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Einfluss von Erythropoetin auf die Proliferation und Viabilität humaner Synovialisfibroblasten
(2007)
Das Glykoprotein Erythropoetin (Epo) ist ein wichtiger Regulatur der Erythropoese. Über Bindung an seinen Rezeptor regt Epo die Proliferation, Differenzierung und Ausreifung erythroider Vorläuferzellen im Knochenmark an, fördert die Hämoglobinsynthese und steigert die Erythrozytenproduktion, indem es die Apoptose erythroider Stammzellen verzögert. Rekombinantes humanes Erythropoetin (rHu-Epo) wird seit 1989 in klinischen Studien zur Korrektur der Anämie vom Typ der chronischen Infektion oder Entzündung bei Rheumatoider Arthritis eingesetzt. Hierbei konnte neben einem Anstieg des Hämoglobingehaltes mehrfach eine Reduktion der Entzündungsaktivität rheumatischer Gelenke beobachtet werden. Es fiel vor allem eine Reduktion der Anzahl geschwollener und schmerzhafter Gelenke auf. Eine protektive Wirkung von Epo auf verschiedene Arten von Gewebe ist vielfach vorbeschrieben worden. So besitzt Epo in Tiermodellen die Fähigkeit, Organe wie Gehirn, Niere und Herz vor ischämischen Schädigungen zu schützen. In vorangegangenen Arbeiten zur Epo-induzierten Reduktion der Entzündungsaktivität humaner Synovialisfibroblasten bei Rheumatoider Arthritis wurde die Expression des Epo-Rezeptors und eine Hemmung der induzierten Prostaglandinproduktion gefunden. In der hier vorgelegten Arbeit wurde an diese Erkenntnisse angeknüpft und nach weiteren Möglichkeiten gesucht, über welche Epo seine antientzündliche Wirkung ausüben könnte. Die Vermutung, dass Epo über eine reduzierte Expression von Interleukin-8 in primären Synovialiszellen anti-chemotaktisch wirken könnte, ließ sich jedoch in unserem Versuch mittels ELISA nicht bestätigen. Auch die Überlegung, dass die Expression der Hämoxygenase-1 an dem antientzündlichen Effekt beteiligt sein könnte, mussten wir verwerfen, nachdem sich im Western Blot kein Hinweis darauf fand. Da in der Literatur mehrfach sowohl eine zytoprotektive Wirkung von Epo durch Hemmung der natürlichen Apoptose als auch proliferationsfördernde Eigenschaften in extramedullären Geweben beschrieben worden ist, wurde in dieser Arbeit auch der Einfluss von Epo auf Proliferation und Viabilität in humanen Synovialisfibroblasten untersucht. Hierbei konnten wir mit Hilfe eines MTS-Assay eine gewisse durch Epo induzierte Zunahme der Anzahl humaner Synovialisfibroblasten nachweisen. Mittels Durchflusszytometrie nach Propidiumiodid-Färbung der Zellen konnte außerdem gezeigt werden, dass Epo protektiv gegen den TNF-induzierten Zelltod wirkt. Hinweise für eine proliferationsfördernde Epo-Wirkung fanden wir im Gegensatz dazu nicht. Zusammenfassend konnten wir eine zytoprotektive Wirkung von rHu-Epo auch in synovialen Zellen finden. Über den molekularen Mechanismus der gesuchten anti-entzündlichen Wirkung können wir keine Aussage treffen.
