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Das humane Immundefizienz-Virus (HIV) benötigt für die Virus-Zellbindung spezifische Oberflächenrezeptoren auf den Wirtszellen (z. B. CD4, CXCR4, CCR5). Zurzeit basiert die Behandlung der chronisch persistierenden HIV-Erkrankung auf einer lebenslangen Chemotherapie (Highly Active Antiretroviral Therapy, ART) bestehend beispielsweise aus einer Kombination von 2 Nukleosidanaloga und einem Protease-Inhibitor, die das Virus nicht eradiziert, sondern nur in seiner Vermehrung hemmt. Dies birgt jedoch die Gefahr der Entwicklung von Resistenzen gegenüber der medikamentösen Therapie. Zusätzlich wird eine Veränderung der HIV-Rezeptorspezifität unter der Behandlung mit Antagonisten des HIV-Rezeptors CCR5 befürchtet. Cytarabin (Ara-C) ist ein Zytostatikum, das in der Therapie von Leukämien eingesetzt wird. Als Nukleosidanalogon gehört es strukturell zur selben Wirkstoffklasse wie die in der HIV-Therapie eingesetzten Nukleosidanaloga, jedoch sind bisher keine antiretroviralen Eigenschaften für Ara-C beschrieben worden. Die T-lymphoide Zelllinie C8166 ist permissiv für HIV. Die Adaptation von C8166-Zellen an das Wachstum in Gegenwart von Ara-C (Zellinie C8166rAra-C5μM) resultierte in einer signifikanten Verringerung der Oberflächenexpression der HIV-Rezeptoren CD4 und CXCR4 und zu einer verringerten Permissivität gegenüber HIV. In der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, ob die Adaptation an Ara-C bei anderen T-lymphoiden Zelllinien ebenfalls zur Verringerung der Expression von CD4, und CXCR4 führt. Zusätzlich sollte untersucht werden, wie sich die Expression von CCR5 verhält. Es wurden die folgenden parentalen und an Ara-C adaptieten T-lymphoiden Zelllinien verwendet: H9, H9rAra-C600μM, MOLT4/8, MOLT4/8rAra-C100μM und MOLT4/8rAra-C200μM. Bei allen Ara-C resistenten Zelllinien kam es zu einer signifikant verringerten Expression von CD4 und CXCR4 auf mRNA und Proteinebene sowie zu einer signifikanten Erhöhung der CCR5-Expression. Im Gegensatz hierzu zeigten an AZT adaptierte H9-Zellen (H9rAZT3000μM) keine signifikante Veränderung in der Expression von CD4, CXCR4 oder CCR5 im Vergleich zu parentalen H9-Zellen. Die akute Behandlung der parentalen H9-Zellen mit niedrigen, untoxischen Ara-C Konzentrationen führte ebenfalls zu einem Anstieg der CCR5-Expression und zu einer Verminderung der CD4- und CXCR4-Expression. Zellzyklusmessungen ergaben, dass der Zellzyklus in mit untoxischen Ara-C-Konzentrationen behandelten H9-Zellen (Anstieg der Zellteilungsrate auf das 2-fache) und in allen an Ara-C adaptierten Zelllinien im Vergleich zu den unbehandelten bzw. parentalen Zellen stärker stimuliert war. Epigenetische Einflüsse könnten bei der veränderten Expression von CD4, CXCR4 und/oder CCR5 in Ara-C resistenten Zellen eine Rolle spielen. Dies erscheint jedoch unwahrscheinlich, da weder der DNA-Methylierungsinhibitor Aza-C noch der Histondeacetylase-Inhibitor SAHA die Expression von CD4, CXCR4 oder CCR5 beeinflussten. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob eine Kombination von Ara-C, das zu einer Verringerung der CXCR4- und CD4-Expression und zu einer Erhöhung der CCR5-Expression führt, mit CCR5-Inhibitoren eine therapeutische Option darstellt. Möglicherweise wirkt die Verwendung von Ara-C auch einem CCR5/CXCR4-Shift entgegen.
