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Die vorliegende Arbeit stellt die Phonologie, Morphologie und Syntax des Nyam, einer westtschadischen Minoritätensprache Nordostnigerias, dar. Es handelt sich um eine Erstbeschreibung, die im Zuge eines von der DFG finanzierten Projekts mit dem Titel „Das Nyam – Dokumentation einer westtschadischen Minoritätensprache“ durchgeführt werden konnte.
Ziel dieser Arbeit ist es, eine grammatische Beschreibung des Nyam – eine bis dato unbekannte Sprache – vorzulegen. Mit nur ca. 5000 Sprechern ist sie schon im Hinblick auf die geringe Zahl, vor allem aber durch die regionale Dominanz der mit ihr genetisch verwandten Verkehrssprache Hausa, akut in ihrer Existenz bedroht. Zudem befindet sich diese Sprache in einer geographisch exponierten Lage, d.h. sie ist weitgehend von Benue-Kongo-Sprachen umgeben. Vor diesem Hintergrund kann die Dokumentation des Nyam einerseits den Nyam-Sprechern selbst zur Erhaltung ihrer kulturellen Identität und der damit verbundenen Traditionen dienen. Andererseits ist dieser wissenschaftliche Beitrag als Ergänzung zu den noch fehlenden Grammatiken innerhalb der tschadischen Sprachfamilie und im Besonderen der Bole-Tangale-Sprachgruppe zu sehen und kann als Grundstein zukünftiger Forschungen für vergleichende Arbeiten mit den benachbarten Benue-Kongo-Sprachen betrachtet werden.
Thema der Dissertation ist der signifikante pathognomische Ausdruck, also die Mimik von Figuren, die in den Jahren um 1600 ein großes Thema in der bildenden Kunst, den kunsttheoretischen Traktaten und der Kirche im Zuge der Gegenreformation war. In der künstlerischen Darstellung dieser Jahre lag ein besonderes Gewicht auf einer an rhetorischen Modellen angelehnten Ausdrucks- und Gebärdensprache der Figuren.
Mit der Mimik, deren Darstellung eine enorme Bandbreite entwickelt, wurde zunehmend gespielt und gezielt manipuliert. Und zwar von Seiten der Kunst wie auch der Kirche. Die Arbeit untersucht sowohl die äußeren Umstände unter denen sich eine zunehmende Schematisierung der Gesichtsausdrücke der Figuren entwickelte und die als Formelhaftigkeit zu beschreiben ist, als auch, wie diese von Seiten der Künstler gehandhabt wurde. Erstaunlich war die Feststellung, dass diese „mimischen Formeln“, die man - besonders durch ihr häufiges Auftreten- mit einem bestimmten Kontext verband, nun immer wieder in ganz anderen Zusammenhängen auftauchten und somit einer Figur oder Geschichte einen neuen Sinn gaben. Oft übertrafen sie gar den gesamten übrigen ikonografischen Apparat an Aussagekraft.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Bindeeigenschaft des synaptischen Vesikelproteins SV31 zu den divalenten Metallionen Zn2+, Ni2+ sowie Cu2+ nachgewiesen und reproduziert werden. Die Bindung an Zn2+ wurde dabei sowohl in vitro an der Sepharosesäule als auch in vivo in NGF-differenzierten PC12-Zellen bestätigt (3.2.1 - 3.2.3). In einer Kollaboration mit dem Max-Planck-Institut für Biophysik wurde des Weiteren eine mögliche Zinktransportfunktion von SV31 untersucht. Dafür wurde die Ladungstranslokation durch myc-SV31-enthaltene CHO-Zellmembranen nach Zinkzugabe gemessen (3.2.5). Weiterhin konnte durch subzelluläre Fraktionierung von PC12-Zellen ein Verteilungsmuster des neuen Proteins in Mikrosomen unterschiedlicher Dichte dokumentiert werden. Durch die andauernde Expression von SV31-RFP in stabil transfizierten PC12-Zellen kommt es außerdem zur Beeinflussung des Expressionsmusters zahlreicher Markerproteine und damit einhergehend zu einer Dichteverschiebung somatischer Organellen (3.3.1 - 3.3.3). Kolokalisationsstudien von SV31 mit Markerproteinen zahlreicher Zellorganellen ergaben partielle Fluoreszenzüberlagerungen mit synaptischen Vesikelproteinen sowie eine Anreicherung von SV31 in Nähe der Plasmamembran. In diesem Zusammenhang zeigt sich ebenfalls eine Übereinstimmung der Lokalisation von SV31 mit den SNAREProteinen SNAP25 und Syntaxin1A (3.4.1 - 3.4.3). Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit erweitern nicht nur das Wissen um die funktionellen Eigenschaften von SV31, sie geben auch Anlass zum Nachdenken über mögliche Interaktionspartner des neuen Vesikelproteins. Die Fähigkeit zur Zinkbindung und -akkumulation auf präsynaptischer Seite rückt SV31, im Hinblick auf neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson, auch in einen medizinisch relevanten Kontext. Durch Deduktion der hier aufgezeigten Ergebnisse entsteht ein erweitertes Verständnis der Relevanz von SV31 als funktionelle, zinkbindende Einheit im Rahmen der synaptischen Transmission.
Die vorliegende, publikationsbasierte Dissertation, bestehend aus den drei Einzelpublikationen Bayer (2011, 2012) und Bayer und Schönhofer (2012), verfolgte das Ziel, die Spinnenfamilie Psechridae zu revidieren. Weiterhin sollten die phylogenetische Position dieser Familie im System der höheren Webspinnen (Araneomorphae) sowie die phylogenetischen Beziehungen der einzelnen Arten innerhalb der beiden Gattungen der Psechridae untersucht werden. In Form von morphologisch-taxonomischen Bearbeitungen wurden die beiden die Psechridae bildenden Gattungen Psechrus und Fecenia revidiert, wobei sämtliches Typus-Material sowie reichhaltiges, weiteres Material eingehend beschrieben, illustriert und diagnostiziert wurde. Hierbei wurden auch intraspezifische Variabilität sowie die Prä-Epigynen subadulter Weibchen, die in taxonomischen Arbeiten bislang nur eine unwesentliche Rolle gespielt haben, beschrieben, illustriert und taxonomisch ausgewertet. Zudem wurden im Rahmen dieser Untersuchungen bereits Überlegungen über mögliche Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb der beiden Gattungen angestellt. ...
Als Unterzeichnerstaaten der internationalen Drogenabkommen, deren Ausgestaltung maßgeblich durch die Vereinigten Staaten bestimmt wurde, ist die Drogenpolitik in Deutschland und den USA als Prohibitionspolitik verfasst. Dennoch bestehen zwischen beiden Ländern drogenpolitische Unterschiede, die aus einer tendenziellen „Emanzipierung“ Deutschlands vom US-amerikanischen Modell seit den 1990er Jahren resultieren: Während die USA weiterhin vor allem auf Punitivität setzen, wird in Deutschland verstärkt ein medizinischer und schadensreduzierender Ansatz verfolgt.
Gegenstand der vorliegenden Studie ist eine komparative Analyse der Drogengebrauchssituation und Drogenkontrollpolitik in Deutschland und den USA, mit der genderbezogene Einblicke in die Wirkung differenter drogenpolitischer Ansätze gewonnen werden sollten. Das Erkenntnisinteresse richtete sich einerseits auf die sozialstrukturellen und drogenpolitischen Bedingungen und deren Auswirkungen auf den Umgang mit illegalen Substanzen und die hiermit assoziierten gesundheitlichen und sozialen Begleitfolgen. Andererseits sollten die Spezifika der in diese Strukturen eingebetteten Alltagswelten von kompulsiven Drogenkonsumentinnen der Straßenszenen in Frankfurt und New York untersucht werden.
Das Forschungsdesign der Studie war methodenplural angelegt. Der quantitative Zugang erfolgte über eine Sekundäranalyse nationaler statistischer Daten, mit der soziale Indikatoren des Drogengebrauchs länder- und geschlechtervergleichend betrachtet wurden. Zudem wurden standardisierte Fragebogeninterviews mit Drogenkonsumierenden der Frankfurter Straßenszene geführt. Qualitative Ergebnisse wurden durch Leitfadeninterviews mit Heroin- und/oder Crackkonsumentinnen und eine Metaanalyse ethnographischer Forschungsarbeiten gewonnen.
Ein zentrales Ergebnis der Untersuchung ist, dass sich der Drogengebrauch offenbar relativ unabhängig von der Drogenpolitik bzw. der Intensität der Repression entwickelt. Trotz der punitiveren Ausrichtung der US-amerikanischen Drogenpolitik ist der illegale Substanzkonsum dort wesentlich stärker verbreitet als in Deutschland. Gleichzeitig erzeugt die Prohibitionspolitik zahlreiche Problemlagen, die in den USA erneut gravierender ausfallen und sich in höheren Morbiditäts- und Mortalitätsraten und einer stärkeren Kriminalisierung von Drogenkonsumentinnen niederschlagen.
Trotz der stärkeren Hinwendung zu einem gesundheitspolitischen Ansatz ist jedoch auch in Deutschland keine Entpönalisierung des Drogengebrauchs erkennbar. Eine verstärkt dem gesundheitspolitischen Ansatz folgende Drogenpolitik, die weiterhin unter dem Drogenverbot operiert, kann den durch die Prohibition entstehenden Schaden allenfalls mildern. So hat sich in Deutschland durch die modifizierte drogenpolitische Richtung zwar die gesundheitliche Situation von Drogenkonsumentinnen in Teilbereichen (v.a. rückläufige HIV- und Drogentodeszahlen) verbessert, das Grundproblem ihrer Kriminalisierung, sozialen Marginalisierung und Etikettierung aber bleibt. Konzepte einer Legalisierung und deren Begründungszusammenhänge müssen daher zukünftig verstärkt im gesellschaftlichen Diskurs platziert werden, um so eine Politik der Integration initiieren zu können.
Hintergrund: In dieser prospektiven Studie wurden erstmals die Auswirkung der Lageveränderung von der Rücken- auf Bauchlagerung auf Hämodynamik und Säure-Basen-Haushalt unter Einlungenventilation bei Patienten untersucht, die sich einer elektiven endoskopischen Ösophagusresektion unterzogen.
Methodik: Insgesamt wurden 10 Patienten (Alter 63 ± 12 Jahre) der ASA-Klassen I-III eingeschlossen. Ausgeschlossen waren Patienten der ASA-Klasse IV-V und Patienten bei denen die Einlungenventilation aus technischen Gründen nicht durchführbar war. Aufgezeichnet wurden neben hämodynamischen Parametern (HF, MAD, ZVD, PAPmean, HI, SVRI) auch respiratorische Parameter (pH, BE, HCO3-, paCO2, paO2, SaO2, SgvO2).
Ergebnisse: Hämodynamik: Die Herzfrequenz stieg unter Einlungenventilation in Bauchlage signifikant gegenüber dem Ausgangswert an. Auch der ZVD stieg 30min nach Umlagerung vom Rücken in Bauchlage unter Einlungenventilation signifikant an. Der Herzindex lag unter Einlungenventilation in Bauchlage signifikant unter dem Endwert.
Säure-Basen-Haushalt: paCO2 und Standard-Bicarbonat (HCO3-) lagen sowohl vor als auch nach Umlagerung im Normbereich. Der pH und der base excess (BE) zeigten einen minimalen Abfall 15min. nach Lagerungsmanöver vom Rücken- in die Bauchlage. Der Sauerstoffpartialdruck (paO2) fiel signifikant um 50% im Vergleich zum Ausgangswert unter Einlungenventilation ab. Die gemischt-venöse Sättigung (SgvO2) fiel ebenfalls unter Einlungenventilation unter den Normbereich, während der Umlagerung vom Rücken auf den Bauch konnte ein Anstieg der SgvO2 um 1,5% verzeichnet werden. Nach Umlagerung traten keine signifikanten Veränderungen der Werte auf.
Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung zeigen, dass laparoskopische Ösophagusresektionen mit Veränderungen der hämodynamischen und respiratorischen Parameter einhergehen, die klinische Relevanz war dabei in dem von uns untersuchten Kollektiv als gering anzusehen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Entwicklung, Synthese und
Charakterisierung neuartiger redoxaktiver Liganden und deren Metallkomplexen. Basierend
auf dem para- und ortho-Hydrochinon / Benzochinon-Redoxsystem wurden 13 neue
Bis(pyrazol-1-yl)methan-Liganden (28 – 36 und 67 – 70; Schema 47) synthetisiert und
vollständig charakterisiert. Ein Schwerpunkt lag auf der Einführung von Substituenten am
Bis(pyrazol-1-yl)methan-Donor, um deren Einfluss auf das N,N′-Koordinationsverhalten
gegenüber Metallionen zu untersuchen. In Analogie zu den klassichen Skorpionaten sind
Substituenten in Position 3 der Pyrazolringe in der Lage, koordinativ ungesättigte
Metallzentren kinetisch zu stabilisieren, was für potentielle Anwendungen in der Katalyse
essentiell ist. Bei den ortho-chinoiden Liganden (67 – 70; Schema 47) erfüllt die redoxaktive
Gruppe eine zweite Funktion, nämlich als Chelatdonor gegenüber Metallzentren, was die
Synthese und Untersuchung (hetero-)dinuklearer Komplexe erlaubt.
Schema 47: In dieser Arbeit synthetisierte und charakterisierte redoxaktive Bis(pyrazol-1-yl)methan-
Liganden.
Die kristallographische Charakterisierung von 10 dieser Liganden (28 – 33, 67 – 70) zeigte
größtenteils sehr ähnliche strukturelle Parameter. Ein steigender sterischer Anspruch der
Substituenten am Bis(pyrazol-1-yl)methan führte zu einer leichten Streckung der
Chinon–Bis(pyrazol-1-yl)methan-Bindung und zu kurzen Kontakten zwischen Substituenten
am zentralen Methin-Kohlenstoffatom und den ipso- (HQ-C1) bzw. ortho-Kohlenstoffatomen
(HQ-C2) am sechsgliedrigen Ring. Diese kurzen Kontakte spielten in der oxidativen
Demethylierung von 32 eine Rolle. Während alle anderen para-chinoiden Liganden mit
Cerammoniumnitrat (CAN) zu den erwarteten para-Benzochinon-Derivaten reagierten
(Schema 48), wurde im Zuge der Oxidation von 32 ein zusätzliches Sauerstoffatom am
sechsgliedrigen Ring eingeführt (47; Schema 48). Im Gegenzug wurde die sterisch am
stärksten abgeschirmte Methoxygruppe nicht oxidativ demethyliert. Letztendlich konnte
gezeigt werden, dass (i) das neu eingeführte Sauerstoffatom von atmosphärischem Sauerstoff
stammt und (ii) alle fünf Methylgruppen und beide Methoxygruppen in 32 für die Oxidation
essentiell sind.
Zusammenfassung
72
Schema 48: Oxidation der para-chinoiden Bis(pyrazol-1-yl)methan-Liganden mit CAN.
Die Cyclovoltammogramme der ortho-chinoiden Bis(pyrazol-1-yl)methan-Liganden
(untersucht am Beispiel von 67, 68 und 70) zeigten irreversible Redoxwellen, da im Zuge der
Oxidation OH-Protonen abgespalten wurden; die Redoxpotentiale liegen in einem mit
chemischen Oxidationsmitteln gut zugänglichen Bereich. 70 wurde von CAN erfolgreich
oxidiert, das Produkt 71 zersetzte sich unter den Reaktionsbedingungen allerdings sehr
schnell und konnte nicht isoliert, sondern lediglich als Additionsprodukt von 4-tert-
Butylpyridin abgefangen werden. Unter optimierten Reaktionsbedingungen und mit DDQ als
Oxidationsmittel ließen sich 70 und 68 in ihre oxidierte Form überführen und in Reinform
gewinnen. Die für ortho-Benzochinone typische Neigung zur Zersetzung wurde auch bei 71
und 73 beobachtet, wobei letzteres sich wesentlich schneller zersetzte (innerhalb von
Stunden) als 71 (innerhalb eines Tages).
Abb. 36: N,N′-Cobalt- und Palladium-Komplexe 59, 60, 74 und 75.
Die Koordinationschemie repräsentativer Vertreter der 13 redoxaktiven Bis(pyrazol-1-
yl)methan-Liganden wurde untersucht. Bereits der sterisch nur mäßig anspruchsvolle parachinoide
Ligand 29 ist in der Lage, koordinativ ungesättigte CoII-Ionen kinetisch gegenüber
der Bildung von 1:2 Komplexen zu stabilisieren. Im Festkörper liegen ausschließlich
Verbindungen mit einer 1:1 Zusammensetzung von Ligand zu CoII vor (59 und 60; Abb. 36).
In Lösung scheinen hingegen Gleichgewichte zu existieren, in denen auch die koordinativ
abgesättigten oktaedrischen 2:1 Komplexe auftreten. Die ortho-chinoiden Liganden 67 und 68
bildeten selektiv entsprechende N,N′-koordinierte PdCl2-Komplexe, ohne dass das ortho-
Hydrochinonat (Catecholat) als konkurrierender O,O′-Donor wirkte (74 und 75).
Zusammenfassung
73
Es zeigte sich jedoch auch, dass sterisch sehr anspruchsvolle Substituenten am
Bis(pyrazol-1-yl)methan-Fragment in Reaktionen mit Übergangsmetallen zu einer Zersetzung
des Ligandengerüsts führen können. So reagierte der para-chinoide tert-Butyl-substituierte
Ligand 31 mit [Co(NO3)2] zu [(HpztBu,H)2Co(NO3)2] (63). Eine analoge Zersetzung zu trans-
[(HpzR,H)2PdCl2] (76: R = Ph und 77: R = tBu) wurde nach der Reaktion der ortho-chinoiden
Liganden 69 bzw. 70 mit [PdCl2]-Quellen beobachtet.
Schema 49: Synthese von O,O′-Koordinationskomplexen der ortho-chinoiden Bis(pyrazol-1-
yl)methan-Liganden 68, 69 und 70.
Die ortho-chinoiden Bis(pyrazol-1-yl)methan-Liganden (67 – 70) besitzen mit ihrem
Catecholat-O,O′-Donor eine zweite Koordinationsstelle, was diese Liganden für die Synthese
von dinuklearen Komplexen interessant macht. Da gezeigt werden konnte, dass [PdCl2]
selektiv an den Bis(pyrazol-1-yl)methan-Donor koordiniert (vgl. 59, 60, 74 und 75; Abb. 36),
galt es als nächstes zu evaluieren, ob eine ähnlich selektive Bindung anderer Metallionen an
den O,O′-Donor möglich ist.
Abb. 37: Molekulare Strukturen ausgewählter O,O′-Koordinationskomplexe ortho-chinoider
Bis(pyrazol-1-yl)methan-Komplexe 82 (links), 83 (Mitte) und 85 (rechts).
In der Tat konnten in sehr guten Ausbeuten O,O′-gebundene [(p-cym)Ru]-, [(Phpy)2Ir]-
und [(Cp*)Ir]-Komplexe ausgewählter redoxaktiver ortho-chinoider Liganden dargestellt
werden. Vorteilhaft war die Verwendung der kristallinen, nicht-flüchtigen Base TlOtBu zum
Abfangen der im Zuge der Komplexierung freiwerdenden Protonen (Schema 49, Abb. 37).
Die Eliminierung von TlCl sorgt für eine irreversible Reaktion zu den entsprechenden
Zusammenfassung
74
Komplexen. Besonders interessant ist die Koordinationschemie des Liganden 68 im chiralen,
anionischen IrIII-Komplex 83 (Abb. 37 Mitte), der in der Synthese als Thallium-Salz anfiel
und im Festkörper TlI-verbrückte Dimere bildete.
Eine elektrochemische Charakterisierung wurde mit 85 durchgeführt. Wie erwartet, zeigte
der komplexierte Bis(dimethylpyrazol-1-yl)methan-Ligand im Gegensatz zu freiem 68 eine
reversible Oxidationswelle. Die Potentialdifferenz zwischen Liganden-Oxidation und Iridium-
Reduktion beträgt fast 2 V, was in diesem Zusammenhang bedeutet, dass sich 68 als
unschuldiger Ligand verhält und man Iridium zweifelsfrei die Oxidationsstufe +III zuweisen
kann. Mit Komplexen von 68 und leichter reduzierbaren Übergangsmetallen sollte es
hingegen möglich sein, in den Bereich des nicht-unschuldigen Verhaltens vorzudringen und
z.B. Valenz-Tautomerie zu beobachten.
Mit effizienten Synthesewegen zu N,N′-Komplexen einerseits (74 und 75; Abb. 36) und
O,O′-Komplexen andererseits (u.a. 83 und 85; Abb. 37) wurde als nächstes ein heterodinuklearer
Komplex synthetisiert (87; Schema 50). 68 erwies sich als am besten geeigneter
Ligand, da er, wie bereits erwähnt, eine gute Löslichkeit bei moderatem sterischen Anspruch
besitzt und der N,N′-Donor auch in Gegenwart von Lewis-sauren Metallionen beständig ist.
Die Wannenform des Bis(pyrazol-1-yl)methan-PdII-Chelatrings in 87 bringt das Palladium-
Ion in räumliche Nähe zum ortho-Hydrochinonat π-System. In früheren Studien dieser
Arbeitsgruppe konnte gezeigt werden, dass ein solches Arrangement Elektronenübertragungen
zwischen dem Chinon und dem koordinierten Palladium-Zentrum erlaubt.
Durch die direkte konjugative Wechselwirkung des zweiten Metallzentrums (IrIII) mit der
redoxaktiven Gruppe über die Sauerstoffatome in 87 sollte eine effektive elektronische
Ligand ↔ Metall- und Metall ↔ Metall-Kommunikation möglich sein. Die elektrochemische
Charakterisierung zeigte allerdings, dass im vorliegenden Fall die Potentiale der drei
Komponenten Chinon / PdII / IrIII mit jeweils ca. einem Volt zu weit auseinander liegen.
Schema 50: Synthese eines hetero-dinuklearen IrIII/PdII-Komplexes.
Im letzten Teilgebiet dieser Arbeit wurde die Eignung der ortho-chinoiden Liganden 67
und 70 für den Aufbau höhermolekularer Koordinationsverbindungen und oligonuklearer
Aggregate untersucht.
Zusammenfassung
75
Schema 51: Synthese der oktaedrischen Komplexliganden 89 – 96.
