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Background: The fascia has been demonstrated to represent a potential force transmitter intimately connected to the underlying skeletal muscle. Sports-related soft tissue strains may therefore result in damage to both structures.
Purpose: To elucidate the prevalence of connective tissue lesions in muscle strain injury and their potential impact on return-to-play (RTP) duration.
Study Design: Systematic review; Level of evidence, 3.
Methods: Imaging studies describing frequency, location, and extent of soft tissue lesions in lower limb muscle strain injuries were identified by 2 independent investigators. Weighted proportions (random effects) were pooled for the occurrence of (1) myofascial or fascial lesions, (2) myotendinous lesions, and (3) purely muscular lesions. Study quality was evaluated by means of an adapted Downs and Black checklist, which evaluates reporting, risk of bias, and external validity.
Results: A total of 16 studies (fair to good methodological quality) were identified. Prevalence of strain injury on imaging studies was 32.1% (95% CI, 24.2%-40.4%) for myofascial lesions, 68.4% (95% CI, 59.6%-76.6%) for myotendinous lesions, and 12.7% (95% CI, 3.0%-27.7%) for isolated muscular lesions. Evidence regarding associations between fascial damage and RTP duration was mixed.
Conclusion: Lesions of the collagenous connective tissue, namely the fascia and the tendinous junction, are highly prevalent in athletic muscle strain injuries. However, at present, their impact on RTP duration is unclear and requires further investigation.
Patients with type 2 diabetes (T2D) are threatened by excessive cardiovascular morbidity and mortality. While accelerated arterial stiffening may represent a critical mechanistic factor driving cardiovascular risk in T2D, specific therapies to contain the underlying diabetic arterial remodeling have been elusive. The present translational study investigates the role of microRNA-29b (miR-29b) as a driver and therapeutic target of diabetic aortic remodeling and stiffening. Using a murine model (db/db mice), as well as human aortic tissue samples, we find that diabetic aortic remodeling and stiffening is associated with medial fibrosis, as well as fragmentation of aortic elastic layers. miR-29b is significantly downregulated in T2D and miR-29b repression is sufficient to induce both aortic medial fibrosis and elastin breakdown through upregulation of its direct target genes COL1A1 and MMP2 thereby increasing aortic stiffness. Moreover, antioxidant treatment restores aortic miR-29b levels and counteracts diabetic aortic remodeling. Concluding, we identify miR-29b as a comprehensive—and therefore powerful—regulator of aortic remodeling and stiffening in T2D that moreover qualifies as a (redox-sensitive) target for therapeutic intervention.
Ziel dieser Arbeit war die Aufklärung lichtinduzierter Strukturänderungen verschiedener photoschaltbarer Moleküle durch zeitaufgelöste Infrarotspektroskopie. Hierzu war es notwendig, eine komplexe Messapparatur zu konzipieren, aufzubauen und zu optimieren. Das entwickelte Anreg-/Abtast-Experiment ermöglicht die Messung kleinster transienter Absorptionsänderungen (delta A<1E-5) im Spektralbereich von 1000 cm^-1 bis 2500 cm^-1 mit einer Zeitauflösung von etwa 0,3 ps. Es können Anregungspulse im Bereich von 258nm bis über 600nm generiert werden. Über ein computergesteuertes Wellenplättchen kann die Polarisation des Anregungslichtes während der Datenaufnahme variiert werden, was eine Auswertung hinsichtlich der molekularen Anisotropie ermöglicht. Die eingesetzten Probenzellen gestatten die Untersuchung geringster Probenmengen (V <20µL) bei Temperaturen bis zu 50°C. Nitrophenylacetat (NPA) wurde hinsichtlich seiner Photodecarboxylierungsreaktion untersucht. Für alle drei Konstitutionsisomere konnte nachgewiesen werden, dass die Freisetzung von CO2 innerhalb von 1 ns erfolgt. Es zeigen sich signifikante Unterschiede zwischen den Reaktionsverläufen der drei Konstitutionen, wobei die erhaltenen Amplituden der Photoproduktspektren mit den bekannten Decarboxylierungsquantenausbeuten korrelieren. Die globale Analyse ergibt einen multiexponentiellen Aufbau des CO2-Signals. Im Fall von meta- und para-NPA erfolgt die Abspaltung von CO2 über einen dominanten Zerfallskanal mit einer Zeitkonstante von t~200 ps. Quantenchemische Rechnungen legen nahe, dass