610 Medizin und Gesundheit
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Das Verständnis von Tumorerkrankungen wurde durch neue technologische und ökonomische Verbesserungen für die Next-Generation-Sequencing Analyse (NGS) gefördert. Die Komplexität der Interpretation genomischer Daten erschwert jedoch die Anwendung von NGS-Analysen im klinischen Kontext. Die Herausforderung besteht darin bei stetig wachsendem medizinischem Wissen dieses im klinischen Kontext zu interpretieren und eine personalisierte Therapieempfehlung abzugeben. Einen ressourcensparenden Ansatz können KI-unterstützende Software-Programme bieten, welche die genomischen Varianten mit der aktuellen Literatur vergleichen, eine Bewertung der Therapieoptionen geben und klinische Studien empfehlen können. In dieser retrospektiven Arbeit wurden Patient:innen mit metastasiertem Brustkrebs (n=77) mittels gezielter NGS-Analyse anhand von sogenannten Genpanels mit 126 bzw. 540 krebsrelevanten Genen im Zeitraum von 01/2019-02/2022 untersucht. Mit Hilfe von bioinformatischen Methoden wurden patientenspezifische genomische Veränderungen mit Behandlungsoptionen abgeglichen. Diese Methoden stützen sich vollständig auf öffentliche Datenbanken über somatische Varianten mit prädiktiver Evidenz für das Ansprechen auf bestimmte Medikamente. Diese Versorgungsforschung einer repräsentativen Kohorte des Universitätsklinikums Frankfurt in Kooperation mit Regionalverbund OncoNet Rhein-Main wurden systematisch ausgewertet inklusive der Bedeutung genomischer Varianten. Das OncoNet Rhein-Main ist eine Kooperation aus führenden onkologischen Zentren und Praxen im Rhein-Main-Gebiet, welche sich als Netzwerk der Aufgabe angenommen haben Patient:innen optimal therapeutisch zu versorgen. Für 51% (39/77) der Patient:innen konnte mindestens eine gezielte Therapieoption mit einem effektivem Biomarker im gleichen Tumortyp gemäß Zulassung der Europäischen Arzneimittelbehörde (EMA) gefunden werden.
Bei 12/77 (16%) wurde mindestens eine Alteration mit einem effektivem Biomarker und einer OFF-Label Therapieoption gefunden. Bei 30% der Patient:innen wurden Veränderungen in optionalen Biomarkern gefunden, welche Resistenzmechanismen erklären. Die umfassende molekulare Analyse von Patient:innen mit fortgeschrittenem Brustkrebs erlaubt die Behandlungsoption zu verbessern und ermöglicht durch die Analyse von bekannten Resistenzmarkern auch den klinischen Verlauf besser zu verstehen. Die interdisziplinäre Besprechung der Befunde im molekularem Tumorboard ist im Hinblick auf kontinuierliches Lernen aller Beteiligten sowie zur Qualitätssicherung eine entscheidende obligate Maßnahme.
Gastroschisis und Omphalozele zählen zu den häufigsten angeborenen Bauchwanddefekten. Dabei wird zwischen einfacher (ohne sekundäre Darmveränderungen) und komplexer (mit sekundären Darmveränderungen) Gastroschisis unterschieden. Bei der Omphalozele ist es wichtig, ob eine Protrusion der Leber vorliegt. Die Therapie beider Fehlbildungen besteht aus der Reposition der Bauchorgane in den Bauchraum und einem operativen Bauchdeckenverschluss in den ersten Lebenstagen.
Daten zu Langzeitverläufen nach dem operativen Bauchdeckenverschluss, insbesondere in Hinblick auf gastrointestinale Komplikationen mit erneutem chirurgischen Interventionsbedarf, sind in der Literatur rar.
Ziel dieser Studie ist es daher, die Inzidenz und die Art von operativen Eingriffen nach dem Bauchdeckenverschluss bei Patienten mit einer Gastroschisis und einer Omphalozele nach einem Bauchdeckenverschluss am eigenen Patientenkollektiv zu untersuchen. Hierzu wurden die Akten aller Patienten mit Gastroschisis und Omphalozele, die in der Klinik für Kinderchirurgie und Kinderurologie des Universitätsklinikums Frankfurt von 2010 bis 2019 behandelt wurden, retrospektiv ausgewertet. Die Inzidenz von Operationen nach Bauchdeckenverschluss wurde anhand der mittleren kumulativen Ein-Jahres-Anzahl an Operationen pro Patienten und der kumulativen Ein-Jahres-Inzidenz der Operationen ermittelt.
Insgesamt wurden 61 Patienten identifiziert. Nach Ausschluss von vier Patienten (Krankenhausverlegung (ein Patient) und Versterben (drei Patienten)) konnten die Verläufe von 33 Patienten mit Gastroschisis (18 mit einfacher und 15 mit komplexer Gastroschisis) und 24 Patienten mit Omphalozele (je zwölf mit und ohne Leberprotrusion) ausgewertet werden.
Bei 23 Patienten mit Gastroschisis und bei 20 Patienten mit Omphalozele kam es innerhalb des ersten Jahres nach Bauchdeckenverschluss zu erneuten Operationen. Das Risiko sich einer erneuten Operation unterziehen zu müssen, war bei Patienten mit komplexer Gastroschisis signifikant höher als bei Patienten mit einfacher Gastroschisis (kumulative Ein-Jahres-Inzidenz: 64,3% vs. 24,4%; p= 0,05). Zwischen den beiden 6 Formen der Omphalozele bestand kein Unterschied in der Inzidenz chirurgischer Eingriffe. Im Median kam es bei Patienten mit Gastroschisis nach 84 Tagen und bei Patienten mit Omphalozele nach 114,5 Tagen zu einer erneuten Operation.
74% der Patienten mit Gastroschisis und 30% der Patienten mit Omphalozele wurden aufgrund einer gastrointestinalen Komplikation operiert. Die Patienten mit komplexer Gastroschisis hatten im Vergleich zu Patienten mit einfacher Gastroschisis ein signifikant erhöhtes Risiko für eine Operation zur Behandlung einer gastrointestinalen Komplikation (kumulative Ein-Jahres-Inzidenz 64,3% vs. 11,1%; p= 0,015). In Bezug auf die Anzahl der Operationen pro Patienten und Jahr hatten die Patienten mit komplexer Gastroschisis und Patienten mit Omphalozele und Leberprotrusion die meisten operativen Eingriffe (kumulative Ein-Jahres-Anzahl 1,664 und 1,417 vs. einfache Gastroschisis (0,326) und Omphalozele ohne Leberprotrusion (0,333)). Dieses Verhältnis spiegelt sich auch in der kumulativen Ein-Jahres-Anzahl an Operationen mit gastrointestinalen Indikationen wider (komplexe Gastroschisis: 1,462 Operationen; Omphalozele mit Leberprotrusion: 0,500 Operationen; einfache Gastroschisis: 0,111 Operationen; Omphalozele ohne Leberprotrusion: keine Operation)
Nach dem Bauchdeckenverschluss kam es zu zwei Todesfällen bei Patienten mit komplexer Gastroschisis und zu drei Todesfällen bei den Patienten mit Omphalozele und Leberprotrusion. Bei den beiden Patienten mit komplexer Gastroschisis lag eine gastrointestinale Ursache vor (Leberversagen, Dünndarmvolvulus). Die Patienten mit der Omphalozele verstarben aufgrund assoziierter kardialer und pulmonaler Erkrankungen. Die Daten zeigen, dass Patienten mit Gastroschisis und Omphalozele im ersten Lebensjahr nach dem Bauchdeckenverschluss ein hohes Risiko für weitere Operationen haben. Patienten mit komplexer Gastroschisis und mit einer Omphalozele und Leberprotrusion haben das größte Risiko für eine erneute Operation nach Bauchdeckenverschluss. Bei Patienten mit einfacher Gastroschisis und Omphalozele ohne Leberprotrusion ist dieses Risiko gering. Die Mehrzahl der Operationen erfolgt aufgrund von gastrointestinalen Ursachen. Nur bei Patienten mit komplexer Gastroschisis tragen gastrointestinale Komplikationen zu einer erhöhten Mortalitätsrate bei. Die Ergebnisse dieser Arbeit können für Aufklärungs- und Beratungsgespräche von Eltern von Kindern mit Gastroschisis und Omphalozele herangezogen werden.
Rationale: Attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is common in alcohol use disorder (AUD). Continuous performance tests (CPTs) allow to measure ADHD related deficits in a laboratory setting. Most studies on this topic focused on CPTs measuring inattention or impulsivity, disregarding hyperactivity as one of the core symptoms of ADHD.
Methods: We examined N = 47 in three groups (ADHD N = 19; AUD N = 16; ADHD + AUD N = 12) with questionnaires on ADHD core symptoms, executive functioning (EF), mind wandering, and quality of life (QoL). N = 46 (ADHD N = 16; AUD N = 16; ADHD + AUD N = 14) were examined with a CPT (QbTest®) that also measures motor activity objectively.
Results: Inattention and impulsivity were significantly increased in AUD vs. ADHD and in AUD vs. ADHD + AUD. Hyperactivity was significantly higher in ADHD + AUD vs. ADHD and ADHD + AUD vs. AUD, but not in ADHD vs. AUD. EF was lower in both ADHD groups vs. AUD. Mind wandering was increased in both ADHD groups vs. AUD. QoL was significantly lower in ADHD + AUD compared to AUD. In contrast, results of the QbTest were not significantly different between groups.
Conclusion: Questionnaires are more useful in assessing ADHD core symptoms than the QbTest®. Hyperactivity appears to be a relevant symptom in ADHD + AUD, suggesting a possible pathway from ADHD to AUD. The lower QoL in ADHD + AUD emphasizes the need for routine screening, diagnostic procedures and treatment strategies for this patient group.
Resilienz als Schutzfaktor vor der Entwicklung psychischer Erkrankungen ist angesichts der zunehmenden gesellschaftlichen Belastung durch chronischen Stress und stressassoziierte Folgeerkrankungen ein hochaktuelles Forschungsthema. Obwohl bereits zahlreiche Erhebungen zur Resilienz existieren, herrscht kein Konsens über die konkrete Operationalisierung des Konzepts. In der Folge differieren vorliegende Studienergebnisse stark voneinander, sind nur schwer miteinander vergleichbar und fraglich auf die Gesellschaft zu übertragen. Die vorliegende Arbeit untersucht daher, ob Haarcortisol einen geeigneten Biomarker in der Resilienzforschung darstellt und einen Beitrag zur Vereinheitlichung und Objektivierung dieses Forschungsgebietes leisten kann.
Zur Beantwortung dieser Frage wurde auf die Daten des aktuell laufenden Langzeitforschungsprojekts „Longitudinal Resilience Assessment“ der Universitätskliniken Frankfurt und Mainz aus den Jahren 2017 bis 2019 zurückgegriffen. Alle Proband*innen der psychisch gesunden Stichprobe (N= 192, 18-50 Jahre) füllten zu insgesamt drei Erhebungszeitpunkten nach Studieneinschluss und im Abstand von je drei Monaten Onlinefragebögen zur Ermittlung der aktuell vorherrschenden Stressexposition, der allgemeinen psychischen Gesundheit sowie des subjektiven Stresserlebens aus. Gleichzeitig fand die Entnahme von Haarproben für die Analyse der Haarcortisolkonzentration statt. Zum Studieneinschluss erfolgte ergänzend die Erhebung der Traumatisierung und negativen Erfahrungen im Kindesalter.
Mittels linearer multivariater Regression wurde ein Effekt möglicher anthropometrischer und soziodemographischer Einflussfaktoren auf die Cortisolkonzentration im Haar ausgeschlossen. Ferner wurde die Auswirkung der Lagerungszeit auf die Höhe der Cortisolwerte im Haar untersucht. Es zeigte sich, dass Haarproben mit einer kürzeren Lagerungszeit signifikant höhere Cortisolwerte aufwiesen als solche mit einer längeren Lagerungszeit. Die Stabilität der Cortisolkonzentrationen über die einzelnen Messzeitpunkte hinweg erwies sich dabei insgesamt nur als mäßig hoch. Zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen subjektivem und objektivem Stress, Traumatisierung und negativen kindlichen Erfahrungen, allgemeiner psychischer Gesundheit, Resilienz und HCC wurden Spearman-Rang-Korrelationen angewandt. Auch hier ließen sich keine statistisch signifikanten Zusammenhänge feststellen. Dennoch konnten bei Personen mit einer Veränderung des Stressniveaus während des Beobachtungszeitraumes eine insgesamt deskriptiv erhöhte Stressexposition sowie statistisch signifikant höhere Mengen an Haarcortisol beobachtet werden. Bei weiteren explorativen Datenanalysen innerhalb einer kleinen Subpopulation der Studienstichprobe konnten während des Einwirkens eines intensiven spezifischen Stressors erhöhte HCC-Werte in Verbindung mit schlechteren psychischen Gesundheitsergebnissen gebracht werden.
Auf Grundlage dieser Arbeit lässt sich kein relevanter Einfluss verschiedener Stressvariablen auf die Cortisolkonzentration im Haar ableiten. Auch die individuelle Resilienz steht in keinem Zusammenhang zum HCC. Die Ergebnisse der explorativen Untersuchungen deuten in Zusammenschau mit einer mäßig hohen Stabilität des HCC jedoch darauf hin, dass Haarcortisol ein veränderungssensitiver Biomarker sein kann. Bei intensiver spezifischer Stresseinwirkung steht es in Zusammenhang mit schlechteren Gesundheitsergebnissen und damit indirekt mit der individuellen Resilienz. In zukünftigen Arbeiten sollte untersucht werden, auf welche Weise die Höhe des Haarcortisols Hinweise auf die Auswirkungen einer spezifischen Stressexposition und damit auf den psychischen Gesundheitszustand eines Individuums liefern kann, um so Risikogruppen identifizieren und diese durch frühzeitige Interventionen vor der Entwicklung psychischer Erkrankungen schützen zu können.
The nucleus reuniens drives hippocampal goal‑directed trajectory sequences for route planning
(2023)
Goal-directed spatial navigation requires accurate estimates of one’s position and destination, as well as careful planning of a route between them to avoid known obstacles in the environment. Despite its general importance across species, the neural circuitry supporting the ability for route planning remains largely unclear. Previous studies described that place cells in the hippocampal CA1 encode the animal's next movement direction (Wood et al., 2000; Ito et al., 2015) and upcoming navigational routes (Pfeiffer & Foster, 2013). However, it has been shown that part of the CA1 activity representing the animal’s future behaviors is not necessarily generated in the hippocampus, but is derived from the medial prefrontal cortex (PFC) via the nucleus reuniens of the thalamus (RE) (Ito et al., 2015). Notably, the importance of the PFC in navigation has been demonstrated in several studies, including the recent finding of a goal map in the orbitofrontal cortex (Basu et al., 2021). Therefore, I hypothesized that information flow from the PFC to CA1 via the RE plays a key role in route planning.
To assess the animals' route planning ability, I designed a new navigation task in which a rat has to navigate to a fixed target location from various starting positions in an arena. Furthermore, by adding an L-shaped wall in the maze and removing all light sources in the experimental room, this task forced the animals to plan a wall-avoiding route without relying on direct sensory perceptions. I confirmed that rats could learn this task successfully, memorizing the wall location and taking a smooth wall-avoidance route. To test the role of the RE, I inactivated RE neurons by expressing the inhibitory opsin SwiChR++, which resulted in a significant deficit in the animal’s route planning ability, taking a longer non-smooth path to the destination. By contrast, this manipulation did not affect navigation performance when a straight goal-directed route was available, suggesting a specific role of the RE in route planning. I further found that DREADDs-mediated inactivation of neurons in the bilateral hippocampi resulted in a similar deficit in route planning ability, implying cooperation between the RE and the hippocampus.
I finally examined the activity of hippocampal CA1 neurons with and without RE inactivation. While neurons in the hippocampus exhibited brief trajectory sequences corresponding to the animal’s subsequent goal-directed journey, I found that this goal-directed bias of trajectory events was significantly reduced by RE inactivation, likely associated with route-planning deficits in these animals.
Altogether, this dissertation demonstrates the role of the RE from both behavioral and neural coding perspectives, identifying a pivotal circuit element supporting the animal’s route-planning ability.
After myocardial infarction in the adult heart the remaining, non-infarcted tissue adapts to compensate the loss of functional tissue. This adaptation requires changes in gene expression networks, which are mostly controlled by transcription regulating proteins. Long non-coding transcripts (lncRNAs) are taking part in fine-tuning such gene programs. We describe and characterize the cardiomyocyte specific lncRNA Sweetheart RNA (Swhtr), an approximately 10 kb long transcript divergently expressed from the cardiac core transcription factor coding gene Nkx2-5. We show that Swhtr is dispensable for normal heart development and function but becomes essential for the tissue adaptation process after myocardial infarction in murine males. Re-expressing Swhtr from an exogenous locus rescues the Swhtr null phenotype. Genes that depend on Swhtr after cardiac stress are significantly occupied and therefore most likely regulated by NKX2-5. The Swhtr transcript interacts with NKX2-5 and disperses upon hypoxic stress in cardiomyocytes, indicating an auxiliary role of Swhtr for NKX2-5 function in tissue adaptation after myocardial injury.
Diese Versuchsreihe beschäftigte sich mit der Fragestellung, ob günstige Handelsmarken- Zigaretten mehr Feinstaub als teure Markenzigaretten emittieren. Dabei wurde der Passivrauch untersucht, welcher durch das Verrauchen verschiedener Zigarettenmarken entstand. Feinstaub stellt heutzutage den wichtigsten einzelnen gesundheitsschädlichen Faktor in Innenräumen dar. Das Augenmerk liegt dabei hauptsächlich auf den feinen Partikeln (PM2,5, PM1). Tumore, chronische Atemwegserkrankungen und eine erhöhte Mortalität stellen nur einen Teil der massiven gesundheitlichen Folgen durch Feinstaub dar. Vulnerable Bevölkerungsgruppen wie Kinder und alte Personen sind besonders durch Passivrauch gefährdet. Die Ergebnisse der Versuchsreihe dienen als Grundlage, um den gesundheitsschädlichen Einfluss des Passivrauchs zu interpretieren. Günstige Handelsmarken-Zigaretten weisen, unter anderem wegen des beständig ansteigenden Zigarettenpreises als auch der anhaltenden Inflation in Deutschland, einen wachsenden Marktanteil auf. Daher müssen sie auch weiterhin in wissenschaftlichen Untersuchungen mit einbezogen werden.
