und die metabolische Aktivität, definierte Faktoren im Überstand (IL-6, CXCL10, VEGF und IDO-2) und die Genexpression ausgewählter Faktoren (MAPK8, MAPK14, IL-6, CXCL10,IDO-1, TNFAIP6, VEGFA, RUNX2 und COL1A) in bis zu drei Messzeitpunkten überprüft. Die Versuche erfolgten vergleichend mit Traumapatienten und gesunden Probanden.
Es konnte gezeigt werden, dass Trauma-aktiviertes PRF verglichen mit PRF von gesunden Probanden die metabolische Aktivität von MSC nach 120 Stunden erhöhen kann. Zudem stellten sich erhöhte Werte des inflammatorischen Faktors IL-6 im Überstand bei Traumapatienten nach 24 und 72 Stunden dar, welche bis zum dritten Messzeitpunkt nach 120 Stunden wieder abfielen. Ein ähnlicher Verlauf zeigte sich bei den Messwerten von VEGFA, einem Faktor, welcher eine große Rolle bei der Angiogenese spielt.
Über alle Messzeitpunkte hinweg konnten niedrigere Werte in der Genexpression von COL1A und RUNX2 im Vergleich zu den Kontrollmessungen erfasst werden.
Die Ergebnisse zeigen, dass im Vergleich zu PRF gesunder Probanden Trauma-aktiviertes PRF die Möglichkeit besitzt, die Proliferation von MSC zu stimulieren. Außerdem wurde beobachtet, dass Trauma-aktiviertes PRF ein inflammatorisches und angiogenetisches Potenzial nach 72 Stunden besitzt, welches nach 120 Stunden allerdings wieder abfällt. Möglicherweise kann durch den Einfluss von MSC der Inflammation entgegengewirkt werden. Ein signifikantes osteogenes Potenzial des Trauma-aktivierten PRFs konnte zu keinem Messzeitpunkt nachgewiesen werden.
Inwiefern der Einsatz von MSC in Kombination mit Trauma-aktiviertem PRF die Frakturheilung verbessern kann, konnte in der vorliegenden Studie nicht eindeutig geklärt werden. Es kann allerdings davon ausgegangen werden, dass die Implantation von Trauma-aktiviertem PRF und MSC in den Defekt erst nach Verstreichen einer bestimmten Zeitperiode nach dem Trauma durchgeführt werden sollte. Die Gründe für diese Annahme sind das erhöhte proliferative und verringerte inflammatorische Potenzial im Verlauf. Eine Ursache für das Fehlen der osteogenen Differenzierung der MSC kann der kurze Messzeitraum sein.
Weitere Studien sollten folgen, um das Potenzial der Kombination von MSC und Trauma-aktiviertem PRF als therapeutisches Verfahren zu überprüfen.
A Corrigendum on "SARS-CoV-2 Omicron variants: burden of disease, impact on vaccine effectiveness and need for variant-adapted vaccines" by Pather S, Madhi SA, Cowling BJ, Moss P, Kamil JP, Ciesek S, Muik A and Türeci Ö (2023). . 14:1130539. doi: 10.3389/fimmu.2023.1130539
The ongoing COVID-19 pandemic, caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is partly under control by vaccination. However, highly potent and safe antiviral drugs for SARS-CoV-2 are still needed to avoid development of severe COVID-19. We report the discovery of a small molecule, Z-Tyr-Ala-CHN2, which was identified in a cell-based antiviral screen. The molecule exerts sub-micromolar antiviral activity against SARS-CoV-2, SARS-CoV-1, and human coronavirus 229E. Time-of-addition studies reveal that Z-Tyr-Ala-CHN2 acts at the early phase of the infection cycle, which is in line with the observation that the molecule inhibits cathepsin L. This results in antiviral activity against SARS-CoV-2 in VeroE6, A549-hACE2, and HeLa-hACE2 cells, but not in Caco-2 cells or primary human nasal epithelial cells since the latter two cell types also permit entry via transmembrane protease serine subtype 2 (TMPRSS2). Given their cell-specific activity, cathepsin L inhibitors still need to prove their value in the clinic; nevertheless, the activity profile of Z-Tyr-Ala-CHN2 makes it an interesting tool compound for studying the biology of coronavirus entry and replication.
Trauma ist in Deutschland und weltweit eine der häufigsten Todesursache bei Personen unter 55 Jahren. Eine traumatische Verletzung von Gewebe führt zur Freisetzung von sogenannten damage-associated molecular patterns (DAMPs), die eine Entzündungskaskade auslösen, welche die Organfunktion negativ beeinträchtigt. Dies führt bei anhaltender Entzündung zunächst zu Organdysfunktion, was im weiteren Verlauf zu Organversagen führt und im Spätstadium im multiplen Organversagen (MOF) enden kann. In den meisten Fällen ist die inflammatorische Antwort des Immunsystems auf das Trauma adäquat und entspricht einem gut koordinierten Netzwerk von Immunzellen, Zytokinen und Chemokinen, welches zur Wiederherstellung des geschädigten Gewebes führt. Wenn dieses Netzwerk jedoch nicht im Gleichgewicht ist, kann die Entzündungsreaktion durch eine sogenannte feed-forward-loop von Inflammation und Gewebeschäden verstärkt werden. Wenn dieser Prozess systemisch wird, spricht man vom systemic inflammatory response syndrome (SIRS). Auf der anderen Seite gibt es ein Gegenstück zu SIRS, nämlich das sogenannte compensatory anti-inflammatory response syndrome (CARS). Auch ein Überschießen von CARS kann den Verlauf der posttraumatischen Inflammation negativ beeinträchtigen. Sowohl eine Verschiebung in Richtung von SIRS als auch in Richtung von CARS kann zu Organfunktionsstörungen, nosokomialen Infektionen und letztendlich zum Tod führen. Daher ist eine ausgeglichene, frühe posttraumatische Immunantwort für ein gutes Outcome von entscheidender Bedeutung.
Monozyten nehmen eine kritische Stellung sowohl in der primären Immunantwort nach Trauma als auch nach Infektion ein. Durch die Oberflächenexpression von diversen sogenannten pattern-recocnition receptors (PRRs), insbesondere Toll-Like-Rezeptoren (TLRs), können Monozyten Pathogene und sogenannte pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) erkennen und neutralisieren. Darüber hinaus können Monozyten PAMPs über major histocompatibility complex class II -Moleküle (MHC-II) dem adaptiven Immunsystem präsentieren und somit als zelluläre Verbindung zwischen dem angeborenen und dem adaptiven Immunsystem fungieren. TLR2, eine Untergruppe der TLRs, ist einer der Hauptrezeptoren für PAMPs von grampositiven Bakterien wie S. aureus, dem Hauptkeim für posttraumatische Wundinfektionen und nosokomiale Infektionen.
Es gibt immer noch keinen Konsens über den Einfluss von Trauma auf die Funktion von Monozyten und deren Expressionsprofil von PRRs und MHC-II-Molekülen nach einem Trauma. Verschiedene Studien berichten von einer beeinträchtigten TLR2-Expression bei Monozyten nach Trauma, während sich in anderen Studien eine konstante oder sogar erhöhte TLR2-Expression bei Monozyten nach Trauma gezeigt hat. Die Daten sind auch in Bezug auf die posttraumatische Phagozytoseleistung von Monozyten unbeständig. Während in einigen Studien im frühen posttraumatischen Verlauf im Vergleich zu gesunden Probanden von einer erhöhten Anzahl zirkulierender Monozyten mit erhaltener Phagozytoseleistung berichtet wird, zeigten andere Studien eine verminderte Phagozytoseleistung von Monozyten nach Trauma. Darüber hinaus gibt es widersprüchliche Ergebnisse bezüglich der Fähigkeit von Monozyten, proinflammatorische Zytokine wie Interleukin (IL)-1β oder Tumor necrosis factor (TNF)-α freizusetzen.
Zusammengefasst ist die derzeitige Studienlage widersprüchlich. Zusätzlich wurde es in bisherigen Studien verpasst, die Kombination verschiedener Aspekte wie die Funktionalität der Monozyten in Bezug auf Phänotypisierung oder funktioneller Assays und deren Beobachtung über einen längeren Zeitraum miteinzubeziehen.
Die unterschiedlichen Ergebnisse der bisherigen Studien könnte durch die Natur des Polytraumas bedingt sein, beispielsweise durch verschiedene Verletzungsmuster und Verletzungsschwere, die unterschiedliche Erstversorgung am Unfallort, die Zeit bis zur Ankunft in der Notaufnahme oder die unterschiedliche primäre und definitive Versorgung der Verletzungen. All das kann zu einer unterschiedlichen Antwort des Immunsystems und somit zu unterschiedlichen Outcomes führen.
Daher war es Ziel unserer Studie, die oben genannten Variablen zu eliminieren, und eine kontrollierte Polytraumastudie am Schweinemodell durchzuführen, um die Funktionalität von Schweinemonozyten über einen Zeitraum von 72 Stunden nach Trauma zu untersuchen.
Zusätzlich und im Gegensatz zu früheren Studien haben wir die Phänotypisierung von Monozyten (TLR2 und MHC-II [SLA-DR]) mit einem funktionellen Phagozytose-Assay kombiniert und deren direkte Assoziation in einem unabhängigen Assay analysiert.
Peripheres Blut wurde vor (-1h) und direkt nach der Induktion des Polytraumas (PT) (0h) entnommen, sowie 3,5h, 5,5h, 24h und 72h später. Die Expression von H(S)LA-DR und TLR2 auf Schweine-Monozyten wurde untersucht. Außerdem wurde die Phagozytierungsaktivität von Schweinemonozyten gemessen.
Darüber hinaus wurden aus mechanistischen Gründen Blutproben von 10 gesunden Schweinen zunächst einem TLR2-neutralisierenden Antikörper und anschließend S. aureus-Partikeln ausgesetzt, bevor die Phagozytoseleistung der Monozyten untersucht wurde.
Die Anzahl der CD14 + -Monozyten aller zirkulierenden Leukozyten blieb während des Beobachtungszeitraums konstant, während der Prozentsatz der CD14 + H(S)LA-DR + -Monozyten direkt, 3,5h und 5,5h nach dem Trauma signifikant abnahm. Der Prozentsatz von TLR2 + exprimierenden Zellen aus allen Monozyten verringerte sich direkt, 3,5h und 5,5h nach dem Trauma signifikant. Der Prozentsatz der phagozytierenden Monozyten nahm direkt nach Trauma ab und blieb in den ersten 3,5 Stunden nach dem Trauma niedriger, stieg jedoch nach 24 Stunden an. Die Antagonisierung von TLR2 verringerte signifikant die Phagozytoseleistung der Monozyten.
