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Die Lyme-Borreliose, eine durch Zecken übertragene Multisystem-Erkrankung, wird durch die Spirochäte B. burgdorferi s. l. hervorgerufen. Die in vitro-Empfindlichkeit von Borrelien gegenüber einer ganzen Reihe von Substanzen ist bislang nicht oder nur unzureichend bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die in vitro-Empfindlichkeit von B. burgdorferi gegenüber einer Reihe von neu entwickelten Antibiotika im Vergleich zu bekannten Substanzen unter standardisierten Bedingungen untersucht. Im 1. Teil der Arbeit wurde ein neues kolorimetrisches Mikrodilutionstestverfahren in Kombination mit konventioneller Subkultivierung in Flüssigmedium zur Bestimmung der in vitro-Empfindlichkeit von 17 repräsentativ ausgewählten Borrelienstämmen gegenüber dem neu entwickelten Ketolid Cethromycin eingesetzt. Das Verfahren ist standardisiert, gut reproduzierbar und erlaubt es, mehrere Antibiotika bzw. Isolate gleichzeitig effizient zu testen. Die MHK90 für Cethromycin lag für die getesteten Isolate einheitlich bei  0,002 µg/ml. Die MBK90 lag bei 0,75 µg/ml. Im 2. Teil der Arbeit wurden auf der Basis von konventionellen Zellzählungen mittels Dunkelfeldmikroskopie zusätzlich Untersuchungen zur Aktivität von Cethromycin, Sitafloxacin und Gemifloxacin im Vergleich zu Ciprofloxacin und den bekanntermaßen gut gegen Borrelien wirksamen Substanzen Doxycyclin und Ceftriaxon für je ein repräsentatives Isolat der humanpathogenen Genospezies B. burgdorferi s. s., B. garinii und B. afzelii durchgeführt. Von den untersuchten neuen Substanzen zeigten Cethromycin (MHK [Mittelwert]: ≤ 0,002 µg/ml; MBK [Mittelwert]: 0,3 µg/ml) und Gemifloxacin (MHK [Mittelwert]: 0,06 µg/ml; MBK [Mittelwert]: 8 µg/ml) im Vergleich zu den in der Therapie der Lyme-Borreliose bewährten Substanzen Ceftriaxon (MHK [Mittelwert]: 0,016 µg/ml; MBK [Mittelwert]: 1,2 µg/ml) und Doxycyclin (MHK [Mittelwert]: 0,25 µg/ml; MBK: von 24 bis >32 µg/ml) die vielversprechendste Aktivität gegen B. burgdorferi. Diese Ergebnisse konnten in Hinblick auf die Aktivität der getesteten Antibiotika gegenüber Borrelien durch die zusätzlich über 120 h durchgeführten Time-Kill-Experimenten abgesichert werden. Im 3. Teil der Arbeit wurden dann unter Zuhilfenahme eines theoretischen Modells mittels Einbeziehung weiterer pharmakologischer und pharmakokinetischer Daten für alle getesteten Substanzen sogenannte Bakterizidie-Indizes (BIs) auf der Basis der erzielten in vitro-Resultate berechnet. BIs von > 2,8 stehen dabei für eine gute bis sehr gute antimikrobielle Aktivität. Für Cethromycin zeigte sich bei den untersuchten Isolaten ein rascher Anstieg der BIs schon nach einer sehr kurzen Inkubationszeit von 48 h. Dabei lagen die Werte für Cethromycin (BIs 5,0-7,59) nach 120 h sogar über denen von Doxycyclin (BIs 2,81-3,15). Ebenso lagen die errechneten BIs für Gemifloxacin nach 120 h (BIs 3,33-8,05) höher als für Doxycyclin. Ceftriaxon war allerdings die bei weitem am besten wirksame Substanz und zeigte auch die höchsten BIs von 14,96 bis 18,48. Unter Berücksichtigung aller verfügbaren Daten ergab sich aus der vorliegenden Arbeit zusammenfassend folgende Rangordnung für die in vitro-Aktivität der getesteten antibiotischen Substanzen: Ceftriaxon > Cethromycin > Gemifloxacin > Doxycyclin > Sitafloxacin > Ciprofloxacin. Für neu entwickelte Antibiotika stellen in vitro-Untersuchungen einen ersten Schritt für eine Charakterisierung ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit gegen Infektionserreger dar. Die Einbeziehung weiterer pharmakologischer Daten in die Interpretation solcher experimentell gewonnenen Ergebnisse ist innovativ, vermittelt zusätzliche Informationen und erlaubt eine vergleichende modellhafte Abschätzung der Aktivität solcher Substanzen unter Berücksichtigung wichtiger pharmakokinetischer und pharmakodynamischer Parameter. Zusammenfassend legen die in der vorliegenden Arbeit herausgearbeiteten Ergebnisse eine vielversprechende Aktivität von zwei neuen Substanzen (Cethromycin und Gemifloxacin) gegen B. burgdorferi nahe und lassen daher eine weitergehende klinische Prüfung dieser Antibiotika für eine mögliche therapeutische Anwendung bei Lyme-Borreliose sinnvoll erscheinen.
Aktivierende Mutationen der Fms-like tyrosine kinase (FLT3) treten bei 25 % der Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) auf und begünstigen die unkontrollierte Proliferation maligner Blasten. Autophagie ist ein intrazellulärer Prozess, durch den zytoplasmatische Bestandteile lysosomal abgebaut werden und fungiert als intrazellulärer Homöostase-Mechanismus unter Stress-Bedingungen.
Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, ob FLT3-ITD+-AML-Zellen vulnerabel gegenüber Autophagie-Hemmung sind.
Hierzu wurde zunächst untersucht, wie sich FLT3-ITD-Signaling und Autophagie unter basalen Wachstumsbedingungen gegenseitig beeinflussen. In einem genetischen Modell zeigte sich, dass FLT3-ITD-transformierte wachstumsfaktorunabhängige Zellen während ihrer fortgesetzten Proliferation vermehrt Autophagie betreiben. Lysosomale Autophagie-Inhibitoren zeigten jedoch unter diesen Bedingungen keine erhöhte Wirksamkeit gegenüber FLT3-ITD-positiven Zellen. Humane FLT3-ITD-positive AML-Zellen zeigten nach genetischer Deletion von ULK1 ebenfalls nur transiente und milde Proliferationsdefizite. Unter basalen Wachstumsbedingungen zeigte sich also keine erhöhte Vulnerabilität FLT3-ITD-exprimierender Zellen gegenüber Autophagie-Inhibition.
Daraufhin wurde die Bedeutung von Autophagie während pharmakologischer Hemmung von FLT3 untersucht. FLT3-Inhibition mittels AC220, einem FLT3-spezifischer Tyrosinkinase-Inhibitor, induzierte bzw. steigerte die autophagische Aktivität ähnlich stark wie eine direkte mTOR-Inhibition. Dies ließ sich im Zellmodell therapeutisch ausnutzen: eine Kombinationsbehandlung mit AC220 und einem lysosomalen Autophagie-Inhibitor zeigte eine synergistische antiproliferative Wirkung. Dies stellt möglicherweise einen neuen rationalen Kombinationsbehandlungsansatz für die Therapie FLT3-ITD-positiver AML-Patienten dar.
Die vorliegende Studie hat die Häufigkeit familiärer Tumorhäufungen in Familien von Patienten mit kolorektalen Karzinomen und klinische Kriterien untersucht, die mit dem vermehrten Auftreten von Tumoren in diesen Familien assoziiert sind. Die Bedeutung von klinischen Diagnosekriterien zur Erfassung familiärer Häufigkeiten von Tumoren wurde analysiert. Dabei zeigte sich, dass die klassischen Diagnosekriterien im Alltag keine Bedeutung haben (die Amsterdam-Kriterien werden kaum erfüllt). Dass sich andererseits familiäre Tumorhäufungen mit einfachen klinischen Kriterien in hohem Ausmaß erfassen lassen, dazu zählt als wichtiges Kriterium: • Ein weiterer betroffener Patient mit Tumorleiden in der Familien im Diagnosealter <= 55 Jahre, • die Vertikale Transmission HNPCC-typischer Tumore Bei Anwendung dieser Kriterien können nahezu 2/3 der Familiären Cluster erkannt werden. Die Kombination von Kriterien, wie etwa „Diagnosealter des Patienten <= 50 Jahre mit Angehörigen mit Karzinom im Diagnosealter <= 50 Jahre“, sowie die Kombination „Diagnosealter des Patienten <= 50 Jahre und die Vertikale Transmission HNPCC-typischer Karzinome“ verbessert die Erkennung von Familien mit Tumorhäufungen nicht. Das Tumorspektrum in den so definierten Familien entspricht dem des HNPCC. Das legt den Schluss nahe, dass es sich um eine abortive Form des HNPCC oder aber um ein molekulargenetisch differentes, aber in der Manifestation mit dem HNPCC überlappendes Syndrom handeln könnte. Ob bei den so definierten Familien eine präventive Diagnostik erfolgreich ist, bedarf weiterer Studien. Solange kein einfaches molekulargenetisches Verfahren leicht und kostengünstig zur Verfügung steht, sind diese Anamnesekriterien für den klinischen Alltag und für die betroffenen Familien von außerordentlicher Bedeutung.
Ziel herkömmlicher Behandlungsmethoden chronischer oder traumatischer Knorpeldefekte ist die Wiederherstellung der Gelenkfunktion. Die Transplantation autologer Chondrozyten verspricht hier eine dauerhafte Korrektur des Knorpeldefekts. Ein Problem der autologen Chondrozytentransplantation (ACT) ist jedoch die Tatsache, dass die im Rahmen der ACT notwendige Invitro-Expansion der Chondrozyten oft mit einem Funktionsverlust im Sinne einer Dedifferenzierung in Fibroblasten bzw. einem Überwachsen durch Fibroblasten einhergeht. Im Rahmen dieser Dissertation sollte daher untersucht werden, inwieweit die Expansion von Chondrozyten auf eine Proliferation einzelner Vorläuferzellen zurückzuführen ist und ob sich die Frequenz von Vorläuferzellen in Chondrozytenbiopsaten quantifizieren lassen. Es zeigte sich, dass das Wachstum von Chondrozyten auf die Proliferation von Vorläuferzellen zurückzuführen ist, die unter den verwendeten Kulturbedingungen zur Ausbildung von Chondrozytenkolonien führen. Die Frequenz der koloniebildenden Einheiten (CFU-Ch) lag – in Abhängigkeit von den gewählten Kulturbedingungen – bei durchschnittlich 3,4–7,6 Kolonien pro 1000 Chondrozyten, wobei eine Beschichtung der Kulturplatten mit Kollagen und eine Substitution des Zellkulturmediums mit FGF zu einer hohen Korrelation zwischen der eingesetzten Zellzahl und der gemessenen Anzahl koloniebildender Einheiten (R2 = 0,9643) führte, die im Durchschnitt bei 7,6 CFU-Ch pro 1000 ausplattierter Chondrozyten lag. Bei Verwendung von Zellkulturmedien ohne Zytokinzusatz (DMEM) bzw. mit FGF- (CBM) oder TFG-β-Supplementation (CDM) zeigten sich deutlich unterschiedliche Ausprägungen der Chondrozytenkolonien in Bezug auf die Morphologie. So führte FGF-haltiges Medium zu einem ausgeprägten Wachstum fibroblastenähnlicher Zellen, während sich die Chondrozytenstruktur und Färbung mit Alcianblau am ehesten durch DMEM und TGF-β1-haltiges CDM erhalten ließ. Das hier etablierte Testverfahren erlaubt eine zuverlässige Quantifizierung von koloniebildenden Einheiten und könnte geeignet sein, Vorläuferzellen weiter zu charakterisieren, die zur Regeneration von funktionellem Gelenkknorpel beitragen.
Vergleichend durchgeführte licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen ergeben, daß es sich bei den Keimen der PPLO-Gruppe um stark unterschiedlich große und einheitlich bläschenartige Organismen handelt, die keine Zellmembran nach Art der Bakterien besitzen.
Äußere Einflüsse führen außerordentlich leicht zur Deformierung der Organismen, wobei Fadenformen und mycelähnliche Gebilde entstehen.
Die Laidlow-Elfordschen und Seiffertsehen Organismen unterscheiden sich von den übrigen Stämmen durch Ausbildung einer steiferen Zelloberfläche. Die aufgehellten Formen aus alten Kulturen, die intrazellulär einzelne punktförmige Substanzanhäufungen zeigen, werden als sekundäre und bis zu einem gewissen Grad involutive Zellformen und nicht als notwendiges Stadium im Vermehrungszyklus betrachtet.
Abschließend werden Fragen der Vermehrungsweise, der Nomenklatur und der Klassifizierung besprochen.
