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Kardiovaskuläre Erkrankungen nehmen einen großen Sektor des gegenwärtigen Krankheitsspektrums ein. Die Entdeckung von Stammzellen, die sich zu Gefäßen oder Herzmuskelzellen entwickeln können, bietet neben bereits etablierten Behandlungen völlig neue therapeutische Ansatzpunkte zur kardialen Regeneration dieser Patienten. Neben embryonalen oder adulten Stammzellen kommen auch leicht aus dem peripheren Blut zu gewinnende endotheliale Vorläuferzellen für mögliche Therapien in Frage. Um den Ansatz der Differenzierung von Stamm- oder Vorläuferzellen in Herzmuskelzellen in vitro zu untersuchen, wurde ein bereits bekanntes Modell der Ko-Kultur von neonatalen Rattenkardiomyozyten mit verschiedenen Populationen von Stamm- oder Vorläuferzellen genutzt. Anlehnend an dieses Modell wurden in dieser Arbeit EPCs für sechs Tage zusammen mit neonatalen Kardiomyozyten der Ratte kultiviert. Es zeigt sich, dass EPCs nach sechs Tagen Ko-Kultur mit neonatalen Rattenkardiomyozyten in der Lage sind, zu Kardiomyozyten zu differenzieren und typische kardiomyozytäre Eigenschaften aufweisen, zu denen beispielsweise die Expression kardiospezifischer Proteine gehören sowie die Integration mit umliegenden Kardiomyozyten. Nach Etablierung dieses Versuchsansatzes wurde die Differenzierungskapazität der EPCs KHK erkrankter Patienten untersucht, sowie der Einfluß von Statineinnahme der Patienten, da eine prinzipielle Wirkung der Statine auf EPCs bereits vielfach beschrieben wurde. Es zeigt sich, dass auch EPCs von KHK-Patienten in der Lage sind, zu Kardiomyozyten zu differenzieren, wobei eine verringerte Differenzierungsrate zu beobachten ist. Durch Behandlung der Patienten mit Statinen lässt sich diese verringerte Kapazität verbessern, wie sich nicht nur in einer Querschnittsuntersuchung, sondern auch im prospektiven Verlauf gezeigt hat. Der Mechanismus, über den Statine eine Verbesserung der EPC-Differenzierung erreichen, ist nicht geklärt. Interessanterweise sind Statine in vitro nicht in der Lage, die EPCDifferenzierung zu Kardiomyozyten zu verbessern. Der vielversprechende Ansatz der Regeneration von Gewebe durch Stammzellen wird durch die vergleichsweise geringe Ausbeute an differenzierten Zellen limitiert. Aus diesem Grunde wurden verschiedene Versuche durchgeführt, die Differenzierungsrate in vitro anzuheben. Leider zeigen VEGF (beschrieben ist beispielsweise ein positiver Effekt auf Überleben und Migration), 5’-Azacytidine (Erhöhung der Differenzierungsrate embryonaler Stammzellen) oder hypoxisch-konditioniertes Medium (Erhöhung der Differenzierung von Stammzellen in neurales Gewebe) keinen positiven Effekt auf die EPC-Differenzierungsrate zu Kardiomyozyten. Von grundlegender Bedeutung ist es, die Mechanismen der Differenzierung von Stamm- oder Vorläuferzellen aufzuklären. Erschwert wird diese Aufgabe durch die Möglichkeit, dass in verschiedenen Geweben verschiedene Mechanismen (Zellfusion auf der einen und Transdifferenzierung auf der andere Seite) für die Stammzellintegration verantwortlich sein könnten. Mithilfe einer Ko-Kultur der EPCs mit fixierten Kardiomyozyten konnte gezeigt werden, dass die Differenzierung der EPCs zu Kardiomyozyten den direkten Kontakt zu anderen Kardiomyozyten benötigt, jedoch nicht zwingend auf einer Zellfusion basiert. Um den Differenzierungsprozess weiter zu untersuchen, wurden die für die Zell-Zell- oder Zell-Matrix- Interaktion wichtigen Proteine untersucht. In einem Blockierungsversuch der für die Zell-Matrix- Interaktion wichtigen Integrine, ließ sich kein Nachweis für eine Rolle der Integrine für den Differenzierungsprozess erbringen. Für die Zell-Zell- Interaktion stellen die kalziumabhängigen Cadherine eine wichtige Gruppe dar. In einer Ko-Kultur, die in einem kalziumfreien Medium durchgeführt wurde, ließ sich eine signifikante Reduktion des Überlebens der EPCs feststellen. Ein weiterer Versuch, der mit einer Mischung verschiedener Cadherin-blockierender Antikörper durchgeführt wurde, zeigt eine signifikante Reduktion der Differenzierung der EPCs in Kardiomyozyten. Die Untersuchung, welches Cadherin für den Differenzierungsprozess eine besondere Bedeutung spielt, ist Gegenstand gegenwärtiger Untersuchungen. Diese Doktorarbeit zeigt, dass EPCs prinzipiell in der Lage sind, in Kardiomyozyten zu differenzieren. Ebenso sind EPCs KHK-erkrankter Patienten in der Lage in Kardiomyozyten zu differenzieren, jedoch zu einem geringeren Prozentsatz. Statinbehandlung steigert den Prozentsatz der EPC-Differenzierung bei KHK-erkrankten Patienten. Mit medikamentöser Behandlung (beispielsweise Statineinnahme) könnte der Stammzelltherapieansatz bei KHK-erkrankten Patienten unterstützt werden. Erste Hinweise für den komplexen Prozess der Progenitorzelldifferenzierung weisen auf einen kalziumabhängigen, Cadherin-vermittelten Mechanismus hin.
NO ist ein gasförmiges Molekül, das durch drei verschiedene NO-Synthasen hergestellt werden kann. Die Signalkaskaden von NO sind multipel und sehr stark von der jeweiligen Konzentration abhängig. In niedrigen Dosen ist NO an der Regulation physiologischer Prozesse beteiligt, wohingegen hohe NO-Spiegel, wie sie von der induzierbaren NO Synthase (iNOS) im Verlauf von entzündlichen Erkrankungen produziert werden, zytotoxische Effekte wie Apoptose und Nekrose bedingen können. Der Wachstumsfaktor PDGF kann durch Inhibition der iNOS Expression, dieser hohen NO Produktion entgegen wirken. Ob NO im Gegenzug auch eine Wirkung auf das PDGF-System aufweist, sollte mit dieser Arbeit geklärt werden. Da die Aktivität von PDGF letztendlich von der Rezeptormenge abhängt, wurde die expressionsmodulatorische Wirkung von NO auf der PDGF-Rezeptorebene untersucht.