Sowohl der verringerte Prozentsatz der aktivierten als auch der TLR2-exprimierenden Monozyten blieb bestehen, solange die verringerte Phagozytoseleistung beobachtet wurde.
Darüber hinaus führte auch die Neutralisation von TLR2 zu einer verminderten Phagozytoseleistung. Daher nehmen wir an, dass eine verringerte TLR2-Expression für die verringerte Phagozytoseleistung verantwortlich ist.
Background: Developmentally adapted cognitive processing therapy (D-CPT) is an effective treatment for posttraumatic stress disorder (PTSD) in adolescents and young adults. It is unclear if therapeutic adherence and competence in D-CPT are associated with higher PTSD treatment gains.
Objective: To assess if higher therapeutic adherence and competence in D-CPT are associated with higher symptom reduction of PTSD in adolescents and young adults, while controlling for therapeutic alliance.
Participants and setting: Participants were 38 patients (aged 14–21 years; M = 17.61 years, SD = 2.42 years) of a multicenter randomized controlled trial in which the efficacy of D-CPT was compared to a waitlist with treatment advice.
Methods: Videotaped therapy sessions were rated using validated ratings scales to assess adherence and competence. Therapeutic alliance was assessed via weekly patient ratings. We used hierarchical linear modelling to assess the relationship of adherence and competence on PTSD symptoms being measured by both clinician and patient while controlling for alliance.
Results: Neither adherence nor competence were related to treatment outcomes in clinician or patient rated PTSD symptom severity. Higher alliance was associated with a lower symptom severity at 12 months posttreatment in both clinician and patient rated PTSD symptoms.
Conclusions: In this study of young adults with PTSD, who were treated with D-CPT by well-trained therapists, therapeutic adherence and competence were not related to treatment outcome. This might be explained by a lack of range in therapist adherence and competence. Therapeutic alliance had a positive effect on PTSD symptom severity.
The role of lncRNAs in the CVS and the endothelium is highly diverse and has been subject to a substantial amount of research over the last decade. The identification of lncRNAs as clinically relevant biomarkers and as co-regulatory molecules let to the appreciation of the functional relevance of lncRNAs.
In the present study, LINC00607 was identified as an endothelial-enriched, human-specific lncRNA. With its distinct functions, LINC00607 maintains and supports the endothelial homeostasis especially in response to VEGF-A signalling.
In the first part of this study, LINC00607 was functionally characterized in human endothelial cells. LINC00607 is highly and specifically expressed in endothelial cells and is differentially regulated in CVDs. Depletion of LINC00607 resulted in decreased angiogenic sprouting, reduced integration of ECs in a newly formed vascular network in vivo, enhanced endothelial migration and differential expression of many important genes for endothelial cell homeostasis. Functionally, LINC00607 maintains ERG-driven endothelial gene expression programs through BRG1. BRG1 secures stably accessible enhancer regions as well as TSS of ERG target genes, thus enabling transcription of endothelial gene programs.
The second part of this study proposes an additional mode of action for LINC00607. The strongly impaired response to VEGF-A after LINC00607 KO can only be partially explained by its’ expression control of ERG target genes. It rather appears that LINC00607 is involved in the control of alternative splicing of VEGF receptor FLT1. The differential splicing of FLT1 produces the anti-angiogenic soluble isoform of FLT1. Even though further validation is needed to uncover the underlying mechanism, there is the potential of a more general role of LINC00607 in splicing control through BRG1. As AS of FLT1 is a clinical marker in preeclampsia, LINC00607 might qualify to be an additional marker for the onset and manifestation of the pregnancy disorder.
Taken together, LINC00607 is a target in future for molecular therapy in CVD to restore a healthy endothelial phenotype and has the potential to serve as a biomarker in preeclampsia.
Behavioral and psychological syndromes such as depression and psychosis often occur along with cognitive (esp. executive) deficits in vascular cognitive disorder (VCD) in the elderly. We present the case of an 85-year-old woman with deficits in executive functions as well as a persistent and clearly circumscribed paranoid hallucinatory syndrome (most probably due to VCD) which could not be adequately treated with antipsychotic medication. The patient also suffered from severe depression (independent of psychotic symptoms). Both psychosis and depression were successfully managed in a home treatment based on Flexible Assertive Community Treatment (FACT). Interestingly, a thematic association between the delusional contents and early childhood traumata could be reconstructed, and late-onset trauma-related symptoms could be successfully treated with cognitive-behavioral therapy (CBT) as well. In sum, behavioral management of psychotic syndromes is possible in the absence of adequate pharmacological treatment options, and multiprofessional and person-centered home treatment may be successful in the elderly, even in severe and complex disorders.
Febrile neutropenia is a common infectious complication in children and adolescents receiving chemotherapy for cancer, requiring immediate hospitalisation and empirical antibacterial therapy. The risk for a severe infection increases with lower neutrophil counts, but other factors such as underlying malignancy, remission state or the genetic background might also impact on the risk and severity of infection. Initial antibacterial treatment as well as modification and cessation of therapy depends on clinical performance, microbiological findings and haematological recovery. Although paediatric specific guidelines have been developed in the last decade, a number of questions are still unsolved. This article gives an overview on diagnostics and management of paediatric patients presenting with febrile neutropenia, on research gaps and will speculate on future perspective.
In this comprehensive review, we will dissect the impact of research on proteoglycans focusing on recent developments involved in their synthesis, degradation, and interactions, while critically assessing their usefulness in various biological processes. The emerging roles of proteoglycans in global infections, specifically the SARS-CoV-2 pandemic, and their rising functions in regenerative medicine and biomaterial science have significantly affected our current view of proteoglycans and related compounds. The roles of proteoglycans in cancer biology and their potential use as a next-generation protein-based adjuvant therapy to combat cancer is also emerging as a constructive and potentially beneficial therapeutic strategy. We will discuss the role of proteoglycans in selected and emerging areas of proteoglycan science, such as neurodegenerative diseases, autophagy, angiogenesis, cancer, infections and their impact on mammalian diseases.
A 24-year-old patient from Cameroon presented to our hospital because of a foreign structure in her left eye. To our knowledge, for the first time, fluorescent microscopy revealed motile microfilariae, and the diagnosis of loiasis was established. Despite substantial microfilaremia, eosinophilia only unmasked after the initiation of antiparasitic therapy.
Highlights
• Open pulmonary tuberculosis patient discharge policy was not reviewed for decades.
• After smear-negativity conversion, substantial cultural positivity may remain.
• It remains unclear, whether smear-negative patients still may be infective.
• The clinical relevance of this finding warrants further investigation.
Abstract
Objectives: Patients with open pulmonary tuberculosis (opTB) are subject to strict isolation rules. Sputum smear microscopy is used to determine infectivity, but sensitivity is lower than for culture. This study aimed to investigate the clinical relevance of this mismatch in contemporary settings.
Methods: Differential results between microscopy and culture were determined at the time of microscopic sputum conversion, from all patients with opTB between 01/2013 and 12/2017. In addition, data on HIV, multi/extensive drug-resistant TB status, time to smear- and cultural-negativity conversion were analyzed; and a Kaplan-Meier curve was developed.
Results: Of 118 patients with opTB, 58 had demographic data available for microbiological and clinical follow-up analysis; among these, 26 (44.8%) had still at least one positive culture result. Median time from opTB-treatment initiation to full microscopic sputum- or culture conversion, was 16.5 days (range 2-105), and 20 days (1-105), respectively (median difference: +3.5 days). Sixteen days after de-isolation, >90% had converted culturally. HIV- or multi/extensive drug-resistant TB status did not impact conversion time.
Conclusion: When patients with opTB were de-isolated after 3 negative sputum smear microscopy tests, a substantial part still revealed cultural growth of Mycobacterium tuberculosis complex, but it remains unclear, whether smear-negative and culturally-positive individuals on therapy are really infective. Thus, the clinical relevance of this finding warrants further investigation.
Abnormal venous atrial (VA) connections present a congenital heart disease (CHD) challenge for pediatric cardiologists. Fully anatomical evaluation is very difficult in prenatal and perinatal follow-up, but it has a profound impact on surgical correction and outcome. The echocardiogram is first-line imaging and represents the gold standard tool for simple abnormal VA connection. CT and MRI are mandatory for more complex heart disease and “nightmare cases”. 3D post-processing of volumetric CT and MRI acquisition helps to clarify anatomical relationships and allows for the creation of 3D printing models that can become crucial in customizing surgical strategy.
Approximately 80 % of persistent wound infections are affected by the presence of bacterial biofilms, resulting in a severe clinical challenge associated with prolonged healing periods, increased morbidity, and high healthcare costs. Unfortunately, in vitro models for wound infection research almost exclusively focus on early infection stages with planktonic bacteria. In this study, we present a new approach to emulate biofilm-infected human wounds by three-dimensional human in vitro systems. For this purpose, a matured biofilm consisting of the clinical key wound pathogen Pseudomonas aeruginosa was pre-cultivated on electrospun scaffolds allowing for non-destructive transfer of the matured biofilm to human in vitro wound models. We infected tissue-engineered human in vitro skin models as well as ex vivo human skin explants with the biofilm and analyzed structural tissue characteristics, biofilm growth behavior, and biofilm-tissue interactions. The structural development of biofilms in close proximity to the tissue, resulting in high bacterial burden and in vivo-like morphology, confirmed a manifest wound infection on all tested wound models, validating their applicability for general investigations of biofilm growth and structure. The extent of bacterial colonization of the wound bed, as well as the subsequent changes in molecular composition of skin tissue, were inherently linked to the characteristics of the underlying wound models including their viability and origin. Notably, the immune response observed in viable ex vivo and in vitro models was consistent with previous in vivo reports. While ex vivo models offered greater complexity and closer similarity to the in vivo conditions, in vitro models consistently demonstrated higher reproducibility. As a consequence, when focusing on direct biofilm-skin interactions, the viability of the wound models as well as their advantages and limitations should be aligned to the particular research question of future studies. Altogether, the novel model allows for a systematic investigation of host-pathogen interactions of bacterial biofilms and human wound tissue, also paving the way for development and predictive testing of novel therapeutics to combat biofilm-infected wounds.
For medicine to fulfill its promise of personalized treatments based on a better understanding of disease biology, computational and statistical tools must exist to analyze the increasing amount of patient data that becomes available. A particular challenge is that several types of data are being measured to cope with the complexity of the underlying systems, enhance predictive modeling and enrich molecular understanding.
Here we review a number of recent approaches that specialize in the analysis of multimodal data in the context of predictive biomedicine. We focus on methods that combine different OMIC measurements with image or genome variation data. Our overview shows the diversity of methods that address analysis challenges and reveals new avenues for novel developments.
