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Through this survey, four species of aphelinid, one species of encyrtid, and one species of signiphorid wasp (Hymenoptera: Chalcidoidea) were collected and identified as follows: Aphytis japonicus DeBach and Azim, Encarsia berlesei (Howard), Marietta carnesi (Howard), Pteroptrix sp. 2, Arrhenophagus chionaspidis Aurivillius, and Chartocerus subaenus (Förster). Among these, C. subaenus is recorded newly from the Korean parasitoid fauna. Also, three species of aphelinids and one species of signiphorid are newly added as parasitic wasps associated with Pseudaulacaspis cockerelli (Cooley) (Hemiptera: Coccoidea) from Korea. In this paper, the list of parasitoid species of P. cockerelli that occur in Korea is updated and a brief diagnosis and photographs of these species are provided.
The Scarabaeus subgenus Scarabaeolus Balthasar, 1965 (Scarabaeidae: Scarabaeinae: Scarabaeini) is defined and nine new species are described, six from the Republic of South Africa [S. (S.) fragilis sp. n., S. (S.) krugeri sp. n., S. (S.) lizleri sp. n., S. (S.) orientalis sp. n., S. (S.) rugosipennis sp. n., S. (S.) similis sp. n.] and one each from Angola [S. (S.) cunene sp. n.], Namibia [S. (S.) namibensis sp. n.] and Kenya [S. (S.) werneri sp. n.], bringing the number of recorded species up to 41. Species accounts listing original descriptions, subsequent accounts, type localities, type repositories, and geographic distributions are provided for all the species. The status of S. (S.) reichei Waterhouse, 1890 and of S. (S.) bohemani Harold, 1868, both formerly synonymized and reinstated, are discussed. It is concluded that S. (S.) reichei is synonymous with S. (S.) canaliculatus Fairmaire, 1888, whereas S. (S.) bohemani differs from S. (S.) palemo Olivier, 1789 in the color of antennal club and shape of paramere tips, and is upheld pending availability of molecular data.
Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (allo-HSCT) offers potential cure to acute myeloid leukemia (AML) patients. However, infections with commensal bacteria are an important cause for non-relapse mortality (NRM). We have previously described the impact of multidrug-resistant organism (MDRO) colonization on the survival of allo-HSCT patients. In the aforementioned publication, according to consensus, we there did not consider the opportunistic gram-negative bacterium Stenotrophomonas maltophilia (S. maltophilia) to be an MDRO. Since rate of S. maltophilia colonization is increasing, and it is not known whether this poses a risk for allo-HSCT patients, we here analyzed here its effect on the previously described and now extended patient cohort. We report on 291 AML patients undergoing allo-HSCT. Twenty of 291 patients (6.9%) were colonized with S. maltophilia. Colonized patients did not differ from non-colonized patients with respect to their age, remission status before allo-HSCT, donor type and HSCT-comorbidity index. S. maltophilia colonized patients had a worse overall survival (OS) from 6 months up to 60 months (85% vs. 88.1% and 24.7% vs. 59.7%; p = 0.007) due to a higher NRM after allo-HSCT (6 months: 15% vs. 4.8% and 60 months: 40.1% vs. 16.2% p = 0.003). The main cause of mortality in colonized patients was infection (46.2% of all deaths) and in non-colonized patients relapse (58.8% of all deaths). 5/20 colonized patients developed an invasive infection with S. maltophilia. The worse OS after allo-HSCT due to higher infection related mortality might implicate the screening of allo-HSCT patients for S. maltophilia and a closer observation of colonized patients as outpatients.
Background: Drugs used to treat gastrointestinal diseases (GI drugs) are widely used either as prescription or over23 the-counter (OTC) medications and belong to both the ten most prescribed and ten most sold OTC medications worldwide. Current clinical practice shows that in many cases, these drugs are administered concomitantly with other drug products. Due to their metabolic properties and mechanisms of action, the drugs used to treat gastrointestinal diseases can change the pharmacokinetics of some co27 administered drugs. In certain cases, these interactions can lead to failure of treatment or to the occurrence of serious adverse events. The mechanism of interaction depends highly on drug properties and differs among therapeutic categories. Understanding these interactions is essential to providing recommendations for optimal drug therapy.
Objective: To discuss the most frequent interactions between GI and other drugs, including identification of the mechanisms behind these interactions, where possible.
Conclusion: Interactions with GI drugs are numerous and can be highly significant clinically. Whilst alterations in bioavailability due to changes in solubility, dissolution rate and metabolic interactions can be (for the most part) easily identified, interactions that are mediated through other mechanisms, such as permeability or microbiota, are less well understood. Future work should focus on characterizing these aspects.
Nukleinsäuren besitzen neben der Speicherung und Übertragung der genetischen Information weitere vielfältige Funktionen in einem komplexen und dynamischen Netzwerk von gleichzeitig ablaufenden Prozessen in der Zelle. Die gezielte Kontrolle bestimmter Nukleinsäuren kann helfen, die jeweiligen Prozesse zu studieren oder auch zu manipulieren. Photoaktive Verbindungen, wie photolabile Schutzgruppen oder Photoschalter, sind ideal dazu geeignet die Struktur und Funktion von Nukleinsäuren zu studieren. Photolabile Schutzgruppen werden dazu meistens auf die Nukleobase installiert und stören die Watson-Crick Basenpaarung. Dies verhindert die Ausbildung einer Sekundärstruktur oder die Möglichkeit einen stabilen Doppelstrang zu bilden. Licht ist ein nicht-invasives Trigger-signal und kann mit hoher Orts- und Zeitauflösung angewendet werden, um selektiv die temporär geschützten Nukleinsäuren in der Zelle zu aktivieren.