Das West-Nil-Virus (WNV) gehört zur Gruppe des Japan-Enzephalitis-Serokomplexes der Flaviviren, welches in Afrika, Asien und Mittleren Osten sowie in Süd- und Osteuropa seine Verbreitung findet. Das unerwartete Auftreten des Erregers in den USA (New York, 1999) bedingte eine große Zahl an transfusions- sowie transplantations-assoziierten WNV-Infektionen. Derzeit liegen keine Erkenntnisse über die Verbreitung des WNV in der deutschen Blutspenderpopulation vor. Aus diesem Grund war das Ziel dieser Arbeit die Bestimmung der Prävalenz und Inzidenz des Erregers zur Einschätzung der Gefahr von transfusions-assoziierten WNV-Infektionen. Zunächst wurde zur Bestimmung der Prävalenz des Erregers die Sensitivität und Spezifität verschiedener ELISAs (Panbio, Focus und Euroimmun) für die WNV-Antikörpertestung bestimmt. Es zeigte sich, dass WNV starke Kreuzreaktionen mit dem für unsere Breiten relevanten Frühsommer-Meningoenzephalitis-Virus (FSME) aufweist. Aus diesem Grund wurde zusätzlich ein FSME-ELISA sowie als Bestätigungstest ein Neutralisationstest verwendet und ein Testalgorithmus entwickelt. Für die Bestimmung der Inzidenz wurde auf den Grundlagen von Hadfield eine WNV-Reverse Transkriptase-PCR (RT-PCR) entwickelt und etabliert. Die 95% Nachweisgrenze wurde nach der Entwicklung der RT-PCR auf 54Kop./ml WNV-RNA bezogen auf eine Einzelprobe in einem Minipool bestehend aus acht Blutspenden bestimmt. Das Konfidenzintervall beträgt (CI): 42; 6 - 79; 92 Kopien/ml. Zudem wurde die Sensitivität der automatischen Extraktion mittels des auf magnetischen Festphasen beruhenden Separationsmoduls I mit der WNV-RT-PCR ermittelt. Die 95% Nachweisgrenze lag bei 225Kop./ml WNVRNA((CI): 168; 5 - 314; 3 ) bezogen auf eine Einzelprobe in einem Minipool bestehend aus acht Blutspenden. Aufgrund der etwas schlechteren Sensitivität wurde für die Bestimmung der Inzidenz die manuelle Extraktion durchgeführt. Zudem wurde das kommerzielle WNV Procleix Assay der Firma Chiron verwendet, um alle bisher in Europa aufgetretenen WNV-Stämme zu erfassen. Im Sommer 2004 wurde zunächst die Prävalenz des WNV bestimmt. Hierfür wurden 14:000 aus Hessen stammende Blutspenden von gesunden Spendern untersucht. Initial zeigte sich eine hohe Rate an anti-WNV reaktiven (5; 9 %) Blutspenden, wobei nur 0; 03% der Blutspenden im Neutralisationstest als Anti-WNV positiv bestätigt worden. 0; 15% der bestätigten anti-WNV positiven Blutspenden waren hierbei am ehesten mit Reisen in WNV-Epidemiegebiete assoziiert. Die Bestimmung der Inzidenz erfolgt im darauf folgendem Jahr durch die Untersuchung von 10:976 Blutspenden zusammengefasst in 1:372 Minipools mittels WNV RT-PCR. Von 1:372 Minipools wurden 1:247 Minipools mit dem Procleix WNV Assay untersucht. Beide Untersuchungsmethoden konnten keine WNV-positive Blutspende nachweisen. Insgesamt scheint das WNV -wenn überhaupt- nur in verschwindend geringem Maße in der deutschen Blutspenderpopulation zu exisitieren. Somit besteht derzeit keine Gefahr für transfusions-assoziierte WNV-Infektionen. Dennoch wurden importierte WNV-Infektionen aus Endemiegebieten in Deutschland beschrieben. Durch weitere Veränderungen der klimatischen Gegebenheiten wäre die Einschleppung des WNV nach Deutschland in Zukunft durchaus denkbar. Hierfür steht nun eine für das Spenderscreening taugliche Real-time PCR zür Verfügung, so dass jederzeit ein Blutspenderscreening auf WNV eingeführt werden kann.
Weltweit stellt das kolorektale Karzinom die dritthäufigste Krebsdiagnose bei Männern und die zweithäufigste bei Frauen dar. Von den bekannten beeinflussbaren Risikofaktoren sind Ernährung, Rauchen und körperliche Aktivität zu nennen, hingegen gelten Alter, familiäre Belastung und männliches Geschlecht als nicht beeinflussbare Risikofaktoren. Neben Genmutationen, welche beispielsweise bei der Familiären Adenomatösen Polyposis coli und beim “Lynch Syndrom” eine wichtige Rolle spielen, kann auch die pathologisch verstärkte Expression von tumorrelevanten Proteinen wie z.B. induzierbare COX-2, Cyclin A, B und D, c-Fos, EGF, MMP-9, VEGF sowie das ubiquitäre RNA-Bindeprotein HuR maßgeblich zur Entstehung des Kolonkarzinoms beitragen. Viele der bislang identifizierten Zielgene des HuRs sind an der Regulation tumorpromovierender Eigenschaften wie Proliferation, Invasion, Metastasierung und Apoptose beteiligt, was HuR zu einem hochattraktiven Target der molekularen Tumortherapie macht. Bislang ist bekannt, dass eine gesteigerte HuR-Bindung an AREs in der 3’UTR vieler Zielgene entweder zur Stabilisierung und/oder
Translationsveränderung von kurzlebigen mRNAs von tumorrelevanten Genprodukten führen kann. Eine pathologisch erhöhte zytosolische HuR Akkumulation, welche bekanntlich oft mit einer ungünstigen Prognose der Tumorpatienten korreliert, wird jedoch im Wesentlichen als Folge eines fehlerhaft regulierten erhöhten Exportes des überwiegend im Zellkern lokalisierten HuR Proteins ins Zytoplasma (sogenanntes “HuR-Shuttling”) betrachtet, während genomische oder epigenetische Mechanismen vermutlich nur eine untergeordnete Rolle spielen. Der Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Aufklärung der bisher nur wenig bekannten zugrunde liegenden Mechanismen des erhöhten HuR-Shuttlings in der Kolonkarzinom-Zelllinie DLD-1 unter besonderen Berücksichtigung PKCδ-abhängiger Signalwege. Durch Zugabe des pharmakologischen PKCδ-Inhibitors Rottlerin konnte die subzelluläre HuR-Lokalisation in den Kolonkarzinom Zelllinien DLD-1 und SW-620 deutlich reduziert werden, wobei die maximale Wirkung erst nach einer Inhibitionszeit von 16 Stunden erreicht wurde. Diese Beobachtung lässt vermuten, dass Rottlerin die PKCδ Aktivität in DLD-1 Zellen hemmt. Hingegen konnten Inhibitoren von verschiedenen MAPK-Kinasen (SB203580, SP600125, PD98059, Raf-1-Inhibitor) die basale zytoplasmatische HuR Lokalisation nicht beeinflussten, ebensowenig der pharmakologische Inhibitor der Calcium-abhängigen PKCs (PKCα und PKCβ) Gö6976. Auf der anderen Seite bewirkte das Phorbolester PMA eine deutliche Steigerung der PKC-Aktivität. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit nach tumorrelevanten Genen gesucht, deren Expression in humanen Kolonkarzinomzellen posttranskriptionell von HuR und gleichzeitig von PKCδ kontrolliert wird. Mit Hilfe von RNA-Pulldown Experimenten konnte gezeigt werden, dass die Hemmung der PKCδ funktionell zu einer starken Reduktion der an HuR-gebundenen mRNAs wie c-myc, cyclin A und D sowie COX-2 führt. Schließlich haben Aktivitätsmessungen der Gesamt-PKC-Aktivität gezeigt, dass diese in Kolonkarzinom-Zelllinien nachweisbar und damit basal aktiv ist. Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit können zum besseren Verständnis der pathophysiologischen Bedeutung des ubiquitären RNA-Bindeproteins HuR für die Kolonkarzinogenese sowie der prokarzinogenen Rolle der PKCδ im Kolongewebe beitragen.
CFTR ist ein Chloridkanal, der bei der rezessiven Erbkrankheit Mukoviszidose defekt ist. Es ist bekannt, dass CFTR durch Proteinkinasen aktiviert und seine Aktivität durch Nukleotide reguliert wird. Die Regulation von CFTR wurde unter zwei verschiedenen Gesichtspunkten untersucht. Zum einen wurden Experimente durchgeführt, die Aufschluss über die Beteiligung der Nukleotidbindedomänen beim Öffnen und Schließen des Kanals und über die Notwendigkeit einer ATP-Hydrolyse geben sollten. Zum anderen wurde untersucht, ob neben der durch Proteinkinasen vermittelten Aktivierung von CFTR ein alternativer Prozess existiert. Hierbei wurde ein Regulationsmechanismus entdeckt, der eine Proteinkinase-unabhängige Aktivierung von CFTR durch Phosphatidylinositolphosphate ermöglicht.
Humaner CFTR wurde in Oozyten des Krallenfrosches Xenopus laevis heterolog exprimiert und mit der Patch-Clamp-Methode untersucht. Stationäre und zeitaufgelöste Ströme des CFTR-Wildtyps wurden mit mutierten CFTR-Kanälen verglichen. Das Lysin im Walker AMotiv ist an der Koordinierung des γ-Phosphats von MgATP bei der Hydrolyse beteiligt, so dass Walker A-Mutationen die ATP-Bindung und –Hydrolyse von ATPasen beeinflussen. In dieser Arbeit wurden Walker A-Mutanten untersucht, die eine Substitution des konservierten Lysins innerhalb der Walker A-Sequenz der NBD1 (K464A) oder beider Nukleotidbindedomänen (K464A/K1250A) aufwiesen. Da die Öffnungsgeschwindigkeit der Mutante K464A kaum einen Unterschied zu der des Wildtyps aufzeigte, die Mutante K1250A jedoch das Öffnen stark verlangsamte, wurde gefolgert, dass keine Hydrolyse von ATP an der NBD1 für die Öffnung nötig ist. Während Wildtyp-Kanäle auf eine gleichzeitige Applikation von ATP und AMP-PNP, einem nichthydrolysierbaren ATP-Analogon, mit einem verlängerten Offenhalten der Kanäle („locked open“–Effekt) reagierten, das sich in einem langsamen Schließen der Kanäle äußerte, konnte bei K464A-Mutanten dieser Effekt nicht beobachtet werden. Außerdem erfolgte das Schließen der Doppelmutante K464A/K1250A im Vergleich zur Einzelmutante K1250A nach MgATP-Entzug schneller. Daraus wurde geschlossen, dass die NBD1 auf das durch die NBD2 vermittelte Offenhalten des Kanals, möglicherweise durch eine direkte Interaktion, regulierend einwirkt, bevor letztere den Kanal wieder schließt. Da auch ein Öffnen und Schließen des CFTR-Kanals unter Mg2+-freien Bedingungen zu beobachten war, unter denen keine ATP-Hydrolyse erfolgen kann, konnte die Notwendigkeit einer ATP-Hydrolyse bezüglich des Kanalgatings ausgeschlossen werden. Ein Einwirken der NBD1 auf das Offenhalten der Kanäle durch die NBD2 war unter nicht-hydrolytischen Bedingungen anhand des Vergleichs der Schließkinetiken von WT und Mutante K464A nicht feststellbar, so dass eine direkte Interaktion beider Nukleotidbindedomänen wahrscheinlich ausgeschlossen werden kann.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde der Effekt des Phospholipids Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP2) auf CFTR-Kanäle untersucht. Die Applikation von PIP2 und MgATP zu unphosphorylierten CFTR-Kanälen zeigte einen deutlichen Stromanstieg, der einem Chloridstrom entsprach. Einzelkanaluntersuchungen ergaben, dass durch PKA induzierte Kanäle und Einzelkanäle, die durch PIP2 aktiviert wurden, dieselbe Leitfähigkeit von ~5 pS besaßen. Somit konnte eine PIP2-induzierte Aktivität endogener Chloridkanäle ausgeschlossen und ein Einfluss des Phospholipids auf CFTR-Chloridkanäle bewiesen werden, der zudem ATP-abhängig war.
Neben PIP2, welches den stärksten Effekt auf die CFTR-Aktivität zeigte, konnten auch Phosphatidylinositol (PI) und Phosphatidylinositol-4-monophosphat (PIP), sowie Arachidonsäure unphosphorylierte CFTR-Kanäle aktivieren. Damit wurde gezeigt, dass der Effekt des Signalanstiegs durch Phosphatidylinositole abhängig von der Struktur des Moleküls war, also von der Anzahl der Phosphatgruppen am Inositolring und der Fettsäurezusammensetzung des Phospholipids.
Experimente, die unter Mg 2+-freien Bedingungen durchgeführt wurden, so dass eine Phosphorylierungsreaktion durch Kinasen ausgeschlossen werden konnte, zeigten dennoch eine PIP2-vermittelte Aktivierung von unphosphorylierten CFTR-Kanälen. Auch eine Substitution des nicht-hydrolysierbaren ATP-Analogons AMP-PNP anstelle von ATP erlaubte die Öffnung unphosphorylierter CFTR-Kanäle. Mit diesen beiden Ergebnissen wurde gezeigt, dass eine PIP2-vermittelte Aktivierung von unphosphorylierten CFTR-Kanälen unabhängig von einer Proteinphosphorylierung ist.
Physiologisch betrachtet könnte man sich vorstellen, dass über die Aktivierung von Lipidkinasen die Synthese von PIP2 über PI und PIP stimuliert wird, so dass das Phospholipid, wie für viele Ionenkanäle und Transporter gezeigt, eine direkte Interaktion mit dem Protein eingeht. Eine ATP-abhängige Synthese von PIP2 in Makropatches an Xenopus-Oozyten durch endogene Lipidkinasen könnte eine mögliche Erklärung für den gezeigten ATP-abhängigen Anstieg des CFTR-Signals sein.
In dieser Arbeit wurde bei CFTR-Kanälen zum ersten Mal ein alternativer Regulationsmechanismus über Phosphatidylinositolphosphate identifiziert, der Proteinkinaseunabhängig ist und der möglicherweise über eine direkte Interaktion zwischen dem Phospholipid und dem Protein vermittelt wird.