Im ersten Teil der Arbeit wurden MZ mit dem NO-Donator DETA-NO stimuliert. Mittels PCR-Analyse konnte gezeigt werden, dass NO die PDGFR-α-mRNA Expression zeit- und dosisabhängig induziert. Die Expression von PDGFR-β wird hingegen nicht wesentlich beeinflusst. Western-Blot-Analysen (WB) bestätigten die Regulierbarkeit des PDGFR-α auch auf Translationsebene. Als nächstes sollte geprüft werden, ob die durch exogene Applikation eines NO-Donatoren hervorgerufene Induktion des PDGFR-α auch durch eine endogene NO-Produktion imitiert werden kann. Hierzu wurden MZ mit dem Zytokin IL-1β inkubiert. IL-1β steigert die iNOS und auch die PDGFR-α-Expression durch Induktion von Transkriptionsfaktoren. Die IL-1β bedingte PDGFR-α-Expression könnte dabei über zwei Mechanismen reguliert werden: Einerseits über die gesteigerte Synthese von NO durch iNOS und andererseits durch direkte Interaktionen der IL-1β-induzierten Transkriptionsfaktoren mit dem PDGFR-α-Promotor. Um die NO bzw. iNOS-vermittelte von der Promotor-vermittelten Wirkung zu unterscheiden, wurden MZ zusätzlich mit dem NOS-Inhibitor L-NMMA inkubiert. L-NMMA war im Stande die durch IL-1β hervorgerufene Erhöhung der PDGFR-α Proteinmenge signifikant auf 60% zu reduzieren, was die Beteiligung der iNOS bzw. von NO an der IL-1β vermittelten Regulation des PDGFR-α impliziert. NO entfaltet seine Wirkung über verschiedene Signalkaskaden. Der klassische Weg verläuft über die Aktivierung der löslichen Guanylatzyklase (sGC). Um die Beteiligung der sGC an der NO-vermittelten Induktion des PDGFR-α zu untersuchen, wurden DETA-NO stimulierte MZ zeitgleich mit ODQ, einem Inhibitor der sGC inkubiert. Die durch NO verursachte Erhöhung der PDGFR-α-Proteinmenge konnte durch die gleichzeitige Zugabe von ODQ komplett gehemmt werden. Die Behandlung von MC mit dem sGC-Aktivator YC-1 imitierte andererseits den NO-Effekt. Beide Versuche zusammengenommen beweisen die Notwendigkeit der sGC-Aktivierung zur NO-vermittelten Induktion des PDGFR-α. Da viele Gene schon auf Transkriptionsebene durch NO beeinflusst werden, wurde der an einen Vektor gebundene PDGFR-α-Promotor vor das Luziferase-Gen kloniert und MZ mit diesem Konstrukt transfiziert. Die transfizierten MZ wurden mit DETA-NO oder 8-BromocAMP stimuliert. cAMP erhöht die Aktivität des PDGFR-α-Promotors und diente somit als Positivkontrolle. Die Promotoraktivität wurde indirekt über das Luziferase-Renilla-System bestimmt. Da NO im Gegensatz zu 8-Bromo-cAMP die Promotoraktivität nicht erhöhte, ist davon auszugehen, dass die NO-abhängige Induktion des PDGFR-α posttranskriptionell erfolgt oder, dass das NO-responsive Element nicht in unserem Konstrukt enthalten war.
Im letzten Abschnitt meiner Arbeit wurde die Funktionsfähigkeit des neusynthetisierten PDGFR-α Proteins bestätigt. Hierzu wurde die Phosphorylisierung vom PDGFR-α und von einem weiteren in der PDGF-Signalkaskade angeordneten Enzym, der antiapoptotisch wirksamen Proteinkinase B (PKB) untersucht. Mit DETA-NO vorbehandelte MZ wurden mit PDGF-BB stimuliert und eine Nachweisanalyse mit einem Phospho-spezifischen Antikörper der gegen pTyr720-PDGFR-α (pPDGFR-α) gerichtet ist, durchgeführt. Der Vergleich mit nichtvorbehandelten MZ belegt eindeutig, dass die NO vermittelte Erhöhung der basalen PDGFR-α-Proteinmenge auch zu einer Zunahme an detektierbarem pPDGFR-α führt, die dann wiederum eine Verstärkung der Signaltransduktion zur Folge hat. So konnten in DETANO vorbehandelten MZ, die mit dem α-Rezeptor spezifischen Liganden PDGF-AA stimuliert wurden, eine vergleichsweise erhöhte PKB-Phosphorylierung festgestellt werden. In einer Kooperation mit Dr. L. Schäfer (Universität Münster) konnte ferner gezeigt werden, dass die NO-Abhängigkeit der PDGFR-α Proteinexpression auch im Krankheitsverlauf eines experimentellen Glomerulonephritismodells, zu beobachten ist. Durch WB-Analysen und immunhistologischen Färbungen konnte dargelegt werden, dass die Vorinjektion des iNO-Sspezifischen Inhibitors L-NIL die Produktion von phosphoryliertem und unphosphoryliertem PDGFR-α Protein in Anti-Thy.1.1-behandelten Ratten signifikant hemmt. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse darauf hin, dass NO über eine Aktivierung der sGC, die Produktion von funktionsfähigem PDGFR-α- Protein in vitro und in vivo steigert. Die pathophysiologische Bedeutung der NO-vermittelten Induktion des PDGFR-α im Krankheitsprozess der GN, wird gegenwärtig in weiteren in vivo Experimenten untersucht.