Die Zuckertransporterfamilie ist eine Unterfamilie der MFS („major facilitator superfamily“), wobei die MFS wiederum als Überfamilie von Transportproteinen definiert wurde, die sich aus Proteinen mit 12 Transmembran-Domänen zusammensetzt. Im Rahmen dieser Doktorarbeit sollte die subzelluläre Lokalisation und physiologische Funktion der uncharakterisierten Mitglieder der Zuckertransporterfamilie Ybr241 und Ygl104 untersucht werden. Mittels Zellfraktionierung durch Saccharosedichtegradienten-Zentrifugation und Fluoreszenzmikroskopie konnte eine Lokalisation von Ybr241 und Ygl104 in der vakuolären Membran festgestellt werden. Da Plasmamembran-Proteine zur Degradation ubiquitiniert, über Endocytose internalisiert und in der Vakuole abgebaut werden, wurden weitere Lokalisationsstudien sowohl in Endocytose-Mutanten als auch in einer Mutante mit Defekten in der Ubiquitinierung durchgeführt. Diese ergaben, daß die vakuoläre Lokalisation nicht auf Degradation zurückzuführen war. Somit handelt es sich bei Ybr241 und Ygl104 um residente vakuoläre Membranproteine. Lokalisationsstudien in vps-Mutanten erbrachten Hinweise darauf, daß zumindest Ygl104, wie die meisten vakuolären Proteine, über den CPY-Weg zur Vakuole befördert wird. Weder durch Wachstumsanalysen noch mit Hilfe von Phenotype MicroArrays™ (Biolog, Inc.) konnten Phänotypen der Deletionsmutanten von Ybr241 und Ygl104 identifiziert werden. Allerdings zeigte sich im Verlauf der Arbeit, daß die Deletionsmutanten einen Vorteil beim Wachstum mit geringen Glucosekonzentrationen bei 37°C haben. Des weiteren bestanden aufgrund von Datenbankanalysen Anhaltspunkte auf eine Beteiligung am Trehalosestoffwechsel. Durch Hitzeschockexperimente konnte eine essentielle Rolle von Ybr241 und Ygl104 bei der Resistenz von Zellen gegenüber schwerem Hitzestreß identifiziert werden. Die verminderte Thermotoleranz der Deletionsmutanten war aber nicht auf einen geringeren Gehalt der Zellen am Streßschutzmolekül Trehalose zurückzuführen. Zudem deckte ein SGA („synthetic genetic array“) eine synthetisch kranke Interaktion von YBR241C und YGL104C mit dem Gen der Trehalose-6-Phosphat-Synthase TPS1 auf. Diese Interaktion sprach gegen eine Beteiligung der Genprodukte am Trehalosestransport, da tps1-Mutanten keine Trehalose enthalten. tps1-Mutanten haben einen Wachstumsdefekt mit schnell fermentierbaren Kohlenstoffquellen, der höchstwahrscheinlich auf einen Mangel an freiem Phosphat zurückzuführen ist. Somit scheinen die Proteine Ybr241 und Ygl104 die intrazelluläre Phosphatkonzentration zu beeinflussen. Eine Analyse ergab, daß der Phosphat- und Polyphosphatgehalt der Mutanten teilweise stark herabgesetzt war. Der Einfluß könnte direkt durch Phosphatimport in die Vakuole stattfinden oder sekundär über eine Verminderung der Glycerinproduktion, da durch die Synthese von Glycerin wieder Phosphat freigesetzt wird. Somit handelt es sich bei Ybr241 und Ygl104 möglicherweise um vakuoläre Phosphat- oder Glycerintransporter. Ferner konnte gezeigt werden, daß die saure Trehalase Ath1 sekretiert wird und Trehalose extrazellulär in Glucose hydrolysiert. Die Glucosemoleküle werden dann von der Hefezelle aufgenommen und verstoffwechselt. Somit spielt Ath1 eine essentielle Rolle beim Wachstum der Hefe mit Trehalose als Kohlenstoffquelle. Ziel des zweiten Teils dieser Doktorarbeit war die Entwicklung eines genomweiten Screens nach ER-Verpackungschaperonen, durch den bisher unbekannte Verpackungschaperone identifiziert werden sollten. Durch Testen verschiedener Varianten des Screens konnte ein Verfahren entwickelt werden, das prinzipiell funktionierte. Für den Einsatz im genomweiten Maßstab war es jedoch ungeeignet, da mit einer hohen Rate an falsch negativen Ergebnissen zu rechnen gewesen wäre.
