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The cochlear implant (CI) represents, for almost 25 years now, the gold standard in the treatment of children born deaf and for postlingually deafened adults. These devices thus constitute the greatest success story in the field of ‘neurobionic’ prostheses. Their (now routine) fitting in adults, and especially in young children and even babies, places exacting demands on these implants, particularly with regard to the biocompatibility of a CI’s surface components. Furthermore, certain parts of the implant face considerable mechanical challenges, such as the need for the electrode array to be flexible and resistant to breakage, and for the implant casing to be able to withstand external forces. As these implants are in the immediate vicinity of the middle-ear mucosa and of the junction to the perilymph of the cochlea, the risk exists – at least in principle – that bacteria may spread along the electrode array into the cochlea. The wide-ranging requirements made of the CI in terms of biocompatibility and the electrode mechanism mean that there is still further scope – despite the fact that CIs are already technically highly sophisticated – for ongoing improvements to the properties of these implants and their constituent materials, thus enhancing the effectiveness of these devices. This paper will therefore discuss fundamental material aspects of CIs as well as the potential for their future development. Keywords: cochlear implant, biomaterials, biocompatibility, electrode, inner ear, cochleostomy, surface functionalization, drug delivery, nanoparticles, coating
Zum virologischen Nachweis einer akuten Influenza und zur Überprüfung des Immunstatus steht eine Vielzahl von Untersuchungsmethoden zur Verfügung. Bei Verdacht auf eine Influenzavirusinfektion liefert der Rachenabstrich das geeignete Untersuchungsmaterial. Das tiefe Nasopharynxaspirat ist etwas sensitiver, Sputum etwas weniger ergiebig. Die RT-PCR ermöglicht in 1–2 h nach Materialeingang ein sensitives und spezifisches Ergebnis. Typen, Subtypen und Driftvarianten lassen sich durch geeignete Primersonden, die kommerziell zur Verfügung stehen, einwandfrei identifizieren. Demgegenüber ist die Zellkultur-gestützte Virusisolierung zeitaufwendiger und stärker abhängig von einer sachgerechten Materialgewinnung und –überbringung (Kühlkette). PCR und Virusanzüchtung ermöglichen die geno- bzw. phänotypische Testung auf Therapieresistenzen. Der Antigentest ist eine einfache (bed-side) Schnellmethode. Seine Spezifität ist gut, die Sensitivität limitiert; daher kann der Antigentest nicht zur individuellen Ausschlussdiagnose eingesetzt werden. Influenzavirusspezifische Antikörper erscheinen im Blut erst in der zweiten Krankheitswoche. Die Serodiagnostik erfolgt typenspezifisch mit Komplementbindungsreaktion (KBR), IFT und ELISA über eine signifikante Titerbewegung oder den Nachweis von IgA-Antikörpern. IgG-spezifische IFT und ELISA Methoden geben Auskunft über die Influenzavirus-typspezifische Durchseuchung. Die klinisch relevantere subtypen- und variantenspezifische Influenzavirusimmunität wird mit dem HHT oder NT gemessen.
Six p53 wild-type cancer cell lines from infrequently p53-mutated entities (neuroblastoma, rhabdomyosarcoma, and melanoma) were continuously exposed to increasing concentrations of the murine double minute 2 inhibitor nutlin-3, resulting in the emergence of nutlin-3-resistant, p53-mutated sublines displaying a multi-drug resistance phenotype. Only 2 out of 28 sublines adapted to various cytotoxic drugs harboured p53 mutations. Nutlin-3-adapted UKF-NB-3 cells (UKF-NB-3rNutlin10 μM, harbouring a G245C mutation) were also radiation resistant. Analysis of UKF-NB-3 and UKF-NB-3rNutlin10 μM cells by RNA interference experiments and lentiviral transduction of wild-type p53 into p53-mutated UKF-NB-3rNutlin10 μM cells revealed that the loss of p53 function contributes to the multi-drug resistance of UKF-NB-3rNutlin10 μM cells. Bioinformatics PANTHER pathway analysis based on microarray measurements of mRNA abundance indicated a substantial overlap in the signalling pathways differentially regulated between UKF-NB-3rNutlin10 μM and UKF-NB-3 and between UKF-NB-3 and its cisplatin-, doxorubicin-, or vincristine-resistant sublines. Repeated nutlin-3 adaptation of neuroblastoma cells resulted in sublines harbouring various p53 mutations with high frequency. A p53 wild-type single cell-derived UKF-NB-3 clone was adapted to nutlin-3 in independent experiments. Eight out of ten resulting sublines were p53-mutated harbouring six different p53 mutations. This indicates that nutlin-3 induces de novo p53 mutations not initially present in the original cell population. Therefore, nutlin-3-treated cancer patients should be carefully monitored for the emergence of p53-mutated, multi-drug-resistant cells.