Die Verfügbarkeit tierexperimentelle Leberzirrhosemodelle ist für das Studium der pathogenetischen Mechanismen, die zu einer fortschreitenden Fibrosierung der Leber führen, von entscheidender Bedeutung. Das gegenwärtige Wissen über die Ursachen der Fibrogenese und die mit der Leberzirrhose einhergehenden morphologischen, pathophysiologischen und pathobiochemischen Veränderungen beruht in großem Maße auf solchen Studien, wobei der Reproduzierbarkeit der Modelle sowie der Vergleichbarkeit der Versuchsergebnisse mit dem klinischen Bild der Leberzirrhose beim Menschen besonderes Gewicht zukommt. Männliche Wistar-Ratten wurden nach hilus- oder duodenumnaher, operierter Ligatur des Ductus choledochus über einen Zeitraum von 1. bis 4. Woche beobachtet. Die Ergebnisse wurden anschließend mit denen eines laparotomierten Rattenkollektivs ohne Ligatur des Ductus choledochus verglichen. Trotz der bekannten anatomischen Unterschiede zwischen dem Pankreas des Menschen und der Ratte ist die Gallengangsligatur ein geeignetes tierexperimentelles Modell zur Untersuchung cholestatisch bedingter Stoffwechselveränderungen. Die Gallengangsligatur rief eine rasch einsetzende extensive Gallengangsproliferation hervor, die zur Bildung neuformierter intralobulärer Gallengänge führte und mit einer ödematösfibrotischen Verbreiterung der Portalfelder, Parenchymnekrosen und periportaler Fibrosierung mit porto-portalen und porto-venösen Septenbildungen einherging. Die vorgelegte Arbeit leistet einen Betrag zum Verständnis der Pathogenese einer kompletten obstruktiven Cholestase. Es wurde am Modell der gallengangsligierten Ratte untersucht, in welcher Weise bzw. in welchem Ausmaß die NOS- Expression aller NOS- Synthase –Isoformen unter den Bedingungen einer obstruktiven Cholestase verändert ist. Dabei wurde die APAAP- Methode auf Paraffinschnitten mit verschiedenen spezifischen NOS- Antikörper angewendet. Nach Fixierung und Anfertigung der Paraffinschnitte folgte der Nachweis der Stickstoffmonoxidsynthasen (NOS) durch Immunhistochemie mit Antikörpern (APAAPMethode), die jeweils spezifisch für die neuronale- (NOS 1), die induzierbare- (NOS 2) oder die endotheliale (NOS 3) NO- Synthase waren. Im Epithel fand sich eine deutlich erhöhte Expression aller NOS- Isoformen unter cholestatisch chronisch entzündlichen Bedingungen. Zellen regulieren über NO ihre Stoffwechselvorgänge und sekretorische Funktionen und kommunizieren über dieses Molekül mit anderen Zellen. NO spielt zudem eine bedeutende Rolle bei der Regulation der unspezifischen Immunabwehr. NO kann durch drei Isoenzyme der NO-Synthase (nc, i-, und ec-NOS) in zahlreichen Zellen konstitutiv und/ oder induzierbar synthetisiert werden. Die Expression der NO- Synthase ist in der Literatur für verschiedene Organe belegt. Die NOS- Expression für die Strukturen der Lebern ist dabei in letzter Zeit zunehmend im Mittelpunkt gerückt. Die erwarteten signifikanten Unterschiede im Expressionsmuster der gesunden und gallengangsligierten Gruppe konnten in dieser Untersuchung bestätigt werden. In der vorliegenden Studie konnte dargelegt werden, dass in den Lebern unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen alle bekannten NO-Synthasen-Isoformen enthalten sind, die NO in verschiedenen Strukturen und unterschiedlichem Umfang exprimieren, wobei allerdings kein signifikanter Unterschied im Expressionsmuster zwischen den NOS- Isoformen zu erbringen war. Es erfordert jedoch weitere Studien den genauen Mechanismus der diskutierten regulierenden Wirkungen noch eingehender zu erforschen. Stickstoffmonoxid (NO) ist ein wichtiger Mediator des Immunsystems. Die Synthese von NO, einem einfachen Radikal mit vielfältigen Funktionen in physiologischen und pathologischen Prozessen, stellt einen unspezifischen Mechanismus der Immunantwort dar. Es existieren zwei Isoenzyme, die NO synthetisieren. Die induzierbare Stickstoffmonoxid-Synthase (i-NOS) lässt sich nach Stimulation mit LPS und Zytokinen in verschiedenen Zellen nachweisen. Diese Zellen v.a Makrophagen setzen unter dem Einfluß von Zytokinen NO in sehr hohen Konzentrationen frei. Indem es mit Superoxidanionen zu dem stark toxischen Peroxynitrit reagiert, kann NO einen unspezifischen toxischen Effekt ausüben. Andererseits hat NO auch eine Schutzfunktion. In einem Sepsis-Modell an Ratten wirkt die Stimulation von iNOS hepatoprotektiv. Viele Autoren vergleichen die Synthese von NO durch die NOS mit einem zweischneidigem Schwert oder teilen NO eine duale Rolle zu, mit physiologisch in niedrigen Konzentrationen auftretenden wünschenswerten, essentiellen und hepatoprotektiven Effekten und in höheren Konzentration vorkommenden zytotoxischen, krankheitsauslösenden- oder vermittelnden destruierenden Effekten, so dass man bei der in Zukunft möglichen Entwicklung pharmakologisch wirksamer NOS- Inhibitoren oder NO Donatoren beides, heilsame Therapie und mögliche pathophysiologische Nebenwirkungen abgewogen werden müssen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit legen nahe, dass der Expression aller NOS-Synthase-Isoformen und der Bildung von Stickstoffmonoxid in Lebern eine zentrale Bedeutung für die sekundär cholestasebedingte Leberzirrhosen zukommt.