Die Wahrnehmung von Schmerzen ermöglicht es dem Organismus, auf noxische Reize zu reagieren. Der akute nozizeptive Schmerz hat somit eine natürliche Warnfunktion. Bei länger anhaltenden bzw. chronischen Schmerzen oder Nervenschädigungen kann es jedoch zu pathophysiologischen Veränderungen im Nervensystem kommen, die zur Verselbständigung des Schmerzes führen können. Unter diesen Umständen gilt der Schmerz nicht mehr als Warnsignal, sondern als eigenes Krankheitsbild. Die „International Association for the Study of Pain (IASP)“ definiert Schmerz als „ein unangenehmes Sinnes- und Gefühlserlebnis, das mit aktueller oder potenzieller Gewebsschädigung verknüpft ist oder mit Begriffen einer solchen Schädigung beschrieben wird“. Da bisher verfügbare Arzneimittel chronische Schmerzen in vielen Fällen nicht ausreichend reduzieren können und teilweise zu schwerwiegenden Nebenwirkungen führen, ist es unverzichtbar, an der Entwicklung neuer und noch spezifischer wirkenden Analgetika festzuhalten. Um Pharmaka zu entwickeln, die gezielt in den Mechanismus der Schmerzverarbeitung eingreifen können, ist es notwendig, diesen auf molekularer Ebene zu kennen und zu verstehen.
Untersuchungen zur Rolle von 14-3-3-Proteinen beim Wachstum von Neuriten in neuronalen Kulturen
(2004)
In dieser Arbeit konnte per Western-Blot-Analyse gezeigt werden, dass 14-3-3-Proteine ein primär überlappendes Expressionsmuster in den Organen der Ratte Herz, Leber, Niere, Pankreas, Lunge, Milz, Groß- und Kleinhirn, zeigen. 14-3-3 zeta wird in Großhirnhomogenaten wesentlich stärker exprimiert als in allen anderen Organen, auch dem Kleinhirn, was für eine wichtige Rolle bei höheren neurologischen Funktionen sprechen könnte. Daher wurde auf eine isoformspezifische Funktion von 14-3-3 zeta in Nervenzellen spekuliert. Es wurden Deletionsmutanten von 14-3-3 zeta per PCR hergestellt und in den Expressionsvektor pcDNA3.1 kloniert. HEK-Zellen wurden mit diesem Plasmid und pEGFP-C-Aktin, einem Vektor, der die Gene für F-Aktin und grünes Fluoreszenzprotein aneinander gekoppelt enthält, kotransfiziert. Die Konstrukte 14-3-3 zeta-C-Terminus und -Helix 5/6 sollten in den Zellen so reichlich exprimiert werden, dass sie dominant-negativ wirken, indem sie die Funktion des endognen, intakten Proteins unterdrücken. Der generelle Transfektionserfolg zeigte sich durch eine kräftige grüne Anfärbung des neu synthetisierten Aktins in einem Großteil der Zellen. Die Zellen waren sämtlich, egal mit welchem 14-3-3-Konstrukt sie transfiziert waren, zu einer bedarfsgerechten Umlagerung ihres Aktins in wachsenden und sich teilenden Zellen in der Lage und zeigten einen normalen Aktinkortex. Auch morphologische Auffälligkeiten ergaben sich nicht. Die Methode der Aktinfärbung mittels pEGFP-C-Aktin-Transfektion konnte etabliert und mit der Darstellung des Aktins durch fluoreszenzmarkiertes Phalloidin verglichen werden. Ferner konnten durch die Proteinbestimmung in sich differenzierenden PC12-Zellen die unterschiedlichen Expressionsmuster der einzelnen 14-3-3 Isoformen während der Neurogenese und die frühe und drastische Induktion von 14-3-3 epsilon zum Zeitpunkt der Neuritenanlage gezeigt werden. Schließlich wurde die subzelluläre Kompartimentierung der verschiedenen 14-3-3-Isoformen durch Doppelimmunfluoreszenzfärbung gezeigt. Sie haben untereinander sehr ähnliche Expressionsmuster und halten sich überwiegen im Zytoplasma und der perinukleären Region auf. Den Nukleus sparen 14-3-3-Proteine in diesen Zellen im wesentlichen aus und gelangen auch nicht direkt an die Plasmamembran. Die Vesikelpopulation, die mit dem Vesikelmarker Synaptophysin angefärbt wurde, befindet sich in denselben Zellkompartimenten wie 14-3-3, innerhalb derer die beiden Proteine aber räumlich voneinander getrennt bleiben und nicht kolokalisieren.
Die Peritonitis bezeichnet eine durch Bakterien oder chemische Noxen ausgelöste Entzündung des Peritoneums. Entwickelt sich aus der lokalisierten Entzündung der Bauchhöhle durch Abstrom bakterieller Bestandteile in die systemische Zirkulation eine generalisierte Sepsis mit multiplem Organversagen, beträgt die Letalität trotz chirurgischer Herdsanierung, intensivmedizinischer Betreuung und potenter Antibiotikatherapie 20-50%. Eine entscheidende Rolle in der Abwehr der Peritonitis tragen polymorphkernige Leukozyten. PMNL werden bei einer Infektion der Abdominalhöhle durch chemotaktile Botenstoffe zum Fokus gelockt und tragen durch Phagozytose der Bakterien und Sauerstoffradikalproduktion entscheidend zur Elimination der Mikroorganismen bei. Viele Untersuchungen weisen jedoch auch darauf hin, daß überschießend aktivierte zirkulierende PMNL für die Pathologie des septischen multiplen Organversagens mitverantwortlich sind. Die vorliegende Studie dient der Charakterisierung der Sauerstoffradikalproduktion emigrierter und zirkulierender PMNL bei Patienten mit sekundärer Peritonitis. Hierfür wurde mit Hilfe der luzigenin- bzw. luminolverstärkten Chemilumineszenz die extra- sowie intrazelluläre Sauerstoffradikalproduktion polymorphkerniger Leukozyten bestimmt. Dabei wurde die Sauerstoffradikalproduktion von Patienten mit unkompliziertem Verlauf einer Peritonitis mit der der Peritonitispatienten mit systemischen Komplikationen (septischer Schock, multiples Organversagen) verglichen. Acht Patienten nach abdominalchirurgischer Operation ohne Infektion dienten als Kontrollen. Eine Aktivierung der extrazellulären und intrazellulären Sauerstoffradikalproduktion polymorphkerniger Leukozyten war durch rezeptorabhängige und rezeptor-unabhängige Stimuli möglich. Bei Patienten nach abdominalchirurgischer Operation ohne Infektion war die Sauerstoffradikalproduktion der in die Bauchhöhle emigrierten PMNL höher als die zirkulierender PMNL. Auch bei Patienten mit einer unkomplizierten Peritonitis war die Sauerstoffradikalproduktion der intraabdominalen Granulozyten stärker aktivierbar als die der zPMNL. Im Gegensatz hierzu war jedoch bei Peritonitispatienten mit systemischen Komplikationen die extrazelluläre sowie auch die intrazelluläre Sauerstoffradikal-produktion emigrierter, intraabdominaler PMNL reduziert. Die stimulierte Sauerstoff-radikalproduktion zirkulierender PMNL war bei Patienten mit schwerer Peritonitis hochgradig aktivierbar und übertraf die der emigrierten PMNL. Die hohe Sauerstoffradikalproduktion zirkulierender PMNL bei Patienten mit kompliziertem Verlauf einer Peritonitis verbunden mit einer erniedrigten Sauerstoffradikalproduktion emigrierter polymorphkerniger Leukozyten sprechen für eine überaus starke systemische Aktivierung der Leukozyten. Dagegen scheint die lokale Abwehr im Rahmen einer schweren Peritonitis supprimiert. Die bei der vorliegenden Untersuchung erfaßten hohen intraabdominalen Zytokinkonzen-trationen könnten für eine Deaktivierung emigrierter Leukozyten verantwortlich sein. Zudem könnte die systemische Hyperinflammation polymorphkerniger Leukozyten mit einer vorzeitigen Einleitung der Apoptose und konsekutiver lokaler Immunparalyse verbunden sein. Wenig ist bis heute über die Modulierbarkeit emigrierter, intraabdominaler polymorphkerniger Leukozyten durch antiinflammatorische Substanzen bekannt. Daher wurde in der vorliegenden Untersuchung die Suppression der Sauerstoff-radikalproduktion emigrierter polymorphkerniger Leukozyten durch verschiedene antiinflammatorische Substanzen erprobt. Der Einfluß dieser Substanzen auf die Phagozytoseaktivität emigrierter PMNL wurde mit Hilfe der Durchflußzytometrie evaluiert. Chloramin, Buflomedilhydrochlorid und Pentoxiphyllin konnten die Sauerstoffradikal-produktion der emigrierten polymorphkernigen Leukozyten supprimieren, ohne die Phagozytosekapazität der Leukozyten zu beeinträchtigen.
Für Hepatitis-Viren sind für Westeuropa im allgemeinen und Deutschland im besonderen niedrige bis sehr niedrige Belastungen dokumentiert. In der vorliegenden Arbeit wurde die Prävalenz der serologischen Marker der verschiedenen Erreger in Proben, die dem Institut für Medizinische Virologie der Universitätsklinik Frankfurt am Main vorgelegt wurden, untersucht. Aus den Jahren 1995 - 2002 wurden 220.468 Tests auf Hepatitis-Virus-Antikörper sowie HBs-Antigen und HGV-RNA in die Analysen einbezogen. Dabei ließ sich ein starker Rückgang der jährlichen Testzahlen vom Höchststand in 1996 mit 30.566 auf nur noch 20.435 in 2002 (-33%) belegen. Außerdem wurden die Präferenzen bei den einzelnen Erregern deutlich: 98% aller Untersuchungen entfielen auf die Hepatitis-Viren A-C und ganze 4.114 Tests auf die Viren D-G. Bei der Hepatitis-A-Infektion, die fast immer folgenlos ausheilt und eine lebenslange Immunität hinterlässt, spiegelten die Antikörper-Prävalenzen die kumulative Wahrscheinlichkeit für den Erregerkontakt mit einem altersabhängig hohen Gesamtdurchschnitt (48,02%) wider. Der Nachweis von viralem Antigen bzw. Genom zeigte die aktuelle Infektionslage (für HBV mit 3,9% und HGV mit 6,06%). Bei Erkrankungen, die zu einem komplizierten Verlauf neigen und/oder keine langfristige Immunität hinterlassen, standen unterschiedliche Antikörper-Prävalenzen für das jeweilige Risiko (im Mittel HBV 19,15%, HCV 11,51%, HDV 6,55%, HEV 3,98%). Diese Zahlen liegen über den in anderen Untersuchungen für die deutsche Gesamtbevölkerung angegebenen Werten. Das ist insofern nicht verwunderlich, als hier kein Normalkollektiv untersucht wurde, sondern belastete Probanden, bei denen bereits eine Infektion vermutet wurde oder die einer erhöhten Infektionsgefahr ausgesetzt waren. Die Auswertung der Daten für spezifische Risikogruppen belegte die höhere Belastung von HIV-Positiven und i.v. -Drogenabhängigen für fast alle Hepatitis-Viren, während sich für Empfänger von Organen, Blut- und Blutprodukten vielfach eine unterdurchschnittliche oder zumindest eine gegenüber früheren Untersuchungen gesunkene Belastung als Bestätigung für vorgeschriebene Screening-Methoden zeigte. Ein ähnliches Bild bot das medizinische Personal, das lediglich bei den akuten HBV-Erkrankungen über dem Durchschnitt lag. Die Aufnahme der Hepatitis-B-Impfung in den Impfkalender der STIKO (Ständige Impfkommission am Robert-Koch-Institut) zeigte schon in den ersten acht Jahren einen beachtlichen Erfolg: bereits in dieser kurzen Zeit stieg die Anti-HBs-Prävalenz bei den Unter-10-Jährigen von anfangs 21,53% auf 82,50%. Dabei hatten in 1995 lediglich 40% die Antikörper durch eine Immunisierung, folglich 60% aufgrund einer Infektion entwickelt. Bis zum Jahr 2002 verschob sich dieses Verhältnis auf 96,49% vs. 3,51% zu Gunsten der Impfung.
