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Es wird ein effektives Modell zur Berücksichtigung einer Minimalen Länge in der Quantenfeldtheorie vorgestellt. Im Falle der Existenz Großer Extradimensionen kann dies zu überprüfbaren Modifikationen verschiedener Experimente führen. Es werden verschiedene Phänomene wie z.B. der Casimir-Effekt, Neutrino-Nukleon-Reaktionen oder Neutrinooszillationen diskutiert.
Humane hämatopoetische Stammzellen (HSCs) besitzen die Fähigkeit zur Selbsterneuerung und übernehmen die kontinuierliche Neubildung aller zellulären Bestandteile des Blutes. Aufgrund der zunehmenden klinischen Bedeutung der HSCs ist es essentiell die molekularen Mechanismen, die den Prozess der Vermehrung und Differenzierung von humanen hämatopoetischen Stammzellen steuern, aufzuklären und deren funktionelle Bedeutung zu verstehen. Das Ziel der Arbeit war die Identifizierung, Charakterisierung und gerichtete Modulation funktionell relevanter Signalwege, die am Differenzierungsprozess von HSCs zu myeloiden Effektorzellen beteiligt sind. Für diese Untersuchung wurde ein Expansionsprotokoll für humane HSCs, sowie ein Differenzierungsprotokoll für das humane myeloide DC Differenzierungsmodell entwickelt. In der Arbeit wurden drei wichtige Signalwege der Zelle, die Mitogenen Signalkaskade (MAPK), Protein Kinase C (PKC) gekoppelten Prozessen und dem JAK/STAT Signalweg untersucht. Die vorliegende Arbeit zeigt, daß die Stimulation der HSCs mit GM-CSF und IL-4 zu einer zeitlich begrenzten Aktivierung von MAPK/ERK1/2, PKC delta, JAK2, sowie STAT5 und STAT6 führte. Kommerzielle Inhibitoren von MEK, PKC und Januskinase hemmten selektiv diese Aktivierung und führten zu einer veränderten Hämatopoese. Die Aktivierung dieser Signalwege ist daher für die myeloide Differenzierung von HSCs zu Dendritischen Zellen von entscheidender Bedeutung. Einer der entscheidenden nuklearen Faktoren für die myeloide Differenzierung ist der Ets-Transkriptionsfaktor PU.1, dessen Aktivität durch Phosphorylierung reguliert sein könnte. Obwohl die funktionelle Rolle von PU.1 in der Differenzierung von HSC in der vorliegenden Arbeit nicht vollständig geklärt werden konnte, wurde jedoch erstmals im in vitro Kinase-Assay gezeigt, daß PU.1 durch PKC delta, aber nicht durch MAPK/ERK2 spezifisch phosphoryliert wird. In einem PU.1-spezifischen Luciferasereporter-Assay wurde die transkriptionelle Aktivität von PU.1 durch die Inhibition von PKC delta und MAPK/ERK1/2 deutlich reduziert. Weiterführende Experimente in einem komplexen Differenzierungsmodell von humanen HSCs wiesen darauf hin, daß durch den gezielten Einsatz von Signalweginhibitoren eine Verschiebung der Verhältnisse der gebildeten Blutzellkolonieformen erreicht werden kann. So war die Differenzierung zu Erythrozyten von der Mitogenen Signalkaskade unabhängig, wohingegen die Differenzierung zu Makrophagen eine deutliche Abhängigkeit von der Aktivität der Mitogenen Signalkaskade sowie von der Aktivierung des Protein Kinase C Signalwegs zeigte. Im Gegensatz dazu führte die Inhibition der Januskinasen (JAKs) zu einer Hemmung der Differenzierung in allen Kolonieformen. Insgesamt zeigten die Ergebnisse, daß der MAPK/ERK und PKC delta Signalweg bei der Differenzierung von humanen hämatopoetischen Stammzellen eine wichtige Rolle spielen und eine gerichtete Steuerung der Differenzierung durch den Einsatz spezifischer Signalweginhibitoren möglich erscheint.
In this thesis the three dimensional solution strucutre of the RbfA protein from Thermotoga maritima was solved using multidimensional heteronuclear NMR spectroscopy. The RbfA protein binds to the helix I region of the 16S rRNA. To gain insights into the binding mode of RbfA to its target, a second RbfA construct from Helicobacter pylori was used. Comparison of the RbfA proteins with the published structure of RbfA from Escherichia coli, led to studies concerning the differences between proteins from thermophile and mesophile systems. In the second part of this thesis the native binding motive of the RbfA protein was identified. The RbfA protein binds to an alternate helix fold within the pre-sequence of the immature 16S rRNA.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Dosierungsgenauigkeit aller jeweils zum Zeitpunkt der Studie am Markt befindlichen Amoxicillin-, Erythromycin und aller Clarithromycintrockensäfte mit der Dosierung 125 mg/ml untersucht. Die Studie zur Dosierungsgenauigkeit und sicheren Handhabung von Amoxicillintrockensäften umfasste weiterhin die Untersuchungen möglicher Herstellungsfehler, der Stabilität über die Laufzeit, die Untersuchung des Sedimentationsverhaltens von Saftpräparaten sowie eine Umfrage in der Patientengruppe. In den drei Studien zur Dosierungsgenauigkeit von Antibiotikatrockensäften lieferten die einzelnen Dosierhilfsmittel sehr unterschiedliche Ergebnisse. Die größten Dosierungsungenauigkeiten wurden mit Dosierlöffeln erzielt. Sowohl bei der Untersuchung von Amoxicillintrockensäften als auch bei Erythromycinpräparaten wichen Dosierungen mit der Viertel- und Halbmesslöffelmarkierung sehr stark vom definierten Wirkstoffgehalt ab. Übereinstimmend war in beiden Gruppen die Dosierungsabweichung nach Ganzlöffeldosierung am geringsten. Die in der Arbeit dargestellten Ergebnisse belegen, dass die Dosierungsgenauigkeit bei der Applikation von Suspensionen mit Dosierlöffeln im Wesentlichen von zwei Faktoren abhängt. Der erste Parameter ist die Grundfläche der Dosierhilfe. Bei breiten bzw. großen eher flachen Löffeln kommt es zu gravierenden Überdosierungen, vor allem bei den kleinen Einheiten ¼- bzw. ½ Löffel. Da die Amoxicillinpräparate mehrheitlich mit solchen breiten, flachen Löffeln, die Erythromycinpräparate hingegen überwiegend mit kleineren kompakteren Dosierlöffeln ausgestattet sind, waren die Ergebnisse der Untersuchung von Amoxicillintrockensäften im Durchschnitt deutlich schlechter. Der zweite wichtige Parameter für die Dosierungsgenauigkeit ist die Saftkonsistenz. Bei hochviskosen Zubereitungen bildet sich beim Dosieren durch die Kohäsionskraft ein deutlicher Überschuss auf dem Löffel. Bei feuchter Löffeloberfläche ist dieser Überschuss weniger stark ausgeprägt. Tatsächlich sind natürlich bei der alltäglichen Anwendung Dosen üblich, die ein Mehrfachbefüllen des Löffels nicht erforderlich machen, das heißt der Patient dosiert in der Regel auf einen trocken Löffel und damit klar über. Aufgrund dieser Oberflächenphänomene war auch bei kleineren, kompakteren Löffeln keine völlig genaue Dosierung möglich. In der Untersuchung an den Amoxicillinpräparaten erwies sich der Messbecher gegenüber den graduierten Löffeln von großem Vorteil. Zum einen ermöglichen Messbecher eine genauere Dosierung (geringere Schwankungen der Arzneimittelmenge um den Sollwert), weiterhin sind sie in der Praxis standfester; der abgebende Apotheker kann das verordnete Volumen überdies mit wasserfestem Stift oder Klebeband markieren. Dies kann vor allem für fremdsprachige oder sehbehinderte Patienten sehr hilfreich sein. Beim Dosieren mit Messbechern besteht allerdings vor allem bei höher viskosen Flüssigkeiten die Gefahr der Unterdosierung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die Skalen auf die eingegossene und nicht auf die ausgegossene Flüssigkeitsmenge beziehen. Nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit waren die Dosierspritzen mit Abstand die genauesten Dosierhilfen. Die Wirkstoffwiederfindung bei der Untersuchung von Clarithromycintrockensäften schwankte auf sämtlichen Dosierniveaus nur um wenige Prozent. Das Applizieren mit Hilfe einer Dosierspritze ist nicht nur wegen der sehr genauen Dosierbarkeit besonders anwenderfreundlich, sondern die Suspension wird darüber hinaus durch das Kopfüberdosieren gleichzeitig redispergiert. Außerdem kann der Saft, wenn sich der Patient in aufrechter Körperhaltung befindet, aus der Spritze direkt an der Innenseite der Wange entleert werden. Damit kann ein Würge- oder Hustenreiz unterdrückt sowie das sofortige Wiederausspucken bei Kleinkindern unterbunden werden. Besonders erwähnenswert sind Dosierspritzen, die neben einer Volumenskalierung alternativ oder teilweise zusätzlich in kg Körpergewicht graduiert sind. Dies sorgt für zusätzliche Anwendungssicherheit. In letzter Zeit ist zu beobachten, dass die Empfehlung Dosierspritzen zu verwenden, die erstmals bereits in den 70 iger Jahren von der American Academy of Pediatrics ausgesprochen wurde, auch in Deutschland umgesetzt wird. Vor allem Generika, die momentan