Untersuchungen zur Rolle von 14-3-3-Proteinen beim Wachstum von Neuriten in neuronalen Kulturen
(2004)
In dieser Arbeit konnte per Western-Blot-Analyse gezeigt werden, dass 14-3-3-Proteine ein primär überlappendes Expressionsmuster in den Organen der Ratte Herz, Leber, Niere, Pankreas, Lunge, Milz, Groß- und Kleinhirn, zeigen. 14-3-3 zeta wird in Großhirnhomogenaten wesentlich stärker exprimiert als in allen anderen Organen, auch dem Kleinhirn, was für eine wichtige Rolle bei höheren neurologischen Funktionen sprechen könnte. Daher wurde auf eine isoformspezifische Funktion von 14-3-3 zeta in Nervenzellen spekuliert. Es wurden Deletionsmutanten von 14-3-3 zeta per PCR hergestellt und in den Expressionsvektor pcDNA3.1 kloniert. HEK-Zellen wurden mit diesem Plasmid und pEGFP-C-Aktin, einem Vektor, der die Gene für F-Aktin und grünes Fluoreszenzprotein aneinander gekoppelt enthält, kotransfiziert. Die Konstrukte 14-3-3 zeta-C-Terminus und -Helix 5/6 sollten in den Zellen so reichlich exprimiert werden, dass sie dominant-negativ wirken, indem sie die Funktion des endognen, intakten Proteins unterdrücken. Der generelle Transfektionserfolg zeigte sich durch eine kräftige grüne Anfärbung des neu synthetisierten Aktins in einem Großteil der Zellen. Die Zellen waren sämtlich, egal mit welchem 14-3-3-Konstrukt sie transfiziert waren, zu einer bedarfsgerechten Umlagerung ihres Aktins in wachsenden und sich teilenden Zellen in der Lage und zeigten einen normalen Aktinkortex. Auch morphologische Auffälligkeiten ergaben sich nicht. Die Methode der Aktinfärbung mittels pEGFP-C-Aktin-Transfektion konnte etabliert und mit der Darstellung des Aktins durch fluoreszenzmarkiertes Phalloidin verglichen werden. Ferner konnten durch die Proteinbestimmung in sich differenzierenden PC12-Zellen die unterschiedlichen Expressionsmuster der einzelnen 14-3-3 Isoformen während der Neurogenese und die frühe und drastische Induktion von 14-3-3 epsilon zum Zeitpunkt der Neuritenanlage gezeigt werden. Schließlich wurde die subzelluläre Kompartimentierung der verschiedenen 14-3-3-Isoformen durch Doppelimmunfluoreszenzfärbung gezeigt. Sie haben untereinander sehr ähnliche Expressionsmuster und halten sich überwiegen im Zytoplasma und der perinukleären Region auf. Den Nukleus sparen 14-3-3-Proteine in diesen Zellen im wesentlichen aus und gelangen auch nicht direkt an die Plasmamembran. Die Vesikelpopulation, die mit dem Vesikelmarker Synaptophysin angefärbt wurde, befindet sich in denselben Zellkompartimenten wie 14-3-3, innerhalb derer die beiden Proteine aber räumlich voneinander getrennt bleiben und nicht kolokalisieren.
Die vorliegende Dissertationsschrift beschreibt die Assoziation des arteriellen Blutdrucks und seiner einzelnen Parameter zur Intima Media-Verdickung des extracraniellen hirnversorgenden Karotissystems als Ausdruck für Frühstadien der Atherosklerose. Die Untersuchung wurde an einer Population von 6005 unselektierten Normalpersonen durchgeführt. Bei allen untersuchten Personen wurde ein standardisiertes Ultraschalluntersuchungsprotokoll durchgeführt und in einem ebenfalls standardisierten Untersuchungsgang die aktuellen Blutdruckparameter erhoben. Darüber hinaus erfolgte die Erfassung der weiteren relevanten vaskulären Risikofaktoren Nikotinabusus, Diabetes mellitus, Hypercholesterinämie, Übergewicht und Bewegungsmangel in jeweils standardisierten Untersuchungsprotokollen. Das extracranielle Karotissystem wurde im Bereich der A. carotis communis, der A. carotis-Bifurkation und der A. carotis interna mittels hochauflösender Duplexsonographie anhand eines standardisierten Untersuchungsganges beidseits untersucht und sekundär die Intima Media-Dicke mit Hilfe eines semiautomatischen Softwareprogramms exakt vermessen. Von den weiteren Analysen wurden alle Probanden mit signifikanten Plaque des extracraniellen Karotissystems ausgeschlossen, so dass zur Untersuchung der Assoziation des arteriellen Blutdrucks zu Frühformen der Intima Media-Verdickung schliesslich 5590 Personen zur Verfügung standen. Bei allen 5590 Personen wurden als aktuelle Blutdruckparameter in einer standardisierten Dreifach-Messung der Mittlere systolische und diastolische Blutdruck sowie die systolische Blutdruckvariabilität untersucht. Darüber hinaus erfolgte die Analyse des Faktors „Bekannter arterieller Hypertonus“ hinsichtlich seiner Bedeutung für die Intima Media-Verdickung. Alle untersuchten Parameter des arteriellen Blutdrucks wurden in einer Einzelfaktoranalyse sowie unter Einbeziehung der korrespondierenden vaskulären Risikofaktoren einer multivariaten Analyse unterzogen. Schließlich wurde der Einfluss einer vorbestehenden antihypertensiven Medikation auf die einzelnen Blutdruckparameter und ihrer Assoziation zur Intima Media-Dicke untersucht. Der bedeutendste Einzelfaktor des arteriellen Blutdrucks hinsichtlich der Entstehung einer Intima Media-Verdickung des extracraniellen Karotissystems ist der Mittlere systolische Blutdruck. Sowohl in der Einzelfaktoranalyse als auch unter Einbeziehung aller weiterer vaskulärer Risikofaktoren besteht eine statistisch hochsignifikante Beziehung zur Intima Media-Dicke. Ebenfalls von statistisch hochsignifikanter Bedeutung ist der anamnestisch erhobene Faktor einer „Vorbekannten arteriellen Hypertonie“. Sowohl in der Einzelfaktoranalyse als auch unter Einbeziehung der korrespondierenden vaskulären Risikofaktoren ist eine bedeutende Assoziation zur Intima Media-Dicke nachgewiesen worden. Weniger groß ist dagegen die Bedeutung der Faktoren „Mittlerer diastolischer Blutdruck“ und „Systolische Blutdruckvariabilität“. Hier wurden in der Einzelfaktoranalyse für beide Parameter eine statistisch hochsignifikante Assoziation zur Intima Media-Dicke erhoben, die jedoch in der multivariaten Untersuchung unter Berücksichtigung der weiteren Risikofaktoren nicht in statistisch relevanter Form reproduziert werden konnte. Alle untersuchten Einzelparameter des arteriellen Blutdrucks wiesen auch unter antihypertensiver Medikation eine hochsignifikante Beziehung zur IMT des extracraniellen Karotissystems auf, so dass der Einzelfaktor „Antihypertensive Medikation“ keine präventive Wirkung hinsichtlich der IMT hat. Entscheidend ist hier nach den vorliegenden Daten die tatsächliche Reduktion der Blutdruckwerte in den normotensiven Bereich, wobei dem Systolischen Blutdruck die größte Bedeutung zukommt.
