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In der vorliegenden Arbeit sollte die Frage beantwortet werden, ob Dithranol nicht nur in einer murinen Keratinozytenzellinie, sondern auch in humanen Keratinozyten über reaktive Sauerstoffspezies zu einer NF-kappa-B-Aktivierung führt und ob diese Aktivierung zur Expression NF-kappa-B-regulierter Proteine in humanen Keratinozyten führt. Weiterhin sollte die Frage geklärt werden, ob die c-rel-Untereinheit von NF-kappa-B, als möglicher Induktor von Apoptose, für den therapeutischen Nutzen von Dithranol mitverantwortlich ist. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Dithranol dosisabhängig zu einer Aktivierung des nukleären Transkriptionsfaktors Kappa in primären humanen Keratinozyten führt. Diese Aktivierung wird über reaktive Sauerstoffspezies vermittelt und kann durch verschiedene, nicht strukturverwandte Antioxidantien inhibiert werden. Weiterhin konnte keine verstärkte c-rel Anwesenheit in den bindenden NF-kappa-B-Komplexen nachgewiesen werden, so dass die Induktion von Apoptose in primären humanen Keratinozyten durch Dithranol nicht wahrscheinlich ist. Außerdem konnte eine gesteigerte Expression des NF-kappa-B-regulierten, proinflammatorischen Zytokins Interleukin-8 sowie eine gesteigerte Expression der NF-kappa-B-regulierten Moleküle ICAM-1 und iNOS sowie deren Inhibition durch Antioxidantien nachgewiesen werden. Zusammenfassend konnten wir in dieser Arbeit einen molekularen Wirkmechanismus eines in der dermatologischen Praxis verwendeten Lokaltherapeutikums dahingehend aufklären, dass es über die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies zur Aktivierung eines nukleären Transkriptionsfaktors führt, der zahlreiche proinflammatorische Gene reguliert. Obwohl damit die, für die Wirksamkeit des Dithranols notwendige Entzündungsreaktion der Haut erklärt wird, könnte die gleichzeitige antiproliferative Wirkung von NF-kappa-B in Keratinozyten den Wrkungsmechanismus bei Psoriasis darstellen.
Zahlreiche Arbeiten konnten bislang einen Zusammenhang zwischen Sexualhormonen und dem Glukosestoffwechsel nachweisen. Ziel der vorliegenden Promotionsarbeit war die Untersuchung, inwiefern Sexualhormone durch eine Verbesserung der Glukosehomöostase durch optimierte Insulinbehandlung bei männlichen und weiblichen Patienten mit Typ 1- und Typ 2-Diabetes beeinflußt werden. Gleichzeitig sollte untersucht werden, ob sich Unterschiede der Sexualhormone zwischen Patienten mit günstiger und solchen mit ungünstiger diabetischer Einstellung zeigen lassen. Als Unterscheidungsparameter wurde hierzu der HbA1c-Wert mit einer Schwelle von 7,0 % verwendet. Im Zeitraum von Januar 2001 bis Oktober 2002 wurden insgesamt 280 männliche und weibliche Patienten mit Typ 1- und Typ 2-Diabetes im Alter von 16 bis 87 Jahren (57 ±14 Jahre, MW ± Std-Abw) untersucht. Das Gesamtkollektiv wurde hinsichtlich Diabetestyp, Geschlecht und bei Frauen dem Menopausenstatus in Subgruppen unterteilt. Die Glukosehomöostase sollte durch individuell optimierte Insulintherapie innerhalb einer 12-tägigen klinischen Intervention mit stationärem Aufenthalt verbessert werden. Innerhalb des Kollektivs fanden sich vor Beginn der Intervention keine signifikanten oder relevanten Korrelationen zwischen den Sexualhormonen und Parametern der Glukosehomöostase. Im Vergleich der Sexualhormone zwischen Patienten mit günstiger und solchen mit ungünstiger diabetischer Voreinstellung fanden sich ebenfalls keine signifikanten und gleichzeitig klinisch relevanten Unterschiede, wohl aber zu den Literaturhinweisen passende auffällige Unterschiede ohne Signifikanz. Obwohl im Verlauf der Intervention alle Gruppen ihren Fruktosaminspiegel durchschnittlich gesenkt und damit als Schlußfolgerung ihre Glukosehomöostase verbessert haben, war der Effekt der Blutzuckerverbesserung auf die Sexualhormonspiegel sehr gering, desweiteren uneinheitlich und zum Teil gegensätzlich, so daß die Frage im Raum steht, ob der Zusammenhang zwischen Glukosehomöostase und Sexualhormonen tatsächlich so eng ist wie zuvor vermutet. Allerdings fanden sich in einigen Subgruppen sehr kleine Fallzahlen und die Ergebnisse dieser Subgruppen sind deshalb eventuell nicht aussagekräftig.
Als chronisch entzündliche systemische Erkrankung mit dominanter Manifestation an den Gelenken kann die rheumatoide Arthritis in ihrem progredienten Verlauf mit den derzeit existierenden krankheitsmodifizierenden Antirheumatika oft nicht vollständig aufgealten werden. Dies hat irreversible Knorpeldestruktion und Knochenusuren mit schwerwiegenden Einbußen der Gelenkfunktion zur Folge. In der Literatur gibt es überzeugende Hinweise auf eine wichtige Rolle der T-Zellen in der Immunpathogenese der RA, die neben verschiedenen Mechanismen der erworbenen Immunität auch matrixdegradierende Prozesse der fibroblastenartigen Synoviozyten (FLS) propagieren. Die Freisetzung proinflammatorischer Zytokine aus Makrophagen wie IL-1β, TNF-α und IL-18 führt wiederum zur Induktion der ebenfalls entzündungsfördernden T-Zell-Zytokine IL-2 und IFN-γ. Die Bedeutung von IL-17, einem anderen T-Zellzytokin, war zum Zeitpunkt der Durchführung dieser Arbeit noch nicht verstanden, und IL-23 war noch nicht entdeckt. In der vorliegenden Arbeit wurden periphere mononukleäre Zellen (PBMC) aus dem Venenblut (systemische Komponente) und der Synovialflüssigkeit (SFMC, lokale Komponente) von RA und Kontroll-Patienten (andere Formen der Arthritis) mittels Ficoll-Gradient Dichtezentrifugation separiert und die Subpopulationen von T-Zellen durch fluoreszierende Antikörper gegen die Oberflächenmerkmale CD4, CD8, CD45RA und CD45RO mittels FACS-Analyse identifiziert, um ihr Verteilungsmuster in den systemischen und lokalen Kompartimenten zu erfassen. Außerdem wurden T- Zellen bezüglich ihres Aktivierungsstatus durch Markierung mit anti-CD69-Antikörpern und das intrazelluläre Zytokinexpressionmuster (IL-2, IFN-γ, IL-10) nach Sekretionshemmung durch Monensin und anschließender Permeabilisierung der Zellen mittels Saponin auf Einzelzellniveau untersucht. Der Einfluss von autologen und allogenen FLS auf die T-Zellen hinsichtlich der oben genannten Aktivierungsparameter (CD69 und Zytokinexpression) wurde zudem in vitro an einem autologen und allogenen Kultur-System durch Koinkubation von peripheren mononukleären Zellen mit FLS von RA Patienten untersucht. Hierbei kamen FLS, die aus der Synovialmembran und aus der Synovialflüssigkeit gewonnen wurden, nach der 4. bis 5. Passage in der Langzeitkultur zum Einsatz. Eine präferentielle Akkumulation von CD45RO+ Memory T-Zellen wurde ex vivo sowohl in den Subpopulationen von CD4+ als auch CD8+ T Zellen in allen untersuchten Synovialflüssigkeiten unabhängig von der Arthritisform bzw. Grundkrankheit festgestellt. Außerdem zeigte sich sowohl bei RA- als auch bei Kontrollpatienten mit anderen Arthritisformen sowohl in den CD45RA+ naiven als auch CD45RO+ Memory CD4+ und CD8+ T-Zellen in der Synovialis im Vergleich zum Blut eine erhöhte CD69 Expression als Ausdruck eines frühen Aktivierungszustandes. Trotzdem konnte nur bei einem geringen Anteil dieser T-Zellen die Expression von IL-2 detektiert werden. Dies zeigt eine präferentielle Rekrutierung einwandernder Memory T-Helfer- und –Suppressorzellen ins Gelenk, aber eine zumeist inkomplette Aktivierung sowohl von naiven als auch von Memory T-Zellen bei RA- und Kontrollpatienten. Die Patienten mit RA und anderen Arthritisformen unterschieden sich jedoch hinsichtlich der Expression von IL-10, einem entzündungshemmenden Zytokin, und IFN-γ in den PB- und SF-T-Zellen. Hier schien vor allem die Subpopulation von CD8+ T-Zellen einen relevanten Beitrag zur gesteigerten IL-10-Expression zu leisten. Entsprechend konnte im Koinkubationsexperiment demonstriert werden, dass nur die CD8+ T-Suppressorzellen durch FLS komplett aktiviert und zu einer anhaltenden IL- , IFN-γ- und IL-10-Produktion stimuliert wurden, während FLS bei den CD4+ T-Helferzellen die Expression von IL-2 hemmten. Die Anwesenheit der Synovialisfibroblasten erzeugt somit bei den CD4+, nicht aber bei den CD8+ T-Zellen einen Anergiezustand. Daher scheinen FLS zu RA-typischen Zytokinexpressionsmustern in den CD4+ und CD8+ T-Zellen durch unterschiedliche Mechanismen (Aktivierung von CD8+ T-Zellen versus Anergie der CD4+ T-Zellen) beizutragen. Die Aktivierung von MHC-I-restringierten CD8+ T Zellen sowie die Regulation von MHC-II restringierten CD4+ T Zellen durch FLS führt zu einer Modulierung der TH1/Th2 Zytokinbalance im Sinne entzündungshemmender Regulationsmechanismen. Bei der schweren RA Synovialitis sind diese Mechanismen aber offensichtlich unzureichend, um den Entzündungsprozess effektiv zu kontrollieren.
Natürliche Killerzell-vermittelte Zytolyse wird aktiviert und inhibiert durch die Interaktion mit bestimmten HLA-Klasse-I-Molekülen auf Zielzellen mit spezifischen immunoglobulinartigen Rezeptoren (KIRs) auf NK-Zellen. KIRs sind hochgradig polymorph und werden klonal auf NK-Zellpopulationen innerhalb des Individuums verteilt. Bis jetzt ist die Regulation der KIR-Expression durch individuelle HLA-Klasse-I-Moleküle noch nicht ausreichend verstanden. Um den möglichen Einfluss von HLA-Klasse-I-Phänotypen auf KIR-Verteilungsmuster zu verstehen, untersuchte ich die KIR-Verteilung in Individuen, die nach ihren Haupt HLA-C kodierten KIR-Epitopen (Gruppe C1 gegen Gruppe C2) unterteilt wurden. In dieser Dissertation untersuchte ich 99 hessische Blutspender und fand 8 Haplotypen (B5, B7, B8, B13, B14, B19, B21), die bisher nicht in Untersuchungen von deutschen Populationen beschrieben worden sind. In diesen Individuen wurden NK-Zellen nach ihrer KIR-Verteilung mittels Durchflusszytometrie und RNA basierter Expressions-Analyse untersucht. Die Resultate zeigen, dass KIR-Gene sehr ungleichmäßig verteilt werden mit zwei Hauptverteilungsmustern von KIR-Genotypen, die bereits als Gruppe A und Gruppe B (mit 21 verschiedenen Genotypen) beschrieben worden sind. Es gibt verschiedene Populationen, unterschiedlich stark CD158a und/ oder CD158b exprimierender NK-Zellen, die in allen Individuen koexistieren. Eine klare Korrelation zwischen KIR-Expression und zurzeit bekannten HLA-Klasse-I-Liganden wurde nicht beobachtet. Dies lässt den Schluss zu, dass die Oberflächenexpression von KIRs in Individuen mit unterschiedlichen HLAKlasse-I-Genotypen von anderen, nicht HLA-Klasse-I-kodierten Faktoren für die Ausprägung des KIR-Repertoires mitverantwortlich ist. Es scheint, dass hauptsächlich der KIR-Genotyp für die Ausprägung des KIR-Repertoires verantwortlich ist und dass lediglich die Anzahl der KIR-exprimierenden Zellen durch die spezifischen HLA-Liganden beeinflusst wird. Die molekularen und zellulären Faktoren einer KIR-Expression sind zum größten Teil unklar. Im Prinzip wird das exprimierte KIR-Repertoire von den kodierenden Genen bestimmt, wobei jedoch andere Faktoren angenommen werden, da Individuen mit identischen KIR-Phänotypen Variationen der Verteilung von peripheren NK-Zellen zeigen, die bestimmte KIRs exprimieren. Die Oberflächenexpression von KIRs bei bestimmten Individuen mit unterschiedlichen HLA-Klasse-I-Phänotypen in dieser Studie lässt vermuten, dass andere, als die beschriebenen HLA-Klasse-I-Phänotypen, möglicherweise als Liganden für KIRs dienen. Wie im Falle der Krankheitsentwicklung von HIV zu AIDS haben diese Faktoren einen enormen Einfluss und bieten, wenn sie näher charakterisiert werden können, unter Umständen die Möglichkeit eines neuen Behandlungsansatzes.
In der vorliegenden Arbeit konnten 50 abgeschlossene Therapieverläufe von Mädchen, die wegen konstitutionellem Hochwuchs zwischen 1985. und 1994 in der Universitätskinderklinik in Frankfurt am Main mit konjugierten Östrogenen behandelt wurden, ausgewertet werden. Folgende Ziele wurden mit dieser Studie verfolgt : • die Effektivität der Behandlung sollte untersucht werden, • Parameter, die den Behandlungserfolg beeinflussen sollten herausgearbeitet werden, • Nebenwirkungen und Risiken der Östrogentherapie sollten betrachtet werden, und alles im Sinne einer einer Nutzen-Risiko-Abwägung beurteilt werden. Die Endgrößenreduktionsergebnisse dieser Studie sind vergleichbar mit den Behandlungserfolgen anderer Autoren (8, 9, 45, 53). Für das Kollektiv konnte eine zumedensteIlende Endgrößenreduktion von 5,16 ± 3,3 cm erzielt werden. 84,6% des Patientenkollektivs gab an, zumeden mit der erreichten Endgrößenreduktion zu sein. Bei einem Skelettalter unter 12 Jahren zu Therapiebeginn betrug die durchschnittlich erzielte Reduktion 7,62 ± 3,4 cm. Bei Skelettalterwerten zwischen 12 und 13 Jahren zu Therapiebeginn konnten im Mittel 5,0 ± 2,2 cm eingespart werden. Dagegen erzielten Mädchen, die mit einem Knochenalter von über 13 Jahren die Therapie begannen im Mittel eine Reduktion von nur 1,49 ± 1,3 cm. Hieraus ergibt sich, daß die Endgrößenreduktion deutlich größer ist, wenn mit einem Knochenalter unter 13 Jahren begonnen wird. Es sollte also möglichst früh mit der Therapie begonnen werden. Am besten mit einem Skelettalter unter 12 Jahren, nachdem erste Pubertätszeichen aufgetreten sind. Aber auch bei Mädchen, die sich mit Skelettalterwerten zwischen 12-13 Jahren vorstellen, können noch zumedensteIlende Ergebnisse erreicht werden. Ab einem Skelettalter von 13 Jahren sollte keine Therapie mehr durchgefuhrt werden. Ebenso zeigte sich, daß mit zunehmenden Wachstumspotential bessere Endgrößenreduktionswerte erreicht werden konnten. Patientinnen mit einem Wachstumspotential von über 15 cm erreichten eine mittlere Reduktion von 7,4 ± 3,6 cm. Mädchen, mit einem Wachstumspotential zwischen 10-15 cm wiesen ein Ergebnis von 5,2 ± 2,4 cm auf Diejenigen, deren Wachstumspotential unter 10 cm lag, sparten durchschnittlich 2,2 ± 2,2 cm ein. Diese Ergebnisse befiirworten ebenfalls einen frühen Therapiebeginn, bei Wachstumspotentialwerten von mindestens 10 cm. Die Skelettreifung war in den ersten 12 Behandlungsmonaten mit 21,6 ± 5,8 Monaten stärker beschleunigt als in der restlichen Therapiezeit. Somit war die Skelettreifung auf 1,8 Jahre pro chronologischem Jahr akzeleriert. Eine eindeutige Abhängigkeit zwischen der therapiebedingten Akzeleration und der erreichten Reduktionkonnte nicht festgestellt werden. Auch bei Mädchen mit stattgehabter Menarche bei Behandlungsbeginn konnte ein zufiiedenstellendes Ergebnis erreicht werden. Im Mittel konnten bei dieser Patientengruppe 4,8 ± 3,2 cm eingespart werden. Die Wachstumsgeschwindigkeit nahm bei allen Mädchen unter der Östrogentherapie kontinuierlich ab. Einen Zusammenhang zwischen Wachstumsdezeleration und erreichter Endgrößenreduktion wurde nicht festgestellt. Ebenso konnte keine Abhängigkeit zwischen der mittleren Plasmaöstrogenkonzentration (pglml) der Patientinnen während der Behandlung und ihren Endgrößenreduktionen festgestellt werden. Als Nebenwirkungen der hochdosierten Östrogentherapie war die Gewichtszunahme am häufigsten, 70010 des Kollektivs wies Gewichtsanstiege von mehr als 10 kg auf Weitere Nebenwirkungen waren Kopfschmerzen in der Anfangsphase, mit einer Häufigkeit von 14%, gefolgt von passagerer Übelkeit (10010) und Striaebildung (6%). Bei keinem der Mädchen war eine Thrombose, Varikose, Diabetes, Ovarzysten oder weitere, ernsthafte Nebenwirkungen aufgetreten. Auch die spontane Menstruation setzte 1-6 Monate nach Absetzen der Therapie bei allen Mädchen ein. Die Gonadotropine und das Östradiol, zwei Monate nach Therapieende bei allen Mädchen bestimmt zeigten an ,daß die endogene Hormonbildung wieder eingesetzt hatte. Hinsichtlich der Nebenwirkungen befragt, aüßerte 61,5% des Kollektivs sich nicht durch die Nebenwirkungen beeinträchtigt gefiihlt zu haben. Ferner ergab die Untersuchung des Stoffwechsels und der Gerinnung während der Behandlung keine Abweichung der Norm der Leberenzyme (GOT, GPT, AP, GGT), ebenso wie auch des glykosilierten Hämoglobins (HbAlc, HbAl) und des Gesamtcholesterins. Lediglich die Triglyceride waren bei 37,5 % der Mädchen erhöht und schwankten zwischen 143-230 mgldl. Die Triglyceride sollten also während der Therapie mit konjugierten Östrogenen immer überwacht werden. Bemerkenswert sind die Veränderungen der Gerinnungsparameter, es zeigte sich eine stark gestiegerte Plättchenaggregation im PAT m mit einer Häufigkeit von 60010, alle anderen Gerinnungswerte (TPZ, PTT, AT m, Fibrinogen) befanden sich im Normbereich. Im Gegensatz zu den Befunden, die bei Ovulationshemmereinnahmen und bei hormoneller Wachstumsbremsung mit Ethinylöstradiol erhoben wurden, fanden sich keine Konzentrationsverminderung des AT m. Somit ist das Thromboembolierisiko bei hormoneller Wachstumsbremsung mit konjugierten Östrogenen als geringer zu veranschlagen als mit Ethinylöstradiol. Die spontane Plättchenaggregationsneigung im PAT m sollte während der Therapie mit konjugierten Östrogenen überwacht werden. Patientinnen mit einer gesteigerten Plättchenaggregation sollten mit Plättchenaggregationshemmern behandelt werden. Aus der Literatur (19,44, 59) geht hervor, daß bisher keine Endometriumkarzinome während, oder nach einer Wachstumsstoptherapie aufgetreten sind und daß die spätere Fertilität der Mädchen nicht gestört ist. Somit komme ich zu dem Schluß, daß durch die Behandlung mit konjugierten Östrogenen bei der überwiegenden Mehrzahl der hochwüchsigen Mädchen zufiiedenstellende Ergebnisse erreicht wurden. Entscheidend ftir einen Behandlungserfolg ist der rechtzeitige Therapiebeginn, bei Skelettalterwerten unter 13 Jahren und Wachstumspotentialwerten von mindestens 10 cm. Die Skelettreifungsbeschleunigung und Wachstumsdezeleration während der Therapie haben einen untergeordneten Einfluß auf die Größenreduktion. Auch die stattgehabte Menarche vor Therapiebeginn und die Plasrnaöstrogenkonzentration während der Therapie erlauben keine Aussagen über den Behandlungserfolg. Die Nebenwirkungen der Östrogentherapie sind bemerkenswert gering. Gewichtsanstiege, Kopfschmerzen und Übelkeit sind die häufigste nBeschwerden. Bei keinem Mädchen waren ernsthafte Nebenwirkungen aufgetreten . Da die Untersuchung des Stoffwechsels und der Gerlnnung erhöhte Triglyceridwerte bei 37,5% der Mädchen und eine stark gesteigerte Plättchenaggregationsneigung im PAT III mit einer Häufigkeit von 60% ergab, sollten diese Werte während der Therapie überwacht werden. Im Gegensatz zu den Befunden bei Gabe von Ethinylöstradiol wurden Konzentrationsverminderungen des AT m nicht festgestellt, was auf eine geringeres Thromboembolierisiko der Therapie mit konjugierten Östrogenen hindeutet. Erneut belegt diese Studie die Wirksamkeit einer Hochwuchstherapie mit hochdosierten Östrogenen bei Mädchen. Die Endgrößemeduktion ist abhängig von dem Skelettalter und Wachstumspotential bei Therapiebeginn. Die Nebenwirkungen und Risiken der Hochwuchsbehandlung mit konjugierten Östrogenen sind gering. Konjugierten Östrogenen sollte der Vorzug gegeben werden, wegen ihrer guten Verträglichkeit und geringem Thromboserisiko.
Untersuchungen zur Expression von Uhrengenen in der kortikotrophen AtT-20-Tumorzelllinie der Maus
(2005)
In den unterschiedlichsten Lebewesen, wie Cyanobakterien, Pilzen, Pflanzen und Tieren können tägliche Rhythmen biologischer Aktivität beobachtet werden, die von einem endogenen zirkadianen Oszillator gesteuert werden. Dieser zirkadiane Oszillator residiert bei Säugern im Nucleus suprachiasmaticus (SCN) des Hypothalamus, unterhält auch unter konstanten Bedingungen einen Rhythmus mit einer Periodenlänge von etwa 24 h und wird unter natürlichen Bedingungen an den täglichen Wechsel der Beleuchtungsverhältnisse über neuronale Signale, die von den Augen kommen, angepasst. Für die Generation dieser endogenen Oszillationen konnte die rhythmische Expression von so genannten Uhrengenen verantwortlich gemacht werden. Nach der heute gültigen Vorstellung bilden diese zusammen mit ihren Proteinprodukten interagierende transkriptionelle-translationale Rückkopplungsschleifen, die für einen vollständigen Durchlauf, bis ein neuer Zyklus beginnt, etwa 24 h brauchen. Dabei aktivieren zwei Transkriptionsfaktoren der bHLH-PAS-Familie, CLOCK und BMAL1, zu Beginn eines zirkadianen Zyklus als Heterodimer über eine hochspezifisches E-Box-Promotorelement die Transkription der Uhrengene Per1-3, Cry1-2 und Rev-Erbα. Im Zytosol bilden die Uhrengenprodukte der CRYs und PERs zusammen mit der Caseinkinase Iε (CKIε) einen heterotrimeren Komplex, der im Kern wiederum die CLOCK-BMAL1-abhängige Transkription blockiert. Überraschend ist, dass nicht nur die Neurone des Schrittmachers im SCN diese Rhythmen endogen produzieren können, sondern auch eine Vielzahl peripherer Zellen, selbst, wenn sie über Jahre in Kultur gehalten wurden. Man nimmt an, dass der Rhythmus peripherer Zellen in vivo sowohl über neuronalen Verbindungen als auch über bisher noch nicht identifizierte humorale Faktoren synchronisiert wird. Es ist bis heute weder geklärt, worin die molekularen Unterschiede peripherer Oszillatoren im Vergleich zum SCN bestehen, noch, wie der Synchronisationsprozess dieser Zellen zu Stande kommt. Auf Grund methodischer Schwierigkeiten bei der Untersuchung des SCN wurde zuletzt vermehrt gefordert, sich diesen Fragen zunächst an Hand eines Modellsystems, wie einer Zellkultur aus immortalisierten Zellen zu nähern. In der vorliegenden Arbeit wurde deshalb untersucht, ob sich die kortikotrophe hypophysäre AtT-20 Tumorzelllinie der Maus prinzipiell für die Erforschung zirkadianer Rhythmen und deren Synchronisation eignet, d.h. ob sie selbst über eine stimulierbare rhythmische Uhrengen-Expression verfügen. Weiterhin sollte eine geeignete Methode gefunden werden, um zirkadiane Rhythmen auf mRNA-Ebene darzustellen. In einem ersten Schritt wurde über RT-PCR Technik erstmals nachgewiesen, dass die essen-tiellen Uhrengene Per1, Per2, Per3, Cry1, Cry2, Bmal1, Clock und CK1ε endogen in AtT-20 Zellen exprimiert werden. Für jedes dieser Gene wurde nun eine Variante der quantitativen Real-Time-PCR (RTQ-PCR), die ΔΔCT-Methode, validiert, die bei hohem Probendurchsatz zuverlässig Expressionsunterschiede wiedergeben kann. Durch Stimulation mit Forskolin, ei-nem Aktivator der Adenylatzyklase, konnte in dieser Arbeit dokumentiert werden, dass kulti-vierte AtT-20 Zellen in der Lage sind, eine rhythmische Expression von Uhrengenen mit einer Periodenlänge von etwa 24 h für mindestens drei Tage zu zeigen. Von allen hier untersuchten Uhrengenen wiesen alle diejenigen eine oszillierende Schwankung des mRNA-Gehaltes auf, die auch im SCN rhythmisch exprimiert werden, namentlich Per1-3, Cry1-2, Bmal1. Im SCN kon-stitutiv exprimierten Uhrengene (Clock, Ck1ε) fluktuieren auch nicht in AtT-20 Zellen. Dar-über hinaus antworteten Zellen auf das hier angewandte Stimulationsprotokoll mit einer initia-len Hochregulierung der Transkription für das Uhrengen Per1, das im SCN eine prominente Rolle bei der Anpassung des endogenen Rhythmus an die exogenen Beleuchtungsverhältnisse spielt und dort als Antwort auf synchronisierende Lichtpulse in ähnlicher Weise induziert wer-den kann. Zeitlich korreliert die Zunahme von Per1-Transkripten – ebenfalls der Situation im SCN entsprechend – mit einer Aktivierung des Transkriptionsfaktors CREB und der Induktion seines molekularen Gegenspielers Icer. Die zeitlich umschriebene Hochregulation der Transkriptionsrate des Repressors Icer während der ersten Stunden nach Applikation des syn-chronisierenden Reizes spricht dafür, dass dieser womöglich in AtT-20, wie auch bereits für Elemente des zirkadianen Systems beschrieben, eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Synchronisationsreizes im molekularen Uhrwerk spielt. Die genaue Analyse der hier erhobenen Expressions-Rhythmen von Uhrengenen und deren zeitliches Verhältnis zueinander deuteten darauf hin, dass in AtT-20 Zellen ein funktionsfähiges zirkadianes Uhrwerk existiert, das dem des SCN in weiten Teilen gleicht. Die Möglichkeiten der Stimulation und Manipulation (z.B. durch Transfektion) erheben AtT-20 Zellen zu einem Modellsystem für die Erforschung der molekularen Abläufe in der zirkadianen Rhythmusgeneration und –synchronisation. Erkenntnisse aus dieser Forschung können in den unterschiedlichsten klinischen Disziplinen wichtige Anwendungsmöglichkeiten finden.