am Markt platziert werden, verfügen über Dosierspritzen bzw. beides; Dosierspritze und –löffel. Die Studie zu Amoxicillinpräparaten beinhaltete weitere wichtige Parameter, die für die Anwenderfreundlichkeit und die sichere Handhabung dieser Arzneiform Relevanz besitzen. Wie die in den jeweiligen Kapiteln dokumentierten Ergebnisse belegen, sind Trockensäfte Präparate, die bei Abgabe in der Apotheke einer ausführlichen Beratung bedürfen. So zeigten die Versuche zur Bestimmung des korrekten Auffüllvolumens, dass die von Herstellern angegebenen zuzusetzenden Wassermengen nicht unkritisch übernommen werden dürfen. Der Anwender sollte auch bei vorgegebenem Volumen den Saft in zwei bis drei Schritten sukzessive auffüllen und den Stand des Flüssigkeitspegels nach Schaumabsetzen beachten. Ebenso wichtig wie dieser Hinweis ist der Rat, den Saft vor jeder Anwendung sorgfältig zu schütteln. Die Untersuchungen zum Sedimentationsverhalten zeigten auch bei scheinbar stabilen Zubereitungen nach spätestens 24 Stunden eine deutliche Wirkstoffsedimentation. In der Beratung nicht fehlen, darf weiterhin der Hinweis zur korrekten Aufbewahrung der Suspensionen. Clavulansäurehaltige Amoxicillinkombinationspräparate müssen wegen der Thermolabilität des beta-Laktamaseinhibitors zwingend im Kühlschrank gelagert werden. Nach nur 7-tägiger unsachgemäßer Aufbewahrung bei Raumtemperatur war bei der Untersuchung zur in-use Stabilität eine drastische Degradierung der Clavulansäure um ganze 66,3 % zu verzeichnen. Im Gegensatz zu den clavulansäurehaltigen Trockensäften dürfen Clarithromyinsäfte wiederum nicht im Kühlschrank aufbewahrt werden. Bei diesen Präparaten droht bei Temperaturen zwischen 5 – 8 °C die Auskristallisierung des Wirkstoffes und damit die Zerstörung der galenischen Formulierung. Der dadurch hervortretende stark bittere Geschmack ist für Säuglinge und Kleinkinder intolerabel. Neben der oben angesprochenen Umstellung von Dosierlöffeln auf Dosierspritzen gibt es weitere Entwicklungen, die einige der eben hier aufgezeigten Probleme lösen. ....
Nicotinic acid has been used in the clinical treatment of elevated blood lipid levels for over 50 years. Although it has a beneficial effect on myocardial infarction and blood lipid profiles, its widespread use has been hampered by side effects such as skin rashes and a burning sensation on the upper body. Since elevated blood lipid levels, especially ones of VLDL and LDL cholesterol are a frequent indication and high risk factor for coronary and cardiac diseases, finding a compound with an enhanced pharmacological profile, still holding the desired effects, but without inconvenient side effects, is a very appealing aim to many pharmaceutical companies. These efforts have already produced two marketed drugs, Acipimox and Acifran, but they have not been able to overcome the restrictions already imposed on the treatment by nicotinic acid. Although proposed long before, in the year 2000 the gene for the nicotinic acid receptor in mouse PUMA-G was cloned, and in 2003 the discovery of the genes HM74 and HM74A followed, which comprise the homologous low and high affinity receptors for nicotinic acid in humans. The discovery of this G Protein-coupled receptor target allowed a more directed approach for the search of alternative compounds. This work is the first report of the heterologous overexpression of the high affinity GPCR gene HM74A in the methylotrophic yeast Pichia pastoris. The protein product, NAR1, was pharmacologically characterized, and displayed a binding affinity of 224.8 nM to its ligand nicotinic acid, showing a similar activity profile compared to those displayed in human tissue, which were determined to be 60 nM to 90 nM. Additionally, inhibitory constants (Ki) for Acifran and Acipimox were determined to be 4.5 µM and 50.5 µM, respectively. Furthermore, the total yield of NAR1 reached 42 pmol/mg membrane protein, which corresponds to 0.4 mg of receptor produced per liter yeast culture, opening up the perspective of large scale protein production to facilitate high throughput screening drug discovery efforts and structural studies. In addition, NAR1 could be solubilized in n-decyl-β-D-maltopyranoside and purified to homogeneity after immobilized metal affinity chromatography and a second affinity chromatography step on immobilized monomeric avidin, yielding a single peak on gel filtration, while the purified receptor was able to bind ligand, as shown in NMR Saturation Transfer Difference (STD) measurements. It could be shown that NAR1 is desensitized by β-arrestin 1 in vivo in confocal microscopy studies on HEK and BHK cells. This finding provides a native binding partner for the stabilization of the receptor upon solubilization and purification. Finally human β-arrestin 1 could be produced as a constitutively active variant, comprising residues 1-382 in Pichia pastoris and Escherichia coli. The purified protein was used for in vitro binding experiments and shown to be capable of interacting with NAR1. Although the interaction and formation of the complex was only possible to a limited extent, it leaves open the perspective of crystallizing NAR1 in its active conformation, bound to nicotinic acid and β-arrestin 1.
Untersuchungen zur molekularen Kontrolle der Kupferhomöostase in dem Ascomyceten Podospora anserina
(2007)
Das essentielle Spurenelement Kupfer ist Co-Faktor mehrerer Schlüsselenzyme (z B. Cu/Zn-SOD, Cytochrom c Oxidase). Da Kupfer leicht Elektronen aufnehmen und abgeben kann, eignet es sich besonders gut für Redox-Reaktionen. Wenn Kupfer jedoch mit Sauerstoff reagiert, entstehen hoch cytotoxische reaktive Sauerstoffspezies (ROS), die nach der „freien Radikaltheorie des Alterns“ (nach D. Harman 1956) ursächlich für Alterung und Zelltod sind. Um deren Bildung zu vermeiden, erfolgen alle Aspekte des Kupferstoffwechsels – Aufnahme, Transport und Speicherung - stets proteingebunden. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich bis auf drei Ausnahmen die gesamte bislang bekannte Maschinerie der molekularen Kupferhomöostase aus anderen Modellorganismen (z.B. S. cerevisiae oder H. sapiens) auch im Genom des Ascomyceten Podospora anserina mit Homologen bzw. Orthologen wiederfindet. Die drei Ausnahmen betreffen jeweils Proteine, für die in anderen Organismen mehrere Isoformen existieren und P. anserina nur jeweils ein Homolog/Ortholog besitzt. Für mehrere der neu vorhergesagten Gene (PaAtx1, PaCcc2, PaCcs1, PaCox11, PaCox19, PaCox23, PaSco1) konnte eine Expression im Wildstamm nachgewiesen werden. Dazu wurden Standardtechniken (Northern Blot Analyse, RT-PCR) und auch neu etablierte eGFP-Reporterkonstrukte verwendet. In Podospora anserina scheint Kupfer auf zwei verschiedene Arten Einfluss auf die Lebensspanne zu nehmen: Zum einen mittelbar darüber, dass die Verfügbarkeit von Kupfer über die in der mitochondrialen Atmung verwendete Endoxidase entscheidet. Bei Kupfermangel wird eine Eisen-abhängige alternative Oxidase (AOX) induziert. Durch Atmung über die AOX entstehen weniger ROS, was die Lebensspanne verlängert. Anhand einer Vielzahl langlebiger Mutanten konnte dieser Zusammenhang bereits mehrfach demonstriert werden. Zum anderen scheint Kupfer auch eine unmittelbare Rolle in der Seneszenz von P. anserina zu spielen. In früheren Arbeiten konnten mehrere indirekte Hinweise (Transkript- und Aktivitätsanalysen) gesammelt werden, dass im Alter die cytoplasmatische Kupferkonzentration drastisch ansteigt. Durch Messung der Kupferkonzentration mittels einer direkten chemisch-analytische Methode (TXRF) in fraktionierten Zellbestandteilen (Cytoplasma und Mitchondrien) konnten in dieser Arbeit diese Hinweise weiter untermauert werden. Experimente mit in die mitochondriale Matrix geleitetem eGFP brachten zusätzliche Indizien dafür, dass das mitochondriale Kupfer-Reservoir die Quelle des sich in seneszenten Pilzstämmen im Cytoplasma wiederfindenden Kupfers ist. Durch einen Prozess, der größenabhängig reguliert und in anderen Organismen als „Mitochondrial Permeability Transition – MPT“ zu Beginn der Apoptose bekannt ist, ergiesst sich beim Eintritt in die Seneszenz der Inhalt der mitochondrialen Matrix in das Cytosol. Die Bedeutung dieses Vorgangs und v.a. die Folgen der Umverteilung von Kupfer innerhalb der Zelle bleiben im Detail weiter zu klären. Durch die durchgeführten Arbeiten konnte ein weiterer deutlicher Beweis für das Ablaufen apoptotischer Mechansimen im Alterungsprozeß des Ascomyceten P. anserina erbracht werden.