Das erste Projekt dieser Arbeit ist eine Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Erin Schuman (MPI für Hirnforschung) und beschäftigt sich mit der lichtgesteuerten Regulation der miR-181a Aktivität in hippocampalen Neuronen von Ratten. Die Langzeitpotenzierung (LTP) ist der primäre Mechanismus von synaptischer Plastizität und somit essentiell für Lernen und Gedächtnis. Die langfristige Aufrechterhaltung von LTP erfordert eine gesteigerte (lokale) Proteinbiosynthese, ein Prozess, der noch nicht vollständig aufgeklärt ist. Die miR-181a reguliert die Genexpression von zwei für synaptische Plastizität wichtigen Proteinen, GluA2 und CaMKIIα. Mit einem lichtaktivierbaren AntimiR sollte der Einfluss der miR-181a auf die lokale Proteinsynthese von CaMKIIα und GluA2 untersucht werden. Photolabile Schutzgruppen sollen eine ortsaufgelöste Aktivierung des AntimiRs in den Dendriten ermöglichen. Ein Tracking-Fluorophor sollte die Lokalisierung des AntimiRs und eine gezielte Lichtaktivierung ermöglichen. Die Bindung der miRNA sollte fluoreszent visualisiert werden können, um eine Korrelation zwischen der inhibierten Menge an miR-181a und den neu synthetisierten CaMKIIα-Molekülen zu untersuchen. In diesem Projekt wurden drei Konzepte zur Synthese von lichtregulierbaren AntimiR-Sonden verglichen: Das erste Konzept verwendete eine Thiazolorange-basierte Hybridisierungssonde nach Seitz et al. Allerdings war mit diesem Konzept der Fluoreszenzanstieg zur Visualisierung der Hybridisierung zu gering. Im zweiten Konzept wurde ein dual-Fluorophor markierter Molecular Beacon entwickelt, bei dem die photolabilen Schutzgruppen in der Schleifen-Region die Hybridisierung der miR-181a vor Belichtung verhinderten. Nach Optimierung der Stammlänge, Anzahl und Position der photolabilen Schutzgruppen, sowie Auswahl des idealen Fluorophor-Quencher Paars, konnte nach UV-Bestrahlung in Anwesenheit der miR-181a ein signifikanter Anstieg des Hybridisierungsreporter-Fluorophors gemessen werden. Das dritte Konzept untersuchte lichtaktivierbare Hairpin-Sonden, bei denen ein Gegenstrang (Blockierstrang) über einen photospaltbaren Linker mit dem AntimiR verknüpft wurde. Dabei musste die optimale Länge des Blockierstrangs und die Anzahl der photo-spaltbaren Linker im Blockierstrang ermittelt werden, sodass die miR-181a erst nach Photoaktivierung das AntimiR binden und den Quencher-markierten Strang verdrängen konnte. Die in vitro Experimente vom Arbeitskreis Schuman waren zu dem Zeitpunkt des Einreichens dieser Arbeit noch nicht abgeschlossen. Erste Ergebnisse zeigten, dass der mRNA und Protein-Level von CaMKIIα eines gesamten hippocampalen Neurons durch ein nicht-lichtaktivierbare AntimiR um den Faktor ~1,5 gesteigert werden konnte. Zudem konnte durch die lokale Bestrahlung einer lichtaktivierbaren Hairpin-Sonde die lokale Gen-expression von CaMKIIα in einem Dendriten deutlich gesteigert werden.
Das zweite Projekt dieser Arbeit beschäftigte sich mit der reversiblen Lichtregulation von DNA und RNA durch Azobenzol Photoschalter. Azobenzole eignen sich ideal für die Regulation der Duplexstabilität, denn das planare trans-Azobenzol kann zwischen die Basen interkalieren und somit einen Doppelstrang stabilisieren. UV-Licht überführt das trans-Isomer in das cis-Isomer. Dies ist gewinkelt, benötigt mehr Platz und stört dadurch die Stabilität eines Nukleinsäuredoppelstrangs. Entscheidend für die Effizienz der Regulation der Duplexstabilität ist der Linker, der das Azobenzol mit der Nukleinsäure verknüpft. Während vorangegange Studien von Asanuma et al. unnatürliche Linker (D-Threoninol, tAzo) verwendeten, wurde in dieser Studie das Azobenzol mit der C1‘-Position von (Desoxy-)Ribose C-Nukleoside verknüpft, um Azobenzol (pAzo und mAzo) zu erhalten. Der Riboselinker sollte die helikale Natur der Nukleinsäure optimal nachahmen und möglichst wenig Störung des Ribose-Phosphat-Rückgrats bewirken. Thermische Stabilitätsstudien zeigten, dass UV-Licht induzierte trans-zu-cis Isomerisierung den Schmelzpunkt eines RNA- und DNA-Duplexes um 5,9 und 4,6 °C erniedrigte. Dabei führte der Austausch eines Nukleotids gegen pAzo oder mAzo zu einer effektiveren Regulation der Duplexstabilität als der zusätzliche Einbau eines Azobenzol C-Nukleosids in die Sequenz. Ein Vergleich mit dem in der Literatur etablierten System, tAzo, zeigte, dass pAzo und mAzo teilweise einen stärkeren Duplexdestabilisierungseffekt nach UV-Bestrahlung bewirkten.