Dafür wurden Komplexliganden synthetisiert, die aus einem Zentralmetall bestehen, das
oktaedrisch von je drei O,O′-koordinierenden Liganden 67 bzw. 70 umgeben ist (Schema 51).
Mit den freien Bis(pyrazol-1-yl)methan-Donorgruppen vermag jeder dieser Komplexliganden
drei weitere Metallzentren zu koordinieren. Derartige Verbindungen könnten aufgrund ihrer
dreidimensionalen Struktur z.B. Anwendung im Aufbau von redoxaktiven metallorganischen
Netzwerken oder elektrisch leitfähigen Koordinationspolymeren finden. Als Zentralmetalle
dienten FeIII- und AlIII-Ionen; erstere, weil sie selbst redoxaktiv sind, und letztere, weil sie
eine im Vergleich zu FeIII ähnliche Koordinationschemie besitzen, aber wegen ihres
Diamagnetismus‘ eine NMR-spektroskopische Charakterisierung ermöglichen. Je nach
verwendeter Base wurden die dreifach anionischen Komplexliganden als Lithium- bzw.
Thallium-Salze isoliert. Die NMR-Spektren von 89, 90, 93 und 94 zeigten jeweils nur einen
Signalsatz, obwohl sich, bedingt durch die Asymmetrie des Liganden und die Chiralität des
oktaedrischen Metallzentrums, fac- und mer-Isomere bilden können. Es konnte nicht
abschließend geklärt werden, ob sich exklusiv das höhersymmetrische fac-Isomer bildet, oder
ob ein Mechanismus aktiv ist, der alle Isomere auf der NMR-Zeitskala schnell ineinander
überführt, sodass die Gegenwart lediglich einer Spezies vorgetäuscht wird. In
elektrochemischen Untersuchungen zeigten die Komplexliganden mehrere irreversible
Oxidationswellen. Ob dieses Verhalten auf eine intramolekulare Kommunikation der
einzelnen redoxaktiven Gruppen zurückzuführen ist, müssen weitergehende Studien zeigen.
Als prinzipieller Beleg für die präparative Anwendbarkeit der Komplexliganden und
Grundlage für die Untersuchung der Koordinationschemie der oktaedrischen
Komplexliganden, wurden PdII-Komplexe von 89 und 93 synthetisiert.
Als Sohn Therese Alzheimers geb. Busch (1840-1882) und des Notars Eduard Alzheimer (1830-1891) wurde Alois Alzheimer am 14. Juni 1864 in Marktbreit (Landkreis Kitzingen) geboren. Er hatte zwei Schwestern und drei Brüder sowie einen Halbbruder und eine Halbschwester. Als Zehnjähriger kam Alois Alzheimer nach Aschaffenburg und absolvierte bis Juli 1883 das Königliche humanistische Gymnasium, wie bereits sein Vater und dessen fünf Brüder. Nach dem Militärdienst in Aschaffenburg studierte Alois Alzheimer ab dem Wintersemester 1883 Medizin in Berlin, Tübingen und Würzburg. Nach dem Staatsexamen im Juni 1888 in Würzburg wurde er mit der Dissertation „Über die Ohrenschmalzdrüsen“ zum Dr. med. promoviert. Nach einer Assistentenzeit bei seinem Doktorvater Albert von Koelliker (1817-1905) begleitete er eine geisteskranke Dame auf ihren Reisen. Ende 1888 wurde Alois Alzheimer Assistenzarzt und 1895 Oberarzt in Frankfurt a. M. bei Emi Sioli (1852-1922), wo er ab Ende 1901 die erste bekannte Alzheimer-Kranke, Auguste Deter (1850-1906), behandelte.
Alois Alzheimer heiratete 1894 die Witwe Cecilie Geisenheimer geb. Wallerstein (1860-1901). Sie hatten drei Kinder: Gertrud Stertz geb. Alzheimer (1895-1980), Hans Alzheimer (1896-1981) und Maria Finsterwalder geb. Alzheimer (1900-1977). Alois Alzheimer hatte auch zwei Patenkinder: Alois Alzheimer (1892-1892) und Generaldirektor Dr. jur. Alois Alzheimer (1901-1987).
Alois Alzheimer (1864-1915) war ab 1903 Mitarbeiter Emil Kraepelins (1856-1926) in Heidelberg und München. Neben seiner ärztlichen Tätigkeit habilitierte sich alois Alzheimer 1904 mit der Arbeit „Histologische Studien zur Differentialdiagnostik der progressiven Paralyse“ habilitierte. Hierfür erhielt er im Januar 1912 in Leipzig den Paul-Julius-Möbius-Preis. Alois Alzheimer wurde 1904 Privatdozenten und 1909 außerordentlichen Professor in Bayern ernannt. In der im Herbst 1910 publizierten 8. Auflage seines Psychiatrie-Lehrbuchs, das im Herbst 1910 erschien, verwendete Emil Kraepelin erstmals das Eponym „Alzheimersche Krankheit“. Alois Alzheimer verdanken wir wesentlich mehr als diesbezügliche Forschungen und seine beiden Publikationen von 1906 und 1911 zu der später nach ihm benannten Krankheit, wodurch sein Name weltweit bekannt wurde und bis heute ist. Die von ihm bearbeiteten neurologischen und psychiatrischen Gebiete weisen kaum Überschneidungen auf. Er betrat mehrfach wissenschaftliches Neuland oder entwickelte Erkenntnisse weiter. Zu nennen sind hier u. a. seine Publikationen über Schizophrenie, Chorea Huntington, Epilepsie, Encephalitis, Erschöpfungspsychosen, manisch-depressives Irresein, Lumbalpunktion, Fetischismus, Indikationen für eine künstliche Schwangerschaftsunterbrechung bei Geisteskranken, Delirium, „geborene Verbrecher“, Alkoholkrankheit und Kriegsneurosen.
Zusammen mit seinem Chefarzt Emil Kraepelin behandelte Oberarzt Alois Alzheimer auch überegional bekannte Patienten wie den Nobelpreisträger Emil von Behring (1854-1917) und sog. „Wolfsmann“ Sergius Pankejeff (1887-1979) sowie das Vorbild für die „Clarisse in Robert Musils (1880-1942) Roman „Mann ohne Eigenschaften“, Alice Donath geb. Charlemont (1885-1939). Alois Alzheimer genoss schon zu Lebzeiten ein internationales Renommee. Gastärzte und Assistenten waren unter anderem Solomon Carter Fuller (1872-1953), Francesco Bonfiglio (1833-1966), Gaetano Perusini (1879-1915), Alfons Jakob (1884-1931) und Hans-Gerhard Creutzfeldt (1885-1961). Alois Alzheimer war ab 1910 zusammen mit Max Lewandowsky (1876-1918) Schriftleiter der neuen "Zeitschrift für die gesamte Neurologie und Psychiatrie".Im Juli 1912 wurde Alois Alzheimer ordentlicher Professor für Psychiatrie und Neurologie in Breslau und Chefarzt der Universitätsklinik. Er war zu Beginn des Ersten Weltkrieges auch im dortigen Festungslazarett eingesetzt.
Alois Alzheimer starb am 19. Dezember 1915 an Herzmuskelentzündung und Nierenversagen. Er wurde auf dem Hauptfriedhof in Frankfurt a. M. neben seiner Ehefrau beigesetzt.
In einem eigenen Kapitel werden die Geschichte der Alzheimer-Krankheit beleuchtet und aktuelle Erkenntnisse aufgezeigt. Die vorliegende Arbeit wird ergänzt durch relevante Hinweise auf die rechtliche Vorsorge durch eine Patientenverfügung und Vollmacht, ggf. die Errichtung einer Rechtlichen Betreuung, wenn ein/e Alzheimer-Kranke/r seine Angelegenheiten nicht mehr selbst regeln kann und in geistig gesunden Tagen keine schriftlichen Festlegungen getroffen hat. Erläutert werden ebenso Nachteilsausgleiche bei Schwerbehinderung sowie Hilfen bei Krankheit und Pflegebedürftigkeit: häusliche Pflege in Privatwohnungen oder Anlagen für Betreutes Wohnen, Tagespflege, Kurzzeitpflege und vollstationäre Dauerpflege in Seniorenheimen. Aufgezeigt werden auch Leistungen der Krankenkassen und Zuschüsse nach dem Pflegeversicherungsgesetz sowie bei Bedürftigkeit ergänzende Sozialhilfe zu erhalten.
Die Rolle von NO und cGMP in der Schmerzverarbeitung im Rückenmark ist in den letzten Jahren durch viele Berichte untermauert worden. Nicht vollständig bekannt sind hingegen die Mechanismen, derer sich cGMP bedient, um die Transmission von Schmerzen zu beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wurde deshalb untersucht, welche cGMPabhängigen Phosphodiesterasen (PDEs) hierbei eine Rolle spielen könnten und wie sich diese Beteiligung funktionell äußert. Dazu wurden immunhistochemische Färbungen von Rückenmarkschnitten angefertigt und Western-Blot-Analysen von Rückenmarkgewebe durchgeführt. Beide Methoden lieferten Hinweise dafür, dass die PDEs 1A, 1B, 3A,3B, 5A und 11A keine Rolle in der Verarbeitung von Schmerzen spielen. Demgegenüber scheinen die PDE1C, 2A und 10A in schmerzrelevanten Gebieten des Rückenmarks lokalisiert zu sein. Die funktionelle Relevanz der PDE2A und PDE10A im Rahmen der Schmerzverarbeitung wurde mit Hilfe des PDE2A-Inhibitors BAY 60-7550 und des PDE-10A-Inhibitors Papaverin in nozizeptiven Tiermodellen untersucht. Dabei bewirkte, im Modell der Complete Freund’s Adjuvant (CFA)-induzierten mechanischen Hyperalgesie, die i.p. Applikation von BAY 60-7550 oder Papaverin eine Verstärkung der Hyperalgesie. Weiterhin war die Leckzeit in der 2. Phase des Formalin-Modells bei einer Inhibition von PDE10A signifikant verlängert. Insgesamt bestätigen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit frühere Berichte, dass cGMP an der Schmerzsensibilisierung im Hinterhorn des Rückenmarks beteiligt ist und deuten auf eine Rolle insbesondere von PDE2A und 10A im Rahmen der Schmerzsensibilisierung hin.
Zelluläre Immuntherapien mit hochaufgereinigten allogenen NK-Zellen sind eine mögliche Therapieoption um den GvL/T-Effekt nach haploidenter SZT bei pädiatrischen Hochrisikopatienten mit malignen Erkrankungen zu verstärken. Im Rahmen der in Frankfurt a. M. laufenden klinischen Phase I/II NK-Zell-Studie wurden 16 pädiatrische Patienten sowohl mit unstimulierten (NK-DLI(unstim), 9 Patienten) als auch mit zehn Tage ex vivo IL-2 (1000 U/ml) stimulierten Spender-NK-Zellen (NK DLI(IL-2 stim), 9 Patienten) an den Tagen (+3), +40 und +100 nach haploidenter SZT behandelt. Bisher gibt es kaum Daten über den Verbleib der transfundierten Zellen und den Einfluss der NK-DLI Immuntherapie auf sowohl zelluläre als auch humorale Komponenten des Immunsystems der Patienten. Da die Patienten zudem nach haploidenter SZT zur GvHD-Prophylaxe das immunsuppressive Medikament Mycophenolat-Mofetil (MMF) erhalten, sind Untersuchungen zum Einfluss von MMF auf die Funktionalität der Spender-NK-Zellen von großem Interesse. In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe eines studienbegleitenden, nichtinvasiven in vivo Immunmonitorings erstmalig ein unterschiedlicher Einfluss von NK-DLI(unstim) im Vergleich zu NK-DLI(IL-2 stim) auf zelluläre Bestandteile und auf die Zytokin/Chemokin-Spiegel des peripheren Blutes der Patienten vor und 10 min, 1 h, 4 h und 24 h nach der Zelltherapie beschrieben. Mittels durchflusszytometrischen single platform Analysen konnten sowohl Spender-NK-Zellen als auch patienteneigene NK-Zellen phänotypisch und funktionell charakterisiert und unterschieden werden. So wurden neben einer gesteigerten zytotoxischen Aktivität IL-2 stimulierter NK-Zellen auch Unterschiede hinsichtlich der Expression des Oberflächenmoleküls CD56, des Aktivierungsmarkers CD69, des Natürlichen Zytotoxizitäts-Rezeptors (NCR) NKp44 und des Lymphknoten Homing Moleküls CD62L beobachtet. Des Weiteren führte die Applikation von NK-DLI(IL-2 stim) zu einer signifikanten Zellmigration in der peripheren Blutzirkulation der Patienten. Während sich die Zahl der neutrophilen Granulozyten innerhalb von 4 h im peripheren Blut vervierfachte wurde unmittelbar 10 min nach NK-DLI(IL-2 stim) ein massiver Zellverlust von eosinophilen Granulozyten, Monozyten, dendritischen Zellen und vor allem der NK-Zellen beobachtet. Eine ausgeprägtere Reduktion der immunregulatorischen CD56(bright)CD16(dim/-) NK-Zellen hatte zudem eine Verschiebung in der prozentualen Verteilung der NK-Zell-Subpopulationen zur Folge. In den folgenden 24 h normalisierten sich alle Zellzahlen wieder zu den Werten vor NK-DLI. Anhand der beschriebenen phänotypischen Unterscheidungsmerkmale konnte gezeigt werden, dass dabei nur patienteneigene NK-Zellen in die periphere Blutbahn zurückkehrten. Die Zellmigration war zudem in vivo von einem signifikanten Anstieg der proinflammatorisch- und chemotaktisch-wirkenden Zytokine/Chemokine IL-2, IL-6, IL-8, IFN-γ, MCP-1 und MIP-1β im peripheren Blut der Patienten 10 min nach NK-DLI(IL-2 stim) Applikation begleitet. Die Applikationen von NK-DLI(unstim) zeigten im Gegensatz dazu keine vergleichbaren Effekte. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war herauszufinden, ob eine Therapie mit dem Immunsuppressivum MMF nach haploidenter SZT die Funktionalität dieser hochaktivierten Spender-NK-Zellen beeinträchtigt und somit die Effektivität der Immuntherapie gefährdet. Es konnten Einschränkungen in der ex vivo Funktionalität der NK-Zellen durch therapeutisch relevante Konzentrationen (1 bis 10 µM) des aktiven Metaboliten Mycophenolsäure (MPA) gezeigt werden. Die MPA-Inkubation führte zu einer dosisabhängigen aber reversiblen Inhibition der IL-2 bedingten ex vivo NK-Zell-Proliferation. Auch die während des ex vivo Expansionsprozesses induzierte Zytokin/Chemokin-Sekretion wurde signifikant gehemmt. Eine 24-stündige MPA-Inkubation der IL-2 stimulierten NK-Zellen führte zudem zu einer eingeschränkten Mobilität der NK-Zellen. Dies korrelierte mit einer signifikant reduzierten zytotoxischen Aktivität gegen K-562 Tumorzellen, was jedoch nicht mit einer Oberflächenreduktion der NCRs und des NKG2D Rezeptors assoziiert war. Auch die durch die IL-2 Stimulation verursachte Hochregulierung der in Aktivierung und Migration involvierten Oberflächenmoleküle CD25, LFA-1, ICAM-1, CCR5, CXCR7, DNAM-1 und CD62L wurde durch MPA inhibiert. Im Gegensatz dazu hatte eine 24-stündige oder 4-tägige MPA-Behandlung bereits vorstimulierter NK-Zellen keinen Einfluss. Zudem konnte im Rahmen dieser Arbeit erstmalig gezeigt werden, dass die IL-2 induzierte intrazelluläre Signaltransduktion durch MPA beeinflusst wird. Dies äußerte sich in einer partiell bis vollständig inhibierten Phosphorylierung zentraler Signalmoleküle wie STAT-3, -4 und -5, der MAP-Kinase ERK1/2 und der Proteinkinase AKT. Dadurch wurden die durch IL-2 geförderten Zellprozesse wie das Überleben, die Proliferation und die zytotoxische Aktivität der NK-Zellen drastisch gehemmt. Dies steht vermutlich im Zusammenhang mit einer reduzierten Expression der IL-2R Untereinheit (CD25), wodurch die Ausbildung des hochaffinen IL-2-Rezeptors auf der Zelloberfläche verhindert wurde. Demzufolge scheint die eingeschränkte NK-Zell-Effektorfunktion Ursache einer durch MPA gestörten IL-2 Signaltransduktion zu sein. Zusammenfassend scheinen NK-DLI(IL-2 stim) durch die gesteigerte Zytotoxizität, die geringere Sensitivität gegenüber der MPA-Exposition sowie durch die mutmaßliche Extravasation der stimulierten NK-Zellen aus der peripheren Blutbahn einen Vorteil gegenüber NK-DLI(unstim) zu haben. Ob dies auch in einer Steigerung der Effektivität der Immuntherapie resultiert und damit die Prognose der Patienten verbessert werden kann, werden jedoch erst zukünftige Studien mit größeren Patientenkohorten abschließend zeigen können.
Evaluation der SSRI-Medikation bei Kindern und Jugendlichen bezüglich ansteigender Suizidalität
(2012)
Zielsetzung dieser Arbeit war die Klärung der Frage, inwieweit eine SSRI-Medikation
bei Kindern und Jugendlichen mit dem Ansteigen der Suizidalität in Zusammenhang
steht. Es sollte untersucht werden, ob Suizidgedanken und Suizidverhalten im
Verlauf eines stationären Aufenthaltes allgemein ansteigen, diese nur bei
vorliegender Medikation mit SSRI ansteigen, etwa nur bei bereits vorliegender
Suizidalität ansteigen, oder ob suizidales Gedankengut allein unter einer
Wechselwirkung der Faktoren „SSRI-Medikation“ und „vorliegende Suizidalität“
entsteht.
Zur Klärung der Fragen wurden im Rahmen einer klinischen Studie Patienten
zwischen 12 und 19 Jahren über ein Fragebogeninventar befragt. Die Stichprobe
wurde konsekutiv im Zeitraum von Juni 2004 bis Dezember 2006 aus den
aufgenommen Patienten im Zentrum der Kinder- und Jugendpsychiatrie des
Klinikums der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main rekrutiert.
Sie umfasste 44 Patienten. Ausgeschlossen wurden hierbei hochgradig geistig
retardierte Patienten, Patienten mit ausgeprägter Lese- und Rechtschreibschwäche,
sowie psychotisch erkrankte Patienten. Zur Teilnahme an der Studie war eine
Einverständniserklärung von Seiten der Eltern nötig. Zur Untersuchung der
Fragestellung wurde ein spezielles Fragebogeninventar erstellt zu dem der SBQ,
BSI, JTCI 12-18, YSR, EWL, die Achse V und die wöchentliche Erhebung externaler
Stressoren gehört. Die Suizidalität wurde so hinsichtlich eines Zusammenhangs mit
Depressivität, Impulsivität, Ängstlichkeit, Aggressivität, externalen sozialen Faktoren
und einer SSRI-Medikation in einem Gesamtzeitraum von fünf Wochen untersucht.
Das Gesamtkollektiv teilte sich in 14 männliche und 30 weibliche Patienten. Der
jüngste Patient war 12 Jahre, der älteste 19 Jahre (mittleres Alter 15,68).
Anhand des SBQ (d = 1,83) und des BSI (d = 2,09) Fragebogeninventars konnten
Suizidgedanken und -verhaltensweisen (Erhängen, Vergiften, etc.) sehr gut zwischen
„Suizidalen“ und „Nicht-Suizidalen“ trennen.
Die SSRI haben keinen signifikanten Effekt auf die Befindlichkeit (EWL), auf die
pathologiebezogene Aggressivität und Ängstlichkeit (YSR) und die
persönlichkeitsbezogene „Impulsivität“ und „Ängstlichkeit“ (unter 1%- Niveau).
Abschließend kann somit geschlossen werden, dass kein signifikanter
Zusammenhang zwischen der Gabe von SSRI und Suizidalität besteht.
Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Teilaspekte des S1P-Signalsystems näher untersucht. Der erste Teil der Arbeit geht der Frage nach, welche Störungen das Ausschalten der S1P-Lyase in der Ca2+-Homöostase verursacht. Die Messung der zellulären Lipidkonzentrationen ergab in Sgpl1-/--MEFs einen sechsfach höherer Wert für S1P und einen doppelt so hohen Wert für Sphingosin als in den Sgpl1+/+-MEFs. [Ca2+]i wurde an Einzelzellen mit Hilfe des Proteinfarbstoffs Cameleon untersucht, wobei [Ca2+]i-Anstiege durch den SERCA-Inhibitor Thapsigargin induziert wurden. So konnte gezeigt werden, dass sowohl in Sgpl1+/+-MEFs als auch in Sgpl1-/--MEFs zwei verschiedene Subtypen existieren, die sich hinsichtlich Geschwindigkeit und Ausmaß des [Ca2+]i-Anstiegs unterscheiden. Die basale [Ca2+]i war im Subtyp der Sgpl1-/--MEFs mit einem schnellen und kurzen [Ca2+]i-Anstieg signifikant erhöht, während das Maximum des Thapsigargin-induzierten [Ca2+]i-Anstiegs im Subtyp der Sgpl1-/--MEFs mit einem langsamen und langen [Ca2+]i-Anstieg signifikant erhöht war. Die AUC des Zeitverlaufs nach der Stimulation mit Thapsigargin war in beiden Subtypen der Sgpl1-/--MEFs signifikant erhöht, was bedeutet, dass der Ca2+-Gehalt der Thapsigargin-sensitiven Speicher in Sgpl1-/--MEFs höher als in Wildtyp-MEFs war.