1. Zielsetzung Die menschliche Leber erfüllt im Körper eine Vielzahl von Funktionen. Diese reichen von der Produktion von Blutgerinnugsfaktoren über die Speicherung von Glykogen bis zum Metabolismus von Fremstoffen. Pro Jahr ereignen sich jedoch mehrere tausend Fälle eines akuten oder chronischen Leberversagens, die häufig nicht anders als durch eine Lebertransplantation beherrschbar sind und häufig im „Tod auf der Warteliste“ enden. Eine adjuvante Maßnahme zur Lebertranplantation stellt die Überbrückung der Wartezeit mit Bioreaktoren oder Hepatozytentransplantationen dar, beide jedoch benötigen große Menge an differenzierten Hepatozyten. Hepatozyten dedifferenzieren jedoch schnell in Zellkulturen, so daß zuverlässige Marker zur Bestimmung des Differenzierungsgrades vonnöten sind. 2. Material und Methode Hepatozyten, die aus menschlichen Gewebeproben isoliert worden waren, wurden verschiedenen Komponenten der extrazellulären Matrix ausgesetzt, um zu überprüfen, ob sich ein spezifischer Einfluß einer oder mehrerer Komponenten belegen ließe. Als Marker dienten die zytoskelettalen Marker der Zytokeratine sowie die Oberflächenmarker der Integrine, MHC-I und II sowie ICAM-I, da von diesen Markern Veränderungen im Rahmen entzündlicher, neoplastischer und metabolischer Erkrankungen bekannt sind und weiterhin ein unterschiedliches Expressionsverhalten in embryonalen und adulten Geweben bekannt ist. Integrine, MHC-I und II sowie ICAM-I wurden stimuliert, um die Reaktionsfähigkeit im Laufe der Zellkultur zu erfassen. Untersucht wurden diese Marker mittels Durchflußzytometrie, Western Blot und konfokaler Laserscanmikroskopie. 3. Ergebnisse In allen Zellkulturen kam es zu Dedifferenzierungserscheinungen mit dem Auftreten unphysiologischer Zytokeratine und unphysiologischer Integrine. Hierbei war das Ausmaß der Dedifferenzierungserscheinungen eher von der Struktur der extrazellulären Matrix als ihrer Zusammensetzung abhängig, so daß unter dreidimensionalen Kulturbedingungen eine bessere Differenzierung als unter zweidimensionalen Bedingungen erzielt wurde. 4. Schlußfolgerung Humane Hepatozyten dedifferenzieren in Zellkulturen nach Aussaat in verschiedene extra zelluläre Matrices. Dabei ist das Ausmaß an Dedifferenzierung weniger abhängig von der Zusammensetzung der Matrix als mehr von der zwei- respektive Dreidimensionalität. Integrine stellen einen interessanten frühen Marker zur Beurteilung der Differenzierung dar und sollten in ergänzenden Experimenten, z. B. Kokultivierung mit nichtparenchymalen Zellen, weiter evaluirt werden.
Von Januar 1985 bis Dezember 1994 kamen 122 Patienten mit einem Kolonkarzinom im Abschnitt Flexura hepatica bis einschließlich Kolon descendens zur stationären Aufnahme in die damaligen Städtischen Kliniken Offenbach am Main. Bei allen Patienten wurde eine Laparotomie durchgeführt, zwei Tumoren konnten nicht reseziert werden, es wurden in diesen beiden Fällen Umgehungsanastomosen angelegt. Alle übrigen Karzinome wurden reseziert und Kolonanastomosierungen durchgeführt. Aufgrund verschiedener Operateure konnte keine exakt standardisierte Operationstechnik eingehalten werden, es wurde jedoch bei jeder Resektion nach der „no touch isolation technique“ von Turnbull vorgegangen. Das Krankengut setzte sich aus 57 Männern (46,7%) und 65 Frauen (53,3%) zusammen, dem entsprach ein Geschlechtsverteilungskoeffizient von 1 : 1,1 zugunsten der weiblichen Population. Die Altersgrenzen lagen zwischen 38 und 86 Jahren. Das Durchschnittsalter der Männer betrug 66,9 Jahre, das der Frauen 69,7 Jahre. Zur Aufnahme kamen 11% mit Karzinom im Tumorstadium I, 39% im Stadium II, 27% im Stadium III und 23% im Stadium IV. 10 Karzinome waren an der rechten Flexur, 42 im Kolon transversum, 33 an der linken Flexur und 37 im Kolon descendens lokalisiert. Die Auswertung erfolgte zum Teil aus eigenen Unterlagen, zum größeren Teil jedoch durch schriftliche Befragung der mitbehandelnden Ärzte. Bei 10 Patienten konnten keine weiteren Daten erhoben werden, bei den übrigen 112 Patienten waren Angaben und Befunde verfügbar. Bei den überlebenden Patienten wurde mindestens ein fünfjähriger Nachuntersuchungszeitraum eingehalten. In Anbetracht der geringen Häufigkeit von Kolonkarzinomen im untersuchten Bereich und der damit verbundenen geringen Fallzahl sind die vorliegenden Resultate jedoch nur bedingt relativierbar. Insgesamt fand sich für das Stadium I eine 5-Jahres-Überlebensrate von 81,8%, für das Stadium II eine von 59,1%, für das Stadium III von 51,9% und für das Stadium IV eine von 8%. Die perioperative Letalität (30 Tage) lag bei 8,2%. Lokoregionäre Rezidive entwickelten sich nach R0-Resektion in 13,7% der Fälle. Bei 26 Patienten entwickelten sich nach initialer R0-Resektion metastatische Absiedlungen. Insgesamt liegen die Überlebensraten im Vergleich zu Literaturangaben im Tumorstadium I und II unter den erwarteten Raten, dies ist jedoch zum Teil durch besondere Gegebenheiten im Einzelfall zu erklären. Im Tumorstadium III wurde eine Überlebenshäufigkeit deutlich über der erwarteten verzeichnet. Die Zahl lokoregionärer Rezidive liegt bei Vergleich mit anderen Autoren etwa im erwarteten Rahmen. Die perioperative Letalität wird zu mehr als 40% von Pneumonien verursacht und liegt über der, die in vergleichbaren Untersuchungen genannt wird.