Drei teure sowie drei günstige Zigarettenmarken wurden miteinander und mit der Referenzzigarette 3R4F der Universität Kentucky verglichen. Zu den teuren Marken zählten Marlboro, Camel und Nil. Die günstigeren Handelsmarken-Zigaretten waren Giants, Goldfield und Jakordia. Die Rauchpumpe „Automatic environmental tobacco smoke emitter“ (AETSE) ermöglichte in einem definierten Raum der abgeschlossenen Rauchkammer, Passivrauch zu erzeugen, ohne die menschliche Gesundheit zu gefährden. Ein standardisiertes Rauchprotokoll garantierte dabei reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse. Das Laser Aerosolspektrometer (LAS) Modell 1.109 der Firma Grimm wies eine Messspanne von 0,25 μm bis 32 μm auf. So konnte der Feinstaub gemessen und gruppiert werden. Obwohl der Versuchsaufbau nicht vollkommen realitätsgetreu war, entstand ein adäquater Vergleich der Feinstaubemissionen von (Handels-)Markenzigaretten.
PM10 und PM2,5 wurden erhoben, weil sie die von der EU und WHO standardisierten Messwerte für die Luftverschmutzung durch Feinstaub sind. Die Messung von PM1 rechtfertigt sich durch die stärker gesundheitsschädigende Komponente von Partikeln dieser Größenordnung. Für diese drei Größenfraktionen wurden die mittlere Konzentration Cmean sowie die Area Under The Curve (AUC) ermittelt. Die AUC stellt dabei die Höhe der Gesamtexposition durch Feinstaub dar.
Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe zeigen, dass PM1 den größten Anteil der Feinstaubemission der getesteten Zigaretten ausmachte. Alle Zigarettenmarken haben in einem abgeschlossenen Raum Feinstaubmengen in gesundheitsgefährdender Menge produziert. Die Handelsmarke Jakordia emittierte beim Verrauchen generell weniger Feinstaub als alle anderen Zigarettenmarken. Im Allgemeinen konnte kein Unterschied zwischen den günstigen Handels- und den teuren Markenzigaretten festgestellt werden. Es ist wissenschaftlich belegt, dass sich jede Feinstaubkonzentration negativ auf die Gesundheit auswirkt. Die Ergebnisse können dementsprechend in Gänze unter dem Gesichtspunkt der Gesundheitsschädlichkeit eingestuft werden.
Aufgrund veralteter und unspezifischer, beziehungsweise fehlender Angaben zu den Inhaltsstoffen der einzelnen Zigarettensorten, konnte die Ursache der Unterschiede zwischen Jakordia und den anderen Marken nicht geklärt werden. Die Zigarettenhersteller müssen verpflichtet werden, die detaillierten Zusammensetzungen der Tabakprodukte den Behörden wie dem BMEL oder dem Bundesgesundheitsministerium zugänglich zu machen. Dies wäre ein wichtiger Bestandteil für die zukünftige Forschung und Risikobewertung der verschiedenen Inhalts- und Zusatzstoffe.
Das Ziel in der vorliegenden systematischen Literaturrecherche ist es, den aktuellen Stand des Wissens über die Erfolgsfaktoren von Einzelzahnimplantaten, bei denen eine Sofortbelastung auf den provisorischen Implantatkronen zum Antagonisten erfolgt, wiederzugeben. In diesem Rahmen wurden Zusammenhänge zwischen der Implantatüberlebensrate, der Primärstabilität, der Implantatregion, des Implantatdesigns und des Implantationszeitpunktes getrennt nach okklusalem Belastungsprotokoll (mit versus ohne antagonistische Okklusionskontakte auf den provisorischen Implantatkronen) und der postoperativen Verhaltensweisen der Patienten analysiert. Der Prozess der systematischen Literaturrecherche wurde nach den PRISMA-Guidelines für den Suchzeitraum von 2012 bis 2022 durchgeführt.
Um die Forschungsfrage zu beantworten, wurde eine qualitative Analyse in deskriptiver Form durchgeführt.
In den analysierten Studien, wurde am häufigsten ein Eindrehmoment von ≥ 35 Ncm als Kriterium für eine Sofortbelastung gewählt. Die meisten Implantate wurden in der Oberkieferregion 15 bis 25 inseriert. Bei den Implantatkronen mit antagonistischen Okklusionskontakten fielen die Überlebensraten insgesamt niedriger aus als in den Studien, in denen die Implantatkronen ohne antagonistische Okklusionskontakte eingegliedert wurden. Die Überlebensraten waren weitestgehend vergleichbar mit den Ergebnissen konventioneller Belastungsprotokolle. Die Datenlage anhand dieser Recherche spricht zurzeit für die Realisierung der Sofortbelastung von provisorischen Implantatkronen ohne antagonistische Okklusionskontakte in Verbindung mit postoperativen Verhaltensmaßnahmen.
Precise regulation of gene expression networks is required to develop and maintain a healthy organism before and after birth and throughout adulthood. Such networks are mostly comprised of regulatory proteins, but meanwhile many long non-coding transcripts (lncRNAs) are shown to participate in these regulatory processes. The functions and mechanisms of these lncRNAs vary greatly, however they are often associated with transcriptional regulation. Three lncRNAs, namely Sweetheart RNA (Swhtr), Fetal-lethal noncoding developmental regulatory RNA / Foxf1 adjacent non-Coding developmental regulatory RNA (Fendrr) and lncFsd2, were studied in this work to demonstrate the variety of cellular and biological processes that require lncRNA-mediated fine-tuning, in regard to the cardiopulmonary system.
Swhtr was found to be expressed exclusively in cardiomyocytes and became critical for regeneration after myocardial injury. Mice lacking Swhtr did not show issues under normal conditions, but failed to undergo compensatory hypertrophic remodeling after injury, leading to increased mortality. This effect was rescued by re-expressing Swhtr, demonstrating importance of the RNA. Genes dependent on Swhtr during cardiac stress were found to likely be regulated by NKX2-5 through physical interaction with Swhtr. Fendrr was found to be expressed in lung and interacted with target promoters through its RNA:dsDNA binding domain, the FendrrBox, which was partially required for Fendrr function. Fendrr, together with activated WNT signaling, regulated fibrosis related target genes via the FendrrBox in fibroblasts. LncFsd2, an ubiquitously expressed lncRNA, showed possible interaction with the striated muscle specific Fsd2, but its exact function and regulatory role remain unclear in muscle physiology. Immunoprecipitation and subcellular fractionation experiments suggest that lncFsd2 might be involved in nuclear retention of Fsd2 mRNA, thus fine-tuning FSD2 protein expression. These investigations have shed light on the roles of these lncRNAs in stress responses, fibrosis-related gene regulation, and localization processes, advancing our understanding of cardiovascular and pulmonary maintenance, reaction to injury, and diseases. The diverse and intricate roles of these three lncRNAs highlight how they influence various cellular processes and disease states, offering avenues for exploring lncRNA functions in different biological contexts.
Long non-coding RNAs are a very versatile class of molecules that can have important roles in regulating a cells function, including regulating other genes on the transcriptional level. One of these mechanisms is that RNA can directly interact with DNA thereby recruiting additional components such as proteins to these sites via an RNA:dsDNA triplex formation. We genetically deleted the triplex forming sequence (FendrrBox) from the lncRNA Fendrr in mice and found that this FendrrBox is partially required for Fendrr function in vivo. We found that the loss of the triplex forming site in developing lungs causes a dysregulation of gene programs associated with lung fibrosis. A set of these genes contain a triplex site directly at their promoter and are expressed in lung fibroblasts. We biophysically confirmed the formation of an RNA:dsDNA triplex with target promoters in vitro. We found that Fendrr with the Wnt signalling pathway regulates these genes, implicating that Fendrr synergizes with Wnt signalling in lung fibrosis.
Oxytocin, welches primär als Hormon bekannt ist, beeinflusst als Neuromodulator viele kognitive Prozesse, die an sozialem Verhalten, wie Sprache, beteiligt sind. Einerseits verändert es akustische Merkmale von gesprochener Sprache, andererseits erleichtert es auf perzeptueller Ebene die Emotionserkennung in der Sprachwahrnehmung und Körpersprache. Bislang war nicht bekannt, wie Oxytocin Hirnaktivität während des Sprechens verändert. Wir hypothetisierten, dass dieser Neuromodulator ähnlich wie Dopamin kortiko-basale Schaltkreise bahnen könnte.
Wir führten eine doppelt-verblindete Verhaltens- und funktionelle Kernspintomographiestudie durch, in der 52 gesunde Probanden an zwei getrennten Untersuchungsterminen entweder intranasales Oxytocin oder ein Placebo erhielten. Die Teilnehmer lasen Sätze außerhalb des Kernspintomographen und im Scanner leise oder laut mit entweder neutraler oder fröhlicher Intonation vor.
Die Verabreichung von Oxytocin erhöhte den zweiten Formanten der produzierten Vokale. Höhere Frequenzen dieses akustischen Parameters wurden zuvor mit einer positiven Valenz gesprochener Sprache in Verbindung gebracht; jedoch konnten unabhängige Beurteiler*innen die akustischen Unterschiede in unserem experimentellen Setting nicht konsistent unterscheiden.
Als neuronales Korrelat verstärkte Oxytocin die präparatorische subkortikale Gehirnaktivität im ventralen Pallidum und Striatum. Auch kortikal erhöhte Oxytocin präparatorische Gehirnaktivität in Regionen des dorsalen wie auch des ventralen Sprachverarbeitungsstroms, in sensomotorischen Kortizes und limbischen sowie exekutiven Regionen. In einigen dieser Regionen modulierte der genetische Oxytocin- Rezeptor-Polymorphismus rs53576 die durch die Oxytocin-Verabreichung verursachte Gehirnaktivität. Ähnlich wie Dopamin modulierte Oxytocin außerdem kortiko-basale Schaltkreise, die an der Generierung von fröhlicher Prosodie beteiligt sind. Während der Vorbereitung von Sprache erhöhte der Neuromodulator die funktionelle Konnektivität zwischen dem ventralem Pallidum und dem dorsolateralen präfrontalen Kortex mit einem spiegelbildlichen Profil während des eigentlichen Sprechens, einen Effekt den wir als „gating“ (Bahnung) interpretierten.
Unsere Ergebnisse legen nahe, dass mehrere neuronale Prozesse, die der Sprachproduktion zugrundeliegen, durch Oxytocin moduliert werden. Das Muster ähnelt hierbei dem anderer Neuromodulatoren wie Dopamin. Die vorliegende Arbeit charakterisiert somit erstmals Oxytocineffekte auf die mit Sprachproduktion assoziierte Hirnaktivität und funktionelle Konnektivität.
Measurements of vertical velocity from vertically pointing Doppler lidars are used to derive the profiles of normalized vertical velocity variance. Observations were taken during the FESSTVaL (Field Experiment on Submesoscale Spatio-Temporal Variability in Lindenberg) campaign during the warm seasons of 2020 and 2021. Normalized by the square of the convective velocity scale, the average vertical velocity variance profile follows the universal profile of Lenschow et al. (1980). However, daily profiles still show a high day-to-day variability. We found that moisture transport and the content of moisture in the boundary layer could explain the remaining variability of the normalized vertical velocity variance. The magnitude of the normalized vertical velocity variance is highest on clear-sky days and decreases as the absolute humidity increases and surface latent heat flux decreases on cloud-topped days. This suggests that moisture content and moisture transport are limiting factors for the intensity of turbulence in the convective boundary layer. We also found that the intensity of turbulence decreases with an increase in the boundary layer cloud fraction during FESSTVaL, while the latent heating in the cloud layer was not a relevant source of turbulence in this case. We conclude that a new vertical velocity scale has to be defined that would take into account the moist processes in the convective boundary layer.
Tobacco smoke-associated particulate matter emissions in a car cabin using the TAPaC platform
(2023)
Zigarettenrauch enthält bis zu 5000 Inhaltsstoffe, von denen mindestens 250 gesundheits-schädlich und 98 krebserregend sind. Der freigesetzte Feinstaub erreicht hohe Konzentrati-onen in Innenräumen und ist somit besonders schädlich für Passivraucher (z.B. Kinder).
Ziel war es eine Messplattform zu etablieren, mit dessen Hilfe die Feinstaubexposition durch Zigarettenrauch im Fahrzeuginnenraum unter unterschiedlichen ventilatorischen Szenarien untersucht werden konnte. Zudem sollte der Einfluss verschiedener Tabakprodukte auf die Feinstaubkonzentration getestet werden.
Im ersten Teil dieser Dissertation wird die neuartige TAPaC Messplattform (tobacco-associated particulate matter emissions inside a car cabin: establishment of a new measuring platform) vorgestellt. Sie erlaubt die Auswirkungen verschiedener ventilatorischer Sze-narien auf die Feinstaubemission von Zigarettenrauch im Auto besser beurteilen zu können. Da niemand gesundheitsschädlichem Tabakrauch ausgesetzt wird, kann sie ohne jegliche ethische Bedenken eingesetzt werden. Die Zigaretten werden hierbei einzeln auf der Beifahrerseite verraucht. Der beim Rauchen freigesetzte Feinstaub wird auf der Fahrerseite gemessen und in PM10 (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser <10 µm), PM2,5 (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser <2,5 µm), und PM1 (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser <1 µm) unterteilt. Hierbei konnten unter der Verwendung von 3R4F Research Cigarettes extrem hohe Feinstaubmesswerte bei geschlossenen Fenstern und ausgeschalteter Lüftung nachgewiesen werden (PM10: 1608 µg/m3, PM2,5: 1583 µg/m3, PM1: 1133 µg/m3). Diese Daten stellen Durchschnittwerte nach 10-minütiger Messung dar. Auch konnte eine Reduktion der Feinstaubkonzentration (PM10: -70,8 bis -74,4%, PM2,5: -70,6 bis -74,3%, PM1: -64,0 bis -68,0%) durch den Einsatz der Lüftung nachgewiesen werden.
Der zweite Teil dieser Dissertation befasste sich maßgeblich mit dem Einfluss unterschiedlicher ventilatorischer Szenarien auf die Feinstaubkonzentrationen im Auto. Unter Verwen-dung von drei unterschiedlichen Zigarettenprodukten (3R4F Research Cigarettes, Marlboro Red, Marlboro Gold) wurden insgesamt 7 ventilatorische Szenarien (Condition C1b–C7b) getestet. Für alle Szenarien, mit Ausnahme von C1b, war die Autolüftung auf Stufe 2/4 ge-stellt und in Richtung der Windschutzscheibe gerichtet. Die Szenarien beinhalteten: Condition 1 (C1b) Fenster geschlossen, Autolüftung aus und externer Ventilator aus, Condition 2 (C2b) Fenster 10 cm geöffnet und externer Ventilator aus, Condition 3 (C3b) Fenster 10 cm geöffnet und externer Ventilator auf höchster Stufe (3/3) an, Condition 4 (C4b) Fenster halb geöffnet und externer Ventilator aus, Condition 5 (C5b) Fenster halb geöffnet und externer Ventilator auf höchster Stufe (3/3) an, Condition 6 (C6b) Fenster vollständig geöffnet und externer Ventilator aus und Condition 7 (C7b) Fenster vollständig geöffnet und externer Ventilator auf höchster Stufe (3/3) an.
Es zeigten sich besonders hohe Feinstaubkonzentrationen bei Zigaretten, welche ohne Ventilation bei geschlossenem Fenster verraucht wurden. Unabhängig von der verwendeten Marke war die Feinstaubbelastung nach 10 min unter C1b (PM10: 1272–1697 µg/m3, PM2,5: 1253–1659 µg/m3, PM1: 964–1263 µg/m3) deutlich höher als unter C2b (PM10: 67–84 µg/m3, PM2,5: 68–83 µg/m3, PM1: 66–79 µg/m3), C3b (PM10: 100–139 µg/m3, PM2,5: 99–138 µg/m3, PM1: 95–132 µg/m3), C4b (PM10: 84–94 µg/m3, PM2,5: 84–93 µg/m3, PM1: 81–89 µg/m3), C5b (PM10: 94–120 µg/m3, PM2,5: 93–119 µg/m3, PM1: 90–114 µg/m3), C6b (PM10: 155–196 µg/m3, PM2,5: 154–195 µg/m3, PM1: 148–184 µg/m3), und C7b (PM10: 74–99 µg/m3, PM2,5: 72–97 µg/m3, PM1: 69–93 µg/m3). Ebenfalls wurden Feinstaubspitzenwerte bei 4,5 min und 10 min ausgewertet. Bei 4,5 min konnte PM10 unter C2b–C7b um 81,6–93,3% im Vergleich zu C1b reduziert werden. Bei 10 min sogar um 92,9–99,3%. Die 3R4F Zigarette hatte die höchste Feinstaubemission gefolgt von Marlboro Rod und Marlboro Gold. Zudem zeigte sich, dass die Feinstaubemission auch von den Tabakinhaltsstoffen und dessen Konzentrationen abhängig ist.
