610 Medizin und Gesundheit
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We conducted a systematic review investigating the efficacy and tolerability of adrenocorticotropic hormone (ACTH) and corticosteroids in children with epilepsies other than infantile epileptic spasm syndrome (IESS) that are resistant to anti-seizure medication (ASM). We included retrospective and prospective studies reporting on more than five patients and with clear case definitions and descriptions of treatment and outcome measures. We searched multiple databases and registries, and we assessed the risk of bias in the selected studies using a questionnaire based on published templates. Results were summarized with meta-analyses that pooled logit-transformed proportions or rates. Subgroup analyses and univariable and multivariable meta-regressions were performed to examine the influence of covariates. We included 38 studies (2 controlled and 5 uncontrolled prospective; 31 retrospective) involving 1152 patients. Meta-analysis of aggregate data for the primary outcomes of seizure response and reduction of electroencephalography (EEG) spikes at the end of treatment yielded pooled proportions (PPs) of 0.60 (95% confidence interval [CI] 0.52–0.67) and 0.56 (95% CI 0.43–0.68). The relapse rate was high (PP 0.33, 95% CI 0.27–0.40). Group analyses and meta-regression showed a small benefit of ACTH and no difference between all other corticosteroids, a slightly better effect in electric status epilepticus in slow sleep (ESES) and a weaker effect in patients with cognitive impairment and “symptomatic” etiology. Obesity and Cushing's syndrome were the most common adverse effects, occurring more frequently in trials addressing continuous ACTH (PP 0.73, 95% CI 0.48–0.89) or corticosteroids (PP 0.72, 95% CI 0.54–0.85) than intermittent intravenous or oral corticosteroid administration (PP 0.05, 95% CI 0.02–0.10). The validity of these results is limited by the high risk of bias in most included studies and large heterogeneity among study results. This report was registered under International Prospective Register of Systematic Reviews (PROSPERO) number CRD42022313846. We received no financial support.
Key points
* Systematic review resulting in low to moderately solid evidence on the efficacy and tolerability of adrenocorticotropic hormone (ACTH) and corticosteroid treatment in children with epilepsy other than infantile spasms.
* Meta-analysis based on aggregate data from 2 controlled prospective, 5 uncontrolled prospective, and 31 retrospective studies.
* Pooled data showing a seizure response in 60% and electroencephalography (EEG) response in 56% of patients, with no major differences between drugs. However, 30%–40% of patients relapse after the cessation of treatment.
* The most frequent adverse effects are obesity and Cushing's syndrome, occurring in 70% of patients under continuous treatment for some weeks, but in less than 10% undergoing pulsed, intermittent regimens.
* More prospective, randomized-controlled studies are needed to improve the level of evidence and define the optimal doses and treatment duration.
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.
Bipolar disorder (BD) is a heritable mental illness with complex etiology. While the largest published genome-wide association study identified 64 BD risk loci, the causal SNPs and genes within these loci remain unknown. We applied a suite of statistical and functional fine-mapping methods to these loci, and prioritized 22 likely causal SNPs for BD. We mapped these SNPs to genes, and investigated their likely functional consequences by integrating variant annotations, brain cell-type epigenomic annotations, brain quantitative trait loci, and results from rare variant exome sequencing in BD. Convergent lines of evidence supported the roles of SCN2A, TRANK1, DCLK3, INSYN2B, SYNE1, THSD7A, CACNA1B, TUBBP5, PLCB3, PRDX5, KCNK4, AP001453.3, TRPT1, FKBP2, DNAJC4, RASGRP1, FURIN, FES, YWHAE, DPH1, GSDMB, MED24, THRA, EEF1A2, and KCNQ2 in BD. These represent promising candidates for functional experiments to understand biological mechanisms and therapeutic potential. Additionally, we demonstrated that fine-mapping effect sizes can improve performance and transferability of BD polygenic risk scores across ancestrally diverse populations, and present a high-throughput fine-mapping pipeline (https://github.com/mkoromina/SAFFARI).
Background: Trauma-related guilt and shame are crucial for the development and maintenance of PTSD (posttraumatic stress disorder). We developed an intervention combining cognitive techniques with loving-kindness meditations (C-METTA) that specifically target these emotions. C-METTA is an intervention of six weekly individual treatment sessions followed by a four-week practice phase.
Objective: This study examined C-METTA in a proof-of-concept study within a randomized wait-list controlled trial.
Method: We randomly assigned 32 trauma-exposed patients with a DSM-5 diagnosis to C-METTA or a wait-list condition (WL). Primary outcomes were clinician-rated PTSD symptoms (CAPS-5) and trauma-related guilt and shame. Secondary outcomes included psychopathology, self-criticism, well-being, and self-compassion. Outcomes were assessed before the intervention phase and after the practice phase.
Results: Mixed-design analyses showed greater reductions in C-METTA versus WL in clinician-rated PTSD symptoms (d = −1.09), guilt (d = −2.85), shame (d = −2.14), psychopathology and self-criticism.
Conclusion: Our findings support positive outcomes of C-METTA and might contribute to improved care for patients with stress-related disorders. The study was registered in the German Clinical Trials Register (DRKS00023470).
HIGHLIGHTS
C-METTA is an intervention that addresses trauma-related guilt and shame and combines cognitive interventions with loving-kindness meditations.
A proof-of-concept study was conducted examining C-METTA in a wait-list randomized controlled trial
C-METTA led to reductions in trauma-related guilt and shame and PTSD symptoms.
Background: Despite known clinical benefits, guideline-recommended heart rate (HR) control is not achieved for a significant proportion of patients with HF with reduced ejection fraction. The wearable cardioverter-defibrillator (WCD) provides continuous HR monitoring and alerts that could aid medication titration.
Objective: This study sought to evaluate sex differences in achieving guideline-recommended HR control during a period of WCD use.
Methods: Data from patients fitted with a WCD from 2015 to 2018 were obtained from the manufacturer’s database (ZOLL). The proportion of patients with adequate nighttime resting HR control at the beginning of use (BOU) and at the end of use (EOU) were compared by sex. Adequate HR control was defined as having a nighttime median HR <70 beats/min.
Results: A total of 21,440 women and a comparative sample of 17,328 men (median 90 [IQR 59–116] days of WCD wear) were included in the final dataset. Among patients who did not receive a shock, over half had insufficient HR control at BOU (59% of women, 53% of men). Although the proportion of patients with resting HR ≥70 beats/min improved by EOU, 43% of women and 36% of men did not achieve guideline-recommended HR control.
Conclusion: A significant proportion of women and men did not achieve adequate HR control during a period of medical therapy optimization. Compared with men, a greater proportion of women receiving WCD shocks had insufficiently controlled HR in the week preceding ventricular tachyarrhythmia/ventricular fibrillation and 43% of nonshocked women, compared with 36% of men, did not reach adequate HR control during the study period. The WCD can be utilized as a remote monitoring tool to record HR and inform adequate uptitration of beta-blockers, with particular focus on reducing the treatment gap in women.
Evidence-based and comprehensible health information is a key element of evidence-based medicine and public health. The goal is informed decision-making based on realistic estimations of health risks and accurate expectations about benefits and harms of interventions. In Germany, standards of evidence-based risk information were poorly followed during the COVID-19 pandemic. Frequently, public information was biased, fragmentary and misleading. Pandemic-related threat scenarios induced emotional distress and unnecessary anxiety. A systematic and comprehensive evaluation of the pandemic measures is crucial, but still pending in Germany. A critical analysis of risk communication by experts, politicians and the media during the pandemic should be a key element of the evaluation process. Evaluation of decision making and media reporting during the pandemic should improve preparedness for future crises.
Background: Urachal cancer (UrC) is a rare disease with limited availability of representative incidence and clinical data. Although, the prevalence is accounting for less than 1% of bladder tumors, the 5-year survival rate is around only 50% for patients with resectable tumors, and even worse for patients with metastatic disease. Due to the lack of comprehensive prospective studies, our current knowledge of UrC is still limited.
Objective: The present study aimed to summarize the available registry-based studies with unselected UrC patients to evaluate its incidence and clinicopathological characteristics.
Material and methods: We conducted a systematic literature search of registry-based UrC publications on the 15th of May 2023 in 5 databases, which identified 4,748 publications. After duplicate removal and selection by 2 independent investigators, 6 publications proved to be appropriate for the final meta-analysis. Estimated incidence and clinicopathological parameters were extracted.
Results: Estimated incidence ranged between 0.022 and 0.060/ 100.000 person-years, with the highest occurrence in Japan and the lowest in Canada, while the random effect model calculated an overall incidence rate of 0.04 (95%CI: 0.03–0.05) 100.000 person-years. The median age at first diagnosis was 60 years (range: 58–64). The female to male ratio was 2:3. Lymph node or distant metastases were present in 9% and 14% of patients. The predominant tumour type was adenocarcinoma (86%) followed by urothelial carcinoma (12%) and squamous cell carcinoma (2%). The 5-year survival rate was 51.0% with 95%CI: 45.2–57.4.
Conclusions: Our study provides an up-to-date comparison of estimated incidence rates between 6 countries of 3 continents based on rigorously selected registry-based studies. The results suggest low incidence rates for UrC with considerable geographic differences. The present meta-analysis provides unbiased registry-based data on the incidence, clinicopathological parameters and survival of UrC.
The ICH M13A draft bioequivalence guideline allows the exclusion of very low plasma profiles from the statistical evaluation in exceptional cases, i.e., if such phenomenon occurs due to non-compliance of subjects (not swallowing the product). Moreover, the draft ICH guideline requests additional bioequivalence studies for medicinal products with pH-dependent solubility after concomitant administration of gastric pH modifying preparations, e.g., proton pump inhibitors. Both regulations are scientifically sound, however, would need further specification. Main problem in this context is that compounds with very low solubility and slow intrinsic dissolution in the intestinal environment will cause significant bioavailability problems if their solid oral dosage forms are emptied from the stomach undisintegrated. Also very low plasma profiles may result under these circumstances. Such cases can occur accidentally and are not resultant of non-compliance. Thus, limitation for one case per study only as suggested in the guideline is not justified.
Background: The Association of the Scientific Medical Societies in Germany (AWMF) clinical practice guideline on cochlear implant (CI) treatment, which was updated in 2020, defined the entire process of CI care for the first time. In the present study, the feasibility and results of very early rehabilitation were examined.
Materials and methods: The intervention group (IG) comprised 54 patients in whom rehabilitation was initiated within 14 (maximally 28) days after implantation. Patients with a significantly longer waiting time were included in the control group (CG, n = 21). In addition to the start and duration of rehabilitation, the speech intelligibility achieved with CI was recorded at different timepoints within a 12-month period. In addition, questionnaires were used to assess the effort of fitting the CI processor and the patients’ satisfaction with the outcome as well as the timing of the start of rehabilitation.
Results: Median waiting time between implantation and start of rehabilitation was 14 days in the IG and 106 days in the CG; 92.6% of IG patients were able to start rehabilitation within 14 days. The effect of rehabilitation in the IG was 35 and in the CG 25 percentage points (Freiburg monosyllabic test). After 6 and 12 months of CI use, both groups showed comparable results in the test condition in quiet (IG/CG 6 months: 70%/70%; 12 months: 70%/60%, Freiburg monosyllabic test) and in noise (IG/CG 6 months: −1.1 dB SNR/–0.85 dB SNR; 12 months: −0.65 dB SNR/+0.3 dB SNR, Oldenburg sentence test). Hearing quality assessment scores collected by SSQ (Speech, Spatial and Qualities of Hearing Scale) questionnaire showed better scores in the IG at 6 months, which converged to CG scores at 12 months. The IG was significantly more satisfied with the timing of the start of rehab than the CG. All other data obtained from questionnaires showed no differences between the two groups.
Conclusion: A very early start of inpatient rehabilitation after cochlear implantation was successfully implemented. The rehabilitation was completed within 7 weeks of CI surgery. Comparison of speech recognition test results before and after rehabilitation showed a significant improvement. A clear rehabilitation effect can therefore be demonstrated. Inclusion of CI rehabilitation in the German catalog of follow-up treatments is thus scientifically justified and therefore strongly recommended.
Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) serves as a cap-like structure on cellular RNAs (NAD-RNAs) in all domains of life including the bacterium Escherichia coli. NAD also acts as a key molecule in phage-host interactions, where bacterial immune systems deplete NAD to abort phage infection. Nevertheless, NAD-RNAs have not yet been identified during phage infections of bacteria and the mechanisms of their synthesis and degradation are unknown in this context. The T4 phage that specifically infects E. coli presents an important model to study phage infections, but a systematic analysis of the presence and dynamics of NAD-RNAs during T4 phage infection is lacking. Here, we investigate the presence of NAD-RNAs during T4 phage infection in a dual manner. By applying time-resolved NAD captureSeq, we identify NAD-capped host and phage transcripts and their dynamic regulation during phage infection. We provide evidence that NAD-RNAs are – as reported earlier – generated by the host RNA polymerase by initiating transcription with NAD at canonical transcription start sites. In addition, we characterize NudE.1 – a T4 phage-encoded Nudix hydrolase – as the first phage-encoded NAD-RNA decapping enzyme. T4 phages carrying inactive NudE.1 display a delayed lysis phenotype. This study investigates for the first time the dual epitranscriptome of a phage and its host, thereby introducing epitranscriptomics as an important field of phage research.
Therapierefraktärer Schmerz ist ein weit verbreitetes, äußerst belastendes Leitsymptom rheumatischer Erkrankungen. Viele Betroffene weichen daher bei Versagen der Standardmedikation selbstständig auf Cannabis oder die strukturell verwandte Substanz Palmitoylethanolamid (PEA) als Add-On- oder Alternativtherapie aus, obwohl dies in Deutschland bisher nur eingeschränkt zulässig ist. Die deutsche Gesetzgebung ist diesbezüglich nicht eindeutig, weshalb Ärzt:innen in ihrer Entscheidung, Cannabis zu verschreiben, auf Leitlinien, Fallberichte und Expert:innenmeinungen zurückgreifen müssen. Dies führt zu schwierigen Einzelfallentscheidungen, da sich die derzeitige Datenlage zu Cannabis-based Medicine (CBM) bzw. PEA und Rheuma als mangelhaft darstellt und die Leitlinien dementsprechend keine klaren Empfehlungen enthalten. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die vorhandene Evidenz zusammenzufassen, zu ordnen und anhand der Hill-Kriterien den möglichen kausalen Zusammenhang zwischen der Einnahme von CBM bzw. PEA und der analgetischen Wirkung bei Rheumaschmerzen zu prüfen.
Background: Novel treatments are needed to control refractory status epilepticus (SE). This study aimed to assess the potential effectiveness of fenfluramine (FFA) as an acute treatment option for SE. We present a summary of clinical cases where oral FFA was used in SE.
Methods: A case of an adult patient with Lennox–Gastaut syndrome (LGS) who was treated with FFA due to refractory SE is presented in detail. To identify studies that evaluated the use of FFA in SE, we performed a systematic literature search.
Results: Four case reports on the acute treatment with FFA of SE in children and adults with Dravet syndrome (DS) and LGS were available. We report in detail a 30-year-old woman with LGS of structural etiology, who presented with generalized tonic and dialeptic seizures manifesting at high frequencies without a return to clinical baseline constituting the diagnosis of SE. Treatment with anti-seizure medications up to lacosamide 600 mg/d, brivaracetam 300 mg/d, valproate 1,600 mg/d, and various benzodiazepines did not resolve the SE. Due to ongoing refractory SE and following an unremarkable echocardiography, treatment was initiated with FFA, with an initial dose of 10 mg/d (0.22 mg/kg body weight [bw]) and fast up-titration to 26 mg/d (0.58 mg/kg bw) within 10 days. Subsequently, the patient experienced a resolution of SE within 4 days, accompanied by a notable improvement in clinical presentation and regaining her mobility, walking with the assistance of physiotherapists. In the three cases reported in the literature, DS patients with SE were treated with FFA, and a cessation of SE was observed within a few days. No treatment-emergent adverse events were observed during FFA treatment in any of the four cases.
Conclusions: Based on the reported cases, FFA might be a promising option for the acute treatment of SE in patients with DS and LGS. Observational data show a decreased SE frequency while on FFA, suggesting a potentially preventive role of FFA in these populations.
Key points
* We summarize four cases of refractory status epilepticus (SE) successfully treated with fenfluramine.
* Refractory SE resolved after 4–7 days on fenfluramine.
* Swift fenfluramine up-titration was well-tolerated during SE treatment.
* Treatment-emergent adverse events on fenfluramine were not observed.
* Fenfluramine might be a valuable acute treatment option for SE in Dravet and Lennox–Gastaut syndromes.
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.
Key Points:
* Deep profiling identifies novel targets of miR-181 associated with global gene regulation.
* miR-181 MREs in repeat elements in the coding sequence act through translational inhibition.
* High-resolution analysis reveals an alternative seed match in functional MREs.
The spike protein of SARS-CoV-2 is a highly flexible membrane receptor that triggers the translocation of the virus into cells by attaching to the human receptors. Like other type I membrane receptors, this protein has several extracellular domains connected by flexible hinges. The presence of these hinges results in high flexibility, which consequently results in challenges in defining the conformation of the protein. Here, We developed a new method to define the conformational space based on a few variables inspired by the robotic field’s methods to determine a robotic arm’s forward kinematics. Using newly performed atomistic molecular dynamics (MD) simulations and publicly available data, we found that the Denavit-Hartenberg (DH) parameters can reliably show the changes in the local conformation. Furthermore, the rotational and translational components of the homogenous transformation matrix constructed based on the DH parameters can identify the changes in the global conformation of the spike and also differentiate between the conformation with a similar position of the spike head, which other types of parameters, such as spherical coordinates, fail to distinguish between such conformations. Finally, the new method will be beneficial for looking at the conformational heterogeneity in all other type I membrane receptors.
Understanding the underlying mechanisms that link psychopathology and physical comorbidities in schizophrenia is crucial since decreased physical fitness and overweight pose major risk factors for cardio-vascular diseases and decrease the patients’ life expectancies. We hypothesize that altered reward anticipation plays an important role in this. We implemented the Monetary Incentive Delay task in a MR scanner and a fitness test battery to compare schizophrenia patients (SZ, n = 43) with sex- and age-matched healthy controls (HC, n = 36) as to reward processing and their physical fitness. We found differences in reward anticipation between SZs and HCs, whereby increased activity in HCs positively correlated with overall physical condition and negatively correlated with psychopathology. On the other handy, SZs revealed stronger activity in the posterior cingulate cortex and in cerebellar regions during reward anticipation, which could be linked to decreased overall physical fitness. These findings demonstrate that a dysregulated reward system is not only responsible for the symptomatology of schizophrenia, but might also be involved in physical comorbidities which could pave the way for future lifestyle therapy interventions.
Spezialwissen für SCALE
(2024)
Volker Zickermann und Eric Helfrich sind bei der Exzellenzcluster-Initiative SCALE (Subcellular Architecture of Life) dabei und werden dort ihre Expertise einbringen. Das Spezialgebiet des einen ist ein Proteinkomplex in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle. Der andere sucht schwerpunktmäßig bisher unbekannte Naturstoffe, die die Basis für neue Antibiotika sein könnten.
Herzforschung meets KI
(2024)
Moderne Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) spielen in der Wissenschaft eine immer größere Rolle. Wie Forscher des Exzellenzclusters Cardio-Pulmonary Institute (CPI) KI in der Herzbildgebung nutzen, zeigte Professor Eike Nagel im Rahmen der Bürgeruniversität der Goethe-Universität. Er leitet das Institut für experimentelle und translationale kardiovaskuläre Bildgebung am Fachbereich Medizin und forscht an der Entwicklung verbesserter Behandlungsmöglichkeiten für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Mit dem Ziel, seine Forschung für alle Menschen zugänglich und verständlicher zu machen, lud Prof. Nagel interessierte Bürger*innen am 10. Mai in sein Institut ein.
Der unter der Ägide der Freunde und Förderer der Goethe-Universität von der Paul Ehrlich-Stiftung ausgelobte Paul Ehrlich-und-Ludwig Darmstaedter-Preis ist die renommierteste Auszeichnung, die in Deutschland für medizinische Forschung verliehen wird. Den mit 120.000 Euro dotierten Preis nahm in der Frankfurter Paulskirche in diesem Jahr der Arzt und Immunologe Prof. Dennis L. Kasper (81) von der Harvard Medical School entgegen. Er hat die ersten Wörter der biochemischen Sprache entdeckt, mit der Darmbakterien unserem Immunsystem zu einer gesunden Entwicklung verhelfen. Den mit 60.000 Euro dotierten Nachwuchspreis erhielt der Chemiker Dr. Johannes Karges (31) von der Ruhr-Universität Bochum für die Entwicklung eines Verfahrens zur ferngesteuerten Tumortherapie.
Lifestyle factors—such as diet, physical activity (PA), smoking, and alcohol consumption—have a significant impact on mortality as well as healthcare costs. Moreover, they play a crucial role in the development of type 2 diabetes mellitus (DM2). There also seems to be a link between lifestyle behaviours and insulin resistance, which is often a precursor of DM2. This study uses an enhanced Healthy Living Index (HLI) integrating accelerometric data and an Ecological Momentary Assessment (EMA) to explore differences in lifestyle between insulin-sensitive (IS) and insulin-resistant (IR) individuals. Moreover, it explores the association between lifestyle behaviours and inflammation. Analysing data from 99 participants of the mPRIME study (57 women and 42 men; mean age 49.8 years), we calculated HLI scores—ranging from 0 to 4— based on adherence to specific low-risk lifestyle behaviours, including non-smoking, adhering to a healthy diet, maximally moderate alcohol consumption, and meeting World Health Organization (WHO) PA guidelines. Insulin sensitivity was assessed using a Homeostatic Model Assessment of Insulin Resistance (HOMA-IR) and C-reactive protein (CRP) levels were used as a proxy for inflammation. Lifestyle behaviours, represented by HLI scores, were significantly different between IS and IR individuals (U = 1529.0; p = 0.023). The difference in the HLI score between IR and IS individuals was mainly driven by lower adherence to PA recommendations in the IR group. Moreover, reduced PA was linked to increased CRP levels in the IR group (r = −0.368, p = 0.014). Our findings suggest that enhancing PA, especially among individuals with impaired insulin resistance, holds significant promise as a preventive strategy.
Highlights
• CD62p + exosomes were significantly increased in septic polytrauma-patients, while CD40+, as well as CD49e + exosomes were diminished.
• Exosomal IL-6 concentration in septic patients reflects the systemic IL-6.
• Exosomal IL-10 concentration seemed to be constant in patients and healthy controls.
• Decrease of miR-21 in exosomes was associated with the development of sepsis, while exosomal miR-93, miR-155 and miR-92a were not specifically altered.
Abstract
Sepsis as a severe systemic inflammation leads oftentimes to organ dysfunction and subsequently to death. In polytrauma patients, septic complications represent with 45% the predominant cause of late death and are responsible for extremely high costs in the healthcare system. Therefore, clinicians have to detect as early as possible the begin of sepsis to improve the patient's outcome. One new promising diagnostic tool to diagnose septic complications in polytraumatized patients are exosomes.
Plasma samples from polytraumatized patients (Injury Severity Score (ISS) ≥16) which developed sepsis (n = 10) and without sepsis (n = 10), were collected at emergency room (ER), 24h and 5 days after trauma. The EVs subpopulations were investigated by a bead-based multiplex flow cytometry measurement of surface epitopes and were compared with plasma EVs from healthy controls (n = 10). Moreover, exosomal cytokine concentrations were measured via high-sensitive ELISA and were correlated with systemic concentrations. For miRNA cargo analysis, we analysed the miRNAs miR-1298-5p, miR-1262, miR-125b-5p, miR-92a-3p, miR-93-5p, miR-155-5p and miR-21-5p and compared their exosomal concentrations by means of RT-qPCR.