dieser Hauptreaktionspfad über den Triplettzustand verläuft. Bei ortho- NPA wird dieser Zerfallskanal effektiv gequencht, was mit einer schnellen Deaktivierung des angeregten Singulettzustandes durch einen intramolekularen Protonentransfer erklärt wird. Nach diesen Messungen steht fest, dass meta-Nitrophenylacetat hervorragend als caged compound für CO2 geeignet ist. Die Primärdynamik von solubilisiertem Proteorhodopsin (PR) in D2O wurde im infraroten und sichtbaren Spektralbereich sowohl bei saurem als auch bei alkalischem pD-Wert untersucht. Dies erlaubt den direkten Vergleich der in beiden Spektralbereichen gemessenen Daten. Der primäre Protonenaktzeptor Asp97 liegt dabei entweder protoniert (pD=6,4) oder deprotoniert (pD=9,2) vor. Die transienten vis-Absorptionsspektren ergaben, wie bei PR in H2O, einen biexponentiellen Zerfall des angeregten Zustands und die gleichzeitige Bildung des PRK-Photoproduktes. Die Abweichung der bei PR in D2O ermittelten Werte von den publizierten Zeitkonstanten der H2O-Messung wird als kinetischer Isoptopeneffekt interpretiert. Dieser variiert mit dem pD-Wert, was auf Unterschiede der Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerke in der Retinalumgebung hinweist. Die Signaturen der transienten Infrarotspektren werden den C=C- und C=N-Moden des Retinals sowie der Amid I-Mode des Proteins zugeordnet. Es konnte ebenfalls die Bildung des PRK-Produktes nachgewiesen werden, wobei die Isomerisierungsquantenausbeute des Retinals unabhängig von der Protonierung von Asp97 ist. Die im IR bestimmten Zeitkonstanten sind dabei unabhängig vom pD-Wert und weichen von den im Sichtbaren ermittelten Werten ab. Dieser Befund wird mit dem Einfluss der molekularen Temperatur auf die transienten IR-Spektren und dem Auftreten von Kühlprozessen erklärt. Zusätzlich zum Wildtyp-Protein wurde die PR-D97N-Mutante als Modellsystem für PR im sauren pH-Bereich ebenfalls im vis- und IR-Bereich untersucht. Die dabei erzielten Ergebnisse stehen im Einklang mit den bisherigen Ausführungen. Der geringe kinetische Isotopeneffekt weist auf ein ähnliches Wasserstoffbrückennetzwerk wie beim Wildtyp unter sauren Bedingungen hin. Als letztes wurde ein synthetisches Modellcollagen untersucht. Die Seitenkettenverbrückung der Peptidsequenz mit einem Azobenzol-basierten, künstlichen Photoschalter sollte eine lichtinduzierte Entfaltung der Tertiärstruktur ermöglichen. Der isolierte Photoschalter und die gekoppelte Sequenz wurden zunächst unter Gleichgewichtsbedingungen sowohl im UV/vis- als auch im IR -Bereich umfangreich spektroskopisch charakterisiert. Diese Messdaten lagen zum großen Teil bereits vor und wurden in dieser Arbeit einer detaillierten Auswertung unterzogen. Für den isolierten Schalter konnte im IR-Bereich eine umfassende Bandenzuordnung erstellt werden. Dabei wird im photostationären Gleichgewicht eine reversible trans-> cis-Isomerisierung festgestellt, welche keine Temperaturabhängigkeit aufweist. Darüberhinaus wurden polarisationsabhängige, transiente IR-Spektren des isolierten Azoschalters für die trans->cis- und die cis->trans-Isomerisierungsrichtung aufgenommen. Die instantan auftretenden, markanten Differenzsignale können den Amid I- und Amid II-Moden der im Schalter enthaltenen Peptidbindungen sowie den Phenylmoden zugeordnet werden. Die extrahierten kinetischen Parameter sind für beide Isomere nahezu identisch, was durch einen dominanten Beitrag molekularer Kühlprozesse erklärt werden kann. Aufgrund der geringen Isomerisierungsquantenausbeute (< 10 %) können die Differenzspektren der photostationären Gleichgewichte nicht in den Produktspektren dieser Messungen reproduziert werden. Hinsichtlich der ermittelten Anisotropieparameter ergeben sich kleine Unterschiede zwischen beiden Datensätzen. Zusammen mit theoretischen Modellierungen werden diese in Zukunft genauere Aussagen über die Strukturen der Isomere erlauben. Die UV/vis-Absorptionsspektren des gekoppelten Systems zeigen, dass die Absorptionsbanden des Azoschalters durch die Kopplung an das Collagen nicht signifikant beeinflusst werden. Im IR-Absorptionsspektrum konnten wichtige Amid I-, Amid II- und Amid II0-Banden des Azoschalters und der Peptidsequenz sowie eine große Anzahl weiterer Banden zugeordnet werden. Temperaturabhängige Absolut- und Differenzspektren im UV/vis- und IR-Bereich zeigen eine irreversible thermische Denaturierung der Collagentripelhelix ab etwa 50°C. Das