Die vorliegende Dissertationsschrift befasst sich mit der molekulargenetischen Analyse zweier Basalganglienerkrankungen. Zum einen wurden Patienten mit M. Parkinson genetisch untersucht, zum anderen Patienten mit autosomal dominanter zervikaler Torsionsdystonie. Die Aufgabe bestand in der passenden Wahl der Methode zur jeweiligen humangenetischen Fragestellung. Der erste Teil handelte von der Suche der krankheitsverursachenden Mutation für die autosomal dominante zervikale Torsionsdystonie mit Spätmanifestation auf Chromosom 18p (Kandidatenlokus DYT7). Die erkrankte Familie deutscher Herkunft zeigt dystone Symptome mit Betonung auf kraniozervikale und brachiale Körperabschnitte und ist somit die weltweit einzige bekannte Familie mit Vererbung dieser ansonsten sporadisch auftretenden Erkrankung. Die PCR-Sequenzierung der Kandidatengene ZFP161, LOC390828, NDUFV2 und PTPRM auf dem DYT7 Lokus erbrachte bei den sieben erkrankten Familienmitgliedern im Vergleich zu nicht verwandten Kontrollen (Ehepartner und 96 Kontrollen der Blutbank) keinen Aminosäureaustausch, der ausschließlich bei den erkrankten Probanden zu finden war. Technisch konzentrierte sich diese Untersuchung auf die Amplifizierung und anschließende Sequenzierung jedes einzelnen Exons in den zu untersuchenden Proben, und die Bestätigung einer putativen Mutation mittels Verdau der PCR-Produkte durch Restriktionsendonukleasen. Die Auswahl der Kandidatengene erfolgte aufgrund der Annahme pathobiochemischer Mechanismen, die durch andere Formen der vererbten Torsionsdystonie oder zellbiologische Experimente als krankheitsverursachend gelten. Auch wenn keine Mutation gefunden wurde, so konnten bereits bekannte und neue single nucleotide polymorphisms (SNP) etabliert werden. Die zweite Thematik befasste sich mit der Frage, ob das bereits bekannte Parkinson-Gen UCH-L1 auf dem PARK5 Lokus krankheitsverursachend für den autosomal dominanten M. Parkinson in einer spanischen Familie ist. Diese parametrische Kopplungsanalyse wurde mithilfe der heißen Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE) durchgeführt. Dabei konnte in allen Patienten und den Verwandten ersten Grades über Analyse der Mikrosatelliten nördlich und südlich der Kandidatenregion (UCH-L1) in einem Bereich sehr niedriger Rekombinationswahrscheinlichkeit eine Haplotypisierung erfolgen. Die Haplotypisierung zeigte nicht die erforderliche Identifizierung eines Krankheitsallels bei allen betroffenen Probanden. Somit ist hier neben der einzig bekannten deutschen PARK5 Familie keine weitere Familie mit UCH-L1 Mutation bestätigt worden. Dementsprechend ist die Ätiologie dieser Erkrankung in dieser Familie noch unklar, was aber der Bedeutung des Ubiquitin-Proteasom Systems in der Parkinson-Entität keinen Abbruch getan hat. Da alle anderen autosomal dominanten Parkinson-Loci ausgeschlossen sind, muss sich die Ursache für den M. Parkinson in dieser Familie in einem heute noch unbekannten Gen befinden. Weitere Untersuchungen im Rahmen eines Genomscans sind aufgrund der geringen Fallzahl nicht möglich. Die letzte Aufgabe dieser Arbeit bestand in der Durchführung einer Assoziationsstudie mit den putativen PINK1 (PARK6) Interaktoren NME4 und MTIF3 für den mehrheitlich sporadisch auftretenden M. Parkinson. Dabei wurden in zwei unabhängigen Studiengruppen mit insgesamt 453 sporadischen Parkinsonpatienten und 370 Kontrollen jeweils zwei SNPs auf gekoppelte Vererbung mit der Erkrankung untersucht. Der Unterschied zwischen den Testgruppen bestand im Studiendesign, da zum einen mit den Patienten nicht verwandte Kontrollen und zum anderen verwandte Kontrollen verwendet wurden. Die mit beiden Studientypen normalerweise auftretenden Probleme durch Stratifikation bzw. erniedrigte statistische Power konnten durch Kombination der Studien ausgeglichen werden. Das Methodenspektrum umfasste PCR und Restriktionsverdau, was zum Auffinden eines Kopplungsungleichgewichts für das Gen MTIF3 führte. Ein heterozygoter Basenaustausch für den Polymorphismus rs7669 erhöht signifikant das Relative Risiko an M. Parkinson zu erkranken, wohingegen der homozygote Basenaustausch das Krankheitsrisiko des Trägers signifikant erniedrigt. Bezüglich des Relativen Risikos wurde der Effekt der molekularen Heterosis nachgewiesen. Bei diesem mitochondrial lokalisierten Gen handelt es sich um einen Initiator der mitochondrialen Translation. Demzufolge besteht hier Einfluss auf die Homöostase und somit Funktionalität der Atmungskettenkomplexe, die als bedeutend für die Pathogenese des M. Parkinson angesehen werden. Die Verbindung zum mitochondrial lokalisierten PINK1 besteht aufgrund seiner Kinase-Aktivität in der An- und Abschaltung des mitochondrialen Translations - Initiationsfaktors. Aber auch die Wichtigkeit von NME4 konnte in dieser Studie trotz fehlender Assoziation nicht ausgeschlossen werden, da vorangehende experimentelle Ergebnisse dieses Protein bereits in den PINK1 Signalweg zuordnen konnten. MTIF3 könnte wohlmöglich ein wichtiger genetische Risikofaktor für den idiopathischen M. Parkinson sein. Es bleibt abzuwarten, ob zukünftige genetische und zellbiologische Experimente die Wichtigkeit, die in diesem Protein zu liegen scheint, bestätigen können.