CD62p + exosomes were significantly increased in septic polytrauma-patients (p ≤ 0.05), while CD40+exosomes, as well as CD49e + exosomes were diminished (p ≤ 0.05). Furthermore, we observed that the exosomal IL-6 concentration reflects the systemic IL-6 concentration (r2 = 0.63) and did not significantly alter between patients with and without sepsis. The exosomal IL-10 concentration seemed to be constant in all patients and healthy controls. We observed that a decrease of miR-21-5p in exosomes was associated with the development of sepsis (p ≤ 0.05), while exosomal miR-93-5p, miR-155-5p and miR-92a-3p were not specifically altered in septic patients.
Taken together, the present study in polytraumatized patients demonstrated that the development of sepsis is associated with an increase of CD62p + exosomes. Furthermore, the exosomal cargo was changed in septic patients: miR-21-5p was diminished.
Highlights
• Artificial intelligence systems for mechanically ventilated patients are increasing.
• The clinical and financial impact of these models are often unexamined.
• We developed a generic health-economic model for artificial intelligence systems.
• This model assesses the cost-effectiveness for many different scenarios.
• The developed framework is easily adjustable to other (clinical) situations.
Abstract
Purpose: The health and economic consequences of artificial intelligence (AI) systems for mechanically ventilated intensive care unit patients often remain unstudied. Early health technology assessments (HTA) can examine the potential impact of AI systems by using available data and simulations. Therefore, we developed a generic health-economic model suitable for early HTA of AI systems for mechanically ventilated patients.
Materials and methods: Our generic health-economic model simulates mechanically ventilated patients from their hospitalisation until their death. The model simulates two scenarios, care as usual and care with the AI system, and compares these scenarios to estimate their cost-effectiveness.
Results: The generic health-economic model we developed is suitable for estimating the cost-effectiveness of various AI systems. By varying input parameters and assumptions, the model can examine the cost-effectiveness of AI systems across a wide range of different clinical settings.
Conclusions: Using the proposed generic health-economic model, investors and innovators can easily assess whether implementing a certain AI system is likely to be cost-effective before an exact clinical impact is determined. The results of the early HTA can aid investors and innovators in deployment of AI systems by supporting development decisions, informing value-based pricing, clinical trial design, and selection of target patient groups.
Highlights
• Deletion of SPPL3 promotes resistance of malignant B cells to NK cell cytotoxicity
• Loss of SPPL3 blocks ligand binding to NK receptors via increased N-glycosylation
• B3GNT2 deletion reduces LacNAc addition and restores SPPL3-KO cell sensitivity to NK cells
• SPPL3-deficient cells are enriched in tetra-antennary N-glycans with LacNAc elongations
Summary
Natural killer (NK) cells are primary defenders against cancer precursors, but cancer cells can persist by evading immune surveillance. To investigate the genetic mechanisms underlying this evasion, we perform a genome-wide CRISPR screen using B lymphoblastoid cells. SPPL3, a peptidase that cleaves glycosyltransferases in the Golgi, emerges as a top hit facilitating evasion from NK cytotoxicity. SPPL3-deleted cells accumulate glycosyltransferases and complex N-glycans, disrupting not only binding of ligands to NK receptors but also binding of rituximab, a CD20 antibody approved for treating B cell cancers. Notably, inhibiting N-glycan maturation restores receptor binding and sensitivity to NK cells. A secondary CRISPR screen in SPPL3-deficient cells identifies B3GNT2, a transferase-mediating poly-LacNAc extension, as crucial for resistance. Mass spectrometry confirms enrichment of N-glycans bearing poly-LacNAc upon SPPL3 loss. Collectively, our study shows the essential role of SPPL3 and poly-LacNAc in cancer immune evasion, suggesting a promising target for cancer treatment.
Hematopoietic mutations in epigenetic regulators like DNA methyltransferase 3 alpha (DNMT3A), play a pivotal role in driving clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP), and are associated with unfavorable outcomes in patients suffering from heart failure (HF). However, the precise interactions between CHIP-mutated cells and other cardiac cell types remain unknown. Here, we identify fibroblasts as potential partners in interactions with CHIP-mutated monocytes. We used combined transcriptomic data derived from peripheral blood mononuclear cells of HF patients, both with and without CHIP, and cardiac tissue. We demonstrate that inactivation of DNMT3A in macrophages intensifies interactions with cardiac fibroblasts and increases cardiac fibrosis. DNMT3A inactivation amplifies the release of heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor, thereby facilitating activation of cardiac fibroblasts. These findings identify a potential pathway of DNMT3A CHIP-driver mutations to the initiation and progression of HF and may also provide a compelling basis for the development of innovative anti-fibrotic strategies.
Tight control over transcription factor activity is necessary for a sensible balance between cellular proliferation and differentiation in the embryo and during tissue homeostasis by adult stem cells, but mechanistic details have remained incomplete. The homeodomain transcription factor MEIS2 is an important regulator of neurogenesis in the ventricular–subventricular zone (V-SVZ) adult stem cell niche in mice. We here identify MEIS2 as direct target of the intracellular protease calpain-2 (composed of the catalytic subunit CAPN2 and the regulatory subunit CAPNS1). Phosphorylation at conserved serine and/or threonine residues, or dimerization with PBX1, reduced the sensitivity of MEIS2 towards cleavage by calpain-2. In the adult V-SVZ, calpain-2 activity is high in stem and progenitor cells, but rapidly declines during neuronal differentiation, which is accompanied by increased stability of MEIS2 full-length protein. In accordance with this, blocking calpain-2 activity in stem and progenitor cells, or overexpression of a cleavage-insensitive form of MEIS2, increased the production of neurons, whereas overexpression of a catalytically active CAPN2 reduced it. Collectively, our results support a key role for calpain-2 in controlling the output of adult V-SVZ neural stem and progenitor cells through cleavage of the neuronal fate determinant MEIS2.
The human immune system is determined by the functionality of the human lymph node. With the use of high-throughput techniques in clinical diagnostics, a large number of data is currently collected. The new data on the spatiotemporal organization of cells offers new possibilities to build a mathematical model of the human lymph node - a virtual lymph node. The virtual lymph node can be applied to simulate drug responses and may be used in clinical diagnosis. Here, we review mathematical models of the human lymph node from the viewpoint of cellular processes. Starting with classical methods, such as systems of differential equations, we discuss the values of different levels of abstraction and methods in the range from artificial intelligence techniques formalism.
Background: A good physician should be empathic and altruistic, among other qualities. Therefore, the levels of socially undesirable personality traits (Dark Triad) as well as implicit motives of achievement, affiliation and power (Multi-Motive Grid) among medical students as future physicians were analyzed at two different points in their medical training.
Methods: This study includes 380 medical students in their first year and 217 in their third year in Germany. All participants completed the Dirty Dozen (DD) and Multi-Motive Grid (MMG) questionnaires at the end of two different classes as paper-and-pencil tests. Relevant differences of the Dark Triad traits between the medical students and reference sample and the two different cohorts, as well as their implicit motives, the associations of Dark Triad traits and MMG components and gender differences of the Dark Triad traits were calculated.
Results: There were no significant group differences between year one and year three medical students in narcissism, psychopathy and Machiavellianism (Dark Triad). There were no significant differences between the medical students and reference sample except in psychopathy. Male students scored significantly higher in the Dark Triad traits than female students. In the MMG, first-year students scored significantly higher levels in Fear of Rejection, and lower levels in Hope of Success and Hope of Power than the third-year students. Some associations were found between narcissism and Machiavelliansim with Hope of Success, Hope of Power and Fear of power.
Conclusions: Dark Triad traits already appear to exist before the commencement of medical studies. These traits do not differ significantly between the medical students and reference sample; only a few MMG components seem to differ at different stages of their studies. This lack of differences between the medical students and validation cohort indicates that tests based on (undesirable) personality traits are not suitable criteria for the admission selection of medical students.
Human feline leukaemia virus subgroup C receptor-related proteins 1 and 2 (FLVCR1 and FLVCR2) are members of the major facilitator superfamily1. Their dysfunction is linked to several clinical disorders, including PCARP, HSAN and Fowler syndrome2,3,4,5,6,7. Earlier studies concluded that FLVCR1 may function as a haem exporter8,9,10,11,12, whereas FLVCR2 was suggested to act as a haem importer13, yet conclusive biochemical and detailed molecular evidence remained elusive for the function of both transporters14,15,16. Here, we show that FLVCR1 and FLVCR2 facilitate the transport of choline and ethanolamine across the plasma membrane, using a concentration-driven substrate translocation process. Through structural and computational analyses, we have identified distinct conformational states of FLVCRs and unravelled the coordination chemistry underlying their substrate interactions. Fully conserved tryptophan and tyrosine residues form the binding pocket of both transporters and confer selectivity for choline and ethanolamine through cation–π interactions. Our findings clarify the mechanisms of choline and ethanolamine transport by FLVCR1 and FLVCR2, enhance our comprehension of disease-associated mutations that interfere with these vital processes and shed light on the conformational dynamics of these major facilitator superfamily proteins during the transport cycle.
Memory consolidation tends to be less robust in childhood than adulthood. However, little is known about the corresponding functional differences in the developing brain that may underlie age-related differences in retention of memories over time. This study examined system-level memory consolidation of object-scene associations after learning (immediate delay), one night of sleep (short delay), as well as two weeks (long delay) in 5-to-7-year-old children (n = 49) and in young adults (n = 39), as a reference group with mature consolidation systems. Particularly, we characterized how functional neural activation and reinstatement of neural patterns change over time, assessed by functional magnetic resonance imaging combined with representational similarity analysis (RSA). Our results showed that memory consolidation in children was less robust and strong (i.e., more forgetting) compared to young adults. Contrasting correctly retained remote versus recent memories across time delay, children showed less upregulation in posterior parahippocampal gyrus, lateral occipital cortex, and cerebellum than adults. In addition, both children and adults showed decrease in scene-specific neural reinstatement over time, indicating time-related decay of detailed differentiated memories. At the same time, we observed more generic gist-like neural reinstatement in medial-temporal and prefrontal brain regions uniquely in children, indicating qualitative difference in memory trace in children. Taken together, 5-to-7-year-old children, compared to young adults, show less robust memory consolidation, possibly due to difficulties in engaging in differentiated neural reinstatement in neocortical mnemonic regions during retrieval of remote memories, coupled with relying more on gist-like generic neural reinstatement.
Diese Arbeit hatte das Ziel, die Größe einer DVT-Aufnahme (FOV) mit der Größe der durch die Indikationsstellung definierten Region (ROI) zu vergleichen. Durch eine speziell dafür entwickelte Software sollten Messungen in den Datensätzen ermöglicht werden. Die dazu verwendeten 332 Datensätze wurden zufallsverteilt aus den mit einem Orthophos SL-3D DVT-Gerät der Firma Dentsply Sirona in der Poliklinik für zahnärztliche Chirurgie und Implantologie des ZZMK (Carolinum) in Frankfurt angefertigten Röntgenaufnahmen selektiert.
Es wurde die Auswertungssoftware ExRoi entwickelt, mit der die Werte des axialen Durchmessers, die Höhe (vertikale Dimension) sowie die Distanz der Mittelpunkte von FOV und ROI direkt in den Datensätzen bestimmt werden konnten. Zusätzlich wurde festgehalten, welche rechtfertigenden Indikationen gestellt und welche Auflösungsmodi verwendet wurden.
Die Stichprobe bestand aus Aufnahmen mit einem axialen Durchmesser von 8 cm [VOL 1] (n= 76, entsprechend 46,39%), 5 cm Durchmesser [VOL 2] (n = 102, entsprechend 30,72%) und 11 cm Durchmesser [VOL 3] (n= 154, entsprechend 22,89%). 95,18% der Aufnahmen wurden im HD-Modus mit laut Herstellerangaben vier Mal so vielen Aufnahmen im Vergleich zum SD-Modus angefertigt. Hauptindikationen waren Implantat Planung (45,1%) und Planungen komplizierter Zahn-Extraktionen (25,5%).