Die Etablierung der neuen Messplattform ermöglicht die Erforschung von Feinstaubexpositionen durch Zigarettenrauch im Auto ohne potentiell gesundheitliche Folgen. In Zusammenschau der Daten ließ sich nach Öffnen des Fensters und unter Einflussnahme verschiedener ventilatorischer Einstellungen eine deutliche Reduktion der Feinstaubkonzentration im Auto feststellen. Nichtsdestotrotz bleibt die Feinstaubbelastung im Autoinnenraum zu hoch und übersteigt die Richtwerte der Air Quality Guidelines aus dem Jahre 2021 der WHO. Die experimentell untersuchten Belüftungsszenarien sind somit insuffizient, da sie nicht vor der toxischen Feinstaubexposition durch Passivrauch beim Autofahren schützen können.
Im Fokus der vorliegenden Arbeit stand die Fragestellung, inwieweit ORF10 von B. recurrentis, dem Erreger des Läuserückfallfiebers, mit verschiedenen Komplementkomponenten interagieren kann.
Mit funktionellen Komplementtests konnte gezeigt werden, dass ORF10 den klassischen, den alternativen sowie den Lektin-Weg inhibiert, wobei sich die stärkste Inhibition gegenüber dem alternativen Weg manifestierte. Darüber hinaus ließ sich in einem Zell-basierten Hämolyse-Assay eine Inhibition des terminalen Komplementweges durch ORF10 nachweisen.
Die durchgeführten Bindungsanalysen mit verschiedenen Komplementkomponenten führten zu dem Ergebnis, dass ORF10 mit C1q, C1s, C3, C3b, C4b und C5 interagiert und diese Protein-Protein-Interaktion mit den Komplementkomponenten C1q, C3, C3b und C4b durch einen dosisabhängigen Verlauf charakterisiert ist. Eine Bindung von C1r, C2, C4, FB, FH sowie FI konnte jedoch nicht nachgewiesen werden.
Auf Basis der modellierten Struktur von ORF10 wurden mithilfe der In-vitro-Mutagenese drei verschiedene Varianten generiert, die jedoch nicht affinitätschromatographisch aus E. coli-Zelllysaten isoliert werden konnten und deshalb nicht für weiterführende funktionelle Analysen zur Verfügung standen.
Die Ergebnisse der Serumbakterizidie-Tests mit einem „gain of function“-Borrelienstamm, welcher ORF10 heterolog produzieren sollte, ergaben, dass keine erhöhte Resistenz gegenüber Humanserum nachgewiesen werden konnte. Inwieweit ORF10 bei der intrinsischen Serumresistenz von B. recurrentis beteiligt ist, lässt sich abschließend nicht vollumfänglich erklären.
Angesichts der Bedrohung durch den Klimawandel sind Maßnahmen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen dringend notwendig. Obwohl auf den Gesundheitssektor 5 bis 10 % der nationalen Treibhausgasemissionen entfallen, spielt das Thema Nachhaltigkeit in deutschen Kliniken bisher nur eine untergeordnete Rolle. Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass die Nutzung von Mehrwegartikeln gegenüber der Nutzung von Einwegartikeln in der Anästhesiologie einen Vorteil in Bezug auf die CO2-Emissionen bieten kann. Gleichzeitig stehen Kliniken vor der Herausforderung, kosteneffizient zu handeln. In der vorliegenden Promotionsarbeit werden deshalb die CO2-Emissionen sowie die Kosten von Einweg-Beatmungsschlauchsystemen, Einweg-Beatmungsmasken und Einweg-Laryngoskopspateln im Zentral-OP des Universitätsklinikums Frankfurt pro Nutzung ermittelt und diese mit den Kosten sowie den CO2-Emissionen von entsprechenden Mehrweg-Alternativen pro Nutzung verglichen. Daraus soll eine Handlungsempfehlung für die künftige Verwendung von Mehrwegmaterial oder Einwegmaterial abgeleitet und ein Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Anästhesiologie geleistet werden.
Methodisch wurde eine deskriptive Untersuchung umgesetzt. Die Daten wurden anhand von Informationen, die von den Produktherstellern, der Host Energie GmbH, der Abteilung Einkauf und den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Materialaufbereitung des Universitätsklinikums Frankfurt zur Verfügung gestellt wurden sowie durch eigene Erhebung gesammelt. Die Kosten pro Nutzung wurden anhand der realen Bezugspreise aus dem Jahr 2022 für die Einwegmaterialien bzw. der Angebote der Anbieter für die Mehrwegprodukte errechnet. Die Kosten der Entsorgung wurden gewichtsbezogen addiert. Für die Mehrwegartikel wurden zudem die Kosten der Aufbereitung berücksichtigt. Für die Kalkulationen der CO2-Emissionen wurden die Konversionsfaktoren des DEFRA aus Großbritannien verwendet, die bei bekanntem Produktgewicht eine näherungsweise Bestimmung der Treibhausgasemissionen der Materialproduktion, der Entsorgung und der Aufbereitung erlauben. Patientendaten wurden nicht verwendet, so dass weder ein Ethikvotum noch ein Datenschutzvotum erforderlich waren.
Die Ergebnisse zeigen, dass alle untersuchten Mehrwegartikel pro Nutzung günstiger sind als die äquivalenten Einwegartikel, wobei der Preisunterschied bei den Laryngoskopspateln am größten ist. Diese kosten als Einwegartikel 2,66 € pro Nutzung, die Mehrweg-Alternative 0,12 € pro Nutzung. Gleichzeitig sind die Treibhausgasemissionen pro Nutzung für alle untersuchten Mehrwegartikel niedriger als für die entsprechenden Einwegartikel. Der Unterschied ist hier ebenfalls bei den Laryngoskopspateln am größten. Ein Einweg-Laryngoskopspatel der Größe 4 generiert pro Nutzung 0,228 kg CO2-Äquivalent, wohingegen die Mehrweg-Alternative nur 0,093 kg CO2-Äquivalent verursacht.
Im Fazit ergibt sich dadurch, dass die Verwendung von Mehrweg-Beatmungsschlauchsystemen, Mehrweg-Beatmungsmasken und Mehrweg-Laryngoskopspateln für das Universitätsklinikum Frankfurt einen sowohl ökonomischen als auch ökologischen Vorteil gegenüber der Verwendung der Einwegartikel bietet. Die Umstellung zu Mehrwegartikeln in der Anästhesiologie hat somit nicht nur das Potenzial Kosten einzusparen, sondern auch den CO2-Fußabdruck im Gesundheitssektor zu senken.
This work aimed to investigate the regulation and activity of 5-lipoxygenase (5-LO), the central enzyme in leukotriene biosynthesis, in two colorectal cancer cell lines. The leukotriene pathway is positively correlated with the progression of several solid malignancies; however, factors regulating 5-LO expression and activity in tumors are poorly understood.
Cancer development, as well as cancer progression, are strongly dependent on the tumor microenvironment. In the conventional monolayer culture of cancer cell lines, cell-matrix and cell-cell interactions present in native tumors are absent. Furthermore, it is already known that various colon cancer cell lines dysregulate several important signaling pathways due to 3D growth. Therefore, the expression of the leukotriene cascade in HT-29 and HCT-116 colorectal cancer cells was investigated within a three-dimensional context using multicellular tumor spheroids to mimic a more physiological environment compared to conventional cell culture. Especially the expression of 5-LO, cPLA2α, and LTA4 hydrolase was altered due to threedimensional (3D) cell growth, which was investigated by qPCR and Western blot analysis. High cellular density in monolayer cultures led to similar results. The observed 5-LO upregulation was found inversely correlated with cell proliferation, determined by cell cycle analysis, and activation of PI3K/mTORC-2- and MEK-1/ERK-dependent pathways, determined using pharmacological pathway inhibition, stable shRNA knockdown cell lines, and analysis via qPCR and Western blot analysis. Following, the transcription factor E2F1 and its target gene MYBL2 were identified to play a role in the repression of 5-LO during cell proliferation. For this purpose, several stable MYBL2 over-expression and ALOX5 reporter cell lines were prepared and analyzed. Since 5-LO was already identified as a direct p53 target gene, the influence of p53, which is variably expressed in the cell lines (HT-29, p53 R273H mut; HCT-116 p53 wt; HCT-116 p53 KO), was investigated as well. Furthermore, HCT-116 cells carrying a p53 knockout were investigated. The PI3K/mTORC-2- and MEK-1/ERK-dependent suppression of 5-LO was also found in tumor cells from other origins (Capan-2, Caco-2, MCF-7), which was determined using pharmacological pathway inhibition and following analysis via qPCR. This suggests that the identified mechanism might apply to other tumor entities as well.
5-LO activity was previously described as attenuated in HT-29 and HCT-116 cells compared to polymorphonuclear leukocytes, which express a highly active 5-LO. However, the present study showed that the enzyme activity is indeed low but inducible in HT-29 and HCT-116 cells. Of note, the general lipid mediator profile and the mediator concentrations were comparable to those of M2 macrophages. Finally, the analysis of substrate availability in HT-29 and HCT-116 cells revealed a vast difference between formed metabolite concentrations and supplemented fatty acid concentrations, indicating that the substrates are either transformed into lipoxygenase-independent metabolites or are esterified into the cellular membrane.
In summary, the data presented in this work demonstrate that 5-LO expression and activity are tightly regulated in HT-29 and HCT-116 cells and fine-tuned due to environmental conditions. The cells suppress 5-LO during proliferation but upregulate the expression and activity of the enzyme under cellular stress-triggering conditions. This implies a possible role of 5-LO in manipulating the tumor stroma to support a tumor-promoting microenvironment.
Weltweit gibt es laut WHO ca. 58 Millionen Menschen mit einer chronischen Hepatitis-C-Virus (HCV) Infektion und jährlich stecken sich ca. 1,5 Millionen Menschen neu mit diesem Virus an (Stand 2019). Da die Folge einer chronischen Hepatitis-C-Virus Infektion eine potenziell tödlich verlaufende Leberzirrhose oder die Entwicklung eines Hepatozellulären Karzinoms sein können, ist eine frühe Diagnose und eine adäquate Therapie eine wichtige Aufgabe in der Medizin.
Die bisherige Therapie erfolgte mittels pegyliertem Interferon und Ribavirin und seit einigen Jahren auch interferonfrei mittels Direkter Antiviraler Agenzien (DAA). Vor allem beim älteren Therapieregime konnten viele Nebenwirkungen und häufiger auch ein Therapieversagen auftreten, sodass ein leicht zu gewinnender Biomarker nützlich wäre, der die Patienten mit Therapieversagen frühzeitig und im besten Fall sogar vor Therapiebeginn detektieren kann.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Spiegel von extrazellulär im Blut zirkulierender, leberspezifischer microRNA miR-122 auf Eigenschaften als solche potenzielle Biomarker untersucht. Dazu wurden die Patientenseren von insgesamt 60 Patienten mit chronischer Hepatitis-C-Virus Infektion analysiert, die mittels pegyliertem Interferon und Ribavirin behandelt wurden. Vor, während und nach der Therapie wurden verschiedene Laborparameter sowie die miR 122 in den Patientenseren bestimmt. 20 dieser Patienten zeigten ein dauerhaftes Ansprechen auf die Therapie (sustained virological response = SVR), 20 zeigten nach einem initialen Therapieansprechen ein Rückfall der Erkrankung (Relapse) und 20 Patienten sprachen gar nicht auf die Therapie an (Non-Responder = NR).
Zunächst wurden die sogenannten Baseline-Charakteristika der Patienten vor Therapiebeginn untersucht. Dabei konnten wir jedoch keinen Unterschied zwischen den Patientengruppen hinsichtlich der Alanin-Aminotransferase (ALT) und Aspartat-Aminotransferase (AST), zwei Laborparameter zur Bestimmung einer Leberschädigung, sowie der HCV-RNA, ein Parameter zur Bestimmung der Viruslast bei Patienten mit einer HCV-Infektion, feststellen.
Auch die miR-122-Spiegel zeigten vor Therapiebeginn keinen signifikanten Unterschied zwischen den drei Patientengruppen. Daraus wurde geschlossen, dass man die miR-122 vor Therapiebeginn nicht als prognostischen Marker für einen Therapieerfolg verwenden kann.
Beim Vergleich der miR-122-Spiegel mit den Laborparametern konnte eine signifikante Korrelation zwischen der miR-122 und der ALT, AST und der Gamma-Glutamyl-Transferase (GGT) festgestellt werden. Die miR-122 scheint somit ähnlich wie die anderen Laborparameter eine Leberzellschädigung widerzuspiegeln.
Nach dem Therapiebeginn konnte bereits ab Woche 4 ein signifikanter Unterschied zwischen den SVR und Non-Respondern sowie zwischen den Relapsepatienten und den Non-Respondern festgestellt werden. Jedoch war der Unterschied zwischen den SVR und den Relapse-Patienten nicht signifikant, sodass man weiterhin keine Unterscheidung dieser beiden Patientengruppen machen konnte.
Auch die ALT- und HCV-RNA-Spiegel zeigten einen ähnlichen Verlauf. In den Gruppen der SVR und Relapse-Patienten zeigte sich im Laufe der Therapie ein Rückgang der Parameter wohingegen die Gruppe der Non-Responder keine signifikante Dynamik aufwies.
Zum Schluss wurden die miR-122-Spiegel 12 bzw. 24 Wochen nach Therapieende bestimmt, dem sogenannten Zeitpunkt des Follow-Up bei dem der Therapieerfolg laut Leitlinie mit Hilfe der HCV-RNA-Messung bestimmt wird. Dabei konnte ein signifikanter Unterschied zwischen den miR-122-Spiegeln bei den SVR-Patienten und den anderen beiden Patientengruppen festgestellt werden.
In Zusammenschau dieser Ergebnisse kann man sagen, dass die miR-122 gut geeignet ist um ähnlich wie die HCV-RNA den Therapieverlauf widerzuspiegeln. Als prognostischer Parameter bzw. Biomarker für ein Therapieansprechen ist sie jedoch nicht geeignet, da keine Unterscheidung zwischen den einzelnen Patientengruppen vor Therapiebeginn möglich ist und während der Therapie lediglich die Non-Responder und nicht die Relapse-Patienten detektiert werden können.
Die akute Nierenschädigung ist ein häufiges klinisches Erscheinungsbild, das trotz der heutigen Erkenntnisse über pathophysiologische Abläufe in der Niere mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität assoziiert ist. Die eigene Fähigkeit der Niere zur Regeneration stellt ein Potenzial dar, das durch die Unterstützung pro-regenerativer Faktoren das Patientenüberleben verbessern kann. Das Wissen, dass die akute Nierenschädigung ein reversibles Ereignis darstellt, bestärkt den Einsatz der Forschung pro-regenerative Einflussfaktoren zu bestimmen, deren Zusammenhang darzustellen und eine mögliche Strategie zur innovativen Therapie zu entwickeln. Um eine akute Nierenschädigung darzustellen und anschließend auf regenerative Prozesse zu untersuchen, wurde ein Cisplatin-induziertes in vitro-Schädigungsmodell an primären Tubulusepithelzellen (mTEZ) aus Wildtyp Mäusen etabliert. Nach Isolation und Kultivierung primärer mTEZ erfolgte die Schädigung mit Cisplatin, die anhand eines Zytotoxizitätsnachweises quantifiziert wurde. Makrophagen zeichnen sich durch ihre funktionale Vielfalt in physiologischen als auch pathophysiologischen Abläufen aus. Ihre Plastizität ermöglicht es ihnen, sich entsprechend des umgebenden Milieus mit ihrem Phänotyp anzupassen und folglich in Form eines pro-regenerativen Makrophagen Proliferation und Reparaturprozesse zu unterstützen. Für die Untersuchung einer Makrophagen-vermittelten, pro-regenerativen Wirkung auf geschädigte mTEZ wurden primäre Zellen aus dem Knochenmark von Mäusen isoliert und zu Makrophagen differenziert. Zur Ausprägung eines pro-regenerativen Makrophagen Phänotyps erfolgte die Stimulation der kultivierten Makrophagen durch Inkubation mit Interleukin-10 (IL-10) und die Herstellung eines konditionierten Mediums (KM). Lipocalin-2 (Lcn-2) ist bekannt als früher Biomarker im Rahmen der akuten Nierenschädigung, aber zeichnet sich zusätzlich durch seine pro-proliferative Wirkung und regenerative Funktion aus. Lcn-2 ist ein Protein, das Eisen mit hoher Affinität bindet und in Makrophagen als alternativer Eisen-Transportmechanismus dient. In der vorliegenden Untersuchung stellte sich bei Stimulation mit IL-10 ein pro-regenerativer Makrophagen Phänotyp dar, der sich durch eine erhöhte Eisenfreisetzung und dem erhöhten Nachweis von Eisen-beladenen Lcn-2 im KM auszeichnete (holo-Lcn-2). Um den Zusammenhang von Lcn-2 aus IL-10-stimulierten Makrophagen und die regenerativen Eigenschaften auf mTEZ zu untersuchen, wurde ein Versuchsaufbau etabliert, indem mTEZ mit Cisplatin geschädigt und anschließend ein KM von IL-10-stimulierten Wildtyp (WT) oder Lcn-2 knockout Makrophagen hinzugefügt wurde. Zusätzlich wurde ein rekombinantes holo-Lcn-2 hergestellt, das als Zugabe zu KM von Lcn-2 knockout Makrophagen der Wiederherstellung und der Untersuchung eines Lcn-2-abhängigen Mechanismus diente. Als Merkmal einer Zellregeneration wurden die epitheliale Integrität und die Reorganisation des Zytoskeletts bestimmt. Ergänzend konnte mit Hilfe der Expression von Proliferationsmarkern sowie einer Echtzeitmessung der Proliferationsrate eine zunehmende Proliferation geschädigter mTEZ nach Zugabe von KM aus Makrophagen in Abhängigkeit von Lcn-2 bewiesen werden. Anschließend wurde eine Analyse des Eisengehalts im Zelllysat von mTEZ durchgeführt. Hierbei konnte ein signifikanter Anstieg des Eisengehaltes in mTEZ nach Zugabe von KM aus WT Makrophagen als auch durch Ergänzung von rekombinanten holo-Lcn-2 zu KM aus Lcn-2 knockout Makrophagen nachgewiesen werden. In der Korrelation zwischen Eisenmenge im Zelllysat der mTEZ und der Proliferationsrate ergab sich eine zunehmende Proliferation mit Anstieg des Eisengehaltes der Zelle. Zusammenfassend ergaben unsere Untersuchungen, dass KM aus pro-regenerativen Makrophagen die Überlebensfähigkeit von mTEZ nach Cisplatin-Schädigung steigert. Es zeigte sich auch eine durch Lcn-2 geförderte epitheliale Integrität sowie ein pro-proliferativer Effekt. Die regenerativen Effekte an mTEZ wurden durch Lcn-2 aus KM von IL-10-stimulierten Makrophagen über seine Eisen-bindende Funktion vermittelt. Über die Ausschüttung von Lcn-2 vermitteln pro-regenerative Makrophagen vermutlich die Zell-Regeneration von mTEZ, indem Lcn-2 toxisches Eisen von geschädigten und apoptotischen Zellen aus der Umgebung bindet, es Zielzellen als holo-Lcn-2 zur Verfügung stellt und hierdurch die Proliferation induziert.
Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental condition with an onset in early development. ASD has varying degrees of severity and thus affects people differently throughout their lives. Early diagnosis of ASD is essential to provide children with individually-tailored support.8 Eye-tracking may contribute to an earlier diagnosis: Several studies showed differences in eye movements between people with autism spectrum disorder (ASD) and typically developing controls (TD). Different eye movements may contribute to different visual perception that perpetuates to problems in attention, communication and social interaction.
Eye movements are divided into: (1) Fixations (2) Saccades (fast and short eye movements) and (3) Smooth Pursuit Eye Movements (SPEM). SPEM follow the target in a continuous manner. The latter are the subject of the present thesis. SPEM consist of two phases: the open loop phase (= phase of initiation, first 50- 100ms) and the closed loop phase (= phase of maintenance, after about 100ms). SPEM are usually measured by a gain index. It is defined as the ratio of smooth pursuit velocity and visual target velocity and ideally equals to 1.2
In young children, corneal-reflection (CR) eye-tracking is usually applied to quantify eye movement. It allows precise measurements without the use of potentially intrusive devices.
Studies in ASD reported deficits in open loop and closed loop pursuit in children and adults with a mean age of 19.32 (TD) and 20.04 (ASD) years. However, SPEM in preschoolers with ASD remain understudied, although this developmental phase is crucial to the development of non-social and social attentional abilities.
In the present study 66 toddlers and preschoolers (18 to 72 months; ASD: n = 33, TD: n = 33) with matched cognitive abilities and sex were assessed. The main objective was to compare the gain index (Smooth Pursuit Gain = SPG). SPEM were compared between groups with gain index as a dependent measure. We hypothesized that participants with ASD show lower average gain compared to the control group.
We could show a significant group influence on the gain when considering interactions between target velocity and group (p = 0.041). The TD group showed a greater dependence on the increasing object speed than the ASD group with a trend of -0.30 ± 0.11 in the TD group and a trend of -0.13 ± 0.12 in the ASD group. Across groups, the gain decreased with increasing target velocity and dropped faster in vertical than in horizontal trials. Additionally, participants showed a lower SPG in vertical sequences than in horizontal sequences. This supports the general validity of the measure.
Toddlers and preschoolers represent a group that has been subject of little research to date. In addition, there has been only a limited number of studies analyzing SPEM in ASD. To check for a possible group difference without interactions a study with a larger sample size at fixed target velocity and target direction should follow.
Pericytes are capillary-associated mural cells involved in the maintenance and the stability of the vascular network. This thesis aims to investigate the role of pericytes in the heart in the context of ageing and disease. We highlight the malignant effects of the remodelling in the heart and stress the focus on the role of cardiac pericytes in this context. We show that ageing reduces pericyte coverage and that myocardial infarction (MI) causes an activation of these cells. Single-nuclei and single-cell RNA sequencing analysis of murine hearts further revealed that the expression of the Regulator of G-protein signalling 5 (Rgs5) is reduced in cardiac pericytes both in ageing and transiently at day 1 and day 3 after MI. The loss of RGS5 in pericytes drives an entropic state of these mural cells characterized by morphological changes, excessive extracellular deposition and enhanced Gaq mediated GPCR signalling. The deletion of RGS5 in pericytes causes cardiac systolic dysfunction, induces myocardial fibrosis, and drives the activation of cardiac fibroblasts in a TGFb-dependent manner. In conclusion, our results describe the importance of pericytes maintaining cardiac homeostasis, identify RGS5 as a key regulator of this process and propose pericytes as crucial mediators of cardiac fibrosis and possible therapeutic targets to prevent cardiovascular disease.
Die Ergebnisse der Studie und die Diversität der Datenbanken ist groß.
Für 12 Datenbanken wurde ein Punktesystem mit elf Items entworfen, um die Qualität der einzelnen Datenbanken zu objektivieren. Keine Datenbank konnte alle Bewertungskriterien erfüllen. Der insgesamt schlechte Punktedurchschnitt ist ein Indikator für die Mängel der aktuell verfügbaren Datenbanken. Außerdem konnten wir einen Qualitätsunterschied zwischen kostenpflichtigen und kostenfreien Datenbanken beweisen und mussten im Zuge dieser Ergebnisse die Frage stellen, ob kostenfreie Datenbanken überhaupt nützlich sind. Zwischen den kostenpflichtigen Datenbanken fallen die Qualitätsunterschiede weniger gravierend aus, wenngleich Stärken und Schwächen sich deutlich unterscheiden. Die häufigsten Wechselwirkungen wurden in allen Datenbanken mit großem Abstand zwischen rein psychiatrischen Interaktionspaaren erfasst. Dieses zeigt, wie wechselwirkungsreich Psychopharmaka sind und dass psychiatrische Patienten besonders vulnerabel sind. Die Nutzung digitaler Hilfsmittel scheint bei Betrachtung der hohen Anzahl ausgegebener Warnmeldungen unabdingbar zu sein, dennoch existiert große Uneinheitlichkeit bei der Bewertung der einzelnen Interaktionen. Die Vorstellung, dass zwei Kliniker bei Nutzung zweier unterschiedlicher Datenbanken zu völlig unterschiedlichen Empfehlungen kommen, fällt nicht schwer. Gleichzeitig könnte die Kooperation von Heilberuflern, die unterschiedliche Datenbanken verwenden, die Chance auf zusätzlichen Informationsgewinn und Austausch erhöhen, was im Umkehrschluss in einer erhöhten Arzneimitteltherapiesicherheit resultiert. In Studien konnte der positive Effekt interdisziplinärer Zusammenarbeit bereits bewiesen werden.
Zusammenfassend konnten umfangreiche Differenzen zwischen allen untersuchten Datenbanken aufgezeigt werden. Um den Anforderungen des klinischen Alltags zu genügen, müssen digitale Unterstützungssysteme weiterentwickelt werden.
Die „ideale Datenbank“ gibt es bisher nicht – das lässt sich durch unser Punktesystem beweisen. Um im klinischen Alltag Patientensicherheit zu gewährleisten ist die Nutzung einer einzelnen Datenbank bisher nicht ausreichend.
Die Gewährung der Patientensicherheit sollte unser oberstes Ziel sein und um dieses zu erreichen, bedarf es vieler Komponenten. Neben der Nutzung und vor allem Weiterentwicklung digitaler Unterstützungssysteme sollte auch der zwischenmenschliche Austausch weiter gefördert werden. Interdisziplinäre Zusammenarbeit im Sinne pharmazeutischer Dienstleistungen zur Medikationsanalyse könnten ein zusätzliches Instrument zur Vermeidung arzneimittelbezogener Probleme werden.
Zukünftig werden unsere Patienten am meisten von optimaler Nutzung weiterentwickelter Technologien, sowie wachsendem zwischenmenschlichem Austausch profitieren.
Multilevel-Untersuchung des nitrinergen Systems bei affektiven Störungen und schizophrenen Psychosen
(2023)
Das nitrinerge System und damit auch NOx als Neurotransmitter werden mit der Entstehung verschiedener psychischer Erkrankungen in Verbindung gebracht. Die genaue Rolle des Botenstoffs ist jedoch nicht ausreichend geklärt und auch die Frage, ob dieser als diagnostischer oder prädiktiver Biomarker nützlich sein könnte, ist unbeantwortet. In der vorliegenden Arbeit wurde folglich untersucht, ob es Unterschiede zwischen den Diagnosegruppen MDD, BIP, SCZ und der Kontrollgruppe bezüglich peripherer NOx- Konzentrationen gibt. Darüber hinaus wurden Unterschiede innerhalb der Diagnosegruppen im Krankheitsverlauf im Sinne von Phasenunterschieden mittels zweier Messzeitpunkte untersucht und analysiert, ob es Korrelationen mit genetischen Variationen in NOS-Genabschnitten gibt. Insgesamt wurden 185 Probanden in die Studie mitaufgenommen: 52 gesunde CTRL, 43 Patienten mit MDD, 41 Patienten mit BIP und 49 Patienten mit SCZ. Biochemische, genetische und klinische Daten wurden bei Aufnahme und Entlassung in der psychiatrischen Abteilung des Universitätsklinikums Frankfurt erhoben. Klinische Daten, die den Symptomverlauf 90 und die Erkrankungsschwere beurteilten, nutzten dazu standardisierte teilstrukturierte klinische Interviews. Biochemische Daten wurden mittels im Serum gemessener NOx- Spiegel quantifiziert. Bezüglich der Untersuchung der Risikogenvarianten wurden Probanden anhand des NOS1 ex1f-VNTR-Polymorphismus sowie SNPs in den Genen NOS1, NOS3 und NOS1AP genotypisiert. Bei Aufnahme wiesen SCZ-Patienten im Vergleich zu CTRL-, MDD- und BIP-Gruppen signifikant höhere NOx- Konzentrationen auf. Während NOx- Spiegel im Behandlungsverlauf bei MDD- und BIP-Patienten signifikant zunahmen, konnte dies bei SCZ-Patienten nicht beobachtet werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Patienten, deren depressive Beschwerden nicht relevant zurückgingen, bei Entlassung signifikant höhere NOx- Konzentrationen aufwiesen, was durch die Beobachtung einer signifikant positiven Korrelation zwischen NOx- Serumspiegeln und depressiven Symptomen bei Entlassung unterstützt wurde. Bei der genetischen Untersuchung der Daten fiel auf, dass homozygote Träger des kurzen VNTR-Allels signifikant erhöhte NOx- Konzentrationen besaßen. Diese Ergebnisse blieben bei jenen Trägern auch nach Entlassung signifikant. Insgesamt gibt es Hinweise darauf, dass erhöhte periphere NOx- Metabolitkonzentrationen mit einer Zunahme der Psychopathologie bzw. der Erkrankungsschwere einhergehen könnten, was möglicherweise auf den NOS1 ex1f-VNRT-Polymorphismus zurückzuführen ist. Außerdem zeigten zwei SNPs, welche beide im NOS1AP-Gen lokalisiert sind, bei BIP Patienten signifikant gesteigerte NOx- Werte. Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass NO-Signalübertragung und NOS-Genotypen in der Pathogenese psychischer Erkrankungen eine Rolle spielen könnten. Ob diese Veränderungen allerdings kausal mit Krankheitsprozessen zu tun haben oder ob es eher Epiphänomene der Erkrankungen sind, kann mit dieser Studie nicht geklärt werden. Die Genvarianten könnten wiederum bei der Regulierung von peripheren NOx- Konzentrationen von Bedeutung sein. Die Arbeit liefert zudem Hinweise, die Verwendung von NOx als möglichen peripheren Biomarker weiter zu verfeinern und zu untersuchen. Zukünftige Studien, die die Wirksamkeit von NOx- modulierenden Pharmaka untersuchen, könnten davon profitieren, Diagnosegruppen nach Subgruppen einzuteilen, die sowohl NOS Risikogenvarianten als auch periphere NOx- Spiegel im Sinne eines Biomarker beachten.
Das Hepatoblastom ist ein embryonaler Lebertumor, dessen Zellen unterschiedliche unreife Stadien aufweisen. Aufgrund dieser Unreife ist die Identifizierung von Krebsstammzellen erschwert, die in diesem Tumor vermutet und für Rückfälle verantwortlich gemacht werden. In Vorarbeiten konnte eine Krebsstammzellpopulation mit der Kombination der hämatopoetischen Stammzellmarker CD90 und CD34 sowie dem „oval cell“ OV-6-Antikörper in den etablierten Hepatoblastomzelllinien HuH6 und HepG2 detektiert werden. Diese CD34+OV-6+CD90+ Zellen wiesen eine erhöhte Expression von Pluripotenzfaktoren auf und zeichneten sich durch ein erhöhtes Migrationsverhalten aus.
In der hier vorgelegten Arbeit wurden zunächst Tumor-Sphäroid-Assays durchgeführt um diese Population als Krebsstammzellen zu bestätigen, da nur Krebsstammzellen unter den gegebenen Umständen wachsen können. Diese waren im Anschluss wieder in der Lage, in „normalem Medium“ zu differenzieren. Des Weiteren wurden die Zelllinien mit dem Standardtherapeutikum Cisplatin behandelt. Da Krebsstammzellen als chemoresistent gelten, konnte in der überlebenden Zellpopulation auch eine Anreicherung der CD34+OV-6+CD90+ Zellen beobachtet werden. Zusätzlich ließ sich eine weitere CD34+OV-6+CD90+ Population identifizieren, deren Expression aller drei Marker schwächer war und die bei steigenden Cisplatin-Konzentrationen den Großteil der CD34+OV-6+CD90+ Population ausmachte.
Neben den erhöhten Transkriptmengen der Pluripotenzmarker Oct4 und Nanog zeichneten sich die CD34+OV-6+CD90+ Krebsstammzellen durch eine verstärkte Expression der aktivierungsinduzierten Zytidin-Desaminase AID aus. AID wirkt induzierend auf die Transkription beider Pluripotenzmarker. Daher könnte es auch bei Krebsstammzellen eine Rolle bei der Induktion von Pluripotenz und bei ihrer langfristigen Erhaltung spielen. Dies unterstützend legten die verminderten Transkriptmengen der Pluripotenzgene nach einem AID siRNA Knock-Down eine Abhängigkeit des Stammzellcharakters von diesem Faktor nahe. Um einen Effekt von Therapeutika, die inhibitorisch auf AID wirken, auf Krebsstammzellen zu untersuchen, wurden die Zellen mit den DNMT-Inhibitoren Decitabine und Zebularine sowie dem HSP90-Inhibitor Tanespimycin behandelt. Tatsächlich konnte vor allem in den HuH6-Zellen ein verminderter Anteil der Krebsstammzellpopulation durch die drei Substanzen beobachtet werden. Wurden die Zellen im Anschluss mit dem Standardzytostatikum Cisplatin behandelt, führte allerdings eine Vorbehandlung mit Zebularine oder Decitabine zu einer starken Anreicherung von Krebsstammzellen. Dies war vor allem auf Zellen mit dem schwach positiven CD34+OV-6+CD90+ Expressionsprofil zurückzuführen, die chemo-induziert zu sein scheinen. Zwar erscheint die Mehrheit der Tumorzellen eliminiert zu werden, jedoch lassen diese Ergebnisse die Entstehung von chemo-induzierten Krebsstammzellen vermuten, die langfristig für einen Rückfall verantwortlich sein könnten. Daher ist von einer Ergänzung der Therapie mit diesen Substanzen abzusehen. Eine Vorbehandlung mit Tanespimycin hingegen konnte im Vergleich zur alleinigen Cisplatin-Behandlung wirksam den Anteil der Krebsstammzellen reduzieren. Interessanterweise war dies nicht auf einen verstärkten Zelltod der Krebsstammzellen, sondern vielmehr auf eine durch Tanespimycin bewirkte Differenzierung derselben zurückzuführen. Diese spiegelte sich auch in einer verminderten Expression von Pluripotenzmarkern auf mRNA-Ebene im Vergleich zur alleinigen Cisplatin-Behandlung wider.
Somit präsentierte sich Tanespimycin als potenter Inhibitor von Krebsstammzellen. Auch wenn weitere vorklinische und klinische Tests und Untersuchungen erfolgen müssen, stellt Tanespimycin bzw. die Substanzklasse der HSP90-Inhibitoren einen interessanten und vielversprechenden Kandidaten für eine Ergänzung der Standardtherapie vor allem bei behandlungsresistenten und rekurrenten High-Risk-Hepatoblastomen dar.
Bei THS handelt sich um einen operativen Eingriff der Neurochirurgie, bei dem Impulse in tiefere Hirnstrukturen appliziert werden, ohne diese zu beschädigen. Die THS stellt eine etablierte Behandlungsoption bei Bewegungsstörungen von Morbus Parkinson, essentiellem Tremor und Dystonie dar. Zugleich besteht ein zunehmendes Interesse an weiteren Anwendungsmöglichkeiten für neurologische und psychiatrische Erkrankungen. Insoweit wird von einem weiterwachsenden Therapieverfahren in der Neurochirurgie auszugehen sein.
Die bislang implantierten THS-Systeme sind nicht bzw. nur eingeschränkt MRT-fähig.
Aufgrund der in den letzten Jahren zu beobachtenden steigenden Anzahl an Bildgebungen, insbesondere bei MRT-Untersuchungen, stellt sich hier die Frage nach dem Umgang mit einem bildgebenden Verfahren und der Notwendigkeit MRT-fähiger THS-Systeme für das Patientenkollektiv.
Hierzu wurde in der vorliegenden Dissertation analysiert, wie viele der mit THS versorgten Patienten überhaupt ein MRT - nach erfolgreicher Implantation - benötigt haben und zu welchen Konsequenzen dies gegebenenfalls geführt hat.