Endokrin inaktives Hypophysenadenom und sekundäre Nebennierenrindeninsuffizienz : ein Fallbericht
(2021)
Das Hypophysenadenom als Ursache einer sekundären Nebennierenrindeninsuffizienz, nur mit isoliertem ACTH-Defizit, ist außergewöhnlich. Ein ACTH-Mangel tritt in der Regel nicht isoliert, sondern zusammen mit dem Ausfall anderer Hypophysenfunktionen auf. Besonders bei Patienten mit Kinderwunsch sollte den Erkrankungen der Hypophyse und der Nebennieren große Aufmerksamkeit geschenkt werden.
Rationale: The AMP-activated protein kinase (AMPK) is stimulated by hypoxia, and although the AMPKα1 catalytic subunit has been implicated in angiogenesis, little is known about the role played by the AMPKα2 subunit in vascular repair.
Objective: To determine the role of the AMPKα2 subunit in vascular repair.
Methods and Results: Recovery of blood flow after femoral artery ligation was impaired (>80%) in AMPKα2-/- versus wild-type mice, a phenotype reproduced in mice lacking AMPKα2 in myeloid cells (AMPKα2ΔMC). Three days after ligation, neutrophil infiltration into ischemic limbs of AMPKα2ΔMC mice was lower than that in wild-type mice despite being higher after 24 hours. Neutrophil survival in ischemic tissue is required to attract monocytes that contribute to the angiogenic response. Indeed, apoptosis was increased in hypoxic neutrophils from AMPKα2ΔMC mice, fewer monocytes were recruited, and gene array analysis revealed attenuated expression of proangiogenic proteins in ischemic AMPKα2ΔMC hindlimbs. Many angiogenic growth factors are regulated by hypoxia-inducible factor, and hypoxia-inducible factor-1α induction was attenuated in AMPKα2-deficient cells and accompanied by its enhanced hydroxylation. Also, fewer proteins were regulated by hypoxia in neutrophils from AMPKα2ΔMC mice. Mechanistically, isocitrate dehydrogenase expression and the production of α-ketoglutarate, which negatively regulate hypoxia-inducible factor-1α stability, were attenuated in neutrophils from wild-type mice but remained elevated in cells from AMPKα2ΔMC mice.
Conclusions: AMPKα2 regulates α-ketoglutarate generation, hypoxia-inducible factor-1α stability, and neutrophil survival, which in turn determine further myeloid cell recruitment and repair potential. The activation of AMPKα2 in neutrophils is a decisive event in the initiation of vascular repair after ischemia.
Dosing accuracy of two disposable insulin pens according to new ISO 11608-1: 2012 requirements.
(2015)
OBJECTIVE: The aim was to compare 2 disposable insulin pens, FlexTouch® (Novo Nordisk, insulin aspart) and SoloSTAR® (Sanofi, insulin glulisine), according to new ISO 11608-1:2012 requirements for dosing accuracy.
METHODS: Sixty pens of each type were tested at 1, 40, and 80 U doses. Following the new ISO requirements, each dose was delivered from the front, middle, and rear one-third of the pen. Statistical analysis was performed using Student's t test.
RESULTS: Both pens delivered all doses within ISO limits. The difference between the average measured dose and the target dose was significantly smaller for SoloSTAR than FlexTouch at 40 U (P = .009) and 80 U (P = .008), but not at 1 U (P = .417).
CONCLUSION: Both insulin pens fulfilled the dosing accuracy requirements defined by ISO 11608-1:2012 at all 3 dosage levels.