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While interleukin (IL)-1β is a potent pro-inflammatory cytokine involved in host defense, high levels can cause life-threatening sterile inflammation including systemic inflammatory response syndrome. Hence, the control of IL-1β secretion is of outstanding biomedical importance. In response to a first inflammatory stimulus such as lipopolysaccharide, pro-IL-1β is synthesized as a cytoplasmic inactive pro-form. Extracellular ATP originating from injured cells is a prototypical second signal for inflammasome-dependent maturation and release of IL-1β. The human anti-protease alpha-1 antitrypsin (AAT) and IL-1β regulate each other via mechanisms that are only partially understood. Here, we demonstrate that physiological concentrations of AAT efficiently inhibit ATP-induced release of IL-1β from primary human blood mononuclear cells, monocytic U937 cells, and rat lung tissue, whereas ATP-independent IL-1β release is not impaired. Both, native and oxidized AAT are active, suggesting that the inhibition of IL-1β release is independent of the anti-elastase activity of AAT. Signaling of AAT in monocytic cells involves the lipid scavenger receptor CD36, calcium-independent phospholipase A2β, and the release of a small soluble mediator. This mediator leads to the activation of nicotinic acetylcholine receptors, which efficiently inhibit ATP-induced P2X7 receptor activation and inflammasome assembly. We suggest that AAT controls ATP-induced IL-1β release from human mononuclear blood cells by a novel triple-membrane-passing signaling pathway. This pathway may have clinical implications for the prevention of sterile pulmonary and systemic inflammation.
Personen- und Organisationsmerkmale als Gelingensbedingungen im pädagogischen Vorbereitungsdienst
(2018)
Die vorliegende Arbeit greift die defizitäre empirische Befundlage zur Wahrnehmung der zweiten Ausbildungsphase des Lehrerberufs – dem Referendariat – auf. Sie geht der Frage nach, wie das Belastungserleben der Referendare mit Merkmalen der Person oder Organisation verknüpft ist. Bestehende Forschungsaktivtäten legen ihren Fokus auf die Wahrnehmung erfahrener Lehrkräfte im Beruf. Es fehlt an Studien, die das Erleben im Referendariat diskutieren. Die vorliegende, primär explorativ ausgerichtete Arbeit nimmt diese Ausbildungsphase in den Blick. Die Datenbasis der Arbeit bildet die Evaluationsstudie „Pädagogische Entwicklungsbilanzen an Studienseminaren“ (PEB-Sem), die in Hessen zum Einsatz kam. Es werden Daten von 3808 Referendaren sekundäranalytisch ausgewertet. Da die Beschreibung der Untersuchungsgruppe im Referendariat selbst wenig Vergleichsmöglichkeiten zur Absicherung der Daten bietet, wurde PEB-Sem im Praxissemester bei einer Vergleichsgruppe von Lehramtsstudierenden an der Goethe-Universität eingesetzt.
Personale Merkmale im Umgang mit Belastungen wurden über objektive Aspekte (Alter, Geschlecht, Lehramtsstufe, pädagogische Vorerfahrungen) sowie über Persönlichkeitscharakteristika (Selbstwirksamkeitserwartungen, Resilienz) operationalisiert. Merkmale der Organisation des Vorbereitungsdiensts wurden über Skalen erhoben, welche die Ausbildungsbeziehungen zwischen Referendaren und Ausbildern, Mentoren sowie der Seminarleitung oder die Kohärenz der Ausbildung erfassen.
In den Ergebnissen der Analyse personenbezogener Merkmale zeigt sich, dass vor allem die Resilienz das Belastungserleben der Referendare erklären kann, während die pädagogischen Vorerfahrungen oder die Selbstwirksamkeitserwartungen nur einen geringen Anteil der Belastungswahrnehmung erklären können. Die Belastung in der Ausbildung wird über die Zentralstellung des Leistungsdrucks, der durch die bewerteten Unterrichtsbesuche, Zeitdruck oder auch die Prüfungsbelastung zum Ende der Ausbildung entsteht, maßgeblich bestimmt. Zwischen den Faktoren der Organisation und der Belastungswahrnehmung, wie sie z.B. für die Unterstützung durch die Ausbilder und Mentoren untersucht wurden, konnten nur schwache Zusammenhänge zur Belastung nachgewiesen werden. Die vergleichende Betrachtung von Referendaren und Studierenden im Praxissemester kann Unterschiede im Erleben dieser beiden Ausbildungsabschnitte herausarbeiten. Die berufliche Erfahrung, welche die Referendare den Studierenden voraushaben, wirkt sich, entgegen der Annahme, nicht positiv auf die Belastungswahrnehmung aus: Referendare zeigen sich stärker belastet als Lehramtsstudierende. Bezogen auf die Unterschiede in der Einschätzung der Resilienz sind es wieder die Lehramtsstudierenden, die im Vergleich zu den Referendaren über eine stärkere Widerstandfähigkeit verfügen.
Die vergleichende Betrachtung beider Ausbildungsphasen vermitteln ein besseres Verständnis und eine größere Nähe zum jeweiligen Ausbildungskontext. Die Befunde der Studie deuten auf die Notwendigkeit hin, sich mit Unsicherheiten und Belastungen, die durch die Bewertungssituationen und den Anpassungsdruck an die Erwartungen der Ausbilder und Mentoren entstehen können, stärker zu befassen. An diese Ergebnisse lassen sich Implikationen für die Praxis und mögliche Ansatzpunkte für weitere Forschungsbemühen anschließen.