Der Mangel von Faktor VIII (FVIII) führt zur häufigsten Gerinnungsstörung, der Hämophilie A. Die rekombinante Expression von FVIII für gentherapeutische Ansätze oder zur Herstellung von FVIII ist zwei bis drei Größenordnungen niedriger verglichen mit anderen Proteinen vergleichbarer Größe. Die Ursachen für die geringe Expression liegen zum großen Teil an der ineffizienten Transkription und dem ineffizientem intrazellulären Transport. (1) Im Rahmen der Untersuchung der FVIII-Sekretion, konnte durch Verwendung von FVIII-GFP Fusionsproteinen zum ersten Mal gezeigt werden, wie FVIII in lebenden Zellen transportiert wird. Außerdem wurde anhand von vergleichenden Immunfluoreszensfärbungen, FVIII-Messungen und Westernblotanalysen demonstriert, dass weder bei der B-Domäne deletierten noch bei der Volllängenvariante signifikante Unterschiede zwischen den GFP-fusionierten und Wildtyp-FVIII-Varianten messbar waren. Offensichtlich wird die Funktionalität von FVIII durch die C-terminal fusionierte GFP-Domäne nicht eingeschränkt. In ersten Lebendzellanalysen konnte gezeigt werden, dass sich FVIII in primären Zellen und Zelllinien hauptsächlich im ER befindet und eine für lumenale ER-Proteine charakteristischen Mobilität aufweist. Beim frühen sekretorischen Transport zeigte sich bei Temperaturblock-Experimenten eine verlängerte Dauer der Akkumulation in ER-Exit-Sites und eine vergleichsweise niedrige Frequenz von ER-Golgi-Bewegungen. Es konnte zum ersten Mal der Nachweis von FVIII-Transport durch vesikuläre tubuläre Cluster erbracht werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der möglicherweise durch Faltungsprobleme blockierte Austritt aus dem ER das Hauptproblem des ineffizienten FVIII-Transports zu sein scheint und weniger der intrazelluläre Transport an sich. Mittels siRNA-Silencing wurde außerdem die überwiegende Beteiligung von COPI am intrazellulären Transport von FVIII deutlich, dessen Herunterregulierung zu einer 78 prozentigen Reduktion der FVIII-Sekretion im Gegensatz zu 32 Prozent bei COPII führte. Dagegen konnte durch Herunterregulierung der Expression der p24-Cargo-Rezeptor Familienmitglieder p24 und p26 und der Clathrin Adapterproteine µ- und -Adaptin bzw. durch physiologischen Knock-out im Falle von ER-Exit-Rezeptor MCFD2 kein Einfluß auf die FVIII-Sekretion festgestellt werden. (2) Als Alternative zu dem ineffizienten FVIII-Expressionsystem in unphysiologischen Zelllinien, bieten primäre Endothelzellen den Vorteil einer hocheffizienten FVIII-Sekretion. Zur Verwendung bei der rekombinanten Produktion benötigt man allerdings eine kontinuierlich wachsende gut charakterisierte Zelllinie. Zur Immortalisierung wurden aus Nabelschnurblut gewonnene Endothelprogenitorzellen mit der aktiven Untereinheit der humanen Telomerase (hTERT) transduziert. Trotz erfolgreicher Transduktion und langfristiger Expression von hTERT, welche im TRAP-Assay normale Aktivität zeigte, gingen die Zellen nach der natürlichen Teilungsspanne in die Seneszenz über. Möglicherweise wird noch ein weiteres Immortalisierungsgen benötigt oder hTERT ist durch die ektopischen Expression in diesen Endothelzellen nicht funktionell. (3) Der Einsatz hämatopoetischer Stammzellen für gentherapeutische Ansätze zur Expression von humanen FVIII ist bislang aufgrund niedriger Expressionseffizienz der Vektoren limitiert. Es wurden daher die Kombinationen verschiedener transkriptioneller und posttranskriptioneller Elemente in FVIII-Expressionsvektoren ausgetestet. Hierbei zeigte sich, dass die Verwendung einer 5’ untranslatierten Region (5’UTR) des hämatopoetisch exprimierten FXIIIA-Gens die FVIII-Sekretion in verschiedenen Zelllinien und primären Zellen deutlich steigerte. Am stärksten war die Wirkung in primären Monozyten, in denen die FVIII-Expression den 6fachen Wert im Vergleich zum Ursprungsvektor ohne 5’UTR erreichte. Leberzellen stellen weitere attraktive Zielzellen für gentherapeutische Ansätze dar, da Sie den primären physiologischen Ort der FVIII-Synthese darstellen. Die häufig für Gentherapievektoren verwendeten ubiquitär exprimierenden viralen Promotoren bewirken zwar hohe Expression in den transduzierten Zellen, haben allerdings den Nachteil durch ektopische Expression vermehrt Immunantworten auszulösen und durch starke Interaktion mit benachbarten Promotoren der Integrationsstelle im Genom möglicherweise tumorgene Effekte zu verursachen. Bei der Untersuchung verschiedener physiologischer Promotoren im Vergleich zum viralen CMV Promotor in Leberzellen konnte mit dem zum ersten mal getesteten minimalen FVIII-Promoter in einem lentiviralen Vektor der dritten Generation in Leberzelllinien eine vergleichsweise hohe Expression von 0,5 IU/ml FVIII /106 Zellen erzielt werden. Der FVIII-Promoter ist daher geeignet für eine lebergerichtete Expression und minimiert dabei das potentielle Risiko der häufig verwendeten ubiquitären viralen Promotoren.
Die Ausbreitung von HIV stellt ein kontinuierlich wachsendes Problem dar [132]. Durch Einführung der hochaktiven antiretroviralen Therapie (HAART) konnte die Morbidität und Mortalität der HIV-Infektion deutlich gesenkt werden, jedoch limitieren Resistenzbildungen des Virus und Toxizität der Medikamente den Erfolg. Eine mögliche Therapiealternative bietet die HIV-Gentherapie. Hierbei werden Zellen eines Patienten genetisch modifiziert, so dass sie ein antivirales Genprodukt exprimieren. In der Arbeitsgruppe von Laer (Georg-Speyer-Haus, Frankfurt) wurde der retrovirale Vektor M87o entwickelt, der das antivirale, membranverankerte Peptid maC46 kodiert. Dieses hemmt als Fusionsinhibitor effizient den Viruseintritt von HIV. Als Zielzellen einer HIV-Gentherapie können neben TLymphozyten, den eigentlichen Zielzellen von HIV, auch deren Vorläufer, die hämatopoetischen Stammzellen, verwendet werden. Durch Generierung der gesamten Hämatopoese sollte dies zur Expression des antiviralen Transgens in allen Blutzelllinien führen. Besonders wichtig hierbei ist, dass die Funktion der hämatopoetischen Stammzellen durch die genetische Modifikation möglichst nicht gestört wird. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, toxische Effekte von M87o auf die Repopulierungsfähigkeit hämatopoetischer Stammzellen auszuschließen. Neben den Toxizitätsanalysen sollte auch die Langzeitexpression des retroviralen Vektors nach Transplantation genetisch modifizierter T- und Stammzellen untersucht werden. Eine stabile Expression des Transgens ist vor allem in T-Lymphozyten als Hauptzielzellen von HIV ausschlaggebend für den Erfolg der Gentherapie. Daher war ein weiteres Ziel dieser Arbeit, die Transgenexpression in vivo besonders in T-Lymphozyten im Verlauf zu untersuchen. Hierzu wurden in einem syngenen Mausmodell hämatopoetische Stammzellen mit dem retroviralen Vektor M87o transduziert und in bestrahlte Rag1-defiziente Mäuse transplantiert. Damit mögliche toxische Effekte von M87o auf die Hämatopoese nicht durch den Anteil untransduzierter Zellen im Transplantat maskiert werden, wurde in einer Versuchgruppe der Anteil transduzierter Stammzellen durch MACS-Sortierung auf über 95% angehoben. bAls Kontrollgruppen wurden untransduzierte, aber gleichermaßen kultivierte Stammzellen sowie mit dem Kontrollvektor M87c transduzierte Stammzellen transplantiert. Im folgenden Beobachtungszeitraum von 18-20 Wochen wurde regelmäßig das periphere Blut der Empfängertiere analysiert sowie nach Tötung der Tiere die einzelnen Zellpopulationen der hämatopoetischen Organe Blut, Lymphknoten und Milz charakterisiert. Hierbei konnte keine Toxizität durch M87o nachgewiesen werden. Zwar wurde für M87o-angereicherte Stammzelltransplantate eine verminderte bzw. verzögerte Lymphozytenrepopulierung beobachtet, dies war jedoch wahrscheinlich auf eine eingeschränkte „Fitness“ der Stammzellen durch den Sortierungsprozess und eine geringere Zellzahl im Transplantat zurückzuführen. M87o-transduzierte Stammzellen waren schließlich in der Lage, die komplette Lymphopoese zu generieren. Im Blut, Lymphknoten und Milz der Rezipienten konnten NK-, T- und B-Zellen nachgewiesen werden. Die lymphatische Differenzierung wurde also durch M87o nicht beeinträchtigt. Eine Aussage über die Toxizität von M87o auf die Myelopoese konnte leider nicht getroffen werden. Nach subletaler Bestrahlung der Empfängertiere und damit nur teilweisen Ablation des endogenen Knochenmarks wurden die meisten Zellen der myeloischen Linie durch die Wirts-Stammzellen generiert. Es müssen somit hinsichtlich der Unbedenklichkeit von M87o noch weitere präklinische Untersuchungen erfolgen, bei denen durch letale Bestrahlung der Empfängertiere lediglich die durch Spenderzellen differenzierte Myelopoese analysiert werden kann. Bei den Untersuchungen zur Transgenexpression nach Transplantation genetisch modifizierter Stammzellen konnte eine Langzeitexpression des maC46-Peptids auf allen lymphatischen Zelllinien (T-, B- und NK-Zellen) nachgewiesen werden. Dies zeigt also, dass eine stabile und effiziente Integration des Transgens und somit eine langfristige Expression in vivo möglich ist. Im Verlauf konnten jedoch bei nahezu allen Tieren fallende Anteile M87o-exprimierender Lymphozyten nachgewiesen werden. Dieser beobachtete Expressionsverlust war variabel hinsichtlich des zeitlichen Auftretens sowie zelltypabhängig. Die höchsten Anteile M87o-exprimierender Zellen zeigten sich innerhalb der B-Lymphozyten. Im Rahmen der M87o-Expressionsanalyse nach Transplantation genetisch modifizierter T-Lymphozyten wurden T-Lymphozyten mit unterschiedlicher Transduktionseffizienz in Rag1-defiziente Mäuse transplantiert. Unterschiede in der Langzeitexpression in Abhängigkeit von der ins Genom integrierten Kopienzahl des Vektors konnten hierbei nicht eindeutig gezeigt werden. Bei einigen Tieren konnte eine relativ langfristige in vivo Expression des maC46-Peptids nachgewiesen werden, bei anderen hingegen nachlassende Transgenexpressionen. Insgesamt war die Aussagekraft hier jedoch durch eine nach Transplantation auftretende schwere Kolitis bei den Versuchstieren und somit limitierte Beobachtungszeit stark eingeschränkt.
Durch die weltweite Verbreitung von bakteriellen Resistenzgenen wie der Carbapenemase New-Delhi-Metallo-β-Laktamase (NDM), die nahezu alle Beta-Laktamantibiotika spalten kann, und die langwierige Entwicklung neuer Antibiotika, hat die Erforschung von Resistenzdeterminanten eine hohe Priorität. In der vorliegenden Arbeit wurde die neu entdeckte Variante NDM 16b unter epidemiologischen Gesichtspunkten, mit einem in vivo Infektionsmodell sowie die Interaktion von NDM-Varianten mit dem menschlichen Komplementsystem untersucht.
Im ersten Teil der Arbeit erfolgte eine epidemiologische Datenerhebung für 60 blaNDM tragende Patientenisolate des Zeitraums 2007 - 2017 auf Basis klinikinterner Datenbanken zu multiresistenten Erregern und zudem eine quantitative Empfindlichkeitstestung für 13 (Reserve-)Antibiotika. Es fiel eine kontinuierliche Zunahme an NDM-Isolaten und insbesondere von NDM-Varianten mit der Punktmutation M154L auf, da diese Mutation eine erhöhte Hydrolaseaktivität vermittelt. Deutlich erkennbar war eine Korrelation der M154L-Varianten und E. coli. Im Resistenzprofil der blaNDM-positiven Isolate zeigten sich hohe Resistenzraten (> 94%) gegen alle Beta-Laktam-Antibiotika und Fluorchinolone. Fosfomycin und Colistin waren in über 75% der Fälle noch wirksam.
Im zweiten Teil wurden Infektionsversuche mit dem Modellorganismus Galleria mellonella (Larve der großen Wachsmotte) durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die NDM-Produktion der injizierten Erreger keinen Einfluss auf die Pathogenität hatte. Zudem konnte in Therapieversuchen mit Imipenem im lebenden Organismus gezeigt werden, dass über die bakterielle NDM-Produktion die Resistenz gegen Imipenem vermittelt wird.
Im dritten Teil der Arbeit wurden die NDM-Varianten NDM 1Δ28, NDM 4Δ28 und NDM 16bΔ28 hinsichtlich ihres inhibitorischen Potentials auf Komplement untersucht. Mit den erzielten Ergebnissen der funktionellen Tests konnte für den klassischen und den Lektinweg eine signifikante Hemmung durch alle drei NDM Varianten nachgewiesen werden. Ein direkter Vergleich der einzelnen NDM-Varianten ergab, dass NDM 1Δ28 die stärkste und NDM 16bΔ28 die schwächste Inhibition auf den klassischen Komplementweg ausübte. Bindungsanalysen mit einzelnen Komplementkomponenten (C3, C3b, C3c, C4 und C4b) ließen auf eine Interaktion von NDM 1Δ28 mit C4b schließen.
Zusammenfassend leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Fortführung epidemiologischer Untersuchungen von NDM Varianten und erbringt den in vivo Nachweis für Resistenzvermittlung durch NDM. Weiterhin wurde gezeigt, dass NDM neben der Carbapenemasefunktion auch eine immunmodulierende Wirkung erfüllt, indem der klassische und Lektinweg des Komplementsystems gehemmt wird. Damit liegt die Vermutung nahe, dass die globale Ausbreitung von NDM-produzierenden Erregern nicht nur durch die Vermittlung der Antibiotikaresistenz, sondern auch durch eine Immunevasion bedingt ist. Zukünftig könnte somit die Erforschung des Mechanismus der Immunevasion ebenso interessant sein wie die Suche nach wirksamen Inhibitoren der NDM.