In einer prospektiven Studie wurden in der neonatologischen Abteilung der Universitätskinderklinik Frankfurt am Main zwischen 1996 und 1999 26 Frühgeborene mit einem Geburtsgewicht unter 2000g, die mit einem NAK versorgt waren hinsichtlich der Auswirkung auf die Nieren, der Nierengröße und des Wachstums, sowie der sonstigen Komplikationen untersucht und nachbeobachtet. Weitere 37 Neugeborene, die im gleichen Zeitraum geboren wurden und keinen NAK erhielten, wurden in die Kontrollgruppe aufgenommen, um einen statistischen Zusammenhang zwischen NAK und der Veränderung der Nierengröße festzustellen. Auch die Komplikationen das NAK wurden erfasst und statistisch ausgewertet. Die Nieren wurden mittels Sonographie bezüglich der Größe, der Morphologie und der Volumina kurz nach der Geburt und nach 1 bis 2 Monaten untersucht. Es wurden die Retentionswerte, die arteriellen Mitteldrücke in gleichen Abständen und die Gerinnungswerte am 2. Lebenstag, sowie die Verweildauer des NAK in der Experimentalgruppe ermittelt und verglichen. Die Medikation und die demographischen Daten wurden ebenfalls berücksichtigt. Die Nierenvolumina waren in der Experimentalgruppe anfänglich signifikant kleiner, wobei dieser Unterschied sich im Sinne eines Aufholwachstums der bezüglich des Gestationsalters unreiferen Kinder in diesem Kollektiv bei der Zweituntersuchung nicht mehr nachweisen lies. Somit konnte in unserem Kollektiv kein Zusammenhang zwischen der Behandlung mit einem NAK und der Nierengröße, d.h. des Nierenwachstums nachgewiesen werden. Elf Kinder in der Kontrollgruppe wiesen eine Stagnation des Wachstums mindestens einer Niere auf, bei 9 Kindern der linken Niere. Bei dreien dieser Kinder wurde in einer Drittuntersuchung ein vermehrtes Wachstum im Sinne eines Aufholwachstums nachgewiesen. Einer dieser Patienten mit Stagnation des Nierenwachtumes der linken Niere zeigte passager hypertensive Blutdrücke, ohne dass hierfür fassbare Gründe zu eruieren waren. Die Nierenvolumina der Kinder, die an hypertensiven Blutdrücken in der Kathetergruppe litten, waren bei der Zweituntersuchung signifikant größer in der Experimentalgruppe als bei den Kindern in der Kontrollgruppe. Dies lag an den Nierenvolumina des niereninsuffizienten Patienten der größere Nierenvolumina als die anderen Patienten aufwies. Bei dem anderen Kind in der Experimentalgruppe, welches durch hypertensive Blutdrücke und einen Verschluss der Arteria renalis auffiel, am ehesten NAK induziert, waren die Nierenvolumina im Vergleich unauffällig. Dies ist bedingt durch die sofortige und erfolgreiche Lysetherapie. Insgesamt zeigt sich durch den NAK nach unserer Ansicht kein Einfluss auf die Nierengröße im Sinne der Entwicklung einer Schrumpfniere bei den Patienten die mit passager hypertensiven Blutdrücken auffällig wurden. Die Nierenvolumina des Patienten mit Aortenthrombose waren bei Erst- und bei Zweituntersuchung normalgroß, so dass hier kein Einfluss des NAK auf das Nierenwachstum. Die an einer Sepsis erkrankten Kinder waren im Vergleich hinsichtlich der Inzidenz zwischen der Experimental- und Kontrollgruppe nicht verschieden. Der NAK stellt somit kein Risko für eine Sepsis in unserem Studienkollektiv dar. Die Kreatininwerte waren zwischen Experimental- und Kontrollgruppe statistisch nicht verschieden, so dass ein Einfluss des NAK auf die Kreatininwerte nicht zu ermitteln war. Die Patienten mit hypertensiven Blutdrücken (Verschluss der A.renalis und Niereninsuffizienz) zeigten im Vergleich mit den übrigen Patienten erhöhte, nicht jedoch pathologische Kreatininwerte. Die Kreatininwerte bei dem Patienten mit Niereninsuffizienz bei Erst- und Zweituntersuchung höher als bei den übrigen Patienten als Folge der Niereninsuffizienz. Der Patient mit der Thrombose der A. renalis wies erhöhte Kreatininwerte nur im Rahmen der Zweituntersuchung auf. Ein Einfluss des NAK auf die Kreatininwerte und somit auf die Nierenfunktion ist im Einzellfall der Thrombose der A. renalis wahrscheinlich. Es zeigen sich jedoch keine pathologisch erhöhten Kreatininwerte. Die arteriellen Mitteldrücke waren initial in der Experimentalgruppe signifikant niedriger als in der Kontrollgruppe. Ein Unterschied der sich bis zur Zweituntersuchung normalisiert hatte und als Folge des geringeren Gestationsalters und des geringeren Gewichtes zu sehen ist, so dass sich die Blutdrücke wie auch das Gewicht bis zur Zweituntersuchung angleichen konnten. Statistisch zeigt sich kein Zusammenhang zwischen NAK und erhöhten MADWerten. Die Verweildauer des NAK in der Experimentalgruppe lag zwischen 2 und 19 Tagen bei einem Mittelwert mit 8,81 Tagen +/- 3,77 Tagen. Die Fibrinogenwerte, gleich wie die AT III- Werte am 2. Lebenstag waren in der Experimental- und Kontrollgruppe nicht signifikant verschieden. Gleiches konnte auch bei dem Patienten der einen Aortenthrombus aufwies gezeigt werden. Die AT III- Spiegel waren insgesamt, wie oben erwähnt statistisch nicht auffällig, dennoch wies der Patient der einen Nierenarterienverschluss erlitt den niedrigsten AT III- Spiegel im gesamten Kollektiv auf. Patienten mit arterieller Hypertonie waren in der Kontroll- und der Experimentalgruppe jeweils zwei zu finden. Somit zeigte sich in unserem Kollektiv keine Signifikanz hinsichtlich des Auftretens der arteriellen Hypertonie. Die Genese der erhöhten RR- Werte war in der Experimentalgruppe bei dem Patienten mit dem Verschluss der A. renalis am ehesten NAK induziert. Ein Aortenthrombus konnte zu diesem Zeitpunkt nicht mehr nachgewiesen werden. Bei dem Patienten mit der Niereinsuffizienz spielte der NAK wenn überhaupt nur eine untergeordnete Rolle. Es handelt sich in unserem Studienkollektiv um einen Einzellfall der NAK- induzierten arteriellen Hypertonie, die durch gutes Management und rasche Therapie nur von passagerer Natur war. Ein Patient im Gesamtkollektiv, welcher in die Experimentalgruppe aufgenommen worden war, zeigte einen asymptomatischen Aortenthrombus infolge der Behandlung mit dem NAK. Bei einem Kind in der Experimentalgruppe entwickelte sich eine passagere Niereninsuffizienz im Rahmen eines Multiorganversagens aufgrund einer Rhesusinkompatibilität und einer Sepsis. Dieser Patient wies im Verlauf erhöhte Blutdrücke auf. Ein direkter Zusammenhang mit der Versorgung durch einen NAK konnte wie oben erwähnt, nicht nachgewiesen werden. Ob die hämodynamischen Veränderungen hierbei eine zusätzliche Rolle spielen ist unwahrscheinlich. Das Auftreten einer Sepsis war zwischen Kontroll- und Experimentalgruppe nicht signifikant verschieden. In beiden Kollektiven fanden sich 15 kleine Patienten, die an einer Sepsis erkrankten, so dass in unserem Kollektiv kein Zusammenhang zwischen dem Auftreten einer Sepsis und der Versorgung mit einem NAK aufgezeigt werden konnte. An einer NEC erkrankten 12 Kinder im Gesamtkollektiv. Sieben derer waren in der Experimentalgruppe, wobei sich keine Signifikanz hinsichtlich der Häufigkeit nachweisen lies. Es konnte kein Zusammenhang zwischen der Versorgung mit einem NAK und dem Auftreten einer NEC gesehen werden. Auch was den Verlauf der NEC betrifft fand sich zwischen den Kindern mit und ohne NAK kein Unterschied betreffend der Notwendigkeit des konservativen oder chirurgischen Managements. Insgesamt stellt das Monitoring der arteriellen Blutgase unter Beatmung bei Frühgeborenen die vor der 30 SSW geboren wurden bei sorgfältiger Indikationsstellung und entsprechender Handhabung ein sicheres Verfahren zur besseren Behandlung der Patienten dar, wenn eine kritische Evaluation hinsichtlich der möglichen Komplikationen, insbesondere zur Vermeidung von dauerhaften Schäden erfolgt.