Im zweiten Teil der Arbeit wurden Aspekte der Modulation des S1P-Signalsystems durch das Sphingosin-Analogon cis-4-Methylsphingosin näher untersucht. Die Messung der Lipidkonzentrationen von cis-4-Methylsphingosin und dem Phosphorylierungsprodukt cis-4-Methyl-S1P erfolgte dabei in HEK-293-Zellen und deren Überständen mittels LC-MS/MS. Hierbei wurde erstmals cis-4-Methyl-S1P im Zellkulturüberstand nachgewiesen, was bedeutet, dass cis-4-Methylsphingosin nach der intrazellulären Phosphorylierung sezerniert werden kann. Dieser Mechanismus bildet die Grundlage dafür, dass cis-4-Methylsphingosin nicht nur intrazellulär wirken, sondern ebenso wie FTY720 als S1P-Rezeptor-Modulator fungieren kann. Der dritte und umfangreichste Teil der Arbeit befasst sich mit der Regulation der SK1 durch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Um die Rolle von Gαq/11-Proteinen bei der Ansteuerung der SK1 durch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren weiter zu analysieren, wurde zunächst die Rezeptor-induzierte Translokation der SK1 in MEFs untersucht, die sowohl in Gαq als auch in seinem Homolog Gα11 doppelt defizient waren (Gαq/11 -/--MEFs). Die SK1-Translokation war nur nach Transfektion mit Gαq möglich. Um Hinweise auf die strukturellen Erfordernisse für die SK1-Ansteuerung durch Gαq zu erhalten, wurde der Einfluss verschiedener Gαq-Mutanten auf die Translokationshalbwertszeit der SK1 untersucht. So waren alle untersuchten Mutanten in der Lage, die SK1-Translokation in Gαq/11-/--MEFs zu vermitteln. Die Expression der Gαq-W263D-Mutante führte dabei zu einer signifikant verlangsamten SK1-Translokation. Die durch Gαq-T257E-vermittelte Translokation war erst nach mehreren Minuten feststellbar. Die Abhängigkeit der SK1-Translokation von Gαq wurde auf zellulärer Ebene durch Coexpression einer katalytisch inaktiven Mutante der G-Protein gekoppelter Rezeptorkinase 2 (GRK2) als Gαq-scavenger in HEK3-Zellen nachgewiesen. Dies führte zu einer vollständigen Inhibierung der Carbachol-induzierten SK1-Translokation. Hingegen führte die Überexpression der SK1 in den M3-Rezeptor exprimierenden HEK-293-Zellen zu einer reduzierten Carbachol-induzierten Aktivierung der PLCβ. Dieser Effekt war unabhängig von der katalytischen Aktivität der SK1. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass die SK1 mit den Effektoren GRK2 und PLCβ um gemeinsame Bindungsstellen der aktivierten G-Protein Untereinheit Gαq konkurriert. Zusätzlich wurde die direkte Interaktion zwischen Gαq und SK1 auf Proteinebene mittels optischer Thermophorese nachgewiesen. Dazu wurde die humane SK1 als N-terminal getaggtes His6-MBP-Fusionsprotein exprimiert, aufgereinigt und charakterisiert. So konnte gezeigt werden, dass die mit dem Fluoreszenzfarbstoff NT647-markierte hSK1 (hSK1*) mit dem TNF Rezeptor-assoziiertem Faktor 2 (TRAF2), nicht jedoch mit dem N-terminalen Fragment des TRAF family member-associated NF-kappa-B activator (TANK) interagierte. Sowohl inaktives Gαq als auch [AlF4]--aktiviertes Gαq interagierten mit der hSK1* mit einem vergleichbaren kD-Wert. Auch mit NT-647-markiertes Gαq interagierte mit der hSK1 sowohl in der inaktiven als auch in der [AlF4]--aktivierten Form, wohingegen es nicht mit TANK oder TRAF2 interagierte.
Insgesamt zeigen die erhaltenen Daten, dass die SK1 ein direktes Target von Gαq ist und sie an genau dieselben Gαq-Reste bindet, an die auch die klassischen Effektoren PLCβ, p63RhoGEF und GRK2 binden.
Typ I Interferone sind bekannt für die durch sie vermittelten immunaktivierenden bzw. antiviralen Effekte. Nach ihrer Induktion, im Rahmen der angeborenen Immunantwort, vermitteln Interferone nicht nur einen systemischen anti-viralen Status, sondern können auch wichtige Effektormechanismen der adaptiven Immunität dahingehend beeinflussen, dass sie diese verstärken bzw. ermöglichen. Im Allgemeinen kann diese Eigenschaft als pro-inflammatorische Aktivität der Interferone bezeichnet werden. Allerdings gehört es ebenfalls zu den Eigenschaften der Interferone eine Verminderung der adaptiven Immunität bewirken zu können, was als anti-inflammatorische Aktivität verstanden werden kann. Insgesamt kann man die durch Interferone induzierten Effekte also als ambivalent bezeichnen.
Die Leber als Immunorgan besitzt, ähnlich wie die Interferone, eine zentrale Rolle in der Immunität und sollte in ihrer Funktion als Vermittler zwischen Immunaktivierung und Immuntoleranz nicht unterschätzt werden. Die Aufgaben der Leber können ebenfalls als ambivalent bezeichnet werden, da sie zum einen eine unnötige Aktivierung des Immunsystems verhindern muss um eine Schädigung der Leberzellen zu vermeiden (Immuntoleranz). Zum anderen muss auch in der Leber eine Immunaktivierung stattfinden können, um den Schutz vor Pathogenen zu gewährleisten.
In einem Leberschadenmodell, das künstliche Doppelstrang-RNA (poly(I:C)) zur Induktion von Typ I Interferonen verwendet, sollen im Rahmen der vorliegenden Arbeit Immunmodulationen, insbesondere in der Leber, untersucht werden. Hierbei liegt das Hauptaugenmerk auf den Interferon-vermittelten Effekten, die eine Schädigung der Leber verhindern.
Werden Interferonrezeptor-defiziente Tiere (IFNAR-/-) intraperitoneal mit poly(I:C) behandelt kann eine ausgeprägte Schädigung der Leber sowie Hepatitis in diesen Tieren beobachtet werden. Wildtyp (WT) Mäuse zeigen hingegen keinerlei Schädigungen der Leber, was für einen protektiven bzw. anti-inflammatorischen Effekt spricht, der über den IFNAR und damit über Typ I Interferone vermittelt wird. Unter Verwendung von Mäusen, die eine selektive Deletion des IFNAR auf bestimmten Immunzellen tragen (alle anderen Zellen der Maus exprimieren jedoch weiterhin den IFNAR), konnte der Immunzelltyp ermittelt werden, der beim IFNAR-vermittelten Schutz der Leber eine Schlüsselrolle übernimmt. Aus diesen Experimenten wird deutlich, dass es myeloide Zellen sind, die über den IFNAR durch Typ I Interferone stimuliert werden müssen, um im poly(I:C)-induzierten Leberschadenmodell einen Schutz der Leber zu bewirken. Ergänzend dazu konnte gezeigt werden, dass CD11b- und F4/80-doppelt positive Makrophagen nach poly(I:C)-Behandlung in die Leber von WT Mäusen infiltrieren. Zudem wurde in Experimenten mit Interferon-Reporter Mäusen deutlich, dass diese infiltrierenden Makrophagen über den IFNAR durch Typ I Interferone stimuliert sind. Nach poly(I:C)-Behandlung konnte gezeigt werden, dass Leber-infiltrierende Zellen in WT Mäusen anti-inflammatorischen Interleukin-1 Rezeptor Antagonisten (IL-1RA) sekretieren. In Abwesenheit eines funktionalen Interferonsystems hingegen (in IFNAR-/- Mäusen) konnte eine gestörte IL-1beta- und IL-1RA-Balance festgestellt werden. Für diese Zytokine, die sich gegenseitig regulieren, indem der anti-inflammatorische IL-1RA mit dem pro-inflammatorischen IL-1beta um die Bindung an den IL-1 Rezeptor konkurriert, konnte gezeigt werden, dass ihre Expression in der Leber Interferon-abhängig reguliert wird. In IFNAR-/- Mäusen und in Mäusen, deren IFNAR selektiv auf myeloiden Zellen deletiert war, konnte keine IL-1RA-Expression durch infiltrierende Zellen detektiert werden. Da in diesen Tieren nach poly(I:C)-Behandlung massive Leberschäden beobachtet wurden, kann vermutet werden, dass das Vorhandensein des anti-inflammatorischen IL-1RA unerlässlich für den Schutz der Leber ist.
Abschließend kann zusammengefasst werden, dass die Interferon-vermittelten Effekte, die eine Schädigung der Leber verhindern, zum einen auf der Stimulation und Rekrutierung von Makrophagen beruhen. Zum anderen beruhen diese Effekte auf der Induktion des anti-inflammatorischen Zytokins IL-1RA, und der dadurch blockierten Wirkung des pro-inflammatorischen IL-1beta.
Durch diese Ergebnisse werden neue Einblicke in die Interferon-vermittelte Hemmung von Virus- und Autoimmun-induzierten Erkrankungen der Leber ermöglicht. Genutzt werden könnten diese für die Optimierung IFN-basierter Therapien. Beispielsweise kann durch die gezielte Induktion anti-inflammatorischer Zytokine über IFNAR-induzierte Signalwege oder die direkte Gabe anti-inflammatorischer Zytokine (z.B. IL-1RA) eine Therapie entwickelt werden, die neben den vorteilhaften Eigenschaften der Zytokine eine verbesserte Aktivierung von Immunzellen ermöglicht.
Einfluss des Transkriptionsfaktors Tal1 auf die Osteoklastogenese durch Regulation von DC-STAMP
(2012)
Das menschliche Knochengewebe unterliegt einem ständigen Auf- und Abbau. Der Knochenumbau, die so genannte Knochenremodellierung, findet stetig statt und etwa 10 % des gesamten Knochengewebes werden innerhalb eines Jahres erneuert (Lerner UH, 2006). Während der Knochenremodellierung befindet sich die Zellaktivität der Knochenaufbauenden Osteoblasten und der Knochen-abbauenden Osteoklasten in einem empfindlichen Gleichgewicht (Karsenty G und Wagner EF, 2002; Teitelbaum SL, 2000).
Durch Störung des Gleichgewichts zwischen Osteoblasten und Osteoklasten kann es zu Knochen-assoziierten Krankheiten wie Osteoporose oder Osteopetrose kommen (Helfrich MH, 2003; Sambrook P und Cooper C, 2006). Osteoklasten sind multinukleäre Zellen, die in der Lage sind die Knochenmatrix zu resorbieren (Teitelbaum SL, 2000). Sie entstehen aus pluripotenten, hämatopoetischen Stammzellen durch Differenzierung und Zellfusion von Monozyten/Makrophagen-Vorläuferzellen (Menaa C et al., 2000, Yavropoulou MP und Yovos JG, 2008). Die Osteoklasten-Differenzierung wird hauptsächlich durch die Zytokine M-CSF (macrophage colony stimulating factor) und RANKL (receptor activator of nuclear factor k b ligand) induziert. Sie initiieren ein spezifisches Expressionsmuster Osteoklasten-spezifischer Gene und aktivieren die Zellfusion in Osteoklasten-Vorläuferzellen zur Bildung reifer Osteoklasten (Boyle WJ et al., 2003; Asagiri M und Takayanagi H, 2007). Die RANKL-vermittelte Induktion der Osteoklastogenese beruht auf der Initiierung eines streng regulierten Netzwerks aus Transkriptionsfaktoren (Yang X und Karsenty G, 2002). Einige Transkriptionsfaktoren, die während der Osteoklasten-Differenzierung induziert und exprimiert werden, sind nicht auf Osteoklasten beschränkt. Sie erfüllen auch Aufgaben in anderen hämatopoetischen Differenzierungsprozessen (Engel I und Murre C et al., 1999), so dass vermutlich die Kombination der Transkriptionsfaktoren entscheidend für die Osteoklastogenese ist.
Der basic helix-loop-helix-Transkriptionsfaktor Tal1 (T-cell acute lymphocytic leukemia 1, auch Scl1, stem cell leukemia 1) ist ein entscheidender Faktor in der primitiven und der definitiven Hämatopoese (Bloor AJ et al., 2002; Shivdasani RA et al., 1996). Die Expression von Tal1 konnte bisher in verschiedenen hämatopoetischen Zelllinien gezeigt werden, u.a. in monozytischen Zellen (Elefanty AG et al., 1998; Green AR et al., 1992; Pulford K et al., 1995; Dey S et al., 2010).
In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Transkriptionsfaktors Tal1 in Monozyten und reifen Osteoklasten, vor allem in Bezug auf genregulatorische Prozesse während der Osteoklasten-Differenzierung, untersucht. Der Transkriptionsfaktor Tal1 wird in vitro und in vivo in Osteoklasten-Vorläuferzellen und reifen Osteoklasten exprimiert. Die Proteinexpression von Tal1 wird durch die Inkubation der Zellen mit RANKL induziert, jedoch wurde dies in Bezug auf die mRNA-Expression von Tal1 nicht beobachtet, so dass vermutlich eine posttranskriptionelle Regulation von Tal1 vorliegt.
Die Überexpression von Tal1 sorgte für eine Blockade der Differenzierung von Osteoklasten-Vorläuferzellen in reife Osteoklasten. Der Verlust von Tal1 in primären Monozyten/Makrophagen-Zellen führte zur veränderten Expression von über 1200 Genen, wobei jeweils etwa 600 Gene herauf- bzw. herabreguliert waren. Dies verdeutlicht, dass Tal1 sowohl an der Aktivierung als auch an der Reprimierung der Genexpression in Osteoklasten-Vorläuferzellen beteiligt ist. Die Liste der herabregulierten Gene beinhaltete u.a. das Osteoklasten-spezifische Enzym Acp5 (auch TRAP, tartrate resistant acid phosphatase), die Liste der herauf regulierten Gene beinhaltete u.a. DC-STAMP (dendritic cell specific transmembrane protein) und ATP6V0D2 (d2 isoform of vascuolar ATPase V0 domain), beide werden im Zusammenhang mit der Zellfusion während der Osteoklasten-Differenzierung beschrieben (Kim K et al., 2008; Kim T et al., 2010; Yagi M et al., 2005). Der Promotor von DC-STAMP beinhaltet mehrere potentielle Bindestellen für Tal1 und Osteoklastenspezifische Transkriptionsfaktoren. Es konnte gezeigt werden, dass Tal1, PU.1 und MITF im Bereich um 343 bp vor dem Transkriptionsstartpunkt des DC-STAMP-Promotors binden und dass Tal1 mit den Osteoklasten-spezifischen Transkriptionsfaktoren PU.1 und MITF interagiert. Der inhibitorische Effekt von Tal1 auf die Osteoklasten-Differenzierung kommt durch die Reprimierung der Aktivität der Osteoklasten-spezifischen Transkriptionsfaktoren PU.1 und MITF auf dem DC-STAMP-Promotor in Osteoklasten-Vorläuferzellen zustande. Während der Osteoklastogenese kommt es zu einer verringerten Tal1-Bindung auf dem DCSTAMP-Promotor, wodurch die Tal1-vermittelte Inhibierung der Expression aufgehoben wird.
Die Bindung von PU.1 und MITF auf dem Promotor von DC-STAMP nimmt während der Osteoklasten-Differenzierung zu. Die Expression von DC-STAMP wird im Verlauf der Osteoklastogenese induziert, wodurch es zur Zell-Zell-Fusion kommt.
Die Analyse des transkriptionellen Netzwerks, das die Fusion mononukleärer Zellen in reife Osteoklasten reguliert, vertieft das molekulare Verständnis der Osteoklasten-Differenzierung und kann zur Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze beitragen, die in der Behandlung von Osteoporose, Riesenzelltumoren und anderen Osteoklastenassoziierten Krankheiten verwendet werden können.
Die soziale Arbeitsteilung bei Honigbienen ist ein komplexes selbstorganisatorisches System, welches auf zwei Ebenen der biologischen Organisation zu verorten ist: dem Individuum und der Kolonie. Die Regulation der Bruttemperatur ist ebenfalls diesen Gesetzmäßigkeiten unterworfen. Die Arbeits-bereitschaft einzelner Bienen bildet die Grundlage für die Temperaturregulierung des kolonialen Brutnestes.
In dieser Arbeit wird dieses Zusammenspiel aus individuellen Beteiligungen der Arbeiterinnen sowie der erbrachten Gesamtleistung der Kolonie während des Brutwärmens untersucht. Dazu wird eine kleine Bienengruppe auf einer Brutwabe einer thermischen Belastung ausgesetzt. Ein speziell für diese Untersuchungen entwickelter Versuchsaufbau integriert erstmals die Infrarot-Thermografie mit den Temperaturmessungen einer Brutfläche. Somit ist es möglich, die Thoraxtemperaturen der einzelnen, am Brutwärmen beteiligten Arbeiterinnen störungsfrei zu messen und gleichzeitig das erzeugte räumliche und zeitliche Temperaturmuster der Brutwabe zu ermitteln. Zusätzlich wird der Temperaturverlauf der Außentemperatur sowie der zellumgebenden Luft untersucht.
Es kann gezeigt werden, dass die Lufttemperatur im Innenraum eines Bienenstocks ein wichtiger Faktor in der Temperaturregulierung des Brutnestes ist, da sie die untere Temperaturgrenze im Bienenstock bildet. Weiterhin wird der Einfluss der brutwärmenden Arbeiterinnen auf die Temperaturentwicklung einer Brutfläche sichtbar. Durch das flexible Verhalten der Arbeiterinnen kann einer Brutfläche bei thermischer Belastung durch lokal wechselndes Brutwärmen optimal Wärme zugeführt werden. Es gibt es Hinweise auf eine zyklische Periodizität im zeitlichen Temperaturverlauf der Brutzellen, welche auf einen Brutwärmrhythmus durch die Bienen schließen lässt. Durch den Einsatz zweier Unterarten (Apis mellifera carnica & Apis mellifera mellifera) wird sichtbar, dass es zwischen den Gruppen Unterschiede in der Aufrechterhaltung der Lufttemperatur über der Wabe gibt.
Die Schizophrenie stellt eine sehr vielfältige und schwere psychische Erkrankung dar, die fundamentale Bereiche, wie Denken, Fühlen, Wahrnehmen, Willensbildung und Handeln beeinträchtigt (Kircher & Gauggel, 2008). Neben der Störung der Kognition und der Wahrnehmung sind es die Störungen der Emotionen, die das Krankheitsbild der Schizophrenie prägen. Eine Emotion ist Grundlage eines informativen Bedeutungssystems einer Person. Sie informiert über die Relevanz einer Situation sowie über Wohlbefinden, Wünsche und Bedürfnisse. Sie ermöglicht eine bedürfnis- und situationsgerechte Auswahl von Ver-haltensweisen, beeinflusst kognitive Prozesse, prägt die Entscheidungsfindung und Problemlösung. Durch den mimischen Ausdruck, der aus einer Emotion resultiert, bekommt sie eine kommunikative bzw. interpersonelle Funktion. Damit stellen Emotionen zentrale Phänomene des alltäglichen Lebens dar, die einen großen Einfluss auf Ver-halten, Lernen, Wahrnehmung und Gedächtnis haben.
Nicht immer ist es sinnvoll und funktional, Emotionen auszuagieren. Um adäquat mit Emotionen umgehen zu können, bedarf es der Emotionsregulation. Hierbei handelt es sich um einen Prozess, bei dem beeinflusst wird, welche Emotionen wann und wie erlebt und ausgedrückt werden (Gross, 1998), um flexibel auf Umwelteinflüsse und den sozialen Kontext eingehen zu können (Thompson, 1994)...
Es wurde die Photodynamik freier kolloidaler CdSe Quantenpunkte sowie die Elektronentransfer(ET)-Dynamik im System bestehend aus CdSe Quantenpunkten und adsorbiertem Methylviologen mit Hilfe der Femtosekunden-Laserspektroskopie im sichtbaren Spektralbereich untersucht. Die freien CdSe Quantenpunkte wiesen eine multiphasische Rekombinationsdynamik der photoinduzierten Exzitonen auf, was durch das Vorhandensein von Quantenpunkten mit unterschiedlichem Passivierungsgrad innerhalb einer Quantenpunktprobe erklärt wurde. Sowohl die Rekombinationsdynamik des Exzitons als auch die Intraband-Relaxation von Elektron und Loch besaßen eine Abhängigkeit von der Partikelgröße. Die 1P-1S-Relaxationzeit des Elektrons betrug in Partikeln mit Durchmessern von 3 nm und 6,3 nm 0,12 ps bzw. 0,24 ps, woraus sich Energieverlustraten von 1,0 eV/ps und 3,8 eV/ps berechnen ließen. Die sehr schnelle Natur der 1P-1S-Relaxation und die gefundene Größenabhängigkeit stehen im Einklang mit dem vermuteten Auger-artigen Energietransfer vom hochangeregten Elektron auf das Loch. Durch diesen Prozess kann das theoretisch vorhergesagte „phonon bottleneck“ effizient umgangen werden. Zudem konnte eine größenabhängige Biexziton-Bindungsenergie zwischen 40 meV und 28 meV ermittelt werden. Die Untersuchung von Multiexzitonen in CdSe Quantenpunkten zeigte einen schnellen Zerfallskanal. Es handelt es sich um die Auger-Rekombination. Die Rekombination nach 1P-Anregung wurde in Form von sequenziellen Schritten N, N-1, N-2,..., 1 interpretiert. Für das System bestehend aus CdSe Quantenpunkten und adsorbiertem Methylviologen wurde war eine Zunahme der ET-Rate bei steigender Akzeptorkonzentration zu beobachten, die mit der Zunahme von Akzeptorzuständen erklärt werden kann. Ferner wurde eine maximale ET-Rate erreicht, die bei einer weiteren Erhöhung der Akzeptorkonzentration nicht überschritten wird. In weiteren Versuchsreihen konnte gezeigt werden, dass die Größe der Partikel einen Einfluss auf den ET-Prozess zwischen Quantenpunkt und Methylviologen hat. Eine kombinierte Studie, in der sowohl das Quantenpunkt/Methylviologen-Verhältnis als auch die Quantenpunktgröße variiert wurde, verdeutlichte, dass eine Verkleinerung der Partikel zu einem Anstieg der ET-Rate führt. Die Variation der Partikelgröße geht mit einer Veränderung der Triebkraft der ET-Reaktion im gekoppelten System einher. Der gefundene Zusammenhang zwischen der Triebkraft der Reaktion und der ET-Rate ist gut mit der Marcus-Theorie vereinbar. In einer Serie von Experimenten am Quantenpunkt/Methylviologen ET-System wurde die Anregpulsenergie variiert, um den Einfluss von Multiexzitonen auf den Elektronentransfer zu untersuchen. Es zeigte sich, dass nach Mehrfachanregung der Quantenpunkte die Separation von bis zu vier Elektron-Loch-Paaren möglich ist. Für den Elektronentransfer im untersuchten ET-System wurde eine ET-Zeit von ca. 200 fs ermittelt. Diese ist deutlich kürzer als die gefundenen Auger-Rekombinationszeiten, die sich zwischen 1,5 ps und 5 ps bewegen. In einer Studie an CdSe/CdS Kern/Schale Partikeln wurde der Einfluss einer passivierenden anorganischen Schale auf den ET-Prozess untersucht. Bei der gewählten Heterostruktur handelte es sich um Typ I Kern/Schale Partikel, in denen sowohl Elektron und Loch hauptsächlich im Kern eingeschlossen sind. Es wurde ein exponentieller Abfall der ET-Rate mit wachsender Schalendicke beobachtet, weshalb davon auszugehen ist, dass die CdS-Schale als elektronische Barriere wirkt, durch die das photoangeregte Elektron tunneln muss, um mit dem Akzeptor reagieren zu können. Schließlich wurde der Einfluss des Elektronentransfers im ET-System auf die Entstehung von Phononen untersucht. Sowohl in freien Quantenpunkten als auch im gekoppelten System konnte das LO sowie das LA Phonon beobachtet werden, wobei das LA Phonon im gekoppelten System stark unterdrückt ist. Im Falle der freien Quantenpunkte sind die beobachteten Oszillationen eine Folge der Frequenzmodulation der Absorption des angeregten Zustandes. Mit Hilfe des Huang-Rhys-Parameters ließ sich ermitteln, wie stark in freien Quantenpunkten das LO Phonon an das Exziton gekoppelt ist. Der berechnete Huang-Rhys-Parameter betrug 0,012. Im Falle des gekoppelten Systems weist die spektrale Signatur der kohärenten Oszillationen darauf hin, dass diese durch die Frequenzmodulation der linearen QP-Absorption verursacht werden. Im Falle des gekoppelten Systems sind die beobachteten Phononen nicht an das Exziton sondern an die ET-Reaktion gekoppelt, d. h. der ET selbst induziert Gitterschwingungen im Reaktionsprodukt. Der berechnete Huang-Rhys-Parameter, der die ET-Phonon-Kopplung beschreibt, berechnete sich ebenfalls zu 0,012, was verdeutlicht, dass die ET-Phonon-Kopplung ähnlich stark wie die Exziton-Phonon-Kopplung ist. Mit Hilfe der spektralen Abhängigkeit der Oszillationen in freien Quantenpunkten und im gekoppelten System ließ sich eine Biexziton-Bindungsenergie von 35 meV berechnen.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Regiospezifität und Spaltungsausbeute von 5’-modifizierten Trisbenzimidazolkonjugaten wie 53 unter Verwendung von Helfer-Sequenzen verbessert werden (S.74 ff). Mit dieser Technik gelang es, Turnover zu erzielen und so eine echte katalytische Aktivität der DNA-Konjugate nachzuweisen. Die verwendeten Helfer-DNA-Sequenzen sind günstig zu erwerben oder mit einem DNA-Synthesizer leicht selbst herzustellen und können so der jeweiligen Aufgabe perfekt angepasst werden.