Operative Eingriffe am offenen Herzen wie die häufig durchgeführten Bypass- und Herzklappenersatzoperationen bedürfen fast immer der Unterstützung durch die Herz Lungenmaschine bzw. extrakorporale Zirkulation. Durch den Kontakt des Blutes mit nichtorganischen Fremdoberflächen der EKZ kommt es zur Induktion einer transienten Hyperaktivität neutrophiler Granulozyten. Nachdem Herz und Lunge nach Öffnung der Aortenklemme ihre physiologische Funktion wieder aufnehmen und reperfundiert werden, werden aus diesen ischämischen Organen darüber hinaus pathogene Moleküle wie freie Sauerstoffradikale freigesetzt. Von aktivierten Neutrophilen freigesetzte, immmunkompetente Moleküle (z.B. Zytokine) führen zusammen mit diesem oxidativen Stress zu Organdysfunktionen durch Ödembildung in Körpergeweben wie Myokard, Lunge, Gehirn und Gastrointestinaltrakt und dadurch zu typischen Folgeerscheinungen wie z.B. verlängerter postoperativer Beatmungszeit oder (meist transienten) neuropsychologischen Dysfunktionen im Sinne von kognitiven Defiziten. Andere Pathomechanismen wie Mikroembolien durch z.B. Kleinstteilchen und Gasbildungen aus dem OP Gebiet verstärken diese pathogenen Effekte. Resultat ist eine verlängerte Regenerationsdauer und ein verlängerter Krankenhausaufenthalt der operierten Patienten. Zur Minimierung dieser unerwünschten Wirkungen der EKZ wurden in den letzen 20 Jahren diverse Techniken zur Filtration der unterschiedlichen Kreislaufbestandteile innerhalb der EKZ entwickelt. Von besonderem Interesse ist die seit ca. 8 bis 10 Jahren etablierte Filtration aktivierter neutrophiler Granulozyten, die die Hauptverantwortung für das aseptische Entzündungsgeschehen unter Anwendung der EKZ tragen. Entwicklung und Einsatz dieser leukozytenspezifischen Filtersysteme führt zwar zu einer deutlichen Reduktion der zirkulierenden immunaktiven Zellen und zu einer geringgradigen Verringerung der pathogenen EKZ Folgeerscheinungen, die Effektivität der gegenwärtigen Leukozytenfiltration stellt sich allerdings nur in einzelnen Berichten als positiv dar. Die Daten, die einen deutlichen klinischen Vorteil der Leukozytenfiltration zeigen, sind nicht vorhanden. Die unterstützende Anwendung antiinflammatorischer, systemisch angewandter Pharmaka führte zwar bei den meisten Präparaten zu Erfolg versprechenden Ergebnissen im Tierversuch, konnte aber beim operierten Patienten selbst zu keiner deutlichen Verminderung der unerwünschten EKZ Wirkungen beitragen. Unter der Vorstellung, dass gefilterte, aktivierte Leukozyten zum Großteil zwar nicht in den Patientenkreislauf zurückgepumpt werden, jedoch immer noch immunaktive Stoffe von ihnen synthetisiert und sezerniert werden können, liegt es auf der Hand, dass die aktuell zum klinischen Einsatz kommenden Filtersysteme zum Zwecke der Filtrationsoptimierung und konsekutiver Pathogenitätsminimierung durchaus verbesserungsbedürftig sind. Die in Abschnitt 3 angeführten Ergebnisse belegen, dass antikörperbeschichtete Leukozytenfiltermembranen durchaus in der Lage sind, in einem Kreislaufmodell ihre entsprechenden Antigene herauszufiltern und damit zu inaktivieren. Als klinische Anwendung ist dieses Modell allerdings nur unter einem immensem Technik- sowie Kostenaufwand umsetzbar, so dass sich die Frage nach alternativen Lösungsstrategien stellt. Diese Arbeit leistete die theoretische Grundlage zur Entwicklung eines in naher Zukunft möglicherweise klinisch praktikablen Moduls zur Leukozyteninaktivierung. Da anti CD95 IgM in der Lage sind, Apoptose in CD95 Rezeptor tragenden Zellen zu induzieren und diese damit bzgl. ihrer Stoffwechselaktivität zu limitieren bzw. zu inaktivieren, konnte ein ebenfalls in Abschnitt 3 vorgestelltes Modell zeigen, dass in CD 95 Rezeptor tragenden Zellen über ihren Kontakt mit anti CD95 IgM beschichteten Leukozytenfiltermembranen Apoptose induziert werden kann. Ein detailverbessertes, anti CD95 IgM beschichtetes Leukozytenfiltersystem (Leukozyteninhibitionsmodul, „LIM“) zeigte bereits im Schweineversuch eine deutliche Verbesserung der postoperativen Herzfunktion gegenüber der Tiergruppe, die mit herkömmlichem Leukozytenfiltersystem operiert wurde. Außerdem konnte eine deutlich reduzierte Transmigrationsfähigkeit (als Maß des Aktivierungszustandes) der aus dieser EKZ isolierten Neutrophilen nachgewiesen werden, so dass Grund zur Annahme besteht, dass dieses Modell in Zukunft den herkömmlichen Leukozytenfilter ablösen könnte. Mit dieser Arbeit wurde eine Möglichkeit aufgezeigt, wie die Problematik der EKZ induzierten Immunpathogenese grundlegender bekämpft werden kann.
Der hereditäre Fibrinogen-Mangel ist ein seltener Hämostasedefekt, der in einer quantitativen (Hypofibrinogenämie und Afibrinogenämie) oder qualitativen Form (Dysfibrinogenämie) bzw. einer Kombination aus beiden Formen (Hypodysfibrinogenämie) vorliegt. Seltene Ausprägungen wie die Fibrinogen- Amyloidose und die hepatische Speicherkrankheit Endoplasmic Reticulum Storage Disease (ERSD) tragen zum heterogenen klinischen Bild der Erkrankungen bei, das neben einem asymptomatischen Verlauf Blutungen und Thrombosen umfassen kann. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das Spektrum genetischer Veränderungen, deren Auswirkungen auf die klinische Manifestation und gerinnungsphysiologische Ausprägung bei 101 Probanden mit angeborenem Fibrinogen-Mangel sowie bei 41 erstgradig verwandten Familienangehörigen zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit stellt das bisher größte zusammenhängend untersuchte und genetisch charakterisierte Patientenkollektiv mit Fibrinogen-Mangel dar. Von den insgesamt 96 nachgewiesenen Sequenz-Varianten wurden 30 erstmals beschrieben. Hierdurch ergibt sich ein Zuwachs von 15 % an der Gesamtzahl der verschiedenen bisher in der Literatur beschriebenen genetischen Defekten. Bei acht nachgewiesenen Mutationen war bisher erst eine Familie mit dieser Sequenz-Variante beschrieben. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit bestätigen, dass diese Mutationen kausal für den Phänotyp des Fibrinogen-Mangels sind. Die klinische Präsentation der Patienten umfasste, häufiger als in der Literatur bisher beschrieben, zu 50 % leichte bis moderate Blutungen in Form von Menorrhagien oder verlängerten Nachblutungen nach Verletzungen. Schwere Blutungen traten bei Patienten mit Afibrinogenämie oder selten bei heterozygoten Mutationsträgern in Assoziation mit Operationen, Schwangerschaften und Traumata auf. Probanden mit ERSD erlitten gegensätzlich zu den bisherigen Beschreibungen aus der Literatur sowohl Blutungen als auch Thrombosen. Die Vorhersage des klinischen Phänotyps nach traditioneller Einteilung des Fibrinogen-Mangels anhand laborchemischer Beschreibungen war nicht zuverlässig. Zudem lagen die hierfür erforderlichen Laborparameter häufig nicht vor. Die Mutationsdiagnostik konnte zu einer verbesserten Einschätzung des klinischen Phänotyps beitragen. Spezifische Mutationen wiesen eine Korrelation zu bestimmten klinischen Manifestationen auf. Hierbei zeigte sich eine ausgeprägte Assoziation der Varianten BbArg14Cys und gAsn319-Asp320del mit thromboembolischen Ereignissen. Für weitere Mutationen (AaArg19Gly, BbArg44Cys, gTyr262Cys, gAla327Thr und gLys380Asn) ist ebenfalls eine Assoziation mit Thromboseneigung anzunehmen, konnte jedoch aufgrund kleiner Fallzahlen nicht zweifelsfrei beurteilt werden. Die am häufigsten auftretenden Mutationen an Position AaArg16 waren mit einer moderaten Blutungs- (17 % bis 53 %) und einer nur geringen Thromboserate (3 % bis 13 %) assoziiert, die jedoch für die AaArg16Cys-Variante höher lag im Vergleich zur AaArg16His-Variante. Die Mutationen gGly333Ser und gArg375Trp zeigten eine Korrelation zur hepatischen Speicherkrankheit ERSD und gingen mit einer beeinträchtigten Leberfunktion einher. Die Verdachtsdiagnose des Fibrinogen-Mangels wurde bei einem Großteil der Indexpatienten (42 %) aufgrund pathologischer Gerinnungswerte gestellt. Vor allem „Null“-Mutationen gingen jedoch oftmals mit im Referenzbereich liegenden Fibrinogen-Werten einher, so dass sich neben der mehrmaligen Fibrinogen-Bestimmung die zusätzliche Testung weiterer Laborparameter, wie die Thromboplastinzeit (TPZ), die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT) und die Thrombinzeit (TZ) als hilfreich erwiesen haben. Die Bestimmung des abgeleiteten Fibrinogens (Fib. QD) zeigte sich als nicht geeignet zur Detektion des kongenitalen Fibrinogen-Mangels, da die am häufigsten vorliegenden Mutationen an AaArg16 zu keiner Erniedrigung führten. Die Messung des funktionellen Fibrinogen nach Clauss (Fib. n. Cl.), der Fibrinogen- Konzentration (Fib. Ag) und die daraus resultierende Fibrinogen-Ratio (RaAg) bzw. die Bestimmung von RZ und TZ waren die Grundlage eines in der vorliegenden Arbeit entwickelten Stufenmodells für einer schnelle und kostengünstige Mutations-Detektion. Bei Anwendung der vorgeschlagenen Stufendiagnostik im Vergleich zur herkömmlichen Komplettsequenzierung ist eine Reduktion von Arbeitsaufwand und Kosten um bis zu 64 % zu erwarten.
Das Herz des Menschen wurde in der Geschichte lange Zeit als zentrales Organ des Körpers angesehen. Noch heute nimmt es vom emotionalen Aspekt gesehen, eine bedeutende Stellung ein. Herzerkrankungen im Kindesalter werden daher von Patienten und Angehörigen als ernsthafte Bedrohung erlebt. Acht von tausend Kindern werden mit einem Herzfehler geboren, fast 3700 Herzoperationen wurden im Jahr 2004 in der Bundesrepublik Deutschland an Kindern und Jugendlichen bis 17 Jahren durchgeführt. Aufgrund verbesserter Diagnose- und Operationsmöglichkeiten erleben heute über 90% der Kinder mit Herzfehler das Erwachsenenalter. Dieser Verbesserung der Lebensqualität und –dauer folgte eine zunehmende wissenschaftliche Betrachtung der Probleme nach Korrektur eines Herzfehlers. Neben den direkten Folgen der Erkrankung und der Operation, wurden auch die langfristigen Folgen eines operativen Eingriffes für die autonome Regulationsfähigkeit des Herzens untersucht. Ein bedeutendes Hilfsmittel hierfür stellt die Analyse, der durch das vegetative Nervensystem beeinflussten Herzfrequenzvariabilität (HRV) dar. Ein operativer Eingriff am Herzen zerstört autonome Nervenfasern und schränkt die Einflüsse des parasympathischen und sympathischen Anteiles des vegetativen Nervensystems auf das Herz ein. Die Messungen der HRV werden heute auch im Sport zur Trainingssteuerung eingesetzt. Mit ihr lassen sich Belastungseffekte, sowie regenerative Aspekte messen. In zwei Studien wurden Veränderungen der Anpassungsfähigkeit nach operierten Herzfehlern einerseits und Reaktionen des Herzens auf sportliche Belastung und Regeneration andererseits, im Rahmen dieser Dissertation analysiert. Im ersten Teil der Arbeit wurden, im Sinne einer Querschnittstudie, die Veränderungen der HRV bei Kindern und Jugendlichen im Alter zwischen 8 Monaten und 18 Jahren nach operativer Korrektur einer Transposition der großen Arterien (TGA, n = 11), eines Vorhofseptumdefektes (ASD, 13), eines Ventrikelseptumdefektes (VSD, 17), einer Fallot'schen Tetralogie (TOF, 13), eines kompletten Atrioventrikularkanales (CAVC, 5) und nach abgeschlossener Fontan-Zirkulation (totale cavopulmonale Connection, TCPC, 11) untersucht. Die Ergebnisse wurden mit denen einer geschlechts- und altersangepassten Kontrollgruppe (16) verglichen. Die Kurzzeit-HRVRegistrierungen erfolgten im Schlaf mittels Lifecard CF compact Flashcard Holter (Fa. Reynolds). Ein Schwerpunkt bei dieser Untersuchung stellte die Differenzierung zwischen Veränderungen der parasympathischen und der sympathischen Aktivität, mit Hilfe der Spektralanalyse, bei unterschiedlichen Herzfehlern dar. Hierzu wurden die Zeitbereichsparameter „mittlerer Abstand zweier R-Zacken“ (mRR), Standardabweichung (SD) und die „Quadratwurzel des quadrierten Mittelwertes der Summe aller Differenzen zwischen aufeinander folgenden RR-Intervallen“ (rMSSD), sowie die Frequenzbereichsparameter low-frequency (LF) als teilweises Pendant zur sympathischen Aktivität, high-frequency (HF) als Korrelat des parasympathischen Anteiles und total power (TP), ermittelt. Aus letzteren wurden die Quotienten der sympathovagalen Balance (LF/HF) und die normierten Frequenzbereiche (HF/TP und LF/TP) errechnet. Es konnte gezeigt werden, dass die SD (als Parameter der globalen Herzfrequenzvariabilität) bei großer interindividueller Streubreite in allen Patientengruppen gegenüber der Kontrollgruppe reduziert war. Die stärkste Reduktion im Median fand sich dabei in den Gruppen TGA und TCPC, für letztere war auch die größte Streubreite charakteristisch. In allen Patientengruppen, bis auf TGA, fand sich in der LF/HF eine Verschiebung zur sympathischen Aktivität. In einer zweiten Studie wurde bei 20 Patienten der jährlich stattfindenden Skifreizeiten für herzkranke Kinder und Jugendliche (Pädiatrische Kardiologie des Universitätsklinikums Frankfurt und Kinderherzstiftung in Herzstiftung e.V.) ein Orthostasetest zur Evaluierung der Reaktion auf Kreislaufbelastung, im Sinne einer Längsschnittstudie, zu Beginn und am Ende der einwöchigen Freizeit durchgeführt. Im Zusammenhang mit dem Ergebnis einer in der vorhergehenden Nacht, ohne störende Umwelteinflüsse, aufgezeichneten Messung, kann die adaptive Leistung des Herzens auf Kreislaufstress und die Veränderungen aufgrund sportlich-regenerativer Einflüsse während der Skiwoche bestimmt werden. Die Messungen erfolgten analog der in Studie I durchgeführten Methodik. Bei ca. 70% der Kinder zeigte sich eine Verstärkung der nächtlichen TP und eine Zunahme der HF im entsprechenden Teil des Orthostasetests. Bei 10% war es zu einer Abnahme dieser Parameter gekommen, 20% der Kinder zeigten uneinheitliche Resultate der zwei Messungen. Eine knappe Mehrheit der Kinder zeigte einen Anstieg der LF unter Orthostase. Die Ergebnisse der ersten Studie haben gezeigt, dass die Kurzzeitmessung der Herzfrequenzvariabilität in der Lage ist, Veränderungen der autonomen Regulation bei Kindern und Jugendlichen nach Herzoperation darzustellen. Dabei konnte gezeigt werden, dass Eingriffe mit Eröffnung des Vorhof- oder Kammermyokards hauptsächliche eine Reduktion der parasympathischen Aktivität, Switch-Operationen nach TGA mit Durchtrennung der großen Gefäße und Vorhoferöffnung hingegen eine gleichmäßige Reduktion beider Anteile des vegetativen Nervensystems hervorrufen. Die vorwiegende Reduktion parasympathischer Anteile der Herzfrequenzvariabilität bei verschiedenen Herzfehlern, wird in mehreren Studien beschrieben. Häufig beziehen sich diese jedoch nur auf wenige Herzfehler und ein direkter Vergleich der verschiedenen Ergebnisse dieser Studien ist durch unterschiedliche methodische Ansätze nur eingeschränkt möglich. Der Effekt einer gleichmäßigen Reduktion der Herzfrequenzvariabilität bei Patienten mit TGA wurde bisher nicht erwähnt. In der zweiten Studie konnte gezeigt werden, dass sich Veränderungen der Herzfrequenzvariabilität herzkranker Kinder und Jugendlicher während einer einwöchigen Skifreizeit darstellen lassen. Die Mehrzahl der Kinder und Jugendlichen verbesserten ihre Fähigkeit zur Bewältigung von Kreislaufstress, indem sie nach dem Übergang vom Stehen zu liegender Position eine höhere vagale Aktivität aufbauen konnten. Dieses Ergebnis wurde durch eine deutlich verstärkte nächtliche Gesamtvariabilität bestätigt. Veränderungen, die in Übereinstimmung mit der Literatur eine Verbesserung des kardialen Risikos erwarten lassen. Es ist anzunehmen, dass die Ursache für diese Verbesserung in einem multifaktoriellen Geschehen aus körperlicher Aktivität, klimatischen Einflüssen, sowie einem veränderten sozialen Umfeld zu sehen ist. Drei der Kinder zeigten reduzierte Werte am Ende der Woche, welche auf eine verstärkte Stressbelastung schließen lassen. Die Wertigkeit des kontrovers diskutierten Parameters LF bleibt auch in dieser Studie unklar, obgleich ein Trend zu einer schnelleren Adaptation des Kreislaufs beim Übergang vom Liegen zum Stehen ermittelt werden konnte. Insgesamt bestätigen die Ergebnisse der Studie II die Richtigkeit der Durchführung auch provokanter Sportarten mit herzkranken Kindern unter adäquater kardiologischsportmedizinischer Betreuung.
Die Lyme-Borreliose, eine durch Zecken übertragene Multisystem-Erkrankung, wird durch die Spirochäte B. burgdorferi s. l. hervorgerufen. Die in vitro-Empfindlichkeit von Borrelien gegenüber einer ganzen Reihe von Substanzen ist bislang nicht oder nur unzureichend bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die in vitro-Empfindlichkeit von B. burgdorferi gegenüber einer Reihe von neu entwickelten Antibiotika im Vergleich zu bekannten Substanzen unter standardisierten Bedingungen untersucht. Im 1. Teil der Arbeit wurde ein neues kolorimetrisches Mikrodilutionstestverfahren in Kombination mit konventioneller Subkultivierung in Flüssigmedium zur Bestimmung der in vitro-Empfindlichkeit von 17 repräsentativ ausgewählten Borrelienstämmen gegenüber dem neu entwickelten Ketolid Cethromycin eingesetzt. Das Verfahren ist standardisiert, gut reproduzierbar und erlaubt es, mehrere Antibiotika bzw. Isolate gleichzeitig effizient zu testen. Die MHK90 für Cethromycin lag für die getesteten Isolate einheitlich bei  0,002 µg/ml. Die MBK90 lag bei 0,75 µg/ml. Im 2. Teil der Arbeit wurden auf der Basis von konventionellen Zellzählungen mittels Dunkelfeldmikroskopie zusätzlich Untersuchungen zur Aktivität von Cethromycin, Sitafloxacin und Gemifloxacin im Vergleich zu Ciprofloxacin und den bekanntermaßen gut gegen Borrelien wirksamen Substanzen Doxycyclin und Ceftriaxon für je ein repräsentatives Isolat der humanpathogenen Genospezies B. burgdorferi s. s., B. garinii und B. afzelii durchgeführt. Von den untersuchten neuen Substanzen zeigten Cethromycin (MHK [Mittelwert]: ≤ 0,002 µg/ml; MBK [Mittelwert]: 0,3 µg/ml) und Gemifloxacin (MHK [Mittelwert]: 0,06 µg/ml; MBK [Mittelwert]: 8 µg/ml) im Vergleich zu den in der Therapie der Lyme-Borreliose bewährten Substanzen Ceftriaxon (MHK [Mittelwert]: 0,016 µg/ml; MBK [Mittelwert]: 1,2 µg/ml) und Doxycyclin (MHK [Mittelwert]: 0,25 µg/ml; MBK: von 24 bis >32 µg/ml) die vielversprechendste Aktivität gegen B. burgdorferi. Diese Ergebnisse konnten in Hinblick auf die Aktivität der getesteten Antibiotika gegenüber Borrelien durch die zusätzlich über 120 h durchgeführten Time-Kill-Experimenten abgesichert werden. Im 3. Teil der Arbeit wurden dann unter Zuhilfenahme eines theoretischen Modells mittels Einbeziehung weiterer pharmakologischer und pharmakokinetischer Daten für alle getesteten Substanzen sogenannte Bakterizidie-Indizes (BIs) auf der Basis der erzielten in vitro-Resultate berechnet. BIs von > 2,8 stehen dabei für eine gute bis sehr gute antimikrobielle Aktivität. Für Cethromycin zeigte sich bei den untersuchten Isolaten ein rascher Anstieg der BIs schon nach einer sehr kurzen Inkubationszeit von 48 h. Dabei lagen die Werte für Cethromycin (BIs 5,0-7,59) nach 120 h sogar über denen von Doxycyclin (BIs 2,81-3,15). Ebenso lagen die errechneten BIs für Gemifloxacin nach 120 h (BIs 3,33-8,05) höher als für Doxycyclin. Ceftriaxon war allerdings die bei weitem am besten wirksame Substanz und zeigte auch die höchsten BIs von 14,96 bis 18,48. Unter Berücksichtigung aller verfügbaren Daten ergab sich aus der vorliegenden Arbeit zusammenfassend folgende Rangordnung für die in vitro-Aktivität der getesteten antibiotischen Substanzen: Ceftriaxon > Cethromycin > Gemifloxacin > Doxycyclin > Sitafloxacin > Ciprofloxacin. Für neu entwickelte Antibiotika stellen in vitro-Untersuchungen einen ersten Schritt für eine Charakterisierung ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit gegen Infektionserreger dar. Die Einbeziehung weiterer pharmakologischer Daten in die Interpretation solcher experimentell gewonnenen Ergebnisse ist innovativ, vermittelt zusätzliche Informationen und erlaubt eine vergleichende modellhafte Abschätzung der Aktivität solcher Substanzen unter Berücksichtigung wichtiger pharmakokinetischer und pharmakodynamischer Parameter. Zusammenfassend legen die in der vorliegenden Arbeit herausgearbeiteten Ergebnisse eine vielversprechende Aktivität von zwei neuen Substanzen (Cethromycin und Gemifloxacin) gegen B. burgdorferi nahe und lassen daher eine weitergehende klinische Prüfung dieser Antibiotika für eine mögliche therapeutische Anwendung bei Lyme-Borreliose sinnvoll erscheinen.
Aktivierende Mutationen der Fms-like tyrosine kinase (FLT3) treten bei 25 % der Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) auf und begünstigen die unkontrollierte Proliferation maligner Blasten. Autophagie ist ein intrazellulärer Prozess, durch den zytoplasmatische Bestandteile lysosomal abgebaut werden und fungiert als intrazellulärer Homöostase-Mechanismus unter Stress-Bedingungen.
Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, ob FLT3-ITD+-AML-Zellen vulnerabel gegenüber Autophagie-Hemmung sind.
Hierzu wurde zunächst untersucht, wie sich FLT3-ITD-Signaling und Autophagie unter basalen Wachstumsbedingungen gegenseitig beeinflussen. In einem genetischen Modell zeigte sich, dass FLT3-ITD-transformierte wachstumsfaktorunabhängige Zellen während ihrer fortgesetzten Proliferation vermehrt Autophagie betreiben. Lysosomale Autophagie-Inhibitoren zeigten jedoch unter diesen Bedingungen keine erhöhte Wirksamkeit gegenüber FLT3-ITD-positiven Zellen. Humane FLT3-ITD-positive AML-Zellen zeigten nach genetischer Deletion von ULK1 ebenfalls nur transiente und milde Proliferationsdefizite. Unter basalen Wachstumsbedingungen zeigte sich also keine erhöhte Vulnerabilität FLT3-ITD-exprimierender Zellen gegenüber Autophagie-Inhibition.
Daraufhin wurde die Bedeutung von Autophagie während pharmakologischer Hemmung von FLT3 untersucht. FLT3-Inhibition mittels AC220, einem FLT3-spezifischer Tyrosinkinase-Inhibitor, induzierte bzw. steigerte die autophagische Aktivität ähnlich stark wie eine direkte mTOR-Inhibition. Dies ließ sich im Zellmodell therapeutisch ausnutzen: eine Kombinationsbehandlung mit AC220 und einem lysosomalen Autophagie-Inhibitor zeigte eine synergistische antiproliferative Wirkung. Dies stellt möglicherweise einen neuen rationalen Kombinationsbehandlungsansatz für die Therapie FLT3-ITD-positiver AML-Patienten dar.
Die vorliegende Studie hat die Häufigkeit familiärer Tumorhäufungen in Familien von Patienten mit kolorektalen Karzinomen und klinische Kriterien untersucht, die mit dem vermehrten Auftreten von Tumoren in diesen Familien assoziiert sind. Die Bedeutung von klinischen Diagnosekriterien zur Erfassung familiärer Häufigkeiten von Tumoren wurde analysiert. Dabei zeigte sich, dass die klassischen Diagnosekriterien im Alltag keine Bedeutung haben (die Amsterdam-Kriterien werden kaum erfüllt). Dass sich andererseits familiäre Tumorhäufungen mit einfachen klinischen Kriterien in hohem Ausmaß erfassen lassen, dazu zählt als wichtiges Kriterium: • Ein weiterer betroffener Patient mit Tumorleiden in der Familien im Diagnosealter <= 55 Jahre, • die Vertikale Transmission HNPCC-typischer Tumore Bei Anwendung dieser Kriterien können nahezu 2/3 der Familiären Cluster erkannt werden. Die Kombination von Kriterien, wie etwa „Diagnosealter des Patienten <= 50 Jahre mit Angehörigen mit Karzinom im Diagnosealter <= 50 Jahre“, sowie die Kombination „Diagnosealter des Patienten <= 50 Jahre und die Vertikale Transmission HNPCC-typischer Karzinome“ verbessert die Erkennung von Familien mit Tumorhäufungen nicht. Das Tumorspektrum in den so definierten Familien entspricht dem des HNPCC. Das legt den Schluss nahe, dass es sich um eine abortive Form des HNPCC oder aber um ein molekulargenetisch differentes, aber in der Manifestation mit dem HNPCC überlappendes Syndrom handeln könnte. Ob bei den so definierten Familien eine präventive Diagnostik erfolgreich ist, bedarf weiterer Studien. Solange kein einfaches molekulargenetisches Verfahren leicht und kostengünstig zur Verfügung steht, sind diese Anamnesekriterien für den klinischen Alltag und für die betroffenen Familien von außerordentlicher Bedeutung.