Die in diesem Zusammenhang retrospektiv gesammelten Patientendaten stammen sowohl aus dem digitalen Patientensystem als auch aus telefonischen Interviews mit Patienten, die seit mindestens 12 Monaten ein THS-System implantiert bekommen haben. Es wurde erfasst, bei wem und aus welchem Grund eine CT- oder MRT-Untersuchung stattgefunden hat. Zusätzlich sind diese Daten von einem unabhängigen Neurologen dahingehend beurteilt worden, ob ein MRT anstatt eines CTs sinnvoller gewesen wäre.
Bei 28 der 54 hier teilnehmenden Patienten ist mindestens eine Bildgebung im Rahmen einer CT- oder MRT-Untersuchung erfolgt. In 16 Fällen ist dabei bei 14 dieser Patienten die Frage aufgekommen, ob ein MRT durchgeführt werden solle. In diesem Zusammenhang sind letztlich sieben MRT-Untersuchungen an sieben Patienten durchgeführt worden, drei kraniale MRT-Untersuchungen und vier Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen.
In sieben Fällen bei sechs Patienten hätte der unabhängige Neurologe zu einer MRT-Untersuchung anstatt der durchgeführten CT-Untersuchung geraten.
Von den durchgeführten MRT-Untersuchungen haben alle kranialen sowie zwei Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen zu einer konservativen Therapie geführt. Zu einer operativen Therapie haben zwei der durchgeführten Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen geführt. Während der in diesem Patientenkollektiv durchgeführten MRT-Untersuchungen ist es zu keiner kritischen Situationen oder Folgeschäden gekommen. Aus Gründen der Patientensicherheit wird trotzdem empfohlen, soweit möglich, bei Patienten mit einem THS-Implantat eine CT-Untersuchung durchzuführen.
Aus den dieser Arbeit zu Grunde liegenden Daten lässt sich konstatieren, dass der Einsatz MRT-fähiger THS-Geräte nicht zwingend geboten ist, dies insbesondere bei jüngeren Patienten jedoch durchaus in Betracht gezogen werden sollte.
Die klinische Pfade zielten in erster Linie darauf ab, die Aufenthaltsdauer zu verkürzen und unnötige Kosten zu sparen, während die Qualität der Pflege erhalten blieb oder verbessert wurde. Bei der laparoskopischen Cholezystektomie gibt es keine ausreichenden Beweise für einen Einfluss auf postoperative Komplikationen.
In dieser retrospektiven Studie wurde die logistische Regression verwendet, um einen Neigungswert zu berechnen, und nach dem Abgleich werden 296 Patienten in beiden Gruppen im Hinblick auf postoperative Komplikationen unter Verwendung des Clavien-Dindo-Klassifizierungssystems als primäres Ziel analysiert. Darüber hinaus wurden sekundäre Ziele wie Aufenthaltsdauer, Einhaltung und Abweichung vom klinischen Pfad in Bezug auf die Entlassung von Patienten analysiert. Das relative Risiko des primären Ergebnisses wurde berechnet und mit dem E-Wert als Ansatz für Sensitivitätstests verglichen.
Aufgrund des obligatorischen Teil der klinischen Pfad bei den Patienten betrug die Compliance 100 Prozent. In 16% der Fälle trat eine Abweichung vom Pfad in Bezug auf die geplante Entlassung des Patienten am zweiten Tag nach der Operation auf. Nach Anpassung um potenzielle Faktoren beträgt das relative Risiko beim Vergleich der Clavien-Dindo-Komplikationsbewertung 0 versus 1-4 ist 1,64 (95% CI 0,87; 3,11), was nicht signifikant unterschiedlich ist (p = 0,127).
Nach Matching beträgt die Verweildauer 3,69 Tage ohne bzw. 3,26 Tage mit dem klinischen Pfad.
Vergleich zu bereits implementierter strukturierter Standardoperationsverfahren kann ein klinischer Pfad postoperative Komplikationen nicht reduzieren.
Dennoch betrachten wir unseren klinischen Pfad als ein äußerst wertvolles Instrument für die interdisziplinäre Verwaltung des Krankenhausaufenthalts des Patienten unter der Aufsicht eines erfahrenen Chirurgen.
Dieser Arbeit lag die Fragestellung zugrunde, welchen Einfluss die jeweilige Transfusionsstrategie auf AML-Patienten unter intensiver Induktionschemotherapie hat.
Dafür wurde ein am Universitätsklinikum Frankfurt zwischen 2007 und 2018 behandeltes Kollektiv von 352 Patienten untersucht. So erfolgte hier bis ins Jahr 2015 hinein die Transfusion eines EK ab einem Hb-Wert <8g/dl und nach Änderung des Transfusionstriggers ab einem Hb <7g/dl. AML-Patienten aus dem Jahr 2015 – dem Jahr der Änderung der Transfusionsregel – wurden von weiterer Untersuchung ausgeschlossen, um zwei klar abgrenzbare Kohorten erhalten zu können.
Es zeigte sich, dass die weniger restriktive Transfusionskohorte unter Induktionschemotherapie einen durchschnittlich um 1g/dl höheren Hb-Wert aufwies und früher als die restriktive Kohorte transfundiert wurde. Die Anzahl an Fiebertagen, CRP-Werte, Aufenthalte auf Intensivstation sowie die Dauer des Krankenhausaufenthaltes betrachtend, zeigte sich hingegen kein signifikanter Unterscheid zwischen beiden Kohorten.
Basierend auf unserer Arbeit ergeben sich keine Hinweise dafür, dass die restriktive Transfusionspraxis einer weniger restriktiven für AML-Patienten unterlegen ist. Limitierend auf die Aussagekraft der Ergebnisse wirken sich dabei die retrospektive Natur der Arbeit sowie die zeitliche Verschiebung der Behandlungszeiträume beider Kohorten aus.
Ergebnisse der bislang ausstehenden randomisierten Studien, die den Einfluss unterschiedlicher Transfusionsregimes auf Patienten mit hämatologischen Krankheiten untersuchen, sind in Bälde zu erwarten. Die bereits vorliegenden Pilotstudien und Ergebnisse der TRIST-Studie decken sich mit der von uns beobachteten Nicht-Unterlegenheit der restriktiven Transfusionspraxis für ein hämatoonkologisches Patientenkollektiv, sodass es abzuwarten gilt, ob sich dies auch in weiteren größeren randomisierten und kontrollierten Studien beweisen kann.
Das Harnblasenkarzinom ist einer der häufigsten Tumoren weltweit. Insbesondere die muskelinvasiven Tumoren haben eine schlechte Prognose und stellen sich morphologisch sehr unterschiedlich dar. Diese Heterogenität wird bislang bei Therapieentscheidungen nicht beachtet. Um Patienten zukünftig individuell auf den vorliegenden Subtyp des muskelinvasiven Harnblasenkarzinoms (MIBC, muscle invasive bladder cancer) behandeln zu können und dadurch unnötige Belastungen durch Chemotherapien vermeiden zu können, ist eine einfache und kostengünstige Diagnostik erforderlich. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einsatz bestimmter immunhistochemischer Färbungen als ein mögliches diagnostisches Routineverfahren zur Bestimmung der vorliegenden Subtypen auszutesten. Hierzu wurde die Expression von „luminalen“ und „basalen“ Proteinen mit histologischen Subtypen des MIBCs korreliert. In einem zweiten Schritt wurde der Einfluss auf das Überleben mit und ohne adjuvante Chemotherapie untersucht.
Es wurden insgesamt 181 Tissue-Microarray-Spots analysiert. Alle histologischen Patientenproben sowie klinischen Daten stammten aus dem Universitätsklinikum Frankfurt am Main. Aus den entsprechenden Gewebeblöcken wurden Stanzen zur Erstellung eines Tissue-Microarrays (TMAs) entnommen. Diese wurden konventionell angeschnitten und histologisch mit Hämatoxylin-Eosin (H/E) sowie immunhistochemisch mit Cytokeratin 5/6 (CK5/6), Cytokeratin 20 (CK20), Glutamyl Aminotransferase-Untereinheit A bindendem Protein 3 (GATA3), Tumorsuppressor- protein p53 und Synaptophysin (SYNAPT) gefärbt.
Anhand der H/E-Schnitte wurden die vorliegenden histologischen Subtypen lichtmikroskopisch bestimmt und es folgte eine statistische Auswertung der Färbeergebnisse. Die deskriptive statistische Analyse zeigte insbesondere für die beiden Färbungen CK5/6 und GATA3 signifikante Ergebnisse. Deshalb wurden in einem zweiten Schritt alle Fälle der Studienkohorte den bekannten vier Gruppen: CK5/6 positiv, GATA3 positiv, doppelt positiv und doppelt negativ zugeordnet und näher untersucht. Es folgte eine Überlebensanalyse nach Kaplan Meier Schätzer sowie uni- und multivariate Analysen.
Die Ergebnisse zeigten eine Assoziation der Expression von CK5/6 mit einer squamösen Differenzierung (96%) und eine Assoziation der Expression von GATA3 mit einer mikropapillären Differenzierung (100%). Die adjuvante Chemotherapie ging mit einem Überlebensvorteil (HR 0,15 95%KI 0,1-0,3; p<0,001) der Patienten mit MIBC einher. Immunhistochemisch doppelt negative Patienten mit MIBC wiesen ein verringertes Gesamtüberleben auf (HR 4,96; 95%KI 1,6-15,6; p=0,006); in der Gruppe der doppelt negativen MIBCs fanden sich fünf verschiedene histologische Subtypen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die immunhistochemische Klassifizierung des MIBCs mit histologischen Subtypen assoziiert ist und dabei helfen kann, Fälle in der pathologischen Routine in „luminal“ und „basal“ zu unterteilen. Jedoch ist ein auf zwei Markern basierendes Klassifizierungssystem nicht ausreichend, um die Heterogenität des MIBCs abzubilden und die Basis für Therapieentscheidungen zu bilden.
Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) play essential roles in mediating inflammation and its resolution. PUFA metabolites generated by the cytochrome P450 (CYP) - soluble epoxide hydrolase (sEH) axis are known to regulate macrophage activation/polarization but little is known about their role in the resolution of inflammation. Monocytes were isolated from murine bone marrow or human peripheral blood and differentiated to naïve macrophages (M0). Thereafter cells were polarized using LPS and IFNγ (M1), IL-4 (M2a), or TGFβ1 (M2c). Gene expression was analyzed by RNA sequencing, RT-qPCR and Western blotting. Phagocytosis of zymosan and oxo-LDL were also assessed in vitro. Zymosan-induced peritonitis combined with immune cell profiling was used to evaluate the resolution of inflammation in vivo. The expression of sEH was comparable in M0, M1 and M2a macrophages but markedly elevated in M2c polarized cells. The increase in sEH expression elicited by TGFβ relied on the TGFβ receptor ALK5 and the phosphorylation of SMAD2, which was able to bind to the sEH promoter. In macrophages lacking sEH, M2c polarization was incomplete and characterized by lower levels of pro-resolving phagocytosis associated receptors (Tlr2 and Mrc1), as well as higher levels of the pro-inflammatory markers; Nlrp3, IL-1β and TNFα. Fitting with the failure to upregulate phagocytosis associated receptors, the uptake of zymosan and ox-LDL was less efficient in M2c macrophages from sEH-/- mice. The latter animals also demonstrated a retarded resolution of inflammation (zymosan-induced peritonitis) in vivo with fewer resident macrophages and recruited macrophages. PUFA profile analysis indicated decreased sEH substrates e.g., 11, 12-EET, as well as increased sEH products e.g., 11, 12-DHET, indicating an increased sEH activity in M2c macrophages. Taken together, our data indicates that sEH expression is required for the effective M2c polarization of macrophages and thus the resolution of inflammation.
Test-Retest-Reliabilität der Präpulsinhibition (PPI) und PPI-Korrelation mit dem Arbeitsgedächtnis
(2023)
Sensomotorisches Gating – ein Mechanismus zur Filterung des sensorischen Inputs und zur Regulierung des motorischen Outputs – wird experimentell durch die Präpulsinhibition (PPI) der akustisch ausgelösten Schreckreaktion (ASR) operatio-nalisiert. Frühere Studien deuten auf eine hohe Test-Retest-Reliabilität der PPI und eine mögliche Korrelation mit dem Arbeitsgedächtnis (engl. Working Memory (WM)) hin. Ziel dieser Studie war es, die Test-Retest-Reliabilität der PPI bei ge-sunden Menschen und ihre Korrelation mit der Leistung des WM zu überprüfen. Hier wurde ein akustisches Schreckreiz-PPI-Paradigma mit vier verschiedenen Präpuls-Intensitäten (64, 68, 72 und 76 dB(A)) und zwei verschiedene WM-Aufgaben (n-back, Change-Detection-Task (CDT)) verwendet. Es konnte eine ho-he Retest-Reliabilität der PPI mit einer mittleren Intraklassenkorrelation (engl. In-traclass Correlation (ICC)) von >.80 und eine signifikante positive Korrelation der PPI mit der n-back-, aber nicht mit der CDT-Leistung bestätigt werden. Eine detail-lierte Analyse zeigte, dass die PPI über alle Präpulsintensitäten hinweg sowohl mit den 2-back- als auch mit den 0-back-Bedingungen signifikant korrelierte, was auf eine Regulation durch konditionsübergreifende Prozesse (z. B. Aufmerksamkeit) schließen lässt. Wird jedoch die 0-back-Komponente aus den 2-back-Daten aus-partialisiert, sind spezifische und signifikante Korrelationen mit der Arbeitsgedächt-nisleistung für die 76 dB(A) PPI-Bedingung zu finden. Mit der vorliegenden Studie konnte die hohe Test-Retest-Reliabilität der PPI beim Menschen bestätigt und die Korrelation mit der Arbeitsgedächtnisleistung validiert und erweitert werden.
Mitochondrial RNA granules (MRGs) are membraneless, highly specialized compartments that play an essential role in the post-transcriptional regulation of mitochondrial gene expression. This regulation is crucial for maintaining energy production, controlling metabolic functions and ensuring homeostasis in cells. Dysregulation of mitochondrial genes has been linked to various human diseases, including neurodegenerative and metabolic disorders as well as certain types of cancer.
MRGs are composed of different RNA species, including mitochondrial precursor RNA (pre-RNA), mature tRNAs, rRNAs and mRNAs complexed with multiple proteins involved in RNA processing and mitoribosome assembly. However, despite the significance of MRGs, their protein composition, structural organization, stability and dynamics during stress conditions remain elusive. In the study reported here, I adopted a three-step approach to address the aforementioned fundamental issues.
First and foremost, I identified the protein composition of MRGs and unveiled their architectural complexity. To characterize the MRG proteome, I applied the cutting-edge TurboID-based proximity labeling approach combined with quantitative mass spectrometry. Proximity labeling was conducted on 20 distinct MRG-associated human proteins, resulting in the identification of more than 1,700 protein-protein interactions. This expansive dataset enabled me to create a comprehensive network, providing valuable insights into both the (sub)architecture as well as the core structure of MRGs in-depth.
Secondly, I investigated the spatio-temporal dynamics of MRGs under various mitochondrial stress conditions. To monitor the morphological alterations and compositional changes of MRGs, I utilized time-resolved confocal fluorescence microscopy and proteomics, respectively. In this analysis, I applied IMT1, the first specific inhibitor that selectively targets mitochondrial transcription. Using this methodology, I pinpointed precise conditions that triggered MRGs’ disassembly during stress, followed by their reassembly when nascent RNA production was restored. The results of this examination elucidate that MRGs are highly dynamic and stress adaptive structures, capable of rapid dissolution and reassembly, a process closely connected to mitochondrial transcription.
Thirdly, I aimed to explore the impact of RNA turnover on MRGs’ integrity during stress, employing confocal fluorescence microscopy and quantitative real-time PCR. I observed that depletion of MRG proteins associated with RNA degradation counteracts MRGs’ disassembly under stress conditions, a phenomenon attributed to the accumulation of double-stranded RNA (dsRNA). These results emphasize the critical role of pre-RNA turnover in maintaining MRG integrity and reveal that MRGs can be stabilized by dsRNA.
Taken together, the comprehensive investigation reported in this thesis has substantially broadened and deepened our understanding of MRGs’ complexity. By identifying their molecular structure and dynamics, I have gained significant insights into the fundamental characteristics and biological functions of MRGs in cellular processes. This knowledge contributes to the identification of disease-related pathways linked to mitochondrial gene expression and may inspire future studies to develop novel therapeutic approaches.
The sympathetic nervous system (SNS) is a major regulatory mediator connecting the brain and the immune system that influences accordingly inflammatory processes within the entire body. In the periphery, the SNS exerts its effects mainly via its neurotransmitters norepinephrine (NE) and epinephrine (E), which are released by peripheral nerve endings in lymphatic organs and other tissues. Depending on their concentration, NE and E bind to specific α- and β-adrenergic receptor subtypes and can cause both pro- and anti-inflammatory cellular responses. The co-transmitter neuropeptide Y, adenosine triphosphate, or its metabolite adenosine are also mediators of the SNS. Local pro-inflammatory processes due to injury or pathogens lead to an activation of the SNS, which in turn induces several immunoregulatory mechanisms with either pro- or anti-inflammatory effects depending on neurotransmitter concentration or pathological context. In chronic inflammatory diseases, the activity of the SNS is persistently elevated and can trigger detrimental pathological processes. Recently, the sympathetic contribution to mild chronic inflammatory diseases like osteoarthritis (OA) has attracted growing interest. OA is a whole-joint disease and is characterized by mild chronic inflammation in the joint. In this narrative article, we summarize the underlying mechanisms behind the sympathetic influence on inflammation during OA pathogenesis. In addition, OA comorbidities also accompanied by mild chronic inflammation, such as hypertension, obesity, diabetes, and depression, will be reviewed. Finally, the potential of SNS-based therapeutic options for the treatment of OA will be discussed.