Weiterhin wurden verschiedene Versuche unternommen, ein 5’-modifiziertes Konjugat maßzuschneidern, so dass es durch interne bulge-Bildung mit seinem Substrat ebenfalls Turnover erreichen könnte und so katalytische Aktivität zeigte (S.59 ff). Diese Projekte wurden in Anlehnung an Arbeiten von Häner [91] durchgeführt, der damit Turnover erzielte, da das Konjugat nach Spaltung des bulges wieder in den katalytischen Zyklus eingegliedert werden konnte. Leider waren diese Versuche nicht von Erfolg gekrönt, obwohl man sich bei der Konzipierung der Substrat-Konjugat-Hybriden an die Sequenzen von Häner et.al. hielt. Statt dessen beobachtete man im Falle von Konjugat 51 bei der Hybridisierung die Ausbildung einer Helix; ein bulge konnte nicht erhalten werden (S. 61). Dieser Unterschied könnte auf die große, planare Spaltereinheit mit Europium(III) von Häner et. al. zurück zu führen sein, die im Falle der von uns untersuchten Konjugat-Substrat-Hybride fehlte, denn die 2-Aminobenzimidazol-Einheiten von Trisbenzimidazol 15 waren im Vergleich als klein anzusehen.
Diese Vermutung führte schließlich zu zwei unterschiedlichen Ansätzen. Einer davon war es, eine größere intercalationsfähige Teilstruktur in das Konjugat einzuführen. Man versuchte deshalb ein Konjugat zu synthetisieren, welches zwischen der katalytischen Einheit und dem sequenzerkennenden Teil die Pyrenaminosäure 56 von Dr. M. Suhartono trug (S. 69 ff).
Dieses sollte den großen, Häner’schen Rest imitieren und so einen bulge erzeugen. Leider gelang die Synthese dieses Konjugates nicht. Wie sich heraus stellte, war das kommerziell erworbene DNA-Material nicht geeignet für die angewendete Synthese. Eine Basen-Schutzgruppe bzw. das Anhydrid derselben, welches bei der Festphasensynthese als Capping-Reagenz verwendet wurde, führte zu einer irreversiblen Reaktion mit der 5'-NH2-Funktion an der DNA und machten das Material daher für eine Kupplung unbrauchbar.
Eine andere Herangehensweise war es, die Faltung des Konjugat-Substrat-Hybrides voraus zu berechnen und so ein Hybrid zu erhalten, welches einen bulge ausbildete (S. 65 ff). Konjugat 55 und Substrat 54 wurden nach dieser Strukturvorhersage synthetisiert bzw. erworben und entsprachen genau den Erwartungen, ein interner bulge wurde ausgebildet. Dennoch konnte man auch mit diesem System keinen Turnover erreichen.
Ein weiteres großes Teilgebiet dieser Arbeit war die Untersuchung kleiner Moleküle als unspezifische RNA-Spalter. Im Rahmen dieser Arbeit wurden speziell Guanidiniumanaloga auf ihre RNA-Spaltungsfähigkeit untersucht. In der Vergangenheit hatte man als Gütekriterium dieser Verbindungen das Augenmerk auf ihre pKa-Werte gerichtet. Sofern sich diese annähernd im physiologischen Bereich befanden, konnten häufig gute bis sehr gute RNA-Spaltungsausbeuten erzielt werden.
Erstmals kam das Konzept der Energiedifferenz zwischen den tautomeren Formen eines guanidiniumtragenden Moleküls als Werkzeug zur Vorhersage der Güte eines RNA-Spalters zum Einsatz (S.113 ff). Sofern die beiden Strukturen (Amino- und Iminotautomer) sehr geringe Energieunterschiede aufwiesen, sollten sie sich besser als „Protonen-Shuttle“ eignen und so die Phosphosäuretransesterifikation katalytisch besser unterstützen. Zusammen mit dem pKa-Wert der Verbindungen wurde untersucht, ob dieses Konzept als Vorhersagemethode tragfähig ist.
Unter den mit diesen Methoden gefundenen sowie kommerziell erhältlichen Molekülen konnte 2-Aminoperimidin 67 als sehr guter Spalter identifiziert werden. Verglichen mit Trisbenzimidazol 15 erreichte es ebenso gute Spaltungsraten wie letzteres, wobei 67 nur über eine einzige Guanidiniumeinheit verfügt. Dieser so identifizierte neue Kandidat für den Einbau in DNA-Konjugate enttäuschte auch nach Untersuchungen seines N-Methyl-Aminoderivates 80 nicht: Das Derivat zeigte eine ausreichend hohe Spaltungsaktivität, um es in Zukunft als Baustein für antisense-Konjugate in Frage kommen zu lassen.
Es gab allerdings auch Schwierigkeiten bei der Untersuchung der kleinen Moleküle. Problematisch gestaltete sich ihre Löslichkeit in hohen Konzentrationen. Man ging deshalb dazu über, Co-Solventien wie Methanol oder DMSO zu verwenden, um auch während des Experimentes eine ausreichende Löslichkeit der Verbindungen zu gewährleisten. Ein Volumenanteil von 20% Co-Solvens stellte sich als ideal heraus, das Experiment wurde dadurch nicht negativ beeinflusst.
Außerdem kam es zu Präzipitation einiger Substanzen (u.a. 2-Aminoperimidin 67) beim Auftragen auf das Sequenzierergel, welche die Auswertbarkeit dieser Experimente einschränkte. Die Verwendung eines neuen Harnstoffladepuffers beim Auftragen der Proben auf das Gel und das Senken der Substanzkonzentration (von mM auf μM) im Experiment verbesserten diese Situation deutlich. Häufig beobachtete Präzipitationseffekte waren danach größtenteils verschwunden, was die Auswertung der Spaltungsexperimente mit kleinen Molekülen erleichterte (S. 129 ff). Einige Verbindungen konnten mit der Kombination von ΔHf-Wertbestimmung und pKa-Wert-Bestimmung als schlechte RNA-Spalter korrekt vorhergesagt werden (z.B. 2-Aminopyridin 69, 2- Aminopyrimidin 68).
Nicht ganz klar ist das mittelmäßige Abschneiden von Imidazoimidazol 71 als RNA-Spalter (S.136 ff). Durch seine Symmetrie liegt sein ΔHf-Wert bei 0 und auch sein pKa-Wert liegt mit 7.4 perfekt im physiologischen Bereich. Dennoch konnte es nur Spaltungsausbeuten von unter 10% bei Konzentrationen im höheren mM-Bereich erreichen. Es ist aber auch die einzige untersuchte Verbindung, die signifikant RNA schneidet, ohne diese gleichzeitig zu aggregieren oder zu denaturieren.
Untersuchungen des Aggregationsverhaltens der kleinen Moleküle mittels FCS-Messungen (S. 139 ff) zeigten, dass fast alle bei hohen Konzentrationen – etwa im mM- oder hohem μMBereich – Aggregate bilden, und das auch bei Verwendung von Co-Solventien, wie es im Rahmen dieser Arbeit etabliert wurde. Man kann also bei den kleinen Katalysatoren nicht davon ausgehen, dass isolierte Moleküle für die beobachteten Effekte verantwortlich sind. Vielmehr agieren diese Moleküle bei solchen Konzentrationen als große oder kleine Aggregate, die durch die Vielzahl ihrer katalytischen Einheiten an der Oberfläche ihr Potential vervielfachen. Erst bei niedrigen Konzentrationen lösen sich die Aggregate auf, man kann hier wieder von einem Ein-Molekül-ein-Substrat-Mechanismus ausgehen (s. Schema 3 S. 110).
Dies wird allerdings nicht als Ausschlusskriterium gesehen, diese Moleküle auch weiterhin als potentielle Kandidaten für antisense-Konjugatbausteine zu betrachten. In Konjugaten verhalten sie sich wie Einzelmoleküle, bei denen man streng mechanistische Betrachtungen anstellen kann und darf.
Thema der vorliegenden Dissertation sind Einflussfaktoren und individuelle Unterschiede im akademische Selbstkonzept von Grundschülern. Das erste Kapitel thematisiert die Bestimmung des Selbstkonzepts, gibt einen Überblick über die theoretischen Wurzeln und beleuchtet unterschiedliche Selbstkonzeptmodelle. Das zweite Kapitel geht auf die Selbstkonzeptentwicklung ein und hebt dabei insbesondere das Internal/External-Frame-of-Reference Modell (I/E-Modell; Marsh, 1986) hervor, welches das Zusammenwirken von externalen (sozialen) und internalen (dimensionalen) Vergleichsprozessen bei der Selbsteinschätzung beschreibt. Auf Basis des I/E-Models werden in Studie 1 das akademische Selbstkonzept und die Schulleistung von Schülern der 1. bis 3. Klassenstufe miteinander in Beziehung gesetzt. Im Zentrum steht dabei die Frage, ab welcher Klassenstufe dimensionale Kontrasteffekte auftreten und welchen Einfluss die Lese-, Rechtschreib- und Mathematikleistung auf die korrespondierenden und nicht korrespondierenden Selbstkonzeptfaktoren haben. Es zeigen sich signifikant negative Pfade von der mathematischen Leistung auf das verbale Selbstkonzept und negative Pfade von der Leseleistung auf das mathematische Selbstkonzept ab der 3. Klasse. Ein Kontrasteffekt innerhalb der verbalen Domäne (Lesen und Schreiben) kann hingegen bei keiner der untersuchten Klassenstufen aufgezeigt werden.
Die zweite und dritte empirische Studie fokussieren mögliche Gruppenunterschiede im akademischen Selbstkonzept anhand bestimmter Schülermerkmale. In Studie 2 wird dabei geprüft, ob sich zwischen Jungen und Mädchen mit und ohne Migrationshintergrund Unterschiede im verbalen und mathematischen Selbstkonzept finden lassen. Kinder mit Migrationshintergrund zeigen trotz schlechterer schulischer Leistungen im Lesen und in Mathematik in diesen Bereichen ein höheres Selbstkonzept als Kinder ohne Migrationshintergrund.
Auch findet sich bereits in der ersten Klasse unter Jungen ein optimistischeres mathematisches und unter Mädchen ein optimistischeres verbales Selbstkonzept. Dies spiegelt sich auch in den tatsächlichen Leistungen der Kinder sowie den Lehrereinschätzungen wider. In Studie 3 wird geprüft, ob Kinder mit ADHS-Symptomen ein positiv illusorisches akademisches Selbstkonzept (Positive Illusory Bias, Hoza et al., 2002) haben. Es zeigt sich, dass zwar Kinder mit ADHS-Symptomen im Vergleich zu Kindern ohne ADHS-Symptome ihre Leistungen deutlich stärker überschätzen, allerdings nur, wenn keine Kontrolle des Schulleistungsniveaus erfolgt. Zudem schätzen sich Kinder mit ADHS-Symptomen in dem Leistungsbereich am besten ein, in dem sie auch am besten abschneiden. Der Positive Illusory Bias scheint also nicht spezifisch für die ADHS zu sein.
Eine der Funktionen einer Verfassung sei, eine neue politische Ordnung zu etablieren. Doch welche Veranlassung gibt es hierzu, wer zeigt welches Interesse, welcher Zustand soll durch diese Neuordnung erreicht werden und insbesondere: wer hatte die Macht, diese neue Ordnung zu bestimmen? Nach Auflösung des Alten Reiches und Wegfall der Reichsverfassung hatten im Rahmen von Gesamtreformen die Länder teilweise auch begonnen, ihre inner-staatliche Verfassung neu zu bestimmen und diese aus unterschiedlichen Beweggründen und Zielsetzungen in einer Urkunde zu fassen. Durch Auflösung des Rheinbundes und der vertraglich gesicherten Souveränität ergab sich eine neue Situation, insbesondere durch die im Rahmen des Wiener Kongresses getroffene Vereinbarung des Artikels 13 der Bundesakte, in den Ländern landständische Verfassungen einzuführen. In der kurzen Periode zwischen dem Wiener Kongress mit der Deutschen Bundesakte 1815 und der Wiener Schlussakte 1820 entstanden u. a. die Verfassungen des Königreichs Bayern, des Großherzogtums Baden und des Königreichs Württemberg. Es soll in dieser Untersuchung ihre Entwicklung nachgezeichnet werden mit ihren Entstehungsbedingungen und Entstehungsursachen und hierbei aufgezeigt werden, welchen Einflüssen die Entwicklung unterworfen war, welche Ziele die Verfassungsgebung verfolgte und zu welchen Ergebnissen sie in den drei Ländern führte. Ausgehend von der Darstellung der Verfassungsarbeiten als Fortführung der in der Rheinbundzeit begonnenen Reformen und als dessen krönender Abschluss werden die Ausgangsbedingungen unter der Fragestellung beschrieben, ob es sich bei der Verfassungsarbeit um eine kontinuierliche Fortführung bereits früher bestehender Regelungen handelt. Die Entstehung der Verfassungen soll unter der Hauptüberlegung erfolgen, welche geistigen und empirischen Grundlagen zu dieser Form der Verfassung führten. Welche staatstheoretischen Überlegungen waren maßgeblich und wie wirkten diese auf die praktische Verfassungsgebung ein. In welcher Weise haben die Verfassungen Englands, Nordamerikas, Frankreichs und der anderen deutschen Staaten, in welchen es bereits zu Verfassungen gekommen ist, auf die Form der süddeutschen Verfassungen eingewirkt.
Sedimentbilanzen haben sich als Methode zur Quantifizierung von Sedimentflüssen in Raum und Zeit in den Geowissenschaften etabliert. Sie eröffnen die Möglichkeit, differenzierte Aus¬sagen über die Erosions- und Sedimentationsdynamik von Einzugsgebieten zu treffen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die holozäne Erosions- und Sedimentationsentwicklung im mesoskaligen Mittelgebirgseinzugsgebiet des Speyerbachs im Pfälzerwald zu erfassen, und räumlich und zeitlich möglichst differenziert darzulegen. Um Langzeit-Sedimentbilanzen für den Speyerbach zu berechnen wurden verfügbare Daten zum Boden, eine eigene Kartierung der Erosion und Sedimentation sowie eine intensive (OSL und 14C-) Datierung zweier Stand¬orte durchgeführt. Die Sedimente wurden durch eine direkte Kartierung erfasst. Die Erosions¬tiefe errechnet sich aus der Subtraktion der aktuellen Mächtigkeit der Hauptlagen und der Parabraunerden vom initialen Zustand (= Berechnungsgrundlage).
Die Sedimentbilanz I basiert auf öffentlich zugänglichen bodenkundlichen Punkt- und Flächendaten und hat eine Erosion von ~27 Mio. m³ mit einem Einzugsgebiets-Sedimentaus¬tragsverhältnis (CSDR) von 31,5 % ergeben. Die Sensitivitätsanalyse belegt eine hohe Abhängigkeit des Ergebnisses von der Wahl der Berechnungsgrundlage. Aufgrund fehlender Daten sind eine höhere räumliche Auflösung sowie Aussagen zur zeitlichen Entwicklung nicht möglich.
Die Berechnung der Sedimentbilanz II erfolgte auf der Grundlage eigens erhobener Punkt- und Flächendaten, womit die Anwendung eines nested approach möglich wurde: Neben der Gesamtbilanz für den Speyerbach (sechste Strahler-Ordnung) wurden Bilanzen für Teilein¬zugsgebiete erster und vierter Strahler-Ordnung erstellt, anhand derer die Skalenabhängigkeit der Sedimentdynamik diskutiert werden konnte. Es wurden ~109 Mio. m³ und ein CSDR von 5 % errechnet und ebenfalls eine hohe Sensitivität gegenüber der Änderung der Erosionstiefen festgestellt.
Die erfolgreiche Datierung von periglazialen Deckschichten zweier Bodenprofile unterstützt die Ergebnisse der Landnutzungsrekonstruktion aus Literaturdaten und historischen Karten und zeigt, dass in den Tälchen erster Ordnung Erosion verstärkt in der Neuzeit stattfand. Nur in den lösslehmbeeinflussten Gebieten hat sich die Besiedlung im Frühmittelalter in der Ablagerung von Bodensedimenten abgebildet. Es wurden frühholozäne Umlagerungsprozesse am Hang identifiziert. Aufgrund der guten Datierungseigenschaften der sandigen periglazia¬len Lagen wäre das Untersuchungsgebiet geeignet, der Frage nach der Parallelisierung der frühholozänen Umlagerungen von Hangsedimenten mit Klimaschwankungen nachzugehen.
Die vorliegende Arbeit liefert mit den erstellten Sedimentbilanzen und der Darlegung der Landnutzungsverhältnisse ein regionales Beispiel für Mittelgebirgsräume im Rhein-Einzugs¬gebiet. Die mikro- bis mesoskaligen Ergebnisse folgen der generellen Tendenz anderer welt¬weiter Studien, wonach die Sedimentaustragsverhältnisse mit steigender Einzugsgebietsgröße abnehmen. Die Werte der Sedimentbilanz II liegen jedoch deutlich unter denen der Lössge¬biete und belegen, dass sich die Zwischenspeicherung in der Mittelgebirgsregion höher ist. Die räumliche Differenzierung zeigt regionale Unterschiede, die auf der Zugänglichkeit, der administrativen Zugehörigkeit und die naturräumliche Ausstattung zurückzuführen sind. Arbeiten in anderen Sandsteinregionen Deutschlands sind derzeit im Gange und werden in Zukunft eine Einschätzung der vorliegenden Untersuchung zulassen.