Mitochondrial matrix peptidase CLPP is crucial during cell stress. Its loss causes Perrault syndrome type 3 (PRLTS3) with infertility, neurodegeneration and growth deficit. Its target proteins are disaggregated by CLPX, which also regulates heme biosynthesis via unfolding ALAS enzyme, providing access of pyridoxal-5’-phosphate (PLP). Despite efforts in diverse organisms with multiple techniques, CLPXP substrates remain controversial. Here, avoiding recombinant overexpression, we employed complexomics in mitochondria from three mouse tissues to identify endogenous targets. CLPP absence caused accumulation and dispersion of CLPX-VWA8 as AAA+ unfoldases, and of PLPBP. Similar changes and CLPX-VWA8 comigration were evident for mitoribosomal central protuberance clusters, translation factors like GFM1-HARS2, RNA granule components LRPPRC-SLIRP, and enzymes OAT-ALDH18A1. Mitochondrially translated proteins in testis showed reductions to <30% for MTCO1-3, misassembly of complex-IV supercomplex, and accumulated metal-binding assembly factors COX15-SFXN4. Indeed, heavy metal levels were increased for iron, molybdenum, cobalt and manganese. RT-qPCR showed compensatory downregulation only for Clpx mRNA, most accumulated proteins appeared transcriptionally upregulated. Immunoblots validated VWA8, MRPL38, MRPL18, GFM1 and OAT accumulation. Coimmunoprecipitation confirmed CLPX binding to MRPL38, GFM1 and OAT, so excess CLPX and PLP may affect their activity. Our data elucidate mechanistically the mitochondrial translation fidelity deficits, which underlie progressive hearing impairment in PRLTS3.
Viruses that carry a positive-sense, single-stranded (+ssRNA) RNA translate their genomes soon after entering the host cell to produce viral proteins, with the exception of retroviruses. A distinguishing feature of retroviruses is reverse transcription, where the +ssRNA genome serves as a template to synthesize a double-stranded DNA copy that subsequently integrates into the host genome. As retroviral RNAs are produced by the host cell transcriptional machinery and are largely indistinguishable from cellular mRNAs, we investigated the potential of incoming retroviral genomes to directly express proteins. Here we show through multiple, complementary methods that retroviral genomes are translated after entry. Our findings challenge the notion that retroviruses require reverse transcription to produce viral proteins. Synthesis of retroviral proteins in the absence of productive infection has significant implications for basic retrovirology, immune responses and gene therapy applications.
Viruses that carry a positive-sense, single-stranded RNA translate their genomes after entering the host cell to produce viral proteins, with the exception of retroviruses. A distinguishing feature of retroviruses is reverse transcription, where the ssRNA genome serves as a template to synthesize a double-stranded DNA copy that subsequently integrates into the host genome. As retroviral RNAs are produced by the host transcriptional machinery and are largely indistinguishable from cellular mRNAs, we investigated the potential of incoming retroviral genomes to express proteins. Here we show through various biochemical methods that HIV-1 genomes are translated after entry, in case of minimal or full-length genomes, envelopes using different cellular entry pathways and in diverse cell types. Our findings challenge the dogma that retroviruses require reverse transcription to produce viral proteins. Synthesis of retroviral proteins in the absence of productive infection has significant implications for basic retrovirology, immune responses and gene therapy applications.
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.
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.
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.
Refraktives und visuelles Ergebnis nach Neuausrichtung von rotierten torischen Intraokularlinsen
(2023)
Hintergrund und Ziel der Studie
Das Ziel der Studie ist die Beurteilung des refraktiven und visuellen Ergebnisses von Patienten mit fehlausgerichteten torischen IOLs nach operativer Neuausrichtung, mit und ohne Rückberechnung der torischen Achse nach Implantation der IOL.
Methoden
Dies ist eine retrospektive Analyse von 39 Patienten, die sich von August 2013 bis Dezember 2019 an der Klinik für Augenheilkunde der Goethe-Universität Frankfurt am Main einer zweiten Operation zur Neuausrichtung einer fehlausgerichteten torischen IOL unterzogen haben. Die zweite Operaton zur Korrektur der Achsenlage wurde auf zwei Weisen durchgeführt: In der ersten Gruppe wurde auf die primär berechnete Achse rotiert und in der zweiten Gruppe wurde die Rotation auf eine neu berechnete Achse mit dem Rückrechner von astigmatisfix.com vorgenommen.
Ergebnisse
In dieser retrospektiven Studie wurden 39 Augen von 39 Patienten eingeschlossen. Die Ergebnisse nach der ersten Operation (die Linsenoperation) zeigte eine Besserung der (BCVA) von 0,28 ± 0,22 logMAR (20/40) auf 0,15 ± 0,14 logMAR (20/32). Nach der Linsenoperation zeigten die torischen IOLs durchschnittlich eine postoperative Fehlstellung von 25,69° ± 26,06°. Verglichen vor und nach der Rotation der torischen IOL blieb der BCVA unverändert bei 0,14 ± 0,14 logMAR (20/32), während sich der UDVA signifikant von 0,39 ± 0,29 logMAR (20/50) auf 0,27 ± 0,18 logMAR (20/40) verbesserte. Das refraktive Ergebnis zeigte eine Reduktion sowohl in der Restsphäre sowie in dem Zylinder. Die Ergebnisse der Gruppenanalyse demonstrierte für die erste Gruppe (Neuausrichtung auf die präoperativ berechnete Achse) eine postoperative UDVA 0,24 ± 0,16 logMAR mit einem Zylinder von 0,90 ± 0,90 D. In der zweiten Gruppe (Ausrichtung auf eine zurückberechnete Achse) betrug die UDVA 0,32 ± 0,20 logMAR mit einem Zylinder von 0,76 ± 0,72 D. Die IOLs mit hoher Zylinderstärke (≥ 2 D) zeigten bei der Rückberechnung eine stärkere Abnahme des Restzylinders als IOL mit niedriger Zylinderstärke (< 2 D) (27 % vs. 9 %). Der mittlere sphärische Äquivalent-Vorhersagefehler der Rückberechnung betrug 0,54 ± 0,55 D.
Schlussfolgerung
Die Neuausrichtung von fehlausgerichteten torischen IOLs verbessert die Sehschärfe und reduziert verbleibende Brechungsfehler. Insbesondere bei IOL mit hoher Zylinderstärke kann ein besseres refraktives Ergebnis erzielt werden, wenn vor der Neuausrichtung eine Rückberechnung durchgeführt wird.
Epigenetic neural glioblastoma enhances synaptic integration and predicts therapeutic vulnerability
(2023)
Neural-tumor interactions drive glioma growth as evidenced in preclinical models, but clinical validation is nascent. We present an epigenetically defined neural signature of glioblastoma that independently affects patients survival. We use reference signatures of neural cells to deconvolve tumor DNA and classify samples into low- or high-neural tumors. High-neural glioblastomas exhibit hypomethylated CpG sites and upregulation of genes associated with synaptic integration. Single-cell transcriptomic analysis reveals high abundance of stem cell-like malignant cells classified as oligodendrocyte precursor and neural precursor cell-like in high-neural glioblastoma. High-neural glioblastoma cells engender neuron-to-glioma synapse formation in vitro and in vivo and show an unfavorable survival after xenografting. In patients, a high-neural signature associates with decreased survival as well as increased functional connectivity and can be detected via DNA analytes and brain-derived neurotrophic factor in plasma. Our study presents an epigenetically defined malignant neural signature in high-grade gliomas that is prognostically relevant.
Compressive knee joint contact force during walking is thought to be related to initiation and progression of knee osteoarthritis. However, joint loading is often evaluated with surrogate measures, like the external knee adduction moment, due to the complexity of computing joint contact forces. Statistical models have shown promising correlations between medial knee joint contact forces and knee adduction moments in particularly in individuals with knee osteoarthritis or after total knee replacements (R2 = 0.44–0.60). The purpose of this study was to evaluate how accurately model-based predictions of peak medial and lateral knee joint contact forces during walking could be estimated by linear mixed-effects models including joint moments for children and adolescents with and without valgus malalignment. Peak knee joint moments were strongly correlated (R2 > 0.85, p < 0.001) with both peak medial and lateral knee joint contact forces. The knee flexion and adduction moments were significant covariates in the models, strengthening the understanding of the statistical relationship between both moments and medial and lateral knee joint contact forces. In the future, these models could be used to evaluate peak knee joint contact forces from musculoskeletal simulations using peak joint moments from motion capture software, obviating the need for time-consuming musculoskeletal simulations.
Die rechtsmedizinische Begutachtung von Knochenfunden : eine hessenweite retrospektive Studie
(2023)
Einleitung: Zufällige Funde von Knochen(fragmenten) können von großem Interesse für z. B. Strafverfolgungs- und Denkmalbehörden oder Bauträger sein. Zur Beurteilung einer etwaigen strafrechtlichen oder historischen Relevanz tragen forensisch-osteologische Untersuchungen in einem hohen Maße bei. Die vorliegende Arbeit soll einen Überblick über die forensisch-osteologische Arbeit der beiden hessischen Institute für Rechtsmedizin geben und durch die Interpretation der Ergebnisse im (inter-)nationalen Vergleich regionale Besonderheiten und die Rolle der Rechtsmedizin bei der Begutachtung aufzeigen. Der daraus entstandene Erkenntnisgewinn soll ein Problembewusstsein schaffen sowie Fallarbeit und Lehre verbessern.
Material und Methoden: Zunächst wurden für den Zeitraum von 2005 bis 2019 die im Institut für Rechtsmedizin Gießen archivierten osteologischen Gutachten deskriptiv statistisch ausgewertet. Es wurden Daten zu Fundort, -umständen, Humanspezifität, postmortalem Intervall, Spuren von Gewalt und die Ergebnisse weiterführender Untersuchungen erhoben.
In einer zweiten Studie wurde die Auswertung auf archivierte forensisch- osteologische Gutachten des Instituts für Rechtsmedizin Frankfurt am Main ausgeweitet und der Auswertungszeitraum auf die Jahre 2011 bis einschließlich 2020 angepasst, um eine hessenweite Datengrundlage zu generieren.
Ergebnisse: In der ersten Studie wurden von den in dem 15-Jahres-Zeitraum begutachteten 172 Knochenfunden aus dem Institut für Rechtsmedizin Gießen 40 % in Wald- und Wiesengebieten aufgefunden. In 58 % enthielten die Funde menschliche Knochen, davon wurde in 32 % eine forensisch relevante Liegezeit von 50 Jahren oder weniger nicht ausgeschlossen, und 6% wiesen Zeichen perimortaler Gewalteinwirkung auf. Bei den Fällen, in denen eine Humanspezifität ausgeschlossen wurde, handelte es sich am häufigsten um Knochen von Hirsch bzw. Reh (32 %), Schwein (29 %) und Rind (14 %). In 20 % aller Fälle wurden
ergänzende DNA-Untersuchungen durchgeführt; in 62 % verlief die Typisierung humaner STR-Systeme erfolgreich und davon gelang in 41 % die Zuordnung zu einem antemortalen Profil einer vermissten Person.