Bacterial pathogens exploit eukaryotic pathways for their own end. Upon ingestion, Salmonella enterica serovar Typhimurium passes through the stomach and then catalyzes its uptake across the intestinal epithelium. It survives and replicates in an acidic vacuole through the action of virulence factors secreted by a type three secretion system located on Salmonella pathogenicity island 2 (SPI-2). Two secreted effectors, SifA and SseJ, are sufficient for endosomal tubule formation, which modifies the vacuole and enables Salmonella to replicate within it. Two-color, superresolution imaging of the secreted virulence factor SseJ and tubulin revealed that SseJ formed clusters of conserved size at regular, periodic intervals in the host cytoplasm. Analysis of SseJ clustering indicated the presence of a pearling effect, which is a force-driven, osmotically sensitive process. The pearling transition is an instability driven by membranes under tension; it is induced by hypotonic or hypertonic buffer exchange and leads to the formation of beadlike structures of similar size and regular spacing. Reducing the osmolality of the fixation conditions using glutaraldehyde enabled visualization of continuous and intact tubules. Correlation analysis revealed that SseJ was colocalized with the motor protein kinesin. Tubulation of the endoplasmic reticulum is driven by microtubule motors, and in the present work, we describe how Salmonella has coopted the microtubule motor kinesin to drive the force-dependent process of endosomal tubulation. Thus, endosomal tubule formation is a force-driven process catalyzed by Salmonella virulence factors secreted into the host cytoplasm during infection.
Truffles (Tuber spp.) are the fruiting bodies of symbiotic fungi, which are prized food delicacies. The marked aroma variability observed among truffles of the same species has been attributed to a series of factors that are still debated. This is because factors (i.e. genetics, maturation, geographical location and the microbial community colonizing truffles) often co-vary in truffle orchards. Here, we removed the co-variance effect by investigating truffle flavour in axenic cultures of nine strains of the white truffle Tuber borchii. This allowed us to investigate the influence of genetics on truffle aroma. Specifically, we quantified aroma variability and explored whether strain selection could be used to improve human-sensed truffle flavour. Our results illustrate that aroma variability among strains is predominantly linked to amino acid catabolism through the Ehrlich pathway, as confirmed by 13C labelling experiments. We furthermore exemplified through sensory analysis that the human nose is able to distinguish among strains and that sulfur volatiles derived from the catabolism of methionine have the strongest influence on aroma characteristics. Overall, our results demonstrate that genetics influences truffle aroma much more deeply than previously thought and illustrate the usefulness of strain selection for improving truffle flavour.
Regulation of protein turnover allows cells to react to their environment and maintain homeostasis. Proteins can show different turnover rates in different tissue, but little is known about protein turnover in different brain cell types. We used dynamic SILAC to determine half-lives of over 5100 proteins in rat primary hippocampal cultures as well as in neuron-enriched and glia-enriched cultures ranging from <1 to >20 days. In contrast to synaptic proteins, membrane proteins were relatively shorter-lived and mitochondrial proteins were longer-lived compared to the population. Half-lives also correlate with protein functions and the dynamics of the complexes they are incorporated in. Proteins in glia possessed shorter half-lives than the same proteins in neurons. The presence of glia sped up or slowed down the turnover of neuronal proteins. Our results demonstrate that both the cell-type of origin as well as the nature of the extracellular environment have potent influences on protein turnover.
Many cancers have the tumor suppressor p53 inactivated by mutation, making reactivation of mutant p53 with small molecules a promising strategy for the development of novel anticancer therapeutics. The oncogenic p53 mutation Y220C, which accounts for approximately 100,000 cancer cases per year, creates an extended surface crevice in the DNA-binding domain, which destabilizes p53 and causes denaturation and aggregation. Here, we describe the structure-guided design of a novel class of small-molecule Y220C stabilizers and the challenging synthetic routes developed in the process. The synthesized chemical probe MB710, an aminobenzothiazole derivative, binds tightly to the Y220C pocket and stabilizes p53-Y220C in vitro. MB725, an ethylamide analogue of MB710, induced selective viability reduction in several p53-Y220C cancer cell lines while being well tolerated in control cell lines. Reduction of viability correlated with increased and selective transcription of p53 target genes such as BTG2, p21, PUMA, FAS, TNF, and TNFRSF10B, which promote apoptosis and cell cycle arrest, suggesting compound-mediated transcriptional activation of the Y220C mutant. Our data provide a framework for the development of a class of potent, non-toxic compounds for reactivating the Y220C mutant in anticancer therapy.
In 1957, Craig Mooney published a set of human face stimuli to study perceptual closure: the formation of a coherent percept on the basis of minimal visual information. Images of this type, now known as “Mooney faces”, are widely used in cognitive psychology and neuroscience because they offer a means of inducing variable perception with constant visuo-spatial characteristics (they are often not perceived as faces if viewed upside down). Mooney’s original set of 40 stimuli has been employed in several studies. However, it is often necessary to use a much larger stimulus set. We created a new set of over 500 Mooney faces and tested them on a cohort of human observers. We present the results of our tests here, and make the stimuli freely available via the internet. Our test results can be used to select subsets of the stimuli that are most suited for a given experimental purpose.