verwendete, deuterierte Lösungsmittelgemisch führt zu einem H/D-Austausch. Anhand der Amid II-Bande der in der tripelhelikalen Struktur geschützten Glycine kann die Existenz der Collagenstruktur und ihre Entfaltung nachgewiesen werden. Die Amplituden der photostationären Differenzspektren sind jedoch kleiner als beim isolierten Schalter, was auf eine verringerte Isomerisierungsquantenausbeute hinweist. Die bei Erwärmung beobachtete Vergrößerung der Differenzsignale wird mit einer effizienteren Isomerisierung nach dem Aufschmelzen der Tripelhelix erklärt. Für die trans->cis-Isomerisierungsrichtung wurden transiente IR-Spektren des Azocollagens bei unterschiedlichen Temperaturen aufgenommen. Alle instantan auftretenden Differenzsignale können auf die Schwingungsmoden des Azoschalters zurückgeführt werden. Bei einer Temperatur von 50°C lässt sich ein Einfluss der Peptidsequenz auf die transienten Spektren nicht nachweisen, was mit einer aufgeschmolzenen Tertiärstruktur im Einklang ist. Hingegen wird bei 20°C das Ausbleichen von Amid I-Schwingungsbanden der Peptidsequenz beobachtet, was eindeutig einen Energietransfer auf diese Moden zeigt. Bei 35°C sind die Bleichsignale des Collagens in diesem Bereich bereits deutlich abgeschwächt. Die transienten Spektren des isolierten Azoschalters besitzen keine derartige Temperaturabhängigkeit.
Platelet-rich fibrin (PRF) is a blood concentrate derived from venous blood that is processed without anticoagulants by a one-step centrifugation process. This three-dimensional scaffold contains inflammatory cells and plasma proteins entrapped in a fibrin matrix. Liquid-PRF was developed based on the previously described low-speed centrifuge concept (LSCC), which allowed the introduction of a liquid-PRF formulation of fibrinogen and thrombin prior to its conversion to fibrin. Liquid-PRF was introduced to meet the clinical demand for combination with biomaterials in a clinically applicable and easy-to-use way. The aim of the present study was to evaluate, ex vivo, the interaction of the liquid-PRF constituents with five different collagen biomaterials by histological analyses. The results first demonstrated that large variability existed between the biomaterials investigated. Liquid-PRF was able to completely invade Mucograft® (MG; Geistlich Biomaterials, Wolhusen, Switzerland) and to partly invade Bio-Gide® (BG; Geistlich Biomaterials, Wolhusen, Switzerland) and Mucoderm® (MD; Botiss Biomaterials, Berlin, Germany), and Collprotect® (CP; Botiss Biomaterials, Berlin, Germany) showed only a superficial interaction. The BEGO® collagen membrane (BCM; BEGO Implant Systems) appeared to be completely free of liquid-PRF. These results were confirmed by the different cellular penetration and liquid-PRF absorption coefficient (PAC) values of the evaluated membranes. The present study demonstrates a system for loading biomaterials with a complex autologous cell system (liquid-PRF) in a relatively short period of time and in a clinically relevant manner. The combination of biomaterials with liquid-PRF may be clinically utilized to enhance the bioactivity of collagen-based biomaterials and may act as a biomaterial-based growth factor delivery system.
Autophagy is a cytosolic quality control process that recognizes substrates through receptor‐mediated mechanisms. Procollagens, the most abundant gene products in Metazoa, are synthesized in the endoplasmic reticulum (ER), and a fraction that fails to attain the native structure is cleared by autophagy. However, how autophagy selectively recognizes misfolded procollagens in the ER lumen is still unknown. We performed siRNA interference, CRISPR‐Cas9 or knockout‐mediated gene deletion of candidate autophagy and ER proteins in collagen producing cells. We found that the ER‐resident lectin chaperone Calnexin (CANX) and the ER‐phagy receptor FAM134B are required for autophagy‐mediated quality control of endogenous procollagens. Mechanistically, CANX acts as co‐receptor that recognizes ER luminal misfolded procollagens and interacts with the ER‐phagy receptor FAM134B. In turn, FAM134B binds the autophagosome membrane‐associated protein LC3 and delivers a portion of ER containing both CANX and procollagen to the lysosome for degradation. Thus, a crosstalk between the ER quality control machinery and the autophagy pathway selectively disposes of proteasome‐resistant misfolded clients from the ER.