In der zweiten, hessenweiten Studie, wurden 288 Knochenfunde eines 10-Jahres-Zeitraums ausgewertet. Mit 38,2 % wurden die meisten Funde in Wäldern, Wiesen und großen Parks getätigt. In 50,7 % der Fälle enthielten die Funde menschliche Knochen, davon wurde in 37,0 % eine forensisch relevante Liegezeit angenommen. Zeichen einer Gewalteinwirkung wurden in 77,4 % der Fälle mit menschlichen Knochen beschrieben, dabei handelte es sich mit 78,8 % am häufigsten um postmortale Beschädigungen, in 9,7 % um perimortale und in 11,5 % um antemortale Verletzungen. In 40,4 % der als human klassifizierten Knochenfunde wurden DNA-Untersuchungen durchgeführt. Dabei konnte in 81,3 % ein STR-Profil erstellt werden, das in 35,4% zu einer sicheren Identifizierung führte. Bei den zur Untersuchung überstellten nicht-menschlichen Knochen handelte es sich am häufigsten um Knochen vom Schwein (23,4 %), Hirsch (18,1 %), Rind (16,4 %), Reh (11,7 %) und Schaf (11,7 %).
Diskussion: Die Begutachtung von Knochen und Knochenfragmenten ist ein fester Bestandteil der rechtsmedizinischen Fallarbeit und zwingend erforderlich, um Fälle von forensischem Interesse zu identifizieren. Die makroskopische Befundung durch einen geschulten Untersucher erlaubt in der Regel bereits, Aussagen über die forensische Relevanz eines Fundes zu treffen und so die Weichen für das weitere Vorgehen zu stellen. Hilfreich bei der makroskopischen Beurteilung ist eine gute Kenntnis der regionalen Besonderheiten in dem Gebiet, in dem die Knochen gefunden wurden. Die makroskopische forensisch-osteologische Begutachtung stellt trotz der sich ständig weiterentwickelnden technischen Möglichkeiten ein unverzichtbares Werkzeug in der Bearbeitung von Knochenfunden dar. In Deutschland ist es Aufgabe der Rechtsmedizin, diese Expertise zu pflegen und vorzuhalten, mit dem Ziel, zur Aufklärung von Vermisstenfällen beizutragen und unentdeckte nichtnatürliche Todesfälle aufzuklären.
Highlights
• Early reconstruction of injured cruciate ligaments improves functional outcomes.
• Modern CT imaging can be used to rapidly identify patients with injury to the cruciate ligaments and streamline therapeutic pathways.
• Dual-energy CT demonstrates superior diagnostic accuracy compared to single-energy CT.
Abstract
Background: This study aimed to evaluate the clinical utility of modern single and dual-energy computed tomography (CT) for assessing the integrity of the cruciate ligaments in patients that sustained acute trauma.
Methods: Patients who underwent single- or dual-energy CT followed by 3 Tesla magnetic resonance imaging (MRI) or knee joint arthroscopy between 01/2016 and 12/2022 were included in this retrospective, monocentric study. Three radiologists specialized in musculoskeletal imaging independently evaluated all CT images for the presence of injury to the cruciate ligaments. An MRI consensus reading of two experienced readers and arthroscopy provided the reference standard. Diagnostic accuracy parameters and area under the receiver operator characteristic curve (AUC) were the primary metrics for diagnostic performance.
Results: CT images of 204 patients (median age, 49 years; IQR 36 – 64; 113 males) were evaluated. Dual-energy CT yielded significantly higher diagnostic accuracy and AUC for the detection of injury to the anterior (94% [240/255] vs 75% [266/357] and 0.89 vs 0.66) and posterior cruciate ligaments (95% [243/255] vs 87% [311/357] and 0.90 vs 0.61) compared to single-energy CT (all parameters, p <.005). Diagnostic confidence and image quality were significantly higher in dual-energy CT compared to single-energy CT (all parameters, p <.005).
Conclusions: Modern dual-energy CT is readily available and can serve as a screening tool for detecting or excluding cruciate ligament injuries in patients with acute trauma. Accurate diagnosis of cruciate ligament injuries is crucial to prevent adverse outcomes, including delayed treatment, chronic instability, or long-term functional limitations.
Purpose: To evaluate intermediate and long-term visual outcomes and safety of a phakic intraocular posterior chamber lens with a central hole (ICL V4c) for myopic eyes.
Methods: Retrospective, consecutive case study of patients that uneventfully received a ICL V4c for myopia correction, with a 5-year postoperative follow-up. Department of Ophthalmology, Goethe University Frankfurt, Germany.
Results: From 241 eyes that underwent ICL implantation, we included 45 eyes with a mean age at surgery of 33 years ± 6 (18–48 years), with a 5 years follow-up. CDVA improved from 0.05logMAR ± 0.15 CDVA preoperatively to − 0.00 ± 0,07 at 5 years and did not change significantly from 3 to 5 years’ time (p = 0.266). The mean spherical equivalent (SE) improved from -10.13D ± 3.39 to − 0.45D ± 0.69. The change in endothelial cell count showed a mean decrease of 1.9% per year throughout the follow-up. Safety and efficacy index were 1.16 and 0.78, respectively. Cataract formation was seen in 2 of 241 eyes (0.8%), but in none of the 45 eyes that finished the 5-year follow-up.
Conclusions: Our data show a good intermediate and long-term stability, efficiency, and safety of ICL V4c phakic lenses in myopic eyes comparable to other known literature.
Background/aim: The aim of this study was to analyze a population of patients who had suffered from traumatic dental injuries (TDIs) by using different patient-, trauma- and treatment-related parameters.
Material and methods: All dental records of patients ≥ 3 years old who had presented at the dental emergency service between Jan 1, 2009 and Dec 31, 2016 for the treatment of dental trauma were analyzed. A total of 2758 patients were invited for a recall examination at the Department for Dental Surgery and Implantology, ZZMK Carolinum, Goethe University Frankfurt, Germany; of these, 269 patients attended their recall appointments.
Results: The enrolled patient population consisted of 1718 males and 1040 females, with a mean age of 19.63 years (median 12.00 ± 17.354 years). A total of 4909 injured teeth were assessed, with a mean of 1.78 injured teeth per patient (median 2.00 ± 1.279). Males were found to be more frequently affected by TDIs compared to females (1.65:1). The majority of these injuries occurred in the first two decades of life (66.1%; n = 1824). The majority of the patients presented for initial treatment within 24 h of their accident (95.7%). The most frequent TDIs were isolated luxation injuries 49.4% (n = 2426) and isolated crown fractures 30% (n = 1472). Combination injuries were diagnosed in 20.6% of the cases (n = 1011).
Conclusions: Based on the findings of the present analysis, it can be concluded that males were more frequently affected by TDIs than females. Most patients had suffered from TDI before they had turned 10 years of age. Overall, the enamel–dentin fracture was found to be the most frequent injury, followed by concussions and lateral luxations.
MicroRNAs (miRNAs) are critical post-transcriptional regulators in many biological processes. They act by guiding RNA-induced silencing complexes to miRNA response elements (MREs) in target mRNAs, inducing translational inhibition and/or mRNA degradation. Functional MREs are expected to predominantly occur in the 3' untranslated region and involve perfect base-pairing of the miRNA seed. Here, we generate a high-resolution map of miR-181a/b-1 (miR-181) MREs to define the targeting rules of miR-181 in developing murine T-cells. By combining a multi-omics approach with computational high-resolution analyses, we uncover novel miR-181 targets and demonstrate that miR-181 acts predominantly through RNA destabilization. Importantly, we discover an alternative seed match and identify a distinct set of targets with repeat elements in the coding sequence which are targeted by miR-181 and mediate translational inhibition. In conclusion, deep profiling of MREs in primary cells is critical to expand physiologically relevant targetomes and establish context-dependent miRNA targeting rules.
A broad range of neuropsychiatric disorders are associated with alterations in macroscale brain circuitry and connectivity. Identifying consistent brain patterns underlying these disorders by means of structural and functional MRI has proven challenging, partly due to the vast number of tests required to examine the entire brain, which can lead to an increase in missed findings. In this study, we propose polyconnectomic score (PCS) as a metric designed to quantify the presence of disease-related brain connectivity signatures in connectomes. PCS summarizes evidence of brain patterns related to a phenotype across the entire landscape of brain connectivity into a subject-level score. We evaluated PCS across four brain disorders (autism spectrum disorder, schizophrenia, attention deficit hyperactivity disorder, and Alzheimer’s disease) and 14 studies encompassing ∼35,000 individuals. Our findings consistently show that patients exhibit significantly higher PCS compared to controls, with effect sizes that go beyond other single MRI metrics ([min, max]: Cohen’s d = [0.30, 0.87], AUC = [0.58, 0.73]). We further demonstrate that PCS serves as a valuable tool for stratifying individuals, for example within the psychosis continuum, distinguishing patients with schizophrenia from their first-degree relatives (d = 0.42, p = 4 x 10−3, FDR-corrected), and first-degree relatives from healthy controls (d = 0.34, p = 0.034, FDR-corrected). We also show that PCS is useful to uncover associations between brain connectivity patterns related to neuropsychiatric disorders and mental health, psychosocial factors, and body measurements.
Background: 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.
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.
Ein intaktes Arbeitsgedächtnis ermöglicht es, Informationen, z.B. visuellen oder auditorischen Ursprungs temporär zu speichern, zu manipulieren und weiterzuverarbeiten. Es bildet die Grundlage zum Lernen, zum Begreifen und zum Verstehen von Sprache und somit die Grundlage zum tagtäglichen Funktionieren.
Beeinträchtigungen des Arbeitsgedächtnisses sind mit schlechten (Arbeits-) Leistungen, eingeschränkter zwischenmenschlicher Kommunikation, niedrigerem gesellschaftlichem Funktionsniveau und Arbeitslosigkeit vergesellschaftet und somit folgenschwer.
Psychiatrische Erkrankungen aus dem schizophrenen Spektrum, die unipolare Depression oder das Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätssyndrom (ADHS) gehen gehäuft mit kognitiven Beeinträchtigungen einher. Auch die bipolare affektive Störung zählt zu den psychiatrischen Erkrankungen, die mit kognitiver Beeinträchtigung assoziiert ist.
Das Ziel der Studie war es, darzustellen, dass kognitive Einschränkungen von Patienten, die an einer bipolaren affektiven Störung leiden, unter den exekutiven Funktionen insbesondere das Arbeitsgedächtnis betreffen und diese auch in euthymer Stimmungslage zu erfassen sind.