Die radikale Prostatektomie (RP) stellt neben der Radiatio der Prostata den Goldstandard der Lokaltherapie des lokalisierten Prostatakarzinoms (PCa) dar. Neben der Erzielung einer postoperativen Tumorfreiheit (onkologisches Ergebnis), spielen die postoperativen, funktionellen Ergebnisse (z.B. Erektionsfähigkeit, Urin-Kontinenz) nach RP für die Patienten eine zentrale Rolle. Hierbei ist vor allem die (Wieder-) Erlangung der postoperativen Kontinenz hervorzuheben, da das Ausbleiben mit einem substantiellem Verlust der Lebensqualität einhergeht und eine deutliche Einschränkung im Alltag darstellt. Verschiedene Tumor- und Patientencharakteristika (pathologisches Tumorstadium, Body Mass Index [BMI], Alter, Prostatavolumen) wurden in vorangegangenen Publikationen als Faktoren identifiziert, die Einflüsse auf die Wiedererlangung der Kontinenz nach RP haben. Interessanterweise jedoch, wurde der Einfluss von Diabetes Mellitus auf die Kontinenz-Rate zum jetzigen Stand nur unzureichend und teils mit widersprüchlichen Ergebnissen untersucht. In Anbetracht der vorbekannten protrahierten Wundheilungsverläufe sowie Mikrozirkulationsstörungen und Neuropathie bei Diabetes mellitus Patienten, hat die jetzige Studie deshalb untersucht, ob das Vorliegen von Diabetes Mellitus einen Einfluss auf die postoperative Früh-Kontinenz bei PCa-Patienten hat, die eine RP erhalten haben.
Nach Vorliegen des Ethikkomitee-Beschluss erfolgte mit Hilfe der RP-Datenbank der Klinik für Urologie, Johann Wolfgang-Goethe-Universität die Patientenidentifizierung im Zeitraum von 2018 bis 2021. Hierbei wurden Patienten in die Studienkohorte eingeschlossen bei denen Informationen bezüglich der Früh-Kontinenz (30-90 Tage postoperativ) vorlagen. Kontinenz wurde definiert als die Verwendung von keiner bzw. einer Sicherheitsvorlage innerhalb eines Zeitraums von 24 Stunden. Neben Auswertung der Kontinenz-Raten hinsichtlich des Diabetes Mellitus Status, erfolgte die Zuhilfenahme von uni- und multivariablen logistische Regressionsanalysen um den Effekt von Diabetes Mellitus auf die Kontinenz zu untersuchen. Kovariablen beinhalteten das pathologisches Tumorstadium, BMI, Alter, OP-Verfahren und Durchführung einer Nerv-Erhaltung.
Innerhalb der Studienkohorte (n=142) lag eine Diabetes Mellitus Erkrankung bei 15 Patienten (11%) vor. Mit Ausnahme eines höheren BMI (Median: 28.6 vs 26.5 m2/kg; p=0.005) bei Diabetes Mellitus Patienten, bestanden keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich Patienten und Tumorcharakteristika zwischen den beiden Gruppen (p>0.05). Die Früh-Kontinenz Rate war bei Diabetes Mellitus Patienten geringer im Vergleich zu der restlichen Studienkohorte (33 vs 63%; p=0.03). Dieser Unterschied spiegelte sich ebenfalls in der univariablen logistischen Regressionsanalyse wider, in der Diabetes Mellitus einen signifikanten Einfluss auf die Früh-Kontinenz aufwies (Odds Ratio [OR]: 0.29, 95%-KI [95%-Konfidenz Interval]: 0.09-0.99; p=0.03). Der signifikante Einfluss von Diabetes Mellitus blieb ebenfalls in der multivariablen logistischen Regressionsanalyse fortbestehen, nachdem weitere Kovariablen berücksichtigt wurden (OR: 0.26; 95%-KI: 0.07-0.86; p=0.03). Unter Berücksichtigung der Limitationen der vorliegenden Studie (retrospektives Studiendesign, limitierte Fallzahl) lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass das Vorliegen einer Diabetes Mellitus Erkrankung einen negativen Einfluss auf die Wiedererlangung der Kontinenz zu einem frühen Zeitpunkt nach RP hat. Die vorliegenden Ergebnisse haben für den klinischen Alltag wichtige Implikationen. Im Rahmen der Aufklärung vor RP kann der Patient bezüglich seines individuellen Risikos einer verlängerten postoperativen Inkontinenz entsprechend aufgeklärt werden, um somit die Erwartungshaltung des Patienten realitätsgetreu zu adressieren. Betrachtet man den postoperativen Verlauf, legen die vorliegenden Ergebnisse nahe, dass Diabetes mellitus Patienten aufgrund Ihrer geringeren Früh-Kontinenz Rate von einer intensivierte Beckenboden-Training zur Wiedererlangung der Kontinenz besonders profitieren könnten.
Auf der Grundlage dieser Studie sollten multizentrische Studien mit einer umfangreicheren Kohortengröße erfolgen und den Einfluss von Diabetes Mellitus nicht nur auf die Früh-Kontinenz, sondern ebenfalls auf die langfristige Kontinenz (>12 Monate) zu untersuchen
Inflammation is a crucial host defense mechanism activated in response to injury or infection. Its primary goal is to eliminate the source of the disturbance, repair the damaged tissue, and restore homeostasis. Inflammatory processes can be recognized through increased blood flow, higher vascular permeability, and the recruitment of leukocytes and plasma proteins to the tissue. A pathogen-induced inflammation triggers various pro- and anti-inflammatory processes. Local tissue cells and Toll-like receptors call upon innate immune cells like neutrophils, dendritic cells (DCs), and monocytes to respond to the intruder. They move across the endothelium and respond to local signals by releasing mediators or cytotoxic compounds, phagocytosing, or polarizing. To study local pathogen-induced inflammation, a zymosan-induced inflammation model was used in the hind paws of mice, which caused a Toll-like receptor 2 mediated inflammation. Multi-Epitope-Ligand-Cartography (MELC) was used for multiple sequential immunohistochemistry with 40 different antibodies on the same tissue. Bioinformatic analysis and graphical representation revealed a specific inflammatory architecture consisting of three major areas based on macrophage polarization and their cellular neighborhoods: a core region containing the pathogen, a pro-inflammatory region containing M1-like macrophages, and a region containing anti-inflammatory cells. This discovery highlights the coexistence of pro- and antiinflammatory processes during an ongoing inflammation and challenges the concept of a gradual temporal transition from pro- to anti-inflammation. Flow cytometry of the whole paw was performed to support and refine the MELC results. Eosinophils were used as a specific immune cell population to investigate their role in the inflammatory structure. They were found to be present in all three inflammatory regions, adapting their cytokine profile according to their localization. Depleting eosinophils reduced Interleukin 4 (IL-4)- levels, increased edema formation, and mechanical and thermal hypersensitivities during inflammation resolution. In the absence of eosinophils, pro- and anti-inflammatory region could not be determined in the inflammatory architecture, neutrophil numbers increased, and efferocytosis and M2-macrophage polarization were reduced. IL-4 administration restored these regions, normalized neutrophil numbers, efferocytosis, M2-macrophage polarization, and resolution of zymosan-induced hypersensitivity. The results show that eosinophils expressing IL-4 support the resolution of inflammation by enabling the development of an anti-inflammatory framework that encloses pro-inflammatory regions.
Einleitung: Allergisches Asthma bronchiale ist eine chronische Atemwegserkrankung, deren Prävalenz zunimmt. Angesichts der immensen gesellschaftlichen und individuellen Belastung durch Asthma ist es dringend erforderlich, neue Strategien zur Behandlung der Krankheit zu entwickeln. Immunologisch ist allergisches Asthma durch ein Ungleichgewicht zwischen TH2-Zellen und TH1-Zellen gekennzeichnet, das durch regulatorische T-Zellen (Tregs) reguliert wird. Tregalizumab ist ein monoklonaler IgG-Antikörper, der Tregs selektiv aktiviert. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, die Wirkung von Tregalizumab auf die allergeninduzierte allergische Entzündung bei Patienten mit Hausstaubmilbenallergie anhand eines bronchialen Provokationsmodells zu untersuchen.
Methoden: In einer prospektiven, randomisierten, doppelblinden und placebokontrollierten Studie wurden 42 Probanden mit allergischem Asthma und Hausstaubmilbenallergie zwölf Wochen lang mit Tregalizumab 100 mg oder Placebo behandelt. Bronchiale Provokation mit HSM wurde vor (V4) und nach (V17) Tregalizumab-Gabe durchgeführt. Induziertes Sputum (Visite V5, V16, V18) und peripheres Blut (Visite V4, V5, V18) wurden entnommen und Zelldifferenzierung, Zytokine und Transkriptionsfaktoren wurden durch Mikroskopie, Durchflusszytometrie bzw. RT-PCR bewertet.
Ergebnisse: Sowohl in der Verum- als auch in der Placebogruppe zeigte sich zwischen Visite V5 (24 Stunden nach Provokation) und vier Wochen nach Provokation bei Visite V16 (p<0,05) ein signifikanter Rückgang des Anteils eosinophiler Granulozyten (wie auch des ECP-Levels). Interessanterweise konnte bei V18 (24 Stunden nach Provokation) nur in der Placebogruppe ein signifikanter Anstieg beobachtet werden (p<0,01). Die Konzentration des TH-2-Zytokins IL-5 nahm zwischen V5 und V16 in der Verumgruppe signifikant ab (p<0,05). Zwischen V16 und V18 konnte wiederum nur in der Placebogruppe ein signifikanter Anstieg festgestellt werden (p<0,01). Dieser spätere Effekt wurde auch auf Protein- und Transkriptionsebene und im peripheren Blut sowie bei der Expression des Transkriptionsfaktors FoxP3 gefunden. Auf der Ebene der TH-1-Zytokine konnten keine signifikanten Veränderungen festgestellt werden.
Diskussion: Der Anteil eosinophiler Granulozyten, die Konzentration von IL-5 in Blut und Sputum sowie die Konzentration von ECP im Sputum haben sich als gute Parameter zur Beurteilung der Entzündungsreaktion bei unseren Studienteilnehmern erwiesen. Wir haben gezeigt, dass allergische Entzündungen, die durch das Provokationsmodell verursacht wurden, durch die analysierten Parameter im Sputum, aber auch im Blut gut überwacht werden konnten. Ein klinischer Effekt von Tregalizumab konnte in dieser Studie jedoch nicht festgestellt werden und dieses Ergebnis stimmt gut mit der Analyse der Entzündungsparameter im induzierten Sputum überein.
Essentials
• The role of platelet IL-1β release in chronic inflammation is currently unclear.
• Platelets from 65 patients with varying degrees of chronic inflammation were studied.
• Chronic inflammation linked to reduced levels of intracellular IL-1β and IL-1β release.
• Chronic inflammation induces a phenotype that indicates chronic IL-1β release from platelets.
Abstract
Background: Chronic inflammation is a cardiovascular risk factor, and interleukin-1β (IL-1β) is central to the inflammatory host response. Platelets contain the NLRP3 inflammasome and are able to translate IL-1β messenger RNA (mRNA) and secrete mature IL-1β upon activation. However, the role of a chronic inflammatory environment in platelet IL-1β mRNA and protein content remains unclear.
Objectives: The aim of the current study was to investigate intracellular platelet IL-1β and IL-1β mRNA in a chronic inflammatory state.
Methods: Sixty-five patients with stable inflammation (ie, high-sensitivity C-reactive protein within predefined margins in 2 separate measurements) were stratified according to high-sensitivity C-reactive protein levels in low (0.0-0.9 mg/L), medium (1.0-2.9 mg/L), and high (3.0-9.9 mg/L) risk groups. Platelet reactivity as well as platelet IL-1β protein synthesis were studied.
Results: The highest risk group was characterized by a distinct cardiovascular risk profile and approximately 20% higher platelet counts. While platelet reactivity was not different, a reduction in intracellular platelet IL-1β mRNA and IL-1β protein levels was observed in the highest risk group and was linked to decreased platelet size and granularity. This signature suggests a phenotype of chronic IL-1β secretion and could be experimentally phenocopied by stimulation of platelets from healthy volunteers with either TRAP-6 or collagen related peptide (CRP-XL).
Conclusion: Our data suggest a phenotype of chronic IL-1β secretion by platelets in patients with chronic sterile inflammation.
Seit Beginn des 20. Jahrhunderts verzeichnete das ärztliche Berufsfeld einen steten Zuwachs von Frauen. Gegenwärtig weist insbesondere die Pädiatrie einen besonders hohen Frauenanteil auf. Es ist jedoch zu beobachten, dass ungeachtet dessen, Führungspositionen weiterhin vorwiegend von Männern besetzt bleiben.
Vor diesem Hintergrund wurden in der vorliegenden Studie Geschlechterdisparitäten in der pädiatrischen Forschung anhand von wissenschaftlichen Autorenschaften für den Zeitraum von 2008 bis 2018 untersucht.
Insgesamt wurden 690 436 Autorenschaften aus 156 642 englischsprachigen Originalartikeln für die Untersuchung herangezogen. Die Analyse umfasste den Anteil weiblicher Autorenschaften (Female Authorship Proportion, FAP), die Verteilung auf Erst-, Co- und Letzt-Autorenschaften, geschlechtsspezifische Zitationsraten, eine Produktivitätsanalyse sowie Untersuchungen zu Journalen, Ländern und pädiatrischen Teildisziplinen.
Insgesamt betrug der Anteil weiblicher Autorenschaften 46,6%. Dabei fanden sich Autorinnen auf 52,0% der Erst-, 47,6% der Co- und 37,5% der Letzt-Autorenschaften. Auch die Odds Ratio weiblicher Autorenschaft (Female Authorship Odds Ratio, FAOR) war jeweils am höchsten für die Erst-Autorenschaft (1,30) und am niedrigsten für die Letzt-Autorenschaft (0,63). Auf prestigeträchtigen Erst- und Letzt-Autorenschaften waren Frauen mit einem Prestige-Index (PI) von -0,13 insgesamt unterrepräsentiert. Der zeitliche Verlauf offenbarte einen Zuwachs weiblicher Autorenschaften, mit Akzentuierung auf Erst- und Letzt-Autorenschaften.
In den Teilanalysen von einzelnen Ländern, Journalen und pädiatrischen Teildisziplinen konnte jeweils eine erhebliche Spannbreite der FAP sowie des PI festgestellt werden. Dabei wiesen beinahe alle Länder und Journale sowie sämtliche pädiatrischen Teildisziplinen eine signifikante Unterrepräsentation von Frauen auf Letztautorenschaften auf. Zwischen dem Einfluss eines Journals und dessen FAP oder PI konnte keine lineare Korrelation nachgewiesen werden.
Die Produktivitätsanalyse ergab, dass männliche Autoren im Schnitt mehr Artikel veröffentlichten als weibliche Autoren. Der Großteil der Autorinnen (64,7%) veröffentlichte während des untersuchten Zeitraums einen einzigen wissenschaftlichen Artikel. Zitationszahlen sowie die Repräsentanz in Multiautorenartikeln zeigten sich jeweils annähernd geschlechterneutral.
Die erzielten Resultate dieser Analyse ließen Rückschlüsse auf die Integration von Frauen in der pädiatrischen Forschung zu. Insgesamt war die weibliche Repräsentanz in der Pädiatrie, insbesondere in Relation zu anderen Wissenschaftsbereichen, hoch. Der sukzessive Anstieg der FAP über den untersuchten Zeitraum spiegelte den zunehmenden Anteil von Frauen in der Pädiatrie wider. In den Bereichen Zitationsraten und Prestige-Index kam eine annähernde Geschlechterparität zum Ausdruck.
Deutliche Disparitäten wurden dahingegen bei Betrachtung der Verteilungsmuster von weiblichen Erst-, Co- und Letzt-Autorenschaften aufgedeckt. Hier zeigte sich eine Karrieredichotomie: Frauen waren auf Erst-Autorenschaften überrepräsentiert, was vornehmlich dem Karrierebeginn entspricht. Männer waren dahingegen auf Letzt-Autorenschaften überrepräsentiert, was wiederum mit leitenden Positionen assoziiert ist.
Interessanterweise konnten auf globaler Ebene hohe Wachstumsraten der FAP für Letzt-Autorenschaften und eine deutlich ansteigende FAOR für eine Letzt-Autorenschaft festgestellt werden. Diese Ergebnisse implizieren, dass Wissenschaftlerinnen vermehrt, Führungspositionen besetzten. Linearen Hochrechnungen zufolge ist in den kommenden Jahren mit verbesserten Karrierechancen für Frauen in der pädiatrischen Forschung zu rechnen
Im Rahmen dieser publikationsbasierten Dissertation wurden drei wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht. Als Erstautorenschaft wurde 2022 die Arbeit “Effectiveness of High-intensity Focused Ultrasound (HIFU) Therapy of Solid and Complex Benign Thyroid Nodules - A Long-term Follow up Two-center Study.” im Journal “Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes” veröffentlicht. Im Folgenden wird der Inhalt dieser Arbeit dargelegt. Ein kurzer Überblick über die Ergebnisse der anderen beiden mitpublizierten Arbeiten findet sich im Kapitel „Weitere Ergebnisse der Arbeitsgruppe“.
Durch die hohe Prävalenz benigner Schilddrüsenknoten sind deren Behandlungsalternativen von großem wissenschaftlichem Interesse. Dabei bildet die nebenwirkungsarme, minimalinvasive Thermoablation mittels high-intensity focused ultrasound (HIFU) eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Verfahren wie der Schilddrüsenchirurgie oder der Radioiodtherapie. Bei der HIFU-Echotherapie werden die Schilddrüsenknoten auf 80 - 90 Grad Celsius erhitzt, sodass eine irreversible Koagulationsnekrose entsteht. Um den Therapieprozess und die Indikationsstellung von HIFU bei benignen Schilddrüsenknoten zu optimieren, ist es notwendig, genaue Studien durchzuführen.