Ziel herkömmlicher Behandlungsmethoden chronischer oder traumatischer Knorpeldefekte ist die Wiederherstellung der Gelenkfunktion. Die Transplantation autologer Chondrozyten verspricht hier eine dauerhafte Korrektur des Knorpeldefekts. Ein Problem der autologen Chondrozytentransplantation (ACT) ist jedoch die Tatsache, dass die im Rahmen der ACT notwendige Invitro-Expansion der Chondrozyten oft mit einem Funktionsverlust im Sinne einer Dedifferenzierung in Fibroblasten bzw. einem Überwachsen durch Fibroblasten einhergeht. Im Rahmen dieser Dissertation sollte daher untersucht werden, inwieweit die Expansion von Chondrozyten auf eine Proliferation einzelner Vorläuferzellen zurückzuführen ist und ob sich die Frequenz von Vorläuferzellen in Chondrozytenbiopsaten quantifizieren lassen. Es zeigte sich, dass das Wachstum von Chondrozyten auf die Proliferation von Vorläuferzellen zurückzuführen ist, die unter den verwendeten Kulturbedingungen zur Ausbildung von Chondrozytenkolonien führen. Die Frequenz der koloniebildenden Einheiten (CFU-Ch) lag – in Abhängigkeit von den gewählten Kulturbedingungen – bei durchschnittlich 3,4–7,6 Kolonien pro 1000 Chondrozyten, wobei eine Beschichtung der Kulturplatten mit Kollagen und eine Substitution des Zellkulturmediums mit FGF zu einer hohen Korrelation zwischen der eingesetzten Zellzahl und der gemessenen Anzahl koloniebildender Einheiten (R2 = 0,9643) führte, die im Durchschnitt bei 7,6 CFU-Ch pro 1000 ausplattierter Chondrozyten lag. Bei Verwendung von Zellkulturmedien ohne Zytokinzusatz (DMEM) bzw. mit FGF- (CBM) oder TFG-β-Supplementation (CDM) zeigten sich deutlich unterschiedliche Ausprägungen der Chondrozytenkolonien in Bezug auf die Morphologie. So führte FGF-haltiges Medium zu einem ausgeprägten Wachstum fibroblastenähnlicher Zellen, während sich die Chondrozytenstruktur und Färbung mit Alcianblau am ehesten durch DMEM und TGF-β1-haltiges CDM erhalten ließ. Das hier etablierte Testverfahren erlaubt eine zuverlässige Quantifizierung von koloniebildenden Einheiten und könnte geeignet sein, Vorläuferzellen weiter zu charakterisieren, die zur Regeneration von funktionellem Gelenkknorpel beitragen.
Vergleichend durchgeführte licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen ergeben, daß es sich bei den Keimen der PPLO-Gruppe um stark unterschiedlich große und einheitlich bläschenartige Organismen handelt, die keine Zellmembran nach Art der Bakterien besitzen.
Äußere Einflüsse führen außerordentlich leicht zur Deformierung der Organismen, wobei Fadenformen und mycelähnliche Gebilde entstehen.
Die Laidlow-Elfordschen und Seiffertsehen Organismen unterscheiden sich von den übrigen Stämmen durch Ausbildung einer steiferen Zelloberfläche. Die aufgehellten Formen aus alten Kulturen, die intrazellulär einzelne punktförmige Substanzanhäufungen zeigen, werden als sekundäre und bis zu einem gewissen Grad involutive Zellformen und nicht als notwendiges Stadium im Vermehrungszyklus betrachtet.
Abschließend werden Fragen der Vermehrungsweise, der Nomenklatur und der Klassifizierung besprochen.
Das West-Nil-Virus (WNV) gehört zur Gruppe des Japan-Enzephalitis-Serokomplexes der Flaviviren, welches in Afrika, Asien und Mittleren Osten sowie in Süd- und Osteuropa seine Verbreitung findet. Das unerwartete Auftreten des Erregers in den USA (New York, 1999) bedingte eine große Zahl an transfusions- sowie transplantations-assoziierten WNV-Infektionen. Derzeit liegen keine Erkenntnisse über die Verbreitung des WNV in der deutschen Blutspenderpopulation vor. Aus diesem Grund war das Ziel dieser Arbeit die Bestimmung der Prävalenz und Inzidenz des Erregers zur Einschätzung der Gefahr von transfusions-assoziierten WNV-Infektionen. Zunächst wurde zur Bestimmung der Prävalenz des Erregers die Sensitivität und Spezifität verschiedener ELISAs (Panbio, Focus und Euroimmun) für die WNV-Antikörpertestung bestimmt. Es zeigte sich, dass WNV starke Kreuzreaktionen mit dem für unsere Breiten relevanten Frühsommer-Meningoenzephalitis-Virus (FSME) aufweist. Aus diesem Grund wurde zusätzlich ein FSME-ELISA sowie als Bestätigungstest ein Neutralisationstest verwendet und ein Testalgorithmus entwickelt. Für die Bestimmung der Inzidenz wurde auf den Grundlagen von Hadfield eine WNV-Reverse Transkriptase-PCR (RT-PCR) entwickelt und etabliert. Die 95% Nachweisgrenze wurde nach der Entwicklung der RT-PCR auf 54Kop./ml WNV-RNA bezogen auf eine Einzelprobe in einem Minipool bestehend aus acht Blutspenden bestimmt. Das Konfidenzintervall beträgt (CI): 42; 6 - 79; 92 Kopien/ml. Zudem wurde die Sensitivität der automatischen Extraktion mittels des auf magnetischen Festphasen beruhenden Separationsmoduls I mit der WNV-RT-PCR ermittelt. Die 95% Nachweisgrenze lag bei 225Kop./ml WNVRNA((CI): 168; 5 - 314; 3 ) bezogen auf eine Einzelprobe in einem Minipool bestehend aus acht Blutspenden. Aufgrund der etwas schlechteren Sensitivität wurde für die Bestimmung der Inzidenz die manuelle Extraktion durchgeführt. Zudem wurde das kommerzielle WNV Procleix Assay der Firma Chiron verwendet, um alle bisher in Europa aufgetretenen WNV-Stämme zu erfassen. Im Sommer 2004 wurde zunächst die Prävalenz des WNV bestimmt. Hierfür wurden 14:000 aus Hessen stammende Blutspenden von gesunden Spendern untersucht. Initial zeigte sich eine hohe Rate an anti-WNV reaktiven (5; 9 %) Blutspenden, wobei nur 0; 03% der Blutspenden im Neutralisationstest als Anti-WNV positiv bestätigt worden. 0; 15% der bestätigten anti-WNV positiven Blutspenden waren hierbei am ehesten mit Reisen in WNV-Epidemiegebiete assoziiert. Die Bestimmung der Inzidenz erfolgt im darauf folgendem Jahr durch die Untersuchung von 10:976 Blutspenden zusammengefasst in 1:372 Minipools mittels WNV RT-PCR. Von 1:372 Minipools wurden 1:247 Minipools mit dem Procleix WNV Assay untersucht. Beide Untersuchungsmethoden konnten keine WNV-positive Blutspende nachweisen. Insgesamt scheint das WNV -wenn überhaupt- nur in verschwindend geringem Maße in der deutschen Blutspenderpopulation zu exisitieren. Somit besteht derzeit keine Gefahr für transfusions-assoziierte WNV-Infektionen. Dennoch wurden importierte WNV-Infektionen aus Endemiegebieten in Deutschland beschrieben. Durch weitere Veränderungen der klimatischen Gegebenheiten wäre die Einschleppung des WNV nach Deutschland in Zukunft durchaus denkbar. Hierfür steht nun eine für das Spenderscreening taugliche Real-time PCR zür Verfügung, so dass jederzeit ein Blutspenderscreening auf WNV eingeführt werden kann.
Weltweit stellt das kolorektale Karzinom die dritthäufigste Krebsdiagnose bei Männern und die zweithäufigste bei Frauen dar. Von den bekannten beeinflussbaren Risikofaktoren sind Ernährung, Rauchen und körperliche Aktivität zu nennen, hingegen gelten Alter, familiäre Belastung und männliches Geschlecht als nicht beeinflussbare Risikofaktoren. Neben Genmutationen, welche beispielsweise bei der Familiären Adenomatösen Polyposis coli und beim “Lynch Syndrom” eine wichtige Rolle spielen, kann auch die pathologisch verstärkte Expression von tumorrelevanten Proteinen wie z.B. induzierbare COX-2, Cyclin A, B und D, c-Fos, EGF, MMP-9, VEGF sowie das ubiquitäre RNA-Bindeprotein HuR maßgeblich zur Entstehung des Kolonkarzinoms beitragen. Viele der bislang identifizierten Zielgene des HuRs sind an der Regulation tumorpromovierender Eigenschaften wie Proliferation, Invasion, Metastasierung und Apoptose beteiligt, was HuR zu einem hochattraktiven Target der molekularen Tumortherapie macht. Bislang ist bekannt, dass eine gesteigerte HuR-Bindung an AREs in der 3’UTR vieler Zielgene entweder zur Stabilisierung und/oder
Translationsveränderung von kurzlebigen mRNAs von tumorrelevanten Genprodukten führen kann. Eine pathologisch erhöhte zytosolische HuR Akkumulation, welche bekanntlich oft mit einer ungünstigen Prognose der Tumorpatienten korreliert, wird jedoch im Wesentlichen als Folge eines fehlerhaft regulierten erhöhten Exportes des überwiegend im Zellkern lokalisierten HuR Proteins ins Zytoplasma (sogenanntes “HuR-Shuttling”) betrachtet, während genomische oder epigenetische Mechanismen vermutlich nur eine untergeordnete Rolle spielen. Der Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Aufklärung der bisher nur wenig bekannten zugrunde liegenden Mechanismen des erhöhten HuR-Shuttlings in der Kolonkarzinom-Zelllinie DLD-1 unter besonderen Berücksichtigung PKCδ-abhängiger Signalwege. Durch Zugabe des pharmakologischen PKCδ-Inhibitors Rottlerin konnte die subzelluläre HuR-Lokalisation in den Kolonkarzinom Zelllinien DLD-1 und SW-620 deutlich reduziert werden, wobei die maximale Wirkung erst nach einer Inhibitionszeit von 16 Stunden erreicht wurde. Diese Beobachtung lässt vermuten, dass Rottlerin die PKCδ Aktivität in DLD-1 Zellen hemmt. Hingegen konnten Inhibitoren von verschiedenen MAPK-Kinasen (SB203580, SP600125, PD98059, Raf-1-Inhibitor) die basale zytoplasmatische HuR Lokalisation nicht beeinflussten, ebensowenig der pharmakologische Inhibitor der Calcium-abhängigen PKCs (PKCα und PKCβ) Gö6976. Auf der anderen Seite bewirkte das Phorbolester PMA eine deutliche Steigerung der PKC-Aktivität. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit nach tumorrelevanten Genen gesucht, deren Expression in humanen Kolonkarzinomzellen posttranskriptionell von HuR und gleichzeitig von PKCδ kontrolliert wird. Mit Hilfe von RNA-Pulldown Experimenten konnte gezeigt werden, dass die Hemmung der PKCδ funktionell zu einer starken Reduktion der an HuR-gebundenen mRNAs wie c-myc, cyclin A und D sowie COX-2 führt. Schließlich haben Aktivitätsmessungen der Gesamt-PKC-Aktivität gezeigt, dass diese in Kolonkarzinom-Zelllinien nachweisbar und damit basal aktiv ist. Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit können zum besseren Verständnis der pathophysiologischen Bedeutung des ubiquitären RNA-Bindeproteins HuR für die Kolonkarzinogenese sowie der prokarzinogenen Rolle der PKCδ im Kolongewebe beitragen.
CFTR ist ein Chloridkanal, der bei der rezessiven Erbkrankheit Mukoviszidose defekt ist. Es ist bekannt, dass CFTR durch Proteinkinasen aktiviert und seine Aktivität durch Nukleotide reguliert wird. Die Regulation von CFTR wurde unter zwei verschiedenen Gesichtspunkten untersucht. Zum einen wurden Experimente durchgeführt, die Aufschluss über die Beteiligung der Nukleotidbindedomänen beim Öffnen und Schließen des Kanals und über die Notwendigkeit einer ATP-Hydrolyse geben sollten. Zum anderen wurde untersucht, ob neben der durch Proteinkinasen vermittelten Aktivierung von CFTR ein alternativer Prozess existiert. Hierbei wurde ein Regulationsmechanismus entdeckt, der eine Proteinkinase-unabhängige Aktivierung von CFTR durch Phosphatidylinositolphosphate ermöglicht.
Humaner CFTR wurde in Oozyten des Krallenfrosches Xenopus laevis heterolog exprimiert und mit der Patch-Clamp-Methode untersucht. Stationäre und zeitaufgelöste Ströme des CFTR-Wildtyps wurden mit mutierten CFTR-Kanälen verglichen. Das Lysin im Walker AMotiv ist an der Koordinierung des γ-Phosphats von MgATP bei der Hydrolyse beteiligt, so dass Walker A-Mutationen die ATP-Bindung und –Hydrolyse von ATPasen beeinflussen. In dieser Arbeit wurden Walker A-Mutanten untersucht, die eine Substitution des konservierten Lysins innerhalb der Walker A-Sequenz der NBD1 (K464A) oder beider Nukleotidbindedomänen (K464A/K1250A) aufwiesen. Da die Öffnungsgeschwindigkeit der Mutante K464A kaum einen Unterschied zu der des Wildtyps aufzeigte, die Mutante K1250A jedoch das Öffnen stark verlangsamte, wurde gefolgert, dass keine Hydrolyse von ATP an der NBD1 für die Öffnung nötig ist. Während Wildtyp-Kanäle auf eine gleichzeitige Applikation von ATP und AMP-PNP, einem nichthydrolysierbaren ATP-Analogon, mit einem verlängerten Offenhalten der Kanäle („locked open“–Effekt) reagierten, das sich in einem langsamen Schließen der Kanäle äußerte, konnte bei K464A-Mutanten dieser Effekt nicht beobachtet werden. Außerdem erfolgte das Schließen der Doppelmutante K464A/K1250A im Vergleich zur Einzelmutante K1250A nach MgATP-Entzug schneller. Daraus wurde geschlossen, dass die NBD1 auf das durch die NBD2 vermittelte Offenhalten des Kanals, möglicherweise durch eine direkte Interaktion, regulierend einwirkt, bevor letztere den Kanal wieder schließt. Da auch ein Öffnen und Schließen des CFTR-Kanals unter Mg2+-freien Bedingungen zu beobachten war, unter denen keine ATP-Hydrolyse erfolgen kann, konnte die Notwendigkeit einer ATP-Hydrolyse bezüglich des Kanalgatings ausgeschlossen werden. Ein Einwirken der NBD1 auf das Offenhalten der Kanäle durch die NBD2 war unter nicht-hydrolytischen Bedingungen anhand des Vergleichs der Schließkinetiken von WT und Mutante K464A nicht feststellbar, so dass eine direkte Interaktion beider Nukleotidbindedomänen wahrscheinlich ausgeschlossen werden kann.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde der Effekt des Phospholipids Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP2) auf CFTR-Kanäle untersucht. Die Applikation von PIP2 und MgATP zu unphosphorylierten CFTR-Kanälen zeigte einen deutlichen Stromanstieg, der einem Chloridstrom entsprach. Einzelkanaluntersuchungen ergaben, dass durch PKA induzierte Kanäle und Einzelkanäle, die durch PIP2 aktiviert wurden, dieselbe Leitfähigkeit von ~5 pS besaßen. Somit konnte eine PIP2-induzierte Aktivität endogener Chloridkanäle ausgeschlossen und ein Einfluss des Phospholipids auf CFTR-Chloridkanäle bewiesen werden, der zudem ATP-abhängig war.
Neben PIP2, welches den stärksten Effekt auf die CFTR-Aktivität zeigte, konnten auch Phosphatidylinositol (PI) und Phosphatidylinositol-4-monophosphat (PIP), sowie Arachidonsäure unphosphorylierte CFTR-Kanäle aktivieren. Damit wurde gezeigt, dass der Effekt des Signalanstiegs durch Phosphatidylinositole abhängig von der Struktur des Moleküls war, also von der Anzahl der Phosphatgruppen am Inositolring und der Fettsäurezusammensetzung des Phospholipids.
Experimente, die unter Mg 2+-freien Bedingungen durchgeführt wurden, so dass eine Phosphorylierungsreaktion durch Kinasen ausgeschlossen werden konnte, zeigten dennoch eine PIP2-vermittelte Aktivierung von unphosphorylierten CFTR-Kanälen. Auch eine Substitution des nicht-hydrolysierbaren ATP-Analogons AMP-PNP anstelle von ATP erlaubte die Öffnung unphosphorylierter CFTR-Kanäle. Mit diesen beiden Ergebnissen wurde gezeigt, dass eine PIP2-vermittelte Aktivierung von unphosphorylierten CFTR-Kanälen unabhängig von einer Proteinphosphorylierung ist.
Physiologisch betrachtet könnte man sich vorstellen, dass über die Aktivierung von Lipidkinasen die Synthese von PIP2 über PI und PIP stimuliert wird, so dass das Phospholipid, wie für viele Ionenkanäle und Transporter gezeigt, eine direkte Interaktion mit dem Protein eingeht. Eine ATP-abhängige Synthese von PIP2 in Makropatches an Xenopus-Oozyten durch endogene Lipidkinasen könnte eine mögliche Erklärung für den gezeigten ATP-abhängigen Anstieg des CFTR-Signals sein.
In dieser Arbeit wurde bei CFTR-Kanälen zum ersten Mal ein alternativer Regulationsmechanismus über Phosphatidylinositolphosphate identifiziert, der Proteinkinaseunabhängig ist und der möglicherweise über eine direkte Interaktion zwischen dem Phospholipid und dem Protein vermittelt wird.
Die Wahrnehmung von Schmerzen ermöglicht es dem Organismus, auf noxische Reize zu reagieren. Der akute nozizeptive Schmerz hat somit eine natürliche Warnfunktion. Bei länger anhaltenden bzw. chronischen Schmerzen oder Nervenschädigungen kann es jedoch zu pathophysiologischen Veränderungen im Nervensystem kommen, die zur Verselbständigung des Schmerzes führen können. Unter diesen Umständen gilt der Schmerz nicht mehr als Warnsignal, sondern als eigenes Krankheitsbild. Die „International Association for the Study of Pain (IASP)“ definiert Schmerz als „ein unangenehmes Sinnes- und Gefühlserlebnis, das mit aktueller oder potenzieller Gewebsschädigung verknüpft ist oder mit Begriffen einer solchen Schädigung beschrieben wird“. Da bisher verfügbare Arzneimittel chronische Schmerzen in vielen Fällen nicht ausreichend reduzieren können und teilweise zu schwerwiegenden Nebenwirkungen führen, ist es unverzichtbar, an der Entwicklung neuer und noch spezifischer wirkenden Analgetika festzuhalten. Um Pharmaka zu entwickeln, die gezielt in den Mechanismus der Schmerzverarbeitung eingreifen können, ist es notwendig, diesen auf molekularer Ebene zu kennen und zu verstehen.
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 Peritonitis bezeichnet eine durch Bakterien oder chemische Noxen ausgelöste Entzündung des Peritoneums. Entwickelt sich aus der lokalisierten Entzündung der Bauchhöhle durch Abstrom bakterieller Bestandteile in die systemische Zirkulation eine generalisierte Sepsis mit multiplem Organversagen, beträgt die Letalität trotz chirurgischer Herdsanierung, intensivmedizinischer Betreuung und potenter Antibiotikatherapie 20-50%. Eine entscheidende Rolle in der Abwehr der Peritonitis tragen polymorphkernige Leukozyten. PMNL werden bei einer Infektion der Abdominalhöhle durch chemotaktile Botenstoffe zum Fokus gelockt und tragen durch Phagozytose der Bakterien und Sauerstoffradikalproduktion entscheidend zur Elimination der Mikroorganismen bei. Viele Untersuchungen weisen jedoch auch darauf hin, daß überschießend aktivierte zirkulierende PMNL für die Pathologie des septischen multiplen Organversagens mitverantwortlich sind. Die vorliegende Studie dient der Charakterisierung der Sauerstoffradikalproduktion emigrierter und zirkulierender PMNL bei Patienten mit sekundärer Peritonitis. Hierfür wurde mit Hilfe der luzigenin- bzw. luminolverstärkten Chemilumineszenz die extra- sowie intrazelluläre Sauerstoffradikalproduktion polymorphkerniger Leukozyten bestimmt. Dabei wurde die Sauerstoffradikalproduktion von Patienten mit unkompliziertem Verlauf einer Peritonitis mit der der Peritonitispatienten mit systemischen Komplikationen (septischer Schock, multiples Organversagen) verglichen. Acht Patienten nach abdominalchirurgischer Operation ohne Infektion dienten als Kontrollen. Eine Aktivierung der extrazellulären und intrazellulären Sauerstoffradikalproduktion polymorphkerniger Leukozyten war durch rezeptorabhängige und rezeptor-unabhängige Stimuli möglich. Bei Patienten nach abdominalchirurgischer Operation ohne Infektion war die Sauerstoffradikalproduktion der in die Bauchhöhle emigrierten PMNL höher als die zirkulierender PMNL. Auch bei Patienten mit einer unkomplizierten Peritonitis war die Sauerstoffradikalproduktion der intraabdominalen Granulozyten stärker aktivierbar als die der zPMNL. Im Gegensatz hierzu war jedoch bei Peritonitispatienten mit systemischen Komplikationen die extrazelluläre sowie auch die intrazelluläre Sauerstoffradikal-produktion emigrierter, intraabdominaler PMNL reduziert. Die stimulierte Sauerstoff-radikalproduktion zirkulierender PMNL war bei Patienten mit schwerer Peritonitis hochgradig aktivierbar und übertraf die der emigrierten PMNL. Die hohe Sauerstoffradikalproduktion zirkulierender PMNL bei Patienten mit kompliziertem Verlauf einer Peritonitis verbunden mit einer erniedrigten Sauerstoffradikalproduktion emigrierter polymorphkerniger Leukozyten sprechen für eine überaus starke systemische Aktivierung der Leukozyten. Dagegen scheint die lokale Abwehr im Rahmen einer schweren Peritonitis supprimiert. Die bei der vorliegenden Untersuchung erfaßten hohen intraabdominalen Zytokinkonzen-trationen könnten für eine Deaktivierung emigrierter Leukozyten verantwortlich sein. Zudem könnte die systemische Hyperinflammation polymorphkerniger Leukozyten mit einer vorzeitigen Einleitung der Apoptose und konsekutiver lokaler Immunparalyse verbunden sein. Wenig ist bis heute über die Modulierbarkeit emigrierter, intraabdominaler polymorphkerniger Leukozyten durch antiinflammatorische Substanzen bekannt. Daher wurde in der vorliegenden Untersuchung die Suppression der Sauerstoff-radikalproduktion emigrierter polymorphkerniger Leukozyten durch verschiedene antiinflammatorische Substanzen erprobt. Der Einfluß dieser Substanzen auf die Phagozytoseaktivität emigrierter PMNL wurde mit Hilfe der Durchflußzytometrie evaluiert. Chloramin, Buflomedilhydrochlorid und Pentoxiphyllin konnten die Sauerstoffradikal-produktion der emigrierten polymorphkernigen Leukozyten supprimieren, ohne die Phagozytosekapazität der Leukozyten zu beeinträchtigen.
Für Hepatitis-Viren sind für Westeuropa im allgemeinen und Deutschland im besonderen niedrige bis sehr niedrige Belastungen dokumentiert. In der vorliegenden Arbeit wurde die Prävalenz der serologischen Marker der verschiedenen Erreger in Proben, die dem Institut für Medizinische Virologie der Universitätsklinik Frankfurt am Main vorgelegt wurden, untersucht. Aus den Jahren 1995 - 2002 wurden 220.468 Tests auf Hepatitis-Virus-Antikörper sowie HBs-Antigen und HGV-RNA in die Analysen einbezogen. Dabei ließ sich ein starker Rückgang der jährlichen Testzahlen vom Höchststand in 1996 mit 30.566 auf nur noch 20.435 in 2002 (-33%) belegen. Außerdem wurden die Präferenzen bei den einzelnen Erregern deutlich: 98% aller Untersuchungen entfielen auf die Hepatitis-Viren A-C und ganze 4.114 Tests auf die Viren D-G. Bei der Hepatitis-A-Infektion, die fast immer folgenlos ausheilt und eine lebenslange Immunität hinterlässt, spiegelten die Antikörper-Prävalenzen die kumulative Wahrscheinlichkeit für den Erregerkontakt mit einem altersabhängig hohen Gesamtdurchschnitt (48,02%) wider. Der Nachweis von viralem Antigen bzw. Genom zeigte die aktuelle Infektionslage (für HBV mit 3,9% und HGV mit 6,06%). Bei Erkrankungen, die zu einem komplizierten Verlauf neigen und/oder keine langfristige Immunität hinterlassen, standen unterschiedliche Antikörper-Prävalenzen für das jeweilige Risiko (im Mittel HBV 19,15%, HCV 11,51%, HDV 6,55%, HEV 3,98%). Diese Zahlen liegen über den in anderen Untersuchungen für die deutsche Gesamtbevölkerung angegebenen Werten. Das ist insofern nicht verwunderlich, als hier kein Normalkollektiv untersucht wurde, sondern belastete Probanden, bei denen bereits eine Infektion vermutet wurde oder die einer erhöhten Infektionsgefahr ausgesetzt waren. Die Auswertung der Daten für spezifische Risikogruppen belegte die höhere Belastung von HIV-Positiven und i.v. -Drogenabhängigen für fast alle Hepatitis-Viren, während sich für Empfänger von Organen, Blut- und Blutprodukten vielfach eine unterdurchschnittliche oder zumindest eine gegenüber früheren Untersuchungen gesunkene Belastung als Bestätigung für vorgeschriebene Screening-Methoden zeigte. Ein ähnliches Bild bot das medizinische Personal, das lediglich bei den akuten HBV-Erkrankungen über dem Durchschnitt lag. Die Aufnahme der Hepatitis-B-Impfung in den Impfkalender der STIKO (Ständige Impfkommission am Robert-Koch-Institut) zeigte schon in den ersten acht Jahren einen beachtlichen Erfolg: bereits in dieser kurzen Zeit stieg die Anti-HBs-Prävalenz bei den Unter-10-Jährigen von anfangs 21,53% auf 82,50%. Dabei hatten in 1995 lediglich 40% die Antikörper durch eine Immunisierung, folglich 60% aufgrund einer Infektion entwickelt. Bis zum Jahr 2002 verschob sich dieses Verhältnis auf 96,49% vs. 3,51% zu Gunsten der Impfung.