Mit dieser Studie sollten phänomenologische Aspekte von Kindern und Jugendlichen mit einer Zwangskrankheit untersucht werden. Die Inanspruchnahmepopulation setzte sich aus den Kindern und Jugendlichen zusammen, die in den letzten zehn Jahren in der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Kindes- und Jugendalters des Universitätsklinikums Frankfurt/Main sowohl ambulant als auch stationär behandelt wurden. Ziel dieser retrospektiven Verlaufsstudie war insbesondere die Untersuchung der Phänomenologie der Zwangssymptomatik und deren Begleiterkrankungen, der sozialen Integration und der Therapie. Des weiteren sollte überprüft werden, ob es Prädiktoren für den Verlauf der Zwangsstörung gibt. 49 ehemalige Patienten, die in den zehn Jahren vor dem November 2000 an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Kindes- und Jugendalters des Universitätsklinikums Frankfurt/Main aufgrund der Erstdiagnose Zwangskrankheit behandelt wurden, erfüllten die Einschlußkriterien. 29 Patienten, 21 männliche und acht weibliche, konnten dazu bewogen werden, an der Studie teilzunehmen. Bei Beginn der Zwangsstörung waren die Patienten der Stichprobe durchschnittlich 11,8 Jahre alt, bei Erstbehandlung 12,9 Jahre. Bei Katamnese betrug das mittlere Alter 19,7 Jahre, die Kinder und Jugendliche wurden durchschnittlich nach einem Katamnesezeitraum von 5,5 Jahren nachuntersucht. Zur Beschreibung der Stichprobe wurden die Krankenakten inklusive der für die vorliegende Arbeit relevanten Bestandteile der Basisdokumentation ausgewertet, es wurden telephonische Interviews geführt. Um eine Vergleichbarkeit mit anderen Studien zu ermöglichen, wurden standardisierte Untersuchungsverfahren und Diagnoseschemata bei der Untersuchung eingesetzt (Yale-Brown Obsessive- Compulsive Scale; Child Behavior Checklist, Hamburger Zwangsinventar). Entsprechend Ergebnissen anderer Verlaufsstudien war die Geschlechtsverteilung der Ausgangsstichprobe annähernd 2:1, bei der Stichprobe verschob sich die Verteilung noch mehr zugunsten der männlichen Patienten (2,6:1). Die meisten ehemaligen Patienten litten sowohl unter Zwangshandlungen als auch –gedanken. Bei der Vorstellung in unserer Kinder- und Jugendpsychiatrie wurden 93% der Patienten mit einer deutlichen oder stark ausgeprägten Problematik vom Untersucher eingeschätzt. Inhaltlich überwogen bei den Zwangsgedanken im Kindes- und Jugendalter suizidale Gedanken, Gedanken mit sexuellen Inhalten sowie solche, die sich auf Ansteckung bzw. Vergiftung beziehen. Bei den Zwangshandlungen hoben sich Wiederholungs-, Kontroll-, Wasch- und Ordnungszwänge in abnehmender Reihenfolge hervor. Bei den komorbiden psychischen Auffälligkeiten bei Aufnahme standen Angststörungen, Depressionen, Kontaktstörungen, aggressive Verhaltensweisen sowie Störungen von Antrieb, Aufmerksamkeit und Impulskontrolle im Vordergrund. Unsere Patienten waren intellektuell durchschnittlich begabt. Im schulischen Bereich waren aber bei über 40% Leistungsdefizite festzustellen. Die Familienverhältnisse erschienen geordnet. Die meisten Patienten gehörten mindestens der unteren Mittelschicht an. Im Vergleich der Teilnehmer mit den Nichtteilnehmern konnte kein signifikant relevanter Unterschied festgestellt werden. Bei näherer Betrachtung fanden sich jedoch Hinweise dafür, daß insgesamt womöglich die „schwierigeren Fälle“ die Teilnahme an der Studie verweigerten. Bei Katamnese litten noch 58,6% der nachuntersuchten Kinder und Jugendlichen unter einer Zwangssymptomatik in leichter bis extremer Ausprägung. Mehr als 27% der Patienten erfüllten zum Katamnesezeitpunkt noch die Kriterien nach ICD-10/DSM IV für eine Zwangserkrankung und wiesen eine chronische Verlaufsform auf. Bei zwei Patienten bestand der Verdacht auf einen Übergang in eine schizoide Psychose bei vorliegender Fluctin-Resistenz, ein dritter Patient litt gleichzeitig unter dem Asperger-Syndrom. Eine Remission war bei 10% der ehemaligen Patienten festzustellen, bei 45% lag die Zwangssymptomatik nur noch in subklinischer Ausprägung vor. Eine episodische Verlaufsform war bei 17% der Probanden zu beobachten. Chronische Verläufe, aber auch eine Remission, traten nur bei männlichen Patienten auf. Eine besondere Stabilität eines spezifischen Zwangssymptoms konnte nicht nachgewiesen werden. Aufgrund der individuellen Behandlung eines jeden Patienten mit eigenem Therapieschema, konnte ein Ziel dieser Untersuchung, nämlich ein einheitliches Behandlungsmuster zu erstellen, nicht erreicht werden. In dieser Untersuchung konnten einige Faktoren gefunden werden, die für den Heilungserfolg bzw. für den Verlauf eine prognostische Rolle spielten. Signifikante Prädiktionskraft hinsichtlich eines negativen Heilungserfolgs bzw. eines schlechten Verlaufs besaßen das Vorliegen komorbider Symptome, eine mit Zwangsstörung belastete Verwandtschaft, ein negativer Behandlungserfolg, der Zeitraum bis zur Erstbehandlung und psychische Auffälligkeiten bis zur Einschulung, tendenziell der Schweregrad der Zwangssymptomatik bei Vorstellung insbesondere die psychosoziale Anpassung/Bedingungen. Eine tendenziell bessere Prognose besaß insgesamt das weibliche Geschlecht. Bei der Nachuntersuchung wurde bei fast 83% der ehemaligen Patienten eine Klinische Störung diagnostiziert. Alle, die zu diesem Zeitpunkt die diagnostischen Kriterien der Zwangsstörung erfüllten, wiesen mindestens eine Klinische Störung auf, aber auch bei denjenigen, die bei Katamnese nicht unter einer Zwangsstörung litten, lag die Häufigkeit der Klinischen Störungen bei 75%. Bei Behandlungsbeginn wurde bei 93% der Patienten eine Klinische Störung festgestellt. Zum Nachuntersuchungszeitpunkt hoben sich Störungen von Antrieb, Aufmerksamkeit und Impulskontrolle hervor, gefolgt von Angststörungen, affektiven, insbesondere depressiven Störungen sowie Störungen der Interaktion. Motorische Tics kamen nur bei männlichen Patienten vor. Ein signifikanter Anstieg der Häufigkeit war bei Items, die die Aufmerksamkeit betrafen, zu verzeichnen und bei motorischen Tics. Wohl aufgrund der hohen Belastung der Stichprobe gestaltete sich die Ablösung vom Elternhaus problematisch. Nur 17% der ehemaligen Patienten wohnten außerhalb irgendwelcher Behütung in einer eigenen Wohnung oder in einer Wohngemeinschaft. Nur 20% gaben an, eine feste Beziehung zu haben, verheiratet war nur eine ehemalige Patientin. Im schulisch-beruflichen Bereich dagegen waren eher geringgradige Beeinträchtigungen bei Katamnese festzustellen. In einer schulisch-beruflichen Ausbildung oder in einem geregelten Arbeitsverhältnis befanden sich 86%. Die Schule wegen der Zwangsstörung abbrechen mußten fünf der acht männlichen Patienten, die zum Katamnesezeitpunkt unter einer Zwangsstörung litten. 10% der ehemaligen Patienten besuchten weder die Schule noch standen sie in einem Arbeitsverhältnis. Insgesamt fiel die psychosoziale Anpassung bei denjenigen, die bei der Nachuntersuchung die Diagnosekriterien einer Zwangsstörung erfüllten, erwartungsgemäß deutlich schlechter aus als bei den ehemaligen Patienten, die keine aktuelle Zwangskrankheit aufwiesen.