Ziel der vorliegenden bizentrischen Langzeitstudie war, die Effektivität von HIFU-Echotherapien bei benignen Schilddrüsenknoten zu evaluieren und erstmalig den Einfluss der Knotenmorphologie auf den Therapieerfolg zu untersuchen. Vor der Therapie und in regelmäßigen Intervallen nach der Therapie wurden die Größe und die Morphologie der Schilddrüsenknoten mittels Ultraschall dokumentiert. In der retrospektiven Studie wurden Daten von 58 Patienten ausgewertet. Dabei wurde die Gesamtpopulation in eine Gruppe mit soliden und in eine Gruppe mit komplexen Knoten eingeteilt. Die durchschnittliche prozentuale Volumenreduktion in jeder Gruppe wurde mit dem Wilcoxon-Signed-Rank Test statistisch analysiert.
Die Gesamtpopulation zeigte eine Volumenreduktion der zuvor abladierten Knoten von 38.86 % nach 3 Monaten (Spannweite: 4.03 % - 91.16 %, p < 0.0001, n = 25), 42.7 % nach 6 Monaten (Spannweite: 7.36 % - 93.2 %, p < 0.0001, n = 18), 62.21 % nach 9 Monaten (Spannweite: 12.88 % - 93.2 %, p = 0.0078, n = 8) und 61.42 % nach 12 Monaten (Spannweite: 39.39 % - 93.2 %, p > 0.05, n = 4). Die soliden Knoten hatten eine Volumenreduktion von 49.98 % nach 3 Monaten (Spannweite: 4.03 % - 91.16 %, p = 0.0001, n = 15), 46.40 % nach 6 Monaten (Spannweite: 7.36 % - 93.2 %, p = 0.001, n = 11), 65.77 % nach 9 Monaten (Spannweite: 39.39 % - 93.2 %, p = 0.0156, n = 7) und 63.88 % nach 12 Monaten (Spannweite: 39.39 % - 93.2%, p > 0.05, n = 2). Komplexe Knoten hatten eine Volumenreduktion von 35.2 % nach 3 Monaten (Spannweite: 5.85 % - 68.63 %, p = 0.002, n = 10), 36.89 % nach 6 Monaten (Spannweite: 12.23 % - 68.63 %, p = 0.0156, n = 7) und 63.64 % nach 12 Monaten (Spannweite: 52,38 % - 73.91 %, p > 0.05, n = 2).
In der vorliegenden bizentrischen Langzeitstudie wurde deutlich, dass HIFU-Echotherapie eine effektive Behandlungsoption benigner Schilddrüsenknoten ist. Erstmalig gezeigt wurde der Trend, dass solide Knoten besser auf HIFU-Echotherapie ansprechen als komplexe Knoten.
Anhand der gewonnenen Ergebnisse und der neuen Erkenntnisse zum Einfluss der Knotenmorphologie auf die HIFU-Echotherapie benigner Schilddrüsenknoten kann HIFU als Therapieoption besser bewertet werden. Eine differenziertere Indikationsstellung in Bezug auf solide und komplexe Knoten wird ermöglicht und die HIFU-Echotherapie kann gegen andere thermoablative Verfahren abgewogen werden.
Highlights
• An airport can result in high particle concentrations in a distant residential area.
• The particle size distribution indicated the airport as the main source of particles.
• Lower air traffic during the COVID-19 pandemic lead to lower particle concentrations.
• The particle concentration showed high temporal variations.
Abstract
Exposure to ultrafine particles has a significant influence on human health. In regions with large commercial airports, air traffic and ground operations can represent a potential particle source. The particle number concentration was measured in a low-traffic residential area about 7 km from Frankfurt Airport with a Condensation Particle Counter in a long-term study. In addition, the particle number size distribution was determined using a Fast Mobility Particle Sizer.
The particle number concentrations showed high variations over the entire measuring period and even within a single day. A maximum 24 h-mean of 24,120 cm−3 was detected. Very high particle number concentrations were in particular measured when the wind came from the direction of the airport. In this case, the particle number size distribution showed a maximum in the particle size range between 5 and 15 nm. Particles produced by combustion in jet engines typically have this size range and a high potential to be deposited in the alveoli. During a period with high air traffic volume, significantly higher particle number concentrations could be measured than during a period with low air traffic volume, as in the COVID-19 pandemic.
A large commercial airport thus has the potential to lead to a high particle number concentration even in a distant residential area. Due to the high particle number concentrations, the critical particle size, and strong concentration fluctuations, long-term measurements are essential for a realistic exposure analysis.
Highlights
• Currently, China has the most publications, ahead of the USA and European countries.
• Research focuses are strictly separated into ecological and material science topics.
• Russia and Ukraine are among the frontrunners with a clear focus on materials science.
• The focus in PFAS research is shifting toward ecological issues.
• A national imbalance can be observed that leaves the low economies behind.
Abstract
The European Commission's current efforts to launch the largest proposal to restrict per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in history reflect the dire global plight of PFAS accumulation in the environment and their health impacts. While there are existing studies on PFAS research, there is a lack of comprehensive analysis that both covers the entire research period and provides deep insights into global research patterns, incentives, and barriers based on various parameters. We have been able to demonstrate the increasing interest in PFAS research, although citation numbers are declining prematurely. Policy regulations based on proving and establishing the toxicity of PFASs have stimulated research in developed countries and vice versa, with increasing emphasis on ecological aspects. China, in particular, is investing increasingly in PFAS research, but without defining or implementing regulations - with devastating effects. The separation of industrial and environmental research interests is clear, with little involvement of developing countries, even though their exposure to PFAS is devastating. It, therefore, requires increased globally networked and multidisciplinary approaches to address PFAS contamination challenges.
Studying the neural basis of human dynamic visual perception requires extensive experimental data to evaluate the large swathes of functionally diverse brain neural networks driven by perceiving visual events. Here, we introduce the BOLD Moments Dataset (BMD), a repository of whole-brain fMRI responses to over 1,000 short (3s) naturalistic video clips of visual events across ten human subjects. We use the videos’ extensive metadata to show how the brain represents word- and sentence-level descriptions of visual events and identify correlates of video memorability scores extending into the parietal cortex. Furthermore, we reveal a match in hierarchical processing between cortical regions of interest and video-computable deep neural networks, and we showcase that BMD successfully captures temporal dynamics of visual events at second resolution. With its rich metadata, BMD offers new perspectives and accelerates research on the human brain basis of visual event perception.
Highlights
• High resolution profile of C. pipiens' sugar diet has been obtained using UHPLC-MS.
• Artificial feeding using ornamental plants provides similar sugar profiles as observed in field collected mosquitoes.
• Metabolomic profiling found secondary metabolites and pollutants of anthropogenic use.
Abstract: Culex pipiens (Linnaeus, 1758) mosquitoes search plant sources of sugars to cope with the energetic demand of various physiological processes. The crop as part of the digestive system is devoted to the storage of sugar-based meal obtained from various nectars sources. The profiling of sugars and metabolites in the Culex pipiens’ crop is scarce, and only few studies used Liquid Chromatography – Mass Spectrometry (LC-MS), which provides broad detection for biomonitoring environmental substances and even contaminants in the sugar diet of mosquitoes populations.
Therefore, sugar and metabolite profiling were performed on crops obtained from mosquitoes exposed to plant nectar under laboratory or natural conditions by Ultra High-Performance LC-MS (UHPLC-MS). This method allowed us a precise quantitative and qualitative identification of sugar diet and associated environmental compounds in the crop of the mosquito C. pipiens. Under laboratory condition, mosquitoes were allowed to feed on either glucose solution, commercially-available flowers or field collected flowers. In addition, we collected mosquitoes from the field to compare those crop metabolomes with metabolome patterns occurring after nectar feeding in the lab.
The sugar quantities and quality obtained from the crops of mosquitoes collected in the field were similar to those crops obtained from mosquitoes that fed on commercially-available flowers and from field collected flowers with a limit of detection of 10 μg/L for sucrose, glucose and sucrose. Next to sugar compounds, we identified 2 types of amino acids, 12 natural products, and 9 pesticides.
Next to the diversity of sugar compounds, we could confirm that secondary metabolites and environmental pollutants are typically up taken from floral nectar sources by C. pipiens. The in-depth knowledge on mosquito–plant interactions may inspire the development and further optimization of mosquito trap systems and arboviral surveillance systems.
We provide in this paper a comprehensive comparison of various transfer learning strategies and deep learning architectures for computer-aided classification of adult-type diffuse gliomas. We evaluate the generalizability of out-of-domain ImageNet representations for a target domain of histopathological images, and study the impact of in-domain adaptation using self-supervised and multi-task learning approaches for pretraining the models using the medium-to-large scale datasets of histopathological images. A semi-supervised learning approach is furthermore proposed, where the fine-tuned models are utilized to predict the labels of unannotated regions of the whole slide images (WSI). The models are subsequently retrained using the ground-truth labels and weak labels determined in the previous step, providing superior performance in comparison to standard in-domain transfer learning with balanced accuracy of 96.91% and F1-score 97.07%, and minimizing the pathologist's efforts for annotation. Finally, we provide a visualization tool working at WSI level which generates heatmaps that highlight tumor areas; thus, providing insights to pathologists concerning the most informative parts of the WSI.
• Mexican and German populations of L. sericata differ in their development times.
• Mexican L. sericata had a shorter development time at 20°C than German flies.
• At 30 °C, German L. sericata pupariated and eclosed earlier than the Mexican flies.
• Differences in study design make the comparison of developmental studies difficult.
Abstract
The cosmopolitan blow fly Lucilia sericata is often used in forensic case work for estimating the minimum postmortem interval (PMImin). For this, the age of immature specimens developing on the dead body is calculated by measuring the time taken to reach the sampled developmental stage at a given temperature. To test whether regional developmental data of L. sericata is valid on a global scale, the time taken to reach different developmental stages was compared between a population from Mexico and one from Germany at two different constant temperatures.
The German population of L. sericata was collected in Frankfurt/Main, while the Mexican population originated near Oaxaca de Juarez and was transported to Germany in the larval stage. Only the F1 generation was used to avoid adaption of the Mexican flies. Eggs were immediately placed at 20 °C and 30 °C. Five times 30 freshly eclosed larvae per replicate (n = 5) were then transferred to a cup of minced meat in separate containers. The larvae were checked every 8 h for migration, pupariation or emergence of adult flies. The time at which the first individual and 50 % of the specimens per container entered each of these stages, was recorded.
Significant differences in the time of development between the two populations were observed at both temperatures. At 20 °C, the first specimens of the Mexican population reached all developmental stages a little (< 1 day to < 2 days) earlier than the German L. sericata. At 30 °C, the Mexican flies also reached the post-feeding stage slightly earlier (0.2 days). However, at 30 °C, the German flies started pupariation significantly earlier (after 5 days) than the Mexican flies (6.9 days) and the adults from Germany also emerged earlier (10.5 days compared to 13.1 days). The same pattern was observed when looking at 50 % of the total number of specimens per container. A comparison with previously published developmental studies was difficult as the experimental design varied widely between studies. However, the results were within the range of most studies. Our study has shown that age estimation can vary widely depending on the population on which the reference data used for the calculations are based. This highlights the importance of using local and population-specific developmental data for estimating the age of blow flies in case work.
• Mexican and German populations of L. sericata differ in their development times.
• Mexican L. sericata had a shorter development time at 20°C than German flies.
• At 30 °C, German L. sericata pupariated and eclosed earlier than the Mexican flies.
• Differences in study design make the comparison of developmental studies difficult.
Abstract
The cosmopolitan blow fly Lucilia sericata is often used in forensic case work for estimating the minimum postmortem interval (PMImin). For this, the age of immature specimens developing on the dead body is calculated by measuring the time taken to reach the sampled developmental stage at a given temperature. To test whether regional developmental data of L. sericata is valid on a global scale, the time taken to reach different developmental stages was compared between a population from Mexico and one from Germany at two different constant temperatures.
The German population of L. sericata was collected in Frankfurt/Main, while the Mexican population originated near Oaxaca de Juarez and was transported to Germany in the larval stage. Only the F1 generation was used to avoid adaption of the Mexican flies. Eggs were immediately placed at 20 °C and 30 °C. Five times 30 freshly eclosed larvae per replicate (n = 5) were then transferred to a cup of minced meat in separate containers. The larvae were checked every 8 h for migration, pupariation or emergence of adult flies. The time at which the first individual and 50 % of the specimens per container entered each of these stages, was recorded.
Significant differences in the time of development between the two populations were observed at both temperatures. At 20 °C, the first specimens of the Mexican population reached all developmental stages a little (< 1 day to < 2 days) earlier than the German L. sericata. At 30 °C, the Mexican flies also reached the post-feeding stage slightly earlier (0.2 days). However, at 30 °C, the German flies started pupariation significantly earlier (after 5 days) than the Mexican flies (6.9 days) and the adults from Germany also emerged earlier (10.5 days compared to 13.1 days). The same pattern was observed when looking at 50 % of the total number of specimens per container. A comparison with previously published developmental studies was difficult as the experimental design varied widely between studies. However, the results were within the range of most studies. Our study has shown that age estimation can vary widely depending on the population on which the reference data used for the calculations are based. This highlights the importance of using local and population-specific developmental data for estimating the age of blow flies in case work.
Marjan van den Akker, Gesundheitswissenschaftlerin und Epidemiologin : Goethe, Deine Forscher
(2024)
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.
PET probes targeting fibroblasts are frequently used for varying applications in oncology. In recent years, the clinical spectrum has been expanded towards cardiovascular medicine, e.g., after myocardial infarction, in aortic stenosis or as a non-invasive read-out of atherosclerosis. We herein provide a brief overview of the current status of this PET radiotracer in the context of cardiovascular disease, including translational and clinical evidence. In addition, we will also briefly discuss future applications, e.g., the use of fibroblast-targeting PET to investigate bilateral organ function along the cardiorenal axis.
Highligthts
• Marburg virus infects and replicates in primary human proximal tubular cells (PTC).
• Transcriptome analyses at multiple time points revealed a profound inflammatory response by IFNα, -y and TNFα signaling.
• Among the strongly downregulated gene sets were targets of the transcription factors MYC and E2F, the G2M checkpoint, as well as oxidative phosphorylation.
• Importantly, the downregulated factors comprise PGC-1α, a key factor in mitochondrial biogenesis and renal energy homeostasis, to be substantially downregulated in MARV-infected PTC.
• Our results suggest inflammation-induced changes in tubular energy metabolism as a possible factor in MARV-associated tubular dysfunction.
Abstract
Marburg virus, a member of the Filoviridae, is the causative agent of Marburg virus disease (MVD), a hemorrhagic fever with a case fatality rate of up to 90 %. Acute kidney injury is common in MVD and is associated with increased mortality, but its pathogenesis in MVD remains poorly understood. Interestingly, autopsies show the presence of viral proteins in different parts of the nephron, particularly in proximal tubular cells (PTC). These findings suggest a potential role for the virus in the development of MVD-related kidney injury. To shed light on this effect, we infected primary human PTC with Lake Victoria Marburg virus and conducted transcriptomic analysis at multiple time points. Unexpectedly, infection did not induce marked cytopathic effects in primary tubular cells at 20 and 40 h post infection. However, gene expression analysis revealed robust renal viral replication and dysregulation of genes essential for different cellular functions. The gene sets mainly downregulated in PTC were associated with the targets of the transcription factors MYC and E2F, DNA repair, the G2M checkpoint, as well as oxidative phosphorylation. Importantly, the downregulated factors comprise PGC-1α, a well-known factor in acute and chronic kidney injury. By contrast, the most highly upregulated gene sets were those related to the inflammatory response and cholesterol homeostasis. In conclusion, Marburg virus infects and replicates in human primary PTC and induces downregulation of processes known to be relevant for acute kidney injury as well as a strong inflammatory response.
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.
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.
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.
Zehn Jahre Mitmenschlichkeit
(2024)
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.
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.
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.
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.
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
• NCoR1 is the most highly expressed endothelial corepressor.
• Loss of NCoR1 promotes angiogenic function in endothelial cells.
• Loss of NCoR1 promotes a tip cell position during angiogenic sprouting.
Abstract
Corepressors negatively regulate gene expression by chromatin compaction. Targeted regulation of gene expression could provide a means to control endothelial cell phenotype. We hypothesize that by targeting corepressor proteins, endothelial angiogenic function can be improved. To study this, the expression and function of nuclear corepressors in human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and in murine organ culture was studied. RNA-seq revealed that nuclear receptor corepressor 1 (NCoR1), silencing mediator of retinoid and thyroid hormone receptors (SMRT) and repressor element-1 silencing transcription factor (REST) are the highest expressed corepressors in HUVECs. Knockout and knockdown strategies demonstrated that the depletion of NCoR1 increased the angiogenic capacity of endothelial cells, whereas depletion of SMRT or REST did not. Interestingly, the effect was VEGF signaling independent. NCoR1 depletion significantly upregulated angiogenesis-associated genes, especially tip cell genes, including ESM1, DLL4 and NOTCH4, as observed by RNA- and ATAC-seq. Confrontation assays comparing cells with and without NCoR1-deficiency revealed that loss of NCoR1 promotes a tip-cell position during spheroid sprouting. Moreover, a proximity ligation assay identified NCoR1 as a direct binding partner of the Notch-signaling-related transcription factor RBPJk. Luciferase assays showed that siRNA-mediated knockdown of NCOR1 promotes RBPJk activity. Furthermore, NCoR1 depletion prompts upregulation of several elements in the Notch signaling cascade. Downregulation of NOTCH4, but not NOTCH1, prevented the positive effect of NCOR1 knockdown on spheroid outgrowth. Collectively, these data indicate that decreasing NCOR1 expression is an attractive approach to promote angiogenic function.
Highlights
• Since there is only a low level of evidence, it is difficult to agree on state-of-the-art standards or to provide recommendations and guidelines.
• The value of combining several monitoring devices for dual or triple guidance must be challenged.