Der Mangel von Faktor VIII (FVIII) führt zur häufigsten Gerinnungsstörung, der Hämophilie A. Die rekombinante Expression von FVIII für gentherapeutische Ansätze oder zur Herstellung von FVIII ist zwei bis drei Größenordnungen niedriger verglichen mit anderen Proteinen vergleichbarer Größe. Die Ursachen für die geringe Expression liegen zum großen Teil an der ineffizienten Transkription und dem ineffizientem intrazellulären Transport. (1) Im Rahmen der Untersuchung der FVIII-Sekretion, konnte durch Verwendung von FVIII-GFP Fusionsproteinen zum ersten Mal gezeigt werden, wie FVIII in lebenden Zellen transportiert wird. Außerdem wurde anhand von vergleichenden Immunfluoreszensfärbungen, FVIII-Messungen und Westernblotanalysen demonstriert, dass weder bei der B-Domäne deletierten noch bei der Volllängenvariante signifikante Unterschiede zwischen den GFP-fusionierten und Wildtyp-FVIII-Varianten messbar waren. Offensichtlich wird die Funktionalität von FVIII durch die C-terminal fusionierte GFP-Domäne nicht eingeschränkt. In ersten Lebendzellanalysen konnte gezeigt werden, dass sich FVIII in primären Zellen und Zelllinien hauptsächlich im ER befindet und eine für lumenale ER-Proteine charakteristischen Mobilität aufweist. Beim frühen sekretorischen Transport zeigte sich bei Temperaturblock-Experimenten eine verlängerte Dauer der Akkumulation in ER-Exit-Sites und eine vergleichsweise niedrige Frequenz von ER-Golgi-Bewegungen. Es konnte zum ersten Mal der Nachweis von FVIII-Transport durch vesikuläre tubuläre Cluster erbracht werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der möglicherweise durch Faltungsprobleme blockierte Austritt aus dem ER das Hauptproblem des ineffizienten FVIII-Transports zu sein scheint und weniger der intrazelluläre Transport an sich. Mittels siRNA-Silencing wurde außerdem die überwiegende Beteiligung von COPI am intrazellulären Transport von FVIII deutlich, dessen Herunterregulierung zu einer 78 prozentigen Reduktion der FVIII-Sekretion im Gegensatz zu 32 Prozent bei COPII führte. Dagegen konnte durch Herunterregulierung der Expression der p24-Cargo-Rezeptor Familienmitglieder p24 und p26 und der Clathrin Adapterproteine µ- und -Adaptin bzw. durch physiologischen Knock-out im Falle von ER-Exit-Rezeptor MCFD2 kein Einfluß auf die FVIII-Sekretion festgestellt werden. (2) Als Alternative zu dem ineffizienten FVIII-Expressionsystem in unphysiologischen Zelllinien, bieten primäre Endothelzellen den Vorteil einer hocheffizienten FVIII-Sekretion. Zur Verwendung bei der rekombinanten Produktion benötigt man allerdings eine kontinuierlich wachsende gut charakterisierte Zelllinie. Zur Immortalisierung wurden aus Nabelschnurblut gewonnene Endothelprogenitorzellen mit der aktiven Untereinheit der humanen Telomerase (hTERT) transduziert. Trotz erfolgreicher Transduktion und langfristiger Expression von hTERT, welche im TRAP-Assay normale Aktivität zeigte, gingen die Zellen nach der natürlichen Teilungsspanne in die Seneszenz über. Möglicherweise wird noch ein weiteres Immortalisierungsgen benötigt oder hTERT ist durch die ektopischen Expression in diesen Endothelzellen nicht funktionell. (3) Der Einsatz hämatopoetischer Stammzellen für gentherapeutische Ansätze zur Expression von humanen FVIII ist bislang aufgrund niedriger Expressionseffizienz der Vektoren limitiert. Es wurden daher die Kombinationen verschiedener transkriptioneller und posttranskriptioneller Elemente in FVIII-Expressionsvektoren ausgetestet. Hierbei zeigte sich, dass die Verwendung einer 5’ untranslatierten Region (5’UTR) des hämatopoetisch exprimierten FXIIIA-Gens die FVIII-Sekretion in verschiedenen Zelllinien und primären Zellen deutlich steigerte. Am stärksten war die Wirkung in primären Monozyten, in denen die FVIII-Expression den 6fachen Wert im Vergleich zum Ursprungsvektor ohne 5’UTR erreichte. Leberzellen stellen weitere attraktive Zielzellen für gentherapeutische Ansätze dar, da Sie den primären physiologischen Ort der FVIII-Synthese darstellen. Die häufig für Gentherapievektoren verwendeten ubiquitär exprimierenden viralen Promotoren bewirken zwar hohe Expression in den transduzierten Zellen, haben allerdings den Nachteil durch ektopische Expression vermehrt Immunantworten auszulösen und durch starke Interaktion mit benachbarten Promotoren der Integrationsstelle im Genom möglicherweise tumorgene Effekte zu verursachen. Bei der Untersuchung verschiedener physiologischer Promotoren im Vergleich zum viralen CMV Promotor in Leberzellen konnte mit dem zum ersten mal getesteten minimalen FVIII-Promoter in einem lentiviralen Vektor der dritten Generation in Leberzelllinien eine vergleichsweise hohe Expression von 0,5 IU/ml FVIII /106 Zellen erzielt werden. Der FVIII-Promoter ist daher geeignet für eine lebergerichtete Expression und minimiert dabei das potentielle Risiko der häufig verwendeten ubiquitären viralen Promotoren.
Die Ausbreitung von HIV stellt ein kontinuierlich wachsendes Problem dar [132]. Durch Einführung der hochaktiven antiretroviralen Therapie (HAART) konnte die Morbidität und Mortalität der HIV-Infektion deutlich gesenkt werden, jedoch limitieren Resistenzbildungen des Virus und Toxizität der Medikamente den Erfolg. Eine mögliche Therapiealternative bietet die HIV-Gentherapie. Hierbei werden Zellen eines Patienten genetisch modifiziert, so dass sie ein antivirales Genprodukt exprimieren. In der Arbeitsgruppe von Laer (Georg-Speyer-Haus, Frankfurt) wurde der retrovirale Vektor M87o entwickelt, der das antivirale, membranverankerte Peptid maC46 kodiert. Dieses hemmt als Fusionsinhibitor effizient den Viruseintritt von HIV. Als Zielzellen einer HIV-Gentherapie können neben TLymphozyten, den eigentlichen Zielzellen von HIV, auch deren Vorläufer, die hämatopoetischen Stammzellen, verwendet werden. Durch Generierung der gesamten Hämatopoese sollte dies zur Expression des antiviralen Transgens in allen Blutzelllinien führen. Besonders wichtig hierbei ist, dass die Funktion der hämatopoetischen Stammzellen durch die genetische Modifikation möglichst nicht gestört wird. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, toxische Effekte von M87o auf die Repopulierungsfähigkeit hämatopoetischer Stammzellen auszuschließen. Neben den Toxizitätsanalysen sollte auch die Langzeitexpression des retroviralen Vektors nach Transplantation genetisch modifizierter T- und Stammzellen untersucht werden. Eine stabile Expression des Transgens ist vor allem in T-Lymphozyten als Hauptzielzellen von HIV ausschlaggebend für den Erfolg der Gentherapie. Daher war ein weiteres Ziel dieser Arbeit, die Transgenexpression in vivo besonders in T-Lymphozyten im Verlauf zu untersuchen. Hierzu wurden in einem syngenen Mausmodell hämatopoetische Stammzellen mit dem retroviralen Vektor M87o transduziert und in bestrahlte Rag1-defiziente Mäuse transplantiert. Damit mögliche toxische Effekte von M87o auf die Hämatopoese nicht durch den Anteil untransduzierter Zellen im Transplantat maskiert werden, wurde in einer Versuchgruppe der Anteil transduzierter Stammzellen durch MACS-Sortierung auf über 95% angehoben. bAls Kontrollgruppen wurden untransduzierte, aber gleichermaßen kultivierte Stammzellen sowie mit dem Kontrollvektor M87c transduzierte Stammzellen transplantiert. Im folgenden Beobachtungszeitraum von 18-20 Wochen wurde regelmäßig das periphere Blut der Empfängertiere analysiert sowie nach Tötung der Tiere die einzelnen Zellpopulationen der hämatopoetischen Organe Blut, Lymphknoten und Milz charakterisiert. Hierbei konnte keine Toxizität durch M87o nachgewiesen werden. Zwar wurde für M87o-angereicherte Stammzelltransplantate eine verminderte bzw. verzögerte Lymphozytenrepopulierung beobachtet, dies war jedoch wahrscheinlich auf eine eingeschränkte „Fitness“ der Stammzellen durch den Sortierungsprozess und eine geringere Zellzahl im Transplantat zurückzuführen. M87o-transduzierte Stammzellen waren schließlich in der Lage, die komplette Lymphopoese zu generieren. Im Blut, Lymphknoten und Milz der Rezipienten konnten NK-, T- und B-Zellen nachgewiesen werden. Die lymphatische Differenzierung wurde also durch M87o nicht beeinträchtigt. Eine Aussage über die Toxizität von M87o auf die Myelopoese konnte leider nicht getroffen werden. Nach subletaler Bestrahlung der Empfängertiere und damit nur teilweisen Ablation des endogenen Knochenmarks wurden die meisten Zellen der myeloischen Linie durch die Wirts-Stammzellen generiert. Es müssen somit hinsichtlich der Unbedenklichkeit von M87o noch weitere präklinische Untersuchungen erfolgen, bei denen durch letale Bestrahlung der Empfängertiere lediglich die durch Spenderzellen differenzierte Myelopoese analysiert werden kann. Bei den Untersuchungen zur Transgenexpression nach Transplantation genetisch modifizierter Stammzellen konnte eine Langzeitexpression des maC46-Peptids auf allen lymphatischen Zelllinien (T-, B- und NK-Zellen) nachgewiesen werden. Dies zeigt also, dass eine stabile und effiziente Integration des Transgens und somit eine langfristige Expression in vivo möglich ist. Im Verlauf konnten jedoch bei nahezu allen Tieren fallende Anteile M87o-exprimierender Lymphozyten nachgewiesen werden. Dieser beobachtete Expressionsverlust war variabel hinsichtlich des zeitlichen Auftretens sowie zelltypabhängig. Die höchsten Anteile M87o-exprimierender Zellen zeigten sich innerhalb der B-Lymphozyten. Im Rahmen der M87o-Expressionsanalyse nach Transplantation genetisch modifizierter T-Lymphozyten wurden T-Lymphozyten mit unterschiedlicher Transduktionseffizienz in Rag1-defiziente Mäuse transplantiert. Unterschiede in der Langzeitexpression in Abhängigkeit von der ins Genom integrierten Kopienzahl des Vektors konnten hierbei nicht eindeutig gezeigt werden. Bei einigen Tieren konnte eine relativ langfristige in vivo Expression des maC46-Peptids nachgewiesen werden, bei anderen hingegen nachlassende Transgenexpressionen. Insgesamt war die Aussagekraft hier jedoch durch eine nach Transplantation auftretende schwere Kolitis bei den Versuchstieren und somit limitierte Beobachtungszeit stark eingeschränkt.
Durch die weltweite Verbreitung von bakteriellen Resistenzgenen wie der Carbapenemase New-Delhi-Metallo-β-Laktamase (NDM), die nahezu alle Beta-Laktamantibiotika spalten kann, und die langwierige Entwicklung neuer Antibiotika, hat die Erforschung von Resistenzdeterminanten eine hohe Priorität. In der vorliegenden Arbeit wurde die neu entdeckte Variante NDM 16b unter epidemiologischen Gesichtspunkten, mit einem in vivo Infektionsmodell sowie die Interaktion von NDM-Varianten mit dem menschlichen Komplementsystem untersucht.
Im ersten Teil der Arbeit erfolgte eine epidemiologische Datenerhebung für 60 blaNDM tragende Patientenisolate des Zeitraums 2007 - 2017 auf Basis klinikinterner Datenbanken zu multiresistenten Erregern und zudem eine quantitative Empfindlichkeitstestung für 13 (Reserve-)Antibiotika. Es fiel eine kontinuierliche Zunahme an NDM-Isolaten und insbesondere von NDM-Varianten mit der Punktmutation M154L auf, da diese Mutation eine erhöhte Hydrolaseaktivität vermittelt. Deutlich erkennbar war eine Korrelation der M154L-Varianten und E. coli. Im Resistenzprofil der blaNDM-positiven Isolate zeigten sich hohe Resistenzraten (> 94%) gegen alle Beta-Laktam-Antibiotika und Fluorchinolone. Fosfomycin und Colistin waren in über 75% der Fälle noch wirksam.
Im zweiten Teil wurden Infektionsversuche mit dem Modellorganismus Galleria mellonella (Larve der großen Wachsmotte) durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die NDM-Produktion der injizierten Erreger keinen Einfluss auf die Pathogenität hatte. Zudem konnte in Therapieversuchen mit Imipenem im lebenden Organismus gezeigt werden, dass über die bakterielle NDM-Produktion die Resistenz gegen Imipenem vermittelt wird.
Im dritten Teil der Arbeit wurden die NDM-Varianten NDM 1Δ28, NDM 4Δ28 und NDM 16bΔ28 hinsichtlich ihres inhibitorischen Potentials auf Komplement untersucht. Mit den erzielten Ergebnissen der funktionellen Tests konnte für den klassischen und den Lektinweg eine signifikante Hemmung durch alle drei NDM Varianten nachgewiesen werden. Ein direkter Vergleich der einzelnen NDM-Varianten ergab, dass NDM 1Δ28 die stärkste und NDM 16bΔ28 die schwächste Inhibition auf den klassischen Komplementweg ausübte. Bindungsanalysen mit einzelnen Komplementkomponenten (C3, C3b, C3c, C4 und C4b) ließen auf eine Interaktion von NDM 1Δ28 mit C4b schließen.
Zusammenfassend leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Fortführung epidemiologischer Untersuchungen von NDM Varianten und erbringt den in vivo Nachweis für Resistenzvermittlung durch NDM. Weiterhin wurde gezeigt, dass NDM neben der Carbapenemasefunktion auch eine immunmodulierende Wirkung erfüllt, indem der klassische und Lektinweg des Komplementsystems gehemmt wird. Damit liegt die Vermutung nahe, dass die globale Ausbreitung von NDM-produzierenden Erregern nicht nur durch die Vermittlung der Antibiotikaresistenz, sondern auch durch eine Immunevasion bedingt ist. Zukünftig könnte somit die Erforschung des Mechanismus der Immunevasion ebenso interessant sein wie die Suche nach wirksamen Inhibitoren der NDM.
Ein Wachstumshormonmangel im Erwachsenenalter führt sowohl im Stoffwechsel als auch in der Psyche zu negativen Veränderungen, die Genese des GH-Mangels spielt keine Rolle. Die vorliegende Arbeit untersuchte, ob es bei Patienten mit einem GH-Mangel im Erwachsenenalter durch die Substitution mit rekombinantem humanen Wachstumshormon zu Beeinflussungen der in der vorliegenden Studie untersuchten Parameter kommt. Diese Patienten wurden zum Teil (80%) als Kind mit WH behandelt und in einem Zeitraum von 12 Monaten bis zu 18 Jahren nach Abbruch der Therapie erneut diagnostisch getestet (Insulin Hypoglykämie Test, L-Arginin-Test, Pyridostigmin Plus Releasing Hormone[GHRH]-Test) und resubstituiert. Um der Frage nachzugehen, welche Auswirkungen GH auf diese Patienten hat, wurden 10 Patienten in der endokrinologischen Ambulanz in Frankfurt/ Main über einen Zeitraum von 2-3 Jahren unter ansteigender GH-Substitution beobachtet. Diese Patienten waren zwischen 20-40 Jahre alt und wurden zum Teil zuvor in der Pädiatrie der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main betreut. Es wurden Laborparameter des Fettstoffwechsels (Triglyceride, Gesamtcholesterin, LDL-Cholesterin, HDL-Cholesterin), des Kohlenhydratstoffwechsels (HbA1c) und des Knochenstoffwechsels (Osteocalcin, C1CP, BAP) vor und alle 6 Monate nach Substitution von WH untersucht. Es zeigte sich eine positive Beeinflussung sowohl des Fett- (s. 3.2.10.) als auch des Knochenstoffwechsels (s. 3.2.7.). Die positiven Auswirkungen auf den Fettstoffwechsel im Sinne einer Vorbeugung kardiovaskulärer Erkrankungen wurden durch eine Senkung des Gesamtcholesterins und LDL-Cholesterin-Wertes und Anhebung des HDL-Cholesterin-Wertes erreicht. Durch eine Steigerung des Osteocalcins, des C1CP-Wertes und des BAP-Wertes mit einer Zunahme der Knochendichte im Sinne einer Prophylaxe osteoporotischer Erkrankungen über eine GH-Substitution, erklärt sich der günstige Einfluss auf den Knochenstoffwechsel. Der HbA1c-Wert (s. 3.2.6.) wurde zwar gesenkt, eine Aussage über die klinische Relevanz kann im Rahmen der vorliegen Studie nicht gemacht werden. Weitere Untersuchungen in größeren Studien sind hierfür notwendig. Zu Veränderungen im Bereich der Gerinnung und des Blutbildes kam es nicht (s. 3.2.3. u. 3.2.4.). Ein anderer Aspekt dieser Studie war die Prüfung von Veränderungen der Körperzusammensetzung durch GH. Diese Messungen wurden anhand der BIA (Bioelektrische Impedanzanalyse, s. 2.2.5.) durchgeführt. Es bestätigten sich frühere Ergebnisse, die eine Beeinflussung der Körperzusammensetzung unter GH-Substitution beschrieben (s. 3.2.2.). Die psychische Komponente wurde durch Fragebögen zur Beurteilung der Lebensqualität anhand soziologischer, psychischer und auch physischer Komponenten geprüft. Eine Tendenz zur positiven Beeinflussung der körperlichen und geistigen Leistungsfähigkeit sowie der Konzentrationsleistungen lässt sich erkennen (s. 3.2.8.), obwohl die Ergebnisse stark variieren. Zu diskutieren wäre, inwieweit es sich um primäre oder sekundäre Effekte durch positive somatische Einflüsse der GH-Substitution handelt. Das EKG wurde in dieser Studie als Beurteilungsparameter für eventuelle kardiomorphologische Veränderungen während der GH-Substitution herangezogen; im Gegensatz zu anderen Studien konnten keine Einflüsse beobachtet werden (s. 3.2.9.). In ihrer Gesamtheit zeigen die Ergebnisse, dass eine GH-Substitution im Erwachsenenalter bei GH-Mangel einen positiven Effekt auf die Körperzusammensetzung, den Kohlenhydratstoffwechsel, den Knochenstoffwechsel, die Lebensqualität und den Fettstoffwechsel hat. Eine teilweise große Divergenz in den Resultaten der Prüfwerte erklärt sich durch zufällig auftretende Faktoren bzw. interindividuelle Unterschiede in einer kleinen Prüfgruppe. Weitere Studien in größerem Rahmen wären zur Klärung der aufgetretenen Divergenzen notwendig.
Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen der Polo-like kinase 1 und dem CCCTC-binding factor
(2009)
Die Polo-like kinase 1 ist ein Schlüsselprotein bei der Steuerung mitotischer, meiotischer und zytokinetischer Prozesse. Um den korrekten Ablauf dieser Prozesse zu gewährleisten, muss die Menge an PLK1 in den verschiedenen Phasen des Zellzykluses genauestens reguliert werden. Eine Vielzahl verschiedener Tumorentitäten weisen eine stark erhöhte Konzentration an PLK1-Protein auf. Für die Krebsforschung ist es daher von großer Relevanz Aufschluss über solche Proteine zu erhalten, die Einfluss auf die PLK1 Expression nehmen. Dieses Wissen könnte dazu beitragen, Strategien für eine noch gezieltere Krebstherapie zu entwickeln. Die vorliegende Arbeit zeigt einerseits erste Hinweise für eine Rolle des multivalenten Transkriptionsfaktors CCCTC-binding factor (CTCF) für die Regulation des PLK1-Promotors und andererseits erste Anhaltspunkte für einen Einfluss der PLK1 auf die transkriptionsregulatorische Funktion von CTCF. Grundlage dieser Arbeit war die Identifikation einer putativen Binderegion von CTCF im Bereich des PLK1-Promotors, die die Frage aufkommen ließ, ob CTCF einen transkriptionsregulatorischen Einfluss auf den PLK1-Promotor besitzt. Deshalb wurden initial Reportergenanalysen durchgeführt, bei denen gezeigt werden konnte, dass CTCF die Promotoraktivität einer PLK1-Promotorsequenz, welche die putative CTCF-Binderegion beinhaltet, steigern kann. Zudem ist es gelungen, die Bedeutung der putativen Binderegion für die Aktivitätssteigerung herauszuarbeiten, da eine 50%ige Deletion dieses Bereiches mit einer deutlichen Reduktion der CTCFbedingten Induktion der Reportergentranskription einherging. Interessanterweise konnten in den daraufhin durchgeführten in vitro-Interaktionsstudien erste Daten, die für eine Interaktion von CTCF und PLK1 sprechen, gesammelt werden, wobei die Kombination der Ergebnisse aus dem GST-Pull-Down- und dem Co-Immunopräzipitationsexperiment die Aussage zulassen, dass diese Wechselwirkung auf Seiten der PLK1 über die Polo-Box-Domäne und auf Seiten von CTCF über die aminoterminale Domäne vermittelt wird. Mit dem Nachweis der in vitro-Phosphorylierbarkeit von CTCF durch PLK1 konnte zudem ein mögliche Funktion dieser Interaktion herausgearbeitet werden. Durch den Einsatz von CTCF-Deletionsmutanten und eines punktmutierten CTCF-Fragments gelang es in weiteren Phosphorylierungsstudien Serin-224 als PLK1-Phosphorylierungsstellen in CTCF zu identifizieren. Abschließend ist es im Zuge von Reportergenanalysen, die den Effekt einer S224A Mutante von CTCF mit demjenigen von CTCF Wildtyp verglichen, gelungen, erste Hinweise für einen Rolle von Serin 224 im Hinblick auf die transkriptionsregulatorische Modulation von CTCF zu sammeln.
Die hier durchgeführten Untersuchungen an Staphylococcus aureus ATCC 6538 unter Verwendung von Silbernitrat als Desinfektionsmittel auf Standard-CSA sowie Agar-Agar mit Kalliumtelluritzusatz hatten das Ziel, den Einfluss von Silbernitrat-Ionen auf den Keim zu untersuchen. Hier galt es nicht nur die Schädigung von Silbernitrat-Ionen auf Staphylokokken zu untersuchen, sondern zusätzlich zu prüfen, ob eine Reduzierung der Pathogenität der Keime nach vorheriger Desinfektion stattfindet. Die Empfindlichkeit der geschädigten Bakterien gegenüber Tellurit, wie in diesen Untersuchungen verwendet, löste das früher verwendete Mäusepathogenitätsmodell ab. Die Ergebnisse zeigten deutlich, dass die Keimzahl zum einen durch eine erhöhte Konzentration des Silbernitrats, zum anderen durch eine verlängerte Einwirkzeit reduziert wurde. Weiterhin ist ersichtlich, dass eine Minderung der Pathogenität nach Desinfektion eintrat. Der mit Tellurit versetzte CSA-Agar hemmte das Wachstum stärker als bei den Platten ohne Zusatz. Dies zeigt eine erhöhte Empfindlichkeit der Keime gegenüber Tellurit. Eine weitere Virulenzminderung trat mit zunehmender Telluritkonzentration auf. Dies lässt die Schlussfolgerung zu, dass Kalliumtellurit eine Wachstumshemmung auf das Bakterium Staphylococcus aureus bewirkt. Da sich in den Kontrollansätzen ohne Desinfektionsmittel die Keimzahl ebenfalls mit zunehmender Telluritkonzentration reduzierte, bestätigt dies, dass die Eignung von Hemmstoffen - im vorliegendem Fall Kalliumtellurit - nur in einem engen Konzentrationsbereich für die Erfassung geschädigter Keime geeignet ist.
Interleukin-18-Bindungsprotein (IL-18BP) ist ein erst kürzlich entdeckter Gegenspieler von Interleukin-18 (IL-18). Aufgrund der Eigenschaft von IL-18BP mit hoher Affinität an IL-18 zu binden, wird IL-18 neutralisiert und seine biologischen Wirkungen durch IL-18BP inhibiert. Das Zytokin IL-18 ist ein multifunktioneller Botenstoff des Immunsystems, dessen Aktivität bei der Entstehung von Entzündungen, der Abwehr von Infektionen und der Rückbildung von Tumoren beteiligt sein kann. Eine der bedeutendsten Wirkungen von IL-18 ist insbesondere seine Fähigkeit die Produktion und Freisetzung von Interferon-gamma durch T-Helfer Typ 1 (Th1) Zellen, Natürliche Killer (NK) Zellen und CD8+ zytotoxische Zellen auszulösen. Bislang war lediglich bekannt, dass es sich bei IL-18BP um ein konstitutiv exprimiertes und sezerniertes Protein handelt. Die Zielsetzung dieser Promotionsarbeit war es zu untersuchen, ob eine Regulation der Genexpression von IL-18BP in Nicht-Immunzellen stattfindet. Dazu wurde im ersten Schritt eine semiquantitative RT-PCR Methode etabliert, mit Hilfe derer eine schwache konstitutive Expression der IL-18BP mRNA in Zellkulturen von humanen renalen Mesangiumzellen, epithelialen DLD-1 Kolonkarzinomzellen und Fibroblasten nachgewiesen wurde. Im Folgenden konnte als wesentliches Ergebnis festgestellt werden, dass eine Induktion der Genexpression von IL-18BP durch Interferon-gamma erfolgt. Mit RNase Protection Assays wurden nach Interferon-gamma Exposition 20 – 30fache relative Steigerungen der IL-18BP mRNA detektiert. In humanen Mesangiumzellen führte außerdem bakterielles Lipopolysaccharid zum Anstieg der IL-18BP Genexpression. Im zweiten Teil der Untersuchungen ließ sich unter Verwendung eines eigens hergestellten polyklonalen Antiserums nachweisen, dass durch Interferon-gamma auch eine starke Vervielfachung der Freisetzung bzw. Sekretion von IL-18BP stattfindet. Weiterhin wurden Kokulturen von IL-12/IL18 aktivierten humanen mononukleären Zellen aus dem peripheren Blut (PBMCs) mit entweder Mesangiumzellen oder DLD-1 Zellen durchgeführt. In diesen Kokulturen bewirkte die mittels ELISA gemessene Freisetzung von endogenem Interferon-gamma durch die PBMCs ebenfalls eine Induktion der Genexpression von IL-18BP in den Mesangiumzellen und DLD-1 Zellen. Darüber hinaus wurde in anderen Experimenten untersucht, ob die Regulation von IL-18BP gleichzeitig von Änderungen im Gehalt an IL-18 begleitet wird. Während in den humanen Mesangiumzellen kein IL-18 exprimiert wurde, konnte in den DLD-1 Zellen konstitutives proIL-18 detektiert werden. Jedoch hatte Interferon-gamma in DLD-1 Zellen keinen Einfluss auf die IL-18 Expression. Die hier zusammengetragenen Resultate belegen zum ersten Mal, dass es sich bei IL-18BP nicht nur um ein konstitutiv exprimiertes Protein, sondern vielmehr um einen spezifisch regulierten Immunmodulator handelt. Die Induktion der Freisetzung von IL-18BP durch Interferon-gamma stellt den entscheidenden Schritt eines bislang unbekannten negativen Rückkopplungsmechanismus zwischen Immunzellen und ortsständigen Nicht-Immunzellen dar: Nach der Freisetzung von IL-18 bei Entzündungen, Infektionen und Tumorerkrankungen führt das von Th1-, NK- und CD8+-Zellen produzierte Interferon-gamma zu einer Sekretion von IL-18BP durch Nicht-Immunzellen. Infolgedessen kommt es konsekutiv zur Limitierung der Aktivität von IL-18 mit Reduzierung seiner proinflammatorischen Wirkungen. Da ein Übermaß an IL-18 bei der Pathogenese von chronisch entzündlichen Erkrankungen wie beispielsweise der Rheumatoiden Arthritis und dem M. Chron eine Rolle zu spielen scheint, ist von besonderem Interesse welche natürlichen Wege für die Blockierung von IL-18 existieren. Die therapeutische Applikation von IL-18BP könnte sich in Zukunft als eine neue Strategie zur erfolgreichen Behandlung dieser Krankheiten erweisen.