Hintergrund: Unter dem zunehmenden Druck gesundheitsökonomischer Aspekte sollen die seit geraumer Zeit diskutierten „Clinical pathways“ einerseits die Qualität der medizinischen Versorgung und andererseits die Effizienz von Krankenhausabläufen verbessern. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Abläufe der chirurgischen Behandlung der Arteria Carotis-Stenose an zwei europäischen Kliniken (Frankfurt am Main in Deutschland und New Castle in Großbritannien) zu evaluieren. Aus diesen Ergebnissen wurde ein „Clinical pathway“ erstellt, welcher mittels einer prospektiven Untersuchung einer dritten Gruppe auf seine Effizienz überprüft werden sollte. Methoden: Im Zeitraum zwischen Juni 1999 und Oktober 1999 wurden in Frankfurt Gruppe I 26 Patienten, in New Castle im Zeitraum vom 01. bis 30. September 2000 25 Patienten retrospektiv bezüglich demographischer Daten, Risikofaktoren, Begleiterkrankungen, klinischem Insuffizienzstadium, Häufigkeit und Durchführungszeitpunkt (ambulant/ stationär) von Standarduntersuchungen, stationärer Liegedauer (prä- und postoperativ), Anästhesieform, intraoperativem Monitoring und die klinischen Ergebnisse untersucht. Dabei war von Interesse, welchen finanziellen Rahmen dieses Krankheitsbild in den verschiedenen Bereichen in Anspruch nahm und ob es Unterschiede in den aufgezählten Bereichen zwischen Frankfurt I und New Castle gab. Nach der Datenerhebung wurde unter Einsicht der aktuellen Literatur erarbeitet, in welchen Bereichen eine Kosteneinsparung am ergiebigsten wäre. Unter Berücksichtigung aller oben genannten Faktoren wurde von Juli 2002 bis September 2002 prospektiv eine dritte Patientengruppe untersucht (Frankfurt Gruppe II), an der die gewonnenen Ergebnisse im Rahmen eines „clinical pathway“ umgesetzt wurden. Ergebnisse: Das Alter und die Verteilung des Geschlechts waren in den drei Gruppen annähernd gleich. Mit Ausnahme der peripheren vaskulären Gefäßerkrankung, welche in New Castle deutlich höher war, waren auch Risikofaktoren sowie Begleiterkrankungen in den 3 Gruppen vergleichbar. In Frankfurt Gruppe I wurden präoperativ bei 65% der Patienten eine Angiographie und in New Castle standardmäßig bei allen Patienten diese Untersuchung durchgeführt. In Frankfurt Gruppe II lediglich bei 30%. In Frankfurt Gruppe I wurden im Untersuchungszeitraum vorrangig asymptomatische Stenosen Stadium I mit einer hochgradigen bis filiformen Lumeneinengung operiert (61,5%). In New Castle wiesen 68% der Patienten eine symptomatische ACI-Stenose Stadium II mit einer Lumeneinengung >75% auf. In Frankfurt Gruppe II fand man in 60% Stadium IV Patienten. In Frankfurt Gruppe I wurden alle Eingriffe während des Evaluationszeitraums in Intubationsnarkose durchgeführt, wobei in zwei Fällen eine zweite Operation in der gleichen Sitzung durchgeführt wurde. In New Castle wurden 8 Patienten in Regionalanästhesie operiert, wobei in einem Fall auf eine Intubationsnarkose gewechselt werden musste. In Frankfurt Gruppe II wurden alle Patienten in Intubationsnarkose operiert. In Frankfurt Gruppe I wurden 46% der Patienten vorübergehend auf der Intensivstation beaufsichtigt, in New Castle wurde ein Patient intensivmedizinisch versorgt, in Frankfurt Gruppe II waren es 30%. Die stationäre Gesamtaufenthaltsdauer betrug in Frankfurt Gruppe I 10 Tage. Davon waren im Durchschnitt 4,0 ± 3,3 Tage präoperativ und 6,0 ± 2,6 Tage postoperativ. Von insgesamt 5 Tagen war der Patient in New Castle im Durchschnitt 4,0 ± 3,3 Tage präoperativ und 1,0 ± 1,2 Tag postoperativ stationär untergebracht. In Frankfurt Gruppe II war ein Patient im Durchschnitt 6 Tage stationär. Davon 2,0 ± 1,3 Tage präoperativ und 4,0 ± 1,6 Tage postoperativ im Mittelwert. Bei jeweils einem Patienten an beiden Kliniken musste ein Revisionseingriff aufgrund einer Nachblutung vorgenommen werden (Frankfurt Gruppe I und New Castle). Keine Klinik wies einen postoperativen Todesfall auf. In Frankfurt Gruppe I fanden sich postoperativ 4 reversible und keine permanenten neurologischen Defizite. In New Castle waren 1 reversibles und 2 permanente Defizite zu verzeichnen. In Frankfurt Gruppe II fand man 1 passageres Defizit und 6 permanente Defizite. Von diesen Defiziten waren 6 periphere und 1 zentral neurologisch. Die Kosten für eine Standard Carotis-TEA betrugen in der Frankfurt Gruppe I 2.755,10 Euro, in New Castle 2.497,96 Euro und als Ergebnis der Umsetzung des „clinical pathways“ in der Frankfurt Gruppe II 2.372,45 Euro jeweils im Mittelwert. Anhand von Literaturrecherchen und Beurteilung der Ergebnisse aus der Frankfurt Gruppe I und New Castle ergab sich, nach Umsetzung eines „clinical pathway“ in der Frankfurt II Gruppe, dass eine Kosteneinsparung durch eine gezieltere Führung jedes Patienten ohne Erhöhung der Morbidität und Mortalität möglich ist. Diese gezielte Führung beinhaltet die Unterteilung der Patienten in eine von drei Einheiten, je nach zerebralem Insuffizienzstadium der Erkrankung und Compliance des Patienten (erte Einheit für das Insuffizienzstadium I und II, zweite Einheit für das Stadium IV und dritte Einheit für Patienten aus einer neurologischen Klinik). Ziel der Einheit 1 ist die ambulante Diagnostik mit Operation am Aufnahmetag, postoperativer Betreuung