610 Medizin und Gesundheit
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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.