Effect of progesterone on Smad signaling and TGF-β/Smad-regulated genes in lung epithelial cells
(2018)
The effect of endogenous progesterone and/or exogenous pre- or postnatal progesterone application on lung function of preterm infants is poorly defined. While prenatal progesterone substitution may prevent preterm birth, in vitro and in vivo data suggest a benefit of postnatal progesterone replacement on the incidence and severity of bronchopulmonary dysplasia (BPD). However, the molecular mechanisms responsible for progesterone’s effects are undefined. Numerous factors are involved in lung development, airway inflammation, and airway remodeling: the transforming growth factor beta (TGF-β)/mothers against decapentaplegic homolog (Smad) signaling pathway and TGF-β-regulated genes, such as connective tissue growth factor (CTGF), transgelin (TAGLN), and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1). These processes contribute to the development of BPD. The aim of the present study was to clarify whether progesterone could affect TGF-β1-activated Smad signaling and CTGF/transgelin/PAI-1 expression in lung epithelial cells. The pharmacological effect of progesterone on Smad signaling was investigated using a TGF-β1-inducible luciferase reporter and western blotting analysis of phosphorylated Smad2/3 in A549 lung epithelial cells. The regulation of CTGF, transgelin, and PAI-1 expression by progesterone was studied using a promoter-based luciferase reporter, quantitative real-time PCR, and western blotting in the same cell line. While progesterone alone had no direct effect on Smad signaling in lung epithelial cells, it dose-dependently inhibited TGF-β1-induced Smad3 phosphorylation, as shown by luciferase assays and western blotting analysis. Progesterone also antagonized the TGF-β1/Smad-induced upregulation of CTGF, transgelin, and PAI-1 at the promoter, mRNA, and/or protein levels. The present study highlights possible new molecular mechanisms involving progesterone, including inhibition of TGF-β1-activated Smad signaling and TGF-β1-regulated genes involved in BPD pathogenesis, which are likely to attenuate the development of BPD by inhibiting TGF-β1-mediated airway remodeling. Understanding these mechanisms might help to explain the effects of pre- or postnatal application of progesterone on lung diseases of preterm infants.
This study was designed to characterize morphologic stages during neuroma development post amputation with an eye toward developing better treatment strategies that intervene before neuromas are fully formed. Right forelimbs of 30 Sprague Dawley rats were amputated and limb stumps were collected at 3, 7, 28, 60 and 90 Days Post Amputation (DPA). Morphology of newly formed nerves and neuromas were assessed via general histology and neurofilament protein antibody staining. Analysis revealed six morphological characteristics during nerve and neuroma development; 1) normal nerve, 2) degenerating axons, 3) axonal sprouts, 4) unorganized bundles of axons, 5) unorganized axon growth into muscles, and 6) unorganized axon growth into fibrotic tissue (neuroma). At early stages (3 & 7 DPA) after amputation, normal nerves could be identified throughout the limb stump and small areas of axonal sprouts were present near the site of injury. Signs of degenerating axons were evident from 7 to 90 DPA. From day 28 on, variability of nerve characteristics with signs of unorganized axon growth into muscle and fibrotic tissue and neuroma formation became visible in multiple areas of stump tissue. These pathological features became more evident on days 60 and 90. At 90 DPA frank neuroma formation was present in all stump tissue. By following nerve regrowth and neuroma formation after amputation we were able to identify 6 separate histological stages of nerve regrowth and neuroma development. Axonal regrowth was observed as early as 3 DPA and signs of unorganized axonal growth and neuroma formation were evident by 28 DPA. Based on these observations we speculate that neuroma treatment and or prevention strategies might be more successful if targeted at the initial stages of development and not after 28 DPA.
Background and aims: Expression of carbonic anhydrase IX (CA9), an enzyme expressed in response to hypoxia, acidosis and oncogenic alterations, is reported to be a prognostic factor in HCC patients. Here we evaluated serum CA9 levels in HCC and cirrhosis patients.
Methods: HCC and cirrhosis patients were prospectively recruited and CA9 levels were determined. CA9 levels were compared to stages of cirrhosis and HCC stages. The association of the CA9 levels and overall survival (OS) was assessed. Furthermore, immunohistochemical CA9 expression in HCC and cirrhosis was evaluated.
Results: 215 patients with HCC were included. The median serum CA9 concentration in patients with HCC was 370 pg/ml and significantly higher than in a healthy cohort. Patients with advanced cancer stages (BCLC and ALBI score) had hid significant higher levels of CA9 in the serum. HCC patients with high serum CA9 concentrations (>400 pg/ml) had an increased mortality risk (hazard ratio (HR) 1.690, 95% confidence interval (CI) 1.017–2.809, P = 0.043). Serum CA9 concentration in cirrhotic patients did not differ significantly from HCC patients. Higher CA9 levels in cirrhotic patients correlated with portal hypertension and esophageal varices. Patients with ethanol induced cirrhosis had the highest CA9 levels in both cohorts. Levels of CA9 did not correlate with immunohistochemical expression.
Conclusions: We conclude that a high CA9 level is a possible prognostic indicator for a poor outcome in HCC patients. The high CA9 levels are probably mainly associated with portal hypertension. Ductular reactions might be a possible source of serum CA9.
Transmission of temporally correlated spike trains through synapses with short-term depression
(2018)
Short-term synaptic depression, caused by depletion of releasable neurotransmitter, modulates the strength of neuronal connections in a history-dependent manner. Quantifying the statistics of synaptic transmission requires stochastic models that link probabilistic neurotransmitter release with presynaptic spike-train statistics. Common approaches are to model the presynaptic spike train as either regular or a memory-less Poisson process: few analytical results are available that describe depressing synapses when the afferent spike train has more complex, temporally correlated statistics such as bursts. Here we present a series of analytical results—from vesicle release-site occupancy statistics, via neurotransmitter release, to the post-synaptic voltage mean and variance—for depressing synapses driven by correlated presynaptic spike trains. The class of presynaptic drive considered is that fully characterised by the inter-spike-interval distribution and encompasses a broad range of models used for neuronal circuit and network analyses, such as integrate-and-fire models with a complete post-spike reset and receiving sufficiently short-time correlated drive. We further demonstrate that the derived post-synaptic voltage mean and variance allow for a simple and accurate approximation of the firing rate of the post-synaptic neuron, using the exponential integrate-and-fire model as an example. These results extend the level of biological detail included in models of synaptic transmission and will allow for the incorporation of more complex and physiologically relevant firing patterns into future studies of neuronal networks.