• The principle of fascial plane blocks is suitable to avoid traumatic needle-to-nerve contact. However, local toxicity must be regarded as a possible mechanism for nerve injuries.
• Block procedures might be conducted during sedation or general anesthesia when considering the individual patients' clinical situations and the expertise of the anesthesiologist.
• The quality of ultrasound equipment and education provided by the corresponding anesthesia department is highly relevant
Highlights
• Out of the six edible pumpkin seeds found in Cameroonian C. sativus showed most potent anti-proliferative effects on prostate cells.
• Its oil conserved almost all the effects of raw seeds and prevented benign prostatic hyperplasia (BPH).
• It exhibited potent anti-inflammatory activities in rat with BPH.
Abstract
Pumpkin seeds are claimed to treat prostate tumour/cancer. The in vitro (ability to inhibit cell growth through MTT assay) and in vivo (ability to prevent testosterone-induced BPH in rats at the doses of 125, 250, 500 and 1000 mg/kg BW) of six edible pumpkin seeds found in Cameroonian were assessed. The endpoints were cell growth arrest, prostate mass and volume, prostatic epithelium height, prostatic proteins, prostate specific antigen (PSA) and inflammatory cytokines. In vitro, C. sativus seeds exhibited the most potent antiproliferative effects on DU145 and PC3 prostate cancer cells and its oil conserved almost all the effects of raw seeds. Further, it prevented the increased of prostate relative mass and volume, prostate epithelium height, PSA and testosterone dose-dependently compared to normal rats. This effect is thought to be mediated through antiandrogenic, estrogenic and anti-inflammatory activities, evidenced by a decreased in IL-1β, IL-6 and TNFα level. Overall, this results justify its traditional use.
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).
Rationale and Objectives: Lumbar disk degeneration is a common condition contributing significantly to back pain. The objective of the study was to evaluate the potential of dual-energy CT (DECT)-derived collagen maps for the assessment of lumbar disk degeneration.
Patients and Methods: We conducted a retrospective analysis of 127 patients who underwent dual-source DECT and MRI of the lumbar spine between 07/2019 and 10/2022. The level of lumbar disk degeneration was categorized by three radiologists as follows: no/mild (Pfirrmann 1&2), moderate (Pfirrmann 3&4), and severe (Pfirrmann 5). Recall (sensitivity) and accuracy of DECT collagen maps were calculated. Intraclass correlation coefficient (ICC) was used to evaluate inter-reader reliability. Subjective evaluations were performed using 5-point Likert scales for diagnostic confidence and image quality.
Results: We evaluated a total of 762 intervertebral disks from 127 patients (median age, 69.7 (range, 23.0–93.7), female, 56). MRI identified 230 non/mildly degenerated disks (30.2%), 484 moderately degenerated disks (63.5%), and 48 severely degenerated disks (6.3%). DECT collagen maps yielded an overall accuracy of 85.5% (1955/2286). Recall (sensitivity) was 79.3% (547/690) for the detection of no/mild lumbar disk degeneration, 88.7% (1288/1452) for the detection of moderate disk degeneration, and 83.3% (120/144) for the detection of severe disk degeneration (ICC = 0.9). Subjective evaluations of DECT collagen maps showed high diagnostic confidence (median 4) and good image quality (median 4).
Conclusion: The use of DECT collagen maps to distinguish different stages of lumbar disk degeneration may have clinical significance in the early diagnosis of disk-related pathologies in patients with contraindications for MRI or in cases of unavailability of MRI.
Rationale and Objectives: Bone non-union is a serious complication of distal radius fractures (DRF) that can result in functional limitations and persistent pain. However, no accepted method has been established to identify patients at risk of developing bone non-union yet. This study aimed to compare various CT-derived metrics for bone mineral density (BMD) assessment to identify predictive values for the development of bone non-union.
Materials and Methods: CT images of 192 patients with DRFs who underwent unenhanced dual-energy CT (DECT) of the distal radius between 03/2016 and 12/2020 were retrospectively identified. Available follow-up imaging and medical health records were evaluated to determine the occurrence of bone non-union. DECT-based BMD, trabecular Hounsfield unit (HU), cortical HU and cortical thickness ratio were measured in normalized non-fractured segments of the distal radius.
Results: Patients who developed bone non-union were significantly older (median age 72 years vs. 54 years) and had a significantly lower DECT-based BMD (median 68.1 mg/cm3 vs. 94.6 mg/cm3, p < 0.001). Other metrics (cortical thickness ratio, cortical HU, trabecular HU) showed no significant differences. ROC and PR curve analyses confirmed the highest diagnostic accuracy for DECT-based BMD with an area under the curve (AUC) of 0.83 for the ROC curve and an AUC of 0.46 for the PR curve. In logistic regression models, DECT-based BMD was the sole metric significantly associated with bone non-union.
Conclusion: DECT-derived metrics can accurately predict bone non-union in patients who sustained DRF. The diagnostic performance of DECT-based BMD is superior to that of HU-based metrics and cortical thickness ratio.
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.
Abstract
The co-occurrence of insulin resistance (IR)-related metabolic conditions with neuropsychiatric disorders is a complex public health challenge. Evidence of the genetic links between these phenotypes is emerging, but little is currently known about the genomic regions and biological functions that are involved. To address this, we performed Local Analysis of [co]Variant Association (LAVA) using large-scale (N=9,725-933,970) genome-wide association studies (GWASs) results for three IR-related conditions (type 2 diabetes mellitus, obesity, and metabolic syndrome) and nine neuropsychiatric disorders. Subsequently, positional and expression quantitative trait locus (eQTL)-based gene mapping and downstream functional genomic analyses were performed on the significant loci. Patterns of negative and positive local genetic correlations (|rg|=0.21-1, pFDR<0.05) were identified at 109 unique genomic regions across all phenotype pairs. Local correlations emerged even in the absence of global genetic correlations between IR-related conditions and Alzheimer’s disease, bipolar disorder, and Tourette’s syndrome. Genes mapped to the correlated regions showed enrichment in biological pathways integral to immune-inflammatory function, vesicle trafficking, insulin signalling, oxygen transport, and lipid metabolism. Colocalisation analyses further prioritised 10 genetically correlated regions for likely harbouring shared causal variants, displaying high deleterious or regulatory potential. These variants were found within or in close proximity to genes, such as SLC39A8 and HLA-DRB1, that can be targeted by supplements and already known drugs, including omega-3/6 fatty acids, immunomodulatory, antihypertensive, and cholesterol-lowering drugs. Overall, our findings underscore the complex genetic landscape of IR-neuropsychiatric multimorbidity, advocating for an integrated disease model and offering novel insights for research and treatment strategies in this domain.
Highlights
Local genetic correlations found even in the absence of global correlations.
Both positive and negative local correlations found for IR-neuropsychiatric pairs.
Enrichment for immune, and insulin signalling pathways, among others.
Pinpointed shared likely causal variants within 10 genomic regions.
Identified therapeutic targets, e.g., SLC39A8 and HLA-DRB1, for drug repurposing.
Background: Dual-energy CT (DECT)-derived bone mineral density (BMD) of the distal radius and other CT-derived metrics related to bone health have been suggested for opportunistic osteoporosis screening and risk evaluation for sustaining distal radius fractures (DRFs).
Methods: The distal radius of patients who underwent DECT between 01/2016 and 08/2021 was retrospectively analyzed. Cortical Hounsfield Unit (HU), trabecular HU, cortical thickness, and DECT-based BMD were acquired from a non-fractured, metaphyseal area in all examinations. Receiver-operating characteristic (ROC) analysis was conducted to determine the area under the curve (AUC) values for predicting DRFs based on DECT-derived BMD, HU values, and cortical thickness. Logistic regression models were then employed to assess the associations of these parameters with the occurrence of DRFs.
Results: In this study, 263 patients (median age: 52 years; interquartile range: 36–64; 132 women; 192 fractures) were included. ROC curve analysis revealed a higher area under the curve (AUC) value for DECT-derived BMD compared to cortical HU, trabecular HU, and cortical thickness (0.91 vs. 0.61, 0.64, and 0.69, respectively; p <.001). Logistic regression models confirmed the association between lower DECT-derived BMD and the occurrence of DRFs (Odds Ratio, 0.83; p <.001); however, no influence was observed for cortical HU, trabecular HU, or cortical thickness.
Conclusions: DECT can be used to assess the BMD of the distal radius without dedicated equipment such as calibration phantoms to increase the detection rates of osteoporosis and stratify the individual risk to sustain DRFs. In contrast, assessing HU-based values and cortical thickness does not provide clinical benefit.
Highlights
• Single nucleotide variants (SNVs) may affect transcription factor (TF) binding
• Fast statistical approach to assess significance of differential TF binding for SNVs
• Validate new approach on in vitro and in vivo TF binding assays
• Applications on GWAS SNVs and large eQTL studies illustrate utility
Summary
Non-coding variants located within regulatory elements may alter gene expression by modifying transcription factor (TF) binding sites, thereby leading to functional consequences. Different TF models are being used to assess the effect of DNA sequence variants, such as single nucleotide variants (SNVs). Often existing methods are slow and do not assess statistical significance of results. We investigated the distribution of absolute maximal differential TF binding scores for general computational models that affect TF binding. We find that a modified Laplace distribution can adequately approximate the empirical distributions. A benchmark on in vitro and in vivo datasets showed that our approach improves upon an existing method in terms of performance and speed. Applications on eQTLs and on a genome-wide association study illustrate the usefulness of our statistics by highlighting cell type-specific regulators and target genes. An implementation of our approach is freely available on GitHub and as bioconda package.
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.
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.
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.
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.
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.
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
The lipid content of skin plays a determinant role in its barrier function with a particularly important role attributed to linoleic acid and its derivatives. Here we explored the consequences of interfering with the soluble epoxide hydrolase (sEH) on skin homeostasis. sEH; which converts fatty acid epoxides generated by cytochrome P450 enzymes to their corresponding diols, was largely restricted to the epidermis which was enriched in sEH-generated diols. Global deletion of the sEH increased levels of epoxides, including the linoleic acid-derived epoxide; 12,13-epoxyoctadecenoic acid (12,13-EpOME), and increased basal keratinocyte proliferation. sEH deletion (sEH-/- mice) resulted in thicker differentiated spinous and corneocyte layers compared to wild-type mice, a hyperkeratosis phenotype that was reproduced in wild-type mice treated with a sEH inhibitor. sEH deletion made the skin sensitive to inflammation and sEH-/- mice developed thicker imiquimod-induced psoriasis plaques than the control group and were more prone to inflammation triggered by mechanical stress with pronounced infiltration and activation of neutrophils as well as vascular leak and increased 12,13-EpOME and leukotriene (LT) B4 levels. Topical treatment of LTB4 antagonist after stripping successfully inhibited inflammation and neutrophil infiltration both in wild type and sEH-/- skin. While 12,13-EpoME had no effect on the trans-endothelial migration of neutrophils, like LTB4, it effectively induced neutrophil adhesion and activation. These observations indicate that while the increased accumulation of neutrophils in sEH-deficient skin could be attributed to the increase in LTB4 levels, both 12,13-EpOME and LTB4 contribute to neutrophil activation. Our observations identify a protective role of the sEH in the skin and should be taken into account when designing future clinical trials with sEH inhibitors.
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.
Biological drug substance (DS) is typically stored frozen to increase stability. However, freezing and thawing (F/T) of DS can impact product quality and therefore F/T processes need to be controlled. Because active F/T systems for DS bottles are lacking, freezing is often performed uncontrolled in conventional freezers, and thawing at ambient temperature or using water baths.
In this study, we evaluated a novel device for F/T of DS in bottles, which can be operated in conventional freezers, generating a directed air stream around bottles. We characterized the F/T geometry and process performance in comparison to passive F/T using temperature mapping and analysis of concentration gradients. The device was able to better control the F/T process by inducing directional bottom-up F/T. As a result, it reduced cryo-concentration during freezing as well as ice mound formation. However, freezing with the device was dependent on freezer performance, i.e. prolonged process times in a highly loaded freezer were accompanied by increased cryo-concentrations. Thawing was faster compared to without the device, but had no impact on concentration gradients and was slower compared to thawing in a water bath.
High-performance freezers might be required to fully exploit the potential of directional freezing with this device and allow F/T process harmonization and scaling across sites.
Wissenschaftsbasierte und verständliche Gesundheitsinformationen sind ein Kernelement der Evidenzbasierten Medizin und von Public Health. Ziel ist es, informierte Entscheidungen zu ermöglichen, die auf realistischen Einschätzungen von Gesundheitsrisiken sowie von Nutzen und Schaden möglicher Interventionen beruhen. In Deutschland wurden während der COVID-19-Pandemie die Standards für eine evidenzbasierte Risikokommunikation wenig beachtet. Häufig war die öffentliche Berichterstattung einseitig, unvollständig und missverständlich. Bedrohungsszenarien haben emotionalen Stress und unnötige Angst ausgelöst. Eine systematische und umfassende Aufarbeitung der Pandemiemaßnahmen ist auch in Deutschland dringlich geboten. Dabei müsste eine kritisch-konstruktive Analyse der medialen Risikokommunikation von Expert*innen, Politiker*innen und Medien ein zentrales Element der Aufarbeitung sein. Die Ergebnisse sollen helfen, aus der vergangenen Pandemie zu lernen, um für künftige Krisen besser vorbereitet zu sein.
Purpose: The IC-8® Apthera™ (AcuFocus Inc.™, Irvine, California, USA) is the first small aperture intraocular lens (IOL) to receive FDA approval for presbyopia correction in the summer of 2022. It is a single-piece hydrophobic acrylic monofocal lens, which is placed in the capsular bag. In its center it carries a black circular mask (FilterRing™) with a diameter of 3.23 mm consisting of polyvinylidene fluoride and carbon black nanoparticles. In the center of this mask sits a 1.36 mm wide aperture. Thanks to this pinhole effect the IC-8® serves as an extended-depth-of-focus (EDOF) IOL and can be used in presbyopia correction.
This report describes the case of a patient with an IC-8® implant who underwent Nd:YAG laser capsulotomy for posterior capsule opacification (PCO). The post laser checkup showed a dark central optical change within the IOL and the patient described optical phenomena as well as blurred central vision, which is why he received IOL exchange. The explanted IC-8® was sent to the Intermountain Ocular Research Center at the University of Utah for further analysis.
Observations: A 56-year-old male underwent cataract surgery with implantation of a non-diffractive EDOF-IOL on the right and the IC-8® small aperture IOL on the left eye. On the left eye, the patient had received penetrating keratoplasty seven years prior to the cataract operation due to posttraumatic corneal scarring. The early checkups after cataract surgery showed a corrected distance visual acuity (CDVA) in the left eye of +0.1 logMAR in the first month. About 5 months after the operation, PCO was first described on the left eye leading to a decrease in visual acuity to +0.4 logMAR (CDVA). Due to PCO, Nd:YAG laser capsulotomy was conducted 5 months after the cataract operation on the left eye. 12 shots were applied at 2.7 mJ. The following appointments showed a continuously reduced visual acuity of +1.3 logMAR (uncorrected) on the left eye and the patient described blurry and ‘swirled’ central vision. By slightly tilting his head and thus not using the center of his optic axis, he would be able to see sharper. Slit lamp examination showed a small optical change inside the IC-8® IOL not resembling a pit but believed to be a small pocket of air. Due to the ongoing symptoms as well as the reduced VA, the seemingly damaged small aperture IOL was exchanged for a three-piece hydrophobic acrylic monofocal lens, which was also placed in the posterior chamber. The explanted IC-8® was sent to the Intermountain Ocular Research Center at the University of Utah for further analysis. Results from gross and light microscopic analysis showed that the change caused by the Nd:YAG laser application consisted of a localized optical area containing carbon black nanoparticles used for the circular mask within the IOL.
Conclusions and importance: When dealing with PCO and performing Nd:YAG laser capsulotomy in eyes with an IC-8® IOL implant, the laser shots should be applied either inside the aperture or outside of the black circular mask of the IOL. Otherwise, the Nd:YAG laser can lead to bursts of carbon nanoparticles within the IOL which may cause optical phenomena as well as decreased visual acuity possibly resulting in an IOL exchange.
Highlights
• Piriform cortex and amgydala can be separated based on their distinct structural connectivity.
• Similar to histological findings, the connectivity of the piriform cortex suggests posterior frontal and temporal subregions.
• Subregions of the piriform cortex have distinct connectivity profiles.
• Anterior PC extended into ventrotemporal PC posteriorly, which has not been described before, requiring further investigation.
• All parcellations were made publicly available.
Abstract
The anatomy of the human piriform cortex (PC) is poorly understood. We used a bimodal connectivity-based-parcellation approach to investigate subregions of the PC and its connectional differentiation from the amygdala.
One hundred (55 % female) genetically unrelated subjects from the Human Connectome Project were included. A region of interest (ROI) was delineated bilaterally covering PC and amygdala, and functional and structural connectivity of this ROI with the whole gray matter was computed. Spectral clustering was performed to obtain bilateral parcellations at granularities of k = 2–10 clusters and combined bimodal parcellations were computed. Validity of parcellations was assessed via their mean individual-to-group similarity per adjusted rand index (ARI).
Individual-to-group similarity was higher than chance in both modalities and in all clustering solutions. The amygdala was clearly distinguished from PC in structural parcellations, and olfactory amygdala was connectionally more similar to amygdala than to PC. At higher granularities, an anterior and ventrotemporal and a posterior frontal cluster emerged within PC, as well as an additional temporal cluster at their boundary. Functional parcellations also showed a frontal piriform cluster, and similar temporal clusters were observed with less consistency. Results from bimodal parcellations were similar to the structural parcellations. Consistent results were obtained in a validation cohort.
Distinction of the human PC from the amygdala, including its olfactory subregions, is possible based on its structural connectivity alone. The canonical fronto-temporal boundary within PC was reproduced in both modalities and with consistency. All obtained parcellations are freely available.