Untersuchungen zur zerstörungsfreien Emittanzmessung an einem negativen Wasserstoffionenstrahl
(2007)
Die Arbeit beschäftigte sich sowohl theoretisch wie auch praktisch mit einem neuartigen Konzept zur Strahldiagnose — der zerstörungsfreien Emittanzmessung für negative Ionenstrahlen. Bei H¯ Strahlen kann auf mechanische Bauteile verzichtet werden, wenn bei einem kleinen Teil der H¯ Ionen das zusätzliche, nur mit 0,754 eV schwach gebundene Elektron durch Photodetachment abgelöst wird. Die neutralisierten H¯ Ionen können magnetisch oder elektrostatisch von den Elektronen und den verbliebenen H¯ Ionen separiert werden. Insbesonders die Neutralteilchen bieten sich zur Bestimmung der Phasenraumverteilung des Ionenstrahls an, da der Impulsübertrag bei der Photoneutralisation für die vorliegende Anwendung vernachlässigbar ist. Die Detektion des Divergenzwinkels kann durch einen Szintillator mit einer CCD–Kamera erfasst werden. Ein Modell zur Berechnung der Anzahl der neutralisierten Teilchen ist unter der Annahme homogener Dichteverteilungen entwickelt worden, um Aussagen zu den Anforderungen an Lasersystem und Detektor zu machen. Dabei zeigt sich die besondere Eignung des Meßverfahrens für Strahlstöme und Strahlparameter, wie sie typischerweise nach einem RFQ vorliegen. Da im Gegensatz zur Schlitz–Schlitz Emittanzmessung wird hier die Winkeldetektion mit einem ortsauflösenden Szintillator durchgeführt. Daraus ergibt sich als neues Verfahren eine Schlitz–Punkt Abbildung. Im Vergleich zum Schlitz–Schlitz Messprinzip können damit mehr Informationen über die Phasenraumverteilung gewonnen werden. Um diese neue Abbildungsfunktion zu untersuchen, ist eine Methode zur Simulation der Winkeldetektion entwickelt worden. In den Simulationen ist angenommen worden, daß der Schlitz bzw. Laser analog zur Messung einer yy´ Emittanz entlang der y–Achse durch den Ionenstrahl gefahren wird, die ausgeschnittene Teilchenverteilung ist bis zum Ort des Szintillators transportiert worden. Dabei sind etliche Zusammenhänge der Abbildungsfunktion zwischen den 2dim Phasenraumprojektionen yy´ , xx´ und der Verteilung der neutralisierten Ionen auf dem Teilchendetektor aufgezeigt worden. Dabei läßt sich nachweisen, daß die Aberrationen aus der anderen transversalen Ebene (x–Ebene) die Verteilungsfunktion mit beeinflusst. Für die experimentellen Untersuchung der Photodetachment Strahldiagnose wurde eine Beamline aus Ionenquelle mit Dumpingsystem, differentiellem Pumptank und Linsensystem aufgebaut. Dabei wurde bei einer vorhandenen H¯ Quelle der Strom von anfänglich 70 mycroA auf 2,5 mA gesteigert. Das Dumpingsystem erwies sich als sehr effektiv und lenkte bis zur Nachweisgrenze alle zusätzlich extrahierten Elektronen aus dem Strahl aus. Die Komponenten und der gesamte Aufbau zur Photodetachment Strahldiagnose schließen den Dipol bzw. die Konstruktion der Vakuumkammer zur Ladungsseparation, die Auswahl eines geeigneten Szintillators und die Bestimmung der Laserstrahlparameter und dessen Strahlwegs mit ein. Bei den Experimenten zur Photoneutralisation konnte eindeutig das Meßsignal dem Photodetachment zugeordnet werden. Auch die Linearität des Szintillators konnte eindeutig gezeigt werden. Ebenfalls konnte die Beeinflussung der Einzellinsen auf den Ionenstrahl an Hand neutralisierter Teilchen gezeigt werden: Bei Vergrößerung der Brechkraft wurde der zunächst große Strahldruchmesser mit einem Intensitätsmaximum im Strahlkern zu einer hohlstrahlähnlichen Verteilung mit einem Peak in der Strahlmitte und am Strahlrand fokussiert. Bei weiterer Steigerung der Linsenspannung ließ sich die Intensität im Strahlrand wieder reduzieren. Durch die Veränderung der y–Position wurden Winkelprofile mit den zuvor gemessenen Schlitz–Schlitz Emittanzfiguren verglichen. Dabei konnte der Divergenzwinkel und auch die Lage des Strahlkerns im Rahmen der Meßgenauigkeit sehr gut wiedergegeben werden. Andererseits zeigten sich deutliche Unterschiede bei der Auswertung der Intensitäten. Dies ist zum Teil auf die schlechte Wiedergabe eines Holhlstrahls durch eine zweidimensionale Phasenraumprojektion yy´ zu erklären. Außerdem ist der Ionenstrahl durch die kleine Bauhöhe der Magnetkammer