Arbeitslosigkeit und gesundheitlicher Status sind eng miteinander verbunden. Verlust sozialer Bindungen, Verschlechterung mentaler und physiologischer Gesundheit und damit einhergehend der Verlust an Lebensqualität lassen Morbidität und Mortalität in der Gruppe der Arbeitslosen im Vergleich zur erwerbstätigen Bevölkerung deutlich ansteigen [13, 15 – 21]. Körperliche Aktivität entsprechend internationaler Bewegungsempfehlungen [157] ist nachweislich dazu in der Lage positive gesundheitliche Effekte auf der individuellen Ebene zu erzielen [52, 55]. Dennoch zeigen arbeitslose im Vergleich zum Durchschnitt der bundesdeutschen Bevölkerung ein noch höheres Maß an körperlicher Inaktivität [24, 176] und nehmen Sport- und Bewegungsangebote sowie Präventionsangebote der Krankenkassen deutlich seltener wahr [10]. Programme zur Gesundheitsförderung bei Langzeitarbeitslosen sind generell noch selten und wenn solche Programme durchgeführt wurden mangelt es bisher meist an entsprechenden Evaluationskonzepten zur Wirksamkeit dieser Angebote [13]. Werden Angebote für die Zielgruppe initiiert, beinhaltet dies überwiegend die Einrichtung separater, zeitlich beschränkter Gruppenkurse ohne Folgeangebot. Die Durchführung solcher Angebote obliegt größtenteils zusätzlich qualifizierten Mitarbeitern der Jobcenter und nicht Fachkräften aus der Gesundheitsförderung [116, 117]. Bewegungsbezogene Programme zur Gesundheitsförderung bei Arbeitslosen sind insgesamt noch selten und objektive Daten zum Bewegungsverhalten der Teilnehmer bislang noch nicht verfügbar. Mögliche, aber bisher nur vereinzelt praktizierte Ansätze stellen Konzepte zur Bewegungsberatung (physical activity counseling) bzw. Vermittlung in Bewegungsangebote (exercise referral) dar. Vor diesem Hintergrund besitzen Erkenntnisbeiträge zur Qualitätssicherung und zur Entwicklung spezifischer Beratungs- und Vermittlungskonzepte zur bewegungsbezogenen Gesundheitsförderung bei speziellen Zielgruppen eine hohe Relevanz für das Forschungsfeld. In der vorliegenden Dissertationsschrift wurde aufbauend auf dem dargelegten Forschungsdefizit ein theoriegeleitetes Beratungs- und Vermittlungskonzept (AGILer) zur Steigerung körperlicher Aktivität entsprechend internationalen Standards und Empfehlungen [14, 122, 123] entwickelt und in Kooperation mit regionalen Jobcentern der Rhein-Main Region auf die Zielgruppe älterer Langzeitarbeitsloser übertragen. Ziel des Beratungs- und Vermittlungsansatzes ist es Langzeitarbeitslose für das Thema gesundheitsförderliche körperliche Aktivität (HEPA) im Alltag zu sensibilisieren und so den Umfang körperlicher Aktivität entsprechend den Leitlinien [157] auf ein gesundheitsförderliches Maß zu erhöhen sowie diese bisher schwer zu erreichende Personengruppe an bestehende Bewegungsangebote örtlicher Anbieter (Sportvereine, Volkshochschulen, etc.) anzubinden. Die Intervention wurde anhand zweier separater Studien hinsichtlich der Erreichbarkeit der Zielgruppe sowie deren Wirksamkeit auf das Bewegungsverhalten der Teilnehmer evaluiert. Primärzielparameter der ersten Querschnittsstudie zur Erreichbarkeit war die Teilnahmerate an Angeboten des Gesundheitssports in Abhängigkeit gesundheitlicher Parameter und des Geschlechts. Insgesamt 741 Langzeitarbeitslose (54,3 ± 3,6 Jahre, 4,5 ± 4,4 Jahre arbeitslos) hatten nach einem ersten Gruppeninformationsangebot die Möglichkeit sich weiterführend individuell durch ein Expertenteam gesundheitlich beraten und in bestehende Bewegungsangebote vermitteln zu lassen. Erfasst wurden der BMI, das Bewegungsverhalten (IPAQ – 7-Tage-Kurzversion) [130] und die selbsteingeschätzte Gesundheit (VAS 1-100) [132, 133] der Teilnehmer. Es konnte auf Grundlage berechneter Häufigkeitsverteilungen (Chi²-Test) eine signifikant höhere Teilnahmerate an gesundheitssportlicher Aktivität in der Gruppe der Frauen gegenüber der Gruppe der Männer detektiert werden (p=.038). Insgesamt 28,2% der Frauen und 21,7% der Männer begannen im Anschluss an die Beratung eine gesundheitssportliche Aktivität. Unterschiede zwischen aktiven und nichtaktiven Teilnehmern hinsichtlich bewegungs- und gesundheitsbezogener Kennwerte bestanden gemäß berechneter Mittelwertsunterschiede nur für die Gruppe der Männer. Männer mit einem erhöhten gesundheitlichen Risiko aufgrund von Bewegungsmangel (<150 Min. körperliche Aktivität/Woche), erhöhtem BMI(>30 kg/m²) und unterdurchschnittlichem Gesundheitsempfinden (VAS <50) begannen signifikant häufiger mit Gesundheitssport (p< .001) als die übrigen Männer der Stichprobe. Ihre Vermittlungschance in ein gesundheitssportliches Angebot war gemäß beobachteter Häufigkeitsverteilung um das 2,8 fache erhöht (95% CI 1,8 – 4,3). Die zweite Längsschnittstudie zur Wirksamkeit des Beratungsansatzes evaluiert erstmalig anhand objektiver Messgrößen die Effekte einer strukturierten Bewegungsberatung hinsichtlich der Veränderbarkeit des Bewegungsverhaltens in der Zielgruppe. Hierzu wurde eine Stichprobe 51 älterer Langzeitarbeitsloser (54,3 ± 3,6 Jahre, 4,8 ± 3,2 Jahre arbeitslos) ohne manifeste gesundheitliche Einschränkungen (attestiert durch den Hausarzt) mit dem Ziel einer Erhöhung körperlicher Aktivität im Alltag und der Möglichkeit zur Aufnahme eines strukturierten Bewegungsprogramms sportmedizinisch beraten. Weitere 21 langzeitarbeitslose (56,1 ± 2,8 Jahre, 4,8 ± 3,0 Jahre arbeitslos) und 17 erwerbstätige Personen (56,4 ± 3,4 Jahre) ohne Beratungs- oder Vermittlungsangebot bildeten die Kontrollgruppen. Die Umfänge körperlicher Aktivität aller 89 Probanden wurden vor und 12 Wochen nach der Beratung jeweils für 7 Tage mittels zweiachsiger Akzelerometrie (ActiGraph GT1M) gemessen. Im Ergebnis absolvierten insgesamt 58 Personen die Eingangs- und Ausgangsmessung. Zur Eingangsmessung zeigte die erwerbstätige Kontrollgruppe signifikant höhere Umfänge körperlicher Aktivität als die erwerbslosen Studienteilnehmer. Für Personen, die nach der Beratung in eine strukturierte Bewegungsaktivität vermittelt wurden, zeigte die mehrfaktorielle ANOVA eine signifikante Steigerung sowohl des Umfangs moderater bis intensiver körperlicher Aktivität (MVPA) von 26 ± 14 auf 35 ± 25 Min./Tag als auch des Gesamtumfanges körperlicher Aktivität von 207 ± 86 auf 288 ± 126 cpm. Personen die nur das Beratungsangebot wahrnahmen sowie die Kontrollgruppen zeigten keine Steigerungsraten körperlicher Aktivität. Schlussfolgernd zeigen die Untersuchungsergebnisse, dass bereits bei anderen Zielgruppen etablierte und evaluierte Beratungskonzepte entsprechend internationaler Empfehlungen zur Bewegungsförderung ebenso auf bisher weniger beachtete Zielgruppen wie beispielsweise Arbeitslose übertragen werden können. Die im Rahmen der vorliegenden Untersuchung erhöhte Erreichbarkeit gesundheitlich besonders gefährdeter Studienteilnehmer erscheint vor dem Hintergrund steigender Gesundheitskosten und der Zunahme vor allem chronischer Erkrankungen [177, 178] von besonderer Bedeutung und ist höher als in vergleichbaren Untersuchungen [11]. Es konnte gezeigt werden, dass der Beratungs- und Vermittlungsansatz geeignet ist, das Bewegungsverhalten Langzeitarbeitsloser nachweislich zu verbessern und den Umfang körperlicher Aktivitäten entsprechend den Leitlinien [157] zu erhöhen. Allerdings scheint, anders als bei anderen Zielgruppen [147, 149, 150], ein alleiniges Beratungsangebot nicht auszureichen um das Bewegungsverhalten in der Zielgruppe positiv zu beeinflussen. Dieses Ergebnis könnte allerdings auch auf dem nichtrandomisierten Studiendesign und daraus resultierenden Selektionseffekten beruhen. Insgesamt kann die vorliegende Arbeit einen wichtigen Beitrag zum Erkenntnisgewinn zur Effektivität spezifischer Beratungskonzepte bei bisher schwer zu erreichenden Zielgruppen beitragen. Weiterer Forschungsbedarf wird hinsichtlich der Nachhaltigkeit der Interventionseffekte gesehen.
Zellulare Nichtlineare Netzwerke bzw. Zellulare Neuronale Netzwerke, sogenannte CNN, wurden 1988 von L.O. Chua und L.Yang eingeführt und seither intensiv untersucht. Diese sind als Simulations-Software und als schaltungstechnische Realisierungen, in Hardware, verfügbar.
Als analog arbeitende Hardware Schaltungen können diese Netzwerke erhebliche Rechenleistungen erzielen.
Durch ihren Aufbau ermöglichen sie eine parallele Daten- und Signalverarbeitung.
Eine Einführung in CNN wird gegeben und das EyeRIS 1.1 Systems des Unternehmens ANAFOCUS Ltd. vorgestellt.
Das EyeRIS 1.1 System ist mit einem analog arbeitenden Focal Plane Prozessor (FPP) und einem digitalen Prozessor ausgestattet, wobei der Focal Plane Prozessor auch als Kamera zur Aufnahme von Bildern und Bildsequenzen benutzt werden kann.
Dies ermöglicht es, analoge CNN-Algorithmen zusammen mit digitalen Algorithmen auf einem System zu implementieren und so die Vorteile beider Ansätze zu nutzen. Der Datenaustausch zwischen dem analogen und digitalem Teil des EyeRIS 1.1 Systems geschieht mittels digital/analog und analog/digital Wandlung. Es werden Algorithmen auf dem EyeRIS 1.1 System untersucht und mit Ergebnissen die mittels Simulationen erzeugt wurden verglichen.
In Voruntersuchungen werden die Darstellungsgenauigkeit von Werten im analogen Teil des EyeRIS 1.1 Systems und die Verarbeitungsgeschwindigkeiten des EyeRIS 1.1 Systems untersucht.
Im Weiteren wird besonderes Augenmerk auf medizinische und technische Anwendungsgebiete gelegt werden.
Im medizinischen Anwendungsbereich wird die Implementierung von Algorithmen zur Vorhersage epileptischer Anfälle untersucht.
Hierfür wird ein evolutionär motiviertes Optimierungsverfahren entwicklet und auf dem EyeRIS 1.1-System implementiert.
Hierbei werden Simulationen durchgeführt und mit Ergebnissen, die mittels Verwendung des EyeRIS 1.1 Systems erlangt wurden, verglichen.
Ein zweites Verfahren geht die Signalanalyse für die Vorhersage auf dem EyeRIS 1.1-System mittels Mustererkennung an.
Das Mustererkennungsverfahren wird eingehend beschrieben sowie die hierbei zu beachtenden Randbedingungen erläutert.
Die Ergebnisse zeigen, daß Algorithmen zur Vorhersage von epileptischen Anfällen auf schaltungstechnichen Realisierungen von CNN implementiert werden können.
Im technischen Bereich wird die Anwendbarkeit auf die Problemstellung der Bildverarbeitung gelegt und die Möglichkeit von CNN basierten Algorithmen zur Erkennung von Prozessparametern bei Laserschweißverfahren untersucht. Ein solcher Prozessparameter ist das sogenannte Key-Hole, welches in Bildsequenzen von Laserschweißprozessen als ein Maß für die zu erwartende Qualität einer Schweißnaht herangezogen werden kann. Ein CNN basierter Algorithmus für die Erkennung solcher Key-Holes wird in dieser Arbeit vorgestellt und untersucht.
Für die Überwachung eines Laserschweißverfahrens wird der entwickelte Algorithmius und seine Funktionsweise beschrieben.
Dieser wird in Teilalgorithmen auf die analog bzw. digital arbeitenden Komponenten des EyeRIS 1.1 Systems verteilt.
Die Teilalgorithmen und die möglichen Aufteilungen und deren Laufzeitverhalten werden beschrieben und untersucht.
Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, daß eine Prozessüberwachung mittels CNN möglich ist und heben die Vorteile hervor, welche die Bildaufnahme und -verarbeitung mittels analoger CNN-Hardware bietet.
Eine Untersuchung des Laufzeitverhaltens auf Grafikkarten Prozessoren (GPU's) wird im Anhang vorgestellt.
Die Soziale Phobie ist eine weit verbreitete Störung, die ohne geeignete Therapie einen chronischen Verlauf annimmt und bei den Betroffenen zu einem hohen Leidensdruck führt. Für die Behandlung stehen sowohl pharmakologische als auch psychotherapeutische Therapieansätze zur Auswahl (siehe Heinrichs, Stangier, Gerlach, Willutzki, & Fydrich, 2011). Eine Reihe von randomisierten kontrollierten Studien belegen, dass die kognitive Therapie zu den effektivsten Behandlungsmethoden zählt. Die vorliegende Dissertation konzentriert sich auf unterschiedliche Aspekte, die die Dissemination dieses Ansatzes verbessern sollen. In einer Übersichtsarbeit (Ginzburg & Stangier, im Druck) wird zunächst ein Überblick über den aktuellen Forschungsstand zur Diagnostik und Therapie der Sozialen Phobie gegeben. Die Ergebnisse aktueller Metaanalysen zur Behandlung werden kritisch diskutiert. Besondere Beachtung wird dem kognitiven Therapieansatz nach Clark und Wells (1995) geschenkt, der mit sehr hohen Effektstärken beeindruckt. Diese Therapie wurde in mehreren randomisiert-kontrollierten Studien untersucht und zeigte sich Therapieformen wie der Interpersonellen Therapie (Stangier, Schramm, Heidenreich, Berger, & Clark, 2011; Mörtberg, Clark, Sundin, & Aberg, 2007), medikamentöser Therapie (Clark et al., 2003) oder Entspannungsverfahren (Clark et al., 2006) deutlich überlegen. Neueste Forschungsbefunde zu den einzelnen Komponenten dieser Therapie werden im Hinblick auf ihre aufrechterhaltende Funktion sozialer Ängste und ihrer Effektivität diskutiert.
In einer zweiten Publikation (Ginzburg, Bohn, Stangier & Steil 2011) wird der kognitive Ansatz nach Clark und Wells auf eine komplexe, mit starker körperlicher Symptomatik verbundene Form der Sozialen Phobie, angewendet und evaluiert. Paruresis (Williams & Degenhardt, 1954) bezeichnet die Angst, auf öffentlichen Toiletten zu urinieren, und geht mit einem psychogenen Harnverhalt (Hammelstein, Pietrowsky, Merbach, & Brahler, 2005; Soifer, Nicaise, Chancellor, & Gordon, 2009) einher. Publikation dokumentiert, wie das kognitive Modell nach Clark und Wells (1995) bei Betroffenen mit starken körperlichen Symptomen angewendet werden kann. In dem theoretischen Teil der Arbeit wird auf die Notwendigkeit einer genauen Operationalisierung der mit dem Störungsmodell verknüpften Interventionen hingewiesen und anhand einer Falldarstellung veranschaulicht. Für die Praxis ergibt sich die Konsequenz, dass das kognitive Modell einen flexible Fallkonzeption und Behandlungsplanung ermöglicht und auch auf untypische Behandlungsfälle übertragbar ist.
Die flexible und kompetente Umsetzung von Interventionen spielt allerdings nicht nur bei komplexen Fällen eine Rolle. Im Rahmen der Psychotherapieprozessforschung ist der Therapeutenfaktor bei der Umsetzung der Therapiemethode und ihrer Interventionen von
großer Bedeutung und beeinflusst maßgeblich die Effektivität der Behandlung (Perepletchikova & Kazdin, 2005). In randomisiert-kontrollierten klinischen Studien wird ein großes Augenmerk auf die Behandlungsintegrität, d.h. die Umsetzung von Behandlungsvorgaben durch den Therapeuten (Waltz, Addis, Koerner, & Jacobson, 1993; Weck, Bohn, Ginzburg, & Stangier, 2011), gelegt. Bislang liegen jedoch noch keine gesicherten Hinweise vor, ob die manualgetreue Durchführung der Interventionen an sich (Adhärenz), oder auch die kompetente Anpassung dieser Interventionen an den jeweiligen Behandlungskontext (Kompetenz), zu besseren Ergebnissen in der kognitiven Therapie sozialer Phobien führt. In Studie 3 (Ginzburg, Bohn, Weck, Clark und Stangier, submitted) wird der Einfluss von Adhärenz und Kompetenz auf das Therapieergebniss bei Patienten mit Sozialer Phobie überprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass eine höhere Kompetenz, nicht jedoch Adhärenz, bei der Anwendung der vorgesehenen Interventionen auch mit einem besseren Behandlungserfolg einhergeht. Von besonderer Bedeutung für die Vorhersage des Therapieerfolges waren spezifisch verhaltenstherapeutische Kompetenzen.
Obwohl Adhärenz und Kompetenz des Therapeuten die Effektivität von
Psychotherapie signifikant beeinflussen, gehen vergleichsweise nur wenige Studien dieser Fragestellung nach (Perepletchikova, Treat, & Kazdin, 2007). Der hierfür notwendige hoher Zeit- und Kostenaufwand ist eine der wesentlichen Ursachen hierfür (Perepletchikova, Hilt, Chereji, & Kazdin, 2009). Um Adhärenz und Kompetenz reliabel und valide einschätzen zu können, sind Audio- bzw. Videoanalysen von Therapiesitzungen durch unabhängige und trainierte Beurteiler die Methode der Wahl. Die Reduktion des Zeitaufwandes durch die Konzentration auf relevante Videoausschnitte könnte zu einer Verbesserung der Rahmenbedingungen für die Psychotherapieforschung darstellen. In Studie 3 (Weck, Bohn, Ginzburg und Stangier, 2011) wird untersucht, ob therapeutische Adhärenz und Kompetenz auch auf der Grundlage von Sitzungsausschnitten reliabel erfaßt werden kann und den Therapieerfolg vorhersagen kann. Beim Vergleich von zwei Ratingmethoden zeigte sich, dass die genauesten Aussagen anhand der Analyse einer ganzen Sitzung getroffen werden konnten.
Zusätzlich zeigten jedoch auch die Kompetenz- und Adhärenz-Einschätzungen des mittleren Sitzungsausschnittes einen hohen Zusammenhang zu den Ratings der Gesamtsitzung. Hieraus kann die Schlußfolgerung gezogen werden, dass die Analyse von Sitzungsausschnitten eine ökonomische Alternative zu der bisherigen Forschungspraxis darstellen kann, vollständige Sitzungen zu untersuchen.
Schädigungen des Zentralnervensystems führen häufig zu schweren irreversiblen Schäden, die die Betroffenen vor große körperlichen und psychischen Herausforderungen stellen. Auf zellulärer Ebene ist bekannt, dass das Gehirn über protektive Mechanismen verfügt, die zwar nach der Schädigung aktiviert werden deren Potential jedoch nicht ausreicht, um den Schaden einzudämmen. Das Endocannabinoidsystem wurde mehrfach als ein solches protektives System bei ZNS Läsionen beschrieben. Zu den klassischen und gut untersuchten Endocannabinoiden (eCBs) wie Anandamid oder 2-AG kommen im Gehirn mehrere eCBs vor, deren physiologische und pathologische Bedeutung schwer einzuordnen ist. Das N-Arachidonyl-Dopamin (NADA) gehört zu dieser Gruppe und wirkt über bereits bekannte Cannabinoid Rezeptoren.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wirkung von NADA auf das Überleben der Körnerzellen im Gyrus dentatus im Modell der organotypischen hippokampalen Schnittkulturen (OHSC) untersucht. Weiterhin wurden die beteiligten Rezeptoren und die intrazellulären Signalkaskaden an neuronalen und gliösen Primärkulturen sowie Zelllinien analysiert. Nach der NMDA Schädigung kam es zum massiven Absterben der Neurone und einer deutlichen Zunahme der Zahl von Mikrogliazellen. NADA (100 pM-10 μM) hemmte den Prozess der neuronalen Schädigung und führte bei 1 nM und 1 μM zum Rückgang der Mikrogliaanzahl in geschädigten OHSC. Weiterführende Analysen ergaben, dass NADA Effekte über den Cannabinoid (CB)1 Rezeptor mediiert. Sowohl die abnCBD, CB2, TRPV1 und TRPA1 Rezeptoren als auch -als struktureller Bestandteil des NADA waren an den Wirkungen nicht beteiligt. Es ist bekannt, dass der TRPV1 Rezeptor eine große Rolle bei NADA mediierten Effekten in der Peripherie spielt. Das Vorkommen bzw. die funktionelle Aktivität des TRPV1 im ZNS ist Gegenstand kontroverser Diskussionen. TRPV1 konnte auf mRNA Ebene in organotypischen hippokampalen Schnittkulturen (OHSC), Astrozyten, hippokampalen Neuronen und DRG (Spinalganglien) nachgewiesen werden. Mittels Calcium Imaging und Elektrophysiologie konnte an HEK293-TRPV1 Zellen NADA als Agonist des TRPV1 bestätigt werden. In allen untersuchten Zellen war jedoch die Funktionstüchtigkeit des TRPV1 Rezeptors mittels Calcium Imaging Messungen nicht nachweibar.
Im nächsten Schritt wurde geprüft, welche der klassischen mit dem Endocannabinoidsystem assoziierten Signalkaskaden an der NADA vermittelten Protektion teilnehmen. Die Signalkaskaden p38 und p44/42 MAPK wurden in den stimulierten und nichtstimulierten Zellen durch NADA nicht beeinflusst.
NADA gehört somit zur Gruppe der neuroprotektiv wirkenden Endocannabinoide, welches seine Effekte über den CB1 Rezeptor vermittelt. Im Schädigungsmodell des OHSC spielt der TRPV1 Rezeptor keine Rolle. Weitere intrazelluläre Signalkaskaden, wie der PLC Weg, bedürfen einer weitergehenden Analyse bezüglich ihrer Involvierung in NADA-vermittelte Effekte.
Werte sind zentraler Bestandteil der persönlichen wie sozialen Identität und spielen eine wichtige Rolle für das menschliche Erleben und Verhalten. Bisher wurden Werte aber immer nur als normative Richtlinien oder motivationale Grundlagen verstanden, an denen sich Personen bewusst orientieren oder auf die sie sich zu bewegen. Erste Forschungsergebnisse konnten nachweisen, dass Personen unabhängig davon auch von Unwerten geleitet werden, an denen sie sich bewusst nicht orientieren oder von denen sie sich wegbewegen (Van Quaquebeke, Kerschreiter, Buxton, & van Dick, 2010). Vor diesem Hintergrund stellen die zentralen Ziele dieser Dissertation die theoretische Herleitung der Trennung von Werten und Unwerten und der praktische Nachweis des Einflusses beider Werteorientierungen auf das menschliche Erleben und Verhalten dar. In dem ersten Manuskript, das dieser Dissertation zugrunde liegt, erfolgte die konzeptionelle Herleitung und Trennung von Werten und Unwerten. Durch das Aufzeigen des theoretischen Ursprungs beider Werteorientierungen konnten explizite Hypothesen zu ihrer Trennung und unabhängigen Wirkung, vor allem in organisationalen- und Führungs-Kontexten, hergeleitet und aufgestellt werden. In dem zweiten Manuskript konnte in zwei Feldstudien (N1 = 131 und N2 = 136) aufgezeigt werden, dass sich Werte und Unwerte empirisch tatsächlich voneinander unterscheiden lassen und unterschiedliche Einflüsse auf die Wahrnehmung ihrer Mitarbeiter und die Ausmaße an Identifikation und Respekt haben. In dem dritten Manuskript konnte in einer Feldstudie (N1 = 95) und einer Szenariostudie (N2 = 137) nachgewiesen werden, dass ideale Werte, die durch Führungskräfte verkörpert werden, darüber hinaus die Wahrnehmung ihrer Mitarbeiter und die Ausmaße an Identifikation und Anerkennung positiv beeinflussen. Das gilt besonders für interne Führungskräfte, die die Mitarbeiter schon länger führen und als Teil der Arbeitsgruppe angesehen werden. Insgesamt weist diese Dissertation auf die Bedeutung einer differenzierten Darstellung und Betrachtung von Werteorientierungen und Wertesystemen hin und liefert mit der Einführung von Unwerten in die (organisationale) Forschung einen wichtigen Beitrag zur Erforschung ihres Einflusses auf das Erleben und Verhalten von Führungskräften und Mitarbeitern.