Die Messungen zum Vergleich des axialen Durchmessers zeigten, dass bei Verwendung des VOL 2 die ROI im Mittel den größten Anteil der FOV nutzt (78,52 %), den kleinsten Anteil nutzt durchschnittlich VOL 1 (56,04 %). Dazwischen liegt VOL 3 (69,12 %). In der Vertikalen nutzt die ROI von VOL 3 mittelwertig den größten Anteil der FOV (81,87 %), den kleinsten Mittelwert hat VOL 1 (58,76 %). VOL 2 liegt zwischen diesen Werten (64,47 %).
In allen Fällen war das FOV größer als die ROI und die ROI lag im Bereich des gewählten FOV.
Die Mittelpunkte von FOV und ROI lagen im Mittel in der axialen Ebene in Abhängigkeit vom gewählten Volumen um rund 9-13 mm auseinander, in der coronalen und sagittalen Ebene um rund 5-6mm.
Aus diesen Ergebnissen kann für das verwendete Gerät eine gute Trefferquote für die ROI abgeleitet werden. Höhe und Durchmesser des FOV hätten in den meisten Fällen kleiner gewählt werden können, liegen aber angesichts der vorhandenen Auswahl-Optionen des Röntgengeräts zur Dimensionierung der Volumina in einem akzeptablen Bereich.
Neurodevelopmental psychiatric disorders (NPDs) like attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), autism spectrum disorder (ASD), and schizophrenia, affect millions of people worldwide. Despite recent progress in NPD research, much remains to be discovered about their underpinnings, therapeutic targets, effects of biological sex and age. Risk factors influencing brain development and signalling include prenatal inflammation and genetic variation. This dissertation aimed to build upon these findings by combining behavioural, molecular, and neuromorphological investigations in mouse models of such risk factors, i.e. maternal immune activation (MIA), neuron-specific overexpression (OE) of the cytoplasmatic isoforms of the RNA-binding protein RBFOX1, and neuronal deletion of the small Ras GTPase DIRAS2.
Maternal infections during pregnancy pose an increased risk for NPDs in the offspring. While viral-like MIA has been previously established elsewhere, this study was the first in our institution to implement the model. I validated NPD-relevant deficits in anxiety- and depression-like behaviours, as well as dose- and sex-specific social deficits in mouse offspring following MIA in early gestation. Proteomic analyses in embryonic and adult hippocampal (HPC) synaptoneurosomes highlighted novel and known targets affected by MIA. Analysis of the embryonic dataset implicated neurodevelopmental disruptions of the lipid, polysaccharide, and glycoprotein metabolism, important for proper membrane function, signalling, and myelination, for NPD-pertinent sequelae. In adulthood, the observed changes encompassed transmembrane trafficking and intracellular signalling, apoptosis, and cytoskeletal organisation pathways. Importantly, 50 proteins altered by MIA in embryonic and adult HPC were enriched in the NPD-relevant synaptic vesicle cycle. A persistently upregulated protein cluster formed a functional network involved in presynaptic signalling and proteins downregulated in embryos but upregulated in adults by MIA were correlated with observed social deficits. 49/50 genes encoding these proteins were significantly associated with NPD- and comorbidity-relevant traits in human phenome-wise association study data for psychiatric phenotypes. These findings highlight NPD-relevant targets for future study and early intervention in at-risk individuals. MIA-evoked changes in the neuroarchitecture of the NPD-relevant HPC and prefrontal cortex (PFC) of male and female mice highlighted sex- and region-specific alterations in dendritic and spine morphology, possibly underlining behavioural phenotypes.
To further investigate genetic risk factors of NPDs, I performed a study based on the implications of RBFOX1’s pleiotropic role in neuropsychiatric disorders and previous preclinical findings. Cytoplasmatic OE of RBFOX1, which affects the stability and translation of thousands of targets, was used to disseminate its role in morphology and behaviour. RBFOX1 OE affected dendritic length and branching in the male PFC and led to spine alterations in both PFC and HPC. Due to previously observed ASD-like endophenotypes in our Rbfox1 KO mice and the importance of gene × environment effects on NPD susceptibility, I probed the interaction of cytoplasmatic OE and a low-dose MIA on offspring. Both RBFOX1 OE alone and with MIA led to increased offspring loss during the perinatal period. Preliminary data suggested that RBFOX1 OE × MIA might increase anxiety- and anhedonia-like behaviours. Morphological changes in the adult male OE HPC and PFC suggested increased spine density and reduced dendritic complexity. A small post-mortem study in human dorsolateral PFC of older adults did not reveal significant effects of a common risk variant on RBFOX1 abundance.
To expand upon NPD genetic risks, I evaluated the effects of a homo- (KO) or heterozygous (HET) Diras2 deletion in a novel, neuron-specific mouse model. DIRAS2’s function is largely unknown, but it has been associated with ADHD in humans and neurodevelopment in vitro. In adult mice, there were subtle sex-specific effects on behaviour, i.e. more pronounced NPD-relevant deficits in males, in keeping with human data. KO mice had subtly improved cognitive performance, while HET mice exhibited behaviours in line with core ADHD symptoms, e.g. earning difficulties (females), response inhibition deficits and hyperactivity (males), suggesting Diras2 dose-sensitivity and sex-specificity. The morphological findings revealed multiple aberrations in dendritic and spine morphology in the adult PFC, HPC, and amygdala of HET males. KOs changes in spine and dendritic morphology were exclusively in the PFC and largely opposite to those in HETs and NPD-like phenotypes. Region- and genotype-specific expression changes in Diras2 and Diras1 were observed in six relevant brain regions of adult HET and KO females, also revealing differences in the survival and morphology regulator mTOR, which might underlie observed differences.
In conclusion, the effects of MIA and partial Diras2 knockdown resembled each other in core, NPD-associated behavioural and morphological phenotypes, while cytoplasmatic RBFOX1 OE and full Diras2 KO differed from those. My findings suggest complex dose- and sex-dependent relationships between these prenatal and genetic interventions, whose NPD-relevant influences might converge onto neurodevelopmental molecular pathways. An assessment of such putative overlap, based on available data from the MIA proteomic analyses of embryonic and adult HPC, suggested the three models might be linked via downstream targets, interactions, and upstream regulators. Future studies should disseminate both distinct and shared aspects of MIA, RBFOX1, and DIRAS2 relevant to NPDs and build upon these findings.
Die vorliegende Arbeit behandelt den Vergleich zweier Geräte - „Endotrust MiFusion TLS 2“ und „Medtronic LigaSure Maryland System“ - zur endoskopischen Entnahme der Arteria radialis (RA) zur Verwendung als Bypass-Gefäß in der Herzchirurgie.
Grundsätzlich kommen in der Bypass-Chirurgie zur Herstellung eines Free-Grafts am Herzen neben der Verwendung der Thoraxarterien die Vena Saphena Magna (VSM) sowie die RA in Frage. In den aktuellen europäischen Leitlinien zur Behandlung von hochgradigen Stenosen wird die Verwendung der RA empfohlen („Class 1 Level B“-Empfehlung).
Die Frage, ob die RA für den Einsatz als Bypass-Gefäß offen oder endoskopisch entnommen werden sollte, ist in der Literatur weiterhin umstritten. In den aktuellen Leitlinien zur Behandlung von koronaren Herzkrankheiten wird aufgrund dieser insoweit uneindeutigen Studienlage keine Empfehlung ausgesprochen. Trotzdem ist die endoskopische Entnahme der RA im klinischen Alltag mittlerweile etabliert. Im Kontext dieser uneindeutigen Studienlage einerseits und der praktischen Bedeutung endoskopischer Entnahme andererseits ist es Zielsetzung der vorliegenden Arbeit, durch einen Gerätevergleich einen Beitrag zur Optimierung der endoskopischen Operationstechnik zu leisten. Es soll zudem aufgezeigt werden, inwieweit die endoskopische Entnahme der RA ein sicheres und effizientes Verfahren darstellt.
In der Literatur zum Vergleich von Operationstechniken zur Entnahme von Bypass-Gefäßen werden häufig histologische Untersuchungen angewendet. Diese ermöglichen eine zeitnahe Beurteilung der Qualität des entnommenen Grafts. Das ist auch in dieser Arbeit der wesentliche Grund dafür, dass die histologische Beurteilung der Qualität der RA als primärer Endpunkt angewendet wird. In Anlehnung an die Literatur wurde die strukturelle Integrität des Endothels und der Elastica interna beurteilt. Die histologische Beurteilung erfolgte nach Immunfluoreszenz-Bearbeitung der Proben.
Im Einklang mit der bestehenden Literatur zur Frage, ob die RA offen oder endoskopisch entnommen werden sollte, wurde in dieser Studie als sekundäre Endpunkte Kriterien bezüglich der Sicherheit und Effizienz der Entnahme verwendet. Dies betrifft das Auftreten von intra- und postoperativen Komplikationen, insbesondere im Hinblick auf neurologische Beeinträchtigungen am operierten Arm, sowie die Entnahmedauer und den operativen Aufwand zur Blutstillung.
Die in dieser Arbeit behandelte Studie wurde als prospektive, 1:1 randomisierte Studie mit zwei Gruppen mit jeweils 50 Patienten durchgeführt. Alle Operationen erfolgten im Zeitraum Januar 2017 bis Juli 2017 im Herzzentrum der Kerckhoff-Klinik Bad Nauheim.
Bezüglich der Resultate des Gerätevergleichs zeigte sich ein eindeutiges Ergebnis. Sämtliche Beurteilungskriterien, bei denen signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen aufgetreten sind, u.a. Integrität der Elastica interna, Entnahmedauer, Vorkommen von Residualblutungen, Auftreten von sensorischen Störungen fallen zugunsten des LigaSure-Systems aus.
Dabei ist unserer Meinung nach der wichtigste Einzelaspekt, dass die histologisch ermittelte Integrität der Elastica interna als Indikator für die Qualität des entnommen Grafts in der LigaSure-Gruppe signifikant besser war als in der MiFusion-Gruppe. Dagegen konnten aus der histologischen Untersuchung des Endothels keine klaren Rückschlüsse gezogen werden. Insofern besteht Unsicherheit, ob die Schädigung der Endothelschicht durch die Entnahme selbst oder durch die anschließende Präparierung der entnommenen Proben verursacht wurde.
Bezüglich der sekundären Endpunkte zeigten sich für die Mifusion-Patientengruppe im Vergleich zu anderen Studien zur endoskopischen Entnahme der RA zufriedenstellende bis gute und für die LigaSure Gruppe gute bis sehr gute Ergebnisse. Unabhängig vom verwendeten Gerät kann diese Studie deshalb als eine Bestätigung bisheriger Studien zur Vorteilhaftigkeit der endoskopischen RA-Entnahme angesehen werden. Letztlich fehlt jedoch weiterhin der Nachweis, dass eine endoskopische Entnahme unbedenklich im Hinblick auf den langfristigen kardiologischen Outcome ist. Dies bleibt zukünftiger Forschung vorbehalten.
Darüber hinaus trägt die Studie dazu bei, das klinische Erfahrungswissen über operationstechnische Details bei der Entnahme der Radialarterie zu erweitern und somit die Akzeptanz für die Verwendung der Radialarterie als Bypass-Gefäß in der koronaren Herzchirurgie zu verbessern.
Inflammation is a regulated reaction of the body to control a threat such as infection or injury. An efficient resolution of inflammation is critical to prevent the development of chronic inflammation and to restore tissue homeostasis. Macrophages (Mf) play a crucial role in the onset, but also in the resolution of inflammation, because they phagocytose and eliminate pathogens and tissue debris. Efficient efferocytosis, i.e. the engulfment of apoptotic cells, represents an important trigger for the onset of the resolution response and contributes to the pro-resolving reprogramming of Mf. Despite the importance of post- transcriptional modes of regulation during the resolution phase and translational control as a key node modulating gene expression in immune cells, relevant translational alterations remain largely elusive.