Hierzu wurde mittels einer Aufgabe zur Farbveränderung vier verschiedener Kreise, die um ein zentral platziertes, schwarzes Kreuz angeordnet waren, das visuelle Arbeitsgedächtnis anhand der Merkfähigkeit der Patienten, deren euthyme Stimmungslage mit den Ratingskalen MADRS und YMRS bestätigt wurde, im Vergleich zu einer Gruppe gesunder Kontrollprobanden, die mit der Patientengruppe in den Faktoren Alter, Geschlechterverteilung, prämorbide Intelligenz, Schulbildung und Händigkeit vergleichbar war, überprüft.
Anhand der erzielten Ergebnisse wurde die Arbeitsgedächtniskapazität K nach Pashler bestimmt. Es ergab sich eine bei mittlerer Effektstärke signifikant geringere Arbeitsgedächtniskapazität in der Gruppe der remittierten Patienten mit bipolarer affektiver Störung im Vergleich zur Kontrollgruppe gesunder Probanden.
Ein Einfluss der zum Zeitpunkt der Testung in der Patientengruppe angewandten Psychopharmaka auf die Arbeitsgedächtniskapazität konnte ausgeschlossen werden, sodass die ermittelten Defizite nicht als eine Form von Medikamentennebenwirkungen erklärt werden konnten. Interessanterweise betrug die mediane Erkrankungsdauer in der Patientengruppe drei Jahre, sodass davon auszugehen ist, dass die Ausprägung von Defiziten des Arbeitsgedächtnisses keinen langen Krankheitsverlauf bedingt, sondern bereits zu Beginn der Erkrankung vorhanden sein könnte.
Somit konnte die Studie darlegen, dass kognitive Defizite, insbesondere Störungen des Arbeitsgedächtnisses mit daraus resultierender signifikant erniedrigter Arbeitsgedächtniskapazität, bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung in euthymer Stimmungslage bereits zu einem frühen Zeitpunkt des Krankheitsverlaufs bestehen, die eine Folge der Erkrankung selbst sind und keine Nebenwirkung von psychopharmazeutischer Medikation darstellen. Den Grund für das Auftreten kognitiver Defizite bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung liefert diese Studie nicht, sie impliziert dennoch, dass das Verständnis und die Berücksichtigung kognitiver Störungen bei der bipolaren affektiven Störung zukünftig ein wichtiges Therapieziel darstellen sollte um das funktionelle Outcome von Patienten, die an dieser Störung leiden, entscheidend zu verbessern und somit eine Teilnahme am tagtäglichen Funktionieren weiterhin ermöglicht wird.
In die Zukunft blickend sollten unsere Ergebnisse mithilfe weiterer Untersuchungen validiert werden, insbesondere in Bezug auf genetische Komponenten, die die Arbeitsgedächtniskapazität regulieren. Es sollten Faktoren identifiziert werden, die eine reduzierte Arbeitsgedächtniskapazität bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung bedingen. Die vorliegende Studie beantwortet nämlich nicht die Frage, wie genetische Faktoren und Umweltfaktoren die Arbeitsgedächtniskapazität auf kognitiver und neurophysiologischer Ebene beeinflussen könnten.
Angesichts der erwähnten Relevanz eines intakten Arbeitsgedächtnisses für die Funktionsfähigkeit der Patienten sollten zukünftige Studien prüfen, ob prokognitive Interventionen wie die kognitive Remediation oder sogar medikamentöse Therapieoptionen diese Defizite verbessern könnten.
Metastatic rhabdomyosarcoma (RMS) is one of the most challenging tumor entities in pediatric oncology caused by treatment resistances and immune escape. Novel chimeric antigen receptor (CAR) immunotherapies as specific, effective and safe treatment provide antitumor cytotoxicity by soluble factors and ligands/receptor signals. Besides its intrinsic potential as innate immune cell the ErbB2-sprecific CAR-engineered natural killer (NK)-92 cell line NK-92/5.28.z also provides CAR-mediated cytotoxicity, resulting in a high lytic capacity against 2D and 3D RMS cell structures in vitro. Also in a xenograft model using immune deficient NOD/Scid/IL2Rγ-/- (NSG) mice inhibited NK-92/5.28.z the tumor growth as long as the cells were administered and therefore prolonged the survival of the animals. The NK-92/5.28.z were distributed by the blood circulation and subsequently infiltrated the tumor tissue. Due to the malignant origin of the NK-92 cell line the cells must be irradiated prior to the use in patients. While the irradiation hampered the proliferation of NK-92/5.28.z cells, the cytotoxicity against RMS cells in vitro is retained for at least 24 hours. In the xenograft model irradiated NK-92/5.28.z cells inhibited the tumor growth but to a lower extent than untreated cells, as irradiated cells have only a limited life span in vivo no durable persistence and remission was achieved. Therefore, combinatorial approaches were focused and while blocking of the PD-1/PD-L1 axis did not resulted in a significantly enhanced tumor cell lysis, the combinatorial treatment with proteasome inhibitor bortezomib exhibited a significant enhanced cytotoxicity against RMS cells at least in vitro. Bortezomib itself induces caspase mediated apoptosis and also the upregulates the expression of TRAIL receptor DR5. The corresponding ligand TRAIL is expressed on the surface of the NK-92/5.28.z and pursuing experiments with purified TRAIL and bortezomib revealed a synergism. NK-92/5.28.z as an off-the-shelf product is therefore feasible for the therapy of metastatic RMS, but it might be necessary to support the cytotoxicity by additive agents like proteasome inhibitor bortezomib to archive durable remission.
Another cell population suitable for RMS CAR-immunotherapy are cytokine induced killer (CIK) cells, a heterogenous cell population generated from autologous PBMCs consisting of T, NK and T-NK cells. Lentivirally transduced ErbB2-specific CAR-CIK cells were previously shown to inhibit the tumor engraftment in a RMS xenograft model. However, lentiviral transduced adoptive immunotherapies bear risks for the transfer in patients, therefore the Sleeping Beauty Transposon System (SBTS) as a non-viral method, which integrates the CAR coding DNA by a cut-and-paste mechanism from a minicircle (MC) into the CIK cells genome is more feasible for the generation of CAR-CIK cells. The Sleeping beauty transposase mRNA and the MC were transferred in the cell by nucleofection, different factors influence the transfection efficiency and viability of the CIK cells in this harsh procedure. In preliminary experiments with MC Venus, a MC encoding eGFP, the highest transfection efficiency with the best proliferative capacity was achieved with cells on day 3 of CIK culture and without the addition of autologous monocytes as feeder cells. For the CAR construct the protocol was further improved by adjusting crucial factors, for this construct the best results were achieved on day 0, without irradiated PBMCs as feeder cells and cultivation in X-Vivo10 medium supplemented with human fresh frozen plasma. The X-Vivo10 medium enhanced the percentage of NK- and T-NK cells significantly compared to CAR-CIK cells cultured in RPMI. Since the gene transfer by SBTS resulted in CAR-CIK cells stably expressing a CAR in all subpopulations, resulting in a significantly enhanced cytotoxicity against RMS cells in vitro, these cells were compared to lentiviral transduced CAR-CIK cells in vitro and in vivo. While the SBTS CAR-CIK cells were superior to viral CAR-CIK cells in 2D short-term assays, the viral cells showed higher lytic capacity in 3D spheroid long-term assays. In a RMS xenograft model lentiviral CAR-CIK cells significantly prolonged the survival of mice and persisted, whereas SBTS CAR-CIKs did not favor the overall survival compared to untreated controls and also did not persist. Phenotypic analysis revealed a highly cytotoxic CD8+ and late effector memory dominant phenotype for SBTS CAR-CIK cells supporting short-term cytotoxicity but also more prone for exhaustion, while viral CAR-CIK cells showed a more balanced phenotype for memory and cytotoxicity. Therefore, the SBTS is feasible for the ErbB2-CAR gene transfer in CAR-CIK resulting in a stable CAR-expression with high short-term cytotoxicity, but these cells are also more prone to exhaustion and the protocol might be adapted further to prevent this limitation for in vivo application.
This work underlines the hard-to-treat characteristics of metastatic RMS, but also shows some approaches for further evaluation like the combination of NK-92/5.28.z cells with bortezomib and the feasibility of the generation of CAR-CIK cells via SBTS.
In dieser retrospektiven Studie wurden 47 Patienten mit einem histologisch nachgewiesenen Analkarzinom und im Anschluss aufgetretenen Rezidiv nach Beendigung der Radiochemotherapie und hinsichtlich der Risikofaktoren für das tumorfreie, sowie das Gesamtüberleben ausgewertet.
Auffällig in dieser Patientenkohorte war der hohe Anteil an männlichen Patienten (68,1 %), an HIV-positiven (36,2 %) sowie an Patienten mit nachgewiesenem Lymphknotenbefall bei Erstdiagnose (72,3 %).
Als signifikante Risikofaktoren für das tumorfreie Überleben wurden ein Primärtumor ab ≥ T3-Kategorie (Hazard-Ratio 1,87), ein Karnofsky-Performance-Status ≤ 80 % vor Beginn der Radiochemotherapie (Hazard-Ratio 3,25), sowie das initiale fehlende therapeutische Ansprechen der Radiochemotherapie (Hazard-Ratio 5,9) festgestellt. Auffällig war, dass kein signifikanter Einfluss bzgl. des biologischen Geschlechts, des Gradings, der N Kategorie oder des Alters ermittelt werden konnte.
In Bezug auf das Gesamtüberleben der Patienten ergaben sich folgende signifikante Risikofaktoren: eine T-Kategorie ≥ T3 (Hazard-Ratio 4,091), ein hohes UICC-Stadium (Hazard Ratio 2,89 für Stadium IIIC), das fehlende initiale therapeutische Ansprechen der Radiochemotherapie (Hazard-Ratio 9,59), ein Karnofsky-Performance-Status ≤ 80 % (Hazard-Ratio 12,23). Ein protektiver Faktor stellte ein längeres tumorfreies Überleben (Hazard-Ratio 0,935) dar.
Die Auswertung des gesamten und des tumorfreien Überlebens hinsichtlich des Befallsmusters der Rezidive ergab, dass mit zusätzlich zum lokalen Rezidiv nachgewiesenem lokoregionären Rezidiv und Fernmetastasen sich sowohl das tumorfreie Überleben (Ein-Jahres-tumorfreies Überleben 52,9 ± 12,1 % vs. 15,0 ± 8,0 %) als auch das Gesamtüberleben (5-Jahres-Gesamtüberleben 75,0 ± 12,5 % vs. 0,0 %) signifikant verringerten.