Das Burkitt Lymphom ist ein aggressives B-Zelllymphom, das in tropischen Regionen Afrikas und in Neu Guinea endemisch auftritt und vor allem bei Kindern vorkommt. Die sporadische Form des Burkitt Lymphoms tritt weltweit in geringerer Häufigkeit auf und betrifft alle Altersschichten. In nahezu allen endemischen Fällen ist das Epstein-Barr Virus in den Tumorzellen nachweisbar, jedoch nur in ca. 20 % der sporadischen Fälle. Der Beitrag von EBV zur Entstehung EBV-positiver Burkitt Lymphome ist seit über 50 Jahren EBV-Forschung ungeklärt. Im Jahr 2004 wurden im Genom des Epstein-Barr Virus eine Reihe von microRNAs entdeckt, die potentiell für die Pathogenese des EBV-positiven Burkitt Lymphoms relevant sein könnten. Da die Expression der viralen microRNAs seither für das Burkitt Lymphom nur unvollständig beschrieben worden sind, wurden sie in dieser Arbeit systematisch analysiert und dadurch ein vollständiges Expressionsprofil erstellt. Es konnte dabei keine Unterscheidung zwischen endemischen und sporadischen Fällen erreicht werden, jedoch wurden hierbei erstmals Fälle identifiziert, die trotz nachgewiesener EBV-Assoziation keine viralen microRNAs enthielten. Neben den viralen microRNAs könnten im Burkitt Lymphom auch die zellulären microRNAs für die Tumorentstehung von Bedeutung sein. Deshalb wurde in dieser Arbeit auch die Expression der zellulären microRNAs aus Burkitt Lymphom-Biopsien charakterisiert. Durch hierarchisches „Clustering“ bildeten sich drei Gruppen, die hauptsächlich durch An- und Abwesenheit von zwei microRNAs (miR21 und miR92a) definiert wurden, denen onkogenes Potential zugeschrieben wird. Die Expressionsmuster der einzelnen Gruppen weisen auf zelluläre Mechanismen der Pathogenese des Burkitt Lymphoms hin.
Die genetische Charakteristik des Burkitt Lymphoms ist eine Chromosomentranslokation, welche das Protoonkogen c MYC unter die Kontrolle von regulatorischen Elementen der Immunglobulingene bringt. Durch die somit erhöhte Transkription von c-MYC entfaltet das Genprodukt sein onkogenes Potential. Mutationen im offenen Leserahmen können dieses Potential zusätzlich verstärken. Da c MYC ein pleiotroper Transkriptionsfaktor ist und somit auf eine ganze Reihe zellulärer Prozesse Einfluss hat, bewirkt die Translokation massive Veränderungen in der Zelle. Vorangegangene Untersuchungen der Arbeitsgruppe zeigten, dass die antivirale Interferonantwort durch hohe c MYC-Expression unterdrückt wird. Diese Beobachtung liefert eine mögliche Erklärung für die Immunevasion von Burkitt Lymphom-Zellen, trotz Anwesenheit des EBV-Genoms. In Zelllinien, die aus Burkitt Lymphom-Biopsien generiert wurden, konnte gezeigt werden, dass EBV eine Interferoninduktion auslöst, die durch c-MYC unterdrückt wird. In dieser Arbeit konnte auch gezeigt werden, dass Epstein-Barr-virale Nukleinsäureprodukte durch den zytosolischen Rezeptor RIG-I Interferon induzieren, dieser aber durch die hohe c-MYC-Expression transkriptionell gehemmt wird. Neben RIG-I wurden weitere Rezeptoren und Mediatoren der Interferoninduktionskaskade identifiziert, die ebenfalls transkriptionell von c-MYC unterdrückt werden. Diese Ergebnisse stützen die Hypothese, dass c-MYC durch Unterdrückung der angeborenen Immunität die Immunevasion von Burkitt Lymphom-Zellen ermöglicht.
Der 1723 in Schottland geborene und 1794 in Princeton, New Jersey, verstorbene John Witherspoon hat eine Sonderstellung in der amerikanischen Kulturgeschichte, denn er gilt als Urheber der "ersten umfassenden amerikanischen Rhetorik". Diese konstituiert sich im Wesentlichen in seinen Lectures on Eloquence, seinen Lectures on Moral Philosophy sowie seiner politischen und homiletischen Redepraxis im Kontext der amerikanischen Revolution (1763-1789). Die vorliegende Studie untersucht die historiographisch-kulturwissenschaftliche Bedeutung dieses einflussreichen, fast vergessenen Gründervaters und seiner produktiven Rezeption (imitatio atque aemulatio) ciceronianisch-republikanischer Rhetorik.
Im Zentrum steht die Frage nach Witherspoons imitatio Ciceronis und inwieweit diese für den Calvinisten mit der imitatio Christi im revolutionären Prozess vereinbar war. Tatsächlich zeigt sich bei der Untersuchung ein fundamentaler Habitus-Konflikt zwischen dem ursprünglich polytheistisch und republikanisch orientierten Ciceronianus und dem monotheistischen zur Monarchie tendierenden Christianus. Dieser Konflikt erklärt zum Teil die erheblichen Diskrepanzen zwischen Witherspoons rhetorischer Praxis und Lehre. Diese beziehen sich insbesondere auf die rhetorische inventio, die Witherspoon in seinen Vorlesungen als der Lehre nicht würdig erachtet. In seinen Reden nutzt er jedoch inventive Techniken wie die Status- und Chrienlehre zur effektiven Strukturierung. Dies wird anhand von drei bedeutsamen Reden verdeutlicht (The Dominion of Providence Over the Passions of Men, "Speech on the Convention with Burgoyne" und "Sermon Delivered at a Public Thanksgiving After Peace").
Von großer Bedeutung ist die dezidierte Hochschätzung des agonistischen ciceronianischen Rednerideals. Dieses Leitbild spielt im Prozess der Konstituierung der jungen amerikanischen Republik eine vitale Rolle und taucht insbesondere als republikanische Leidenschaft auf, die Witherspoons Anverwandlung der Catilinarien Ciceros zugrunde liegt. Andererseits findet sich das Festhalten an streng konservativ-calvinistischen Prinzipien. Auch im Bereich der Rhetorik bestätigt sich daher das als "doppelköpfig" erkannte Antlitz Amerikas, insofern heidnische und christliche Tradition eine besondere Verbindung eingehen. Witherspoon konnte, als erster akademischer Vertreter des Common-Sense-Realismus in Amerika, die sich ergebenden Spannungen zwar nicht lösen, aber offenbar mit seiner proto-pragmatistischen Philosophie verdecken.
Um ein besseres Verständnis der Stellung der ciceronianischen Rhetorik bei Witherspoon zu ermöglichen, wird sie auf dem Hintergrund tiefgreifender neuzeitlicher Humanismen wie des christlichen Humanismus und des Bürgerhumanismus rekonstruiert und im Bildungshorizont der "Neuen Rhetorik" des 18. Jahrhunderts gesehen. Mit diesen Paradigmen lässt sich die Rhetorik des Princetoner Professors als zivistisch-theistische Variante gegenüber der belletristisch-theistischen Ausprägung des Schotten Hugh Blair und der zivistisch-deistischen Entwicklung Thomas Jeffersons abgrenzen.
Die Wechselwirkungen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) mit Eis in der Atmosphäre sind für viele umweltrelevante Aspekte von Interesse, dennoch gibt es bisher erst wenige Untersuchungen zu dieser Thematik.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Wechselwirkungen verschiedener VOCs mit Eis durch Kraftfeldrechnungen simuliert. Als Substanzen wurden das Keton Aceton, die Kohlenwasserstoffe Isopren und Mesitylen, die Alkohole Ethanol, tert-Butanol, 2-Methyl-3-buten-2-ol (MBO) und Perillylalkohol, die Ether Methyl-tert-butylether und Ethyl-tert-butylether (ETBE) sowie die Aldehyde Nonanal und Methacrolein ausgewählt.
Hierbei wurden sowohl die Adsorption an verschiedenen Oberflächen von hexagonalen Eis (Eis Ih) und von kubischem Eis (Eis Ic) als auch die Absorption in Eiskristallen und an den darin enthaltenen Linien- und Flächendefekten betrachtet. Für jedes VOC wurden die resultierenden Strukturen sowie die dazu gehörigen Enthalpien ermittelt und mittels Boltzmann-Statistik ausgewertet.
Für die Berechnung der Wechselwirkungen von VOC mit Eis wurde ein Kraftfeld entwickelt, das sowohl die Strukturen von Eis Ih und Eis Ic als auch die Strukturen der organischen Moleküle und ebenso die Wechselwirkungen zwischen Eis und organischem Molekül gut wiedergibt. Es basiert auf dem für organische Moleküle verwendeten DREIDING-Kraftfeld und wurde modifiziert mit Parametern für Wasser aus dem TIP5P-E-Kraftfeld. Das Kraftfeld wurde an Ab-initio-Rechnungen und experimentellen Daten validiert.
Die Simulationen erbrachten folgende Ergebnisse:
– Unpolare Kohlenwasserstoffe werden nur in geringem Maße an den Eisoberflächen adsorbiert; eine Absorption in die Eiskristalle ist energetisch noch wesentlich ungünstiger. Für diese Verbindungen ist der Austrag aus der Atmosphäre durch Wechselwirkungen mit der Eisphase daher nicht relevant.
– Sauerstoffhaltige Verbindungen werden an der Eisoberfläche gut adsorbiert. Zwischen dem VOC-Molekül und der Eisoberfläche bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen aus. Ihre Anzahl ist abhängig von der Art des Moleküls (Keton, Aldehyd, Ether oder Alkohol). Die Simulationen zeigen, dass die nasse Deposition durch Wechselwirkungen mit der Eisphase für diese Stoffe ein Austragsweg aus der Atmosphäre ist, der nicht vernachlässigt werden darf.
– Bei einem Einbau von VOC-Molekülen in den Eiskristall wird die Eisstruktur teilweise erheblich verzerrt. Je kleiner die VOC-Moleküle sind, desto geeigneter sind sie für einen Einbau in den Eiskristall; bei größeren Molekülen ist der Einbau aufgrund des sterischen Anspruchs behindert. Zunehmende Größe des Moleküls begünstigt andererseits die Adsorption.
Parallel zu den theoretischen Untersuchungen wurde eine Apparatur entwickelt, mit der sich die Ad- und die Absorption von VOCs beim Wachsen der Eiskristalle experimentell untersuchen lässt. Die Eiskristalle entstehen dabei unter kontrollierten Bedingungen und wachsen, wie in der Atmosphäre, durch Anlagerung von Wasserdampf. Gleichzeitig wird dem Wasserdampf eine definierte Menge an VOC zugegeben. Das entstehende Eis wurde mittels GC analysiert. Als alternatives Analyseverfahren zur Bestimmung von VOCs in Wasser wurde ein NMR-Verfahren entwickelt, das quantitative Messungen im dreistelligen ppm-Bereich erlaubt. Erste Untersuchungen an Eiskristallen, die in Gegenwart von ETBE erzeugt wurden, zeigten, dass dieses VOC − wie auch in den Simulationen vorhergesagt − überwiegend an der Oberfläche von Eis adsorbiert, und nicht in den Eiskristall eingebaut wird.
Für ETBE wurde im Rahmen dieser Arbeit zusätzlich die Kristallstruktur der alpha-Phase aus Röntgenpulverdaten durch Kristallstrukturvorhersage und Realraummethoden bestimmt. ETBE kristallisiert in der für organische Verbindungen sehr seltenen Raumgruppe C 2/m. Die experimentelle Kristallstruktur entspricht der von der Dichte her günstigsten, von der Gitterenergie her zweitgünstigsten vorhergesagten Kristallstruktur. Die Kristallstruktur eines zweiten VOCs, MBO, konnte ebenfalls aus Röntgenpulverdaten bestimmt werden, obwohl die Kristallstruktur drei symmetrieunabhängige Moleküle pro asymmetrischer Einheit enthält. Da sowohl ETBE als auch MBO bei Raumtemperatur flüssig sind, wurden beide für die Messungen bei tiefer Temperatur kristallisiert.
Die Kristallstrukturen dieser beiden VOCs können wiederum zur Simulation von sekundären organischen Aerosolen in der Atmosphäre genutzt werden.
Auch die Kristallstrukturen zweier weiterer Verbindungen konnten aus Röntgenpulverdaten bestimmt werden: zum einen die Strukturen des Trihydrates, des Monohydrates und des Anhydrates von Pigment Red 57:1 (C18H12CaN2O6S), dem wichtigsten industriellen Rotpigment, mit dem weltweit die Mehrheit aller Zeitungen und Zeitschriften gedruckt werden, zum anderen die Struktur des 2-Butanol-Hemisolvats von Methyl-(2R,3R)-2-{3-[amino(imino)methyl]benzyl}-3-{[4-(1-oxido-4-pyridinyl)benzoyl]¬amino}butanoat-hydrochlorid. Mit diesen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass Kristallstrukturen organischer Verbindungen aus Röntgenpulverdaten auch dann bestimmt werden können, wenn verschiedene Probleme kombiniert auftreten, z. B. schlecht kristalline Pulver, Textur, Solvate, Hydrate, Fehlordnung, funktionelle Gruppen mit vergleichbarer Streukraft, mehrere symmetrieunabhängige Moleküle, hohe Anzahl von Parametern bei der Strukturlösung etc.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen deutlich, dass die Wechselwirkungen zwischen sauerstoffhaltigen VOC-Molekülen und der Eisphase nicht vernachlässigt werden dürfen. Sie sollten in Simulationen der Atmosphäre berücksichtigt werden, um so Aussagen über Auswirkungen auf das Klima und andere umweltrelevante Aspekte zu verbessern.
Validierung einer neuen Messmethode zur direkten Bestimmung der Heparin-Konzentration im Blut
(2012)
In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren zur Heparin-Bestimmung (LiSA-H, light scattering assay of heparin) evaluiert. Dieses wurde an der Universität Frankfurt a. M. am Institut für Biophysik entwickelt und ermittelt erstmals die direkte Heparin-Konzentration im Blutplasma. Durch die Analyse der Lichtstreuung einer Plasmaprobe wird die Bildung von Nanopartikeln aus Heparin und Protamin verfolgt. Die Lichtstreuintensität ist dabei proportional zu der in der Probe enthaltenen Heparin-Plasmakonzentration (Heparin-PK). Das Antikoagulans Heparin wird bei Herz-OPs mit Einsatz der Herz-Lungen-Maschine (HLM) verwendet und soll perioperativ eine lutgerinnselbildung in der HLM, sowie Thromboembolien im Patienten verhindern. Am OP-Ende wird die Wirkung durch Protamin antagonisiert, um eine suffiziente Gerinnung wieder herzustellen. Das derzeitige Gerinnungsmanagement basiert auf einem indirekten Messverfahren, der ACT (activated clotting time), welches starken Störeinflüssen, wie z.B. der Hypothermie, Hämodilution und bestimmten Medikamenten unterliegt. Durch die mögliche Falschdosierung der beiden Medikamente, steigt die Gefahr einer Blutung und Thrombose. LiSA-H soll in Zukunft eine zuverlässigere und kostengünstige „point of care― Analyse der Gerinnung und hierdurch eine gezielte Dosierung von Heparin und Protamin ermöglichen, die die Komplikationsrate verringert. In der vorliegenden Studie handelt es sich um eine offene, nicht kontrollierte, prospektive Multicenter-Studie, die mit 50 Patienten am Universitätsklinikum Frankfurt a.M. und 30 Patienten am Kinderherzzentrum Gießen durchgeführt wurde. Es wurde gezeigt, dass die durchschnittliche perioperative Heparin-PK bei Erwachsenen und Kindern bei ca. 5,4 I.E./ml liegt. Es wurde nachgewiesen, dass die Heparin-Clearance bei Kindern (~113 Min.) um das zweifache im Vergleich zu Erwachsenen (~254 Min.), erhöht ist. Besonders hervorzuheben ist die hohe Fehlerquote der ACT-Messung, die bei Erwachsenen in bis zu 1,8 % und bei Kindern in bis zu 20 % der Messungen keinen aussagekräftigen Wert lieferte. Das bedeutet, dass bei Kindern während einer OP bis zu zwei und bei Erwachsenen bis zu drei Stunden keine Information über den aktuellen Gerinnungszustand vorlag. Um eine Validierung der Messergebnisse vorzunehmen, wurden Rückstellproben mit dem Standardlaborverfahren PiCT (Prothrombinase induced clotting time) gemessen. Die Daten aus dem PiCT korrelieren mit den Ergebnissen aus der LiSA-H-Messung wesentlich besser (r² = 0,80), als mit der herkömmlichen ACT-Messmethode (r² = 0,57). Die ermittelten Heparin-PK und die ACT-Werte während einer OP wurden in Chronogrammen dargestellt. Es wurde gezeigt, dass in 30 % der OPs bei Erwachsenen und in 60 % bei Kindern die Messdaten aus der ACT und LiSA-H nur unzureichend synchron bei Nachdosierung mit Heparin anstiegen oder entsprechend der Heparin-Clearance im OP-Verlauf abfielen. Dies zeigte sich besonders kritisch während langandauernder, komplikationsreicher OPs, die einen erhöhten Blutverlust oder sogar Rethorakotomien nach sich zogen, in denen der ACT-Wert eine suffiziente Gerinnung nahe legte, die LiSA-HMessung aber eine noch hohe Heparin-PK nachwies. Erfahrungen aus den klinischen Studien zeigten, dass die Kombination aus der Messung der Heparin-PK und einer Gerinnungsanalyse bei einem ATIII-Mangel von Vorteil ist. Erst die Kombination aus einerseits mehrfach niedrig gemessener ACT-Werte, trotz ggf. Nachdosierungen von Heparin und andererseits ausreichend gemessener Heparin-PK im LiSA-H, kann einen ATIII-Mangelzustand aufdecken. Dadurch können Nach- bzw. Überdosierungen vermieden und damit die Wahrscheinlichkeit für postoperative Komplikationen verringert werden. Der wichtigste Einflussfaktor auf die LiSA-H-Messung ist die Hämodilution, die durch Einbeziehung des Patienten-Blutvolumens (z.B. mit der Nadler-Formel) durch mathematische Korrektur berücksichtigt werden kann. Patientenindividuelle Reaktionen auf gleiche Heparin- und Protamin-Dosierungen sowie eine patientenspezifische Heparin-Clearance zeigten in diesen Studien auf, dass das derzeitige Antikoagulationsmanagement mit den Dosierungsempfehlungen (Körpergewichtsbezogene Dosierung, 1:1 Dosierung von Protamin zur initialen Heparin-Dosis oder der summierten Heparin-Dosis, „pauschale― Nachdosierungen von 5.000 oder 10.000 I.E. Heparin bei ACT < 480) für eine optimale Dosierung der Medikamente unzureichend ist. In Outcome-Studien soll mit der LiSA-H-Messung Dosierungsempfehlungen von Heparin und Protamin ausgearbeitet werden. Außerhalb der Herz-Thorax-Chirurgie eröffnen sich weitere Möglichkeiten, wie z.B. in Dialysezentren und in der Neurochirurgie, für die bereits Studien geplant sind.
Weltweit ist der Galoppsport ein kapitalintensiver Wirtschaftszweig, der kontinuierlich
Zuchtbemühungen für optimal erfolgreiche Nachkommenschaft in den Mittelpunkt all seiner
Anstrengungen stellt. Dabei fällt auf, dass ähnlich intensive Bemühungen im
trainingsmethodologischen und -analytischen Bereich im Hinblick auf Leistungsoptimierung
der Vollblut-Rennpferde fast vollständig fehlen.
Die Motivation zur vorliegenden Studie lag einerseits in der langjährigen Beobachtung
„stabiler“ konventioneller Trainingsstrukturen in deutschen und internationalen Rennställen
sowie andererseits in der Dokumentaranalyse weltweit hochklassiger renommierter Rennen,
deren Ergebnisse seit mehr als 90 Jahren keinen Leistungsfortschritt, sondern
Geschwindigkeitsstagnation verzeichnen. ...
In der vorliegenden prospektiven Studie in der neurochirurgischen Klinik an der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main wurden Oktober 2001 bis August 2006 dreiunddreißig Patienten mit intraduralen Raumforderungen der zervikalen und thorakalen Wirbelsäule unter Betrachtung eines möglichen prädiktiven Wertes der Serumkonzentration des Gliaproteins S100B und des intraoperativen Monitorings untersucht.
Bei jedem Patienten erfolgte das intraoperative Monitoring mittels MEPs und SEPs, außerdem wurde prä- und mehrfach postoperativ die S100B-Serumkonzentration bestimmt. Anschließend wurden die Patienten mindestens 1 Jahr nach dem Eingriff in Bezug auf die noch bestehenden körperlichen Folgen sowie auch die Einschränkungen im alltäglichen Leben und im psychischen Wohlbefinden untersucht.
Der Zusammenhang zwischen dem neurologischen Langzeitoutcome, den Teilergebnissen im intraoperativen Monitoring und im postoperativen S100B-Verlauf zeigte sich deutlich und war statistisch signifikant. Die gemeinsame Betrachtung der Serumkonzentration des Gliaproteins und des IOM unterstrich diese Ergebnisse nochmals, die Spezifität für ein gutes Outcome bei unkompliziertem Monitoring und ausbleibenden Anstieg des S100B lag zum Beispiel bei 100%.
Auch in der Befragung zum alltäglichen Leben anhand des SF-36 zeigte sich ein klarer Zusammenhang zwischen dem klinischen Outcome und den subjektiv aus Patientensicht geschilderten Problemen in der Bewältigung des Alltags. Interessanterweise korrelierte aber die psychische Summenskala des Scores nicht mit dem körperlichen Befund. Die Gruppe des schlechten Outcomes zeigte ein besseres psychisches Wohlbefinden als die Gruppe des guten Outcomes, die aber mit der Normstichprobe vergleichbare Ergebnisse erzielte.