Im Zeitraum vom 7. bis zum 9. Dezember 2017 fand an der Universität Breslau (Wrocław) in Kooperation mit der Ruhr-Universität Bochum die Winterschool "Europa: Poetik und Politik" statt. Die gut zwanzig Teilnehmerinnen und Teilnehmer – darunter Professor*innen, wissenschaftliche Mitarbeiter*innen und Studierende beider Universitäten – diskutierten die neuere Geschichte von Europa-Diskursen von der Romantik bis in die Gegenwart. Ausgangspunkt der Tagung war die gegenwärtige Krise der Europäischen Union, die – so zeigte sich im Verlauf der Tagung – als Fortführung der leitmotivischen 'Schwellensituationen' zu verstehen ist, die als das Gemeinsame der diskutierten Texte und somit in gewisser Weise als konstitutiv für den Europa-Diskurs erkannt wurden.
Entwicklung von Immunisierungsstrategien zur Induktion hoher funktionaler Antikörperantworten
(2018)
Neuartige Viren und Erreger, die sich antigenetisch tiefgreifend von bekannten Varianten unterscheiden, können verheerende Epidemien auslösen, da weder gegen diese Erreger eine Immunität in der Bevölkerung besteht, noch prophylaktische oder therapeutische Maßnahmen verfügbar sind. Eine prophylaktisch vermittelte Immunität durch Impfung stellt die bei Weitem effektivste Methode zur Vorbeugung viraler Infektionen dar, jedoch sind die Entwicklungs- und Herstellungszeiten eines neuen Impfstoffs in der Regel mit der Ausbruchsdynamik nicht kompatibel. Inzwischen steht zwar eine überschaubare Anzahl antiviraler Medikamente zur Verfügung, doch ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass diese meist hoch spezifischen Wirkstoffe gegen neu auftretende Viren aktiv sind. Das beispiellose Ausmaß der Ebola-Epidemie 2014 führte zum Einsatz experimenteller antikörperbasierter Therapien, welche das Potential der passiven Vermittlung von temporärem Immunschutz naiver Personen verdeutlicht. Für viele neuartige Viren ist die Entwicklung von Therapieansätzen allerdings noch nicht entsprechend weit fortgeschritten. Zudem bedingt eine Verwendung des eigentlichen Erregers oft hohe Sicherheitsmaßnahmen, was die Arbeit erschwert. Aus diesem Grund werden Notfalltherapien benötigt, die schnell in klinisch relevanter Qualität und Quantität unter niedrigen biologischen Sicherheitsmaßnahmen produziert werden können.
Diese Arbeit basiert auf der zentralen Hypothese, dass die Induktion von hohen Titern funktioneller Antikörperantworten die Basis für einen breiteren Schutz gegen antigenetisch entferntere Virusstämme sowie für die schnelle Produktion von therapeutischen Antiseren darstellt.
Um diese Hypothese zu testen und Einblicke in verschiedene Aspekte dieses Prozesses zu bekommen, wurde zunächst die Nutzung von Adjuvanzien als Zusätze für Impfstoffe am Beispiel des pandemischen A(H1N1)pdm09-Impfstoffs untersucht. Neben den alljährlichen Epidemien, die von saisonalen Influenza-A-Viren der Subtypen H1N1 oder H2N3 verursacht werden, können neuartige Subtypen zu weltweiten Pandemien führen. Während die saisonalen Influenza-Impfstoffe in der Regel keine Adjuvanzien enthalten, wurden einige pandemische H1N1-Impfstoffe aus 2009 mit einem reduzierten Antigengehalt formuliert und mit squalenbasierten Adjuvanzien kombiniert, um eine ausreichende Wirksamkeit bei größerer Verfügbarkeit zu gewährleisten. Zur Charakterisierung des Effekts dieser Adjuvanzien auf die Immunantworten wurden Frettchen mit 2 µg des kommerziellen H1N1pmd09-Impfstoffes alleine sowie in Kombination mit verschiedenen Adjuvanzien immunisiert, die Antikörpertiter gegen homologe und heterologe Influenzastämme untersucht und mit dem Schutz vor einer Infektion korreliert. Dabei zeigte sich, dass die Verwendung squalenbasierter Adjuvanzien die funktionalen Antikörperantworten um das 100-fache erhöhte und zu einer signifikant reduzierten Viruslast nach der Infektion mit dem homologen pandemischen Virus führte. Während in keiner Gruppe Antikörper gegen die heterologen Hämagglutinin-(HA-)Proteine H3, H5, H7 und H9 nachweisbar waren, induzierten mit squalenbasierten Adjuvanzien kombinierte Impfstoffe subtypenspezifische Antikörper gegen das N1 Neuraminidase-(NA-)Protein einschließlich H5N1. Darüber hinaus führte die Immunisierung mit squalenbasierten Adjuvanzien zu einer besseren Kontrolle der Influenzavirus-Replikation in den oberen Atemwegen.