A method which serves to isolate the gonads from the sea cucumber (Holothuria polii) is outlined. Criteria that will secure a well determined status of maturity of the sperm are given. From this preparation a deoxyribonucleic acid is made, purified and analysed. It is concluded that the analytical data are in compliance with the theory of Crick and Watson. The ratio of Moles for this DNA while its nitrogen to phosphorus ratio on weight basis is 1,67.
Highlights
• High resolution profile of C. pipiens' sugar diet has been obtained using UHPLC-MS.
• Artificial feeding using ornamental plants provides similar sugar profiles as observed in field collected mosquitoes.
• Metabolomic profiling found secondary metabolites and pollutants of anthropogenic use.
Abstract: Culex pipiens (Linnaeus, 1758) mosquitoes search plant sources of sugars to cope with the energetic demand of various physiological processes. The crop as part of the digestive system is devoted to the storage of sugar-based meal obtained from various nectars sources. The profiling of sugars and metabolites in the Culex pipiens’ crop is scarce, and only few studies used Liquid Chromatography – Mass Spectrometry (LC-MS), which provides broad detection for biomonitoring environmental substances and even contaminants in the sugar diet of mosquitoes populations.
Therefore, sugar and metabolite profiling were performed on crops obtained from mosquitoes exposed to plant nectar under laboratory or natural conditions by Ultra High-Performance LC-MS (UHPLC-MS). This method allowed us a precise quantitative and qualitative identification of sugar diet and associated environmental compounds in the crop of the mosquito C. pipiens. Under laboratory condition, mosquitoes were allowed to feed on either glucose solution, commercially-available flowers or field collected flowers. In addition, we collected mosquitoes from the field to compare those crop metabolomes with metabolome patterns occurring after nectar feeding in the lab.
The sugar quantities and quality obtained from the crops of mosquitoes collected in the field were similar to those crops obtained from mosquitoes that fed on commercially-available flowers and from field collected flowers with a limit of detection of 10 μg/L for sucrose, glucose and sucrose. Next to sugar compounds, we identified 2 types of amino acids, 12 natural products, and 9 pesticides.
Next to the diversity of sugar compounds, we could confirm that secondary metabolites and environmental pollutants are typically up taken from floral nectar sources by C. pipiens. The in-depth knowledge on mosquito–plant interactions may inspire the development and further optimization of mosquito trap systems and arboviral surveillance systems.
Ubiquitination plays a critical role in the activation of host immune responses to infection and serves as a signal for pathogen delivery to phagophores along the xenophagy pathway. We recently performed systematic ubiquitination site profiling of epithelial cells infected with Salmonella Typhimurium. Our findings specifically highlight components of the NFKB, membrane trafficking pathways and RHO GTPase systems as ubiquitination hubs during infection. In addition, a broad spectrum of bacterial effectors and several outer membrane proteins are ubiquitinated in infected cells. This comprehensive resource of ubiquitinome dynamics during Salmonella infection enables further understanding of the complex host-pathogen interplay and may reveal novel targets for the inhibition of Salmonella invasion and inflammation.
uORF-tools—workflow for the determination of translation-regulatory upstream open reading frames
(2019)
Ribosome profiling (ribo-seq) provides a means to analyze active translation by determining ribosome occupancy in a transcriptome-wide manner. The vast majority of ribosome protected fragments (RPFs) resides within the protein-coding sequence of mRNAs. However, commonly reads are also found within the transcript leader sequence (TLS) (aka 5’ untranslated region) preceding the main open reading frame (ORF), indicating the translation of regulatory upstream ORFs (uORFs). Here, we present a workflow for the identification of translation-regulatory uORFs. Specifically, uORF-Tools uses Ribo-TISH to identify uORFs within a given dataset and generates a uORF annotation file. In addition, a comprehensive human uORF annotation file, based on 35 ribo-seq files, is provided, which can serve as an alternative input file for the workflow. To assess the translation-regulatory activity of the uORFs, stimulus-induced changes in the ratio of the RPFs residing in the main ORFs relative to those found in the associated uORFs are determined. The resulting output file allows for the easy identification of candidate uORFs, which have translation-inhibitory effects on their associated main ORFs. uORF-Tools is available as a free and open Snakemake workflow at https://github.com/Biochemistry1-FFM/uORF-Tools. It is easily installed and all necessary tools are provided in a version-controlled manner, which also ensures lasting usability. uORF-Tools is designed for intuitive use and requires only limited computing times and resources.
Background: Up- and/or downgrading rates in single intermediate-risk positive biopsy core are unknown.
Methods: We identified single intermediate-risk (Gleason grade group (GGG) 2/GGG3) positive biopsy core prostate cancer patients (≤ cT2c and PSA ≤ 20 ng/mL) within the Surveillance, Epidemiology, and End Results (SEER) database (2010–2015). Subsequently, separate uni- and multivariable logistic regression models tested for independent predictors of up- and downgrading.
Results: Of 1,328 assessable patients with single core positive intermediate-risk prostate cancer at biopsy, 972 (73%) harbored GGG2 versus 356 (27%) harbored GGG3. Median PSA (5.5 vs 5.7; p = 0.3), median age (62 vs 63 years; p = 0.07) and cT1-stage (77 vs 75%; p = 0.3) did not differ between GGG2 and GGG3 patients. Of individuals with single GGG2 positive biopsy core, 191 (20%) showed downgrading to GGG1 versus 35 (4%) upgrading to GGG4 or GGG5 at RP. Of individuals with single GGG3 positive biopsy core, 36 (10%) showed downgrading to GGG1 versus 42 (12%) significant upgrading to GGG4 or GGG5 at RP. In multivariable logistic regression models, elevated PSA (10–20 ng/mL) was an independent predictor of upgrading to GGG4/GGG5 in single GGG3 positive biopsy core patients (OR:2.89; 95%-CI: 1.31–6.11; p = 0.007).
Conclusion: In single GGG2 positive biopsy core patients, downgrading was four times more often recorded compared to upgrading. Conversely, in single GGG3 positive biopsy core patients, up- and downgrading rates were comparable and should be expected in one out of ten patients.
Cadmium-mediated toxicity of cultured proximal tubule (PT) cells is associated with increased production of reactive oxygen species (ROS) and apoptosis. We found that cadmium-dependent apoptosis (Hoechst 33342 and annexin V assays) decreased with prolonged CdCl(2) (10 microM) application (controls: 2.4 +/- 1.6%; 5 h: +5.1 +/- 2.3%, 20 h: +5.7 +/- 2.5%, 48 h: +3.3 +/- 1.0% and 72 h: +2.1 +/- 0.4% above controls), while cell proliferation was not affected. Reduction of apoptosis correlated with a time-dependent up-regulation of the drug efflux pump multidrug resistance P-glycoprotein (mdr1) in cadmium-treated cells ( approximately 4-fold after 72 h), as determined by immunoblotting with the monoclonal antibody C219 and measurement of intracellular accumulation of the fluorescent probe calcein +/- the mdr1 inhibitor PSC833 (0.5 microM). When mdr1 inhibitors (PSC833, cyclosporine A, verapamil) were transiently added to cells with mdr1 up-regulation by pretreatment for 72 h with cadmium, cadmium-induced apoptosis increased significantly and to a percentage similar to that obtained in cells with no mdr1 up-regulation (72-h cadmium: 5.2 +/- 0.9% versus 72-h cadmium + 1-h PSC833: 7.2 +/- 1.4%; p < or = 0.001). Cadmium-induced apoptosis and mdr1 up-regulation depended on ROS, since co-incubation with the ROS scavengers N-acetylcysteine (15 mM) or pyrrolidine dithiocarbamate (0.1 mM) abolished both responses. Moreover, cadmium- and ROS-associated mdr1 up-regulation was linked to activation of the transcription factor NF-kappaB; N-acetylcysteine, pyrrolidine dithiocarbamate, and the IkappaB-alpha kinase inhibitor Bay 11-7082 (20 microM) prevented both, mdr1 overexpression and degradation of the inhibitory NF-kappaB subunit, IkappaB-alpha, induced by cadmium. The data show that 1) cadmium-mediated apoptosis in PT cells is associated with ROS production, 2) ROS increase mdr1 expression by a process involving NF-kappaB activation, and 3) mdr1 overexpression protects PT cells against cadmium-mediated apoptosis. These data suggest that mdr1 up-regulation, at least in part, provides anti-apoptotic protection for PT cells against cadmium-mediated stress.
This summary provides an overview of how new therapies or new aspects of established therapies relate to the latest findings. Neoadjuvant therapy, local therapy, new aspects of systemic therapy, and prognostic and predictive factors are presented. In the neoadjuvant setting, the association between pathological complete response (pCR) and prognosis is still of interest as is the identification of new molecular predictors for new therapies such as CDK4/6 inhibitors. As regards surgical treatment, the target is still to reduce the aggressiveness of surgery. To achieve this, a better understanding particularly of ductal carcinoma in situ is required. With regard to systemic therapy, more data on the best combinations and therapy sequences for existing therapies is available. Finally, the use of prognostic and predictive factors may help to avoid overtreatment and ensure that patients only receive therapies which have been shown to be effective for their specific condition and have fewer side effects.
The treatment of metastatic breast cancer has become more complicated due to increasing numbers of new therapies which need to be tested. Therapies are now being developed to treat special clinical or molecular subgroups. Even though intrinsic molecular subtypes play a major role, more and more new therapies for subgroups and histological subtypes are being developed, such as the use of PARP inhibitors to treat patients with BRCA mutations (breast and ovarian cancer). Supportive therapies are also evolving, allowing problems such as alopecia or nausea and vomiting to be treated more effectively. Treatment-related side effects have a direct impact on the prognosis of patients with metastatic breast cancer, and supportive therapy can improve compliance. Digital tools could be useful to establish better patient management systems. This overview provides an insight into recent trials and how the findings could affect routine treatment. Current aspects of breast cancer prevention are also presented.
In primary early breast cancer, the aim of treatment planning is to obtain an increasingly better understanding of the disease. The identification of patients with an excellent prognosis could help this group avoid unnecessary treatments. Furthermore, the planning of treatment is becoming increasingly patient-focussed. There is a growing understanding of those patients who benefit particularly from chemotherapy, as well as of those who could benefit from immunotherapy. Studies conducted on immunotherapies will be published shortly. Smaller individual studies offer an initial insight into the efficacy of checkpoint inhibitors (anti-PD1/PDL1 therapies). Not least, one of the largest breast cancer studies of all times has recently come to an end. The use of a multigene test has shown that it is sufficient to identify patients with such a good prognosis that chemotherapy is unnecessary. This review article is intended to summarise the current studies and give an outlook on current developments.
New therapeutic developments aimed at treating women with advanced breast cancer currently focus both on identifying patients eligible for targeted therapeutic concepts and on the continuing development of immune therapies. The data on CDK4/6 inhibitors are now complete and consistent in this class of substances (palbociclib, ribociclib and abemaciclib). Further pathways under investigation are PI3K and AKT signalling pathways along with diverse approaches to their inhibition. Initial study results were also presented recently on both mechanisms of action. Insights into the PARP inhibitors, moreover, are increasing; studies in this respect are also examining in which population they can be used most effectively. This review offers a summary of the recent studies and an outline of the latest developments.
For many years, small but significant advancements have been made time and again in the prevention and treatment of early breast cancer. The so-called panel gene analyses are becoming more and more important in prevention, since the risk due to the tested genes is better understood and as a result, concepts for integration in health care can be developed. In the adjuvant situation, the first study in the so-called post-neoadjuvant situation was able to demonstrate a clear improvement in the prognosis with an absent pathological complete remission following trastuzumab or pertuzumab + trastuzumab. Additional studies with this post-neoadjuvant therapeutic concept are still being conducted at present. The CDK4/6 inhibitors which had shown a significant improvement in progression-free survival in a metastatic situation are currently being tested in the adjuvant situation in large therapeutic studies. These and other new data for the treatment or prevention of primary breast cancer are presented in this review against the backdrop of current studies.
The treatment of patients with advanced breast cancer has developed further in recent years. In addition to therapeutic progress in the established subgroups (hormone receptor and HER2 status), there are now therapies which are geared to individual molecular characteristics, such as PARP inhibitor therapy in BRCA-mutated patients. In addition to this, tests are being developed which are intended to establish additional markers within subgroups in order to predict the efficacy of a therapy. PI3K mutation testing in HER2-negative, hormone-receptor-positive tumours and PD-L1 testing of immune cells in triple-negative tumours are expected to become established in clinical practice in order to select patients for the respective therapies. With new therapeutic approaches, new adverse effects also appear. The management of these adverse effects, just as those of classical therapy (supportive therapy), is essential with the introduction of new treatments in order to preserve patientsʼ quality of life. Knowledge regarding measures to preserve and improve quality of life has significantly increased in recent years. Lifestyle factors should be taken into account, as should modern therapeutic methods. This review summarises the latest studies and publications and evaluates them in regard to the relevance for clinical practice.
In dieser Übersichtsarbeit wird dargestellt, wie neue Therapien oder neue Aspekte etablierter Therapien in Zusammenhang mit neuesten, aktuellen Erkenntnissen stehen. Neoadjuvanz, Lokaltherapie, neue Aspekte der Systemtherapie und Prognose- sowie Prädiktivfaktoren werden beleuchtet. In der Neoadjuvanz ist nach wie vor der Zusammenhang zwischen pCR und Prognose von Interesse, ebenso wie neue molekulare Prädiktoren für neue Therapien wie CDK4/6-Inhibitoren zu identifizieren. Bei der operativen Behandlung wird weiter nach einer Reduktion der Aggressivität gestrebt. Insbesondere das duktale Carcinoma in situ muss dafür noch besser verstanden werden. Bei den Systemtherapien wächst die Datenlage zum Verständnis der besten Kombinationen und Therapieabläufe für bestehende Therapieverfahren. Letztendlich muss mithilfe von Prognose- und Prädiktivfaktoren vermieden werden, dass Übertherapien stattfinden und nur die Patientin spezifische Therapien erhält, welche bei dieser individuellen Patientin eine nachgewiesene Wirksamkeit mit wenig Nebenwirkungen haben.
Update Mammakarzinom 2018 (Teil 2) – fortgeschrittenes Mammakarzinom, Lebensqualität und Prävention
(2018)
Die Behandlung des metastasierten Mammakarzinoms hat bei immer neu zu testenden Therapien deutlich an Komplexität zugenommen. Therapien werden nunmehr nur noch für spezielle klinische oder molekulare Subgruppen entwickelt. Hierbei spielen die intrinsischen, molekularen Subtypen zwar immer noch die größte Rolle, jedoch gibt es zunehmend auch Therapien, die subgruppen- oder sogar histologieübergreifend entwickelt werden, wie z. B. der PARP-Inhibitor bei BRCA-mutierten Patientinnen (Mamma- und Ovarialkarzinom). Aber auch Supportivtherapien entwickeln sich weiter, sodass Probleme wie die Alopezie besser behandelt werden können und neue Therapiearten von Übelkeit und Erbrechen etabliert werden. In einem engen Zusammenhang mit den Supportivtherapien stehen die Nebenwirkungen, welche bei Patientinnen mit einem metastasierten Mammakarzinom einen direkten Einfluss auf die Prognose haben. Hier könnten digitale Werkzeuge helfen, um ein besseres Patientinnenmanagement zu etablieren. Diese Übersichtsarbeit soll diese Aspekte vor dem Hintergrund neuer, aktuell publizierter Studien beleuchten und einen Einblick geben, wie sich diese Studien zu etablierten Routinetherapien verhalten. Zusätzlich werden aktuelle Aspekte der Mammakarzinomprävention beleuchtet.
Beim primären, frühen Mammakarzinom zielt die Behandlungsplanung auf ein immer besseres Verständnis der Erkrankung ab. Die Identifikation von Patientinnen mit einer exzellenten Prognose könnte dieser Gruppe helfen, unnötige Therapien zu vermeiden. Weiterhin wird die Planung der Therapie immer weiter auf die Patientin abgestimmt. Das Wissen über Patientinnen, die besonders von einer Chemotherapie profitieren, wächst genauso wie das Wissen um Patientinnen, die von einer Immuntherapie profitieren könnten. Hinsichtlich der Immuntherapien stehen die durchgeführten Studien kurz vor der Publikation. Einzelne kleinere Studien bieten einen ersten Einblick in die Wirksamkeit der Checkpoint-Inhibitoren (Anti-PD1/PDL1-Therapien). Nicht zuletzt konnte kürzlich eine der größten Brustkrebsstudien aller Zeiten zu Ende geführt werden. Die Anwendung eines Multigentests konnte zeigen, dass er ausreicht, um Patientinnen mit einer so guten Prognose zu identifizieren, dass keine Chemotherapie nötig ist. Dieser Review-Artikel soll die aktuellen Studien zusammenfassen und einen Ausblick der gegenwärtigen Entwicklungen geben.
Neue Therapieentwicklungen zur Behandlung von Patientinnen mit fortgeschrittenem Mammakarzinom konzentrieren sich zurzeit sowohl auf die Identifikation von Patientinnen für zielgerichtete Therapieansätze als auch auf die Weiterentwicklung von immuntherapeutischen Ansätzen. Die Datenlage zu den CDK4/6-Inhibitoren konnte vervollständigt werden und ist konsistent in dieser Klasse von Substanzen (Palbociclib, Ribociclib und Abemaciclib). Weitere Signalwege, die untersucht werden, sind der PI3K-und der AKT-Signalweg sowie verschiedene Ansatzpunkte zu deren Hemmung. Für beide Wirkmechanismen liegen auch erste Studienergebnisse vor, die vor Kurzem vorgestellt wurden. Außerdem wachsen die Erkenntnisse zu den PARP-Inhibitoren, für die auch untersucht wird, in welcher Population sie am effektivsten eingesetzt werden können. Dieser Review-Artikel soll die aktuellen Studien zusammenfassen und einen Ausblick der neuesten Entwicklungen geben.
In der Prävention und Behandlung des frühen Mammakarzinoms sind über die Jahre immer wieder kleine, aber bedeutsame Fortschritte gemacht worden. In der Prävention gewinnen die sogenannten Panel-Gen-Analysen immer mehr an Bedeutung, da das durch die getesteten Gene bedingte Risiko immer besser verstanden wird und somit Konzepte für die Integration in die Krankenversorgung erarbeitet werden können. In der adjuvanten Situation konnte die erste Studie in der sogenannten postneoadjuvanten Situation bei fehlender pathologischer Komplettremission nach Trastuzumab oder Pertuzumab + Trastuzumab eine deutliche Verbesserung der Prognose zeigen. Weitere Studien mit diesem postneoadjuvanten Therapiekonzept werden zurzeit noch durchgeführt. Die CDK4/6-Inhibitoren, die in der metastasierten Situation eine deutliche Verbesserung des progressionsfreien Überlebens gezeigt hatten, werden zurzeit in der adjuvanten Situation in großen Therapiestudien getestet. Diese und weitere neue Daten zur Behandlung oder Prävention des primären Mammakarzinoms werden in dieser Übersichtsarbeit vor dem Hintergrund aktueller Studien vorgestellt.
Die Behandlung von Patientinnen mit fortgeschrittenem Mammakarzinom hat sich in den letzten Jahren weiterentwickelt. Zusätzlich zum Therapiefortschritt in den etablierten Subgruppen (Hormonrezeptor- und HER2-Status) gibt es nun Therapien, die sich an einzelnen molekularen Charakteristika orientieren, wie zum Beispiel die PARP-Inhibitortherapie bei BRCA-mutierten Patientinnen. Zusätzlich dazu sind Tests in der Entwicklung, die innerhalb von Subgruppen weitere Marker etablieren sollen, um die Wirksamkeit einer Therapie vorherzusagen. Die PI3K-Mutationstestung bei HER2-negativen, hormonrezeptorpositiven Tumoren, und die PD-L1-Testung von Immunzellen bei triple-negativen Tumoren werden voraussichtlich in der klinischen Praxis etabliert, um Patientinnen für die jeweiligen Therapien auszuwählen. Mit neuen Therapieansätzen treten auch neue Nebenwirkungen auf. Das Management dieser Nebenwirkungen ebenso wie die der klassischen Therapien (supportive Therapie) ist mit der Einführung neuer Behandlungen essenziell, um die Lebensqualität der Patientinnen zu erhalten. Das Wissen über Maßnahmen zur Erhaltung und Verbesserung der Lebensqualität hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Lifestyle-Faktoren sollten dabei ebenso Berücksichtigung finden wie moderne Therapieverfahren. Diese Übersichtsarbeit fasst die neuesten Studien und Veröffentlichungen zusammen und bewertet sie in Bezug auf die Relevanz für die klinische Praxis.
Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most frequent type of primary liver cancer. Low numbers of HCC patients being suitable for liver resection or transplantation and multidrug resistance development during pharmacotherapy leads to high death rates for HCC patients. Understanding the molecular mechanisms of HCC etiology may contribute to the development of novel therapeutic strategies for prevention and treatment of HCC. UDP-glucose ceramide glycosyltransferase (UGCG), a key enzyme in glycosphingolipid metabolism, generates glucosylceramide (GlcCer), which is the precursor for all glycosphingolipids (GSLs). Since UGCG gene expression is altered in 0.8% of HCC tumors, GSLs may play a role in cellular processes in liver cancer cells. Here, we discuss the current literature about GSLs and their abundance in normal liver cells, Gaucher disease and HCC. Furthermore, we review the involvement of UGCG/GlcCer in multidrug resistance development, globosides as a potential prognostic marker for HCC, gangliosides as a potential liver cancer stem cell marker, and the role of sulfatides in tumor metastasis. Only a limited number of molecular mechanisms executed by GSLs in HCC are known, which we summarize here briefly. Overall, the role GSLs play in HCC progression and their ability to serve as biomarkers or prognostic indicators for HCC, requires further investigation.
Introduction: Febrile neutropenia is a common and potentially life-threatening complication of treatment for childhood cancer, which has increasingly been subject to targeted treatment based on clinical risk stratification. Our previous meta-analysis demonstrated 16 rules had been described and 2 of them subject to validation in more than one study. We aimed to advance our knowledge of evidence on the discriminatory ability and predictive accuracy of such risk stratification clinical decision rules (CDR) for children and young people with cancer by updating our systematic review.
Methods: The review was conducted in accordance with Centre for Reviews and Dissemination methods, searching multiple electronic databases, using two independent reviewers, formal critical appraisal with QUADAS and meta-analysis with random effects models where appropriate. It was registered with PROSPERO: CRD42011001685.
Results: We found 9 new publications describing a further 7 new CDR, and validations of 7 rules. Six CDR have now been subject to testing across more than two data sets. Most validations demonstrated the rule to be less efficient than when initially proposed; geographical differences appeared to be one explanation for this.
Conclusion: The use of clinical decision rules will require local validation before widespread use. Considerable uncertainty remains over the most effective rule to use in each population, and an ongoing individual-patient-data meta-analysis should develop and test a more reliable CDR to improve stratification and optimise therapy. Despite current challenges, we believe it will be possible to define an internationally effective CDR to harmonise the treatment of children with febrile neutropenia.
The disintegrin and metalloproteinases ADAM10 and ADAM17 are regarded as the most important α-secretases involved in the physiological processing of amyloid precursor protein (APP) in brain. Since it has been suggested that processing of APP by α-secretases could be involved in the reorganization of the brain following injury, we studied mRNA expression of the two α-secretases Adam10 and Adam17, the ß-secretase Bace1, and the App-gene family (App, Aplp1, Aplp2) in the dentate gyrus of the mouse following entorhinal denervation. Using laser microdissection, tissue was harvested from the outer molecular layer and the granule cell layer of the denervated dentate gyrus. Expression levels of candidate genes were assessed using Affymetrix GeneChip Mouse Gene 1.0 ST arrays and reverse transcription-quantitative PCR, revealing an upregulation of Adam10 mRNA and Adam17 mRNA in the denervated outer molecular layer and an upregulation of Adam10 mRNA and App mRNA in the dentate granule cell layer. Immunolabeling for ADAM10 or ADAM17 in combination with markers for astro- and microglia revealed an increased labeling of ADAM10 and ADAM17 in the denervated outer molecular layer that was associated with reactive astrocytes but not with microglia. Collectively, these data show that denervation affects the expression level of APP and its two most important α-secretases. This suggests that APP-processing could be shifted towards the non-amyloidogenic pathway in denervated areas of the brain and, thus, towards the formation of neuroprotective APP cleavage products, such as APPsα.
Anhand der Daten von 2394 Ureterorenoskopien, die innerhalb von 12 Jahren zur Diagnostik und Therapie von Erkrankungen des Harnleiters und des Nierenhohlsystems in der urologischen Klinik des Klinikums Fulda und der urologischen Klinik des St. Elisabethen-Krankenhauses in Frankfurt durchgeführt wurden, wurden in unserer Studie retrospektiv die Effektivität und die Risiken dieses Verfahrens untersucht. Aus den Ergebnisse und der zur Verfügung stehenden Literatur wurden die Gefahren im Detail identifiziert und zur Prävention von Komplikationen jeweils Strategien angeboten. Die Effektivität belief sich auf insgesamt 74% bei der Entfernung von Harnleitersteinen unabhängig von Lage und Größe des Steines und 69% bei der Diagnostik von Neoplasien im Harnleiter. Die größten Erfolge bei niedrigstem Risiko ließen sich bei Steinen im distalen Harnleiterdrittel erreichen (89%), während bei Steinen im mittleren und proximalen Harnleiterdrittel bei höherem operativen Risiko die Erfolgraten bei (80%) lagen. Die Risiken wurden anhand der aufgetretenen Komplikationen beurteilt. Die Gesamtkomplikationsrate unserer Untersuchung beläuft sich auf 18,5% und entspricht der in der zur Verfügung stehenden Literatur. Sie umfasst intraoperative sowie frühe und späte postoperative Komplikationen. Wir haben in der vorliegenden Studie die Ergebnisse und die entstandenen Komplikationen genau analysiert und die Gefahren aufgezeigt und kommen zur Schlussfolgerung: Die Ureterorenoskopie hat sich als effektives und kostengünstiges Verfahren zur Diagnostik und Therapie von Erkrankungen des Harnleiters und des Nierenhohlsystems etabliert. Eine noch kritischere Indikationsstellung, eine sorgfältige Vorbereitung des Patienten und des Operateurs samt OP- Personals, den ausschließlichen Einsatz von Miniscopen und ein bis ins Detail standardisiertes Vorgehen sind geeignet die Komplikationsrate der Ureterorenoskopie in Zukunft deutlich zu senken und die Sicherheit weiter zu erhöhen.