In the present study, I aimed to identify translationally regulated targets in inflammatory primary murine Mf upon resolution-promoting efferocytosis. To this end, I used total RNA-sequencing as well as de novo proteomics analyses to determine global transcriptional and translational changes. Sequencing data confirmed that efferocytosis induced a pro-resolution signature in inflammatory Mf and pointed towards translational regulation because the related integrated stress response was enriched upon efferocytosis. While changes of gene expression between efferocytic and non-efferocytic Mf appeared rather small at the transcriptional level, I observed considerable differences at the level of de novo synthesized proteins. This finding suggests a regulation at the level of translation. Furthermore, the tight connection between translational and metabolic changes was confirmed by enriched metabolism-associated terms of targets upregulated by efferocytosis at both RNA and de novo protein level. Interestingly, analysis of translationally regulated targets in response to inflammatory stimulation showed reduced translation for most targets, with only little impact of efferocytosis. Among those targets, I identified pro-resolving matrix metallopeptidase 12 (Mmp12) as a novel candidate, which showed translational repression during early inflammation and translational increase during the resolution phase. Noteworthy, a first indicator for a potential translation regulatory component of Mmp12 were the extremely high mRNA levels and not overly high de novo protein levels. Validation experiments recapitulated a slight elevation of Mmp12 mRNA expression and a significant downregulation of MMP12 intracellular protein levels in inflammatory Mf, as observed in the RNA-seq and de novo proteomics datasets. To investigate whether the discrepancy in mRNA and protein expression were due to changes in translation, I applied polysomal fractionation analysis to determine the translational status of Mmp12. Inflammatory Mf displayed a significantly lower relative Mmp12 mRNA abundance in the late polysomes compared to naïve Mf, suggesting reduced translational efficiency upon inflammatory stimulation. Consequently, extracellular MMP12 levels in the supernatant of inflammatory Mf decreased, although with a slight delay.
The functional impact of attenuated Mmp12 translation upon inflammatory stimulation was assessed in migration assays. While siRNA-mediated knockdown of Mmp12 did not alter Mf migration on uncoated plates, it increased migration 3-fold on matrigel/elastin-coated plates. Importantly, the increase in migrated distance driven by siMmp12 could be lowered by the addition of exogenous recombinant MMP12 protein. In line with reduced Mmp12 translation and MMP12 protein in inflammatory Mf, I observed a significant increase in cell migration on matrigel/elastin-coated plates, while it remained unaltered on uncoated plates. Consequently, Mf elastase MMP12 degrades elastin, thereby cell migration along elastin fibers is diminished. In inflammatory Mf, Mmp12 is translationally downregulated, thereby enhancing the migratory capacity.
In summary, the present study identifies a substantial contribution of translational regulation in the course of inflammation shown by high changes between inflammatory naïve and efferocytic Mf at the de novo proteomic level. Specifically, I was able to determine the translational regulation of pro-resolving Mmp12, which is repressed during early inflammation and recovers during the resolution phase. Functionally, translational control of MMP12 emerged as a strategy to alter the migratory properties of Mf, enabling enhanced, matrix- dependent migration of Mf during the early inflammatory phase, while restricting migration during the resolution phase.
Hintergrund: Mit der im Jahr 2020 aktualisierten AWMF-Leitlinie zur Versorgung mit einem Cochleaimplantat (CI) wurde erstmals der gesamte Prozess einer CI-Versorgung definiert. In der vorliegenden Studie wurden die Machbarkeit und die Ergebnisse einer sehr frühen Rehabilitationsmaßnahme (Reha) untersucht.
Methodik: Es wurden 54 Patienten in die Interventionsgruppe (IG) eingeschlossen, bei der die Reha innerhalb von 14 (maximal 28) Tagen nach der Implantation eingeleitet wurde. In eine Kontrollgruppe (KG, n = 21) wurden Patienten mit deutlich längerer Wartezeit eingeschlossen. Neben dem Beginn und der Dauer der Reha wurde das mit CI erreichte Sprachverstehen zu verschiedenen Zeitpunkten innerhalb von 12 Monaten erfasst. Zusätzlich wurde mit Fragebögen der Aufwand der Anpassung des CI-Prozessors und die Zufriedenheit der Patienten mit dem Ergebnis sowie dem Zeitpunkt des Beginns der Reha ermittelt.
Ergebnisse: Die Wartezeit zwischen Implantation und Beginn der Reha lag in der IG bei 14 Tagen und in der KG bei 106 Tagen (Mediane). Es konnten 92,6 % der Patienten der IG die Reha innerhalb von 14 Tagen antreten. Der Effekt der Reha lag in der IG bei 35 und in der KG bei 25 Prozentpunkten (Freiburger Einsilbertest). Nach 6 und 12 Monaten (M) CI-Nutzung zeigten beide Gruppen sowohl in der Testbedingung in Ruhe (IG/KG 6M: 70 %/70 %; 12M: 70 %/60 %, Freiburger Einsilbertest) als auch im Störgeräusch (IG/KG 6M: −1,1 dB SNR/–0,85 dB SNR; 12M: −0,65 dB SNR/+0,3 dB SNR, Oldenburger Satztest) vergleichbare Ergebnisse. Die mittels des Fragebogens Speech, Spatial and Qualities of Hearing Scale (SSQ) erfassten Ergebnisse für die Einschätzung der Hörqualität zeigten nach 6 Monaten eine bessere Bewertung in der IG, die sich nach 12 Monaten an die Ergebnisse der KG anglich. Die IG war mit dem Zeitpunkt des Beginns der Reha deutlich zufriedener als die KG. Alle anderen aus Fragebögen ermittelten Daten zeigten keine Unterschiede zwischen den beiden Gruppen.
Schlussfolgerung: Der sehr frühe Beginn einer stationären Reha nach Cochleaimplantation ist erfolgreich umsetzbar. Die Reha konnte innerhalb von 7 Wochen nach der Implantation abgeschlossen werden. Der Vergleich der Ergebnisse der Tests des Sprachverstehens vor und nach der Reha zeigte eine deutliche Steigerung. Somit ist ein deutlicher Reha-Effekt nachweisbar. Die Aufnahme der CI-Rehabilitation in den Katalog der Anschlussheilbehandlungen ist somit wissenschaftlich begründet und damit dringend zu empfehlen.
Childhood is a period when memory consolidation and knowledge base undergo rapid changes. The present study examined short-delay (overnight) and long-delay (after a 2-week period) consolidation of new information either congruent or incongruent with prior knowledge in typically developing 6- to 8-year-old children (n = 32), 9- to 11-year-old children (n = 33), and 18- to 30-year-old young adults (YA; n = 39). Both memory accessibility (cued recall of objects) and precision (precision of object placement) of initially well-learned object–scene pairs were measured. Our results showed that overnight, memory accessibility declined similarly in all age groups; memory precision improved more in younger children (YC) compared to older children (OC) and even declined in YA. After a 2-week period, both memory accessibility and precision became worse. Specifically, while age groups showed similar decline in memory accessibility, precision decline was less in YC than in OC and YA. The accessibility and precision of congruent and incongruent information changed similarly with consolidation in all age groups. Taken together, our results showed that, for initially well-learned information, YC have robust memory consolidation, despite their overall lower mnemonic performance compared to OC and YA, which is potentially crucial for stable and precise knowledge accumulation early on in development.
Mnemonic but not contextual feedback signals defy dedifferentiation in the aging early visual cortex
(2024)
Perception is an intricate interplay between feedforward visual input and internally generated feedback signals that comprise concurrent contextual and time-distant mnemonic (episodic and semantic) information. Yet, an unresolved question is how the composition of feedback signals changes across the lifespan and to what extent feedback signals undergo age-related dedifferentiation, that is, a decline in neural specificity. Previous research on this topic has focused on feedforward perceptual representation and episodic memory reinstatement, suggesting reduced fidelity of neural representations at the item and category levels. In this fMRI study, we combined an occlusion paradigm that filters feedforward input to the visual cortex and multivariate analysis techniques to investigate the information content in cortical feedback, focusing on age-related differences in its composition. We further asked to what extent differentiation in feedback signals (in the occluded region) is correlated to differentiation in feedforward signals. Comparing younger (18–30 years) and older female and male adults (65–75 years), we found that contextual but not mnemonic feedback was prone to age-related dedifferentiation. Semantic feedback signals were even better differentiated in older adults, highlighting the growing importance of generalized knowledge across ages. We also found that differentiation in feedforward signals was correlated with differentiation in episodic but not semantic feedback signals. Our results provide evidence for age-related adjustments in the composition of feedback signals and underscore the importance of examining dedifferentiation in aging for both feedforward and feedback processing.
Highlights
• It is important to distinguish acute provoked seizures due to autoimmune encephalitis from chronic unprovoked seizures due to autoimmune-associated epilepsy.
• Currently it is hardly possible in an individual AIE/ALE/RE patient to separate acute provoked seizures from chronic unprovoked seizures due to limitations in determining seizure outcomes, unclear time courses, potential causal interactions between both seizure origins, compartmentalized immune-inflammation, and a lack of licensed drugs to reliably resolve immune-inflammation in the brain parenchyma.
• This makes it hard to decide when to terminate ASMs and to counsel the individual patient regarding driving abilities and other behavioral restrictions and recommendations.
• Studies are urgently needed to define clinical and paraclinical biomarkers in a hypothesis-free, data-driven approach reliably predicting (or not) the development of AAE and the cognitive and behavioral outcome in the due course of an individual patient´s disease.
• These studies should be experimentally validated in suitable animal models.
Abstract
The current International League Against Epilepsy (ILAE) definition and classification guidelines for the first time introduced the category of immune-mediated focal epilepsy in addition to structural, genetic, infectious, and metabolic aetiologies. Moreover, the ILAE Autoimmunity and Inflammation Taskforce recently provided a conceptual framework for the distinction between acute “provoked” seizures in the acute phase of autoimmune encephalitis from chronic “unprovoked” seizures due to autoimmune-associated epilepsy. The first category predominately applies to those autoimmune encephalitis patients with autoantibodies against cell surface neural antigens, in whom autoantibodies are assumed to exert a direct ictogenic effect without overt structural damage. These patients do not exhibit enduring predisposition to seizures after the “acute phase” encephalitis, and thus do not fulfil the definition of epilepsy. The second category applies to those autoimmune encephalitis patients with autoantibodies against intracellular neural antigens and Rasmussen's encephalitis, in whom T cells are assumed to cause epileptogenic effects through immune-inflammation and overt structural damage. These patients do exhibit enduring predisposition to seizures after the “acute phase” of encephalitis and thus fulfil the definition of epilepsy. AAE may result from both, ongoing brain autoimmunity and associated structural brain damage according to the current ILAE definition and classification guideline. We here discuss the shortcomings and defaults of this concept and suggest an unbiased translationally validated and data-driven approach to predict in an individual encephalitis patient the propensity to develop (or not) AAE and the cognitive and behavioural outcome.
Highlights
• Reduced evoked theta activity in the deaf.
• Reduced theta-gamma and alpha-gamma cross-frequency couplings in the deaf.
• Stronger delta-alpha coupling in the deaf.
Abstract
Neurons within a neuronal network can be grouped by bottom-up and top-down influences using synchrony in neuronal oscillations. This creates the representation of perceptual objects from sensory features. Oscillatory activity can be differentiated into stimulus-phase-locked (evoked) and non-phase-locked (induced). The former is mainly determined by sensory input, the latter by higher-level (cortical) processing. Effects of auditory deprivation on cortical oscillations have been studied in congenitally deaf cats (CDCs) using cochlear implant (CI) stimulation. CI-induced alpha, beta, and gamma activity were compromised in the auditory cortex of CDCs. Furthermore, top-down information flow between secondary and primary auditory areas in hearing cats, conveyed by induced alpha oscillations, was lost in CDCs. Here we used the matching pursuit algorithm to assess components of such oscillatory activity in local field potentials recorded in primary field A1. Additionally to the loss of induced alpha oscillations, we also found a loss of evoked theta activity in CDCs. The loss of theta and alpha activity in CDCs can be directly related to reduced high-frequency (gamma-band) activity due to cross-frequency coupling. Here we quantified such cross-frequency coupling in adult 1) hearing-experienced, acoustically stimulated cats (aHCs), 2) hearing-experienced cats following acute pharmacological deafening and subsequent CIs, thus in electrically stimulated cats (eHCs), and 3) electrically stimulated CDCs. We found significant cross-frequency coupling in all animal groups in > 70% of auditory-responsive sites. The predominant coupling in aHCs and eHCs was between theta/alpha phase and gamma power. In CDCs such coupling was lost and replaced by alpha oscillations coupling to delta/theta phase. Thus, alpha/theta oscillations synchronize high-frequency gamma activity only in hearing-experienced cats. The absence of induced alpha and theta oscillations contributes to the loss of induced gamma power in CDCs, thereby signifying impaired local network activity.