über den AWR und Entlassung spätestens am 2. postoperativen Tag. In der Einheit 2 soll der Patient versorgt werden, welcher aufgrund seiner fortgeschrittenen Erkrankung mehr Zuwendung benötigt. Hier erfolgt die gesamte Diagnostik stationär. Die postoperative Betreuung richtete sich individuell nach dem Zustand des Patienten, jedoch mit dem primären Ziel eine Versorgung über den AWR anzustreben. Die Einheit 3 ist für Patienten vorgesehen, welche mit der kompletten präoperativen Diagnostik von einer vornehmlich neurologischen Abteilung zum operativen Eingriff verlegt werden. Für diese Patienten wird postoperativ ein Bett auf der Intensivstation bereit gestellt. Sobald es der Zustand des Patienten erlaubt, wird er zur weiterführenden Behandlung in seine präoperative Klinik zurückverlegt. Durch die Zuteilung der Patienten zu einem der„clinical pathways“/ Einheiten war es möglich, zum einen die Anzahl der stationären Tage und zum anderen die Therapie von Patienten auf der Intensivstation zu reduzieren. Dieses wurde erreicht, obwohl 60% der Patienten der Frankfurt II Gruppe ein Insuffizienzstadium IV aufwiesen, im Vergleich zu „nur“ 10% und 20% in der Frankfurt Gruppe I und in New Castle. Durch die Behandlung nach einem dieser drei „clinical pathways“/ Einheiten konnte bei gleichbleibendem Behandlungserfolg eine Kostenreduktion von 14% erzielt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Arbeit war die Fragestellung zu untersuchen, ob die immunmagnetische Selektion mittels des Magnetic Absorbens Cell Sorter (MACS) im klinischen Maßstab möglich ist. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Arbeit befand sich lediglich die Stammzellselektion mittels des CD34+Antigens im klinischen Einsatz. In dieser Arbeit wird der Einsatz von CD133+Antikörpern zur immunmagnetischen Stammzellselektion, der Einsatz von CD56+Antikörpern zur NK-Zell-Selektion und der Einsatz von GD2-Antikörpern zur Depletion von Neuroblastomzellen untersucht. 1. CD133 ist ein Stammzellmarker der auf frühen hämatopoetischen Stammzellen vorkommt, auch werden Leukämien beschrieben, die zwar CD34 positiv, jedoch CD133 negativ sind. Ein großer Teil der Versuche zur CD133+ immunmagnetischen Selektion wurde mit kyrokonservierten Pherisaten durchgeführt. Dazu musste eine Methode gefunden werden solche Pherisate zu selektionieren. Nach einer Auftrennung der Pherisate mittels Ficoll- Dichtegradient war dies möglich. Hier konnte eine Reinheit der CD34+Stammzellen im Median von 71,7%( Range 28,5-76,7%, n=5) bei kyrokonservierten Pherisaten verglichen mit 97,5% (96,6% und 98,5%, n=2) bei frischen Pherisaten erreicht werden. Die Recovery der Stammzellen war bei kyrokonservierten Präparaten jedoch deutlich schlechter[Median 20,7% nach CD133+Selektion und 34,8% nach CD34+Selektion kyrokonservierte Pherisate versus 48,9% nach CD133+Selektion und 77,95% nach CD34+Selektion bei einem frischen Pherisaten]. Zum direkten Vergleich wurden jeweils Parallelansätze der Selektion mit CD34+ und CD133+ Antikörper und zweimaliger Immunmagnetischer Selektion durch den MACS durchgeführt: Die dabei erzielten Reinheiten CD34+Stammzellen waren mit 85% (Range 71,7-98,5, n=5) nach D34+Selektion und 89,5% (Range 79,8-98%, n=5) nach CD133 Selektion vergleichbar, bei frischen Pherisaten lagen diese sogar bei 97,5% beziehungsweise 95,1%. Damit konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, mittels des CD133+-Antikörpers Stammzellen in ausreichender Reinheit zu selektionieren. Die Recovery der CD34+Stammzellen lag nach CD133+Selektion bei ca. 60% der Stammzellen die durch CD34+ Selektion angereichert werden konnten. Dies war insofern zu erwarten da nur ca. 60% der CD34+Stammzellen auch CD133+ sind. 2. Die immunmagnetische Selektion von NK-Zellen wurde durch Markierung mit CD56+Antikörpern durchgeführt. Dabei wurde nach Anreicherung eine durchschnittliche Reinheit von 62,3% (Range 41,2-85,6%, n=3) erzielt. Im klinischen Einsatz sollte der Anteil der CD3+-Zellen möglichst gering sein. Durch Selektion mit CD56+Antikörper konnte der Anteil an CD3+ T-Zellen auf <104 CD3+ TZellen/ 108 NK-Zellen gesenkt werden. Durch eine immunmagnetische Depletion mit einem CD3+Antikörper konnte dieser Anteil weiter auf ca.103 T-Zellen/108NK-Zellen und damit um den log-2,4 gesenkt werden. Die Recovery der NK-Zellen zeigte in unseren Versuchen eine große Varianz[6,9%-89,5% ohne T-Zelldepletion; 6,6-60,6% nach T-Zelldepletion]. 3. Zur Depletion von Neuroblastomzellen anhand des GD2-Antigens wurde eine indirekte Markierung über einem chimären Human/Maus ch14.18􀂨CH2 GD2+ FITC markierten durchflusszytometrischen Antikörper und einem spezifischen immunmagnetische Antikörper gegen diesen Antikörper gewählt. Damit konnte der Anteil von 1,1% GD2+Zellen in der Ausgangsprobe auf 0,1% gesenkt werden. Die Reinheit der angereicherten Tumorzellen betrug 82,9%. Zusammenfassend konnte durch diese Arbeit gezeigt werden, dass es möglich ist durch immunmagnetische Techniken CD133+Stammzellen und CD56+NK-Zellen in hoher Reinheit anzureichern, sowie Neuroblastomzellen durch GD2+Antikörper aus einer Probe zu depletieren. Dies eröffnet eine Vielzahl neuer therapeutischer Ansätze zur Behandlung maligner Erkrankung im Kindesalter.