Im Vergleich der Merkmale der Patienten mit und ohne nachgewiesenen Fernmetastasen ergab sich ein signifikanter Unterschied in Bezug auf den Anteil der Tumore ≥ T3 (75 %).
In der Untergruppe, die mittels abdominoperinealer Rektumexstirpation therapiert wurde, konnte kein signifikanter Unterschied in Bezug auf die rpT-Kategorie, R-Klassikfikation, Pn-, V- und L-Klassifikation festgestellt werden.
Background: This study investigates (1) whether alterations in magnetic resonance imaging (MRI)-based structural global network organization is impaired in patients with major depressive disorder (MDD), (2) whether in-patient treatment including pharmacological, psychological and neurostimulation interventions is linked to changes in structural brain connectivity and (3) whether brain structural changes relate to changes in depression symptomatology.
Methods: One hundred seventy-eight subjects – 109 subjects diagnosed with current MDD and 55 healthy controls (HC) - participated in the present study (baseline + 6-weeks follow up). Fifty-six depressed patients were treated with electroconvulsive therapy (ECT) and 67 received in-patient treatment without ECT. Here, grey matter T1-weighted MRI was used to define nodes and DWI-based tractography to define the connections – or edges – between the nodes creating a structural connectome. Changes over time in depressions symptom severity was measured with the Hamilton Depression Ratings Scale.
Results: MDD patients showed reduced connectivity strength at baseline compared to healthy controls. MDD patients showed a significant increase of connectivity strength over time, an effect that was not detected in HC. An increase of connectivity strength was associated with a decrease in depression symptom severity. These effects were independent of treatment choice, suggesting a nonspecific effect that cannot be traced back to ECT.
Conclusion: We demonstrate an alleviation of structural brain dysconnectivity in MDD patients after successful antidepressive treatment, which is most prominent in those patients that show the greatest reduction in depressive symptomatology. This pattern of results suggests neuroplastic mechanisms involved in the successful treatment of depression and should be investigated as a potential treatment target in future studies.
Research Category and Technology and Methods: Clinical Research: 2. Electroconvulsive Therapy (ECT)
Introduction: The COVID-19 pandemic has necessitated a reduction in face-to-face consultations, resulting in significant limitations in healthcare for individuals with depression. To ensure safe and adequate care, e-health services, such as telemedicine, gained a more prominent role. Governments have eased restrictions on the use of telemedicine, enabling healthcare professionals to increasingly offer video and telephone consultations.
Objective: This study examines, 1) possible changes over the course of the pandemic in reported use of video and telephone consultations and intended future use of video consultations with healthcare professionals among adults with diagnosed depression; 2) their attitudes towards video and telephone consultations and perceived barriers towards using e-health after prolonged time of the pandemic; and 3) differences in results between subgroups based on sociodemographic and clinical characteristics.
Methods: Three population-representative online surveys were conducted in Germany at different timepoints (t) during the COVID-19 pandemic. Respondents aged 18–69 years with a professionally diagnosed depression were included in the present analyses (t1: June/July 2020 with n = 1094; t2: February 2021 with n = 1038; t3: September 2021 with n = 1255).
Results: The overall proportion of adults with depression who used video or telephone consultations did not change significantly in the time surveyed (t1: 16.51 %, n = 179; t2: 20.23 %, n = 210; t3: 18.47 %, n = 230). However, among users, reported use of video consultations with a psychotherapist increased significantly from t1 (34.83 %, n = 62) to t3 (44.98 %, n = 102, p = .023). Intended future use of VC for healthcare varied depending on the purpose of the consultation. Significant differences over time were only found for the purpose of using VC to discuss clinical findings, laboratory results and diagnostic analyses with a doctor, with higher intentions reported at t2 during lockdown in Germany. At t3, the majority of adults with depression felt that video and telephone consultations were too impersonal and considered them more as a helpful support rather than an alternative to face-to-face psychotherapy. Key barriers to using e-health were found within the societal context and the lacking support from significant others for using e-health, while knowledge and skills represented facilitators for using e-health.
Conclusion: Despite ambivalent attitudes towards video and telephone consultations among adults with depression, reported use of video consultations with a psychotherapist increased during the COVID-19 pandemic.
We recently described that monoacylglycerol lipase (MGL) is present in the tumor microenvironment (TME), increasing tumor growth. In this study we compare the implications of MGL deficiency in the TME in different tumor types.
We show that subcutaneous injection of KP (KrasLSL-G12D/p53fl/fl, mouse lung adenocarcinoma) or B16-F10 cells (mouse melanoma) induced tumor growth in MGL wild type (WT) and knockout (KO) mice. MGL deficiency in the TME attenuated the growth of KP cell tumors whereas tumors from B16-F10 cells increased in size. Opposite immune cell profiles were detected between the two tumor types in MGL KO mice. In line with their anti-tumorigenic function, the number of CD8+ effector T cells and eosinophils increased in KP cell tumors of MGL KO vs. WT mice whereas their presence was reduced in B16-F10 cell tumors of MGL KO mice. Differences were seen in lipid profiles between the investigated tumor types. 2-arachidonoylglycerol (2-AG) content significantly increased in KP, but not B16-F10 cell tumors of MGL KO vs. WT mice while other endocannabinoid-related lipids remained unchanged. However, profiles of phospho- and lysophospholipids, sphingomyelins and fatty acids in KP cell tumors were clearly distinct to those measured in B16-F10 cell tumors.
Our data indicate that TME-localized MGL impacts tumor growth, as well as levels of 2-AG and other lipids in a tumor specific manner.
Background: Hepatectomy is a complex procedure with high morbidity and mortality.
Early prediction/prevention of major complications is highly valuable for patient care.
Surgical APGAR score (SAS) has been validated to predict post-surgical complications (PCs).
Goal: We aimed to define a simple complications classification following hepatectomy based on a therapy-oriented severity Clavien-Dindo classification (CDC).
Methods: 119 patients undergoing liver resection were included. PCs were determined at follow-up based on CDC. Clinicopathological factors were used to calculate SAS. A receiver-operator characteristic (ROC) curve analysis estimated the predictive value of SAS for PCs. Circulating markers levels of liver injury were analyzed as critical elements on PCs.
Results: SAS (P=0.008), estimated blood-loss (P=0.018) and operation time (P=0.0008) were associated with PCs. SAS was reduced in patients with (+) compared to those without (-) complications (6.64±1.84 vs 5.70±1.79, P=0.0079). The area-under-the-curve was 0.646 by ROC, indicating an acceptable discrimination with 65% possibility to distinguish (-) and (+) groups (P=0.004).
Best cutoff value for SAS was ≤6/≥7, at which sensitivity and specificity were maximal.
ALT/ASL levels were significantly different within the group with 9-10 SAS points (P=0.01 and 0.02).
Conclusion: SAS provides accurate risk stratification for major PCs after hepatectomy, and might help improving the overall patient outcome.
Lungensonographie bei Patienten mit HIV und AIDS
Ziele und Methoden: Vor dem Hintergrund mehrerer retrospektiven Studien und Fallserien zur Anwendung des Lungenultraschalls zur Diagnose HIV-assoziierter Lungenerkrankungen führten wir eine prospektive Studie in der Abteilung für Infektiologie am Klinikum der Goethe-Universität Frankfurt durch. Wir schlossen hierbei Patientinnen und Patienten ein, bei denen durch konventionelle Diagnostik eine Lungenerkrankung nachzuweisen oder auszuschließen war, und führten zeitnah zur konventionellen Diagnostik verblindete Ultraschalluntersuchungen durch. Diese wurden zudem verblindet von zwei weiteren Ultraschalluntersuchern reevaluiert, basierend darauf wurde die Interrater-Reliabilität zwischen den drei Befunden errechnet. Die konventionell-radiologischen Untersuchungen wurden verblindet von einem weiteren Radiologen befundet.
Ergebnisse: Wir untersuchten 80 HIV-positive Patienten, von denen 54 nachweislich eine pulmonale Erkrankung hatten. Die häufigsten Diagnosen waren Pneumocystis jirovecii-Pneumonien (21 Fälle), bakterielle Pneumonien (17 Fälle) und andere Diagnosen (16 Fälle). Die Lungenultraschalluntersuchungen zeigten bei 90.7% der Patienten mit pulmonaler Diagnose und bei 34.5% der lungengesunden Patienten Auffälligkeiten. Die CT-Untersuchungen fanden Pathologien in 97.5% der Erkrankten und 27.3% der Gesunden. Röntgenuntersuchungen zeigten bei 78.1% der Erkrankten und bei 25% der Gesunden pathologische Befunde. Die häufigsten Pathologien in allen Modalitäten waren interstitielle Veränderungen. Diese zeigten in der Lungenultraschalluntersuchung keinen signifikanten Unterschied zwischen den verschiedenen Lungenerkrankungen, waren jedoch signifikant häufiger als bei Patienten ohne Lungenerkrankung. Konsolidierungen und Pleuraergüsse waren im Lungenultraschall zwar häufiger bei Erkrankten, aber nicht signifikant gegenüber den Gesunden. Die Interrater-Reliabilität des Lungenultraschalls war hoch für interstitielle Pathologien (ICC=0.82) ohne nennenswerte Änderungen im Studienverlauf (r=-0.11), und niedriger bei Konsolidierungen und Ergüssen (jeweils κ=0.12) mit positivem Zusammenhang zur Studiendauer (r=0.88 für Konsolidierungen, r=0.37 für Ergüsse).
Diskussion: Lungenerkrankungen sind bei HIV-Patienten im Ultraschall am häufigsten durch interstitielle Pathologien nachzuweisen, diese allein erlauben allerdings keine Unterscheidung zwischen verschiedenen Erkrankungen. Die Sensitivität der Ultraschalluntersuchung ist geringer als die der Computertomographie, jedoch höher als die Sensitivität des Röntgens. Interstitielle Pathologien werden bereits nach kurzer Lernphase reliabel identifiziert. Konsolidierungen und Ergüsse waren seltenere Befunde, und scheinen eine längere Lernphase zu benötigen, da die Interrater-Reliabilität im Verlauf der Studie ansteigt. In allen Modalitäten zeigten auch gesunde Patienten bildgebend Auffälligkeiten, was den positiv prädiktiven Wert bei niedrigerer Prävalenz negativ beeinflussen kann.
Lungensonographie bei Patienten mit COVID-19
Ziele und Methoden: Im Rahmen der seit Ende 2019 andauernden COVID-19 Pandemie boten sich die erlernten Sonographiekenntnisse für die bettseitige Diagnostik dieser neuen Lungenerkrankung an. Aufgrund der Pathogenität des neuartigen Erregers wandten wir die Lungensonographie zur Diagnostik unter Isolationsbedingungen an, um Transporte für konventionelle Bildgebung zu reduzieren. Bettseitig durchgeführte Lungensonographien bei SARS-CoV-2-positiven Patientinnen und Patienten wurden mit durchgeführter konventioneller Bildgebung im Rahmen dieser retrospektiven Fallserie verglichen.