Based on a collection of spiders obtained during ecological fieldwork in 2009 and an extensive literature review, we summarize the current state of knowledge of spider biodiversity on the island of Maio. The total number of species reported from Maio is now 46, representing 18 families and including 16 species (35%) endemic to the Cape Verde Islands. The family Dictynidae (meshweb spiders), represented by the saline-adapted Devade cf. indistincta, is reported for the first time from Cape Verde.
In dieser Arbeit wurden zwei Schlüsselenzyme des Energiestoffwechsels in Archaeen im Hinblick auf ihre funktionellen, spektroskopischen und strukturellen Eigenschaften untersucht. Die Heterodisulfid-Reduktase (Hdr) katalysiert die Reduktion des terminalen Elektronenakzeptors CoM-S-S-CoB zu CoM-SH (Coenzym M) und CoB-SH (Coenzym B) und spielt eine Schlüsselrolle im zentralen Energie-konservierenden Prozess von methanogenen Archaeen. Hdr existiert in Form von zwei unterschiedlichen Enzymen: HdrDE und HdrABC. Beide weisen ein charakteristisches Cystein-reiches Sequenzmotiv (CCG-Domäne) auf, welches als Bindestelle für ein ungewöhliches [4Fe-4S]-Zentrum dient. Frühere Studien zeigten, dass das [4Fe-4S]-Zentrum in der Untereinheit HdrB lokalisiert ist und als zentraler Bestandteil des aktiven Zentrums die Fähigkeit besitzt, ein Thiyl-Radikal zu binden. Darauf aufbauend wurden genetische, spektroskopische und strukturelle Untersuchungen überwiegend am H2:Heterodisulfid-Oxidoreduktase-Komplex (Mvh:Hdr) aus Methanothermobacter marburgensis oder an der heterolog produzierten Untereinheit HdrB durchgeführt. Das Reinigungsprotokoll des Mvh:Hdr-Komplexes wurde für Kristallisationsexperimente und für ENDOR- und Mössbauer-spektroskopische Studien optimiert. Eine Kristallisation des Mvh:Hdr-Komplexes gelang nicht; doch konnten Kristalle der Heterodisulfid-Reduktase-assoziierten Hydrogenase (Mvh) bis zu einer Auflösung von 3.34 Å vermessen und mit Hilfe der anomalen Information der Elektronentransferweg zwischen den [Fe-S]-Clustern definiert werden. Ergänzende elektronenmikroskopische Studien zeigten einen unsymmetrischen Aufbau des Komplexes. DesWeiteren wurde die Untereinheit HdrB aus M. marburgensis in Methanosarcina acetivorans heterolog produziert und seine Funktionalität kinetisch und spektroskopisch nachgewiesen. Ferner wurde HdrB in Escherichia coli heterolog produziert und gereinigt, um Kristallisationsexperimente durchzuführen und es für ENDOR- und Mössbauer-Studien verfügbar zu machen. Um HdrB spektroskopisch zu vergleichen, wurde eine Untereinheit der Succinat:Chinon Oxidoreduktase (SdhE) aus Sulfolobus solfataricus ebenfalls heterolog in E. coli produziert und mittels ENDOR-Spektroskopie charakterisiert. Ein grundlegender Prozess des biogeochemischen Schwefelkreislaufes ist die dissimilatorische Sulfat-Reduktion, in der Sulfat (SO4 2􀀀) zu Schwefelwasserstoff (H2S) umgewandelt wird. Die dissimilatorische Sulfit-Reduktase (dSir), das Schlüsselenzym im Energiestoffwechsel der Sulfat-Reduzierer, besitzt einen einzigartigen Sirohäm-[4Fe-4S]-Cofaktor, der die Reduktion von Sulfit (SO3 2􀀀) zu H2S in einem 6-Elektronen-Schritt katalysiert. Um diesen Mechanismus zu untersuchen, wurden