kollimiert worden, was den Strahl im Vergleich zu den vorherigen Schlitz–Schlitz Emittanzmessungen nachhaltig beeinflusst hat. Dagegen wiesen im direkten Vergleich, nämlich der zweidimensionalen, „wahren“ Ortsverteilung des Ionenstrahls am Szintillator mit den aufaddierten Neutralteilchen–Verteilungen, beide Verteilungen sehr ähnliche Muster auf. Die Messungen sind fast ausnahmslos an stark aberrationsbehafteten Ionenstrahlen durchgeführt worden. Dabei konnte die in den Simulationen der Abbildungseigenschaften gefundenen geschlossenen, achtförmigen Verteilungen unter Berücksichtigung der begrenzten Nachweisempfindlichkeit des Detektors sehr gut nachvollzogen werden.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines geeigneten Assays (eines standardisierten Reaktionsablaufs) für die Analyse der Funktion und Aktivität der Transporter für organische Kationen (OCT) mit Hilfe der auf einer festkörperunterstützten Membran (SSM) basierenden Elektrophysiologie. Die zweite Kernaufgabe war die Entwicklung der Expressionssysteme für die heterologe OCT-Expression. In den neunzigen Jahren wurden neue Membranproteine, OCT1-3, identifiziert, die eine wichtige Komponente für den Transport der strukturell unterschiedlichen organischen Kationen im menschlichen Organismus darstellen (Gründemann et al., 1994; Koehler et al., 1997; Koepsell et al., 1998; Zhang et al., 1998). Da etwa fünfzig Prozent der in der Klinik gebräuchlichen Medikamente und viele andere exogene Substanzen (Xenobiotika) polare organische Verbindungen sind, die bei einem physiologischen pH-Wert (7,4) überwiegend in protonierter Form als Kationen vorliegen und mittels OCT aus dem Körper ausgeschieden werden, gehören diese Proteine zu den pharmazeutisch bedeutenden Zielmolekülen (Targets) bei der Entwicklung neuer Medikamente. Letztere stellt einen sehr langwierigen Prozess dar, der die Untersuchung zahlreicher Substanzbibliotheken auf ihre Wirkung auf bestimmte Targets voraussetzt. Aufgrund der rasanten technischen Entwicklung in der Laborautomatisierung und der digitalen Mikroskopie können mittlerweile mehrere tausend Wirkstoffkandidaten in Ultra-High-Throughput-Screenings (UHTS) am Tag getestet werden, von denen aber nur ein minimaler Prozentsatz eine erste positive Reaktion (Hit) mit dem Target zeigt. Die Ergebnisse aus dem primären Screening-Prozess werden in einem zweiten Screening-Prozess weiter bearbeitet. In diesen High-Content-Analysen (HCA) werden dabei entgegen den ersten Untersuchungen die Substanzen nicht mehr einzig auf ihre Interaktion mit dem Target getestet. Vielmehr werden möglichst alle Informationen gesammelt und Effekte analysiert. Zurzeit werden folgende Assays dafür eingesetzt (Geibel et al., 2006): 1) radioaktive Assays, wie Ligandbindungsassays, Flux-Assays; 2) Fluoreszenzassays auf Basis von spannungs- oder ionenabhängigen Farbstoffen; 3) Flux-Assays auf Basis von Atom-Absorptions-Spektroskopie (AAS); 4) manuelle patch-clamp-Assays. Allerdings können diese Assays wegen unterschiedlicher Einschränkungen nur begrenzt eingesetzt werden. So treten bei den Fluoreszenzassays aufgrund der Farbstoff-Substanz-Interaktionen oft falsche positive Ergebnisse auf. Methoden mit radioaktiv markierten Substraten sind aus sicherheitstechnischen Gründen mit hohem Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden. Das patch-clamp-System verfügt zwar über eine hohe Sensitivität und einen hohen Informationsgehalt, ist jedoch für das Screening wegen des geringen Durchsatzes und erheblicher Kosten nicht effizient. Diese Beispiele zeigen die Notwendigkeit der Entwicklung neuer Techniken für die pharmazeutische Wirkstoffsuche. Die SSM-basierte elektrophysiologische Detektionstechnologie ermöglicht die Untersuchung der Transportproteine in ihren nativen Membranen mit hoher Sensitivität ohne Fluoreszenzmarkierung (Geibel et al., 2006; Kelety et al., 2006). Diese Methode hat besondere Vorteile gegenüber anderen bei der Erforschung von Transporter-Proteinen, die im Gegensatz zu Ionenkanälen relativ wenig Ladung pro Zeiteinheit (1-104 Moleküle s-1) transportieren, und viele Techniken wegen der geringeren Empfindlichkeit für deren Untersuchung nicht geeignet sind.