Ergebnisse: Die Ultraschalluntersuchungen von 17 Patientinnen und Patienten wurden ausgewertet, hiervon zeigten 14 Untersuchungen Pathologien. In neun Fällen wurden interstitielle Pathologien beobachtet, fünf dieser Fälle zeigten zusätzlich Konsolidierungen.
Drei Patienten hatten außer Konsolidierungen keine weiteren Pathologien. Pleuraergüsse wurden in drei Fällen beobachtet, Pleuraplaques bei einem Patienten. In 5 von 7 Fällen mit auffälligem Thorax-CT zeigte die Lungensonographie Pathologien. Die Lungensonographie zeigte in jedem Fall Pathologien, in dem auch das Röntgen auffällig war.
Diskussion: Diese Fallserie zeigt die Anwendung der Sonographie als bettseitige Lungendiagnostik unter Isolationsbedingungen. Interstitielle Pathologien und Konsolidierungen scheinen die relevantesten Hinweise auf eine pulmonale Beteiligung im Rahmen der COVID-19-Erkrankung zu sein. Wegen der geringen Fallzahl und des retrospektiven Designs ist die Aussagekraft dieser Substudie gering, jedoch zeigt sie die Umsetzbarkeit der Sonographie als bildgebendes Verfahren, wenn aufgrund notwendiger Isolationsmaßnahmen und hoher Fallzahlen konventionelle Bildgebung erschwert ist.
Aktivierende Mutationen der Fms-like tyrosine kinase (FLT3) treten bei 25 % der Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) auf und begünstigen die unkontrollierte Proliferation maligner Blasten. Autophagie ist ein intrazellulärer Prozess, durch den zytoplasmatische Bestandteile lysosomal abgebaut werden und fungiert als intrazellulärer Homöostase-Mechanismus unter Stress-Bedingungen.
Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, ob FLT3-ITD+-AML-Zellen vulnerabel gegenüber Autophagie-Hemmung sind.
Hierzu wurde zunächst untersucht, wie sich FLT3-ITD-Signaling und Autophagie unter basalen Wachstumsbedingungen gegenseitig beeinflussen. In einem genetischen Modell zeigte sich, dass FLT3-ITD-transformierte wachstumsfaktorunabhängige Zellen während ihrer fortgesetzten Proliferation vermehrt Autophagie betreiben. Lysosomale Autophagie-Inhibitoren zeigten jedoch unter diesen Bedingungen keine erhöhte Wirksamkeit gegenüber FLT3-ITD-positiven Zellen. Humane FLT3-ITD-positive AML-Zellen zeigten nach genetischer Deletion von ULK1 ebenfalls nur transiente und milde Proliferationsdefizite. Unter basalen Wachstumsbedingungen zeigte sich also keine erhöhte Vulnerabilität FLT3-ITD-exprimierender Zellen gegenüber Autophagie-Inhibition.
Daraufhin wurde die Bedeutung von Autophagie während pharmakologischer Hemmung von FLT3 untersucht. FLT3-Inhibition mittels AC220, einem FLT3-spezifischer Tyrosinkinase-Inhibitor, induzierte bzw. steigerte die autophagische Aktivität ähnlich stark wie eine direkte mTOR-Inhibition. Dies ließ sich im Zellmodell therapeutisch ausnutzen: eine Kombinationsbehandlung mit AC220 und einem lysosomalen Autophagie-Inhibitor zeigte eine synergistische antiproliferative Wirkung. Dies stellt möglicherweise einen neuen rationalen Kombinationsbehandlungsansatz für die Therapie FLT3-ITD-positiver AML-Patienten dar.
Die vorliegende Arbeit stellt eine auf datenwissenschaftlichen Methoden beruhende Analyse des aktuellen Wissens über mögliche kausale Zusammenhänge zwischen therapeutischen Morphinapplikationen mit Todesfällen dar, welche auf computergestützter Extraktion von Information aus frei verfügbaren Wissensdatenbanken und der Analyse der darin enthaltenen numerischen Information besteht. Die Relevanz der vorliegenden Analyse ergibt sich aus dem weltweit breiten Einsatz von Morphin zur Behandlung starker Schmerzen und der immer wieder vorkommenden Todesfälle während einer Morphintherapie, die regelmäßig zu Gerichtsverfahren mit den verschreibenden Ärzten als Angeklagte führen.
Morphin ist ein Opioid und zählt zu den starken Analgetika der WHO Stufe III. Bei der Applikation von Morphin kann es neben der gewünschten Analgesie auch zur Abflachung der Ventilation bis hin zum fatalen Atemstillstand kommen. In der Literatur wird die Inzidenz von Morphin-assoziierten Todesfällen mit 0,3 bis 4% angegeben. So kommt es in einigen Fällen auch zu strafrechtlichen Ermittlungen und Gerichtsverfahren mit dem Verdacht der vorsätzlichen Tötung oder sogar des Mordes. Die Frage, ob eine Morphinapplikation Ursache für den Tod eines Patienten war, ist nicht einfach zu beantworten, was mit einigen Besonderheiten von Opioid-Analgetika im Allgemeinen und von Morphin im Besonderen zusammenhängt. Für Morphin existieren z.B. keine genau definierten maximalen Dosen. Es wurden bisher lediglich Empfehlungen ausgesprochen, abhängig auch davon, ob ein Patient noch „opioid-naiv“ ist oder bereits Opioide einnimmt und damit ein Gewöhnungseffekt eingetreten ist, welcher neben der Analgesie die Gefahr des Atemstillstandes verringert. Grundsätzlich gilt immer, die Dosis so gering wie möglich und so hoch wie nötig zu halten. Die Dosis wird an die Schmerzintensität adaptiert, wobei nach keine maximal erlaubte Dosis existiert. Besonders bei terminal kranken Patienten ist die Kausalität zwischen therapeutischer Morphinapplikation und dem Tode oft fraglich, und es werden regelmäßig Gutachten eingeholt, die meistens von Rechtsmedizinern, Anästhesisten und klinischen Pharmakologen erstellt werden.
In diesen Gutachten müssen viele Faktoren, die die Wirkungen von Morphin bis hin zum letalen Ausgang beeinflussen können, diskutiert wurden, und die daher Hauptinhalt der vorliegenden Arbeit sind. Dazu gehören die verabreichten Morphindosen und die Konzentrationen von Morphin und seiner Metabolite im Blut, aber auch Charakteristika des Patienten, wie Alter, Vorerkrankungen wie z.B. Leber- oder Niereninsuffizienz, Komedikationen, oder pharmakogenetische Faktoren. Darüber hinaus spielt für die zeitliche Zuordnung einer Morphingabe mit dem Tode die verzögerte Verteilung Morphins an seinen Wirkort (das zentrale Nervensystem) eine wichtige Rolle.
Eine weitere Schwierigkeit, die sich bei Morphin-assoziierten Toden darstellt, ist die oft zur Debatte stehende verabreichte Morphindosis, die nachträglich aus den gemessenen Konzentrationen im Blut des Verstorbenen rekonstruiert werden soll, was oft nicht sicher möglich ist. Die postmortal gemessenen Konzentrationen von Morphin unterliegen relevanten Veränderungen aufgrund postmortaler Flüssigkeitsumverteilung oder des Zerfalls von Morphin, aber auch als Folge von Veränderungen während der Lagerung der Proben.
In unserer Analyse und Auswertung der vorhandenen Literatur zu diesen Themen kamen wir zu dem Ergebnis, dass es gegenwärtig praktisch sehr schwer ist, eine Morphindosis oder -konzentration sicher mit dem Tod eines Patienten in Verbindung zu bringen. Somit bleibt jeder Todesfall individuell und kontext-abhängig und erfordert die Berücksichtigung weiterer Aspekte bei der der strafrechtlichen Aufarbeitung. Zudem kamen wir zu dem Entschluss, dass angesichts dieser bereits seit langen bekannten Problemen mit Morphin und aber auch anderen Opioiden (siehe “opioid crisis” in den USA), die Entwicklung von sichereren stark wirksamen Analgetika als Ersatz für Opioide dringlich ist.
Das Prostatakarzinom ist in Europa die häufigste Krebserkrankung des Mannes. Im metastasierten, kastrationsresistenten Zustand gibt es wenige Therapieoptionen. Als neuere Therapiemöglichkeit hat sich in den letzten Jahren die Radioligandentherapie (RLT) mit 177Lu-PSMA-617 hervorgetan. Die Myelosuppression ist allerdings ein potentiell dosis-limitierender Faktor bei der Radioligandentherapie.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das Auftreten, den Schweregrad und die Reversibilität von hämatotoxischen Nebenwirkungen in einer großen Patientenkohorte zu unter-suchen, die sich einer RLT mit 177Lu-PSMA-617 bei metastasiertem kastrationsresistentem Prostatakarzinom (mCRPC) unterzogen. Nach deskriptiver Analyse des behandelten Patientenkollektivs erfolgte die Identifikation von prädisponierenden Faktoren für das Eintreten von hämatologischen Nebenwirkungen. Dabei wurden insbesondere der Beitrag von Vortherapien, Behandlungsaktivität, Ausmaß der Knochentumorlast sowie eine prätherapeutisch bestehende Zytopenie berücksichtigt.
Die RLT wurde bei 140 Patienten durchgeführt, die insgesamt 497 Zyklen erhielten. Eine mittlere Aktivität von 6.9±1.3 GBq 177Lu-PSMA-617 pro Zyklus wurde in einem Median von 3 Behandlungszyklen verabreicht. Die mittlere kumulative Aktivität betrug 24.6±15.9 GBq. Hämatologische Parameter wurden bei Studienbeginn, vor jeder Behandlung, 2 bis 4 Wochen danach und während der gesamten Nachbeobachtung gemessen. Die Toxizität wurde anhand der Common Terminology Criteria for Adverse Events v5.0 eingestuft.
Dabei zeigten sich signifikante (Grad ≥3) hämatologische unerwünschte Ereignisse bei 13 Patienten (9.3%). Davon 10 mit Anämie (7.1%), 5 mit Leukopenie (3.6%) und 6 mit Thrombozytopenie (4.3%). Die Hämatotoxizität war bis zu einem medianen Follow-up von 8 Monaten bei allen bis auf zwei Patienten, die innerhalb von weniger als 3 Monaten nach der RLT an einer Krankheitsprogression starben, reversibel auf Grad ≤2. Die Myelosuppression war signifikant häufiger bei Patienten mit vorbestehender Zytopenie Grad ≥2 oder hoher Knochentumorlast (disseminiert oder diffus). Eine vorangegangene taxan-basierte Chemotherapie war ebenfalls mit einer erhöhten Inzidenz signifikanter Hämatotoxizität assoziiert, während die Behandlung mit 223Ra-Dichlorid, die kumulative RLT-Behandlungsaktivität und die Aktivität pro Zyklus nicht signifikant korreliert waren.