Background The arterial in line application of the leukocyte inhibition module (LIM) in the cardiopulmonary bypass (CPB) limits overshooting leukocyte activity during cardiac surgery. We now studied in a porcine model whether LIM may have beneficial effects on cardiac function after CPB. Methods German landrace pigs underwent CPB (60 min myocardial ischemia; 30 min reperfusion)without (group I; n=6) or with LIM (group II; n=6). The cardiac indices (CI) and cardiac function were analyzed pre and post CPB with a Swan-Ganz catheter and the cardiac function analyzer. Neutrophil labeling with technetium, scintigraphy, and histological analyses were done to track activated neutrophils within the organs. Results LIM prevented CPB-associated increase of neutrophil counts in peripheral blood. In group I, the CI significantly declined post CPB (post: 3.26 +/- 0.31; pre: 4.05 +/- 0.45 l/min/m2; p<0.01). In group II, the CI was only slightly reduced (post: 3.86 +/- 0.49; pre 4.21 +/- 1.32 l/min/m2; p=0.23). Post CPB, the intergroup difference showed significantly higher CI values in the LIM group (p<0.05) which was in conjunction with higher pre-load independent endsystolic pressure volume relationship (ESPVR) values (group I: 1.57 +/- 0.18; group II: 1.93 +/- 0.16; p<0.001). Moreover, the systemic vascular resistance and pulmonary vascular resistance were lower in the LIM group. LIM appeared to accelerate the sequestration of hyperactivated neutrophils in the spleen and to reduce neutrophil infiltration of heart and lung. Conclusions Our data provide strong evidence that LIM improves perioperative hemodynamics and cardiac function after CPB by limiting neutrophil activity and inducing accelerated sequestration of neutrophils in the spleen.
Objective: The aim of this study was to report the basic cerebrospinal fluid (CSF) profile in patients with primary progressive multiple sclerosis (PPMS).
Methods: The results of CSF analysis from 254 patients with PPMS were collected at four university hospitals in Germany. Routine CSF parameters and different indices of intrathecal immunoglobulin synthesis were evaluated. We assessed possible correlations between the various CSF parameters and the expanded disability status scale (EDSS) both at the time of lumbar puncture and during the course of the disease.
Results: The median cell count and albumin concentration in the CSF did not deviate from normal values. The CSF-serum albumin-quotient (QALB) was elevated in 29.6% of the patients, while intrathecal immunoglobulin G (IgG) oligoclonal bands (OCBs) were detected in 91.1% of the patients. CSF-lactate levels as well as local IgM- and IgA-synthesis were correlated with the yearly disease progression rate, as assessed by EDSS.
Conclusion: We present the results of the hitherto largest and most detailed CSF biomarker profile in a cohort of 254 patients with PPMS. As reported previously, OCBs are the most sensitive marker for intrathecal IgG synthesis. CSF-lactate concentrations are positively correlated with the progression rate, which might suggest that mitochondrial dysfunction plays a relevant role in PPMS. The negative correlation between intrathecally produced IgM and IgA and disease progression may indicate their hitherto unexplored protective role.
18-OH-Corticosteron (18 ) wird als die unmittelbare Vorstufe der Aldosteron-Synthese angesehen. In-vitro-Untersuchungen sowie vereinzelten klinischen Beobachtungen zufolge sollen Nebennierenrinden-Adenome, im Gegensatz zu Nebennierenrinden-Hyperplasie, vermehrt 8- bilden. In der vorliegenden Studie wurde an 1.272 Patienten einer Hochdruckambulanz, wobei bei 84 Patienten mit primärem Aldosteronismus infolge eines Adenoms sowie bei 110 Patienten infolge einer Nebennierenrinden-Hyperplasie die Diagnose gesichert werden konnte, der diagnostische Stellenwert von 8- im Vergleich zu den Aldosteron-Metaboliten Aldosteron-18-Glucuronid (ALD-18-G) und Tetrahydroaldosteron (TH-ALD) untersucht. Dies im Hin blick auf: 1. die Erkennung eines primären Aldosteronismus, und 2. der differentialdiagnostischen Unterscheidung zwischen einem Adenom und einer Hyperpläsie.