In der onkologischen Therapie gehören Übelkeit und Erbrechen zu den am häufigsten auftretenden Nebenwirkungen. Sowohl in der Chemo- als auch in der Strahlentherapie gilt ihre Prophylaxe und Therapie als Herausforderung an alle behandelnden Personen. Zahlreiche Studien beschäftigen sich mit der Inzidenz und der Prophylaxe dieser Nebenwirkungen, jedoch immer nur bei Einsatz von Chemooder Strahlentherapie. Ziel dieser Arbeit war es, das Auftreten und die Prophylaxe von akuter Nausea und Emesis bei der simultanen Kombination beider Therapieverfahren zu untersuchen. Dabei wurden in einer retrospektiven Studie die Daten von 335 Patienten, die sich im Zeitraum vom 24.11.1995 bis zum 16.07.2005 an der Klinik für Strahlentherapie der Johann-Wolfgang-Goethe Universität einer simultanen Radiochemotherapie unterzogen, erfasst und ausgewertet. In diesem Patientenkollektiv traten akute Nausea und Emesis in 48,1% und 25,4% der Fälle während der Therapie auf. Wir untersuchten das Auftreten von Nausea und Emesis im Patientenkollektiv in Abhängigkeit von verschiedenen patienten- und therapie-assoziierten Faktoren, die für die Chemo- und Strahlentherapie als Risikofaktoren bekannt sind. Bei den patienten-assoziierten Faktoren konnten das weibliche Geschlecht als Risikofaktoren für therapie-induzierte Nausea und Emesis nachgewiesen werden. Bei Frauen trat Nausea in 61,5% der Fälle auf, während bei nur 40,8% der männlichen Patienten Nausea zu beobachten war. Des Weiteren konnte bei jungen Patienten (unter 40 Jahren), mit einer Nausea-Rate von 72,0%, ein statistisch signifikanter Unterschied gegenüber den über 40-jährigen Patienten (46,1%) festgestellt werden. Patienten, die über eine PEG-Sonde ernährt wurden, zeigten ein statistisch signifikant häufigeres Auftreten von Nausea und Emesis (p=0,0334 und p=0,0173). Die Auswertung der einzelnen Patienten sprach jedoch gegen einen kausalen Zusammenhang der Ernährung über eine PEG-Sonde mit dem Auftreten von Nausea und Emesis. Auch das Tumorstadium, der Karnofsky-Index und ein Alkoholabusus in der Anamnese ließen sich nicht als statistisch signifikante Risikofaktoren für ein vermehrtes Auftreten von Nausea und Emesis unter kombinierter Radiochemotherapie nachweisen. Es ließ sich ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Nausea und Emesis und einer Abnahme des Körpergewichts während der Therapie herstellen. Beispielsweise litten Patienten, die mehr als 10% ihres Körpergewichts verloren, in 75% der Fälle unter Nausea, während nur 42% der Patienten, deren Gewichtsveränderung weniger als 5% betrug, Nausea erlebten. Die Höhe des Gewichtsverlustes und die Stärke von Nausea und Emesis ließen sich nicht in Beziehung setzen. Als therapie-assoziierten Risikofaktoren für Nausea und Emesis wurde das emetogene Level der Chemotherapie in Abhängigkeit der zytostatischen Substanz und das emetogene Level der Strahlentherapie in Abhängigkeit vom bestrahlten Zielvolumen und den applizierten Einzeldosen untersucht. Es stellte sich heraus, dass das Auftreten von Nausea und Emesis in diesem Patientenkollektiv hauptsächlich vom emetogenem Potential der Chemotherapie abhing, es waren deutliche Schwankungen im Auftreten von Nausea (45,7%) und Emesis (26,7%) zu beobachten. Die Untersuchung der Einflüsse der Strahlentherapie zeigten keine eindeutig statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den verschiedenen Zielvolumina und täglich applizierten Einzeldosen. Des Weiteren wurde das Auftreten von Nausea und Emesis zu Beginn und am Ende der Radiochemotherapie verglichen. Hier konnte bei der Betrachtung aller Patienten insgesamt keine Zunahme von Nausea und Emesis festgestellt werden. Jedoch erhöhte sich die Wahrscheinlichkeit, in den Folgezyklen der Chemotherapie unter Nausea zu leiden, wenn im ersten Zyklus Nausea erlebt wurde, um 45%. Bei der antiemetischen Prophylaxe stellte sich die Anwendung eines 5-HT3-Antagonisten in Kombination mit Dexamethason bei Patienten mit hoch, beziehungsweise extrem hoch emetogener Chemotherapie als die wirkungsvollste heraus. Im Vergleich unserer Ergebnisse mit veröffentlichten Studien, konnten bei der alleinigen Chemotherapie mit dieser Prophylaxe zum Teil statistisch signifikant niedrigere Raten von Nausea und Emesis erzielt werden, als in unserem Patientenkollektiv bei der kombinierten Radiochemotherapie. Bei Patienten mit niedrig oder moderat emetogener Chemotherapie traten Nebenwirkungen wie Übelkeit und Erbrechen am wenigsten bei Patienten auf, die Dexamethason als antiemetische Prophylaxe erhielten. Hier konnten trotz der zusätzlichen Radiotherapie in unserem Patientenkollektiv größtenteils ähnliche Ergebnisse erzielt werden, wie in der Literatur bei alleiniger Chemotherapie angegeben wurden. Dimenhydrinat und Metoclopramid zeigten bei kombinierter Radiochemotherapie als zusätzliche Medikation, bei fortlaufender antiemetischer Grundtherapie, die besten Ergebnisse in der Therapie von Nausea und Emesis.
Im Gegensatz zur Minimierung von DFAs ist die exakte Minimierung von NFAs oder regulären Ausdrücken nachweislich schwierig, im allgemeinen Fall PSpace-schwer. Wir zeigen, dass selbst schwache Approximationen zur Minimierung von NFAs und regulären Ausdrücken wahrscheinlich nicht effizient möglich sind. Falls als Eingabe ein NFA oder regulärer Ausdruck der Größe n gegeben ist, löst ein Approximationsalgorithmus für das Minimierungsproblem mit Approximationsfaktor o(n) bereits ein PSpace-vollständiges Problem. Wenn wir uns auf NFAs oder reguläre Ausdrücke über einem unären - also einelementigen - Alphabet beschränken, so ist das Problem der exakten Minimierung NP-vollständig. Wir weisen nach, dass effiziente Approximationen für das unäre Minimierungsproblem mit Approximationsfaktor n^(1-delta) für jedes delta>0 nicht möglich sind, sofern P != NP gilt. Liegt die Eingabe als DFA mit n Zuständen vor, kann sie exponentiell größer sein als ein äquivalenter NFA oder regulärer Ausdruck. Dennoch bleibt das Minimierungsproblem PSpace-schwer, wenn die Anzahl der Übergänge oder Zustände in einem äquivalenten NFA oder die Länge eines äquivalenten regulären Ausdrucks zu bestimmen ist. Wir zeigen, dass auch hierfür keine guten Approximationen zu erwarten sind. Unter der Annahme der Existenz von Pseudozufallsfunktionen, die wiederum auf der Annahme basiert, dass Faktorisierung schwierig ist, zeigen wir, dass kein effizienter Algorithmus einen Approximationsfaktor n/(poly(log n)) für die Zahl der Übergänge im NFA oder die Länge des regulären Ausdrucks garantieren kann. Für die Zahl der Zustände im NFA weisen wir nach, dass effiziente Approximationen mit Approximationsfaktor (n^(1/2))/(poly(log n)) ausgeschlossen sind. Wir betrachten dann Lernprobleme für reguläre Sprachen als Konzeptklasse. Mit den entwickelten Methoden, die auf der Annahme der Existenz von Pseudozufallsfunktionen beruhen, zeigen wir auch, dass es für das Problem des minimalen konsistenten DFAs keine effizienten Approximationen mit Approximationsfaktor n/(poly(log n)) gibt. Für den unären Fall hingegen weisen wir nach, dass es einen effizienten Algorithmus gibt, der einen minimalen konsistenten DFA konstruiert und erhalten somit auch einen effizienten PAC-Algorithmus für unäre reguläre Sprachen, die von DFAs mit n Zuständen akzeptiert werden. Für unäre Beispielmengen weisen wir außerdem nach, dass es keine effizienten Algorithmen gibt, die minimale konsistente NFAs konstruieren, falls NP-vollständige Probleme nicht in Zeit (n^(O(log n)) gelöst werden können. Andererseits geben wir einen effizienten Algorithmus an, der zu unären Beispielmengen einen konsistenten NFA mit höchstens O(opt^2) Zuständen konstruiert, wenn ein minimaler konsistenter NFA opt Zustände hat. Abschließend betrachten wir das Lernen von DFAs durch Äquivalenzfragen. Für den nicht-unären Fall ist bekannt, dass exponentiell viele Fragen für DFAs mit n Zuständen benötigt werden. Für unäre zyklische DFAs mit primer Zykluslänge und höchstens n Zuständen zeigen wir, dass Theta((n^2)/(ln n)) Äquivalenzfragen hinreichend und notwendig sind. Erlauben wir größere zyklische DFAs als Hypothesen, kommen wir mit weniger Fragen aus: Um zyklische DFAs mit höchstens n Zuständen durch Äquivalenzfragen mit zyklischen DFAs mit höchstens n^d Zuständen für d <= n als Hypothesen zu lernen, sind O((n^2)/d) Fragen hinreichend und Omega((n^2 ln d)/(d (ln n)^2)) Fragen nötig.
Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung und Überprüfung von Modellen zur Berechnung von Schwingungspektren von Peptiden und Proteinen. Solche Modelle verbinden die Konformationsstruktur eines Moleküls mit seinen Schwingungseigenschaften und sind demzufolge wichtig für die Interpretation der Schwingungspektren. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte theoretische Erforschung dieses Gebietes beschränkt sich auf die Betrachtung der Amide-I-Moden, welche aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften sich zur Untersuchung der Peptidkonformationen eignen. Die Arbeit kann prinzipiell in zwei Teile separiert werden. In dem ersten Teil werden Fragen betrachtet, die mit der Entwicklung des Schwingungshamiltonian verbunden sind. Im zweiten Teil wurden die erhaltenen Hamiltonian für die Berechnung der Schwingungspektren verwendet. Bei der Berechnung der Schwingungspektren wurden verschiedene spektroskopische Näherungen verwendet und erforscht. Die Entwicklung des Schwingungshamiltonian beinhaltet zwei Aufgaben. Die ab initio Parametrisierung des Schwingungshamiltonian von Dipeptiden, sowie die Analyse der Entwicklungsmethoden für Schwingungshamiltonian von Polypeptiden. Die Entwicklungsmethoden stützen sich auf ab initio berecheten Schwingungseigenschaften von Dipeptiden und/oder elektrostatische Modelle. Die ab initio Parametrisierung basiert auf einer Geometrieoptimierung und anschließender Berechnung von Normalmoden. Hierbei wurde die Abhängigkeit der Ergebnisse vom theoretischen Niveau und dem verwendeten Basissatz untersucht. Die Transformation der errechneten Normalmoden lieferte die Schwingungseigenschaften der lokale Amide-I-Mode. Die Lokalisierung der Normalmode folgt diversen Kriterien. Sie ist von der Wahl der Lokalmoden und somit implizit auch von der Art der Geometrieoptimierung abhängig. Mit dieser Arbeit konnte die Abhängigkeit der Ergebnisse von der Parameterwahl weitgehend aufgeklärt und eine für das Amide-I-System geeignet Parametrisierung gefunden werden. Im nächsten Arbeitsschritt wurde die Abhängigkeit der Amide-I-Schwingungseigenschaften von den Peptidseitenketten und terminalen Gruppen untersucht. Desweiteren wurden Methoden zur Formulierung der Hamiltonian für Polypeptide konzeptionell entwickelt. Diese Untersuchung ist außerordentlich wichtig, da direkte quantenmechanische Berechnungen von Polypeptiden zu zeitaufwendig sind. Solche Methoden beruhen auf dem sogenannten “Building-Block”-Ansatz und verschiedenen elektrostatischen Modellen. In dieser Arbeit wurden sowohl die einzelnen Methoden als auch ihre Kombination für die Entwicklung des Hamiltonians verwendet. Zur Abschätzung der Genauigkeit der verwendeten Methoden wurden Vergleichsrechnungen durchgeführt. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden die erhaltenen Schwingungshamiltonian zur Berechnung von Schwingungsspektren diverser gelöster Peptide angewandt. In diesem Zusammenhang konnte die Genauigkeit unterschiedlicher spektroskopischer Approximationen überprüft werden. Auf Grundlage der erhaltenen Ergebnisse können wir sagen, dass eine angemessene Beschreibung der konformationellen Verteilung und eine korrekte Berechnung des dynamischen Absorptionsspektrum gewährleistet ist. Was noch fehlt, ist ein hinreichend genaues quantenchemisches Modell für die Schwingungsfrequenzen eines gelösten Peptids. Diese Aufgabe stellt zur Zeit ein aktives Forschungsgebiet dar. Zuletzt wurde das Schwingungsspektrum eines sogenanten “Photoschaltbaren”-Peptids simuliert. Mit Hilfe des dafür aufgestellten Hamiltonians ist man in der Lage spektroskopische Beobachtungen auf Konformationsänderungen direkt zu übertragen.
Für den mitochondrialen ABC-Transporter MDL1 (multidrug resistance like) aus Saccharomyces cerevisiae wurde eine Funktion als intrazellulärer Peptidexporter vorhergesagt. MDL1 ist wahrscheinlich am Export von Degradationsprodukten der m-AAA (matrixoriented ATPases associated with a variety of cellular activities) Protease in den Intermembranraum beteiligt (Young et al., 2001). Das MDL1-Homodimer besteht aus zwei Transmembrandomänen mit jeweils sechs potentiellen α-Helices und zwei Nukleotidbindedomänen. Eine Überexpression des ABC-Transporters in E. coli und L. lactis ist nicht möglich. Nur im homologen Expressionssystem kann eine bis zu 100-fach gesteigerte MDL1-Konzentration in Anwesenheit des induzierbaren GAL1-Promotors gegenüber dem endogenen Protein erreicht werden. Differentielle Zentrifugation, Immunogold-Markierungen und Proteasezugänglichkeitsexperimente zeigen, dass MDL1 ausschließlich in der mitochondrialen Innenmembran lokalisiert ist und die Nukleotidbindedomänen zur Matrix orientiert vorliegen. Mit Hilfe von Edman Sequenzierung des gereinigten His-getaggten MDL1 wurde eine 59 Aminosäuren lange mitochondriale Leitsequenz identifiziert. Die Deletionsvariante MDL1(60-695) wird ausschließlich in den Membranen des Endoplasmatischen Retikulums exprimiert. Ihre Motordomänen liegen zytosolisch orientiert vor. Beide MDL1-Varianten bilden homooligomere Komplexe vergleichbarer Größe und weisen ähnliche ATPase Aktivitäten auf. Die physiologischen Konsequenzen der Lokalisation in unterschiedlichen Membranen wurden in Zellen näher untersucht, deren mitochondrialer ABC-Transporter ATM1 (ABC transporter of mitochondria) deletiert ist. ATM1 ist von essentieller Bedeutung für die Biogenese zytosolischer Eisen/Schwefel-Proteine (Lill und Kispal, 2000). Der mitochondriale MDL1-Komplex kann zum Teil die ATM1-Funktion übernehmen, wohingegen ER-ständiges MDL1, als auch ATP Binde- und Hydrolyse inaktive Mutanten, den Δatm1 Wachstumsphänotyp nicht komplementieren können. Die physiologische Funktion von MDL1 ist somit eng mit der mitochondrialen Innenmembran und der Funktionalität des Proteins verbunden. Durch in vivo Komplementationsstudien wurden zwei mitochondriale ABC-Transporter ABCB10 und Pa_2_9660 aus H. sapiens bzw. P. anserina als funktionelle MDL1-Homologe identifiziert.
Seit gezeigt wurde, dass die genetischen Informationen in Form von DNA gespeichert wird, ist das Geheimnis der DNA-Struktur gelöst, der Mechanismus der Gen-Expression und die Rolle der RNA verstanden worden. Das Interesse für die Chemie und die Biologie der Nukleinsäuren ist somit kontinuierlich gewachsen. Besonders interessant ist die RNA, die eine Rolle als ein Vermittler der genetischen Informationen (mRNA) spielt, aber auch als Bote von Aminosäuren (tRNA). Sie ist im Ribosom (rRNA) anwesend, arbeitet als Templat in Telomerasen für DNA-Synthese und hat außerdem wichtige Funktionen in der RNA-Spaltung, z.B. bei Ribozymen wie RNAse P inne. Betreffend bestimmter Spaltstellen in RNA hat auch das Phänomen der siRNA beträchtliche Aufmerksamkeit in diesem Prozess erregt. Der sogenannte RISC-Komplex wird programmiert, einzelsträngige RNA mit hoher Sequenz-Spezifität zu schneiden. Die für die RNA-Interferenz verantwortliche zelluläre Maschinerie ist auch an der Bilbung von MikroRNAs beteiligt. RNA-Interferenz ist heute eines der nützlichsten Werkzeuge in functional genomics geworden. Die große Hoffnung ist, dass es auch vielleicht in der Therapie angewandt werden könnte. Das Thema meiner Doktorarbeit trägt den Titel „Synthesis of Site-Specific Artificial Ribonucleases“. Es beschäftigt sich mit der Entwicklung künstlicher bindungsspezifischer Ribonucleasen. Diese künstlichen Katalysatoren sind im Wesentlichen aus drei Gründen bedeutsam: Zum einen liegt eine mögliche Anwendung in der Affinity-Cleavage (Affinitätsspaltung), eine Technik, die Bindungsstellen von RNA-Liganden durch das kovalente Anbringen eines Reagenzes lokalisiert, das zwischen den Nukleinsäuren schneidet. Zum anderen entsteht die Möglichkeit, neue Werkzeuge für eine gezielte Manipulation großer RNA-Moleküle zu schaffen. Die Vorteile des Ansatzes sind, dass man damit beliebige Zielsequenzen anwählen kann. Das Problem dieser Strategie ist die Notwendigkeit, hohe Genauigkeit im Spaltungssschritt zu erreichen, wie zum Beispiel mit natürlichen Ribozymen. Wichtige Ergebnisse wurden auch während meiner Arbeit erhalten, mit einem Fall von genauer Spaltung zwischen zwei Basen. Der dritte Grund ist die potentielle Anwendung als katalytische antisense-Oligonucleotide in der Chemotherapie. Gegenwärtig existieren zwei Ansätze, unspezifische künstliche RNasen relativ kleiner Größe zu schaffen. Der erste basiert auf Metallkomplexen und führt im Allgemeinen zu höheren Raten. Die Idee ist, ein Metall als elektrophiles Zentrum zur Unterstützung der Transesterfikation zu nutzen. Unter diesen Katalysatoren enthalten die effizientesten Lanthanid-Ionen, Cu2+ und Zn2+. Der zweite Ansatz zielt darauf ab, metallfreie künstliche Ribonucleasen zu entwickeln. Die Vorteile dieser Strategie sind, den Katalysator von der Stabilität der Metallkomplexe, die in vivo problematisch sein könnten, unabhängig zu machen. In diesem Ansatz wird die natürliche Katalyse durch Enzyme simuliert. Zweckmäßige Gruppen mit beschränkter katalytischer Aktivität z.B. als Nucleophile, Säuren oder Basen, werden in einer Weise zusammengesetzt, um Kooperation zu ermöglichen. Potente Katalysatoren können so ohne die Notwendigkeit von Metallen als Cofaktoren erzeugt werden. ...