Die vorliegenden Ergebnisse zeigen somit, dass hämatologische Nebenwirkungen nach RLT eine akzeptable Gesamtinzidenz besitzen und häufig reversibel sind. Eine hohe Knochentumorlast, eine vorangegangene taxan-basierte Chemotherapie und eine Zyto-penie vor der Behandlung vom Grad ≥2 können als Risikofaktoren für die Entwicklung einer klinisch relevanten Myelosuppression angesehen werden, während die kumulative RLT-Aktivität und eine vorangegangene 223Ra-Dichlorid-Behandlung keinen signifikanten Beitrag zur Inzidenzrate zeigen. Die Fragestellung ist von unmittelbarer Relevanz, da die Erkenntnisse entscheidend für die individuelle Risikoeinschätzung von Patienten mit mCRPC bezüglich der 177Lu-PSMA-617 beitragen.
Ziel der Arbeit ist es die Eigenschaften und die Häufigkeit von Rezidiven der primär und sekundär therapierten Basalzellkarzinome der MKPG, insbesondere in Abhängigkeit der Lokalisation und des Resektionsstatus zu evaluieren und mit den Ergebnissen der Literatur zu vergleichen, um ein optimiertes chirurgisches Vorgehen zu sichern.
Natural scene responses in the primary visual cortex are modulated simultaneously by attention and by contextual signals about scene statistics stored across the connectivity of the visual processing hierarchy. Here, we hypothesized that attentional and contextual top-down signals interact in V1, in a manner that primarily benefits the representation of natural visual stimuli, rich in high-order statistical structure. Recording from two macaques engaged in a spatial attention task, we found that attention enhanced the decodability of stimulus identity from population responses evoked by natural scenes but, critically, not by synthetic stimuli in which higher-order statistical regularities were eliminated. Population analysis revealed that neuronal responses converged to a low dimensional subspace for natural but not for synthetic images. Critically, we determined that the attentional enhancement in stimulus decodability was captured by the dominant low dimensional subspace, suggesting an alignment between the attentional and natural stimulus variance. The alignment was pronounced for late evoked responses but not for early transient responses of V1 neurons, supporting the notion that top-down feedback was required. We argue that attention and perception share top-down pathways, which mediate hierarchical interactions optimized for natural vision.
Natural scene responses in the primary visual cortex are modulated simultaneously by attention and by contextual signals about scene statistics stored across the connectivity of the visual processing hierarchy. We hypothesize that attentional and contextual top-down signals interact in V1, in a manner that primarily benefits the representation of natural visual stimuli, rich in high-order statistical structure. Recording from two macaques engaged in a spatial attention task, we show that attention enhances the decodability of stimulus identity from population responses evoked by natural scenes but, critically, not by synthetic stimuli in which higher-order statistical regularities were eliminated. Attentional enhancement of stimulus decodability from population responses occurs in low dimensional spaces, as revealed by principal component analysis, suggesting an alignment between the attentional and the natural stimulus variance. Moreover, natural scenes produce stimulus-specific oscillatory responses in V1, whose power undergoes a global shift from low to high frequencies with attention. We argue that attention and perception share top-down pathways, which mediate hierarchical interactions optimized for natural vision.
Herzkreislauferkrankungen führen weltweit weiterhin die Liste der häufigsten Todesursachen an. Dem frühzeitigen Erkennen kardialer Veränderungen kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Das Erkennen subklinischer Veränderungen des Myokards mit Hilfe des myokardialen T1 Mappings und der Strain Analyse in der kardialen MRT mit der Bestimmung der Korrelation von T1 Mapping und Veränderung des myokardialen Strains war das primäre Ziel der vorliegenden Arbeit. Das native T1 Mapping sollte dabei diffuse kardiale Fibrose erkennen, während die Strainparameter zur Analyse der subtilen kardialen Funktion dienten. Wenn eine vermehrte diffuse Fibrose eine Einschränkung der myokardialen Funktion bedeutet, so müssten sich das native T1 Mapping und die Strainparameter gleichsinnig verändern.
Eingeschlossen in die Untersuchung wurden Patienten, die im Rahmen ihres Klinikaufenthaltes an der Kerckhoff-Klinik Bad Nauheim ein kardiales MRT erhielten und ihre Zustimmung zur Aufnahme in das geführte Register gaben. Alle durchgeführten MRT-Untersuchungen besaßen dabei eine medizinische Indikation. Die Untersuchung umfasste eine Blutentnahme sowie die Bildakquisition und das Ausfüllen eines Fragebogens. In der anschließenden Bildauswertung wurden das native T1 Mapping, eine Featuretrackinganalyse, sowie die reguläre diagnostische Beurteilung durch einen Facharzt durchgeführt. Die Patienten wurden anschließend nach ihren Diagnosen in Gruppen eingeteilt. Ein Jahr nach ihrer Untersuchung wurden die Patienten kontaktiert und erneut befragt, um den Anteil an „major adverse cerebro- and cardiovasculare events“ (MACCE) und der Gesamtsterblichkeit am Gesamtkollektiv festzustellen.
Es zeigten sich signifikante Zusammenhänge zwischen nativem T1 Mapping und den Strainparametern, ebenso wie signifikante Zusammenhänge von schwächerer Effektstärke zwischen ECV und den Strainparametern. Das erhöhte native T1 Mapping ging mit verringerten Strainparametern einher, was auf eine vermehrte Fibrose schließen lässt. In der Überlebensanalyse bezüglich des allgemeinen Überlebens zeigte sich nur das native T1 Mapping als unabhängiger Prädiktor, während bei den MACCE zusätzlich auch die Anzahl der betroffenen Segmente im „late gardolinium enhancement“ (LGE) einen unabhängigen Prädiktor darstellten. Der globale longitudinale Strain (GLS) verfehlte bezüglich der MACCE knapp das Signifikanzniveau, zeigte aber eine Tendenz zur Signifikanz.
Natives T1 Mapping und, in begrenztem Maße, möglicherweise auch der Strain haben eine besondere Rolle in der Diagnostik und können bereits früh kardiale Veränderungen detektieren. Da die erhöhten T1 Zeiten als Marker für morphologische Veränderungen mit den Strains als funktionelle Parameter korrelierten, lässt sich spekulieren, dass Fibrose eine Einschränkung der Funktion bedingt.
Zur bisherigen Basisdiagnostik bei klinischem Verdacht eines PCa wird den aktuellen Leitlinien zufolge, neben einer fundierten Anamnese und körperlicher Untersuchung, die Bestimmung des PSA-Wertes gezählt. Seit nun mehr als zwei Jahrzehnten hat sich die PSA-Bestimmung zur Früherkennung, aber auch der Überwachung von Patienten mit bereits diagnostiziertem PCa bewährt. Ob die Bestimmung des PSA-Wertes die PCa-spezifische Mortalität adäquat widerspiegelt, wird allerdings in zahlreichen Expertenkreisen weiterhin kontrovers diskutiert. Anlässlich dessen soll die Erforschung neuer Biomarker dazu dienen, das Risiko eines aggressiven PCa gezielter zu erfassen und behandeln zu können. Die Arbeitsgruppe von Tsaur et al. hat in vorausgegangenen Studien auf das vielversprechende Potential von sE-Cadherin als möglichen Biomarker beim PCa hingewiesen [92]. Basierend darauf wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, wie sich das Serumprotein sE-Cadherin auf PCa-Zelllinien vor allem in Hinblick auf die Metastasierung des PCa am in vitro Modell auswirkt. Die Experimente erfolgten an den beiden Androgen-resistenten Zellen PC3 und DU145 sowie der Androgen-sensitiven Zelllinie LNCaP nach Behandlung mit sE-Cadherin. Unbehandelte Zellen dienten jeweils als Kontrolle. Die ersten Versuche beschäftigten sich damit, eine Arbeitskonzentration des sE-Cadherins zu etablieren, welche nachfolgend für alle weiteren Versuche genutzt werden konnte. Die Arbeitskonzentration von sE-Cadherin wurde auf 5 µg/ml festgelegt. Mithilfe des MTT-Assays wurde nachfolgend das Zellwachstum untersucht. Auswirkungen von sE-Cadherin auf den Zellzyklus der genannten PCa-Zelllinien wurden mithilfe der fluoreszenzaktivierten Zellanalyse (FACS) nach erfolgter Zell-Synchronisation evaluiert. Der Einfluss von sE-Cadherin auf die einzelnen Schritte der Metastasierung wurde durch Migrations- und Invasions- sowie Adhäsions-Versuchen an Zellmatrixproteinen (immobilisiertes Kollagen und Fibronektin) untersucht. Mithilfe der Durchflusszytometrie konnte die Beeinflussung von sE-Cadherin auf die Integrinoberflächenprofile analysiert werden. Zur Evaluation relevanter Signalwege erfolgten Western-Blot-Versuche, in denen der Expressionsstatus von Integrin-assoziierten Signalproteinen untersucht wurde. Blockade-Studien dienten der Überprüfung der funktionellen Relevanz einzelner Integrine. Die Behandlung der PCa-Zellen mit sE-Cadherin in der Konzentration von 5 µg/ml führte zur signifikanten Abnahme des Tumorwachstums. Die Zellzyklus-Analyse zeigte einen vermehrten Zell-Arrest in der G0/G1-Phase sowie Abnahme der S-Phase. Des Weiteren führte die sE-Cadherin-Applikation bei allen drei PCa-Zelllinien zur Abnahme der Adhäsionsfähigkeit an Kollagen und Fibronektin. Im Gegensatz dazu konnte gleichzeitig eine Erhöhung der chemotaktischen Bewegung beobachtet werden. Unter der sE-Cadherin-Behandlung kam es zur signifikanten Veränderung der Oberflächenprofile der Integrin-Subtypen α3 und β1. Dessen physiologische Relevanz konnte in Blockadestudien überprüft werden. Es zeigte sich, dass beide Subtypen, jedoch insbesondere β1, in die Adhäsion und Chemotaxis involviert sind. Abschließend kann in Zusammenschau der Experimente und dessen Resultate geschlussfolgert werden, dass sE-Cadherin maßgeblich das Metastasierungspotenzial der verschiedenen Prostatakarzinomzellen steigert, indem es das Zellwachstum stagnieren lässt und gleichzeitig das Herablösen der Tumorzellen von der extrazellulären Matrix sowie den Anschluss an das Blut-/Lymphabflusssystem erleichtert.