Sportliche Aktivität besitzt in einer von Freizeit geprägten Gesellschaft eine wichtige soziokulturelle Bedeutung und erfreut sich unter anderem wegen der hinreichend bekannten mehrdimensionalen gesundheitlichen und psychophysischen Wirkungen wachsender Akzeptanz mit einem hohen gesellschaftlichen Stellenwert (Rütten et al.2005). Neben chronisch-degenerativen Erkrankungen werden vor allem die Herz- Kreislauf- und Stoffwechselerkrankungen, wie beispielsweise Diabetes mellitus, durch sportliche Aktivität positiv beeinflusst. Für die Bundesrepublik Deutschland wird geschätzt, dass mehr als 6.500 kardiovaskuläre Todesfälle jährlich vermieden werden könnten, wenn nur die Hälfte der körperlich inaktiven Männer im Alter von 40 bis 69 Jahren gemäßigten körperlichen Aktivitäten nachgingen (Mensink 1997). Insgesamt zählen Krankheiten des Muskel- und Skelettsystems zu den häufigsten und kostenträchtigsten Leiden in Deutschland (Hübscher 2007). Auf die Behandlungskosten bezogen nehmen sie nach Angaben des Statistischen Bundesamtes (2006) mit etwa 25 Milliarden Euro (11%) den dritten Rang ein. Zur Aufrechterhaltung von Gesundheit und Vermeidung chronischer Erkrankungen tragen körperlich aktive Lebensstile unumstritten und wissenschaftlich hinreichend belegt bei (Bauman 2004, Kruk 2007). Daneben verhindert sportliche Aktivität aber nicht nur Erkrankungen und Todesfälle, sondern ist ihrerseits auch mit besonderen Risiken verbunden. Über- oder Fehlbelastungen können zu Sportschäden und Sportverletzungen und damit neben funktionellen Einschränkungen zu manifesten Behinderungen des Organismus führen. Quantitativ von besonderer Bedeutung sind dabei die Sportunfälle, in deren Folge sich schwere Verletzungen mit Invalidität bis hin zu Todesfällen ergeben. Die Sportverletzung beschreibt ein akutes Ereignis, das durch eine plötzliche und unerwartete Krafteinwirkung in unmittelbarem Zusammenhang mit Sport zu einer Verletzung führt (Röthig 2003). Hiervon abzugrenzen ist der Sportschaden, der mitunter sportartspezifisch durch Fehl- und Überlastung verursacht und häufig durch Eigennamen wie Werferellenbogen oder Läuferknie beschrieben wird. Sportliche Aktivität ist mit einem ihr eigenen Verletzungsrisiko verbunden, das mit der Intensität der Belastung und der Expositionsdauer steigt (Biener 1975). Jährlich werden in den stationären und ambulanten Krankenversorgungseinrichtungen der Europäischen Union schätzungsweise rund 4,5 Millionen Sportverletzungen behandelt und 40% der Verletzungen sind mit Fußball assoziiert (Kisser und Bauer 2010). Für die Bundesrepublik Deutschland existieren spärliche Daten zu Verletzungsprävalenz und -inzidenz von Verletzungen und Schäden infolge sportlicher Aktivität. Die Jahresberichte des Statistischen Bundesamtes und der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) sind wenig spezifisch und berücksichtigen dabei weder Expositionszeit, Ausmaß und Lokalisation der Verletzung noch differenzieren sie zwischen Sportunfällen und Unfällen aus Heim und Freizeit (Statistisches Bundesamt 1998, Langen 2004, Henter und Neteler 2004). Eine geringe Anzahl relevanter Publikationen, die das Themenfeld Sportverletzungen und Sportschäden betreffen, basieren entweder auf nicht repräsentativen oder vorselektionierten Stichproben, selektiven Daten von Versicherern oder sie betreffen nicht die Bundesrepublik Deutschland (Finch et al. 1998, Hootman et al. 2002, Steinbrück 1999, Seither 2008, Henke et al. 2010). Zudem entstammen die Daten zumeist Gesundheitsberichten oder Sportentwicklungsplänen, in denen Sport nicht eindeutig definiert, sondern nur erhoben wird, ob Sport betrieben wird. Den Vergleichsdaten wird dabei häufig ein abseits wissenschaftlicher Definitionen, populäres Verständnis von Sport zugrunde gelegt (Wiebe 2011). Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine aktuelle Betrachtung von Sportverletzungen und Sportschäden unter dem Aspekt von Häufigkeit, Ursachen, Risiken und Prävention mit der erstmaligen Untersuchung der Entität des Polytraumas im Sport und deren Kosten. Die vorgelegte Arbeit basiert auf fünf eigenen Publikationen zu diesem Themenkomplex und einer retrospektiven Registeranalyse polytraumatisierter Sportler der Jahre 2007 bis 2011 am Klinikum der Johann Wolfgang Goethe- Universität Frankfurt am Main.
Das Nachsorgekonzept nach lumbalen Bandscheiben-Operationen beruht auf biomechanischen Untersuchungen von Nachemson, die bereits 1966 publiziert worden sind. Seine Studien zeigten, dass sich das Sitzen nach Bandscheiben- Operationen und bei Rückenschmerzpatienten ohne Operation ungünstig auf den Rehabilitationsprozess auswirkt. Aufgrund dieser Befunde wurde das Verbot des Sitzens in das Rehabilitationskonzept aufgenommen und ist noch immer weit verbreitet. Häufig entstehen dabei aus einer ängstlichen Vermeidungshaltung muskuläre Dysbalancen. Es habituiert sich ein erhöhter Tonus der Erector trunci-Muskulatur. So können myotendinotische Sekundärbeschwerden auftreten, die zu einer verzögerten beruflichen und sozialen Wiedereingliederung beitragen. Dabei ist vor allem die verzögerte berufliche Reintegration volkswirtschaftlich von großer Relevanz. Neue Untersuchungen, insbesondere von Wilke et al., Rohlmann et al. und Althoff et al., konnten die von Nachemson im Sitzen erhobenen Daten nicht bestätigen. Aufgrund dieser Ergebnisse lässt sich die Arbeitshypothese aufstellen, dass die bisher übliche Empfehlung, das Sitzen zu vermeiden, für Patienten nach lumbalen Bandscheiben-Operationen obsolet ist. Es kann vielmehr davon ausgegangen werden, dass eine Lockerung dieser Richtlinie die Rehabilitation und die berufliche Wiedereingliederung nach lumbalen Bandscheiben-Operationen erleichtern und beschleunigen kann. Weiterhin kann davon ausgegangen werden, dass der Heilungsprozess, durch eine Be- und Entlastung und damit durch eine verbesserte Diffusion beschleunigt werden kann, wenn in der postoperativen Phase ein liberales Regime bezüglich der Körperhaltung eingeführt und die Wahl der Position dem Patienten weitgehend selbst überlassen wird. Der Patient sollte selbst die Körperhaltung wählen, die er als bequem empfindet. Ängste werden reduziert und die myotendinotischen Sekundärbeschwerden dürften abnehmen. Zu diesem Zweck wurde eine klinische Untersuchung durchgeführt, die insgesamt 50 Patienten in zwei Gruppen randomisiert. Eine Gruppe, als liberal bezeichnet, erhielt eine Sitzerlaubnis, die andere, als konventionell definiert, weiterhin Sitzverbot. Anhand von drei klinischen Nachuntersuchung, zwei von den Patienten selbst auszufüllenden Fragebögen (Oswestry -Schmerskala und Allgemeinen Depressionsskala), einem Sitz- und Schmerztagebuch und zum Abschluss eine MRT- Untersuchung der LWS vor und nach Kontrastmittelgabe, sollten die beiden Gruppen miteinander verglichen und die o. g. Hypothesen verifiziert oder falsifiziert werden. Der Vergleich der beiden Gruppen anhand der klinischen Untersuchungen ergab statistisch keinen signifikantern Unterschied im Hinblick auf den postoperativen Verlauf, insbesondere der postoperativen Schmerzen und Beschwerden, bzw. Behinderungen wie z. B. Lähmungen oder Sensibilitätsstörungen. Ebenso verhält es sich bei der Auswertung der Oswestry- Schmerzskala und der ADS- L. Auch hier ergaben alle Befragungen keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen, so dass nicht von einer erhöhten Einschränkung der Patienten der liberalen Gruppe im Alltag ausgegangen werden kann. Das Sitz- und Schmerztagebuch zeigt ebenfalls keine signifikanten Unterschiede innerhalb der ersten 28 postoperativen Tage. Deutlich war zu erkennen, dass eine tägliche Steigerung der Sitzdauer nicht mit einer Erhöhung der Schmerzintensität oder einem vergrößerten Beschwerdebild einherging. Auch die Ergebnisse der MRT- Untersuchung der LWS wiesen keine nennenswerten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen auf, die möglicherweise gegen eine Sitzerlaubnis gesprochen hätten. Die Erkenntnisse, die aus diesen Resultaten gewonnen werden können, bestätigten die o.g. Vermutungen, dass die Erlaubnis des Sitzens während der postoperativen Phase nicht zu einem verlängerten oder erschwerten Verlauf der Genesung führt oder sich schädlich auf diesen auswirkt. Das Sitzverbot kann als veraltet angesehen werden und, wenn weitere Untersuchungen die Beobachtungen bestätigen, sogar aus dem Therapieregime genommen werden. Eine frühere berufliche Wiedereingliederung erscheint mit einem liberalen postoperativen Regime erreichbar.
Mit einer Prävalenz von rund 5% bildet das Hereditäre Nonpolypöse Kolorektalkarzinom (HNPCC), auch Lynch Syndrom genannt, die häufigste genetische Disposition unter allen Kolorektalkarzinomen in Deutschland. Das Lynch Syndrom wird autosomal-dominant vererbt und tritt im Schnitt bereits ab dem 44. Lebensalter auf, während die Mehrheit der Kolorektalkarzinome erst mit 63 Jahren diagnostiziert wird. Ein wichtiges Merkmal sind sogenannte HNPCC-assoziierte Malignome, welche sich außerhalb des Dickdarms befinden. Die Diagnose gestaltet sich allerdings relativ schwierig, da bei Lynch Syndrom-Patienten kein eindeutiger klinisch auffälliger Phänotyp vorliegt und die Diagnosestellung nur in Zusammenhang mit einer Familienanamnese des Patienten möglich ist.
Mittlerweile ist bekannt, dass für das charakteristische Auftreten von hochgradigen Mikrosatelliteninstabilitäten im Tumorgewebe ein defektes DNA-Mismatch-Reparatursystem verantwortlich ist. Diese Defekte treten vor allem in den Genen MLH1, MSH2, MSH6 oder PMS2 auf und können über die Keimbahn vererbt werden.
Das Fusionsprotein MLH1•ITGA9 wurde im Jahr 2009 publiziert, nachdem es bei einer Familie aus Französisch-Guyana gehäuft identifiziert wurde. Mehrere Familienmitglieder waren an unterschiedlichen Krebsarten erkrankt, und die Tatsache, dass neben Dickdarmtumoren auch synchrones und metachrones extrakolonisches Tumorwachstum auftrat, ließen den Schluss einer positiven Familienanamnese für das Lynch Syndrom zu. Auffällig war jedoch, dass das Spektrum dieser extrakolonischen Tumoren nicht im Einklang mit den typischen HNPCC-assoziierten Malignomen stand. Daher lag die Vermutung nahe, dass das Fusionsprotein MLH1•ITGA9 für diesen Phänotyp verantwortlich ist.
Das dem zugrundeliegende Fusionsgen MLH1•ITGA9 ist das Resultat einer interstitiellen Deletion auf Chromosom 3p21.3. Es kodiert für den N-Terminus des Mismatch-Reparaturgens MLH1 sowie den C-Terminus des rund 400 kb downstream gelegenen Integrin α9. Aufgrund der fehlenden nukleären Lokalisationssequenz und weiterer wichtiger im C-Terminus gelegenen Domänen des MLH1-Proteins ist davon auszugehen, dass es außer Stande ist, Basenfehlpaarungen zu reparieren; ebenso sollte das Fusionsprotein theoretisch keine Funktionen des Wildtyp Integrin α9 mehr ausüben können.
Diese Annahmen konnten durch diverse Versuche wie Zelladhäsions- und Zellmigrationsassays bestätigt werden; das Fusionsprotein hatte dabei keinerlei Einfluß auf das Adhäsions- oder Migrationsverhalten unterschiedlicher Zelllinien.
Bezüglich der Lokalisation von MLH1•ITGA9 wurde über Fluoreszenzmikroskopie aufgrund der fehlenden nuklären Lokalisationssequenz im MLH1-Proteinteil der Nachweis erbracht, dass sowohl das Fusionsprotein als auch seine Variante MLH1∆ (bestehend aus dem MLH1-Teil) lediglich im Zytoplasma, und nicht wie der Wildtyp auch im Zellkern, zu finden ist.
Desweiteren zeigten Co-Immunopräzipitationsexperimente eine Interaktion zwischen dem Fusionsprotein und MLH1∆ mit dem Tumorsuppressor BRCA1. Die Folgen dieser Interaktion wurden auf translationeller und Proteinebene mit dem Ergebnis untersucht, dass Zellen, welche das Fusionsprotein oder seine trunkierte Variante MLH1∆ exprimieren, nach Etoposidstimulierung teilweise in gravierendem Ausmaß einen negativen Einfluss auf die p53-abhängige DNA-Reparaturmaschinerie aufweisen. Dies zeigte sich besonders deutlich auf transkriptioneller Ebene in einer bis zu 96%igen Herunterregulierung wichtiger Zellzyklus- sowie proapoptotischer Gene. Die durchflusszytometrische Analyse dieser Zellen zeigte außerdem eine höhere Apoptoseresistenz nach Etoposidstimulierung im Vergleich zu Wildtyp-MLH1 exprimierenden Zellen.
Die 5-Lipoxygenase (5-LO) ist eines der Schlüsselenzyme der Leukotrienbiosynthese. Sie katalysiert zunächst die Umsetzung der freigesetzten Arachidonsäure(AA) zu 5-Hydroperoxyeicosatetraensäure (5-HpETE), in einem zweiten Reaktionsschritt wandelt sie diese in Leukotrien A4 (LTA4) um. Leukotriene sind potente Entzündungsmediatoren und spielen eine wichtige Rolle bei entzündlichen und allergischen Reaktionen. Außerdem wird die Beteiligung an verschiedenen Krebsarten kontrovers diskutiert.
Sie besteht aus 673AS, ist 78 kDa schwer und gliedert sich wie alle bisher bekannten Lipoxygenasen in eine N-terminale C2-ähnliche, regulatorische Domäne(AS 1–114) (C2ld), die für die Membran- und Calciumbindung sowie die Interaktion mit dem Coactosin-like Protein (CLP) verantwortlich ist, und in eine C-terminale, katalytische Domäne (AS 121–673), die das Nicht-Häm-gebundene Eisen im aktiven Zentrum trägt. Ein weiteres Strukturmerkmal sind zwei ATP-Bindungsregionen, eine befindet sich in der C2ld (AS 73–83), die andere auf der katalytischen Domäne (AS 193–209), das molare Verhältnis von 5-LO zu ATP konnte dabei auf 1:1 festgelegt werden [167].
Bereits 1982 wurde in einer Veröffentlichung von Parker et al. beschrieben, dass 5-LO aus Rattenzellen in Gegenwart von Calcium auf einer Gelfiltration dimerisieren kann [204], 2008 schließlich wurde von Aleem et al. publiziert, dass humane 12-LO aus Thrombozyten Dimere bilden kann [219]. Somit konnte es möglich sein, dass auch die humane 5-LO zur Dimerisierung fähig ist.
Zunächst wurde aufgereinigtes Enzym mit nativer Gelelektrophorese und anschließender Coomassiefärbung oder Western Blot untersucht, dabei konnten mehrere Banden pro Bahn detektiert werden. Um dieses Phänomen weiter zu untersuchen, wurde im Anschluss eine Gelfiltration etabliert; da die C2ld der 5-LO recht hydrophob ist, war es nötig, 0,5% T20 zum Elutionspuffer PBS/EDTA zuzusetzen, da das Enzym ansonsten unspezifisch mit dem Säulenmaterial interagiert und für seine Größe zu spät eluiert hätte. In Anwesenheit von T20 eluierte 5-LO in zwei getrennten Peaks, die exakt zu den vorher mit Referenzproteinen bestimmten Elutionsvolumina des Monomers und Dimers passten. Weiter wurde getestet, ob niedermolekulare Substanzen einen Einfluss auf das Dimerisierungsverhalten haben, allerdings konnte weder durch Ca2+noch durch ATP eine Verstärkung der Dimerisierung beobachtet werden. Dahingegen konnte, nach Vorinkubation mit GSH und Diamid, das alleinige Monomer auf der Gelfiltration nachgewiesen werden, nach Vorinkubation nur mit Diamid, lag das gesamte Protein ausschließlich als Dimer vor. Durch Gelelektrophorese mit oder ohne Zusatz von ß-Mercaptoethanol und LILBID-MS konnte die Ausbildung von intermolekularen Disulfidbrücken bestätigt werden. Ein Bindungsassay mit radioaktivem 35S-GSH konnte die kovalente Bindung des GSH an die 5-LO bestätigen. Quantifizierungsstudien mit Ellmans Reagens zeigten, dass mindestens eins der Oberflächencysteine mit GSH modifiziert wurde. Die von der Gelfiltration erhaltenen Fraktionen wurden auf enzymatische Aktivität getestet und in allen 5-LO-haltigen Fraktionen konnte Aktivität gefunden werden. Leider war es nicht möglich, eine Aussage darüber zu treffen, ob das Mono- oder das Dimer aktiver war. Es liegt offenbar in einem Fließgleichgewicht vor, da erneute Injektion des Monomerpeaks im bekannten Elutionsprofil aus zwei Peaks resultierte. Außerdem führt die Anwesenheit von 0,5% T20 während des Aktivitätstests zu einer Hemmung des Enzyms und weniger detektierbaren 5-LO-Produkten; es fiel vor allem auf, dass so gut wie keinerlei trans- und epitrans-LTB4, die nicht-enzymatischen Zerfallprodukte der 5-HpETE, nachzuweisen waren. Betrachtet man die Struktur der 5-LO, so findet man zehn Cysteine an der Oberfläche; die Cysteine 159, 300, 416 und 418 liegen dabei in einem Interface. Mutiert man diese Cysteine zu Serinen, so verschwindet der Dimer-induzierende Effekt des Diamids, wohingegen die Mutante weiterhin glutathionylierbar bleibt. Interessanterweise zeigt diese Mutante auch eine wesentlich weniger ausgeprägte Hemmung durch T20. Um eine Aussage treffen zu können, ob auch 5-LO aus humanen Zellen Dimere bilden kann, wurde 5-LO-haltiger S100 aus polymorphkernigen Leukozyten (PMNL) untersucht. Dabei konnte mit Western Blot und einem Aktivitätsnachweis gezeigt werden, dass die 5-LO in einem breiten Bereich von der Gelfiltration eluiert. Das deutet darauf hin, dass sie in PMNL ebenfalls dimerisiert vorliegen kann. In Gegenwart von Ca2+kam es zu einer Verschiebung der 5-LO zu höhermolekularen Gewichten, wobei dieses Phänomen nicht bei S100 aus transformierten E.coli auftrat, was auf einen gerichteten Komplex nach Calciuminduktion in PMNL hindeutet.
Außerdem wurde im Rahmen dieser Arbeit der Bindemodus von Sulindac an die 5-LO mittels Crosslinking untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass konzentrationsabhängig der einfache Komplex aus 5-LO und CLP abnimmt, dafür aber ein hochmolekularer Komplex, der beide Enzyme enthält, entsteht. Weder das Prodrug Sulindac noch der weitere Metabolit Sulindacsulfon oder andere Inhibitoren, die ebenfalls an der C2ld angreifen sollen, zeigten diesen Effekt. Leider konnte nicht weiter geklärt werden, was diesen Effekt verursacht, allerdings liegt die Vermutung nahe, dass es zu einer Aggregation kommt. Weitere Untersuchungen könnten wichtige Hinweise auf das Design von neuen Arzneistoffen bringen, um selektivere und damit nebenwirkungsärmere Inhibitoren zu finden.
Der im Jahr 2004 am IWR Heidelberg entwickelte Neuronen Rekonstruktions-Algorithmus NeuRA extrahiert die Oberflächenmorphologie oder ein Merkmalskelett von Neuronenzellen, die mittels konfokaler oder Zwei-Photon-Mikroskopie als Bildstapel aufgenommen wurden. Hierbei wird zunächst das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Rohdaten durch Anwendung des speziell entwickelten trägheitsbasierten anisotropen Diffusionsfilters verbessert, dann das Bild nach der statistischen Methode von Otsu segmentiert und anschließend das Oberflächengitter der Neuronenzellen durch den Regularisierten Marching-Tetrahedra-Algorithmus rekonstruiert oder das Merkmalskelett mit einer speziellen Thinning-Methode extrahiert. In einschlägigen Vorarbeiten wurde mit Hilfe solcher Rekonstruktionen von Neuronenzellkernen gezeigt, dass diese, entgegen der vorher üblichen Meinung, nicht notwendigerweise rund sind, sondern Einstülpungen, sogenannte Invaginationen, aufweisen können. Der Einfluss der Invaginationen auf die Ausbreitung von Calciumionen innerhalb solcher Zellkerne konnte durch entsprechende numerische Simulationen systematisch untersucht werden.
Um diese Rekonstruktionsmethode auf hochaufgelöste Mikroskopaufnahmen anwenden zu können, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit, die in NeuRA verwendeten Verfahren auf Basis von Nvidia CUDA auf moderner Grafikhardware parallelisiert und unter dem Namen NeuRA2 optimiert und neu implementiert. Erzielte Beschleunigungen von bis zu einem Faktor 100, bei Verwendung einer Hochleistungsgrafikkarte, zeigen, dass sich die moderne Grafikarchitektur besonders für die Parallelisierung von Bildverarbeitungsoperatoren eignet. Insbesondere das Herzstück des Rekonstruktions-Algorithmus - der sehr rechenintensive trägheitsbasierte anisotrope Diffusionsfilter - wurde durch eine clusterbasierte Implementierung, welche die parallele Verwendung beliebig vieler Grafikkarten ermöglicht, immens beschleunigt.