kinetische, spektroskopische und röntxi Zusammenfassung genkristallographische Methoden angewandt. Die Kristallstrukturen von dSir aus Archaeoglobus fulgidus wurden im Komplex mit Sulfit, Sulfid (S2􀀀), Kohlenmonoxid (CO), Cyanid (CN􀀀), Nitrit (NO2􀀀), Nitrat (NO3 􀀀) und Phosphat (PO4 3􀀀) gelöst. Aktivitätstest und analytische Studien zeigten, dass dSir von A. fulgidus neben Sulfit und Nitrit auch Thiosulfat und Trithionat reduziert und Letztere auch als Intermediate entstehen. Auf dieser Basis wurde ein 3-Stufen-Mechanismus postuliert, wobei jede Stufe aus einem 2-Elektronentransfer, einer Aufnahme von zwei Protonen und einer Dehydrationsreaktion besteht. Im Vergleich zur assimilatorischen Sulfit-Reduktase (aSir) aus E. coli zeigt die dSir-Struktur einen veränderten Substratkanal, eine Rotation des Sulfits um 60° und beträchtliche Konformationsänderungen der katalytischen Reste Arga170 und Lysa211. Aufgrund dieser Änderungen kann ausschließlich in dSir ein weiteres Sulfit-Molekül in van-der-Waals-Kontakt zum an das Sirohäm-gebundene Sulfit oder Schwefel-Sauerstoff-Zwischenprodukt platziert werden, das nötig ist, um Thiosulfat und Trithionat zu synthetisieren.
IL-22 is an immunoregulatory cytokine displaying pathological functions in models of autoimmunity like experimental psoriasis. Understanding molecular mechanisms driving IL-22, together with knowledge on the capacity of current immunosuppressive drugs to target this process, may open an avenue to novel therapeutic options. Here, we sought to characterize regulation of human IL22 gene expression with focus on the established model of Jurkat T cells. Moreover, effects of the prototypic immunosuppressant cyclosporin A (CsA) were investigated. We report that IL-22 induction by TPA/A23187 (T/A) or αCD3 is inhibited by CsA or related FK506. Similar data were obtained with peripheral blood mononuclear cells or purified CD3(+) T cells. IL22 promoter analysis (-1074 to +156 bp) revealed a role of an NF-AT (-95/-91 nt) and a CREB (-194/-190 nt) binding site for gene induction. Indeed, binding of CREB and NF-ATc2, but not c-Rel, under the influence of T/A to those elements could be proven by ChIP. Because CsA has the capability to impair IκB kinase (IKK) complex activation, the IKKα/β inhibitor IKKVII was evaluated. IKKVII likewise reduced IL-22 induction in Jurkat cells and peripheral blood mononuclear cells. Interestingly, transfection of Jurkat cells with siRNA directed against IKKα impaired IL22 gene expression. Data presented suggest that NF-AT, CREB, and IKKα contribute to rapid IL22 gene induction. In particular the crucial role of NF-AT detected herein may form the basis of direct action of CsA on IL-22 expression by T cells, which may contribute to therapeutic efficacy of the drug in autoimmunity.
Ziel der vorliegenden tierexperimentellen Studie am narkotisierten Hausschwein
war die Untersuchung der Effekte von hyperoxischer Beatmung (Beatmung mit
reinem Sauerstoff; FiO2 1,0; HV) auf die Überlebenszeit bei schwerer
Methämoglobinämie. Hiermit sollten die Effekte der hyperoxischen Beatmung
bei einer Einschränkung des Sauerstoffangebots ohne gleichzeitige Reduktion
des Hämatokrit-Wertes, und damit der Blutviskosität untersucht werden.