Zehn Jahre Mitmenschlichkeit
(2024)
Upon infection, human immunodeficiency virus (HIV-1) releases its cone-shaped capsid into the cytoplasm of infected T-cells and macrophages. As its largest known cargo, the capsid enters the nuclear pore complex (NPC), driven by interactions with numerous FG-repeat nucleoporins (FG-Nups). Whether NPCs structurally adapt to capsid passage and whether capsids are modified during passage remains unknown, however. Here, we combined super-resolution and correlative microscopy with cryo electron tomography and molecular simulations to study nuclear entry of HIV-1 capsids in primary human macrophages. We found that cytosolically bound cyclophilin A is stripped off capsids entering the NPC, and the capsid hexagonal lattice remains largely intact inside and beyond the central channel. Strikingly, the NPC scaffold rings frequently crack during capsid passage, consistent with computer simulations indicating the need for NPC widening. The unique cone shape of the HIV-1 capsid facilitates its entry into NPCs and helps to crack their rings.
There has been a growing awareness of the need for scientific research to focus on somatic and mental comorbidities in recent years due to the emerging evidence showing their substantial overlap at numerous levels. In this special issue, initiated by members of the EU-funded PRIME consortium (“Prevention and Remediation of Insulin Multimorbidity in Europe; www.prime-study.eu), the focus is on the comorbidities of metabolic disturbances, especially related to insulin signalling dysregulation and mental and neurological disorders. Thus, while obesity, type 2 diabetes, and metabolic syndrome are commonly known to be insulin-related disorders, the last decades have shown that neurodegenerative disorders, such as Alzheimer’s disease, as well as neurodevelopment disorders, such as obsessive-compulsive disorder (OCD), autism spectrum disorders (ASDs) and attention deficit / hyperactivity disorder (ADHD) also fall into this category. The special issue draws together a series of basic and clinical review articles that describe the current knowledge and future perspectives regarding insulin comorbidities across a multidisciplinary group of experts
Inner world and milieu : art, madness, and Brazilian psychiatry in the work of Nise da Silveira
(2024)
This short essay focuses on the work of Brazilian doctor Nise da Silveira, a pioneer in psychiatry who introduced artistic tools to work with psychiatric patients, especially those diagnosed as psychotic. She founded the Museum of Images from the Unconscious in 1952 inside an asylum in Rio de Janeiro to assemble and exhibit the works produced by her patients. As an iconoclast who did not systematize her theory, she engaged with several European psychiatrists, psychoanalysts, and thinkers to produce a very innovative reflection and practical clinical work. Her work resonates in particular with French Institutional Psychotherapy, as well as with Frantz Fanon's psychiatric work in Algeria, but, differently from the former, places art at the core of its clinical method and proposes a radical positioning against every form of medicalized approach.
Beyond well-established difficulties with working memory in individuals with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), evidence is emerging that other memory processes may also be affected. We investigated, first, which memory processes show differences in adults and adolescents with ADHD in comparison to control participants, focusing on working and short-term memory, initial learning, interference, delayed and recognition memory. Second, we investigated whether ADHD severity, co-occurring depressive symptoms, IQ and physical fitness are associated with the memory performance in the individuals with ADHD.
We assessed 205 participants with ADHD (mean age 25.8 years, SD 7.99) and 50 control participants (mean age 21.1 years, SD 5.07) on cognitive tasks including the digit span forward (DSF) and backward (DSB), the Rey Auditory Verbal Learning Test (RAVLT), and the vocabulary and matrix reasoning subtests of the Wechsler Abbreviated Scale of Intelligence. Participants with ADHD were additionally assessed on ADHD severity, depression symptoms and cardiorespiratory fitness. A series of regressions were run, with sensitivity analyses performed when variables were skewed.
ADHD-control comparisons were significant for DSF, DSB, delayed and recognition memory, with people with ADHD performing less well than the control participants. The result for recognition memory was no longer significant in sensitivity analysis. Memory performance was not associated with greater ADHD or depression symptoms severity. IQ was positively associated with all memory variables except DSF. Cardiorespiratory fitness was negatively associated with the majority of RAVLT variables.
Individuals with ADHD showed difficulties with working memory, short-term memory and delayed memory, as well as a potential difficulty with recognition memory, despite preserved initial learning.
Targeted protein degradation (TPD) has recently emerged as an exciting new drug modality. However, the strategy of developing small molecule-based protein degraders has evolved over the past two decades and has now established molecular tags that are already in clinical use, as well as chimeric molecules, PROteolysis TArgeting Chimeras (PROTACs), based mainly on ligand systems developed for the two E3 ligases CRBN and VHL. The large size of the human E3 ligase family suggests that PROTACs can be developed by targeting a large diversity of E3 ligases, some of which have restricted expression patterns with the potential to design disease- or tissue-specific degraders. Indeed, many new E3 ligands have been published recently, confirming the druggability of E3 ligases. This review summarises recent data on E3 ligases and highlights the challenges in developing these molecules into efficient PROTACs rivalling the established degrader systems.
Das Schilddrüsenkarzinom (SK) ist die häufigste bösartige endokrine Tumorerkrankung. Während das nicht-metastasierte und nicht-mutierte papilläre Schilddrüsenkarzinom (PSK) und das follikuläre Schilddrüsenkarzinom (FSK) eine gute Heilungschance aufweisen, zeigen die mutierten und metastasierten Varianten des PSK und FSK sowie das anaplastische Schilddrüsenkarzinom (ASK) weiterhin eine schlechte Prognose. Die Entwicklung von Therapieresistenzen stellen hierbei ein Hauptproblem in der Behandlung des fortgeschrittenen Schilddrüsenkarzinoms dar.
In den letzten Jahren wurden in Studien zunehmend Tumor-initiierende Zellen (TIZ) beschrieben, welche eine kleine Subpopulation von Zellen mit der Fähigkeit zur Selbsterneuerung, Tumorinitiierung und Entwicklung von Therapieresistenzen von Tumoren darstellen. Die Existenz von TIZ wurde auch im SK nachgewiesen. Ein entscheidender Faktor für die Persistenz von TIZ ist die Hypoxie, welche über eine Veränderung des Tumormikromilieus und des Zellmetabolismus zur Entstehung von Therapieresistenzen beiträgt. Ein durch Hypoxie hochreguliertes Enzym ist die Carboanhydrase IX (CAIX). CAIX wird hauptsächlich von Tumorzellen exprimiert und katalysiert die Reaktion von Kohlendioxid zu Bicarbonat und einem Proton und trägt damit zur Säurepufferung der Tumorzelle bei. CAIX stellt somit einen entscheidenden Faktor für das Überleben von Tumorzellen in einem hypoxischen Milieu dar. Des Weiteren ist eine erhöhte Expression von CAIX mit einem schlechten Patienten-Outcome assoziiert, wie z.B. im Brustkrebs. Diese Eigenschaften machen CAIX zu einem attraktiven Angriffspunkt einer zielgerichteten Tumortherapie. Die vorliegende Studie hat zum Ziel, die Expression von CAIX sowie dessen biologische Rolle im Schilddrüsenkarzinom näher zu untersuchen.
Hierzu wurden Proben von 114 SK-Patienten immunhistochemisch auf eine CAIX-Expression untersucht und mit tumorfreiem Schilddrüsengewebe verglichen. Hierbei waren unterschiedliche SK-Subtypen vertreten. Für eine weitere Validierung der Expressionsdaten erfolgte die Auswertung eines Datasets von „The Cancer Genome Atlas“ (TCGA) mithilfe von cBioportal. Da die Hypoxie ein wichtiger Faktor für die Persistenz von TIZ ist, wurde die CAIX-Expression in Tumorsphären, ein in vitro Nachweis von TIZ-Aktivität, mittels der Durchflusszytometrie bestimmt und mit der CAIX-Expression von Monolayern verglichen. Als SK-Zelllinien wurden BCPAP (PSK), FTC 133 (FSK) und 8505 C (ASK) verwendet. Anschließend wurde mithilfe der Polymerasekettenreaktion und Immunofluoreszenzfärbung untersucht, ob eine CAIX-Expression in den Tumorsphären mit der Expression von bereits bekannten Stammzellmarkern, u.a. NANOG, assoziiert ist. Die Unterschiede der CAIX-Expression, nach Inkubation der Monolayer jeweils in Normoxie und Hypoxie, wurden mittels Durchflusszytometrie bestimmt. Mithilfe eines genetischen CAIX-Knockdowns sowie einer pharmakologischen Inhibition mit dem CAIX-Inhibitor Methazolamid (MZM) wurde die Tumorzellproliferation und -Sphärenbildung unter Normoxie und Hypoxie bestimmt. Zusätzlich wurde der Einfluss von MZM auf die Apoptose und den Zellzyklus untersucht.
Immunhistochemische Färbungen der Gewebeproben von SK-Patienten zeigten, dass die CAIX-Expression sowohl im PSK und FSK als auch im ASK im Vergleich zum tumorfreien Schilddrüsengewebe erhöht war. Des Weiteren zeigte die klinisch-pathologische Datenanalyse, dass eine erhöhte CAIX-Expression mit dem Auftreten von Lymphknotenmetastasen im differenzierten SK assoziiert war. Auch die Analyse des TCGA-Datasets bestätigte, dass eine erhöhte Expression der CAIX-mRNA mit einem fortgeschrittenen Tumorstadium, Fernmetastasen und mit einem kürzeren Gesamt-Überleben von SK-Patienten korrelierte. Die weiteren funktionellen in vitro Untersuchungen ergaben, dass die CAIX-Expression in den Tumorsphären im Vergleich zu Monolayern erhöht und mit einer erhöhten Expression von Stammzellmarkern assoziiert war. Ein genetischer CAIX-Knockdown und eine CAIX-Inhibition mit MZM führten über eine Induktion der Apoptose und eines Zellzyklusarrests zu einer verminderten Tumorzellproliferation und Sphärenbildung.
Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass CAIX ein vielversprechendes Zielmolekül für eine gezielte Tumortherapie des fortgeschrittenen SK ist. Um diese Hypothese bestätigen zu können, sind jedoch weitere prospektive Analysen von Patientenproben sowie funktionelle in vivo Untersuchungen am SK nötig.
Der Natrium-abhängige Kaliumkanal Slack (KNa1.1, Slo2.2, KCNT1) nimmt eine Schlüsselrolle in der Regulation neuronaler Erregbarkeit ein, indem er die Ausbildung und Feuerungsfrequenz von Aktionspotentialen kontrolliert. Sowohl in Mäusen als auch in Menschen wird Slack besonders hoch in nicht-peptidergen C-Faser-Neuronen exprimiert. Wissenschaftliche Erkenntnisse der letzten Jahre konnten die Beteiligung von Slack-Kanälen in der Signalverarbeitung neuropathischer Schmerzen, aber auch in verschiedenen Arten von Pruritus, feststellen. Dabei zeigen Slack-defiziente Mäuse ein verstärktes mechanisches Schmerzverhalten nach einer peripheren Nervenverletzung und ein erhöhtes Kratzverhalten in akuten Juckreiz-Modellen. Das als Slack-Aktivator identifizierte trizyklische Neuroleptikum Loxapin zeigt sowohl analgetische als auch antipruritische Effekte in Mäusen, jedoch ist sein klinischer Einsatz auf Grund schwerwiegender antipsychotischer Nebenwirkungen limitiert. Basierend auf Loxapins Leitstruktur wurden daher in dieser Arbeit neue Slack-Aktivatoren mit einem verbesserten pharmakologischen Profil designed und ihr Potential für die Therapie von Schmerzen sowie akutem und chronischem Pruritus in vivo untersucht.