Die Zahl der tödlichen Arbeitsunfälle hat im Untersuchungszeitraum von 1991-2004 in absoluten Zahlen kontinuierlich abgenommen. Damit setzt sich ein erfreulicher Trend fort, der auch in Arbeiten aus der Zeit davor festzustellen war und der sich in der vorliegenden Untersuchung genauso wie in der gesamtdeutschen Entwicklung spiegelt. Allerdings stellt sich das Bild etwas anders dar, wenn man diese Zahlen zur ebenfalls stark rückläufigen Zahl der Vollbeschäftigten in den hauptsächlich betroffenen Sparten, d.h. der Baubranche und der gewerblichen Industrie in Beziehung setzt. Vor diesem Hintergrund stellt sich heraus, daß sich ein gewisses Maß an Unfällen wohl trotz verbesserter Arbeitsschutzbedingungen nicht vermeiden läßt und daß die relative Abnahme weit geringer als angenommen ist. Es sind fast ausschließlich Männer, die am Arbeitsplatz tödliche Unfälle erleiden. Allerdings läßt sich die Hypothese, daß dies im männlichen Risikoverhalten begründet sei, nicht erhärten. Vielmehr spiegelt sich darin das Geschlechterverhältnis an unfallgefährdeten Arbeitsplätzen. Der Altersgipfel der Unfallopfer liegt wesentlich höher als dies dem Durchschnitt aller Arbeitnehmer entspräche, so daß von einer deutlich erhöhten Mortalität im höheren Alter ausgegangen werden muß. Die Mortalität ausländischer Arbeitnehmer ist ebenfalls stark erhöht und spiegelt nicht den relativen Anteil von Ausländern an den betroffenen Arbeitsplätzen. Noch mehr zeigt sich dies bei Absturzunfällen, die die größte Gruppe im Hinblick auf den Unfallmechanismus darstellen. Im Jahresverlauf zeigt sich durchweg eine im konstanten Verhältnis zur Zahl der Arbeitnehmer am Arbeitsplatz stehende Anzahl von tödlichen Unfällen. Auch im Verlauf über die Woche kann anhand der vorliegenden Zahlen die früher häufig nachgewiesene erhöhte Montagsmortalität nicht mehr bestätigt werden. Die Mortalität verhält sich proportional zur Zahl der geleisteten Arbeitsstunden. Eine tageszeitliche Schwankung ergibt sich mit einem Gefährdungshöhepunkt zwischen 10:00 und 11:00 Uhr vormittags. Bezüglich der Todesursache zeigte sich, daß besonders Opfer von Absturzunfällen ein stark erhöhtes Risiko haben, an einer Lungenembolie zu versterben, unabhängig von der Sturzhöhe. Sicherheit am Arbeitsplatz ist nach wie vor ein Problem, das es weiter zu verbessern gilt, wenn man die Feststellung berücksichtigt, daß nur in rund einem Viertel aller Unfälle die vorgeschriebenen Sicherheitsmaßnahmen sowohl von Arbeitgeber- wie von Arbeitnehmerseite eingehalten wurden und daß mithin drei Viertel aller Unfälle höchstwahrscheinlich vermeidbar gewesen wären.
Gegenstand der Arbeit sind römisch-pagane Ein- und Vorstellungen zu Tod, Jenseitigkeit und Vergänglichkeit im Medium der Grabinschrift. Die Grabinschrift wird als konventionelles, stereotypisiertes, zugleich aber valides und authentisches Vehikel für tod-jenseitige Einstellungen definiert. Umfaßt ist mit Rom, der italischen Halbinsel und der Gallia Narbonensis ein geschlossenes Gebiet. Es war zur Kaiserzeit, aus der der Großteil der analysierten, nicht chronologisch ausdifferenzierten Inschriften stammt, weitgehend romanisiert. Basis der Untersuchung sind die etwa 130.000 Inschriften der lateinischen epigraphischen Datenbank der Universitäten Frankfurt am Main und Eichstätt (EDCS) für den beschriebenen Bereich. Der fragmentarische Charakter der Grabinschrift als Element, das auf die epigraphische Dimension reduziert und vom materiellen und rituell-abstrakten Ursprungszusammenhang isoliert ist, wird diskutiert. Archäologische Quellen und andere nicht epigraphische Dimensionen des sepulkralen Ensembles und ihre Interaktion mit der Inschrift werden dargestellt. Die zum untersuchten Komplex aussagekräftigen paganen Grabtituli werden in 14 Kategorien thematisch ausdifferenziert nach Häufigkeiten erfaßt. Die quantitative Ausrichtung wird durch Beiziehung zahlreicher Einzelinschriften und kleiner thematischer Komplexe ergänzt. Quantitative und qualitative Dimension, Inschriftenmasse und individuelles Zeugnis bedingen, akzentuieren und korrigieren einander. Die Kategorien werden anhand der Forschungsliteratur diskutiert und interpretiert. Ergebnisse: 1. Intention aller grabepigraphisch gespiegelter Botschaften ist die Domestizierung des Todes und des Toten. 2. Wesentliche charakteristische römisch-pagane Strategien sind: Revitalisierung im Medium der ‚sprechenden Grabinschrift’; Fortexistenz in der dinglichen und abstrakten memoria (Grab und Gedächtnis); Fortexistenz in der scripta memoria als abstrahierende Weiterentwicklung des Grabmals als Stellvertreter des Toten; Fortexistenz im Kollektiv der Manes; Konstituierung des personifizierten Schicksals (Fatum) als deskriptiv-markierende, regelimaginierende Chiffre. 3. Mythologische Motive sowie nihilistische Statements sind in Gegensatz zu ihrem Echo in der Forschung extrem rar. 4. Die die Vergänglichkeit thematisierenden tituli bilden einen vergleichsweise großen und aussagekräftigen Komplex. 5. Das als mittelalterlich geltende Vanitasmotiv der ‚Begegnung der Lebenden und der Toten’ wird als genuin paganes Motiv identifiziert und beschrieben 6. Formal verkörpern die Grabinschriften ebenso wie die römischen Grabporträts stereotypisierte, rezipienten-, normen- und rollenorientierte Präsentationen des Toten von leichter Lesbarkeit, hohem Signalcharakter und Wiedererkennungswert („Typen“). 7. Allen Grabtituli inhärente Bestimmungen sind Markieren, Exponieren, Entschädigen – Markieren von Kult- und Gedächtnisort, Exponieren von Bildung, Prestige und Romanitas, Entschädigen und Befrieden des neidischen Toten. 8. Das Setzen der Grabinschrift ist Ausdruck von pietas und als ritueller Akt innerhalb religio und Orthopraxie eine jenseitige Handlung.