Studie über die Bedürfnisse und Einstellungen der Patienten bezüglich „Ästhetischer Zahnheilkunde“
(2005)
In der vorliegenden Arbeit wurden die Einstellungen und Bedürfnisse der Patienten bezüglich „Ästhetischer Zahnheilkunde“ untersucht. Die grundlegenden Gesichtspunkte der „Ästhetischen Zahnheilkunde“ sowie deren Bedeutung in der Zahnmedizin wurden eingehend dargestellt. Durch diese Darstellung wurden die Ergebnisse der bisherigen Forschung auf diesem relativ neuen Gebiet der Zahnmedizin, aber auch einige ihr innewohnenden Mängel, deutlich. Vor allem ergab sich die Notwendigkeit, die Einstellungen und Bedürfnisse der Patienten anhand individueller definierter sowie stärker patientenbezogener Kriterien zu untersuchen. Vor der Untersuchung wurde mittels eines standardisierten Fragebogens ermittelt, welche Einstellung der Patient bezüglich seiner Zähne hat (ohne und mit Spiegel). Im Anschluß an die Befragung wurde der Patient gebeten, kurz seinen Eindruck hinsichtlich „Ästhetischer Zahnheilkunde“ zu schildern. Des weiteren mußte sich der Teilnehmer einer Untersuchung unterziehen, in der der Behandler den Patienten unter ästhetischen Gesichtspunkten beurteilte. Das Maß der Übereinstimmungen zwischen Patienten- und Behandlerantworten diente als Indikator, inwieweit die Kommunikation bezüglich ästhetischer Zahnheilkunde geglückt ist. Insgesamt wurden für unsere Untersuchung 100 Patienten befragt. Die Befragung fand in der Poliklinik für Zahnerhaltung an der Universitätszahnklinik in Frankfurt am Main statt. Bei der quantitativen und qualitativen Auswertung der Fragebögen konnte ein genaues Bild des Patienten hinsichtlich seiner Einstellungen und Bedürfnisse im Bezug auf die „Ästhetische Zahnheilkunde“ gewonnen werden. Es wurden individuell sehr verschiedene Ausprägungen einzelner Merkmale deutlich (insbesondere bei der Einstellung bezüglich des Aussehens der Zähne, der Stellung, der Form, der Farbe und des Lachens). Zusammenfassend konnte man folgende Ergebnisse feststellen: Bei der Befragung mittels Fragebogen (ohne und mit Spiegel) waren mehr als die Hälfte der Patienten mit dem Aussehen ihrer Zähne zufrieden (68%; Frage 5) und zeigten diese auch gerne beim Lachen (86%; Frage 6). Viele stellten im Laufe ihres Lebens eine Farbveränderung an ihren Zähnen fest (72%; Frage 11). Vierundsechzig % (Frage 14) sind mit dieser Farbe nicht zufrieden. Das zeigt, daß Schönheit (insbesondere hellere Zähne) eine entscheidende Rolle in unserem Leben spielt. Die Vielzahl der Patienten achtet auf ihr Äußeres (96%; Frage 46) und gibt monatlich etwa 50 - 75 DM (51,13 –76,18 Euro) für Kleidung (69%; Frage 48), bis zu 49 DM (25,05 Euro) für Kosmetika (49%; Frage 49) und jährlich etwa 101- 200 DM (51,64 – 102,26 Euro) für den Friseur (75%; Frage 50) aus. Neunundachtzig % sind auch bereit, in einem angemessenen Rahmen (89%; Frage 57), eine finanzielle Eigenleistung für eine ästhetische Versorgung zu erbringen. 36% würden mehr als 999 DM, bzw. 510,78 Euro (Frage 56), zuzahlen. Zwar sind 90% der Patienten mit ihren Zähnen zufrieden (Frage 57), aber immerhin 61% der Befragten suchen nach Vorbildern in den Zeitschriften, deren schönes Lächeln sie auch gerne hätten (Frage 60). Der Wunsch nach weißeren Zähnen liegt sogar bei 97% (Frage 61). Dennoch kannten lediglich 14% den Begriff „Bleaching“ (Frage 62) und wurden bei ihren Zahnarzt hinsichtlich kosmetischer Zahnheilkunde beraten (9%; Frage 66). 99% würden sich aber eine solche Beratung wünschen (Frage 67). Somit lautet die eindeutige Forderung des Patienten an den Behandler nach mehr Aufklärung bezüglich „Ästhetischer Zahnheilkunde“. Da die Patienten meist mit individuellen, variablen Bedürfnissen zur Behandlung kommen, werden die Anforderungen teilweise ganz konkret an den Behandler gestellt (z.B. die Erklärung von verschiedenen Behandlungsmethoden nach ästhetischen Gesichtspunkten). Ästhetik muss demnach ein wichtiges Element in der Beratung des Patienten darstellen. Berücksichtigen sollte man aber, daß beide Seiten einen divergenten Blickpunkt in der Bewertung von Schönheit und Ästhetik haben. Diese Studie zeigte, daß sich die subjektive Patientensicht von der objektiven Behandlersicht stark unterscheidet. Oft ergaben sich Schwierigkeiten seitens des Behandlers, seinen Patienten präzise einzuschätzen. Daher kommt die Studie zu dem Schluß, daß die Einstellungen und Bedürfnisse der Patienten im Vorfeld sehr schwierig zu beurteilen sind. Das zeigte sich deutlich in der Auswertung der Korrelationen, insbesondere unter Punkt 3.2.2.3 (Korrelationen zwischen korrespondierenden Patienten- und Behandlerantworten). Hier zeigte sich, daß die Antworttendenz zwischen Patient und Behandler stark schwankte und, daß eine Einschätzung des Behandlers im Bezug auf die Einstellungen des Patienten nicht möglich war. Auch bei den nicht-korrespondierenden Behandlerantworten (Punkt 3.2.2.4) gab unsere Analyse wenig Auskunft darüber, ob der Behandler bestimmte Patiententypen ermitteln konnte, die Kandidaten für die „Ästhetische Zahnheilkunde“ wären. Die schwachen Korrelationen zeigten, daß eine Voreinschätzung des Patienten nicht stattfinden kann, hier ist ein persönliches Gespräch gefordert. Immerhin antworteten 61% unserer Patienten bei der qualitativen Befragung (Punkt 3.3), daß sie sich für dieses Gebiet der Zahnheilkunde interessieren. Die abschließende Forderung lautet, daß es Ziel eines jeden Behandlers sein sollte, die ästhetischen Wünsche und Bedürfnisse seiner Patienten genau zu erkennen und darauf einzugehen.