Background: To test the impact of urethral sphincter length (USL) and anatomic variants of prostatic apex (Lee-type classification) in preoperative multiparametric magnet resonance imaging (mpMRI) on mid-term continence in prostate cancer patients treated with radical prostatectomy (RP). Methods: We relied on an institutional tertiary-care database to identify patients who underwent RP between 03/2018 and 12/2019 with preoperative mpMRI and data available on mid-term (>6 months post-surgery) urinary continence, defined as usage 0/1 (-safety) pad/24 h. Univariable and multivariable logistic regression models were fitted to test for predictor status of USL and prostatic apex variants, defined in mpMRI measurements. Results: Of 68 eligible patients, rate of mid-term urinary continence was 81% (n = 55). Median coronal (15.1 vs. 12.5 mm) and sagittal (15.4 vs. 11.1 mm) USL were longer in patients reporting urinary continence in mid-term follow-up (both p < 0.01). No difference was recorded for prostatic apex variants distribution (Lee-type) between continent vs. incontinent patients (p = 0.4). In separate multivariable logistic regression models, coronal (odds ratio (OR): 1.35) and sagittal (OR: 1.67) USL, but not Lee-type, were independent predictors for mid-term continence. Conclusion: USL, but not apex anatomy, in preoperative mpMRI was associated with higher rates of urinary continence at mid-term follow-up.
hintergrund: Männer in Deutschland sterben früher als Frauen und nehmen weniger häufig Krebsvorsorgeuntersuchungen wahr.
Fragestellung: Ziel war die prospektive Evaluation einer „Movember-Gesundheitsinitiative“ am Universitätsklinikum Frankfurt (UKF) im November 2019.
Methoden: Im Rahmen der „Movember-Gesundheitsinitiative“ wurde allen männlichen Mitarbeitern des UKF ab dem 45. Lebensjahr und bei erstgradiger familiärer Vorbelastung eines Prostatakarzinoms ab dem 40. Lebensjahr im November 2019 gemäß S3-Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Urologie (DGU) eine Prostatakarzinom-Vorsorgeuntersuchung angeboten.
Ergebnisse: Insgesamt nahmen 14,4 % der Mitarbeiter teil. Eine familiäre Vorbelastung gaben insgesamt 14,0 % Teilnehmer an. Das mediane Alter betrug 54 Jahre. Der mediane PSA(prostataspezifisches Antigen)-Wert lag bei 0,9 ng/ml, der mediane PSA-Quotient bei 30 %. Bei 5 % (n = 6) zeigte sich ein suspekter Tastbefund in der DRU (digital-rektale Untersuchung). Nach Altersstratifizierung (≤ 50 vs. > 50 Lebensjahre) zeigten sich signifikante Unterschiede im medianen PSA-Wert (0,7 ng/ml vs. 1,0 ng/ml, p < 0,01) und der bereits zuvor durchgeführten urologischen Vorsorge (12,1 vs. 42,0 %, p < 0,01). Vier Teilnehmer (3,3 %) zeigten erhöhte Gesamt-PSA-Werte. Bei 32,2 % der Teilnehmer zeigte sich mindestens ein kontrollbedürftiger Befund. Insgesamt wurden 6 Prostatabiopsien durchgeführt. Hierbei zeigte sich in einem Fall ein intermediate-risk Prostatakarzinom (Gleason 3 + 4, pT3a, pPn1, pNx, R0).
Schlussfolgerungung: Im Rahmen der UKF-Movember-Gesundheitsinitiative 2019 konnten durch ein Vorsorgeangebot 121 Männer für eine Prostatakrebs-Vorsorge inklusive PSA-Testung gewonnen werden. Auffällige/kontrollbedürftige Befunde zeigten sich bei 32,2 %. Bei einem Mitarbeiter wurde ein therapiebedürftiges Prostatakarzinom entdeckt und therapiert.
Bisherige Untersuchungen der Uroplakine und deren mRNA sprechen für ein exklusives Vorkommen der Uroplakin-Proteine und deren Genexpression in Urothel, Urothelkarzinomen und Brenner Tumoren. Unter Verwendung einer hochsensitiven und hochspezifischen Uroplakin RT-PCR konnte in der vorliegenden Arbeit erstmals gezeigt werden, daß die vier verschiedenen Uroplakin mRNAs nicht nur in Urothel und Urothelkarzinomen, sondern auch von zahlreichen anderen Geweben exprimiert werden. Die Expressionsstärke der Uroplakin mRNAs und das Muster der Genexpressionen ist dabei erheblichen Schwankungen unterworfen. Lediglich Urothel, Urothelkarzinome, Hodenteratome und Plazenta erreichen Sättigung der Uroplakin PCR bei drei und mehr Uroplakinen. Die Mehrzahl der untersuchten Urothelkarzinome (total: 78 % ; invasive 69 %; nichtinvasive 100 %) und alle drei untersuchten Hodenteratome (100 %) weisen eine starke Uroplakin-Genexpression für drei und mehr Uroplakine auf Für Nierenrinde, kultivierte Tubulusepithelien und Nierenzellkarzinome konnte erstmals die starke Expression von Uroplakin IB demonstriert werden. Diese bleibt in 12/13 (92 %) der Nierenzellkarzinome erhalten. Eine Expression von Uroplakin IB konnte auch für das humane Chorion und 2 Endometriumkarzinome nachgewiesen werden. Aktuell wird an der Johann Wolfgang Goethe-Universität im Urologischen Labor untersucht, ob Uroplakine auch bei anderen Erkrankungen oder in der Schwangerschaft im peripheren Blut nachweisbar sind. Auch eine Anwendung der Uroplakin RT-PCR bei Patienten mit Blasenkarzinom wird erprobt. Dabei wird der Versuch unternommen, die relative Unspezifität der Uroplakine durch den parallelen Nachweis aller vier Uroplakine, eine starke Vorselektion des Probanden-Kollektivs und die Beobachtungen der Genexpressionen im zeitlichen Verlauf zu überwinden. Zur Aufklärung der biologischen Funktion der Uroplakine werden noch zahlreiche Studien erforderlich sein. Dabei sind vor allem die Signaltransduktion am Urothel, die Vermittlung der Apoptose urothelialer Zellen und die Induzierbarkeit der Uroplakin-Synthese von zentralem Interesse.
Objectives: Large-scale clinical studies investigating associations between intestinal microbiota signatures and human diseases usually rely on stool samples. However, the timing of repeated stool sample collection cannot be predefined in longitudinal settings. Rectal swabs, being straightforward to obtain, have the potential to overcome this drawback. Therefore, we assessed the usability of rectal swabs for microbiome sampling in a cohort of hematological and oncological patients.
Study design: We used a pipeline for intestinal microbiota analysis from deep rectal swabs which was established and validated with test samples and negative controls. Consecutively, a cohort of patients from hematology and oncology wards was established and weekly deep rectal swabs taken during their admissions and re-admissions.
Results: Validation of our newly developed pipeline for intestinal microbiota analysis from rectal swabs revealed consistent and reproducible results. Over a period of nine months, 418 rectal swabs were collected longitudinally from 41 patients. Adherence to the intended sampling protocol was 97%. After DNA extraction, sequencing, read pre-processing and filtering of chimeric sequences, 405 of 418 samples (96.9%) were eligible for further analyses. Follow-up samples and those taken under current antibiotic exposure showed a significant decrease in alpha diversity as compared to baseline samples. Microbial domination occurred most frequently by Enterococcaceae (99 samples, 24.4%) on family level and Enterococcus (90 samples, 22.2%) on genus level. Furthermore, we noticed a high abundance of potential skin commensals in 99 samples (24.4%).
Summary: Deep rectal swabs were shown to be reliable for microbiome sampling and analysis, with practical advantages related to high sampling adherence, easy timing, transport and storage. The relatively high abundance of putative skin commensals in this patient cohort may be of potential interest and should be further investigated. Generally, previous findings on alpha diversity dynamics obtained from stool samples were confirmed.
Polypharmacy is associated with a risk of negative health outcomes. Potentially inappropriate medications, interactions resulting from contradicting medical guidelines, and inappropriate monitoring, all increase the risk. This process evaluation (PE) of the AdAM study investigates implementation and use of a computerized decision-support system (CDSS). The CDSS analyzes medication appropriateness by including claims data, and hence provides general practitioners (GPs) with full access to patients’ medical treatments. We based our PE on pseudonymized logbook entries into the CDSS and used the four dimensions of the Medical Research Council PE framework. Reach, which examines the extent to which the intended study population was included, and Dose, Fidelity, and Tailoring, which examine how the software was actually used by GPs. The PE was explorative and descriptive. Study participants were representative of the target population, except for patients receiving a high level of nursing care, as they were treated less frequently. GPs identified and corrected inappropriate prescriptions flagged by the CDSS. The frequency and intensity of interventions documented in the form of logbook entries lagged behind expectations, raising questions about implementation barriers to the intervention and the limitations of the PE. Impossibility to connect the CDSS to GPs’ electronic medical records (EMR) of GPs due to technical conditions in the German healthcare system may have hindered the implementation of the intervention. Data logged in the CDSS may underestimate medication changes in patients, as documentation was voluntary and already included in EMR.
Background: Interventional studies on polypharmacy often fail to significantly improve patient-relevant outcomes, or confine themselves to measuring surrogate parameters. Interventions and settings are complex, with many factors affecting results. The AdAM study’s aim is to reduce hospitalization and death by requiring general practitioners (GPs) to use a computerized decision-support system (CDSS). The study will undergo a process evaluation to identify factors for successful implementation and to assess whether the intervention was implemented as intended.
Objective: To evaluate our complex intervention, based on the Medical Research Council’s guideline dimensions.
Research Questions:
We will assess implementation (reach, fidelity, dose, tailoring) by asking: (1) Who took part in the intervention (proportion of GPs using the CDSS, proportion of patients enrolled in them)? Information on GPs’ and patients’ characteristics will also be collected. (2) How many and which medication alerts were dealt with? (3) Was the intervention implemented as intended? (4) On what days did GPs use the intervention tool?
Methods: The process evaluation is part of a stepped-wedge cluster-randomized controlled trial. Characteristics of practices, GPs and patients using the CDSS will be compared with the non-participating population. CDSS log data will be analyzed to evaluate how the number of medication alerts changed between baseline and 2 months later, and to identify the kind of alerts that were dealt with. Comparison of enrolled patients on weekdays versus weekends will shed light on GPs’ use of the CDSS in the absence or presence of patients. Outcomes will be presented using descriptive statistics, and significance tests will be used to identify associations between them. We will conduct subgroup analyses, including time effects to account for software improvements.
Discussion: This study protocol is the basis for conducting analyses of the quantitative process evaluation. By providing insight into how GPs conduct medication reviews, the evaluation will provide context to the trial results and support their interpretation. The evaluation relies on the proper documentation by GPs, potentially limiting its explanatory power.
Background: Two large clinical trials have shown a reduced rate of breast cancer development in high-risk women in the initial 5 years of follow-up after use of aromatase inhibitors (MAP.3 and International Breast Cancer Intervention Study II [IBIS-II]). Here, we report blinded long-term follow-up results for the IBIS-II trial, which compared anastrozole with placebo, with the objective of determining the efficacy of anastrozole for preventing breast cancer (both invasive and ductal carcinoma in situ) in the post-treatment period.
Methods: IBIS-II is an international, randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Postmenopausal women at increased risk of developing breast cancer were recruited and were randomly assigned (1:1) to either anastrozole (1 mg per day, oral) or matching placebo daily for 5 years. After treatment completion, women were followed on a yearly basis to collect data on breast cancer incidence, death, other cancers, and major adverse events (cardiovascular events and fractures). The primary outcome was all breast cancer.
Findings: 3864 women were recruited between Feb 2, 2003, and Jan 31, 2012. 1920 women were randomly assigned to 5 years anastrozole and 1944 to placebo. After a median follow-up of 131 months (IQR 105–156), a 49% reduction in breast cancer was observed for anastrozole (85 vs 165 cases, hazard ratio [HR] 0·51, 95% CI 0·39–0·66, p<0·0001). The reduction was larger in the first 5 years (35 vs 89, 0·39, 0·27–0·58, p<0·0001), but still significant after 5 years (50 vs 76 new cases, 0·64, 0·45–0·91, p=0·014), and not significantly different from the first 5 years (p=0·087). Invasive oestrogen receptor-positive breast cancer was reduced by 54% (HR 0·46, 95% CI 0·33–0·65, p<0·0001), with a continued significant effect in the period after treatment. A 59% reduction in ductal carcinoma in situ was observed (0·41, 0·22–0·79, p=0·0081), especially in participants known to be oestrogen receptor-positive (0·22, 0·78–0·65, p<0·0001). No significant difference in deaths was observed overall (69 vs 70, HR 0·96, 95% CI 0·69–1·34, p=0·82) or for breast cancer (two anastrozole vs three placebo). A significant decrease in non-breast cancers was observed for anastrozole (147 vs 200, odds ratio 0·72, 95% CI 0·57–0·91, p=0·0042), owing primarily to non-melanoma skin cancer. No excess of fractures or cardiovascular disease was observed.
Interpretation: This analysis has identified a significant continuing reduction in breast cancer with anastrozole in the post-treatment follow-up period, with no evidence of new late side-effects. Further follow-up is needed to assess the effect on breast cancer mortality.
Funding: Cancer Research UK, the National Health and Medical Research Council Australia, Breast Cancer Research Foundation, Sanofi Aventis, and AstraZeneca.
Platelets participate in the development of liver fibrosis in animal models, but little is known about the benefit of antiplatelet agents in preventing liver fibrosis in humans. We therefore explored the relationship between the use of antiplatelet agents and liver fibrosis in a prospective cohort study of patients at high risk of liver fibrosis and cardiovascular events. Consecutive patients undergoing elective coronary angiography at the University Hospital Frankfurt were prospectively included in the present study. Associations between use of antiplatelet agents (acetyl salicylic acid, P2Y12 receptor antagonists) and liver fibrosis were assessed in regression models, and the relationship between platelet‐derived growth factor beta (PDGF‐β) serum concentration, platelets, liver fibrosis, and use of antiplatelet agents was characterized. Out of 505 included patients, 337 (67%) received antiplatelet agents and 134 (27%) had liver fibrosis defined as a FibroScan transient elastography (TE) value ≥7.9 kPa. Use of antiplatelet agents was inversely associated with the presence of liver fibrosis in univariate and multivariate analyses (multivariate odds ratio [OR], 0.67; 95% confidence interval [CI], 0.51‐0.89; P = 0.006). Use of antiplatelet agents was also inversely associated with FibroTest values (beta, –0.38; SD beta, 0.15; P = 0.02). Furthermore, there was a significant correlation between platelet counts and PDGF‐β serum concentration (rho, 0.33; P < 0.0001), but PDGF‐β serum levels were not affected by antiplatelet agents. Conclusion: There is a protective association between the use of antiplatelet agents and occurrence of liver fibrosis. A randomized controlled trial is needed to explore causality and the potential of antiplatelet agents as antifibrotic therapy in patients at risk for liver fibrosis progression.
Patients with acute myeloid leukemia (AML) are often exposed to broad-spectrum antibiotics and thus at high risk of Clostridioides difficile infections (CDI). As bacterial infections are a common cause for treatment-related mortality in these patients, we conducted a retrospective study to analyze the incidence of CDI and to evaluate risk factors for CDI in a large uniformly treated AML cohort. A total of 415 AML patients undergoing intensive induction chemotherapy between 2007 and 2019 were included in this retrospective analysis. Patients presenting with diarrhea and positive stool testing for toxin-producing Clostridioides difficile were defined to have CDI. CDI was diagnosed in 37 (8.9%) of 415 AML patients with decreasing CDI rates between 2013 and 2019 versus 2007 to 2012. Days with fever, exposition to carbapenems, and glycopeptides were significantly associated with CDI in AML patients. Clinical endpoints such as length of hospital stay, admission to ICU, response rates, and survival were not adversely affected. We identified febrile episodes and exposition to carbapenems and glycopeptides as risk factors for CDI in AML patients undergoing induction chemotherapy, thereby highlighting the importance of interdisciplinary antibiotic stewardship programs guiding treatment strategies in AML patients with infectious complications to carefully balance risks and benefits of anti-infective agents.
Use of drug-eluting balloon coronary intervention prior to living donor kidney transplantation
(2014)
Background: Kidney transplantation is the gold standard of therapy in patients with terminal renal insufficiency. Living donor transplantation is a well-established option in this field. Enlarging the donor's pool implicates the acceptance of an increased rate of comorbidities. Among them, coronary artery disease is a growing problem. An increasing number of patients, undergoing living donation, receive antiplatelet therapies due to coronary disease.
Case presentation: Here we report about the perioperative treatment with a drug-eluting balloon in a patient with major cardiac risk factors who underwent kidney transplantation.
Conclusion: At the current time no recommendation can be given for the routine use of drug-eluting balloons.
Abstract:
Snakebite is an important medical emergency in rural Nepal. Correct identification of the biting species is crucial for clinicians to choose appropriate treatment and anticipate complications. This is particularly important for neurotoxic envenoming which, depending on the snake species involved, may not respond to available antivenoms. Adequate species identification tools are lacking. This study used a combination of morphological and molecular approaches (PCR-aided DNA sequencing from swabs of bite sites) to determine the contribution of venomous and non-venomous species to the snakebite burden in southern Nepal. Out of 749 patients admitted with a history of snakebite to one of three study centres, the biting species could be identified in 194 (25.9%). Out of these, 87 had been bitten by a venomous snake, most commonly the Indian spectacled cobra (Naja naja; n = 42) and the common krait (Bungarus caeruleus; n = 22). When both morphological identification and PCR/sequencing results were available, a 100% agreement was noted. The probability of a positive PCR result was significantly lower among patients who had used inadequate “first aid” measures (e.g. tourniquets or local application of remedies). This study is the first to report the use of forensic genetics methods for snake species identification in a prospective clinical study. If high diagnostic accuracy is confirmed in larger cohorts, this method will be a very useful reference diagnostic tool for epidemiological investigations and clinical studies.
Author Summary:
Snakebite is an important medical problem in sub-tropical and tropical regions, including Nepal where tens of thousands of people are bitten every year. Snakebite can result in life-threatening envenoming, and correct identification of the biting species is crucial for care providers to choose appropriate treatment and anticipate complications. This paper explores a number of methods, including molecular techniques, to assist care providers in identifying the species responsible for bites in rural Nepal. Out of 749 patients with a history of snakebite, the biting species could be identified in 194 (25.9%). Out of these, 87 had been bitten by a venomous snake, most commonly cobras (n = 42) and kraits (n = 22). This study is the first to report the use of molecular techniques for snake species identification. The diagnostic accuracy of this method appears high but needs to be confirmed in larger studies.
There are many tools available that are used to evaluate a radiotherapy treatment plan, such as isodose distribution charts, dose volume histograms (DVH), maximum, minimum and mean doses of the dose distributions as well as DVH point dose constraints. All the already mentioned evaluation tools are dosimetric only without taking into account the radiobiological characteristics of tumors or OARs. It has been demonstrated that although competing treatment plans might have similar mean, maximum or minimum doses they may have significantly different clinical outcomes (Mavroidis et al. 2001). For performing a more complete treatment plan evaluation and comparison the complication-free tumor control probability (P+) and the biologically effective uniform dose (D ) have been proposed (Källman et al. 1992a, Mavroidis et al. 2000). The D concept denotes that any two dose distributions within a target or OAR are equivalent if they produce the same probability for tumor control or normal tissue complication, respectively (Mavroidis et al. 2001)...
Background: A growing interest exists in using polymeric nanoparticles (NPs) especially functionalized with surface-active substances as carriers across the blood brain barrier (BBB) for potentially effective drugs in traumatic brain injury (TBI). However, the organ distribution of intravenous administrated biodegradable and non-biodegradable NPs coated with different surfactants, how much of the administrated dose reach the brain parenchyma in areas with intact and opened BBB after trauma, as well as whether they elicit an inflammatory response is still to be clarified.
Methods: The organ distribution, brain penetration and eventual inflammatory activation of polysorbate-80 (Tw80) and sodium-lauryl-sulfate (SDS) coated poly l-lactide (PLLA) and perfluorodecyl acrylate (PFDL) nanoparticles were evaluated after intravenous administration in rats prior and after undergoing controlled cortical impact (CCI).
Results: A significant highest NP uptake at 4 and 24 hs was observed in the liver and spleen, followed by the brain and kidney, with minimal concentrations in the lungs and heart for all NPs. After CCI, a significant increase of NP uptake at 4 hs and 24 hs was observed within the traumatized hemisphere, especially in the perilesional area, although NPs were still found in areas away from CCI and the contralateral hemisphere in similar concentrations as in non-CCI subject. NPs were localized in neurons, glial and endovascular cells. Immunohistochemical staining against GFAP, Iba1, TNFα and IL1β demonstrated no glial activation or neuroinflamatory changes.
Conclusions: Tw80 and SDS coated biodegradable (PLLA) and non-biodegradrable (PFDL) NPs reach the brain parenchyma in both areas of traumatized and undamaged brain with disrupted and intact BBB, even though a high amount of them are retained in the liver and the spleen. No inflammatory reaction is elicited by these NPs within 24 hs after application. These preliminary promising results postulate the effectiveness and safety of these NPs as drug-carriers for the treatment of TBI.
Uncertainty is a central theme in the illness experiences of older cancer patients throughout their illness trajectory. Mishel’s popular theory on uncertainty during illness approaches uncertainty as an outcome and is characterized by the patient’s inability to find meaning in illness events. This study used the concepts of liminality and subjunctivity to explore uncertainty throughout the illness trajectory of cancer patients. We interviewed 18 older (age range = 57–92 years) patients with breast cancer or gastro-intestinal cancer 3 to 4 years post diagnosis. Our analysis is based on the QUAGOL guide that draws on elements of grounded theory such as constant comparison. We found that liminality and subjunctivity provide a useful frame for understanding uncertainty with a specific focus on its productive potential and meaning making. Health care professionals should be open to acquiring a complete picture of patients’ diverse and dynamic experiences of uncertainty in the different stages of their illness trajectory.
Few studies have looked at the potential of using diffusion tensor imaging (DTI) in conjunction with machine learning algorithms in order to automate the classification of healthy older subjects and subjects with mild cognitive impairment (MCI). Here we apply DTI to 40 healthy older subjects and 33 MCI subjects in order to derive values for multiple indices of diffusion within the white matter voxels of each subject. DTI measures were then used together with support vector machines (SVMs) to classify control and MCI subjects. Greater than 90% sensitivity and specificity was achieved using this method, demonstrating the potential of a joint DTI and SVM pipeline for fast, objective classification of healthy older and MCI subjects. Such tools may be useful for large scale drug trials in Alzheimer’s disease where the early identification of subjects with MCI is critical.
Poster presentation: Functional connectivity of the brain describes the network of correlated activities of different brain areas. However, correlation does not imply causality and most synchronization measures do not distinguish causal and non-causal interactions among remote brain areas, i.e. determine the effective connectivity [1]. Identification of causal interactions in brain networks is fundamental to understanding the processing of information. Attempts at unveiling signs of functional or effective connectivity from non-invasive Magneto-/Electroencephalographic (M/EEG) recordings at the sensor level are hampered by volume conduction leading to correlated sensor signals without the presence of effective connectivity. Here, we make use of the transfer entropy (TE) concept to establish effective connectivity. The formalism of TE has been proposed as a rigorous quantification of the information flow among systems in interaction and is a natural generalization of mutual information [2]. In contrast to Granger causality, TE is a non-linear measure and not influenced by volume conduction. ...
USP22 controls necroptosis by regulating receptor-interacting protein kinase 3 ubiquitination
(2020)
Dynamic control of ubiquitination by deubiquitinating enzymes is essential for almost all biological processes. Ubiquitin-specific peptidase 22 (USP22) is part of the SAGA complex and catalyzes the removal of mono-ubiquitination from histones H2A and H2B, thereby regulating gene transcription. However, novel roles for USP22 have emerged recently, such as tumor development and cell death. Apart from apoptosis, the relevance of USP22 in other programmed cell death pathways still remains unclear. Here, we describe a novel role for USP22 in controlling necroptotic cell death in human tumor cell lines. Loss of USP22 expression significantly delays TNFα/Smac mimetic/zVAD.fmk (TBZ)-induced necroptosis, without affecting TNFα-mediated NF-κB activation or extrinsic apoptosis. Ubiquitin remnant profiling identified receptor-interacting protein kinase 3 (RIPK3) lysines 42, 351, and 518 as novel, USP22-regulated ubiquitination sites during necroptosis. Importantly, mutation of RIPK3 K518 reduced necroptosis-associated RIPK3 ubiquitination and amplified necrosome formation and necroptotic cell death. In conclusion, we identify a novel role of USP22 in necroptosis and further elucidate the relevance of RIPK3 ubiquitination as crucial regulator of necroptotic cell death.
Oncogenic transformation of lung epithelial cells is a multistep process, frequently starting with the inactivation of tumour suppressors and subsequent development of activating mutations in proto-oncogenes, such as members of the PI3K or MAPK families. Cells undergoing transformation have to adjust to changes, including altered metabolic requirements. This is achieved, in part, by modulating the protein abundance of transcription factors. Here, we report that the ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase 28 (USP28) enables oncogenic reprogramming by regulating the protein abundance of proto-oncogenes such as c-JUN, c-MYC, NOTCH and ∆NP63 at early stages of malignant transformation. USP28 levels are increased in cancer compared with in normal cells due to a feed-forward loop, driven by increased amounts of oncogenic transcription factors such as c-MYC and c-JUN. Irrespective of oncogenic driver, interference with USP28 abundance or activity suppresses growth and survival of transformed lung cells. Furthermore, inhibition of USP28 via a small-molecule inhibitor resets the proteome of transformed cells towards a ‘premalignant’ state, and its inhibition synergizes with clinically established compounds used to target EGFRL858R-, BRAFV600E- or PI3KH1047R-driven tumour cells. Targeting USP28 protein abundance at an early stage via inhibition of its activity is therefore a feasible strategy for the treatment of early-stage lung tumours, and the observed synergism with current standard-of-care inhibitors holds the potential for improved targeting of established tumours.
Highlights
• USP32 deubiquitinates the Ragulator complex subunit LAMTOR1 at lysine (K) 20
• LAMTOR1 K20 ubiquitination impairs its binding to the vacuolar H+-ATPase
• USP32 knockout reduces mTORC1 activity and elevates autophagic flux
• Depletion of USP32 in Caenorhabditis elegans inhibits mTOR and induces autophagy
Summary
The endosomal-lysosomal system is a series of organelles in the endocytic pathway that executes trafficking and degradation of proteins and lipids and mediates the internalization of nutrients and growth factors to ensure cell survival, growth, and differentiation. Here, we reveal regulatory, non-proteolytic ubiquitin signals in this complex system that are controlled by the enigmatic deubiquitinase USP32. Knockout (KO) of USP32 in primary hTERT-RPE1 cells results among others in hyperubiquitination of the Ragulator complex subunit LAMTOR1. Accumulation of LAMTOR1 ubiquitination impairs its interaction with the vacuolar H+-ATPase, reduces Ragulator function, and ultimately limits mTORC1 recruitment. Consistently, in USP32 KO cells, less mTOR kinase localizes to lysosomes, mTORC1 activity is decreased, and autophagy is induced. Furthermore, we demonstrate that depletion of USP32 homolog CYK-3 in Caenorhabditis elegans results in mTOR inhibition and autophagy induction. In summary, we identify a control mechanism of the mTORC1 activation cascade at lysosomes via USP32-regulated LAMTOR1 ubiquitination.