Einleitung: Die Zentrale Notaufnahme (ZNA) stellt eine Schnittstelle zwischen prä- und innerklinischer Versorgung dar. Das Spektrum der Krankheitsbilder erstreckt sich über jegliche Fachrichtungen und variiert von harmlosen Banalitäten bis zu akuten Notfällen. Eine sichere und suffiziente Primärversorgung ist die Basis eines qualitativ-hochwertigen Gesundheitssystems.2 Verspätete oder falsche Diagnosen in der ZNA sind mit 10-30 % keine Seltenheit.
Dies ist nicht nur für den individuellen Patienten belastend, es bedeutet auch einen zusätzlichen Ressourcenverbrauch und eine finanzielle Belastung für das Gesundheitssystem. Clinical Decision Support Systems (CDSS) haben das Potenzial, sowohl professionelle Anwender als auch Laien bei ihrer Diagnosefindung zu unterstützen. Fragestellung: Ziel der Arbeit ist es herauszufinden, welchen Einfluss der Diagnosezeitpunkt auf das Outcome von Patienten mit Abdominalschmerzen in der ZNA hat und inwiefern ein CDSS das Potenzial hat, die genannten Punkte zu beeinflussen.
Methoden: Es handelte sich um eine prospektive, doppelt verblindete Beobachtungsstudie. Patienten, die sich mit Abdominalschmerzen in der Notaufnahme vorstellten, gaben ihre Symptome in die Ada-App ein. Sowohl die Diagnosevorschläge der App als auch die Verdachtsdiagnosen des behandelnden Arztes wurden dokumentiert und verglichen. Weitere erhobene Parameter waren die Verwendung von apparativer Diagnostik, die vergangene Zeit bis zur endgültigen Diagnosestellung, das Auftreten von Komplikationen, die Komorbidität und Mortalität sowie die Länge des Krankenhausaufenthalts. Das Follow-Up erfolgte zu verschiedenen Zeitpunkten bis zu Tag 90. Für die Analyse wurden die 450 Patienten anhand des Zeitpunkts ihrer Diagnosestellung in Gruppen "früh" (Tag 0) und "spät" (Tag 1-24) eingeteilt.
Ergebnisse: Im Vergleich zur „frühen“ Gruppe, hatte die Gruppe der „spät“ diagnostizierten Patienten einen höheren Anteil von Männern (45.2% (n=168/372) versus 60.3 % (n=47/78); p=0.018), im Schnitt einen höheren Charlson Comorbidity Index (0.7 versus 1.1; p=0.045) und im Schnitt einen höheren RAI-C Score (8.06 versus 9.9; p<0.001) am Tag ihrer Vorstellung. Bei den „spät“ diagnostizierten blieben weniger Patienten komplikationsfrei (57.0 % 49 (n=212/372) versus 17.9% (n=14/78); p<0.001), es traten mehr Major-Komplikationen auf (8.9% (n=33/372) versus 17.9% (n=14/78); p=0.024), analog dazu war der Comprehensive Complication Index höher (13.1 versus 25.6; p<0.001) und sie verweilten länger im Krankenhaus (2.6 Tage versus 6.7 Tage; p<0.001). Zudem nahmen sie signifikant mehr apparative Diagnostik in Anspruch.
Die behandelnden Ärzte konnten in 82.6% der Fälle (n=372/450) am Tag der Vorstellung die korrekte Diagnose stellen. Die Ada-App konnte in insgesamt 52% der Fälle (n=234/450) die korrekte Diagnose unter ihren Diagnoseverschlägen nennen.
Schlussfolgerung: Multimorbide Patienten scheinen anfälliger zu sein für falsche und verspätete Diagnosen. Ein später Diagnosezeitpunkt korreliert mit der vermehrten Nutzung apparativer Diagnostik, einem komplikationsreicheren Verlauf, einer höheren Komorbidität und einem längeren Krankenhausaufenthalt.
Die Ada-App ist den Ärzten zwar unterlegen, dennoch ist Potenzial vorhanden.
Für Ärzte kann die Ada-App eine Unterstützung im Rahmen der Diagnosefindung darstellen. Neben der Ressourcenentlastung kann sie vor Fehlannahmen und frühzeitigen Schlussfolgerungen schützen und auf weitere mögliche Differentialdiagnosen hinweisen. Die Ada-App stellt für Laien mit Sicherheit eine Weiterentwicklung gegenüber der simplen Symptomsuche über das Internet dar, dennoch sollten weitere Studien den Nutzen und die Sicherheit der App überprüfen.
In Deutschland leidet ca. jeder zehnte Mensch über 40 Jahren an einer chronischen Einschränkung seiner Nierenfunktion. Nicht wenige davon sind im Laufe der Erkrankung auf eine Nierenersatztherapie angewiesen. Die Ursachen für eine Nierenschädigung sind vielfältig. Als neuartiger und vielversprechender Therapieansatz werden aktuell Mesenchymale Stamm-/Stromazellen (MSC) als Therapeutikum für diverse Nierenerkrankungen getestet. Erste Ergebnisse klinischer Phase-I-Studien zeigen, dass MSC sicher als Immunsuppressivum nach Nierentransplantation angewendet werden können. Auch für weitere Erkrankungen der Niere sind erste klinische Studien am Laufen. MSC gelten als regenerativ, immunsupprimierend und antientzündlich. Dennoch gibt es noch einige Limitationen. Nach der Transplantation der Zellen ist das Wachstum der Zellen oft eingeschränkt und es kommt zur vermehrten Apoptose. Auch wird immer wieder ein paradoxes und entzündungsförderndes Verhalten der MSC am Wirkort beobachtet. Ein wichtiger Lösungsansatz ist eine in vitro Vorbehandlung der MSC zur Modulierung der zellulären Eigenschaften. In dieser Arbeit wurden drei Substanzen und Arzneimittel auf ihre Fähigkeit untersucht, die entzündungshemmenden Eigenschaften der MSC zu verbessern und die entzündungsfördernden zu unterdrücken. Der Fokus lag hierbei auf dem Arzneimittel Niclosamid und den beiden bisher noch nicht zugelassenen Substanzen Berberin und Gedunin, die alle in vitro und in vivo bereits erste vielversprechende antientzündliche Wirkungen bewiesen haben. Für diese Arbeit wurden MSC aus Fettgewebe isoliert (ASC) und mit LPS oder einem Cytokin-Mix (Mischung aus TNF-α, IFN-γ und IL-1β) sowie den drei Substanzen stimuliert. Untersucht wurden im Anschluss die mRNA-Expressionen der gängigsten proinflammatorischen (TNF-α, IL-6, TLR-4, ICAM-1, HLA-DR) und antiinflammatorischen Marker (IDO, IL-10), sowie mittels ELISA die Protein-Freisetzung von IL-6 und IL-8. Die vielversprechendsten Ergebnisse ließen sich durch Berberin hervorrufen. Hier zeigte sich eine deutliche Senkung der IL-8-Konzentration im ELISA. Die Anwendung des Gedunin hatte keine signifikante Wirkung auf die ASC. Niclosamid hingegen scheint widererwarten sogar entzündungsfördernd zu wirken, in dem es die IL-6-, ICAM-1-mRNA-Expression steigerte und die IDO-mRNA-Expression absenkte. Unter den drei getesteten Subtanzen hat Berberin die beste Wirkung bewiesen. Nach weiterer Testung könnte eine Anwendung mit Berberin als in vitro Präkonditionierung von MSC vielversprechend sein. Die Verwendung von Niclosamid hingegen sollte vermieden werden, die Wirkung von Gedunin müsste genauer untersucht werden.
Die Appendizitis stellt mit einer Inzidenz von 115 pro 100000 Einwohnern in Deutschland eine der häufigsten Ursachen für ein akutes Abdomen dar. Bakterielle Infektionen sind ein wesentlicher Faktor für die postoperative Morbidität nach Appendektomie.
Ziel dieser prospektiven Studie war es, das Keimspektrum und insbesondere die Prävalenz resistenter Keime bei der akuten Appendizitis zu bestimmen und die Auswirkungen resistenter Keime auf das Auftreten infektiöser Komplikationen zu analysieren. Alle erwachsenen Patient*innen mit akuter Appendizitis, die zwischen April 2022 und Juli 2023 am Universitätsklinikum Frankfurt operativ behandelt wurden, wurden prospektiv eingeschlossen. Das Keimspektrum der Appendix und die Häufigkeit von MRE in Rektalabstrichen wurden analysiert. Die klinischen Daten wurden extrahiert, um die Korrelation des Keimspektrums mit dem Auftreten von postoperativen Komplikationen, Dauer und Art der Antibiotikatherapie und dem postoperativen Verlauf zu evaluieren. 30 Tage nach der Operation wurde ein Follow-up durchgeführt. Insgesamt wurden 105 Patient*innen in die Studie eingeschlossen.
In den Appendixabstrichen gelang ein Erregernachweis bei 67,6 % aller Fälle. Hierbei betrug die Prävalenz von Keimen mit Antibiotikaresistenz 43,8 %, Multipler-Antibiotikaresistenz (MAR) 27,6 % und bei 5,7 % der Fälle gelang ein MRE-Nachweis nach CDC im Appendixabstrich. Beim MRE-Screening konnten im Rektalabstrich bei 11,4 % der Patient*innen ein MRE nachgewiesen werden. In vier Fällen zeigte sich eine Übereinstimmung zwischen rektalen und appendikulären Abstrich, somit betrug die Sensitivität des MRE-Screenings für einen Nachweis multiresistenter Keime in der Appendix lediglich 33,3 % bei einer Spezifität von 86,7 %. In einer univariaten Analyse konnte das Vorliegen eines Diabetes mellitus als Risikofaktor für das Auftreten von Keimen mit Cefuroxim- Resistenz, Multipler-Antibiotikaresistenz (MAR) und MRE identifiziert werden.
Insgesamt erhielten 47,6 % aller Patient*innen postoperativ eine Antibiotikatherapie, von denen erfolgte bei 46 % eine Umstellung der empirischen Antibiose auf eine antibiogramm-gerechte Therapie nach Erhalt des mikrobiologischen Befundes. Insbesondere Patient*innen mit komplizierter Appendizitis erhielten postoperativ eine Antibiotikatherapie, wobei 28 % eine Antibiotikaeskalation benötigten.
Patient*innen, deren Appendixabstriche eine Resistenz gegen maximal ein Antibiotikum aufwiesen, wurden als nicht multiple Resistenz (Nicht-MAR) definiert und mit Patient*innen verglichen, deren Keime mit multipler Antibiotikaresistenz (MAR) waren. Die MAR-Gruppe zeigte im Vergleich zur Nicht-MAR-Gruppe eine höhere Inzidenz postoperativer Komplikationen, insbesondere eine erhöhte Inzidenz von Clavien-Dindo Grad 3 Komplikationen sowie von tiefen postoperativen Wundinfektionen (CDC Grad A3). Weiterhin benötigten Patient*innen der MAR-Gruppe häufiger eine postoperative Antibiotikatherapie und es erfolgte häufiger eine Eskalation der antibiotischen Therapie. Dies ging auch mit einem signifikant verlängerten Krankenhausaufenthalt einher.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass eine bakterielle Infektion mit Multipler Antibiotikaresistenz bei der akuten Appendizitis häufig auftritt und die Morbidität nach Appendektomie beeinflusst. Die mikrobiologische Untersuchung mittels Appendixabstrich bei operativ behandelten Fällen von akuter komplizierter Appendizitis, die eine postoperative Antibiotikatherapie erfordern, könnte somit eine gezielte und kürzere Antibiotikatherapie ermöglichen. Dies könnte dazu beitragen, längere Krankenhausaufenthalte zu vermeiden, den unnötigen Einsatz unwirksamer Antibiotika zu reduzieren und die Kosten im Gesundheitswesen zu senken.