Zielparameter waren die Überlebenszeit und die Überlebensrate während eines
6-stündigen Beobachtungszeitraums, sowie Parameter der Makrohämodynamik,
des O2-Transportes und der globalen und lokalen Gewebeoxygenierung.
Bei 14 gesunden Hausschweinen in Allgemeinanästhesie wurde während
Beatmung mit Raumluft eine Methämoglobinämie (60% des Gesamt-Hb)
induziert und aufrechterhalten. Anschließend wurden die Tiere in zwei
Studiengruppen randomisiert: 7 Tiere wurden weiterhin mit Raumluft (FiO2 0,21)
beatmet, 7 Tiere hyperoxisch, d.h. mit reinem O2 (FiO2 1,0).
In der Folge wurden die Tiere für maximal 6 Stunden ohne weitere Intervention
beobachtet.
Die 60% Methämoglobinämie führte bei allen Tieren zu einer deutlichen
Verschlechterung von O2-Transportes, zu manifester Gewebehypoxie und – bei
Fortführung der Beatmung mit Raumluft (FiO2 0.21) – zum Tod der Tiere
innerhalb kurzer Zeit (max. 2h 40 min). Durch Beatmung mit reinem Sauerstoff
gelang es zwar die Überlebenszeit gegenüber den mit Raumluft beatmeten
Tieren signifikant um bis zu 2 h zu verlängern. Allerdings blieb die 6 hÜberlebensrate
unbeeinflusst: Keines der 14 Tiere überlebte den 6 h-
Beobachtungszeitraum.
Die Effekte der hyperoxischen Beatmung (FiO2 1.0) während
Methämoglobinämie (d.h. Hypoxämie bei normalem Hämatokrit) waren somit
deutlich geringer ausgeprägt als die in früheren Untersuchungen unserer
Arbeitsgruppe beschriebenen Effekte währen normovolämischer Anämie (d.h.
Hypoxämie bei verringertem Hämatokrit). Während der physikalisch gelöste O2
bei anämischer Hypoxie zu einer biologisch exzellent verfügbaren O2-
Ressource avanciert, die Gewebeoxygenierung nachweislich verbessert, und
somit Überlebenszeit als auch –rate signifikant erhöht, ist dieser Effekt
während hypoxischer Hypoxie nicht zu beobachten.
Diese Abhängigkeit der gewünschten positiven Effekte einer Hyperoxie vom
jeweils vorherrschenden Hämatokrit ist erklärbar durch die hyperoxische
Vasokonstriktion, welche während Methämoglobinämie zu einer zusätzlichen
Verschlechterung der Mikrozirkulation, und einer weiteren Reduktion von
regionalem O2- Angebot und Gewebeoxygenierung führt. Die Beatmung mit
reinem O2 führt zu einer generalisierten arteriolären Vasokonstriktion, die durch
Arachidonsäuremetabolite und eine reduzierte endotheliale NO-Freisetzung
bedingt ist. Diese arterioläre Vasokonstriktion führt unter physiologischen Hb-
Konzentrationen zu einem Abfall des HZV, zu einer Abnahme des koronaren
Blutflusses und einer Einschränkung der funktionellen Kapillardichte. Auf diese
Weise wird das Gewebe-Sauerstoffangebot durch hyperoxische Beatmung in
bestimmten Situationen durch eine weitere Einschränkung der nutritiven
Organversorgung sogar verschlechtert. Hingegen wird während
normovolämischer Hämodilution die hyperoxische Vasokonstriktion durch die
dilutionsbedingte Vasodilatation antagonisiert und die Gewebeoxygenierung
verbessert.
Aus den präsentierten Daten kann geschlossen werden, dass die Beatmung mit
reinem O2 bei hypoxischer Hypoxämie (d.h. bei normalen Hkt-Werten) aufgrund
der zusätzlichen Kompromittierung der Mikrozirkulation infolge hyperoxischer
Vasokonstriktion nicht zwangsläufig zu der intendierten Verbesserung von
Gewebeoxygenierung und Organfunktion führt.
Die klinische Relevanz dieser Ergebnisse muss in künftigen Studien noch
weiter geklärt werden.