The mitotic spindle assembly checkpoint (SAC) maintains genome stability and marks an important target for antineoplastic therapies. However, it has remained unclear how cells execute cell fate decisions under conditions of SAC‐induced mitotic arrest. Here, we identify USP9X as the mitotic deubiquitinase of the X‐linked inhibitor of apoptosis protein (XIAP) and demonstrate that deubiquitylation and stabilization of XIAP by USP9X lead to increased resistance toward mitotic spindle poisons. We find that primary human aggressive B‐cell lymphoma samples exhibit high USP9X expression that correlate with XIAP overexpression. We show that high USP9X/XIAP expression is associated with shorter event‐free survival in patients treated with spindle poison‐containing chemotherapy. Accordingly, aggressive B‐cell lymphoma lines with USP9X and associated XIAP overexpression exhibit increased chemoresistance, reversed by specific inhibition of either USP9X or XIAP. Moreover, knockdown of USP9X or XIAP significantly delays lymphoma development and increases sensitivity to spindle poisons in a murine Eμ‐Myc lymphoma model. Together, we specify the USP9X–XIAP axis as a regulator of the mitotic cell fate decision and propose that USP9X and XIAP are potential prognostic biomarkers and therapeutic targets in aggressive B‐cell lymphoma.
Aim: To study the changes in leiomyoma volume following uterine artery embolization (UAE) and to correlate these changes with the initial leiomyoma volume and location within the uterus and to evaluate the impact of preprocedural prediction of the best tube angle obliquity for visualization of the uterine artery origin using 3D-reconstructed contrast-enhanced MR angiography (CE-MRA) on the radiation dose, fluoroscopy time and contrast medium volume used during UAE. Materials and Methods: The study was performed in two parts. The first part was retrospectively done on 28 patients (age range: 37-57 years, mean: 48 years, SD: 4.81) in whom UAE was performed. All leiomyomas in all patients were evaluated. In total, 84 leiomyomas were evaluated. MRI studies were performed before, 3 months and 1 year after UAE. The volumes and location of each leiomyoma in each patient were evaluated in consensus by two radiologists. The second part included 40 consecutive patients (age range: 37-56 years, mean: 46 years, SD: 4.49) and was done in a controlled prospective/retrospective manner. In 20 sample patients (prospective part) pre-procedural prediction of the best tube angle obliquity was predicted using 3D-reconstructed CE-MRA and provided to the interventionalist. 3D-reconstruction was done using Inspace application. The radiation dose, fluoroscopy time and contrast medium volume for those patients were compared with the data of the last 20 procedures (control) performed by the same interventionalist (retrospective part). Results: For the first part the mean pre-embolization volume was 51.6 cm3 range:0.72-371.1cm3, SD=79.3). At 3-month follow-up 83 (98.8%) leiomyomas showed a mean volume reduction of 52.62% (range: 12.79–96.67%, SD=21.85) and 1 leiomyoma (1.2%) increased in volume. At 1-year follow-up 5 (6%) leiomyomas were not detectable, 72 (85.7%) showed a further mean of 20.5% (range: 2.52–58.72%, SD=11.92) volume reduction compared to the 3-month follow-up volume and 7 (8.3%) leiomyomas increased in volume. A statistically significant (p=0.026 at 3-month, p=0.0046 at 1-year) difference in percentage of volume change was observed based on leiomyoma location; submucous leiomyomas showed the largest volume reduction. The initial leiomyoma volume showed a weak negative correlation (Spearman's correlation-coefficient =-0.35 at 3m and -0.36 at 1y) with the leiomyoma volume change. For the second part the tube angle prediction resulted in a significant reduction of the radiation dose utilized (p<0.001), fluoroscopy time (p=0.002) and contrast medium volume (p<0.001) for the sample patients when compared with the control patients. The overall radiation dose was reduced from a mean of 11044 μGym2 to a mean of 4172.5 μGym2, fluoroscopy time was reduced from a mean of 15.45 minutes to 8.81 minutes and contrast medium volume was reduced from a mean of 135 ml to 75 ml. Conclusion: UAE results in significant leiomyoma volume reduction at 3-month and 1- year follow-up. The leiomyoma location plays an important role in volume changes while the initial leiomyoma volume plays a minor role. Pre-procedural prediction of the best tube angle obliquity for visualization of the origin of the uterine artery using 3D-reconstructed CE-MRA results in a significant reduction of the radiation dose, fluoroscopy time and contrast medium volume used during UAE.
The plaque reduction neutralization test (PRNT) is a preferred method for the detection of functional, SARS-CoV-2 specific neutralizing antibodies from serum samples. Alternatively, surrogate enzyme-linked immunosorbent assays (ELISAs) using ACE2 as the target structure for the detection of neutralization-competent antibodies have been developed. They are capable of high throughput, have a short turnaround time, and can be performed under standard laboratory safety conditions. However, there are very limited data on their clinical performance and how they compare to the PRNT. We evaluated three surrogate immunoassays (GenScript SARS-CoV-2 Surrogate Virus Neutralization Test Kit (GenScript Biotech, Piscataway Township, NJ, USA), the TECO® SARS-CoV-2 Neutralization Antibody Assay (TECOmedical AG, Sissach, Switzerland), and the Leinco COVID-19 ImmunoRank™ Neutralization MICRO-ELISA (Leinco Technologies, Fenton, MO, USA)) and one automated quantitative SARS-CoV-2 Spike protein-based IgG antibody assay (Abbott GmbH, Wiesbaden, Germany) by testing 78 clinical samples, including several follow-up samples of six BNT162b2 (BioNTech/Pfizer, Mainz, Germany/New York, NY, USA) vaccinated individuals. Using the PRNT as a reference method, the overall sensitivity of the examined assays ranged from 93.8 to 100% and specificity ranged from 73.9 to 91.3%. Weighted kappa demonstrated a substantial to almost perfect agreement. The findings of our study allow these assays to be considered when a PRNT is not available. However, the latter still should be the preferred choice. For optimal clinical performance, the cut-off value of the TECO assay should be individually adapted.
Utility of the new cobas HCV test for viral load monitoring during direct-acting antiviral therapy
(2019)
Background: The COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan assay HCV (CAP/CTM) is widely used in clinical routine for HCV testing. Recently, the new cobas HCV test was established for high throughput testing with minimal operator intervention. As different assays may yield different quantitative/qualitative results that possibly impact treatment decisions, the aim of this study was to externally evaluate the cobas HCV test performance in comparison to CAP/CTM in a clinically relevant setting.
Methods: Serum samples were obtained from 270 patients who received direct acting antiviral therapy with different treatment regimens at two study sites (Hannover and Frankfurt) in 2016. Overall, 1545 samples (baseline, on-treatment and follow-up) were tested in parallel by both assays.
Results: The mean difference between cobas HCV and CAP/CTM for the quantification of HCV RNA was 0.008 log10 IU/ml HCV RNA (95% limits of agreement: -0.02–0.036) showing excellent agreement of both assays. With respect to clinical cut offs (HCV RNA detectable vs. target not detected and HCV RNA above the lower limit of quantification (LLOQ) vs. <LLOQ), discordant results were obtained in 9.5% and 4.6%, respectively; the greatest differences were observed during early stages of antiviral therapy (week 1, week 2 and week 4), but none were statistically significant. Overall percent agreement for SVR between cobas HCV and CAP/CTM at the 15 IU/ml cutoff was 99.2% (95%CI 92.7%-100%).
Conclusion: The performance of the new cobas HCV test was comparable to CAP/CTM in a clinical setting representing a large patient population with HCV GT 1 and 3 treated with DAAs.
Objectives: We aimed to investigate the contemporary usage rate and habits of the WHO Surgical Safety Checklist (SSC) in German urological departments.
Methods: We designed a 26-item questionnaire that was sent to all urological departments in Germany. The primary aim of this study was to evaluate the usage rate of the SSC. Secondary aims were to compare perioperative characteristics of users vs. non-users of the SSC and to assess circumstances of the SSC application.
Results: A total of 213 of 234 (91 %) urological departments were users of the SSC, and 21 (9 %) were non-users. SSC users had more often a standard protocol, took less time and had fewer people involved for checking perioperative patient data compared to non-users. Financial budgeting for the SSC existed in 55 (24 %) departments and for patient safety in 73 (32 %) departments.
Conclusions: The usage rate of the SSC in urological departments in Germany is high despite restricted financial budgeting. Users of the SSC profit by saving time and manpower for checking perioperative patient data.
Human endogenous retrovirus (HERV) genomes are chromosomally integrated in all cells of an individual. They are normally transcriptionally silenced and transmitted only vertically. Enhanced expression of HERV-K accompanied by the emergence of anti-HERV-K-directed immune responses has been observed in tumor patients and HIV-infected individuals. As HERV-K is usually not expressed and immunological tolerance development is unlikely, it is an appropriate target for the development of immunotherapies. We generated a recombinant vaccinia virus (MVA-HKenv) expressing the HERV-K envelope glycoprotein (ENV), based on the modified vaccinia virus Ankara (MVA), and established an animal model to test its vaccination efficacy. Murine renal carcinoma cells (Renca) were genetically altered to express E. coli beta-galactosidase (RLZ cells) or the HERV-K ENV gene (RLZ-HKenv cells). Intravenous injection of RLZ-HKenv cells into syngenic BALB/c mice led to the formation of pulmonary metastases, which were detectable by X-gal staining. A single vaccination of tumor-bearing mice with MVA-HKenv drastically reduced the number of pulmonary RLZ-HKenv tumor nodules compared to vaccination with wild-type MVA. Prophylactic vaccination of mice with MVA-HKenv precluded the formation of RLZ-HKenv tumor nodules, whereas wild-type MVA-vaccinated animals succumbed to metastasis. Protection from tumor formation correlated with enhanced HERV-K ENV-specific killing activity of splenocytes. These data demonstrate for the first time that HERV-K ENV is a useful target for vaccine development and might offer new treatment opportunities for diverse types of cancer.
Nosocomial infectious diseases (e.g. influenza, pertussis) are a threat particularly for immunocompromised and vulnerable patients. Although vaccination of healthcare workers (HCWs) constitutes the most convenient and effective means to prevent nosocomial transmissions, vaccine uptake among HCWs remains unacceptably low. Worldwide, numerous studies have demonstrated that nurses have lower vaccination rates than physicians and that there is a relationship between receipt of vaccination by HCWs and knowledge. Measures to improve vaccination rates need to be profession-sensitive as well as specific in their approach in order to achieve sustained success.
Einführung: Seit 20 Jahren ist die Vagusnervstimulation (VNS) eine europaweit zugelassene invasive Therapieoption für therapieresistente Depressionen (TRD). Im Gegensatz zu geläufigeren Behandlungen wie EKT sind Kenntnisse über VNS sowohl in der Allgemeinbevölkerung als auch in Fachkreisen gering.
Methoden: In diesem narrativen Review geben wir eine klinisch und wissenschaftlich fundierte Übersicht über die VNS. Hypothesen zum Wirkmechanismus sowie die aktuelle Evidenzlage zur Wirksamkeit werden dargestellt. Das perioperative Management, das Nebenwirkungsprofil und die Nachbetreuung einschließlich Dosistitration werden beschrieben. Ein Vergleich über internationale Leitlinienempfehlungen zur VNS findet sich ebenfalls. Ferner formulieren wir Kriterien, die bei der Auswahl geeigneter Patienten hilfreich sind.
Ergebnisse: Die elektrischen Impulse werden über den N. vagus afferent weitergeleitet und stimulieren über verschiedene Wege ein neuromodulatorisches zerebrales Netzwerk. Viele Studien und Fallserien zeigten die Wirksamkeit von VNS als adjuvantes Verfahren bei TRD. Der Effekt tritt mit einer Latenz von 3 bis 12 Monaten ein und steigt möglicherweise mit der Dauer der VNS. Unter der Beachtung der Stimulationsempfehlungen sind die Nebenwirkungen für die meisten Patienten tolerabel.
Fazit: Die VNS ist eine zugelassene, wirksame und gut verträgliche Langzeittherapie für chronische und therapieresistente Depressionen. Weitere Sham-kontrollierte Studien über einen längeren Beobachtungszeitraum sind zur Verbesserung der Evidenz wünschenswert.
Background: There are no validated standardised clinical procedures for severity measurement of acute bronchitis in children. The "BSS-ped", a short version of the physician-rated assessment scale BSS (Bronchitis Severity Scale), can fill this gap, if it is valid.
Objective: To examine the scale´s validity.
Methods: Investigations were planned according to classical clinical-psychometric validity criteria including a formal competence evaluation of the scale´s authors and statistical analyses of data from 78 patients aged 1-6 and diagnosed with "acute bronchitis". Cross-validation was provided by analysis of data from 70 children with matching age, sex and diagnosis. All children were examined three times (day 0, 3-5 and 7) using the BSS-ped in addition to other clinical and psychometric monitoring procedures.
Results: The evidently high level of expertise of the scale’s authors substantiates pronounced content validity and relevance of the BSS-ped and its items. The validity criterion, i.e. to reflect the unidimensional severity of acute bronchitis and its change using the BSS-ped score, was fulfilled. There were substantial correlations with other scales measuring the current health-related quality of life, as well as satisfaction and success of treatment. Severity change prognoses for acute bronchitis under placebo and an active substance were correct. The BSS-ped was found to be a feasible instrument because it can be repeated at short intervals (minute range) without any special technical aids or extended training.
Conclusion: The BSS-ped is a valid procedure for measuring the severity of acute bronchitis in children.
Biological exploration of early biomarkers for chronic kidney disease (CKD) in (pre)diabetic individuals is crucial for personalized management of diabetes. Here, we evaluated two candidate biomarkers of incident CKD (sphingomyelin (SM) C18:1 and phosphatidylcholine diacyl (PC aa) C38:0) concerning kidney function in hyperglycemic participants of the Cooperative Health Research in the Region of Augsburg (KORA) cohort, and in two biofluids and six organs of leptin receptor-deficient (db/db) mice and wild type controls. Higher serum concentrations of SM C18:1 and PC aa C38:0 in hyperglycemic individuals were found to be associated with lower estimated glomerular filtration rate (eGFR) and higher odds of CKD. In db/db mice, both metabolites had a significantly lower concentration in urine and adipose tissue, but higher in the lungs. Additionally, db/db mice had significantly higher SM C18:1 levels in plasma and liver, and PC aa C38:0 in adrenal glands. This cross-sectional human study confirms that SM C18:1 and PC aa C38:0 associate with kidney dysfunction in pre(diabetic) individuals, and the animal study suggests a potential implication of liver, lungs, adrenal glands, and visceral fat in their systemic regulation. Our results support further validation of the two phospholipids as early biomarkers of renal disease in patients with (pre)diabetes.
Background: Transplantation of human corneal tissue is associated with the potential risk of transmittance of viral infections. In accordance with European directives and federal laws, in Germany each tissue donor has to be tested for infectious diseases such as hepatitis B and C virus (HBV and HCV) and human immunodeficiency virus (HIV) infection. However, most of the currently available CE-marked serologic and nucleic acid screening systems are only validated for antemortem blood. Methods: Twenty related and paired ante- and postmortem blood samples from cornea donors were obtained and subsequently analyzed for hepatitis B surface antigen (HBsAg), hepatitis B antibody (anti-HBc), anti-HCV, HCV RNA, anti-HIV-1/2, and HIV p24 Ag using Abbott test systems. The sera were also spiked with reference materials in concentrations giving low and high positivity for HBV, HCV, and HIV markers. Results: The spiked ante- and postmortem sera from related donors showed similar results for HBsAg, anti-HBc, anti-HCV, HCV RNA, anti-HIV, and HIV p24 Ag, indicating a high stability of viral markers in cadaveric specimens. Three cornea donors had a medical history of HBV infection and revealed anti-HBc at similar levels in the ante- and postmortem sera. In addition, there was a single postmortem sample demonstrating a weak signal of anti-HIV-1 and HIV-1 p24 Ag. False-positive or false-negative results were not detected. The results obtained with the Abbott ARCHITECT analyzer and Abbott RealTime HCV PCR showed no significant differences. Conclusion: The analyzed screening assays are suitable for the detection of infectious markers of HBV, HCV, and HIV at similar levels in spiked ante- and postmortem sera from cornea donors.
Das Chronic Care Model (CCM) stellt eine Zusammenfassung evidenzbasierter Erkenntnisse dar, um die Versorgung chronisch Erkrankter zu optimieren. Diverse Messinstrumente sind in den letzten Jahren zur Erfassung des Implementierungserfolges des CCM aus Sicht der Leistungserbringer und der Patienten entwickelt worden. Einen Ansatz zur Erfassung, inwiefern die im CCM beinhalteten Dimensionen angewendet werden, stellt das Patient Assessment of Chronic Illness Care (PACIC- 5A) dar. Dieses Instrument wurde im englischsprachigen Raum entwickelt und primär im amerikanischen Gesundheitssystem eingesetzt. Es besteht in der ursprünglichen Fassung aus 20 Items und erfragt in fünf Subskalen CCM-konkordante Aspekte: Patientenaktivierung, Leistungserbringerstruktur / Entscheidungshilfen, Zielsetzung, Problemlösung / Beratung, Follow-up / Koordination. Die erweiterte Version aus 26 Items erlaubt zusätzlich zur Beurteilung der Erfüllung des CCM die Analyse der Umsetzung im Sinne des 5A-Modells, eines behaviouristischen Ansatzes zur Verhaltensänderung. Ziel dieser Arbeit war es, den Fragebogen in die deutsche Sprache ohne Verlust des semantischen Inhaltes zu übersetzen und an einer primärmedizinischen Population im deutschen Gesundheitssystem zu evaluieren. Eine weitere Zielsetzung war, den Implementierungsgrad des CCM-Konstruktes im spezifischen Fall der Major Depression zu erkunden. Hierzu wurde das übersetzte PACIC-5A im Rahmen der im Institut für Allgemeinmedizin der Universitätsklinik Frankfurt durchgeführten ProMPT-Studie zur Betreuung von Patienten mit Major Depression an insgesamt 509 Patienten erprobt. Hiervon wurden 436 Patienten in die Studie eingeschlossen. Hierauf erfolgte die Überprüfung der psychometrischen Eigenschaften. Die statistischen Messergebnisse, hinsichtlich innerer Konsistenz (Cronbach´s α) und Trennschärfe (korrigierte Item-Skala-Korrelation), ergaben gute und mit der aktuellen Literatur übereinstimmende Resultate. Die konvergente Validität des PACIC-5A wurde anhand des primärmedizinisch validen Fragebogens EUROPEP (European Project on Patient Evaluation of General Practice Care) geprüft. Das Ergebnis zeigte hohe Korrelationen vor allem in den inhaltlich vergleichbaren Skalen, wie z.B. Skala „Patientenaktivierung“ aus dem PACIC-5A und Skala „Information und Unterstützung“ des EUROPEP. Die diskriminierenden Fähigkeiten des Fragebogens wurden durch die geringen korrelativen Eigenschaften mit Skalen des EUROPEP, welche andere Dimensionen erörtern, nachgewiesen. Zusätzlich ermöglichte der Vergleich der Mittelwerte der einzelnen Skalen des PACIC-5A zwischen dem Kontroll- und Interventionsarm eine zusätzliche Beurteilung der diskriminierenden Potenz. Das PACIC-5A ist bis jetzt vorrangig an Patienten mit chronischen Erkrankungen aus dem organischen Formenkreis (z.B. Osteoarthritis, Diabetes Mellitus) angewendet und validiert worden. Die kongruente Anwendung des PACIC-5A auf Erkrankte mit Major Depression ist ein limitierender Aspekt. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf. Für eine optimale Patientenversorgung in der Primärmedizin ist es essentiell, primärmedizinisch valide Instrumente den Hausärzten zur Verfügung zu stellen.
Validierung einer neuen Messmethode zur direkten Bestimmung der Heparin-Konzentration im Blut
(2012)
In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren zur Heparin-Bestimmung (LiSA-H, light scattering assay of heparin) evaluiert. Dieses wurde an der Universität Frankfurt a. M. am Institut für Biophysik entwickelt und ermittelt erstmals die direkte Heparin-Konzentration im Blutplasma. Durch die Analyse der Lichtstreuung einer Plasmaprobe wird die Bildung von Nanopartikeln aus Heparin und Protamin verfolgt. Die Lichtstreuintensität ist dabei proportional zu der in der Probe enthaltenen Heparin-Plasmakonzentration (Heparin-PK). Das Antikoagulans Heparin wird bei Herz-OPs mit Einsatz der Herz-Lungen-Maschine (HLM) verwendet und soll perioperativ eine lutgerinnselbildung in der HLM, sowie Thromboembolien im Patienten verhindern. Am OP-Ende wird die Wirkung durch Protamin antagonisiert, um eine suffiziente Gerinnung wieder herzustellen. Das derzeitige Gerinnungsmanagement basiert auf einem indirekten Messverfahren, der ACT (activated clotting time), welches starken Störeinflüssen, wie z.B. der Hypothermie, Hämodilution und bestimmten Medikamenten unterliegt. Durch die mögliche Falschdosierung der beiden Medikamente, steigt die Gefahr einer Blutung und Thrombose. LiSA-H soll in Zukunft eine zuverlässigere und kostengünstige „point of care― Analyse der Gerinnung und hierdurch eine gezielte Dosierung von Heparin und Protamin ermöglichen, die die Komplikationsrate verringert. In der vorliegenden Studie handelt es sich um eine offene, nicht kontrollierte, prospektive Multicenter-Studie, die mit 50 Patienten am Universitätsklinikum Frankfurt a.M. und 30 Patienten am Kinderherzzentrum Gießen durchgeführt wurde. Es wurde gezeigt, dass die durchschnittliche perioperative Heparin-PK bei Erwachsenen und Kindern bei ca. 5,4 I.E./ml liegt. Es wurde nachgewiesen, dass die Heparin-Clearance bei Kindern (~113 Min.) um das zweifache im Vergleich zu Erwachsenen (~254 Min.), erhöht ist. Besonders hervorzuheben ist die hohe Fehlerquote der ACT-Messung, die bei Erwachsenen in bis zu 1,8 % und bei Kindern in bis zu 20 % der Messungen keinen aussagekräftigen Wert lieferte. Das bedeutet, dass bei Kindern während einer OP bis zu zwei und bei Erwachsenen bis zu drei Stunden keine Information über den aktuellen Gerinnungszustand vorlag. Um eine Validierung der Messergebnisse vorzunehmen, wurden Rückstellproben mit dem Standardlaborverfahren PiCT (Prothrombinase induced clotting time) gemessen. Die Daten aus dem PiCT korrelieren mit den Ergebnissen aus der LiSA-H-Messung wesentlich besser (r² = 0,80), als mit der herkömmlichen ACT-Messmethode (r² = 0,57). Die ermittelten Heparin-PK und die ACT-Werte während einer OP wurden in Chronogrammen dargestellt. Es wurde gezeigt, dass in 30 % der OPs bei Erwachsenen und in 60 % bei Kindern die Messdaten aus der ACT und LiSA-H nur unzureichend synchron bei Nachdosierung mit Heparin anstiegen oder entsprechend der Heparin-Clearance im OP-Verlauf abfielen. Dies zeigte sich besonders kritisch während langandauernder, komplikationsreicher OPs, die einen erhöhten Blutverlust oder sogar Rethorakotomien nach sich zogen, in denen der ACT-Wert eine suffiziente Gerinnung nahe legte, die LiSA-HMessung aber eine noch hohe Heparin-PK nachwies. Erfahrungen aus den klinischen Studien zeigten, dass die Kombination aus der Messung der Heparin-PK und einer Gerinnungsanalyse bei einem ATIII-Mangel von Vorteil ist. Erst die Kombination aus einerseits mehrfach niedrig gemessener ACT-Werte, trotz ggf. Nachdosierungen von Heparin und andererseits ausreichend gemessener Heparin-PK im LiSA-H, kann einen ATIII-Mangelzustand aufdecken. Dadurch können Nach- bzw. Überdosierungen vermieden und damit die Wahrscheinlichkeit für postoperative Komplikationen verringert werden. Der wichtigste Einflussfaktor auf die LiSA-H-Messung ist die Hämodilution, die durch Einbeziehung des Patienten-Blutvolumens (z.B. mit der Nadler-Formel) durch mathematische Korrektur berücksichtigt werden kann. Patientenindividuelle Reaktionen auf gleiche Heparin- und Protamin-Dosierungen sowie eine patientenspezifische Heparin-Clearance zeigten in diesen Studien auf, dass das derzeitige Antikoagulationsmanagement mit den Dosierungsempfehlungen (Körpergewichtsbezogene Dosierung, 1:1 Dosierung von Protamin zur initialen Heparin-Dosis oder der summierten Heparin-Dosis, „pauschale― Nachdosierungen von 5.000 oder 10.000 I.E. Heparin bei ACT < 480) für eine optimale Dosierung der Medikamente unzureichend ist. In Outcome-Studien soll mit der LiSA-H-Messung Dosierungsempfehlungen von Heparin und Protamin ausgearbeitet werden. Außerhalb der Herz-Thorax-Chirurgie eröffnen sich weitere Möglichkeiten, wie z.B. in Dialysezentren und in der Neurochirurgie, für die bereits Studien geplant sind.
Die selektive intraarterielle digitale Subtraktionsangiografie (DSA) ist nach wie vor der Goldstandard zur Darstellung und Beurteilung extra- und intrakranieller Stenosen. Im Gegensatz zur extrakraniellen A carotis interna fehlt für die Stenosegradbestimmung der intrakranieller Arterien ein valides Messverfahren. Da Aussagen zur Prognose symptomatischer intrakranieller Stenosen und die Entscheidung über die weitere therapeutische Vorgehensweise jedoch weitgehend vom Stenosegrad abhängen, ist ein standardisiertes Verfahren zur Stenosegradbestimmung in Prozent für die intrakraniellen Gefäße von entscheidender Bedeutung. Die im Rahmen der WASID-Studie vorgeschlagene Methode eines lokalen, proximal der Stenose gelegenen Referenzdurchmessers wurde außerhalb dieser Studie noch kaum weitergehend untersucht. In der vorliegenden Studie wurden die Angiogramme von 102 Patienten mit intrakraniellen Stenosen nach den WASID-Kriterien von 3 Observern jeweils zweimal vermessen und bezüglich der inter- und intraobserver Korrelation untersucht. Die im Rahmen der WASID-Studie vorgeschlagene und für die vorliegende Studie übernommene Methode der Stenosegradberechnung erfolgte anhand eines zunächst proximal der Stenose zu wählenden Referenzdurchmessers. Eine modifizierte Stenosegradberechnung mittels Mittelwertbildung aus proximalem und distalem Referenzdiameter wurde der WASID-Methode gegenübergestellt. Die interobserver Korrelation der WASID-Methode lag bei 89,9% für den ersten Messdurchgang und bei 90,1% für den zweiten Messdurchgang. Die Stenosegradbestimmung nach der Mittelwert-Methode ergab eine geringfügig höhere interobserver Korrelation von 90,9% bzw. 93,2%, allerdings ohne statistische Signifikanz. Die Unterschätzung (im Vergleich zur WASID-Methode) des Stenosegrades durch die Mittelwert-Methode ist jedoch signifikant (am ehesten messverfahrensbedingt). Die vergleichende Untersuchung von proximalem und distalem Referenzdiameter im Rahmen der Mittelwert-Messung ergab bezüglich der Korrelation keinen statistisch signifikanten Vorteil für einen der beiden Messpunkte. Die Analyse der intraobserver Korrelation zeigte ebenfalls keinen eindeutigen Vorteil für die Mittelwert-Methode, allenfalls lässt sich hier ein positiver Trend ausmachen. Somit liegen letztlich die inter- und auch die intraobserver Korrelationen beider Messverfaheren auf vergleichbar hohem Niveau, ein statistisch klarer Vorteil für eine der beiden Vorgehensweisen lässt sich nicht ableiten. Aufgrund der einfacheren Handhabung der WASID-Methode empfiehlt sich dieses Verfahren dennoch für den klinischen Alltag.