Ein Wachstumshormonmangel im Erwachsenenalter führt sowohl im Stoffwechsel als auch in der Psyche zu negativen Veränderungen, die Genese des GH-Mangels spielt keine Rolle. Die vorliegende Arbeit untersuchte, ob es bei Patienten mit einem GH-Mangel im Erwachsenenalter durch die Substitution mit rekombinantem humanen Wachstumshormon zu Beeinflussungen der in der vorliegenden Studie untersuchten Parameter kommt. Diese Patienten wurden zum Teil (80%) als Kind mit WH behandelt und in einem Zeitraum von 12 Monaten bis zu 18 Jahren nach Abbruch der Therapie erneut diagnostisch getestet (Insulin Hypoglykämie Test, L-Arginin-Test, Pyridostigmin Plus Releasing Hormone[GHRH]-Test) und resubstituiert. Um der Frage nachzugehen, welche Auswirkungen GH auf diese Patienten hat, wurden 10 Patienten in der endokrinologischen Ambulanz in Frankfurt/ Main über einen Zeitraum von 2-3 Jahren unter ansteigender GH-Substitution beobachtet. Diese Patienten waren zwischen 20-40 Jahre alt und wurden zum Teil zuvor in der Pädiatrie der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main betreut. Es wurden Laborparameter des Fettstoffwechsels (Triglyceride, Gesamtcholesterin, LDL-Cholesterin, HDL-Cholesterin), des Kohlenhydratstoffwechsels (HbA1c) und des Knochenstoffwechsels (Osteocalcin, C1CP, BAP) vor und alle 6 Monate nach Substitution von WH untersucht. Es zeigte sich eine positive Beeinflussung sowohl des Fett- (s. 3.2.10.) als auch des Knochenstoffwechsels (s. 3.2.7.). Die positiven Auswirkungen auf den Fettstoffwechsel im Sinne einer Vorbeugung kardiovaskulärer Erkrankungen wurden durch eine Senkung des Gesamtcholesterins und LDL-Cholesterin-Wertes und Anhebung des HDL-Cholesterin-Wertes erreicht. Durch eine Steigerung des Osteocalcins, des C1CP-Wertes und des BAP-Wertes mit einer Zunahme der Knochendichte im Sinne einer Prophylaxe osteoporotischer Erkrankungen über eine GH-Substitution, erklärt sich der günstige Einfluss auf den Knochenstoffwechsel. Der HbA1c-Wert (s. 3.2.6.) wurde zwar gesenkt, eine Aussage über die klinische Relevanz kann im Rahmen der vorliegen Studie nicht gemacht werden. Weitere Untersuchungen in größeren Studien sind hierfür notwendig. Zu Veränderungen im Bereich der Gerinnung und des Blutbildes kam es nicht (s. 3.2.3. u. 3.2.4.). Ein anderer Aspekt dieser Studie war die Prüfung von Veränderungen der Körperzusammensetzung durch GH. Diese Messungen wurden anhand der BIA (Bioelektrische Impedanzanalyse, s. 2.2.5.) durchgeführt. Es bestätigten sich frühere Ergebnisse, die eine Beeinflussung der Körperzusammensetzung unter GH-Substitution beschrieben (s. 3.2.2.). Die psychische Komponente wurde durch Fragebögen zur Beurteilung der Lebensqualität anhand soziologischer, psychischer und auch physischer Komponenten geprüft. Eine Tendenz zur positiven Beeinflussung der körperlichen und geistigen Leistungsfähigkeit sowie der Konzentrationsleistungen lässt sich erkennen (s. 3.2.8.), obwohl die Ergebnisse stark variieren. Zu diskutieren wäre, inwieweit es sich um primäre oder sekundäre Effekte durch positive somatische Einflüsse der GH-Substitution handelt. Das EKG wurde in dieser Studie als Beurteilungsparameter für eventuelle kardiomorphologische Veränderungen während der GH-Substitution herangezogen; im Gegensatz zu anderen Studien konnten keine Einflüsse beobachtet werden (s. 3.2.9.). In ihrer Gesamtheit zeigen die Ergebnisse, dass eine GH-Substitution im Erwachsenenalter bei GH-Mangel einen positiven Effekt auf die Körperzusammensetzung, den Kohlenhydratstoffwechsel, den Knochenstoffwechsel, die Lebensqualität und den Fettstoffwechsel hat. Eine teilweise große Divergenz in den Resultaten der Prüfwerte erklärt sich durch zufällig auftretende Faktoren bzw. interindividuelle Unterschiede in einer kleinen Prüfgruppe. Weitere Studien in größerem Rahmen wären zur Klärung der aufgetretenen Divergenzen notwendig.
Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen der Polo-like kinase 1 und dem CCCTC-binding factor
(2009)
Die Polo-like kinase 1 ist ein Schlüsselprotein bei der Steuerung mitotischer, meiotischer und zytokinetischer Prozesse. Um den korrekten Ablauf dieser Prozesse zu gewährleisten, muss die Menge an PLK1 in den verschiedenen Phasen des Zellzykluses genauestens reguliert werden. Eine Vielzahl verschiedener Tumorentitäten weisen eine stark erhöhte Konzentration an PLK1-Protein auf. Für die Krebsforschung ist es daher von großer Relevanz Aufschluss über solche Proteine zu erhalten, die Einfluss auf die PLK1 Expression nehmen. Dieses Wissen könnte dazu beitragen, Strategien für eine noch gezieltere Krebstherapie zu entwickeln. Die vorliegende Arbeit zeigt einerseits erste Hinweise für eine Rolle des multivalenten Transkriptionsfaktors CCCTC-binding factor (CTCF) für die Regulation des PLK1-Promotors und andererseits erste Anhaltspunkte für einen Einfluss der PLK1 auf die transkriptionsregulatorische Funktion von CTCF. Grundlage dieser Arbeit war die Identifikation einer putativen Binderegion von CTCF im Bereich des PLK1-Promotors, die die Frage aufkommen ließ, ob CTCF einen transkriptionsregulatorischen Einfluss auf den PLK1-Promotor besitzt. Deshalb wurden initial Reportergenanalysen durchgeführt, bei denen gezeigt werden konnte, dass CTCF die Promotoraktivität einer PLK1-Promotorsequenz, welche die putative CTCF-Binderegion beinhaltet, steigern kann. Zudem ist es gelungen, die Bedeutung der putativen Binderegion für die Aktivitätssteigerung herauszuarbeiten, da eine 50%ige Deletion dieses Bereiches mit einer deutlichen Reduktion der CTCFbedingten Induktion der Reportergentranskription einherging. Interessanterweise konnten in den daraufhin durchgeführten in vitro-Interaktionsstudien erste Daten, die für eine Interaktion von CTCF und PLK1 sprechen, gesammelt werden, wobei die Kombination der Ergebnisse aus dem GST-Pull-Down- und dem Co-Immunopräzipitationsexperiment die Aussage zulassen, dass diese Wechselwirkung auf Seiten der PLK1 über die Polo-Box-Domäne und auf Seiten von CTCF über die aminoterminale Domäne vermittelt wird. Mit dem Nachweis der in vitro-Phosphorylierbarkeit von CTCF durch PLK1 konnte zudem ein mögliche Funktion dieser Interaktion herausgearbeitet werden. Durch den Einsatz von CTCF-Deletionsmutanten und eines punktmutierten CTCF-Fragments gelang es in weiteren Phosphorylierungsstudien Serin-224 als PLK1-Phosphorylierungsstellen in CTCF zu identifizieren. Abschließend ist es im Zuge von Reportergenanalysen, die den Effekt einer S224A Mutante von CTCF mit demjenigen von CTCF Wildtyp verglichen, gelungen, erste Hinweise für einen Rolle von Serin 224 im Hinblick auf die transkriptionsregulatorische Modulation von CTCF zu sammeln.
Die hier durchgeführten Untersuchungen an Staphylococcus aureus ATCC 6538 unter Verwendung von Silbernitrat als Desinfektionsmittel auf Standard-CSA sowie Agar-Agar mit Kalliumtelluritzusatz hatten das Ziel, den Einfluss von Silbernitrat-Ionen auf den Keim zu untersuchen. Hier galt es nicht nur die Schädigung von Silbernitrat-Ionen auf Staphylokokken zu untersuchen, sondern zusätzlich zu prüfen, ob eine Reduzierung der Pathogenität der Keime nach vorheriger Desinfektion stattfindet. Die Empfindlichkeit der geschädigten Bakterien gegenüber Tellurit, wie in diesen Untersuchungen verwendet, löste das früher verwendete Mäusepathogenitätsmodell ab. Die Ergebnisse zeigten deutlich, dass die Keimzahl zum einen durch eine erhöhte Konzentration des Silbernitrats, zum anderen durch eine verlängerte Einwirkzeit reduziert wurde. Weiterhin ist ersichtlich, dass eine Minderung der Pathogenität nach Desinfektion eintrat. Der mit Tellurit versetzte CSA-Agar hemmte das Wachstum stärker als bei den Platten ohne Zusatz. Dies zeigt eine erhöhte Empfindlichkeit der Keime gegenüber Tellurit. Eine weitere Virulenzminderung trat mit zunehmender Telluritkonzentration auf. Dies lässt die Schlussfolgerung zu, dass Kalliumtellurit eine Wachstumshemmung auf das Bakterium Staphylococcus aureus bewirkt. Da sich in den Kontrollansätzen ohne Desinfektionsmittel die Keimzahl ebenfalls mit zunehmender Telluritkonzentration reduzierte, bestätigt dies, dass die Eignung von Hemmstoffen - im vorliegendem Fall Kalliumtellurit - nur in einem engen Konzentrationsbereich für die Erfassung geschädigter Keime geeignet ist.
Interleukin-18-Bindungsprotein (IL-18BP) ist ein erst kürzlich entdeckter Gegenspieler von Interleukin-18 (IL-18). Aufgrund der Eigenschaft von IL-18BP mit hoher Affinität an IL-18 zu binden, wird IL-18 neutralisiert und seine biologischen Wirkungen durch IL-18BP inhibiert. Das Zytokin IL-18 ist ein multifunktioneller Botenstoff des Immunsystems, dessen Aktivität bei der Entstehung von Entzündungen, der Abwehr von Infektionen und der Rückbildung von Tumoren beteiligt sein kann. Eine der bedeutendsten Wirkungen von IL-18 ist insbesondere seine Fähigkeit die Produktion und Freisetzung von Interferon-gamma durch T-Helfer Typ 1 (Th1) Zellen, Natürliche Killer (NK) Zellen und CD8+ zytotoxische Zellen auszulösen. Bislang war lediglich bekannt, dass es sich bei IL-18BP um ein konstitutiv exprimiertes und sezerniertes Protein handelt. Die Zielsetzung dieser Promotionsarbeit war es zu untersuchen, ob eine Regulation der Genexpression von IL-18BP in Nicht-Immunzellen stattfindet. Dazu wurde im ersten Schritt eine semiquantitative RT-PCR Methode etabliert, mit Hilfe derer eine schwache konstitutive Expression der IL-18BP mRNA in Zellkulturen von humanen renalen Mesangiumzellen, epithelialen DLD-1 Kolonkarzinomzellen und Fibroblasten nachgewiesen wurde. Im Folgenden konnte als wesentliches Ergebnis festgestellt werden, dass eine Induktion der Genexpression von IL-18BP durch Interferon-gamma erfolgt. Mit RNase Protection Assays wurden nach Interferon-gamma Exposition 20 – 30fache relative Steigerungen der IL-18BP mRNA detektiert. In humanen Mesangiumzellen führte außerdem bakterielles Lipopolysaccharid zum Anstieg der IL-18BP Genexpression. Im zweiten Teil der Untersuchungen ließ sich unter Verwendung eines eigens hergestellten polyklonalen Antiserums nachweisen, dass durch Interferon-gamma auch eine starke Vervielfachung der Freisetzung bzw. Sekretion von IL-18BP stattfindet. Weiterhin wurden Kokulturen von IL-12/IL18 aktivierten humanen mononukleären Zellen aus dem peripheren Blut (PBMCs) mit entweder Mesangiumzellen oder DLD-1 Zellen durchgeführt. In diesen Kokulturen bewirkte die mittels ELISA gemessene Freisetzung von endogenem Interferon-gamma durch die PBMCs ebenfalls eine Induktion der Genexpression von IL-18BP in den Mesangiumzellen und DLD-1 Zellen. Darüber hinaus wurde in anderen Experimenten untersucht, ob die Regulation von IL-18BP gleichzeitig von Änderungen im Gehalt an IL-18 begleitet wird. Während in den humanen Mesangiumzellen kein IL-18 exprimiert wurde, konnte in den DLD-1 Zellen konstitutives proIL-18 detektiert werden. Jedoch hatte Interferon-gamma in DLD-1 Zellen keinen Einfluss auf die IL-18 Expression. Die hier zusammengetragenen Resultate belegen zum ersten Mal, dass es sich bei IL-18BP nicht nur um ein konstitutiv exprimiertes Protein, sondern vielmehr um einen spezifisch regulierten Immunmodulator handelt. Die Induktion der Freisetzung von IL-18BP durch Interferon-gamma stellt den entscheidenden Schritt eines bislang unbekannten negativen Rückkopplungsmechanismus zwischen Immunzellen und ortsständigen Nicht-Immunzellen dar: Nach der Freisetzung von IL-18 bei Entzündungen, Infektionen und Tumorerkrankungen führt das von Th1-, NK- und CD8+-Zellen produzierte Interferon-gamma zu einer Sekretion von IL-18BP durch Nicht-Immunzellen. Infolgedessen kommt es konsekutiv zur Limitierung der Aktivität von IL-18 mit Reduzierung seiner proinflammatorischen Wirkungen. Da ein Übermaß an IL-18 bei der Pathogenese von chronisch entzündlichen Erkrankungen wie beispielsweise der Rheumatoiden Arthritis und dem M. Chron eine Rolle zu spielen scheint, ist von besonderem Interesse welche natürlichen Wege für die Blockierung von IL-18 existieren. Die therapeutische Applikation von IL-18BP könnte sich in Zukunft als eine neue Strategie zur erfolgreichen Behandlung dieser Krankheiten erweisen.
A method which serves to isolate the gonads from the sea cucumber (Holothuria polii) is outlined. Criteria that will secure a well determined status of maturity of the sperm are given. From this preparation a deoxyribonucleic acid is made, purified and analysed. It is concluded that the analytical data are in compliance with the theory of Crick and Watson. The ratio of Moles for this DNA while its nitrogen to phosphorus ratio on weight basis is 1,67.
Highlights
• High resolution profile of C. pipiens' sugar diet has been obtained using UHPLC-MS.
• Artificial feeding using ornamental plants provides similar sugar profiles as observed in field collected mosquitoes.