Bezüglich der ersten Fragestellung wurde für 18-OHB - hinsichtlich der Unterscheidung zwischen dem primären Aldosteronismus infolge eines Adenoms und einer essentiellen Hypertonie-eine diagnostische Sensitivität von 99,2% bei einer diagnostischen Spezifität von 95,2% berechnet. Deutlich geringer war mit einer diagnostischen Sensitivität von 79,7% bei einer diagnostischen Spezifität von 60,9% die Abgrenzung zwischen dem primären Aldosteronismus infolge einer Hyperpläsie und einer essentiellen Hypertonie.
18-OHB war bei 11 der 84 Adenom- und 5 der 110 Hyperplasie-Patienten zunächst das einzig erhöhte Steroid im 24 h-Urin. Bei ihnen konnte erst innerhalb einer bis zu 2jährigen Beobachtungszeit ein langsamer Anstieg der Aldosteron-Metabolite beobachtet werden. Somit stellt das 18-OHB einen „Frühmarker" der Erkrankung dar.
In der Unterscheidung zwischen einem Nebennierenrinden-Adenom und einer -Hyperplasie besitzt 18-OHB mit einer diagnostischen Sensitivität von 84,5% bei einer diagnostischen Spezifität von 96,4% ein höheres Abgrenzungsvermögen als Tetrahydro-Aldosteron und Aldosteron-18-Glucuronid dar.
Für die Unterscheidung des Adenoms von der Hyperpläsie ließ sich für 18-OH-Corticosteron im 24 h-Urin ein Wert von 7,9 [ig/die als eine optimale Diskriminanzschwelle berechnen. Bei einer höheren Ausscheidung ist in 84,5% der Fälle mit einem Nebennierenrinden-Adenom zu rechnen. Hinsichtlich der diagnostischen Wertung von 18-OHB sind weder geschlechts- noch altersspezifische Abhängigkeiten zu berücksichtigen.
Die Bestimmung von Tetrahydro-Aldosteron (oder Aldosteron-18-Glucuronid) in Kombination mit 18-OH-Corticosteron stellt die optimale Methode zur Diagnostik des primären Hyperaldosteronismus, insbesondere infolge eines Adenoms, dar.
This article discusses the counterpart of interactive machine learning, i.e., human learning while being in the loop in a human-machine collaboration. For such cases we propose the use of a Contradiction Matrix to assess the overlap and the contradictions of human and machine predictions. We show in a small-scaled user study with experts in the area of pneumology (1) that machine-learning based systems can classify X-rays with respect to diseases with a meaningful accuracy, (2) humans partly use contradictions to reconsider their initial diagnosis, and (3) that this leads to a higher overlap between human and machine diagnoses at the end of the collaboration situation. We argue that disclosure of information on diagnosis uncertainty can be beneficial to make the human expert reconsider her or his initial assessment which may ultimately result in a deliberate agreement. In the light of the observations from our project, it becomes apparent that collaborative learning in such a human-in-the-loop scenario could lead to mutual benefits for both human learning and interactive machine learning. Bearing the differences in reasoning and learning processes of humans and intelligent systems in mind, we argue that interdisciplinary research teams have the best chances at tackling this undertaking and generating valuable insights.
Background and Aims: Fecal biomarkers are important non-invasive markers monitoring disease activity in inflammatory bowel disease (IBD). We compared the significance of fecal eosinophil cationic protein (fECP) and fecal calprotectin (fCal).
Methods: fECP and fCal were measured in patients with Crohn's disease (CD, n = 97), ulcerative colitis (UC, n = 53), Clostridioides difficile infection (CDI, n = 9), primary food allergy (PFA, n = 11), pollen-associated food allergy (n = 25) and non-inflammatory controls (n = 78). Results were correlated with clinical and endoscopic IBD activity scores.
Results: fECP was significantly elevated in CD, UC, CDI and PFA compared to controls. fCal was significantly increased in CD, UC and CDI. fECP had lower diagnostic accuracy than fCal (area under the curve (AUC) = 0.88) in differentiating between endoscopically active and inactive patients with IBD (AUC = 0.77, ROC analysis). In contrast to fCal, fECP correlated negatively with age and levels were also elevated in clinically and endoscopically inactive patients with IBD <45 years (endoscopically inactive IBD vs controls; AUC for fECP = 0.86; AUC for fCal = 0.62). However, in those patients with low inflammatory activity (fCal <250 mg/kg), high fECP indicated the need for treatment modification or surgery (fECP <200 µg/kg = 22%; 200–600 µg/kg = 44%; >600 µg/kg = 82%) at month 48 of follow-up.
Conclusions: fECP is a diagnostic and prognostic marker in young patients with IBD in remission.