Für den mitochondrialen ABC-Transporter MDL1 (multidrug resistance like) aus Saccharomyces cerevisiae wurde eine Funktion als intrazellulärer Peptidexporter vorhergesagt. MDL1 ist wahrscheinlich am Export von Degradationsprodukten der m-AAA (matrixoriented ATPases associated with a variety of cellular activities) Protease in den Intermembranraum beteiligt (Young et al., 2001). Das MDL1-Homodimer besteht aus zwei Transmembrandomänen mit jeweils sechs potentiellen α-Helices und zwei Nukleotidbindedomänen. Eine Überexpression des ABC-Transporters in E. coli und L. lactis ist nicht möglich. Nur im homologen Expressionssystem kann eine bis zu 100-fach gesteigerte MDL1-Konzentration in Anwesenheit des induzierbaren GAL1-Promotors gegenüber dem endogenen Protein erreicht werden. Differentielle Zentrifugation, Immunogold-Markierungen und Proteasezugänglichkeitsexperimente zeigen, dass MDL1 ausschließlich in der mitochondrialen Innenmembran lokalisiert ist und die Nukleotidbindedomänen zur Matrix orientiert vorliegen. Mit Hilfe von Edman Sequenzierung des gereinigten His-getaggten MDL1 wurde eine 59 Aminosäuren lange mitochondriale Leitsequenz identifiziert. Die Deletionsvariante MDL1(60-695) wird ausschließlich in den Membranen des Endoplasmatischen Retikulums exprimiert. Ihre Motordomänen liegen zytosolisch orientiert vor. Beide MDL1-Varianten bilden homooligomere Komplexe vergleichbarer Größe und weisen ähnliche ATPase Aktivitäten auf. Die physiologischen Konsequenzen der Lokalisation in unterschiedlichen Membranen wurden in Zellen näher untersucht, deren mitochondrialer ABC-Transporter ATM1 (ABC transporter of mitochondria) deletiert ist. ATM1 ist von essentieller Bedeutung für die Biogenese zytosolischer Eisen/Schwefel-Proteine (Lill und Kispal, 2000). Der mitochondriale MDL1-Komplex kann zum Teil die ATM1-Funktion übernehmen, wohingegen ER-ständiges MDL1, als auch ATP Binde- und Hydrolyse inaktive Mutanten, den Δatm1 Wachstumsphänotyp nicht komplementieren können. Die physiologische Funktion von MDL1 ist somit eng mit der mitochondrialen Innenmembran und der Funktionalität des Proteins verbunden. Durch in vivo Komplementationsstudien wurden zwei mitochondriale ABC-Transporter ABCB10 und Pa_2_9660 aus H. sapiens bzw. P. anserina als funktionelle MDL1-Homologe identifiziert.