Molecular mechanism of intracellular signal transduction by the angiotensin-converting enzyme
(2007)
The angiotensin converting enzyme (ACE) is an important component of the renin-angiotensin system (RAS) and is crucially involved in the homeostasis of fluid and electrolyte balance and thus in the regulation of blood pressure. The zinc metallopeptidase is involved in the generation of angiotensin II, a potent vasoconstrictor and in the degradation of bradykinin, a potent vasodilator. It is worth noting that ACE more readily hydrolyzes bradykinin than it does angiotensin I thus culminating in the net physiological effect of the production of a vasoconstrictor and the decrease in the availability of a vasodilator. ACE inhibitors have become one of the most successful therapeutic approaches as a first line of therapy in hypertension, and are also widely used in treating heart failure, myocardial infarction, stroke, coronary artery disease and impaired left ventricular function. However, one unexpected clinically relevant finding related to ACE inhibitors is their ability to delay the onset of type II diabetes that was revealed by various large clinical trials. However, the mechanisms underlying these beneficial effects of ACE inhibitor therapy are currently unclear and cannot be explained by the prevention of angiotensin II formation or the attenuated degradation of bradykinin. Thus the potential beneficial effects attributed to ACE inhibitors may occur independent of reductions in blood pressure paving way for new and/or unknown mechanism. Our group has recently redefined ACE as a signal transduction molecule which upon binding to ACE inhibitor turns on a signalling cascade leading to phosphorylation of Ser1270 by CK2, activation of JNK and changes in gene expression in endothelial cells. However the mechanism by which ACE inhibitor initiates the signalling cascade was not clear. It was hypothesized that ACE, which is anchored to the membrane with a single transmembrane domain should dimerize prior to initiating further downstream signalling events in endothelial cells. Therefore, we sought to explore whether or not ACE forms dimers in endothelial cells and whether ACE dimerization is essential for the initiation of ACE signalling in endothelial cells. Using native gel electrophoresis, we found that ACE forms dimers in endothelial cells and that there is an increase in the dimer formation upon treatment of endothelial cells with ACE inhibitors. ACE homodimerization was also demonstrated using the split-ubiquitin system and chemical cross-linking experiments. ACE dimers are also formed in endothelial cells overexpressing the non-phosphorylatable ACE, wherein ACE signalling was abolished indicating that dimerization process is not influenced by the phosphorylation of the serine residue residing in the cytoplasmic tail. Monosaccharides like glucose, galactose and mannitol did not have any influence on ACE-inhibitor induced dimerization. Making use of different monoclonal antibodies directed to the epitopes of N-domain which harbours carbohydrate recognizing domain, also did not affect dimerization. However, inactivation of the C-domain active site by introducing mutation of the key histidine residues in HEMGH consensus sequences, which complexes the zinc ions, abolished enzyme dimerization both in the basal state and in response to ramiprilat. Mutation of the C-domain also resulted in the loss of ACE inhibitor-induced ACE signalling, that is we failed to observe ramiprilat-induced increase in the phosphorylation of the Ser1270 and the subsequent JNK activation. ACE-inhibitor induced dimerization precedes the phosphorylation of Ser1270 and activation of JNK. Thus the ACE-inhibitor induced dimerization via the C-domain of ACE represents the initial step in the ACE signalling pathway which involves the activation of JNK/c-Jun pathway and leading to the changes in the gene expression in endothelial cells. Our group previously identified ACE itself as well as cyclooxygenase-2 (COX-2) as two “ACE signalling-regulated” genes. To screen for additional genes regulated in a similar manner we used DNA microarray technology, to assess ramiprilat-induced changes in the endothelial cell gene expression. 21 genes were identified to be differentially regulated of which, 7 were upregulated and 14 were downregulated by ramiprilat. However, when screened at the protein level, we found no significant differences between the untreated control cells and those treated with ramiprilat. As several other cells and tissues possess a fully functional RAS we screened plasma samples from healthy volunteers as well as from patients with coronary artery disease for the proteins identified in the microarray. We observed that the cellular retinal binding protein-1 (CRBP-1) was detectable at low levels in plasma from patients and that ramipril markedly increased serum levels of this protein. Endothelial cells overexpressing CRBP-1 demonstrated increased RXRE and PPRE activity when stimulated with 9-cis retinoic acid and rosiglitazone respectively suggesting that CRBP-1 might affect gene expression via heterodimerization of PPAR elements with RXR elements by virtue of its function as a transport protein of retinoic acid. Studies aimed at determining the consequences of elevated CRBP-1 expression on endothelial cell homeostasis are ongoing. Although the RAS has been described in many other tissues apart from endothelial cells, ACE signalling has not yet been addressed in tissues such as monocytes/macrophages, which have an increased ACE expression in an atherosclerotic setting. We observed that upon stimulation of cultured ACE expressing monocytes with ramiprilat, JNK is activated suggesting the occurrence of ACE signalling in human monocytes. It is worth noting that ACE inhibitors delay the onset of type II diabetes in spite of moderate decrease in blood pressure. To further elucidate the mechanism underlying this effect, we found that ACE inhibitors increase the PPARgamma levels in the nuclear extracts of ACE expressing monocytes which were also reproduced in human endothelial cells overexpressing human somatic ACE. However, ramiprilat did not have any direct effect on the activity of a luciferase-coupled promoter containing several copies of the PPRE in human endothelial cells. These results contrasted with the actions of the PPARgamma agonist suggesting that ramiprilat enhances PPARgamma levels through an indirect mechanism. We next hypothesized that ramiprilat might increase the levels of 15-deoxy-D12,14-prostaglandin J2 (15dPGJ2) which is a natural ligand for PPARgamma via COX enzymes in monocytes. We observed that ramiprilat was able to decrease the diminution of COX-2 levels upto 48 hours of treatment but the levels of 15dPGJ2 were too low to be detected by ELISA. However ramiprilat enhanced the plasma levels of adiponectin, a downstream target of PPARgamma, which is a anti-atherogenic and anti-inflammatory adipokine, in patients with coronary artery disease. Though adiponectin is a PPARgamma-regulated gene, the observed increase in adiponectin might be attributed to the increase in RXR rather than via PPARgamma. Taken together, the results of this investigation have revealed that ACE inhibitors initiate ACE signalling by eliciting the dimerization of the enzyme, more specifically via its C-domain active centers. The ACE signalling cascade when activated leads to the enhanced expression of ACE, COX-2 and CRBP-1 which in turn favours the heterodimerization of PPARgamma with RXR and thus results in the increased expression of “PPARgamma regulated” genes such as adiponectin. The latter results provide a molecular basis for the observation that ACE inhibitors can delay the onset of type 2 diabetes in as much as it was possible to link ramipril with CRBP-1, RXR activity and the expression of adiponectin, an adipokine associated with improved insulin sensitivity. Further work is however required to elucidate the consequences of ACE inhibitors in monocytes and adipocytes as well as in intact animals.