Anschließend wurde im zweiten Teil dieser Arbeit unter Einbeziehung der gewonnenen Erkenntnisse eine Immunisierungsstrategie zur schnellen Produktion therapeutischer Hyper-immunseren entwickelt, wobei unterschiedliche Antigenexpressionssysteme miteinander verglichen wurden. Während in den frühen Stadien eines Ausbruchs Rekonvaleszenzseren nicht ohne weiteres verfügbar sind, können Antiseren tierischen Ursprungs innerhalb eines kurzen Zeitraums hergestellt werden. Die Herausforderung liegt in der schnellen Induktion einer schützenden Immunität, wobei die effiziente Produktion und Reinigung von Hyperimmunserum in klinisch relevanten Mengen ebenso essenziell ist wie die Anpassungsfähigkeit der Immunisierungsstrategie an neue oder hinsichtlich ihrer Antigenizität veränderte Viren. Hierzu wurden verschiedene Immunisierungsstrategien in Mäusen und Kaninchen verglichen, die unterschiedliche Expressionssysteme für das Modellantigen Ebolavirus-Glykoprotein (EBOV-GP) verwenden: (i) Ebolavirus-ähnliche Partikel (VLP), (ii) das rekombinante modifizierte Vacciniavirus Ankara (MVA) sowie (iii) das rekombinante Virus der vesikulären Stomatitis (VSV). Im Ergebnis induzierte eine dreimalige Immunisierung mit VLPs in Kombination mit squalenhaltigem Adjuvans neutralisierende Antikörpertiter, die vergleichbar mit der Immunisierung mit replikationskompetentem VSVΔG/EBOV-GP waren. Dies deutet darauf hin, dass nicht die De-novo-Antigenexpression, sondern vielmehr die mehrfache Präsentation des Antigens in nativer Konformation für die Produktion von neutralisierenden Antikörpern essenziell ist. Darüber hinaus waren die funktionalen Antikörpertiter aller Kaninchenseren in der In-vitro-Analyse gegen das Wildtypvirus 10- bis 100-fach höher als der Durchschnitt, der in mit VSVΔG/EBOV-GP geimpften Probanden beobachtet wurde. Die Etablierung eines optimierten mehrstufigen Reinigungsverfahrens unter Verwendung einer zweistufigen Ammoniumsulfat-Präzipitation, gefolgt von einer Protein-A-Affinitätschromatographie, führte zu aufgereinigten IgG-Präparationen mit nahezu unveränderter neutralisierender Aktivität, die über neun Tage im xenogenen In-vivo-Modell stabil waren. Die signifikante Erhöhung von totalen und funktionalen Antikörpertitern in Kombination mit einer größeren Breite der Antikörperantwort im Kontext von squalenbasierten Adjuvanzien stützt die Hypothese dieser Arbeit. Adjuvantierte Immunisierungsstrategien sind damit ein vielversprechender Ansatz nicht nur zur Wirksamkeitssteigerung von Subunit- und Proteinimpfstoffen, sondern auch zur schnellen Herstellung von therapeutischen Antiseren.
Um molekulare Mechanismen in biologischen Prozessen zu verstehen, ist es unerlässlich biologisch aktive Verbindungen zu kontrollieren. Dabei spielt besonders die Aktivierung bzw. Desaktivierung von Genabschnitten eine zentrale Rolle in der gegenwärtigen chemischen, biologischen und medizinischen Forschung. Nukleinsäuren sind dabei offenkundige Zielmoleküle, da sie die Genexpression auf unterster Ebene regulieren und auf vielfältige Art und Weise an biologischen Prozessen beteiligt sind. Um solch eine genaue Steuerung zu erreichen, werden Nukleinsäuren häufig photolabil modifiziert und unter die Kontrolle von Licht gebracht. Da hochentwickelte Technologien es erlauben Photonen bestimmter Energie unter präziser räumlicher und zeitlicher Auflösung zu dosieren, ist Licht als nicht invasives Triggersignal ein besonders geeignetes Werkzeug um molekulare Prozesse zu kontrollieren.
Die Verwendung photolabiler Schutzgruppen („cage“) ermöglicht es, diese lichtaktivierbaren Nukleinsäuren („caged compound“) herzustellen. Üblicherweise werden Oligonukleotide damit an funktionsbestimmenden Stellen versehen, woraufhin die Funktion der Oligonukleotide unterdrückt wird. Die biologische Aktivität kann durch Bestrahlung mit Licht wieder hergestellt werden, da die photolabile Schutzgruppe durch den Lichtimpuls abgespalten wird. Neben der zeitweiligen Maskierung der Nukleinsäureaktivität existiert auch eine Methode, die als „photoaktivierbarer Strangbruch“ (‘‘caged strand break‘‘) bezeichnet wird. Dabei werden mit Hilfe von photolabilen Linkern (‘‘Verknüpfer‘‘) lichtinduzierte Strangbrüche in Oligonukleotiden ausgelöst, um so beispielsweise die Struktur eines Nukleinsäurestrangs zu zerstören. Die Idee der photoaktivierbaren Strangbrüche ist nicht neu, dennoch werden photolabile Schutzgruppen überwiegend nach der erstgenannten Strategie verwendet. Im Rahmen dieses Promotionsvorhabens wurden neue photosensitive Linkerbausteine für Oligonukleotide entwickelt und hergestellt, welche sich vor allem im Hinblick auf die Anwendbarkeit in lebenden biologischen Systemen von den bisherigen photolabilen Linkern unterscheiden.