Background/Objectives: Agility and cognitive abilities are typically assessed separately by different motor and cognitive tests. While many agility tests lack a reactive decision-making component, cognitive assessments are still mainly based on computer-based or paper-pencil tests with low ecological validity. This study is the first to validate the novel SKILLCOURT technology as an integrated assessment tool for agility and cognitive-motor performance.
Methods: Thirty-two healthy adults performed agility (Star Run), reactive agility (Random Star Run) and cognitive-motor (executive function test, 1-back decision making) performance assessments on the SKILLCOURT. Cognitive-motor tests included lower limb responses in a standing position to increase the ecological validity when compared to computer-based tests. Test results were compared to established motor and agility tests (countermovement jump, 10 m linear sprint, T-agility tests) as well as computer-based cognitive assessments (choice-reaction, Go-NoGo, task switching, memory span). Correlation and multiple regression analyses quantified the relation between SKILLCOURT performance and motor and cognitive outcomes.
Results: Star Run and Random Star Run tests were best predicted by linear sprint (r = 0.68, p < 0.001) and T-agility performance (r = 0.77, p < 0.001), respectively. The executive function test performance was well explained by computer-based assessments on choice reaction speed and cognitive flexibility (r = 0.64, p < 0.001). The 1-back test on the SKILLCOURT revealed moderate but significant correlations with the computer-based assessments (r = 0.47, p = 0.007).
Conclusion: The results support the validity of the SKILLCOURT technology for agility and cognitive assessments in more ecologically valid cognitive-motor tasks. This technology provides a promising alternative to existing performance assessment tools.
Das Gehirn als Hypoxie-empfindlichstes Organ des menschlichen Körpers ist auf eine konstante Blutversorgung angewiesen. Zur Gewährleistung der Unabhängigkeit von systemischen hypo- bzw. hypertensiven Blutdruckschwankungen, existieren verschiedene Regulationsmechanismen, welche den cerebralen Blutfluss (CBF) in einem weiten Bereich (arterieller Mitteldruck zwischen 60 - 150mmHg) konstant halten. Zu diesen Mechanismen gehören die Blutdruck-adaptierte Autoregulation, die metabolische Vasoreaktivität sowie die neurovasculäre Kopplung. Außerhalb des physiologischen Autoregulationsbereichs folgt der CBF druckpassiv den Schwankungen des systemischen Blutdrucks. Ischämische Hypoperfusion oder Gefäßwand-schädigende Blutdruckspitzen können die Folge sein. Zusätzlich führen verschiedene cerebrovasculäre Erkrankungen zu einer Einschränkung der cAR. Zu diesen gehören die cerebrale Mikroangiopathie, Stenosen bzw. Verschlüsse der A. carotis interna (ACI), der Schlaganfall sowie das Schädel-Hirn-Trauma (SHT). Eine valide Untersuchungsmethode zur Messung der cAR mit geringem apparativen Aufwand und fehlender Strahlenbelastung ist die transcranielle Doppler-Sonographie (TCD). Allerdings stellt eine Verfälschung der Messergebnisse durch verstärkte Streuung des Ultraschallsignals an der Schädelkalotte (schlechtes Schallfenster [sSF]) eine relevante Fehlerquelle dar. Mit steigendem Lebensalter finden sich in bis zu 30% der Bevölkerungen insuffiziente Schallbedingungen. Ziel der vorliegenden Studie war es daher festzustellen, ob die Dauerinfusion eines Ultraschallkontrastmittels (Levovist®) bei der TCD-Autoregulationsmessung an Probanden mit künstlich verschlechtertem Schallfenster eine valide Messung verschiedener Autoregulationswerte ermöglicht. 45 unselektierte Personen mit gutem Schallfenster aus dem Patientengut der Neurologie der J.W.G.-Universität Frankfurt am Main wurden in die Studie eingeschlossen. Die Doppler-Signalqualität, die Blutflussgeschwindigkeiten, der Pulsatilitätsindex nach Gosling und King (PI) sowie die Autoregulationsparameter Phasendifferenz (PD) und Kreuzkorrelations-Koeffizient (Mx) wurden anhand der über das transtemporale Schallfenster abgeleiteten A. cerebri media (ACM) beidseits bestimmt. Zur Imitation des sSF wurde eine Lage Aluminiumfolie ohne Veränderung der Sondenposition zwischen Ultraschallsonde und Haut eingebracht. Die Messungen erfolgten nach einem standardisierten Protokoll in drei Durchgängen (native Messbedingungen, künstliche Schallfensterverschlechterung, Infusion des Ultraschallkontrastmittels (KM) Levovist® [300 mg/min] bei bestehendem sSF) in einem Zeitraum von je 15 Minuten in Ruhe und je 3 Minuten während metronomischer Atmung. Mit künstlicher Verschlechterung des Schallfensters zeigte sich eine signifikante Verfälschung aller erhobenen Messparameter. Die mittlere Flussgeschwindigkeit in der ACM und die mittlere Energie des Doppler-Spektrums verringerten sich um 40%, bzw. um 22%, wohingegen sich der PI verdreifachte. Ebenso veränderten sich die Autoregulationsparameter mit einer Abnahme der PD um durchschnittlich 8 - 10° und des Kreuzkorrelations-Koeffizienten Mx von 0.308 +/- 0.170 auf 0.254 +/- 0.162. Die Verringerung der PD täuscht eine pathologische Einschränkung der cAR vor. Diese Einschränkung entspricht z.B. der einer 75 - 99%-igen Stenose der ACI und kann darüber hinaus auch bei einer Reihe weiterer cerebrovasculärer Erkrankungen (z.B. lakunäre Infarkte bei cerebraler Mikroangiopathie, Subarachnoidalblutung [SAB], maligne Hypertonie) beobachtet werden. Die Abnahme des Kreuzkorrelations-Koeffizienten Mx täuscht im Gegensatz dazu eine scheinbar intakte cAR (Mx < 0.3) vor. Bei Patienten mit schwerem Schädel-Hirn-Trauma (SHT), SAB oder Stenose der ACI besteht in diesem Fall die Gefahr, eine optimale Prävention von Sekundärschäden nicht gewährleisten zu können, da frühe Hinweise auf eine Schädigung des Gehirns, ausgelöst durch verminderte cerebrale Autoregulation, unter Umständen fehlen. Die Infusion des Ultraschallkontrastmittels Levovist® konnte diese Effekte der künstlichen Verschlechterung des Schallfensters auf die Autoregulationsparameter über den gesamten Messzeitraum fast vollständig ausgleichen (PD nativ vs. KM 38.2 +/- 10.0 vs. 37.2 +/- 12.3 und Mx nativ vs. KM 0.308 +/- 0.170 vs. 0.323 +/-0.163). Auch die übrigen erfassten Messparameter näherten sich durchweg den Werten unter nativen Messbedingungen an. Die Verwendung eines Ultraschallkontrastmittels bei der transcraniellen Doppler-Sonographie erhöht also die Validität der Messung der cerebralen Autoregulation bei Patienten mit schlechtem Schallfenster. Eine klinische Relevanz entsteht im besonderen, da sowohl ein schlechtes Schallfenster, als auch cerebrovasculäre Erkrankungen, welche im Zusammenhang mit einer verminderten cerebralen Autoregulation stehen, bevorzugt bei älteren Menschen anzutreffen sind.
Whereas the lack of biomarkers in penile cancer (PeCa) impedes the development of efficacious treatment protocols, preliminary evidence suggests that c-MET and associated signaling elements may be dysregulated in this disorder. In the following study, we investigated whether c-MET and associated key molecular elements may have prognostic and therapeutic utility in PeCa. Formalin-fixed, paraffin-embedded tumor tissue from therapy-naïve patients with invasive PeCa was used for tissue microarray (TMA) analysis. Immunohistochemical staining was performed to determine the expression of the proteins c-MET, PPARg, β-catenin, snail, survivin, and n-MYC. In total, 94 PeCa patients with available tumor tissue were included. The median age was 64.9 years. High-grade tumors were present in 23.4%, and high-risk HPV was detected in 25.5%. The median follow-up was 32.5 months. High expression of snail was associated with HPV-positive tumors. Expression of β-catenin was inversely associated with grading. In both univariate COX regression analysis and the log-rank test, an increased expression of PPARg and c-MET was predictive of inferior disease-specific survival (DSS). Moreover, in multivariate analysis, a higher expression of c-MET was independently associated with worse DSS. Blocking c-MET with cabozantinib and tivantinib induced a significant decrease in viability in the primary PeCa cell line UKF-PeC3 isolated from the tumor tissue as well as in cisplatin- and osimertinib-resistant sublines. Strikingly, a higher sensitivity to tivantinib could be detected in the latter, pointing to the promising option of utilizing this agent in the second-line treatment setting.
Background. The aim of this study was to show the importance of the bone marker procollagen type 1 aminoterminal propeptide (P1NP) in detecting bone metastases in women suffering from breast cancer. We furthermore investigated to what degree P1NP is correlated to the degree of bone metastases, and if P1NP is increased in patients with metastases other than bone. Patients and Methods. We analyzed 80 serum samples of women (17 premenopausal/63 postmenopausal) with breast cancer. Therefore we used a specific immunoassay “ELECSYS 2010” by Roche Diagnostics. We divided our group of patients with regard to menopausal status, sites of metastases and number of bone metastases. Results. As a result we found higher concentrations of P1NP in women with radiologically confirmed bone metastases (median: 125.75 ng/mL) in comparison to the collective without bone involvement (median: 73.61 ng/mL). However, both groups showed values above the applied cutoff values of median 27.8 ng/mL for premenopausal women and median: 37.1 ng/mL for the postmenopausal group due to the fact that all patients had cancer. Furthermore higher P1NP concentrations were found in women with more than 5 sites of bone metastases (median: 183.9 ng/mL) than in patients with only one site of bone metastases (median: 37 ng/mL). Also patients with no bone involvement but other sites of metastases showed quite high P1NP concentrations (median: 73.61 ng/mL). Conclusion. The marker of bone turnover procollagen type 1 aminoterminal propeptide can be considered as a useful tool for estimating the extent of bone involvement and for the detection of bone metastases. P1NP cannot replace conventional methods for detecting bone metastases such as radiological methods but it can help clarify unclear radiological results. This study does not take into account the change of P1NP concentration during the course of therapy.
Background: Computed tomography (CT) allows estimation of coronary artery calcium (CAC) progression. We evaluated several progression algorithms in our unselected, population-based cohort for risk prediction of coronary and cardiovascular events.
Methods: In 3281 participants (45–74 years of age), free from cardiovascular disease until the second visit, risk factors, and CTs at baseline (b) and after a mean of 5.1 years (5y) were measured. Hard coronary and cardiovascular events, and total cardiovascular events including revascularization, as well, were recorded during a follow-up time of 7.8±2.2 years after the second CT. The added predictive value of 10 CAC progression algorithms on top of risk factors including baseline CAC was evaluated by using survival analysis, C-statistics, net reclassification improvement, and integrated discrimination index. A subgroup analysis of risk in CAC categories was performed.
Results: We observed 85 (2.6%) hard coronary, 161 (4.9%) hard cardiovascular, and 241 (7.3%) total cardiovascular events. Absolute CAC progression was higher with versus without subsequent coronary events (median, 115 [Q1–Q3, 23–360] versus 8 [0–83], P<0.0001; similar for hard/total cardiovascular events). Some progression algorithms added to the predictive value of baseline CT and risk assessment in terms of C-statistic or integrated discrimination index, especially for total cardiovascular events. However, CAC progression did not improve models including CAC5y and 5-year risk factors. An excellent prognosis was found for 921 participants with double-zero CACb=CAC5y=0 (10-year coronary and hard/total cardiovascular risk: 1.4%, 2.0%, and 2.8%), which was for participants with incident CAC 1.8%, 3.8%, and 6.6%, respectively. When CACb progressed from 1 to 399 to CAC5y≥400, coronary and total cardiovascular risk were nearly 2-fold in comparison with subjects who remained below CAC5y=400. Participants with CACb≥400 had high rates of hard coronary and hard/total cardiovascular events (10-year risk: 12.0%, 13.5%, and 30.9%, respectively).
Conclusions: CAC progression is associated with coronary and cardiovascular event rates, but adds only weakly to risk prediction. What counts is the most recent CAC value and risk factor assessment. Therefore, a repeat scan >5 years after the first scan may be of additional value, except when a double-zero CT scan is present or when the subjects are already at high risk.
Sudden cardiac death (SCD) in adolescents and young adults may be the first manifestation of an inherited arrhythmic syndrome. Thus identification of a genetic origin in sudden death cases deemed inconclusive after a comprehensive autopsy and may help to reduce the risk of lethal episodes in the remaining family. Using next-generation sequencing (NGS), a large number of variants of unknown significance (VUS) are detected. In the majority of cases, there is insufficient evidence of pathogenicity, representing a huge dilemma in current genetic investigations. Misinterpretation of such variants may lead to inaccurate genetic diagnoses and/or the adoption of unnecessary and/or inappropriate therapeutic approaches. In our study, we applied current (ACMG) recommendations for variant classification in post-mortem genetic screening of a cohort of 56 SCD victims. We identified a total 53 rare protein-altering variants (MAF < 0.2%) classified as VUS or worse. Twelve percent of the cases exhibited a clinically actionable variant (pathogenic, likely pathogenic or VUS – potentially pathogenic) that would warrant cascade genetic screening in relatives. Most of the variants detected by means of the post-mortem genetic investigations were VUS. Thus, genetic testing by itself might be fairly meaningless without supporting background data. This data reinforces the need for an experienced multidisciplinary team for obtaining reliable and accountable interpretations of variant significance for elucidating potential causes for SCDs in the young. This enables the early identification of relatives at risk or excludes family members as genetic carriers. Also, development of adequate forensic guidelines to enable appropriate interpretation of rare genetic variants is fundamental.
The genetics responsible for the inter-individually variable G-CSF responsiveness remain elusive. A single nucleotide polymorphism (SNP) in the 3’UTR of CXCL12, rs1801157, was implicated in X4-tropic HiV susceptibility and later, in two small studies, in G-CSR responsiveness in patients and donors. The position of the SNP in the 3’UTR together with in-silico predictions suggested differential binding of micro-RNA941 as an underlying mechanism. In a cohort of 515 healthy stem cell donors we attempted to reproduce the correlation of the CXCL12 3’UTR SNP and mobilization responses and tested the role of miR941 in this context. The SNP was distributed with the expected frequency. Mobilization efficiency for CD34+ cells in WT, heterozygous and homozygous SNP individuals was indistinguishable, even after controlling for gender. miR941 expression in non-hematopoietic bone marrow cells was undetectable and miR941 did not interact with the 3’ UTR of CXCL12. Proposed effects of the SNP rs1801157 on G-CSF responsiveness cannot be confirmed in a larger cohort.
Background: Recently, RBFOX1, a gene encoding an RNA binding protein, has consistently been associated with aggressive and antisocial behavior. Several loci in the gene have been nominally associated with aggression in genome-wide association studies, the risk alleles being more frequent in the general population. We have hence examined the association of four RBFOX1 single nucleotide polymorphisms, previously found related to aggressive traits, with aggressiveness, personality, and alcohol use disorder in birth cohort representative samples.
Methods: We used both birth cohorts of the Estonian Children Personality Behavior and Health Study (ECPBHS; original n = 1,238). Aggressiveness was assessed using the Buss–Perry Aggression Questionnaire and the Lifetime History of Aggressiveness structured interview at age 25 (younger cohort) or 33 (older cohort). Big Five personality at age 25 was measured with self-reports and the lifetime occurrence of alcohol use disorder assessed with the MINI interview. RBFOX1 polymorphisms rs809682, rs8062784, rs12921846, and rs6500744 were genotyped in all participants. Given the restricted size of the sample, correction for multiple comparisons was not applied.
Results: Aggressiveness was not significantly associated with the RBFOX1 genotype. RBFOX1 rs8062784 was associated with neuroticism and rs809682 with extraversion. Two out of four analyzed RBFOX1 variants, rs8062784 and rs12921846, were associated with the occurrence of alcohol use disorder.
Conclusions: In the birth cohort representative sample of the ECPBHS, no association of RBFOX1 with aggressiveness was found, but RBFOX1 variants affected basic personality traits and the prevalence of alcohol use disorder. Future studies on RBFOX1 should consider the moderating role of personality and alcohol use patterns in aggressiveness.
Background: In oldest-old patients (>80), few trials showed efficacy of treating hypertension and they included mostly the healthiest elderly. The resulting lack of knowledge has led to inconsistent guidelines, mainly based on systolic blood pressure (SBP), cardiovascular disease (CVD) but not on frailty despite the high prevalence in oldest-old. This may lead to variation how General Practitioners (GPs) treat hypertension. Our aim was to investigate treatment variation of GPs in oldest-olds across countries and to identify the role of frailty in that decision.
Methods: Using a survey, we compared treatment decisions in cases of oldest-old varying in SBP, CVD, and frailty. GPs were asked if they would start antihypertensive treatment in each case. In 2016, we invited GPs in Europe, Brazil, Israel, and New Zealand. We compared the percentage of cases that would be treated per countries. A logistic mixed-effects model was used to derive odds ratio (OR) for frailty with 95% confidence intervals (CI), adjusted for SBP, CVD, and GP characteristics (sex, location and prevalence of oldest-old per GP office, and years of experience). The mixed-effects model was used to account for the multiple assessments per GP.
Results: The 29 countries yielded 2543 participating GPs: 52% were female, 51% located in a city, 71% reported a high prevalence of oldest-old in their offices, 38% and had >20 years of experience. Across countries, considerable variation was found in the decision to start antihypertensive treatment in the oldest-old ranging from 34 to 88%. In 24/29 (83%) countries, frailty was associated with GPs’ decision not to start treatment even after adjustment for SBP, CVD, and GP characteristics (OR 0.53, 95%CI 0.48–0.59; ORs per country 0.11–1.78).
Conclusions: Across countries, we found considerable variation in starting antihypertensive medication in oldest-old. The frail oldest-old had an odds ratio of 0.53 of receiving antihypertensive treatment. Future hypertension trials should also include frail patients to acquire evidence on the efficacy of antihypertensive treatment in oldest-old patients with frailty, with the aim to get evidence-based data for clinical decision-making.
Background: Standardization in clinical practice may lead to improved outcomes. Unfortunately, little is known about the variability of non-pharmacological anti-infective measures in children with cancer.
Design and Methods: A web-based survey assessed institutional recommendations regarding restrictions of social contacts, pets and food and instructions on wearing face masks in public for children with standard- risk acute lymphoblastic leuk emia and acute myeloid leukemia during intensive chemotherapy.
Results: A total of 336 institutions in 27 countries responded to the survey (range, 1-76 institutions per country; overall response rate 61%). Most institutions recommend that patients with acute myeloid leukemia avoid indoor public places and daycare, kindergarten and school, whereas recommendations for patients with acute lymphoblastic leukemia differ considerably by institution. In terms of restrictions related to pets, there was a wide variability between institutions for both acute lymphoblastic and acute myeloid leukemia patients. Most, but not all institutions do not allow children with either acute lymphoblastic or acute myeloid leukemia to eat raw meat, raw seafood or unpasteurized milk. Whereas most institutions do not routinely recommend that patients with acute lymphoblastic leukemia wear face masks in public, advice on this matter varies for patients with acute myeloid leukemia.
Conclusions: The survey demonstrates that there is a wide variation in recommendations on non-pharmacological anti-infective measures between different institutions, countries and continents. This information may be used to encourage harmonization of supportive care practices and future clinical trials.
Background: Bipolar disorder is associated with circadian disruption and a high risk of suicidal behavior. In a previous exploratory study of patients with bipolar I disorder, we found that a history of suicide attempts was associated with differences between winter and summer levels of solar insolation. The purpose of this study was to confirm this finding using international data from 42% more collection sites and 25% more countries. Methods: Data analyzed were from 71 prior and new collection sites in 40 countries at a wide range of latitudes. The analysis included 4876 patients with bipolar I disorder, 45% more data than previously analyzed. Of the patients, 1496 (30.7%) had a history of suicide attempt. Solar insolation data, the amount of the sun’s electromagnetic energy striking the surface of the earth, was obtained for each onset location (479 locations in 64 countries). Results: This analysis confirmed the results of the exploratory study with the same best model and slightly better statistical significance. There was a significant inverse association between a history of suicide attempts and the ratio of mean winter insolation to mean summer insolation (mean winter insolation/mean summer insolation). This ratio is largest near the equator which has little change in solar insolation over the year, and smallest near the poles where the winter insolation is very small compared to the summer insolation. Other variables in the model associated with an increased risk of suicide attempts were a history of alcohol or substance abuse, female gender, and younger birth cohort. The winter/summer insolation ratio was also replaced with the ratio of minimum mean monthly insolation to the maximum mean monthly insolation to accommodate insolation patterns in the tropics, and nearly identical results were found. All estimated coefficients were significant at p < 0.01. Conclusion: A large change in solar insolation, both between winter and summer and between the minimum and maximum monthly values, may increase the risk of suicide attempts in bipolar I disorder. With frequent circadian rhythm dysfunction and suicidal behavior in bipolar disorder, greater understanding of the optimal roles of daylight and electric lighting in circadian entrainment is needed.
Vascular biotransformation of organic nitrates is independent of cytochrome P450 monooxygenases
(2021)
Background and Purpose: Organic nitrates such as nitroglycerin (NTG) or pentaerythritol tetranitrate (PETN) have been used for over a century in the treatment of angina or ischaemic heart disease. These compounds are prodrugs which release their nitrovasodilators upon enzymic bioactivation by aldehyde dehydrogenase (ALDH2) or cytochromes P450 (CYP). Whereas ALDH2 is known to directly activate organic nitrates in vessels, the contribution of vascular CYPs is unknown and was studied here.
Experimental Approach: As all CYPs depend on cytochrome P450 reductase (POR) as electron donor, we generated a smooth muscle cell-specific, inducible knockout mouse of POR (smcPOR−/−) to investigate the contribution of POR/CYP to vascular biotransformation of organic nitrates.
Key Results: Microsomes containing recombinant CYPs expressed in human vascular tissues released nitrite from NTG and PETN with CYP2C9 and CYP2C8 being most efficient. SFK525, a CYP suicide inhibitor, blocked this effect. smcPOR−/− mice exhibited no obvious cardiovascular phenotype (normal cardiac weight and endothelium-dependent relaxation) and plasma and vascular nitrite production was similar to control (CTL) animals. NTG- and PETN-induced relaxation of isolated endothelium-intact or endothelium-denuded vessels were identical between CTL and smcPOR−/−. Likewise, nitrite release from organic nitrates in aortic rings was not affected by deletion of POR in smooth muscle cells (SMCs). In contrast, inhibition of ALDH2 by benomyl (10 μM) inhibited NTG-induced nitrite production and relaxation. Deletion of POR did not modulate this response.
Conclusions and Implications: Our data suggest that metabolism by vascular CYPs does not contribute to the pharmacological function of organic nitrates.
Characteristically, most solid tumors exhibit an increased tumor interstitial fluid pressure (TIFP) that directly contributes to the lowered uptake of macromolecular therapeutics into the tumor interstitium. Abnormalities in the tumor-associated lymph vessels are a central brick in the development and prolonged sustaining of an increased TIFP. In the current study, vascular endothelial growth factor C (VEGF-C) was used to enhance tumor-associated lymphangiogenesis as a new mechanism to actively reduce the TIFP by increased lymphatic drainage of the tumor tissue. Human A431 epidermoid vulva carcinoma cells were inoculated in NMRI nu/nu mice to generate a xenograft mouse model. Seven days after tumor cell injection, VEGF-C was peritumorally injected to induce lymphangiogenesis. Tumor growth and TIFP was lowered significantly over time in VEGF-C-treated tumors in comparison to control or VEGF-A-treated animals. These data demonstrate for the first time that actively induced lymphangiogenesis can lower the TIFP in a xenograft tumor model and apparently reduce tumor growth. This model represents a novel approach to modulate biomechanical properties of the tumor interstitium enabling a lowering of TIFP in vivo.
Background Vasoplegic syndrome is frequently observed during cardiac surgery and resembles a complication of high mortality and morbidity. There is a clinical need for therapy and prevention of vasoplegic syndrome during complex cardiac surgical procedures. Therefore, we investigated different strategies in a porcine model of vasoplegia.
Methods We evaluated new medical therapies and prophylaxis to avoid vasoplegic syndrome in a porcine model. After induction of anesthesia, cardiopulmonary bypass was established through median sternotomy and central cannulation. Prolonged aortic cross-clamping (120 min) simulated a complex surgical procedure. The influence of sevoflurane-guided anesthesia (sevoflurane group) and the administration of glibenclamide (glibenclamide group) were compared to a control group, which received standard anesthesia using propofol. Online hemodynamic assessment was performed using PiCCO® measurements. In addition, blood and tissue samples were taken to evaluate hemodynamic effects and the degree of inflammatory response.
Results Glibenclamide was able to break through early vasoplegic syndrome by raising the blood pressure and systemic vascular resistance as well as less need of norepinephrine doses. Sevoflurane reduced the occurrence of the vasoplegic syndrome in the mean of stable blood pressure and less need of norepinephrine doses.
Conclusion Glibenclamide could serve as a potent drug to reduce effects of vasoplegic syndrome. Sevoflurane anesthesia during cardiopulmonary bypass shows less occurrence of vasoplegic syndrome and therefore could be used to prevent it in high-risk patients.
Clinical Perspective; what is new?
* to our knowledge, this is the first randomized in vivo study evaluating the hemodynamic effects of glibenclamide after the onset of vasoplegic syndrome
* furthermore according to literature research, there is no study showing the effect of sevoflurane-guided anesthesia on the occurrence of a vasoplegic syndrome
Clinical Perspective; clinical implications?
to achieve better outcomes after complex cardiac surgery there is a need for optimized drug therapy and prevention of the vasoplegic syndrome
In ischemic vascular diseases, leukocyte recruitment and polarization are crucial for revascularization and tissue repair. We investigated the role of vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP) in vascular repair. After hindlimb ischemia induction, blood flow recovery, angiogenesis, arteriogenesis, and leukocyte infiltration into ischemic muscles in VASP−/− mice were accelerated. VASP deficiency also elevated the polarization of the macrophages through increased signal transducer and activator of transcription (STAT) signaling, which augmented the release of chemokines, cytokines, and growth factors to promote leukocyte recruitment and vascular repair. Importantly, VASP deletion in bone marrow–derived cells was sufficient to mimic the increased blood flow recovery of global VASP−/− mice. In chemotaxis experiments, VASP−/− neutrophils/monocytes were significantly more responsive to M1-related chemokines than wild-type controls. Mechanistically, VASP formed complexes with the chemokine receptor CCR2 and β-arrestin-2, and CCR2 receptor internalization was significantly reduced in VASP−/− leukocytes. Our data indicate that VASP is a major regulator of leukocyte recruitment and polarization in postischemic revascularization and support a novel role of VASP in chemokine receptor trafficking.
Protein turnover and quality control by the proteasome is of paramount importance for cell homeostasis. Dysfunction of the proteasome is associated with aging processes and human diseases such as neurodegeneration, cardiomyopathy, and cancer. The regulation, i.e. activation and inhibition of this fundamentally important protein degradation system, is still widely unexplored. We demonstrate here that the evolutionarily highly conserved type II triple-A ATPase VCP and the proteasome inhibitor PSMF1/PI31 interact directly, and antagonistically regulate proteasomal activity. Our data provide novel insights into the regulation of proteasomal activity.