Gegenstand der Arbeit sind römisch-pagane Ein- und Vorstellungen zu Tod, Jenseitigkeit und Vergänglichkeit im Medium der Grabinschrift. Die Grabinschrift wird als konventionelles, stereotypisiertes, zugleich aber valides und authentisches Vehikel für tod-jenseitige Einstellungen definiert. Umfaßt ist mit Rom, der italischen Halbinsel und der Gallia Narbonensis ein geschlossenes Gebiet. Es war zur Kaiserzeit, aus der der Großteil der analysierten, nicht chronologisch ausdifferenzierten Inschriften stammt, weitgehend romanisiert. Basis der Untersuchung sind die etwa 130.000 Inschriften der lateinischen epigraphischen Datenbank der Universitäten Frankfurt am Main und Eichstätt (EDCS) für den beschriebenen Bereich. Der fragmentarische Charakter der Grabinschrift als Element, das auf die epigraphische Dimension reduziert und vom materiellen und rituell-abstrakten Ursprungszusammenhang isoliert ist, wird diskutiert. Archäologische Quellen und andere nicht epigraphische Dimensionen des sepulkralen Ensembles und ihre Interaktion mit der Inschrift werden dargestellt. Die zum untersuchten Komplex aussagekräftigen paganen Grabtituli werden in 14 Kategorien thematisch ausdifferenziert nach Häufigkeiten erfaßt. Die quantitative Ausrichtung wird durch Beiziehung zahlreicher Einzelinschriften und kleiner thematischer Komplexe ergänzt. Quantitative und qualitative Dimension, Inschriftenmasse und individuelles Zeugnis bedingen, akzentuieren und korrigieren einander. Die Kategorien werden anhand der Forschungsliteratur diskutiert und interpretiert. Ergebnisse: 1. Intention aller grabepigraphisch gespiegelter Botschaften ist die Domestizierung des Todes und des Toten. 2. Wesentliche charakteristische römisch-pagane Strategien sind: Revitalisierung im Medium der ‚sprechenden Grabinschrift’; Fortexistenz in der dinglichen und abstrakten memoria (Grab und Gedächtnis); Fortexistenz in der scripta memoria als abstrahierende Weiterentwicklung des Grabmals als Stellvertreter des Toten; Fortexistenz im Kollektiv der Manes; Konstituierung des personifizierten Schicksals (Fatum) als deskriptiv-markierende, regelimaginierende Chiffre. 3. Mythologische Motive sowie nihilistische Statements sind in Gegensatz zu ihrem Echo in der Forschung extrem rar. 4. Die die Vergänglichkeit thematisierenden tituli bilden einen vergleichsweise großen und aussagekräftigen Komplex. 5. Das als mittelalterlich geltende Vanitasmotiv der ‚Begegnung der Lebenden und der Toten’ wird als genuin paganes Motiv identifiziert und beschrieben 6. Formal verkörpern die Grabinschriften ebenso wie die römischen Grabporträts stereotypisierte, rezipienten-, normen- und rollenorientierte Präsentationen des Toten von leichter Lesbarkeit, hohem Signalcharakter und Wiedererkennungswert („Typen“). 7. Allen Grabtituli inhärente Bestimmungen sind Markieren, Exponieren, Entschädigen – Markieren von Kult- und Gedächtnisort, Exponieren von Bildung, Prestige und Romanitas, Entschädigen und Befrieden des neidischen Toten. 8. Das Setzen der Grabinschrift ist Ausdruck von pietas und als ritueller Akt innerhalb religio und Orthopraxie eine jenseitige Handlung.
Die Zahl der tödlichen Arbeitsunfälle hat im Untersuchungszeitraum von 1991-2004 in absoluten Zahlen kontinuierlich abgenommen. Damit setzt sich ein erfreulicher Trend fort, der auch in Arbeiten aus der Zeit davor festzustellen war und der sich in der vorliegenden Untersuchung genauso wie in der gesamtdeutschen Entwicklung spiegelt. Allerdings stellt sich das Bild etwas anders dar, wenn man diese Zahlen zur ebenfalls stark rückläufigen Zahl der Vollbeschäftigten in den hauptsächlich betroffenen Sparten, d.h. der Baubranche und der gewerblichen Industrie in Beziehung setzt. Vor diesem Hintergrund stellt sich heraus, daß sich ein gewisses Maß an Unfällen wohl trotz verbesserter Arbeitsschutzbedingungen nicht vermeiden läßt und daß die relative Abnahme weit geringer als angenommen ist. Es sind fast ausschließlich Männer, die am Arbeitsplatz tödliche Unfälle erleiden. Allerdings läßt sich die Hypothese, daß dies im männlichen Risikoverhalten begründet sei, nicht erhärten. Vielmehr spiegelt sich darin das Geschlechterverhältnis an unfallgefährdeten Arbeitsplätzen. Der Altersgipfel der Unfallopfer liegt wesentlich höher als dies dem Durchschnitt aller Arbeitnehmer entspräche, so daß von einer deutlich erhöhten Mortalität im höheren Alter ausgegangen werden muß. Die Mortalität ausländischer Arbeitnehmer ist ebenfalls stark erhöht und spiegelt nicht den relativen Anteil von Ausländern an den betroffenen Arbeitsplätzen. Noch mehr zeigt sich dies bei Absturzunfällen, die die größte Gruppe im Hinblick auf den Unfallmechanismus darstellen. Im Jahresverlauf zeigt sich durchweg eine im konstanten Verhältnis zur Zahl der Arbeitnehmer am Arbeitsplatz stehende Anzahl von tödlichen Unfällen. Auch im Verlauf über die Woche kann anhand der vorliegenden Zahlen die früher häufig nachgewiesene erhöhte Montagsmortalität nicht mehr bestätigt werden. Die Mortalität verhält sich proportional zur Zahl der geleisteten Arbeitsstunden. Eine tageszeitliche Schwankung ergibt sich mit einem Gefährdungshöhepunkt zwischen 10:00 und 11:00 Uhr vormittags. Bezüglich der Todesursache zeigte sich, daß besonders Opfer von Absturzunfällen ein stark erhöhtes Risiko haben, an einer Lungenembolie zu versterben, unabhängig von der Sturzhöhe. Sicherheit am Arbeitsplatz ist nach wie vor ein Problem, das es weiter zu verbessern gilt, wenn man die Feststellung berücksichtigt, daß nur in rund einem Viertel aller Unfälle die vorgeschriebenen Sicherheitsmaßnahmen sowohl von Arbeitgeber- wie von Arbeitnehmerseite eingehalten wurden und daß mithin drei Viertel aller Unfälle höchstwahrscheinlich vermeidbar gewesen wären.
This dissertation contains five independent chapters dealing with wage dispersion and unemployment. The first chapter deals with the explanation of international changes in wage inequality and unemployment in the 80s and 90s. Both theoretically and empirically, social benefits and its link to average income are blamed for the different experiences across countries. The second chapter discusses the search framework, to explain residual wage inequality and finds that institutional wage compression has ambiguous effects on employment. In the third chapter, we apply the theory to German data. We show that job-to-job transitions are important in explaining both frictions and career advances. In the fourth chapter, we empirically assess the relationship between wage dispersion and unemployment for homogeneous workers. We find that neither a frictional nor a neo-classical view in explaining this relationship are convincing. Unemployment within cells is not negatively correlated with wage dispersion. Finally, the last chapter builds a theoretical model which treats heterogeneous individuals in a production function framework and a frictional labor market. The model generates both wage dispersion within and between skill groups and both frictional and structural unemployment. In sum, the dissertation stresses the importance of modelling frictions to understand different types of wage inequality and unemployment.
Prostaglandin D2 (PGD2) is involved in a variety of physiological and pathophysiological processes, but its role in fever is poorly understood and the data obtained so far are rather controversial. Here we investigated the effects of central PGD2 delivery and of systemic prostaglandin D synthase (PGDS) or cyclooxygenase (COX) inhibition on core body temperature (TC) and on prostaglandin levels in the cerebrospinal fluid (CSF) of rats. Both PGE2 and PGD2 were detectable in CSF samples from control rats (6.2 ± 1.1 and 17.3 ± 3.1 pg/ml, respectively). Lipopolysaccharide (LPS) injection (50 μg i.p.) induced fever during the 5-hour observation period. Five hours after LPS injection, the levels of PGE2 and PGD2 were increased in the CSF about 90-fold (541.0 ± 47.5 pg/ml) and 5-fold (95.4 ± 23.1 pg/ml), respectively. Administration of PGD2 (50 - 500 ng) into the cisterna magna (i.c.m) evoked a delayed fever response in a dose-dependent manner that was accompanied by increased levels of PGE2 in the CSF. RT-PCR analyses revealed that the increased levels of PGE2 after PGD2 administration were not caused by up-regulation of COX-2 or microsomal prostaglandin E synthase 1 (mPGES-1) in the hypothalamus. Interestingly, i.c.m. pretreatment of animals with PGD2 considerably sustained the pyrogenic effects of i.c.m. administered PGE2. Pretreatment with a novel PGDS inhibitor, EDJ300520 (10 – 40 mg/kg p.o.), 1 h prior to the LPS injection impaired the LPS-induced increase of both PGD2 and PGE2 in the CSF and inhibited the fever response. In contrast, administration of EDJ300520 3 h after LPS injection did not ameliorate the LPS-induced fever. Accordingly, the concentration of PGE2 in the CSF was not decreased after EDJ300520 treatment. However, the CSF levels of PGD2 were reduced after administration of a high dose of EDJ300520 (40 mg/kg). We also investigated the effects of antipyretic drugs on the CSF levels of PGE2 and PGD2 during LPS-induced fever. Four antipyretic drugs with different mechanisms of action were used, including ibuprofen (5 - 20 mg/kg), celecoxib (10 - 50 mg/kg), SC560 5 - 20 mg/kg), and paracetamol (50 - 150 mg/kg). Each drug was used in three different doses and was orally administered 3 h after the LPS injection. All drugs were capable to attenuate the LPS-induced fever. The decrease of TC paralleled the reduction of PGE2 levels in the CSF. Of note, there was a tendency to reduced PGD2 levels in the CSF after treatment with the antipyretic drugs. However, only SC560 and the high dose of celecoxib (50 mg/kg) reduced the PGD2 levels significantly. In summary, our experiments underscore the pivotal role of PGE2 as the principal downstream mediator of fever. Moreover, we demonstrate that PGD2 is also involved in the mechanisms underlying fever. Our data suggest that PGD2 exerts an indirect pyrogenic effect by modulating the availability of PGE2 in the CSF. Additional studies are needed to explore the exact mechanism by