Im Gegensatz zur Minimierung von DFAs ist die exakte Minimierung von NFAs oder regulären Ausdrücken nachweislich schwierig, im allgemeinen Fall PSpace-schwer. Wir zeigen, dass selbst schwache Approximationen zur Minimierung von NFAs und regulären Ausdrücken wahrscheinlich nicht effizient möglich sind. Falls als Eingabe ein NFA oder regulärer Ausdruck der Größe n gegeben ist, löst ein Approximationsalgorithmus für das Minimierungsproblem mit Approximationsfaktor o(n) bereits ein PSpace-vollständiges Problem. Wenn wir uns auf NFAs oder reguläre Ausdrücke über einem unären - also einelementigen - Alphabet beschränken, so ist das Problem der exakten Minimierung NP-vollständig. Wir weisen nach, dass effiziente Approximationen für das unäre Minimierungsproblem mit Approximationsfaktor n^(1-delta) für jedes delta>0 nicht möglich sind, sofern P != NP gilt. Liegt die Eingabe als DFA mit n Zuständen vor, kann sie exponentiell größer sein als ein äquivalenter NFA oder regulärer Ausdruck. Dennoch bleibt das Minimierungsproblem PSpace-schwer, wenn die Anzahl der Übergänge oder Zustände in einem äquivalenten NFA oder die Länge eines äquivalenten regulären Ausdrucks zu bestimmen ist. Wir zeigen, dass auch hierfür keine guten Approximationen zu erwarten sind. Unter der Annahme der Existenz von Pseudozufallsfunktionen, die wiederum auf der Annahme basiert, dass Faktorisierung schwierig ist, zeigen wir, dass kein effizienter Algorithmus einen Approximationsfaktor n/(poly(log n)) für die Zahl der Übergänge im NFA oder die Länge des regulären Ausdrucks garantieren kann. Für die Zahl der Zustände im NFA weisen wir nach, dass effiziente Approximationen mit Approximationsfaktor (n^(1/2))/(poly(log n)) ausgeschlossen sind. Wir betrachten dann Lernprobleme für reguläre Sprachen als Konzeptklasse. Mit den entwickelten Methoden, die auf der Annahme der Existenz von Pseudozufallsfunktionen beruhen, zeigen wir auch, dass es für das Problem des minimalen konsistenten DFAs keine effizienten Approximationen mit Approximationsfaktor n/(poly(log n)) gibt. Für den unären Fall hingegen weisen wir nach, dass es einen effizienten Algorithmus gibt, der einen minimalen konsistenten DFA konstruiert und erhalten somit auch einen effizienten PAC-Algorithmus für unäre reguläre Sprachen, die von DFAs mit n Zuständen akzeptiert werden. Für unäre Beispielmengen weisen wir außerdem nach, dass es keine effizienten Algorithmen gibt, die minimale konsistente NFAs konstruieren, falls NP-vollständige Probleme nicht in Zeit (n^(O(log n)) gelöst werden können. Andererseits geben wir einen effizienten Algorithmus an, der zu unären Beispielmengen einen konsistenten NFA mit höchstens O(opt^2) Zuständen konstruiert, wenn ein minimaler konsistenter NFA opt Zustände hat. Abschließend betrachten wir das Lernen von DFAs durch Äquivalenzfragen. Für den nicht-unären Fall ist bekannt, dass exponentiell viele Fragen für DFAs mit n Zuständen benötigt werden. Für unäre zyklische DFAs mit primer Zykluslänge und höchstens n Zuständen zeigen wir, dass Theta((n^2)/(ln n)) Äquivalenzfragen hinreichend und notwendig sind. Erlauben wir größere zyklische DFAs als Hypothesen, kommen wir mit weniger Fragen aus: Um zyklische DFAs mit höchstens n Zuständen durch Äquivalenzfragen mit zyklischen DFAs mit höchstens n^d Zuständen für d <= n als Hypothesen zu lernen, sind O((n^2)/d) Fragen hinreichend und Omega((n^2 ln d)/(d (ln n)^2)) Fragen nötig.