• Metabolomic profiling found secondary metabolites and pollutants of anthropogenic use.
Abstract: Culex pipiens (Linnaeus, 1758) mosquitoes search plant sources of sugars to cope with the energetic demand of various physiological processes. The crop as part of the digestive system is devoted to the storage of sugar-based meal obtained from various nectars sources. The profiling of sugars and metabolites in the Culex pipiens’ crop is scarce, and only few studies used Liquid Chromatography – Mass Spectrometry (LC-MS), which provides broad detection for biomonitoring environmental substances and even contaminants in the sugar diet of mosquitoes populations.
Therefore, sugar and metabolite profiling were performed on crops obtained from mosquitoes exposed to plant nectar under laboratory or natural conditions by Ultra High-Performance LC-MS (UHPLC-MS). This method allowed us a precise quantitative and qualitative identification of sugar diet and associated environmental compounds in the crop of the mosquito C. pipiens. Under laboratory condition, mosquitoes were allowed to feed on either glucose solution, commercially-available flowers or field collected flowers. In addition, we collected mosquitoes from the field to compare those crop metabolomes with metabolome patterns occurring after nectar feeding in the lab.
The sugar quantities and quality obtained from the crops of mosquitoes collected in the field were similar to those crops obtained from mosquitoes that fed on commercially-available flowers and from field collected flowers with a limit of detection of 10 μg/L for sucrose, glucose and sucrose. Next to sugar compounds, we identified 2 types of amino acids, 12 natural products, and 9 pesticides.
Next to the diversity of sugar compounds, we could confirm that secondary metabolites and environmental pollutants are typically up taken from floral nectar sources by C. pipiens. The in-depth knowledge on mosquito–plant interactions may inspire the development and further optimization of mosquito trap systems and arboviral surveillance systems.
Ubiquitination plays a critical role in the activation of host immune responses to infection and serves as a signal for pathogen delivery to phagophores along the xenophagy pathway. We recently performed systematic ubiquitination site profiling of epithelial cells infected with Salmonella Typhimurium. Our findings specifically highlight components of the NFKB, membrane trafficking pathways and RHO GTPase systems as ubiquitination hubs during infection. In addition, a broad spectrum of bacterial effectors and several outer membrane proteins are ubiquitinated in infected cells. This comprehensive resource of ubiquitinome dynamics during Salmonella infection enables further understanding of the complex host-pathogen interplay and may reveal novel targets for the inhibition of Salmonella invasion and inflammation.
uORF-tools—workflow for the determination of translation-regulatory upstream open reading frames
(2019)
Ribosome profiling (ribo-seq) provides a means to analyze active translation by determining ribosome occupancy in a transcriptome-wide manner. The vast majority of ribosome protected fragments (RPFs) resides within the protein-coding sequence of mRNAs. However, commonly reads are also found within the transcript leader sequence (TLS) (aka 5’ untranslated region) preceding the main open reading frame (ORF), indicating the translation of regulatory upstream ORFs (uORFs). Here, we present a workflow for the identification of translation-regulatory uORFs. Specifically, uORF-Tools uses Ribo-TISH to identify uORFs within a given dataset and generates a uORF annotation file. In addition, a comprehensive human uORF annotation file, based on 35 ribo-seq files, is provided, which can serve as an alternative input file for the workflow. To assess the translation-regulatory activity of the uORFs, stimulus-induced changes in the ratio of the RPFs residing in the main ORFs relative to those found in the associated uORFs are determined. The resulting output file allows for the easy identification of candidate uORFs, which have translation-inhibitory effects on their associated main ORFs. uORF-Tools is available as a free and open Snakemake workflow at https://github.com/Biochemistry1-FFM/uORF-Tools. It is easily installed and all necessary tools are provided in a version-controlled manner, which also ensures lasting usability. uORF-Tools is designed for intuitive use and requires only limited computing times and resources.
Background: Up- and/or downgrading rates in single intermediate-risk positive biopsy core are unknown.
Methods: We identified single intermediate-risk (Gleason grade group (GGG) 2/GGG3) positive biopsy core prostate cancer patients (≤ cT2c and PSA ≤ 20 ng/mL) within the Surveillance, Epidemiology, and End Results (SEER) database (2010–2015). Subsequently, separate uni- and multivariable logistic regression models tested for independent predictors of up- and downgrading.
Results: Of 1,328 assessable patients with single core positive intermediate-risk prostate cancer at biopsy, 972 (73%) harbored GGG2 versus 356 (27%) harbored GGG3. Median PSA (5.5 vs 5.7; p = 0.3), median age (62 vs 63 years; p = 0.07) and cT1-stage (77 vs 75%; p = 0.3) did not differ between GGG2 and GGG3 patients. Of individuals with single GGG2 positive biopsy core, 191 (20%) showed downgrading to GGG1 versus 35 (4%) upgrading to GGG4 or GGG5 at RP. Of individuals with single GGG3 positive biopsy core, 36 (10%) showed downgrading to GGG1 versus 42 (12%) significant upgrading to GGG4 or GGG5 at RP. In multivariable logistic regression models, elevated PSA (10–20 ng/mL) was an independent predictor of upgrading to GGG4/GGG5 in single GGG3 positive biopsy core patients (OR:2.89; 95%-CI: 1.31–6.11; p = 0.007).
Conclusion: In single GGG2 positive biopsy core patients, downgrading was four times more often recorded compared to upgrading. Conversely, in single GGG3 positive biopsy core patients, up- and downgrading rates were comparable and should be expected in one out of ten patients.
Cadmium-mediated toxicity of cultured proximal tubule (PT) cells is associated with increased production of reactive oxygen species (ROS) and apoptosis. We found that cadmium-dependent apoptosis (Hoechst 33342 and annexin V assays) decreased with prolonged CdCl(2) (10 microM) application (controls: 2.4 +/- 1.6%; 5 h: +5.1 +/- 2.3%, 20 h: +5.7 +/- 2.5%, 48 h: +3.3 +/- 1.0% and 72 h: +2.1 +/- 0.4% above controls), while cell proliferation was not affected. Reduction of apoptosis correlated with a time-dependent up-regulation of the drug efflux pump multidrug resistance P-glycoprotein (mdr1) in cadmium-treated cells ( approximately 4-fold after 72 h), as determined by immunoblotting with the monoclonal antibody C219 and measurement of intracellular accumulation of the fluorescent probe calcein +/- the mdr1 inhibitor PSC833 (0.5 microM). When mdr1 inhibitors (PSC833, cyclosporine A, verapamil) were transiently added to cells with mdr1 up-regulation by pretreatment for 72 h with cadmium, cadmium-induced apoptosis increased significantly and to a percentage similar to that obtained in cells with no mdr1 up-regulation (72-h cadmium: 5.2 +/- 0.9% versus 72-h cadmium + 1-h PSC833: 7.2 +/- 1.4%; p < or = 0.001). Cadmium-induced apoptosis and mdr1 up-regulation depended on ROS, since co-incubation with the ROS scavengers N-acetylcysteine (15 mM) or pyrrolidine dithiocarbamate (0.1 mM) abolished both responses. Moreover, cadmium- and ROS-associated mdr1 up-regulation was linked to activation of the transcription factor NF-kappaB; N-acetylcysteine, pyrrolidine dithiocarbamate, and the IkappaB-alpha kinase inhibitor Bay 11-7082 (20 microM) prevented both, mdr1 overexpression and degradation of the inhibitory NF-kappaB subunit, IkappaB-alpha, induced by cadmium. The data show that 1) cadmium-mediated apoptosis in PT cells is associated with ROS production, 2) ROS increase mdr1 expression by a process involving NF-kappaB activation, and 3) mdr1 overexpression protects PT cells against cadmium-mediated apoptosis. These data suggest that mdr1 up-regulation, at least in part, provides anti-apoptotic protection for PT cells against cadmium-mediated stress.
This summary provides an overview of how new therapies or new aspects of established therapies relate to the latest findings. Neoadjuvant therapy, local therapy, new aspects of systemic therapy, and prognostic and predictive factors are presented. In the neoadjuvant setting, the association between pathological complete response (pCR) and prognosis is still of interest as is the identification of new molecular predictors for new therapies such as CDK4/6 inhibitors. As regards surgical treatment, the target is still to reduce the aggressiveness of surgery. To achieve this, a better understanding particularly of ductal carcinoma in situ is required. With regard to systemic therapy, more data on the best combinations and therapy sequences for existing therapies is available. Finally, the use of prognostic and predictive factors may help to avoid overtreatment and ensure that patients only receive therapies which have been shown to be effective for their specific condition and have fewer side effects.
The treatment of metastatic breast cancer has become more complicated due to increasing numbers of new therapies which need to be tested. Therapies are now being developed to treat special clinical or molecular subgroups. Even though intrinsic molecular subtypes play a major role, more and more new therapies for subgroups and histological subtypes are being developed, such as the use of PARP inhibitors to treat patients with BRCA mutations (breast and ovarian cancer). Supportive therapies are also evolving, allowing problems such as alopecia or nausea and vomiting to be treated more effectively. Treatment-related side effects have a direct impact on the prognosis of patients with metastatic breast cancer, and supportive therapy can improve compliance. Digital tools could be useful to establish better patient management systems. This overview provides an insight into recent trials and how the findings could affect routine treatment. Current aspects of breast cancer prevention are also presented.
In primary early breast cancer, the aim of treatment planning is to obtain an increasingly better understanding of the disease. The identification of patients with an excellent prognosis could help this group avoid unnecessary treatments. Furthermore, the planning of treatment is becoming increasingly patient-focussed. There is a growing understanding of those patients who benefit particularly from chemotherapy, as well as of those who could benefit from immunotherapy. Studies conducted on immunotherapies will be published shortly. Smaller individual studies offer an initial insight into the efficacy of checkpoint inhibitors (anti-PD1/PDL1 therapies). Not least, one of the largest breast cancer studies of all times has recently come to an end. The use of a multigene test has shown that it is sufficient to identify patients with such a good prognosis that chemotherapy is unnecessary. This review article is intended to summarise the current studies and give an outlook on current developments.
New therapeutic developments aimed at treating women with advanced breast cancer currently focus both on identifying patients eligible for targeted therapeutic concepts and on the continuing development of immune therapies. The data on CDK4/6 inhibitors are now complete and consistent in this class of substances (palbociclib, ribociclib and abemaciclib). Further pathways under investigation are PI3K and AKT signalling pathways along with diverse approaches to their inhibition. Initial study results were also presented recently on both mechanisms of action. Insights into the PARP inhibitors, moreover, are increasing; studies in this respect are also examining in which population they can be used most effectively. This review offers a summary of the recent studies and an outline of the latest developments.
For many years, small but significant advancements have been made time and again in the prevention and treatment of early breast cancer. The so-called panel gene analyses are becoming more and more important in prevention, since the risk due to the tested genes is better understood and as a result, concepts for integration in health care can be developed. In the adjuvant situation, the first study in the so-called post-neoadjuvant situation was able to demonstrate a clear improvement in the prognosis with an absent pathological complete remission following trastuzumab or pertuzumab + trastuzumab. Additional studies with this post-neoadjuvant therapeutic concept are still being conducted at present. The CDK4/6 inhibitors which had shown a significant improvement in progression-free survival in a metastatic situation are currently being tested in the adjuvant situation in large therapeutic studies. These and other new data for the treatment or prevention of primary breast cancer are presented in this review against the backdrop of current studies.
The treatment of patients with advanced breast cancer has developed further in recent years. In addition to therapeutic progress in the established subgroups (hormone receptor and HER2 status), there are now therapies which are geared to individual molecular characteristics, such as PARP inhibitor therapy in BRCA-mutated patients. In addition to this, tests are being developed which are intended to establish additional markers within subgroups in order to predict the efficacy of a therapy. PI3K mutation testing in HER2-negative, hormone-receptor-positive tumours and PD-L1 testing of immune cells in triple-negative tumours are expected to become established in clinical practice in order to select patients for the respective therapies. With new therapeutic approaches, new adverse effects also appear. The management of these adverse effects, just as those of classical therapy (supportive therapy), is essential with the introduction of new treatments in order to preserve patientsʼ quality of life. Knowledge regarding measures to preserve and improve quality of life has significantly increased in recent years. Lifestyle factors should be taken into account, as should modern therapeutic methods. This review summarises the latest studies and publications and evaluates them in regard to the relevance for clinical practice.
In dieser Übersichtsarbeit wird dargestellt, wie neue Therapien oder neue Aspekte etablierter Therapien in Zusammenhang mit neuesten, aktuellen Erkenntnissen stehen. Neoadjuvanz, Lokaltherapie, neue Aspekte der Systemtherapie und Prognose- sowie Prädiktivfaktoren werden beleuchtet. In der Neoadjuvanz ist nach wie vor der Zusammenhang zwischen pCR und Prognose von Interesse, ebenso wie neue molekulare Prädiktoren für neue Therapien wie CDK4/6-Inhibitoren zu identifizieren. Bei der operativen Behandlung wird weiter nach einer Reduktion der Aggressivität gestrebt. Insbesondere das duktale Carcinoma in situ muss dafür noch besser verstanden werden. Bei den Systemtherapien wächst die Datenlage zum Verständnis der besten Kombinationen und Therapieabläufe für bestehende Therapieverfahren. Letztendlich muss mithilfe von Prognose- und Prädiktivfaktoren vermieden werden, dass Übertherapien stattfinden und nur die Patientin spezifische Therapien erhält, welche bei dieser individuellen Patientin eine nachgewiesene Wirksamkeit mit wenig Nebenwirkungen haben.