Im ersten Projekt wurde ein nicht-nukleosidischer, photolabiler Linker, basierend auf dem Cumaringrundgerüst, entwickelt. Das Ziel war hier, vor allem, einen zweiphotonenaktiven Linker für biologische Anwendungen und Zweiphotonen-Fragestellungen nutzbar zu machen. Bisherige Zweiphotonen-Linker konnten hauptsächlich nur für Proteinverknüpfungen bzw. Neurotransmitter verwendet werden oder mussten chemisch umständlich (z.B. Click-Chemie) und postsynthetisch in Oligonukleotide eingeführt werden. Der neu entwickelte Zweiphotonen-Linker wurde als Phosphoramiditbaustein für die Oligonukelotid-Festphasensynthese synthetisiert, was einen problemlosen und automatisierten Einbau garantiert. Mit einem modifizierten Oligonukleotid konnten die photochemischen Eigenschaften des Linkers bestimmt und mit Hilfe eines fluoreszenzbasierten Verdrängungsassays und Lasertechniken der Zweiphotonen-Effekt visualisiert werden. Dazu wurde ein Hairpin-DNA-Strang hergestellt, welcher eine Linkermodifikation im Bereich der Loopregion enthält. Durch eine Thiolmodifikation am 5‘-Ende des Oligonukleotidstranges war es möglich, diesen in einem Maleimid-funktionalisierten Hydrogel zu fixieren. Ein DNA-Duplex mit einem Fluorophor/Quencherpaar und einer korrespondierenden Sequenz zum modifizierten Hairpin-Strang wurde ebenfalls dem System zugegeben, allerdings wurde dieser nicht fixiert, um Diffusion zu ermöglichen. Durch die räumliche Nähe des Fluorophors zum Quencher konnte im unbelichteten Zustand zunächst keine Fluoreszenz gemessen werden. Mit einem (Femtosekunden-)gepulsten Laser und dem damit verbundenen Bindungsbruch im Hairpin-Strang durch Zweiphotonen-Effekte wurde es dem fluoreszierenden Strang des DNA-Duplex ermöglicht, sich vom Quencher-Strang zu lösen und an den fixierten Strang zu hybridisieren. Das Photolyse-Ereignis konnte so in ein lokales Fluoreszenzsignal übersetzt und detektiert werden.
Der eindeutige Beweis, dass es sich tatsächlich um ein Zweiphotonen-induziertes Ereignis handelt, konnte durch die dreidimensional aufgelöste Photolyse und über die quadratische Anhängigkeit des Fluoreszenzsignals von der eingestrahlten Laserleistung erbracht werden.
Die generelle Kompatibilität des Cumarin-Linkers mit biologischen Systemen konnte in Zellkulturexperimenten gezeigt werden. Dazu wurde eine Transkriptionsfaktor-DNA Decoy-Strategie entwickelt, in der Linker-modifizierte DNA Decoys an regulatorische Transkriptionsfaktoren binden und diese aber auch photochemisch wieder freisetzen können („catch and release-Strategie“). Zellkulturexperimente, um mit dieser Methode das Transkriptionsfaktor-gesteuerte und endogene Gen für Cyclooxygenase-2 (COX2) zu regulieren, lieferten keine aussagekräftigen Ergebnisse. Daher wurden die verwendeten Zellen dahingehend manipuliert, sodass sie das Protein GFP (grün fluoreszierendes Protein) in Abhängigkeit von der Anwesenheit eines Transkriptionsfaktors exprimieren. Das so durch die Zellen verursachte Fluoreszenzsignal steht in direkter Abhängigkeit zur Decoy-Aktivität. Mit Hilfe modifizierter GFP-Decoys konnte hierbei eine Regulation auf Transkriptionsebene in biologischen Organismen erreicht werden. Mit dem Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA), einer molekularbiologischen in vitro-Analysetechnik, wurden die Interaktionen zwischen modifizierten Decoys und dem Transkriptionsfaktor untersucht.
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This thesis is concerned with systematic investigations of electronic noise in novel condensed matter systems. Although fluctuations are frequently considered a nuisance, that is, a disturbance limiting the accuracy of scientific measurements, in many cases they can reveal fundamental information about the inherent system dynamics. During the past decades, the study of electronic fluctuations has evolved into an indispensable tool in condensed matter physics.
The focus of the present work lies both in a further development of the fluctuation spectroscopy technique and in the study of materials of current interest. In particular, a comprehensive study of the charge carrier dynamics in the archetypal diluted magnetic semiconductors (Ga,Mn)As and (Ga,Mn)P was performed. In spite of extensive research work carried out during the last years, there still exists no theoretical consensus on the precise mechanism of ferromagnetic order and the electronic structure in these materials. Moreover, disorder and correlation effects complicate the understanding of these compounds.
Fluctuation spectroscopy experiments presented in this work provide strong evidence that a percolation transition is observed in samples with localized charge carriers, since the normalized resistance noise magnitude displays a significant enhancement around the Curie temperature. In addition, this quantity exhibits a power law scaling behavior as a function of the resistance, which is in good agreement with theoretical models of percolating systems.
By contrast, it was found that the resistance noise in metallic samples is mainly dominated by the physics of defects such as manganese interstitials and arsenic antisites. Furthermore, first noise studies were carried out on hafnia- and yttria-based resistive random access memories. In these memristor devices, the rupture and re-formation of oxygen deficient conducting filaments caused by the electric field and Joule heating driven motion of mobile anions lead to an unusual resistance switching behavior. For the first time, comparative noise measurements on oxygen deficient and stoichiometric hafnium oxide devices, as well as on novel yttrium oxide based devices were performed in this work. Finally, new strategies for noise measurements of highly insulating and extremely low-resistive samples were developed and realized. In detail, an experimental setup for the measurements of dielectric polarization fluctuations in insulating systems was designed and successfully tested. Here, the polarization noise of a sample is measured as current or voltage fluctuations produced within a capacitance cell. The study of dielectric polarization noise allows for conclusions to be drawn regarding equilibrium structural dynamics in insulators such as relaxor ferroelectrics. On the other hand, as successfully demonstrated for a heavy-fermion compound, focused ion beam etching enables to introduce a meander-shaped geometry in single crystal platelets, in order to strongly enhance the sample resistance and thus make resistance noise measurements possible. First results indicate a connection of the noise properties with the Kondo effect in the investigated material.