In der onkologischen Therapie gehören Übelkeit und Erbrechen zu den am häufigsten auftretenden Nebenwirkungen. Sowohl in der Chemo- als auch in der Strahlentherapie gilt ihre Prophylaxe und Therapie als Herausforderung an alle behandelnden Personen. Zahlreiche Studien beschäftigen sich mit der Inzidenz und der Prophylaxe dieser Nebenwirkungen, jedoch immer nur bei Einsatz von Chemooder Strahlentherapie. Ziel dieser Arbeit war es, das Auftreten und die Prophylaxe von akuter Nausea und Emesis bei der simultanen Kombination beider Therapieverfahren zu untersuchen. Dabei wurden in einer retrospektiven Studie die Daten von 335 Patienten, die sich im Zeitraum vom 24.11.1995 bis zum 16.07.2005 an der Klinik für Strahlentherapie der Johann-Wolfgang-Goethe Universität einer simultanen Radiochemotherapie unterzogen, erfasst und ausgewertet. In diesem Patientenkollektiv traten akute Nausea und Emesis in 48,1% und 25,4% der Fälle während der Therapie auf. Wir untersuchten das Auftreten von Nausea und Emesis im Patientenkollektiv in Abhängigkeit von verschiedenen patienten- und therapie-assoziierten Faktoren, die für die Chemo- und Strahlentherapie als Risikofaktoren bekannt sind. Bei den patienten-assoziierten Faktoren konnten das weibliche Geschlecht als Risikofaktoren für therapie-induzierte Nausea und Emesis nachgewiesen werden. Bei Frauen trat Nausea in 61,5% der Fälle auf, während bei nur 40,8% der männlichen Patienten Nausea zu beobachten war. Des Weiteren konnte bei jungen Patienten (unter 40 Jahren), mit einer Nausea-Rate von 72,0%, ein statistisch signifikanter Unterschied gegenüber den über 40-jährigen Patienten (46,1%) festgestellt werden. Patienten, die über eine PEG-Sonde ernährt wurden, zeigten ein statistisch signifikant häufigeres Auftreten von Nausea und Emesis (p=0,0334 und p=0,0173). Die Auswertung der einzelnen Patienten sprach jedoch gegen einen kausalen Zusammenhang der Ernährung über eine PEG-Sonde mit dem Auftreten von Nausea und Emesis. Auch das Tumorstadium, der Karnofsky-Index und ein Alkoholabusus in der Anamnese ließen sich nicht als statistisch signifikante Risikofaktoren für ein vermehrtes Auftreten von Nausea und Emesis unter kombinierter Radiochemotherapie nachweisen. Es ließ sich ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Nausea und Emesis und einer Abnahme des Körpergewichts während der Therapie herstellen. Beispielsweise litten Patienten, die mehr als 10% ihres Körpergewichts verloren, in 75% der Fälle unter Nausea, während nur 42% der Patienten, deren Gewichtsveränderung weniger als 5% betrug, Nausea erlebten. Die Höhe des Gewichtsverlustes und die Stärke von Nausea und Emesis ließen sich nicht in Beziehung setzen. Als therapie-assoziierten Risikofaktoren für Nausea und Emesis wurde das emetogene Level der Chemotherapie in Abhängigkeit der zytostatischen Substanz und das emetogene Level der Strahlentherapie in Abhängigkeit vom bestrahlten Zielvolumen und den applizierten Einzeldosen untersucht. Es stellte sich heraus, dass das Auftreten von Nausea und Emesis in diesem Patientenkollektiv hauptsächlich vom emetogenem Potential der Chemotherapie abhing, es waren deutliche Schwankungen im Auftreten von Nausea (45,7%) und Emesis (26,7%) zu beobachten. Die Untersuchung der Einflüsse der Strahlentherapie zeigten keine eindeutig statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den verschiedenen Zielvolumina und täglich applizierten Einzeldosen. Des Weiteren wurde das Auftreten von Nausea und Emesis zu Beginn und am Ende der Radiochemotherapie verglichen. Hier konnte bei der Betrachtung aller Patienten insgesamt keine Zunahme von Nausea und Emesis festgestellt werden. Jedoch erhöhte sich die Wahrscheinlichkeit, in den Folgezyklen der Chemotherapie unter Nausea zu leiden, wenn im ersten Zyklus Nausea erlebt wurde, um 45%. Bei der antiemetischen Prophylaxe stellte sich die Anwendung eines 5-HT3-Antagonisten in Kombination mit Dexamethason bei Patienten mit hoch, beziehungsweise extrem hoch emetogener Chemotherapie als die wirkungsvollste heraus. Im Vergleich unserer Ergebnisse mit veröffentlichten Studien, konnten bei der alleinigen Chemotherapie mit dieser Prophylaxe zum Teil statistisch signifikant niedrigere Raten von Nausea und Emesis erzielt werden, als in unserem Patientenkollektiv bei der kombinierten Radiochemotherapie. Bei Patienten mit niedrig oder moderat emetogener Chemotherapie traten Nebenwirkungen wie Übelkeit und Erbrechen am wenigsten bei Patienten auf, die Dexamethason als antiemetische Prophylaxe erhielten. Hier konnten trotz der zusätzlichen Radiotherapie in unserem Patientenkollektiv größtenteils ähnliche Ergebnisse erzielt werden, wie in der Literatur bei alleiniger Chemotherapie angegeben wurden. Dimenhydrinat und Metoclopramid zeigten bei kombinierter Radiochemotherapie als zusätzliche Medikation, bei fortlaufender antiemetischer Grundtherapie, die besten Ergebnisse in der Therapie von Nausea und Emesis.