Update Mammakarzinom 2018 (Teil 2) – fortgeschrittenes Mammakarzinom, Lebensqualität und Prävention
(2018)
Die Behandlung des metastasierten Mammakarzinoms hat bei immer neu zu testenden Therapien deutlich an Komplexität zugenommen. Therapien werden nunmehr nur noch für spezielle klinische oder molekulare Subgruppen entwickelt. Hierbei spielen die intrinsischen, molekularen Subtypen zwar immer noch die größte Rolle, jedoch gibt es zunehmend auch Therapien, die subgruppen- oder sogar histologieübergreifend entwickelt werden, wie z. B. der PARP-Inhibitor bei BRCA-mutierten Patientinnen (Mamma- und Ovarialkarzinom). Aber auch Supportivtherapien entwickeln sich weiter, sodass Probleme wie die Alopezie besser behandelt werden können und neue Therapiearten von Übelkeit und Erbrechen etabliert werden. In einem engen Zusammenhang mit den Supportivtherapien stehen die Nebenwirkungen, welche bei Patientinnen mit einem metastasierten Mammakarzinom einen direkten Einfluss auf die Prognose haben. Hier könnten digitale Werkzeuge helfen, um ein besseres Patientinnenmanagement zu etablieren. Diese Übersichtsarbeit soll diese Aspekte vor dem Hintergrund neuer, aktuell publizierter Studien beleuchten und einen Einblick geben, wie sich diese Studien zu etablierten Routinetherapien verhalten. Zusätzlich werden aktuelle Aspekte der Mammakarzinomprävention beleuchtet.
Beim primären, frühen Mammakarzinom zielt die Behandlungsplanung auf ein immer besseres Verständnis der Erkrankung ab. Die Identifikation von Patientinnen mit einer exzellenten Prognose könnte dieser Gruppe helfen, unnötige Therapien zu vermeiden. Weiterhin wird die Planung der Therapie immer weiter auf die Patientin abgestimmt. Das Wissen über Patientinnen, die besonders von einer Chemotherapie profitieren, wächst genauso wie das Wissen um Patientinnen, die von einer Immuntherapie profitieren könnten. Hinsichtlich der Immuntherapien stehen die durchgeführten Studien kurz vor der Publikation. Einzelne kleinere Studien bieten einen ersten Einblick in die Wirksamkeit der Checkpoint-Inhibitoren (Anti-PD1/PDL1-Therapien). Nicht zuletzt konnte kürzlich eine der größten Brustkrebsstudien aller Zeiten zu Ende geführt werden. Die Anwendung eines Multigentests konnte zeigen, dass er ausreicht, um Patientinnen mit einer so guten Prognose zu identifizieren, dass keine Chemotherapie nötig ist. Dieser Review-Artikel soll die aktuellen Studien zusammenfassen und einen Ausblick der gegenwärtigen Entwicklungen geben.
Neue Therapieentwicklungen zur Behandlung von Patientinnen mit fortgeschrittenem Mammakarzinom konzentrieren sich zurzeit sowohl auf die Identifikation von Patientinnen für zielgerichtete Therapieansätze als auch auf die Weiterentwicklung von immuntherapeutischen Ansätzen. Die Datenlage zu den CDK4/6-Inhibitoren konnte vervollständigt werden und ist konsistent in dieser Klasse von Substanzen (Palbociclib, Ribociclib und Abemaciclib). Weitere Signalwege, die untersucht werden, sind der PI3K-und der AKT-Signalweg sowie verschiedene Ansatzpunkte zu deren Hemmung. Für beide Wirkmechanismen liegen auch erste Studienergebnisse vor, die vor Kurzem vorgestellt wurden. Außerdem wachsen die Erkenntnisse zu den PARP-Inhibitoren, für die auch untersucht wird, in welcher Population sie am effektivsten eingesetzt werden können. Dieser Review-Artikel soll die aktuellen Studien zusammenfassen und einen Ausblick der neuesten Entwicklungen geben.
In der Prävention und Behandlung des frühen Mammakarzinoms sind über die Jahre immer wieder kleine, aber bedeutsame Fortschritte gemacht worden. In der Prävention gewinnen die sogenannten Panel-Gen-Analysen immer mehr an Bedeutung, da das durch die getesteten Gene bedingte Risiko immer besser verstanden wird und somit Konzepte für die Integration in die Krankenversorgung erarbeitet werden können. In der adjuvanten Situation konnte die erste Studie in der sogenannten postneoadjuvanten Situation bei fehlender pathologischer Komplettremission nach Trastuzumab oder Pertuzumab + Trastuzumab eine deutliche Verbesserung der Prognose zeigen. Weitere Studien mit diesem postneoadjuvanten Therapiekonzept werden zurzeit noch durchgeführt. Die CDK4/6-Inhibitoren, die in der metastasierten Situation eine deutliche Verbesserung des progressionsfreien Überlebens gezeigt hatten, werden zurzeit in der adjuvanten Situation in großen Therapiestudien getestet. Diese und weitere neue Daten zur Behandlung oder Prävention des primären Mammakarzinoms werden in dieser Übersichtsarbeit vor dem Hintergrund aktueller Studien vorgestellt.
Die Behandlung von Patientinnen mit fortgeschrittenem Mammakarzinom hat sich in den letzten Jahren weiterentwickelt. Zusätzlich zum Therapiefortschritt in den etablierten Subgruppen (Hormonrezeptor- und HER2-Status) gibt es nun Therapien, die sich an einzelnen molekularen Charakteristika orientieren, wie zum Beispiel die PARP-Inhibitortherapie bei BRCA-mutierten Patientinnen. Zusätzlich dazu sind Tests in der Entwicklung, die innerhalb von Subgruppen weitere Marker etablieren sollen, um die Wirksamkeit einer Therapie vorherzusagen. Die PI3K-Mutationstestung bei HER2-negativen, hormonrezeptorpositiven Tumoren, und die PD-L1-Testung von Immunzellen bei triple-negativen Tumoren werden voraussichtlich in der klinischen Praxis etabliert, um Patientinnen für die jeweiligen Therapien auszuwählen. Mit neuen Therapieansätzen treten auch neue Nebenwirkungen auf. Das Management dieser Nebenwirkungen ebenso wie die der klassischen Therapien (supportive Therapie) ist mit der Einführung neuer Behandlungen essenziell, um die Lebensqualität der Patientinnen zu erhalten. Das Wissen über Maßnahmen zur Erhaltung und Verbesserung der Lebensqualität hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Lifestyle-Faktoren sollten dabei ebenso Berücksichtigung finden wie moderne Therapieverfahren. Diese Übersichtsarbeit fasst die neuesten Studien und Veröffentlichungen zusammen und bewertet sie in Bezug auf die Relevanz für die klinische Praxis.
Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most frequent type of primary liver cancer. Low numbers of HCC patients being suitable for liver resection or transplantation and multidrug resistance development during pharmacotherapy leads to high death rates for HCC patients. Understanding the molecular mechanisms of HCC etiology may contribute to the development of novel therapeutic strategies for prevention and treatment of HCC. UDP-glucose ceramide glycosyltransferase (UGCG), a key enzyme in glycosphingolipid metabolism, generates glucosylceramide (GlcCer), which is the precursor for all glycosphingolipids (GSLs). Since UGCG gene expression is altered in 0.8% of HCC tumors, GSLs may play a role in cellular processes in liver cancer cells. Here, we discuss the current literature about GSLs and their abundance in normal liver cells, Gaucher disease and HCC. Furthermore, we review the involvement of UGCG/GlcCer in multidrug resistance development, globosides as a potential prognostic marker for HCC, gangliosides as a potential liver cancer stem cell marker, and the role of sulfatides in tumor metastasis. Only a limited number of molecular mechanisms executed by GSLs in HCC are known, which we summarize here briefly. Overall, the role GSLs play in HCC progression and their ability to serve as biomarkers or prognostic indicators for HCC, requires further investigation.
Introduction: Febrile neutropenia is a common and potentially life-threatening complication of treatment for childhood cancer, which has increasingly been subject to targeted treatment based on clinical risk stratification. Our previous meta-analysis demonstrated 16 rules had been described and 2 of them subject to validation in more than one study. We aimed to advance our knowledge of evidence on the discriminatory ability and predictive accuracy of such risk stratification clinical decision rules (CDR) for children and young people with cancer by updating our systematic review.
Methods: The review was conducted in accordance with Centre for Reviews and Dissemination methods, searching multiple electronic databases, using two independent reviewers, formal critical appraisal with QUADAS and meta-analysis with random effects models where appropriate. It was registered with PROSPERO: CRD42011001685.
Results: We found 9 new publications describing a further 7 new CDR, and validations of 7 rules. Six CDR have now been subject to testing across more than two data sets. Most validations demonstrated the rule to be less efficient than when initially proposed; geographical differences appeared to be one explanation for this.
Conclusion: The use of clinical decision rules will require local validation before widespread use. Considerable uncertainty remains over the most effective rule to use in each population, and an ongoing individual-patient-data meta-analysis should develop and test a more reliable CDR to improve stratification and optimise therapy. Despite current challenges, we believe it will be possible to define an internationally effective CDR to harmonise the treatment of children with febrile neutropenia.
The disintegrin and metalloproteinases ADAM10 and ADAM17 are regarded as the most important α-secretases involved in the physiological processing of amyloid precursor protein (APP) in brain. Since it has been suggested that processing of APP by α-secretases could be involved in the reorganization of the brain following injury, we studied mRNA expression of the two α-secretases Adam10 and Adam17, the ß-secretase Bace1, and the App-gene family (App, Aplp1, Aplp2) in the dentate gyrus of the mouse following entorhinal denervation. Using laser microdissection, tissue was harvested from the outer molecular layer and the granule cell layer of the denervated dentate gyrus. Expression levels of candidate genes were assessed using Affymetrix GeneChip Mouse Gene 1.0 ST arrays and reverse transcription-quantitative PCR, revealing an upregulation of Adam10 mRNA and Adam17 mRNA in the denervated outer molecular layer and an upregulation of Adam10 mRNA and App mRNA in the dentate granule cell layer. Immunolabeling for ADAM10 or ADAM17 in combination with markers for astro- and microglia revealed an increased labeling of ADAM10 and ADAM17 in the denervated outer molecular layer that was associated with reactive astrocytes but not with microglia. Collectively, these data show that denervation affects the expression level of APP and its two most important α-secretases. This suggests that APP-processing could be shifted towards the non-amyloidogenic pathway in denervated areas of the brain and, thus, towards the formation of neuroprotective APP cleavage products, such as APPsα.
Anhand der Daten von 2394 Ureterorenoskopien, die innerhalb von 12 Jahren zur Diagnostik und Therapie von Erkrankungen des Harnleiters und des Nierenhohlsystems in der urologischen Klinik des Klinikums Fulda und der urologischen Klinik des St. Elisabethen-Krankenhauses in Frankfurt durchgeführt wurden, wurden in unserer Studie retrospektiv die Effektivität und die Risiken dieses Verfahrens untersucht. Aus den Ergebnisse und der zur Verfügung stehenden Literatur wurden die Gefahren im Detail identifiziert und zur Prävention von Komplikationen jeweils Strategien angeboten. Die Effektivität belief sich auf insgesamt 74% bei der Entfernung von Harnleitersteinen unabhängig von Lage und Größe des Steines und 69% bei der Diagnostik von Neoplasien im Harnleiter. Die größten Erfolge bei niedrigstem Risiko ließen sich bei Steinen im distalen Harnleiterdrittel erreichen (89%), während bei Steinen im mittleren und proximalen Harnleiterdrittel bei höherem operativen Risiko die Erfolgraten bei (80%) lagen. Die Risiken wurden anhand der aufgetretenen Komplikationen beurteilt. Die Gesamtkomplikationsrate unserer Untersuchung beläuft sich auf 18,5% und entspricht der in der zur Verfügung stehenden Literatur. Sie umfasst intraoperative sowie frühe und späte postoperative Komplikationen. Wir haben in der vorliegenden Studie die Ergebnisse und die entstandenen Komplikationen genau analysiert und die Gefahren aufgezeigt und kommen zur Schlussfolgerung: Die Ureterorenoskopie hat sich als effektives und kostengünstiges Verfahren zur Diagnostik und Therapie von Erkrankungen des Harnleiters und des Nierenhohlsystems etabliert. Eine noch kritischere Indikationsstellung, eine sorgfältige Vorbereitung des Patienten und des Operateurs samt OP- Personals, den ausschließlichen Einsatz von Miniscopen und ein bis ins Detail standardisiertes Vorgehen sind geeignet die Komplikationsrate der Ureterorenoskopie in Zukunft deutlich zu senken und die Sicherheit weiter zu erhöhen.
Background: To test the impact of urethral sphincter length (USL) and anatomic variants of prostatic apex (Lee-type classification) in preoperative multiparametric magnet resonance imaging (mpMRI) on mid-term continence in prostate cancer patients treated with radical prostatectomy (RP). Methods: We relied on an institutional tertiary-care database to identify patients who underwent RP between 03/2018 and 12/2019 with preoperative mpMRI and data available on mid-term (>6 months post-surgery) urinary continence, defined as usage 0/1 (-safety) pad/24 h. Univariable and multivariable logistic regression models were fitted to test for predictor status of USL and prostatic apex variants, defined in mpMRI measurements. Results: Of 68 eligible patients, rate of mid-term urinary continence was 81% (n = 55). Median coronal (15.1 vs. 12.5 mm) and sagittal (15.4 vs. 11.1 mm) USL were longer in patients reporting urinary continence in mid-term follow-up (both p < 0.01). No difference was recorded for prostatic apex variants distribution (Lee-type) between continent vs. incontinent patients (p = 0.4). In separate multivariable logistic regression models, coronal (odds ratio (OR): 1.35) and sagittal (OR: 1.67) USL, but not Lee-type, were independent predictors for mid-term continence. Conclusion: USL, but not apex anatomy, in preoperative mpMRI was associated with higher rates of urinary continence at mid-term follow-up.
hintergrund: Männer in Deutschland sterben früher als Frauen und nehmen weniger häufig Krebsvorsorgeuntersuchungen wahr.