Hidradenitis suppurativa ist eine multifaktoriell-bedingte chronisch entzündliche Hauterkrankung, die durch eine Okklusion der Talgdrüseneinheit des Haarfollikels entsteht. Aus der anschließend mit Entzündung einhergehenden Ruptur des Haarfollikels entwickeln sich entzündliche Knoten, Abszesse und Fistelgänge. (39–41) In der weiteren Progression der Erkrankung kommt es zur Störung der Hautarchitektur und fibrotischen Narbenbildungen. (52) Durch Untersuchungen des entzündlichen Infiltrates konnte bereits die Beteiligung einer Reihe von Immunzellen und Entzündungsmediatoren identifiziert werden. Hierzu zählen Makrophagen, neutrophile Granulozyten, Dendritische Zellen, Lymphozyten, IL-1β sowie TNF-α. (41,45,46,51,53) Da die genaue Pathophysiologie der Hidradenitis suppurativa bislang unzureichend aufgeklärt ist, gibt es aktuell keine kausale Therapiemöglichkeit für die Betroffenen. (52) Die Wahl der Therapie wird anhand der Bewertung des Schweregrades nach Hurley getroffen. (25) Obwohl meisten Patientinnen und Patienten von der milden bis mittelschweren Form der Hidradenitis suppurativa (Hurley I und Hurley II) betroffen sind (98), werden die meisten Arzneimittel für die Behandlung von Hurley II und Hurley III von den Leitlinien empfohlen. Zu den empfohlenen Medikamenten gehören u. a. Rifampicin, meist in Kombination mit Clindamycin, sowie der TNF-α-Inhibitor Adalimumab (18,85), welche effektiv und systemisch wirken. Durch die entstehenden Nebenwirkungen wäre die Behandlung der milden bis mittelschweren Hidradenitis suppurativa mit diesen Medikamenten allerdings unverhältnismäßig. Um jedoch den im Verlauf der Krankheit entstehenden Hautdestruktionen vorbeugen zu können, müssten die Medikamente möglichst früh eingesetzt werden. (228) Vor diesem Hintergrund sollte in Kooperation mit dem Institut für Pharmazeutische Technologie der Goethe Universität Frankfurt eine Rifampicin-Nanoformulierung zur Behandlung milder bis mittelschwerer Hidradenitis suppurativa entwickelt und im Labor der dermatologischen Klinik präklinisch validiert werden.
Daher wurde im ersten Teil der vorliegenden Arbeit ein Epidermismodell aus der Haut betroffener Patientinnen und Patienten generiert, um die Rifampicin-Nanoformulierung validieren zu können. Dieses wies eine mehrschichtige Epidermis mit allen wichtigen Differenzierungsmarkern ähnlich der läsionalen Hidradenitis suppurativa auf und schüttete die proinflammatorischen Zytokine IL-1β und TNF-α aus. Als weiteres Modell wurden ex vivo Explantate aus läsionaler Hidradenitis suppurativa Haut etabliert. Für die Bewertung der Validität der Explantatkulturen wurde die Morphologie und Integrität der Epidermis mittels Hämatoxylin-Eosin sowie der Proliferationsmarker Ki-67 näher beleuchtet. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Untersuchungen für die Festlegung eines Konzentrationsbereichs, unter Verwendung von Rifampicin in DMSO gelöst als in vitro Behandlung, durchgeführt.
Hierbei wurde gezeigt, dass die eingesetzten Konzentrationen keine negativen Effekte bezüglich Proliferationsfähigkeit der Keratinozyten oder Apoptoseinduktion ausüben. Die Behandlung von nicht entzündlichen Epidermismodellen sowie Explantatkulturen mit der Rifampicin-Nanoformulierung mit einem Wirkstoffgehalt von 0,3 % führte ebenfalls zu keinen Proliferationsverlusten, induzierte keine Apoptose oder Zytotoxizität und hatte keinen Einfluss auf die Differenzierung der Keratinozyten. Im letzten Teil der Arbeit sollte die Wirksamkeit der Rifampicin-Nanoformulierung näher beleuchtet werden. Als Antibiotikum inhibiert Rifampicin die DNA-abhängige RNA-Polymerase von Bakterien (107,108), weshalb es bei der Behandlung der Tuberkulose eingesetzt wird. (111–113) Die Hidradenitis suppurativa ist aber primär keine Infektionskrankheit, sondern eine von Bakterien getriggerte, entzündliche Erkrankung. (19,52,82) Aus diesem Grund ist der positive Effekt der systemischen Rifampicintherapie vermutlich vielmehr auf eine antiphlogistische Wirkung zurückzuführen. Diese Überlegung wird durch mehrere Artikel gestützt, die zeigten, dass Rifampicin die Ausschüttung von IL-1β und TNF-α in unterschiedlichen in vitro und in vivo Modellen hemmt. (89–91,96,97) Die anschließenden Untersuchungen zur Wirksamkeit einer in vitro Rifampicinbehandlung bestätigten die antientzündliche Wirkung in den Explantatkulturen indem es die Sekretion von IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10 und TNF-α verminderte. Ebenso senkte die Rifampicin-Nanoformulierung die Ausschüttung von IL-1β in den ex vivo Explantaten, was somit die in der klinischen Praxis beobachteten antiinflammatorischen Wirkung von Rifampicin belegt. Des Weiteren stellte sich in Untersuchungen heraus, dass Rifampicin zu einer reduzierten Zahl CD4(+)-T-Zellen führte, aber auf die CD3(+)-T-Zellen keine Auswirkungen hatte, was auf eine Veränderung des T-Zell Phänotyps hinweist.
Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse zur Validierung der Rifampicin-Nanoformulierung, spricht nichts gegen die Testung der Rifampicin-Nanoformulierung in einem individuellen Heilversuch am Menschen.
Although, during the past decades, substantial advances emerged in identifying major local and systemic factors contributing to initiation and progression of osteoarthritis (OA), some neuroendocrine mechanisms are still not understood or even neglected when thinking about novel therapeutic options. One of which is the sympathetic nervous system that exhibits various OA-promoting effects in different tissues of the joint. Interestingly, the β2-adrenoceptor (AR) mediates the majority of these effects as demonstrated by several in vitro, in vivo as well as in clinical studies. This review article does not only summarize studies of the past two decades demonstrating that the β2-AR plays an OA-promoting role in different tissues of the joint but also aims to encourage the reader to think about next-level research to discover novel and innovative preventive and/or therapeutic strategies targeting the β2-AR in OA.
Polygene Risikoscores (PRS) integrieren zahlreiche Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNP) von meist geringer Effektstärke, um Auskunft über das Erkrankungsrisiko bestimmter Krankheiten zu geben. In dieser Arbeit wurde der PRS zur genetisch generalisierten Epilepsie (GGE) von Leu et al. aus dem Jahr 2019 untersucht, um festzustellen, ob über das Erkrankungsrisiko hinaus noch Korrelationen mit weiteren phänotypischen Eigenschaften von Patienten bestehen. Der Nachweis solcher Zusammenhänge würde eine Prädiktionsfähigkeit des GGE-PRS demonstrieren, die perspektivisch ein Potential für dessen klinische Anwendbarkeit, beispielsweise im Sinne der personalisierten Medizin, aufzeigen könnte.
Die Identifizierung neuer Korrelationen sollte durch Vergleich der Phänotypen von zwei Gruppen von GGE-Patienten mit extrem hohen, beziehungsweise extrem niedrigen PRS-Werten erfolgen. Hierfür wurden von 2256 Patienten aus der Datenbank von Epi25, einem internationalen Forschungskollaborativ zur Erforschung der Relevanz genetischer Faktoren bei der Entwicklung von Epilepsie, die Patienten mit den höchsten (n=59) und den niedrigsten (n=49) GGE-PRS-Werten ausgewählt. Für diese 108 Patienten wurden retrospektive klinische Daten von den jeweiligen Behandlungszentren akquiriert. Hierzu wurde den Studienleitern der Zentren ein Questionnaire mit Fragen zu zahlreichen phänotypischen Parametern der Patienten übermittelt. Die Rücklaufrate war mit 54% gut.
Die so eingeholten Patientendaten wurden anschließend mittels Exaktem Test nach Fisher und Wilcoxon-Rangsummentest statistisch analysiert, um Unterschiede zwischen den Phänotypen beider Gruppen nachzuweisen. Im Falle der Pharmakoresistenz zeichneten sich hierbei zunächst signifikante Unterschiede ab, die ein selteneres Auftreten dieser Eigenschaft für Patienten mit hohen GGE-PRS-Werten implizierten. Diese Ergebnisse waren jedoch nach einer Bonferroni-Korrektur und bei Validierung in einer größeren Kohorte (n=825) nicht mehr signifikant. Für die anderen untersuchten Parameter waren ebenfalls keine signifikanten Unterschiede nachweisbar.
Das Ergebnis, dass für keinen der untersuchten Parameter signifikante Differenzen bestanden, obwohl zwei Kohorten mit extrem gegensätzlichen PRS-Werten untersucht wurden, spricht gegen eine Verwendung des aktuell verfügbaren GGE-PRS als prädiktiver Biomarker über das Erkrankungsrisiko hinaus und somit gegen dessen klinische Anwendbarkeit. Jedoch können die nicht-signifikanten Korrelationen im Falle der Pharmakoresistenz als Hinweis verstanden werden, dass im Bereich der Pharmakotherapie Zusammenhänge zwischen Score und Phänotyp bestehen könnten, die weiterer Untersuchungen in zukünftigen Studien bedürfen. Bei Verwendung eines verbesserten GGE-PRS mit zusätzlichen risikoassoziierten SNP und verfeinerter Wichtung der Effektstärken sowie größerer Kohorten könnten in diesem Bereich möglicherweise auch signifikante Zusammenhänge nachweisbar werden.
Ziel: Nebennierenraumforderungen können sonographisch mit guter Sensitivität und Spezifität erkannt werden. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Wertig-keit der Kontrastmittel-Sonographie (CEUS = contrast enhanced ultrasound) unter Verwendung von Zeit-Intensitäts-Kurven für die Charakterisierung von Nebennierenraumforderungen zu bewerten.
Material und Methoden: 108 Patienten mit 116 Raumforderungen der Neben-niere erhielten einen Ultraschall der Nebenniere, inklusive einer Kontrastmittel-Sonographie mit dem Kontrastmittel SonoVue®. Die Kontrastmitteldynamik wurde mittels Zeit-Intensitätskurven aufgezeichnet. Anhand der Kontrastmittel-anflutungszeit wurden folgende vier Kontrastmittelanreicherungsmuster ver-wendet, welche in einer Pilotstudie1 entwickelt wurden: Anreicherungsmuster I = früh arterielle Kontrastmittelanreicherung, Anreicherungsmuster II = arterielle Kontrastmittelanreicherung, Anreicherungsmuster III = späte Kontrastmittelan-reicherung, Anreicherungsmuster IV = keine Kontrastmittelanreicherung. Zu-sätzlich erhielten alle Patienten eine Beurteilung der Nebenniere durch ein zweite Bildgebendes Verfahren (Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MRT)) sowie eine laborchemische Hormondiagnostik. In Fällen mit malignitätsverdächtigem Befund erfolgte eine Biopsie oder Adrenalektomie.
Ergebnisse: CEUS- Anreicherungsmuster I und II konnten bei allen Patienten mit primärem oder sekundärem Malignom der Nebenniere (n = 16) nachgewie-sen werden. Die Sensitivität der CEUS für die Diagnose einer malignen Neben-nierenraumforderung betrug 100% (95% CI [75; 100]) und die Spezifität 67% (95% CI [56; 75]). Bei 40 Nebennierenraumforderungen war die Histologie die Referenzmethode. In 68% dieser Nebennierenraumforderungen waren MRT/CT und CEUS kongruent in der Beurteilung der Dignität. Schlussfolgerung: Die Kontrastmittel-Sonographie ist eine nützliche ergän-zende Methode in der Aufarbeitung von Nebennierenraumforderungen mit exzellenter Sensitivität für die Diagnose eines Malignoms.