Fragestellung: Ziel war die prospektive Evaluation einer „Movember-Gesundheitsinitiative“ am Universitätsklinikum Frankfurt (UKF) im November 2019.
Methoden: Im Rahmen der „Movember-Gesundheitsinitiative“ wurde allen männlichen Mitarbeitern des UKF ab dem 45. Lebensjahr und bei erstgradiger familiärer Vorbelastung eines Prostatakarzinoms ab dem 40. Lebensjahr im November 2019 gemäß S3-Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Urologie (DGU) eine Prostatakarzinom-Vorsorgeuntersuchung angeboten.
Ergebnisse: Insgesamt nahmen 14,4 % der Mitarbeiter teil. Eine familiäre Vorbelastung gaben insgesamt 14,0 % Teilnehmer an. Das mediane Alter betrug 54 Jahre. Der mediane PSA(prostataspezifisches Antigen)-Wert lag bei 0,9 ng/ml, der mediane PSA-Quotient bei 30 %. Bei 5 % (n = 6) zeigte sich ein suspekter Tastbefund in der DRU (digital-rektale Untersuchung). Nach Altersstratifizierung (≤ 50 vs. > 50 Lebensjahre) zeigten sich signifikante Unterschiede im medianen PSA-Wert (0,7 ng/ml vs. 1,0 ng/ml, p < 0,01) und der bereits zuvor durchgeführten urologischen Vorsorge (12,1 vs. 42,0 %, p < 0,01). Vier Teilnehmer (3,3 %) zeigten erhöhte Gesamt-PSA-Werte. Bei 32,2 % der Teilnehmer zeigte sich mindestens ein kontrollbedürftiger Befund. Insgesamt wurden 6 Prostatabiopsien durchgeführt. Hierbei zeigte sich in einem Fall ein intermediate-risk Prostatakarzinom (Gleason 3 + 4, pT3a, pPn1, pNx, R0).
Schlussfolgerungung: Im Rahmen der UKF-Movember-Gesundheitsinitiative 2019 konnten durch ein Vorsorgeangebot 121 Männer für eine Prostatakrebs-Vorsorge inklusive PSA-Testung gewonnen werden. Auffällige/kontrollbedürftige Befunde zeigten sich bei 32,2 %. Bei einem Mitarbeiter wurde ein therapiebedürftiges Prostatakarzinom entdeckt und therapiert.
Bisherige Untersuchungen der Uroplakine und deren mRNA sprechen für ein exklusives Vorkommen der Uroplakin-Proteine und deren Genexpression in Urothel, Urothelkarzinomen und Brenner Tumoren. Unter Verwendung einer hochsensitiven und hochspezifischen Uroplakin RT-PCR konnte in der vorliegenden Arbeit erstmals gezeigt werden, daß die vier verschiedenen Uroplakin mRNAs nicht nur in Urothel und Urothelkarzinomen, sondern auch von zahlreichen anderen Geweben exprimiert werden. Die Expressionsstärke der Uroplakin mRNAs und das Muster der Genexpressionen ist dabei erheblichen Schwankungen unterworfen. Lediglich Urothel, Urothelkarzinome, Hodenteratome und Plazenta erreichen Sättigung der Uroplakin PCR bei drei und mehr Uroplakinen. Die Mehrzahl der untersuchten Urothelkarzinome (total: 78 % ; invasive 69 %; nichtinvasive 100 %) und alle drei untersuchten Hodenteratome (100 %) weisen eine starke Uroplakin-Genexpression für drei und mehr Uroplakine auf Für Nierenrinde, kultivierte Tubulusepithelien und Nierenzellkarzinome konnte erstmals die starke Expression von Uroplakin IB demonstriert werden. Diese bleibt in 12/13 (92 %) der Nierenzellkarzinome erhalten. Eine Expression von Uroplakin IB konnte auch für das humane Chorion und 2 Endometriumkarzinome nachgewiesen werden. Aktuell wird an der Johann Wolfgang Goethe-Universität im Urologischen Labor untersucht, ob Uroplakine auch bei anderen Erkrankungen oder in der Schwangerschaft im peripheren Blut nachweisbar sind. Auch eine Anwendung der Uroplakin RT-PCR bei Patienten mit Blasenkarzinom wird erprobt. Dabei wird der Versuch unternommen, die relative Unspezifität der Uroplakine durch den parallelen Nachweis aller vier Uroplakine, eine starke Vorselektion des Probanden-Kollektivs und die Beobachtungen der Genexpressionen im zeitlichen Verlauf zu überwinden. Zur Aufklärung der biologischen Funktion der Uroplakine werden noch zahlreiche Studien erforderlich sein. Dabei sind vor allem die Signaltransduktion am Urothel, die Vermittlung der Apoptose urothelialer Zellen und die Induzierbarkeit der Uroplakin-Synthese von zentralem Interesse.
Objectives: Large-scale clinical studies investigating associations between intestinal microbiota signatures and human diseases usually rely on stool samples. However, the timing of repeated stool sample collection cannot be predefined in longitudinal settings. Rectal swabs, being straightforward to obtain, have the potential to overcome this drawback. Therefore, we assessed the usability of rectal swabs for microbiome sampling in a cohort of hematological and oncological patients.
Study design: We used a pipeline for intestinal microbiota analysis from deep rectal swabs which was established and validated with test samples and negative controls. Consecutively, a cohort of patients from hematology and oncology wards was established and weekly deep rectal swabs taken during their admissions and re-admissions.
Results: Validation of our newly developed pipeline for intestinal microbiota analysis from rectal swabs revealed consistent and reproducible results. Over a period of nine months, 418 rectal swabs were collected longitudinally from 41 patients. Adherence to the intended sampling protocol was 97%. After DNA extraction, sequencing, read pre-processing and filtering of chimeric sequences, 405 of 418 samples (96.9%) were eligible for further analyses. Follow-up samples and those taken under current antibiotic exposure showed a significant decrease in alpha diversity as compared to baseline samples. Microbial domination occurred most frequently by Enterococcaceae (99 samples, 24.4%) on family level and Enterococcus (90 samples, 22.2%) on genus level. Furthermore, we noticed a high abundance of potential skin commensals in 99 samples (24.4%).
Summary: Deep rectal swabs were shown to be reliable for microbiome sampling and analysis, with practical advantages related to high sampling adherence, easy timing, transport and storage. The relatively high abundance of putative skin commensals in this patient cohort may be of potential interest and should be further investigated. Generally, previous findings on alpha diversity dynamics obtained from stool samples were confirmed.
Polypharmacy is associated with a risk of negative health outcomes. Potentially inappropriate medications, interactions resulting from contradicting medical guidelines, and inappropriate monitoring, all increase the risk. This process evaluation (PE) of the AdAM study investigates implementation and use of a computerized decision-support system (CDSS). The CDSS analyzes medication appropriateness by including claims data, and hence provides general practitioners (GPs) with full access to patients’ medical treatments. We based our PE on pseudonymized logbook entries into the CDSS and used the four dimensions of the Medical Research Council PE framework. Reach, which examines the extent to which the intended study population was included, and Dose, Fidelity, and Tailoring, which examine how the software was actually used by GPs. The PE was explorative and descriptive. Study participants were representative of the target population, except for patients receiving a high level of nursing care, as they were treated less frequently. GPs identified and corrected inappropriate prescriptions flagged by the CDSS. The frequency and intensity of interventions documented in the form of logbook entries lagged behind expectations, raising questions about implementation barriers to the intervention and the limitations of the PE. Impossibility to connect the CDSS to GPs’ electronic medical records (EMR) of GPs due to technical conditions in the German healthcare system may have hindered the implementation of the intervention. Data logged in the CDSS may underestimate medication changes in patients, as documentation was voluntary and already included in EMR.
Background: Interventional studies on polypharmacy often fail to significantly improve patient-relevant outcomes, or confine themselves to measuring surrogate parameters. Interventions and settings are complex, with many factors affecting results. The AdAM study’s aim is to reduce hospitalization and death by requiring general practitioners (GPs) to use a computerized decision-support system (CDSS). The study will undergo a process evaluation to identify factors for successful implementation and to assess whether the intervention was implemented as intended.
Objective: To evaluate our complex intervention, based on the Medical Research Council’s guideline dimensions.
Research Questions:
We will assess implementation (reach, fidelity, dose, tailoring) by asking: (1) Who took part in the intervention (proportion of GPs using the CDSS, proportion of patients enrolled in them)? Information on GPs’ and patients’ characteristics will also be collected. (2) How many and which medication alerts were dealt with? (3) Was the intervention implemented as intended? (4) On what days did GPs use the intervention tool?
Methods: The process evaluation is part of a stepped-wedge cluster-randomized controlled trial. Characteristics of practices, GPs and patients using the CDSS will be compared with the non-participating population. CDSS log data will be analyzed to evaluate how the number of medication alerts changed between baseline and 2 months later, and to identify the kind of alerts that were dealt with. Comparison of enrolled patients on weekdays versus weekends will shed light on GPs’ use of the CDSS in the absence or presence of patients. Outcomes will be presented using descriptive statistics, and significance tests will be used to identify associations between them. We will conduct subgroup analyses, including time effects to account for software improvements.
Discussion: This study protocol is the basis for conducting analyses of the quantitative process evaluation. By providing insight into how GPs conduct medication reviews, the evaluation will provide context to the trial results and support their interpretation. The evaluation relies on the proper documentation by GPs, potentially limiting its explanatory power.
Background: Two large clinical trials have shown a reduced rate of breast cancer development in high-risk women in the initial 5 years of follow-up after use of aromatase inhibitors (MAP.3 and International Breast Cancer Intervention Study II [IBIS-II]). Here, we report blinded long-term follow-up results for the IBIS-II trial, which compared anastrozole with placebo, with the objective of determining the efficacy of anastrozole for preventing breast cancer (both invasive and ductal carcinoma in situ) in the post-treatment period.
Methods: IBIS-II is an international, randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Postmenopausal women at increased risk of developing breast cancer were recruited and were randomly assigned (1:1) to either anastrozole (1 mg per day, oral) or matching placebo daily for 5 years. After treatment completion, women were followed on a yearly basis to collect data on breast cancer incidence, death, other cancers, and major adverse events (cardiovascular events and fractures). The primary outcome was all breast cancer.
Findings: 3864 women were recruited between Feb 2, 2003, and Jan 31, 2012. 1920 women were randomly assigned to 5 years anastrozole and 1944 to placebo. After a median follow-up of 131 months (IQR 105–156), a 49% reduction in breast cancer was observed for anastrozole (85 vs 165 cases, hazard ratio [HR] 0·51, 95% CI 0·39–0·66, p<0·0001). The reduction was larger in the first 5 years (35 vs 89, 0·39, 0·27–0·58, p<0·0001), but still significant after 5 years (50 vs 76 new cases, 0·64, 0·45–0·91, p=0·014), and not significantly different from the first 5 years (p=0·087). Invasive oestrogen receptor-positive breast cancer was reduced by 54% (HR 0·46, 95% CI 0·33–0·65, p<0·0001), with a continued significant effect in the period after treatment. A 59% reduction in ductal carcinoma in situ was observed (0·41, 0·22–0·79, p=0·0081), especially in participants known to be oestrogen receptor-positive (0·22, 0·78–0·65, p<0·0001). No significant difference in deaths was observed overall (69 vs 70, HR 0·96, 95% CI 0·69–1·34, p=0·82) or for breast cancer (two anastrozole vs three placebo). A significant decrease in non-breast cancers was observed for anastrozole (147 vs 200, odds ratio 0·72, 95% CI 0·57–0·91, p=0·0042), owing primarily to non-melanoma skin cancer. No excess of fractures or cardiovascular disease was observed.
Interpretation: This analysis has identified a significant continuing reduction in breast cancer with anastrozole in the post-treatment follow-up period, with no evidence of new late side-effects. Further follow-up is needed to assess the effect on breast cancer mortality.
Funding: Cancer Research UK, the National Health and Medical Research Council Australia, Breast Cancer Research Foundation, Sanofi Aventis, and AstraZeneca.
Platelets participate in the development of liver fibrosis in animal models, but little is known about the benefit of antiplatelet agents in preventing liver fibrosis in humans. We therefore explored the relationship between the use of antiplatelet agents and liver fibrosis in a prospective cohort study of patients at high risk of liver fibrosis and cardiovascular events. Consecutive patients undergoing elective coronary angiography at the University Hospital Frankfurt were prospectively included in the present study. Associations between use of antiplatelet agents (acetyl salicylic acid, P2Y12 receptor antagonists) and liver fibrosis were assessed in regression models, and the relationship between platelet‐derived growth factor beta (PDGF‐β) serum concentration, platelets, liver fibrosis, and use of antiplatelet agents was characterized. Out of 505 included patients, 337 (67%) received antiplatelet agents and 134 (27%) had liver fibrosis defined as a FibroScan transient elastography (TE) value ≥7.9 kPa. Use of antiplatelet agents was inversely associated with the presence of liver fibrosis in univariate and multivariate analyses (multivariate odds ratio [OR], 0.67; 95% confidence interval [CI], 0.51‐0.89; P = 0.006). Use of antiplatelet agents was also inversely associated with FibroTest values (beta, –0.38; SD beta, 0.15; P = 0.02). Furthermore, there was a significant correlation between platelet counts and PDGF‐β serum concentration (rho, 0.33; P < 0.0001), but PDGF‐β serum levels were not affected by antiplatelet agents. Conclusion: There is a protective association between the use of antiplatelet agents and occurrence of liver fibrosis. A randomized controlled trial is needed to explore causality and the potential of antiplatelet agents as antifibrotic therapy in patients at risk for liver fibrosis progression.