Darüber hinaus wurde in dieser Arbeit das Konzept von NeuRA verallgemeinert, um nicht nur Neuronenzellen aus konfokalen oder Zwei-Photon-Bildstapeln rekonstruieren zu können, sondern vielmehr die Oberflächenmorphologie oder Merkmalskelette von allgemeinen Objekten aus beliebigen Bildstapeln zu extrahieren. Dabei wird das ursprüngliche Konzept von Rauschreduktion, Bildsegmentierung und Rekonstruktion beibehalten. Für die einzelnen Schritte stehen aber nun eine Vielfalt von Bildverarbeitungs- und Rekonstruktionsmethoden zur Verfügung, die abhängig von der Beschaffenheit der Daten und den Anforderungen an die Rekonstruktion, ausgewählt werden können. Die meisten dieser Verfahren wurden ebenfalls auf Basis moderner Grafikhardware parallelisiert.
Die weiterentwickelten Rekonstruktionsverfahren wurden in mehreren Anwendungen eingesetzt: Einerseits wurden Oberflächen- und Volumengitter aus konfokalen Bildstapeln und Computertomographie-Aufnahmen generiert, die für verschiedene numerische Simulationen eingesetzt wurden oder eingesetzt werden sollen. Des Weiteren wurden über zwanzig antike Keramikgefäße und Fragmente anderer antiker Keramiken rekonstruiert. Hierbei wurde jeweils die Rohdichte und bei den komplett erhaltenen Gefäßen das Füllvolumen berechnet. Es konnte gezeigt werden, dass dieses Verfahren exakter ist als die in der Archäologie üblichen Methoden zur Volumenbestimmung von Gefäßen. Außerdem zeigt sich eine Abhängigkeit der Rohdichte der rekonstruierten Objekte vom jeweils verwendeten Keramiktyp. Eine Analyse, wie genau die Krümmung von Objekten durch die Approximation von Dreiecksgittern dargestellt werden kann, wurde ebenfalls durchgeführt.
Zusätzlich wurde ein Verfahren zur Rekonstruktion der Merkmalskelette lebender Neuronenzellen oder Teilen von Neuronenzellen entwickelt. Bei den damit rekonstruierten Daten wurden einzelne dendritische Dornfortsätze, auch Spines genannt, hochaufgelöst mikroskopiert. Auf Basis dieser Rekonstruktionen kann die Länge von Dendriten oder einzelner Spines, der Winkel zwischen Dendritenverzweigungen, sowie das Volumen einzelner Spines automatisch berechnet werden. Mit Hilfe dieser Daten kann der Einfluss pharmakologischer Präparate und mechanischer Eingriffe in das Nervensystem von lebenden Versuchstieren systematisch untersucht werden.
Eine Adaption der beschriebenen Rekonstruktionsverfahren ist aufgrund deren einfacher Erweiterbarkeit und flexibler Verwendbarkeit für zukünftige Anwendungen leicht möglich.
Bei Entzündung oder Verletzung peripherer Gewebe und Nerven kommt es zur Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) im schmerzleitenden System. Welche ROS-generierenden Systeme hierbei beteiligt sind, ist jedoch nur ansatzweise verstanden. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die ROS-produzierende NADPH Oxidase 4 (Nox4) einen wichtigen ROS-Generator im nozizeptiven System darstellt. Nox4 wird in unmyelinisierten nicht-peptidergen sowie in myelinisierten primär afferenten Neuronen exprimiert. In Modellen für akute und inflammatorische Schmerzen zeigten Nox4-/--Mäuse ein ähnliches Verhalten wie ihre wildtypischen Wurfgeschwister, jedoch war ihr Schmerzverhalten in Modellen für neuropathische Schmerzen reduziert. Eine Microarray-Analyse des lumbalen Rückenmarks nach peripherer Nervenverletzung zeigte eine Hochregulation der Expression Myelin-spezifischer Gene in Wildtyp-, nicht aber in Nox4-/- Mäusen. Darüber hinaus wurden in Wildtyp-Mäusen Myelin-spezifische Proteine im N. ischiadicus nach peripherer Nervenverletzung herab reguliert, während in Nox4-/--Mäusen keine Regulation dieser Proteine beobachtet wurde. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Nox4 eine essentielle Rolle bei Myelinisierungsprozessen spielt und so die Verarbeitung neuropathischer Schmerzsignale beeinflusst.
Neben dem ROS-produzierenden System Nox4 wurde auch die Rolle des Peroxid-abbauenden Proteins Sestrin 2 (Sesn2) im nozizeptiven System untersucht. Nach peripherer Nervenverletzung wurde Sesn2-mRNA in den Spinalganglien und Sesn2-Protein im peripheren Nerv hochreguliert. Sesn2-/--Mäuse zeigten ein normales Verhalten in Modellen für akute und inflammatorische Schmerzen. Ihr Schmerzverhalten war jedoch im Formalin-Test und nach peripherer Nervenverletzung verstärkt.
Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass sowohl Nox4 als auch Sesn2 bei der Verarbeitung neuropathischer Schmerzsignale wichtige Funktionen einnehmen. Während Nox4 pronozizeptiv wirkt, weist Sesn2 antinozizeptive Effekte auf. Die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies scheint daher ein wichtiger endogener Faktor der Sensibilisierung im Rahmen von neuropathischen Schmerzen zu sein.
BMPs control postnatal dendrite growth and complexity in sympathetic neurons / von Afsaneh Majdazari
(2012)
The vertebrate nervous system is a complex network of billions of neurons connected by dendrites and axons, integrated to functional circuits and areas/organs in the central and peripheral nervous system. The cells of the nervous system origin from common progenitors, which take on different cell fates based on intrinsic and extrinsic factors. These factors determine general neuronal traits, but also the morphology and the type of connections made to other cells. Mechanisms underlying axonal and dendritic growth are well described in contrast to the initiation of neurite growth, which remains to be fully elucidated, especially concerning dendrite formation. Recently BMPs have been identified as candidate dendrite inducing factors in sympathetic, cortical and hippocampal neurons. Here we focus on the in vivo role of BMPs on dendrite growth in sympathetic neurons as their development and differentiation processes have been analyzed in detail.
Sowohl die Gifte der Kegel- (Conidae) als auch die der Schraubenschnecken (Terebridae) enthalten eine Vielzahl pharmakologisch aktiver Peptide. Vor allem die Conopeptide bzw. Conotoxine aus den Giften der Kegelschnecken werden aufgrund ihrer Selektivität für Ionenkanäle und Rezeptoren seit langem als Werkzeuge in der neuropharmakologischen Forschung eingesetzt. Hier rücken gerade neuronale nikotinische Acetylcholinrezeptoren immer mehr in den Fokus der medizinischen Forschung, da sie vermutlich an der Entwicklung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, Demenz, Schizophrenie und Epilepsie beteiligt sind. Ziel dieser Dissertation war es daher, neue Inhibitoren in den Giften Kegelschnecken (Conidae) und der Schraubenschnecken (Terebridae) für nikotinische Acetylcholinrezeptoren, vor allem der neuronalen Subtypen, zu identifizieren. Es erfolgte die:
1. Identifizierung neuer αD-Conotoxine
Aus den Giften von Conus capitaneus und C. mustelinus konnten zwei native αDConotoxine (αD-CAP und αD-MUS) isoliert und charakterisiert werden. Beide Toxine sind Homodimere mit Molekulargewichten von 11 kDa und inhibieren nikotinische ACh-Rezeptoren. Sie blockieren die Subtypen α7>α3β2>α4β2, wobei sich αD-MUS als potenter als αD-CAP erweist (IC50-Werte von αD-MUS: α7 0,12 nM, α3β2 1,08 nM, α4β2 4,5 nM; IC50-Werte von αD-CAP α7 0,25 nM, α3β2 2,8 nM, α4β2 28,6 nM). Hingegen haben die αD-Conotoxine auf die Rezeptorsubtypen α3β4, α4β4 und α1β1γδ keinen hemmenden Einfluss. Zusätzlich konnten drei weitere αD-Conotoxine mit Hilfe der cDNA von C. vexillum und C. betulinus identifiziert werden. Eine Besonderheit hierbei war, dass innerhalb der Familie der αD-Conotoxine zwei unterschiedliche Signalsequenzen vorkommen und somit diese Sequenzen nicht stark konserviert sind.
2. Charakterisierung des α-Conotoxins SI aus dem Gift von C. striatus
Im Gift der Kegelschnecke Conus striatus wurde ein Peptid mit inhibierender Wirkung an α7-Rezeptoren nachgewiesen. Molekulare Masse (1.352,5 Da) und Aminosäuresequenz entsprachen dem α-Conotoxin SI, das als Antagonist muskulärer nACh-Rezeptoren bekannt ist. Da die Ergebnisse mehrere Jahre zurück lagen und bisher keine Analysen im Oozytenexpressions-System durchgeführt wurden, wurdeeine mögliche Aktivität sowohl an neuronalen als auch an muskulären nACh-Rezeptoren vermutet. Voltage Clamp-Messungen bestätigten die spezifische Wirkung am Muskeltyp, wodurch die Aktivität am α7-Rezeptorsubtyp einem anderen Conopeptid, zugewiesen werden muss, das als Beiprodukt isoliert wurde.
3. Identifizierung neuer Conotoxine der A-Superfamilie Mit molekularbiologischen Methoden unter Nutzung von cDNA-Bibliotheken gelang es, 27 Conotoxine (17 neue und 10 bekannte) aus der A-Superfamilie zu identifizieren: drei α- und zwei κA-Conotoxine aus Conus striatus, zwei α-Conotoxine aus C. betulinus, zwei α- und zwei κA-Conotoxine aus C. carinatus, drei α-Conotoxine aus C. catus, drei α- und zwei κA-Conotoxine aus C. circumcisus, ein α-Conotoxin aus. C. geographus, zwei aus C. imperialis, jeweils eines aus C. lividus, C. quercinus, C. sponsalis sowie zwei aus C. terebra Die Vielzahl der identifizierten α-Conotoxine belegt die hohe Diversität dieser Toxine in den Giften der Kegelschecken. Anhand von Vergleichen mit bereits bekannten Toxinen werden die möglichen Wirkungsweisen einiger neuer α-Conotoxine diskutiert. Für einen Teil der α-Conotoxine wurden 3D-Strukturmodelle erstellt, die Einblicke in die Bindung der Toxine an den Rezeptor geben können.
4. Untersuchung der Gifte der Terebridae
Die inhibierende Aktivität einiger Gifte (Terebra consobrina, T. argus, Myurella affinis, Acus felina, A. chlorata, A. maculata und Hastulopsis pertusa) an nACh-Rezeptoren (α7, α3β2, α4β2, α3β4, α4β4 und α1β1γδ) wurde erstmals nachgewiesen. An Kalium- und Natriumkanälen zeigten die Giftextrakte keine Wirkung. Die Giftextrakte von Myurella affinis und Acus maculata waren am potentesten und blockierten alle untersuchten nACh-Rezeptoren. Dies ist besonders ungewöhnlich, da diese Terebriden-Arten nach der Literatur (Puillandre & Holford, 2010) keinen Giftapparat besitzen sollen. Eine weitere Auffälligkeit aller Terebriden-Giftextrakte war neben der Selektivität für a7-Rezeptorsubtypen, eine hohe Aktivität gegenüber α4-enthaltenden Rezeptoren. In den Giften und mit Hilfe von cDNA-Bibliotheken von Kegelschnecken konnte eine Vielzahl neuer Inhibitoren für neuronale nikotinische Acetylcholinrezeptoren identifiziert werden. Sie zeigen ein breites Wirkungsspektrum, das die unterschiedlichsten nAChRSubtypen einschließt, was ihre Verwendung als pharmaklogische Werkzeuge begrenzt. Hingegen zeigen die Gifte der Schraubenschnecken ein Selektivitätsspektrum, das die Analyse ihrer Peptide als vielversprechend erscheinen lässt.
Biochemical and functional analysis of the ubiquitin binding properties of the NF-κB regulator NEMO
(2012)
Posttranslationale Modifikationen regulieren wesentliche Eigenschaften von Proteinen, wie z. B. Lokalisation, Konformation, Aktivität, Stabilität und Interaktionsfähigkeit. Eine besondere Form der Proteinmodifikation ist die Ubiquitylierung, bei der das kleine Protein Ubiquitin mit seinem C-Terminus kovalent an ein Substratprotein gebunden wird.
Die am besten untersuchte Funktion der Ubiquitylierung ist die Markierung eines Substrates für den Abbau durch das Proteasom. In den letzten Jahren wurde jedoch entdeckt, dass Ubiquitylierung in vielen Bereichen der Zelle eine wichtige Rolle spielt. Dazu gehören der Transport von Vesikeln, die Reparatur von DNA-Schäden und zelluläre Signalübertragung. Ubiquitin kann verschieden-artige Ketten bilden, indem ein Ubiquitin an eines der sieben Lysine (K6, K11, K27, K29, K33, K48, K63) oder den N-Terminus eines anderen gebunden wird. Diese unterschiedlichen Kettentypen regulieren verschiedene Prozesse. Z. B. dienen K48-verknüpfte Ubiquitinketten als Signal für den proteasomalen Abbau, wohingegen über K63 verknüpfte Ketten hauptsächlich eine Rolle bei Signalübertragungen spielen.
Die meisten Funktionen die durch Ubiquitylierung reguliert werden, werden durch Ubiquitinrezeptoren vermittelt, die eine Ubiquitinbindedomäne (UBD) besitzen. Manche UBDs binden selektiv nur einen Ubiquitinkettentyp und sind somit in der Lage gezielt Prozesse regulieren zu können, indem sie nur durch diesen speziellen Kettentyp aktiviert werden.
Das Protein NEMO ist ein Ubiquitinrezeptor, dessen UBD UBAN selektiv bestimmte Ubiquitinketten bindet. NEMO spielt eine zentrale Rolle bei der Aktivierung der Transkriptionsfaktorfamilie NF-κB, indem es den IKK-Kinasekomplex reguliert. Dieser Kinasekomplex sorgt durch die Phosphorylierung des NF-κB-Inhibitors IκBα für dessen proteasomalen Abbau, wodurch schließlich NF-κB aktiviert wird. Die NF-κB-Aktivierung kann u. a. durch den TNF-Rezeptor (TNFR) induziert werden. Am aktivierten TNFR werden viele Proteine durch verschiedene Ubiquitinketten modifiziert. Bisher wurde angenommen, dass die spezifische Bindung von NEMO an K63-verknüpfte Ubiquitinketten ausschlaggebend für die Aktivierung von IKK ist. Jedoch spielen lineare Ubiquitinketten, die über den N-Terminus verknüpft sind, auch eine wichtige Rolle bei der Aktivierung von NF-κB und die UBAN von NEMO hat eine sehr hohe Affinität zu linearen Ubiquitinketten.
Um die genauen Vorgänge zu verstehen, die zur Aktivierung von NF-κB am TNFR führen, ist es nötig, zu analysieren, welche Proteine mit welchen Ubiquitinketten modifiziert werden und welche Ubiquitinrezeptoren daran binden.
In dieser Studie sollte detailliert untersucht werden, mit welchen Ubiquitin-ketten NEMO bevorzugt interagiert. Dazu wurden in vitro-Bindungsstudien mit bakteriell aufgereinigtem NEMO und verschiedenen Ubiquitinketten durchgeführt. Des Weiteren sollte geprüft werden, wie die Bindung von NEMO an bestimmte Ubiquitinketten die Aktivierung von NF-κB reguliert.
Dabei ergab sich, dass sowohl NEMO in voller Länge, als auch die UBAN, bevorzugt mit linearen Ubiquitinketten interagieren, wohingegen die Interaktion von NEMO mit anderen Ubiquitinketten relativ schwach ist. Ausgehend von einer Kristallstruktur eines Komplexes aus der NEMO-UBAN und linearem di-Ubiquitin, wurden NEMO-Mutanten generiert, die seletkiv die Bindung von NEMO an lineare Ubiquitinketten verhindern, während die schwache Bindung von NEMO an längere K63-verknüpfte Ketten erhalten blieb. Um die Relevanz der Interaktion von NEMO mit linearen Ubiquitinketten für die Aktivierung von NF κB zu überprüfen, wurden diese NEMO-Mutanten dann verwendet um Zellen die kein NEMO exprimieren zu rekonstituieren. Nach Stimulation dieser Zellen mit TNFα wurde NF-κB kaum aktiviert, womit gezeigt werden konnte, dass NEMO gezielt an lineare Ubiquitinketten binden muss, um NF-κB zu aktivieren. Zusätzlich zu seiner Rolle bei der Aktivierung von NF-κB ist NEMO ein wichtiger Inhibitor der durch den TNFR induzierten Apoptose. In dieser Studie wurde gezeigt, dass diese Apoptoseinhibierung abhängig von der Bindung von NEMO an lineare Ubiquitinketten ist, da die Zellen die NEMO-Mutanten exprimierten, die keine linearen Ketten binden können, durch Apoptose starben, währen Wildtyp-Zellen überlebten.
Zusammenfassend konnte in dieser Studie gezeigt werden, dass NEMO bevorzugt und mit vergleichsweise hoher Affinität an lineare Ubiquitinketten bindet und dass diese spezifische Bindung wichtig für die Inhibierung von TNFR-induzierter Apoptose sowie für die Aktivierung von NF-κB ist.
Der Fokus dieser kumulativen Dissertation liegt auf der Untersuchung des Managements
öffentlich-privater Informationstechnologie (IT)-Partnerschaften. Daher werden
im Rahmen dieses Kapitels zunächst die Bedeutung der Forschung über öffentlichprivate
Partnerschaften (ÖPP) im IT-Bereich und anschließend die untersuchten zentralen
Forschungsfragen erläutert. Im Anschluss wird die Struktur dieser Arbeit kurz vorgestellt,
um darzustellen, wie die zentralen Forschungsfragen adressiert wurden.
...
Wie in der Einleitung beschrieben, bestand die zentrale Motivation für diese kumulative
Dissertation in der fehlenden Forschung zur Konzeptionalisierung öffentlicher und privater
Organisationskulturen und der Analyse deren Auswirkungen auf die erfolgreiche
Realisierung von IT-ÖPPs. Daher zielten die durchgeführten Fallstudien darauf ab, zu
untersuchen, wie IT-ÖPPs trotz anfänglicher Schwierigkeiten erfolgreich gestaltet werden
können und wie eine IT-ÖPP über die Zeit hinweg etabliert und aufrechterhalten
werden kann.
Das Ziel der ersten zentralen Forschungsfrage konzentrierte sich daher auf die Analyse
der Unterschiede von öffentlichen und privaten Organisationskulturen. Artikel 1 beantwortet
diese Forschungsfrage durch die Konzeptionalisierung öffentlicher und privater
Organisationskulturen (bestehend aus divergierenden Denkweisen, Wissensbasen
und organisationalen Strukturen) und liefert erste Einblicke in deren Auswirkungen auf
die öffentlich-private Zusammenarbeit sowie den Erfolg von IT-ÖPPs. Dadurch leistet
Artikel 1 einen Beitrag zur IT-ÖPP-Forschungsdomäne. Außerdem trägt Artikel 1 zur
theoretischen Domäne organisationaler Kulturunterschiede dadurch bei, dass er den
Einfluss öffentlicher und privater Normen sowie deren Werte auf organisationsspezifisches
Verhalten aufdeckt. Zusammenfassend illustriert Artikel 1, dass die Etablierung
einer nachhaltigen IT-ÖPP das Bewusstsein sowie Verständnis für Unterschiede von
öffentlichen und privaten Organisationskulturen erfordert, um einen Kooperationsmodus
zu verhandeln.
Artikel 2, 3 und 4 erweitern die Erkenntnisse der Auswirkungen unterschiedlicher Organisationskulturen
auf öffentlich-private Zusammenarbeit in IT-ÖPPs durch die Analyse
der Gründe und Vorgehensweisen zur erfolgreichen Gestaltung einer IT-ÖPP trotz
anfänglicher Schwierigkeiten. Dadurch antworten die Artikel auf die zweite zentrale
Forschungsfrage. Der Beitrag von Artikel 2 zur Forschungsdomäne besteht in der Untersuchung
der Rolle divergierender Verständnisse und Erwartungen, deren Auswirkungen
durch den ÖPP-Kontext verstärkt werden, für das Scheitern von IT-ÖPP-Projekten.
Der theoretische Beitrag hingegen bezieht sich auf die Identifizierung der Ursachen der
Verletzung des psychologischen Vertrags auf einer individuellen Ebene in IT-ÖPPs.
Abgeleitet von diesen Erkenntnissen veranschaulicht Artikel 2 die Bedeutung der Aufrechterhaltung
informaler Beziehungen für die Realisierung von IT-Projekten im ÖPPKontext.
Artikel 3 setzt auf den Ergebnissen von Artikel 2 auf und illustriert die organisationalen
Voraussetzungen sowie Management-Praktiken (auch beeinflusst durch
den spezifischen ÖPP-Kontext) für die Wiederherstellung einer nachhaltigen Partnerschaft
in scheiternden IT-ÖPP-Projekten. Dadurch leistet Artikel 3 einen Beitrag zur
IT-ÖPP-Forschungsdomäne. Aus einer theoretischen Perspektive erweitert Artikel 3 die
bestehende Literatur über das Brückenspannen durch die Untersuchung der notwendigen
Voraussetzungen und Aktivitäten des Brückenspannens auf einer organisationalen
Ebene, um die kulturelle Kluft in interorganisationalen Kooperationen zu überbrücken.
Basierend auf diesen Erkenntnissen zeigt Artikel 3, dass die Trendwende eines negativen
Verlaufs von IT-ÖPP-Projekten die Etablierung einer unbelasteten öffentlichprivaten
Beziehung und die kontinuierliche Pflege der Partnerschaft sowie der Beziehungen
zu den Anspruchsgruppen erfordert. Artikel 4 analysiert ebenfalls die Gründe
sowie Vorgehensweisen für erfolgreiche IT-ÖPPs. Basierend auf der Konzeptionalisierung
von öffentlichen und privaten Organisationskulturen von Artikel 1 erweitert
Artikel 4 die Analyse von Artikel 1 durch die detaillierte Darstellung, wie organisationsspezifische
Verhaltensweisen begründet sind und wie sie die öffentlich-private Zusammenarbeit
erschweren. Zusätzlich erweitert Artikel 4 die Erkenntnisse der IT-ÖPPForschungsdomäne
durch die Illustration, wie Unterschiede organisationaler Kulturen
ausbalanciert werden können, um eine nachhaltige Partnerschaft zu etablieren und ITÖPPs
aus administrativer, politischer und betriebswirtschaftlicher Perspektive erfolgreich
zu gestalten. Hinsichtlich der theoretischen Domäne organisationaler Kulturunterschiede
liefert Artikel 4 tiefgehende Einblicke in den Einfluss von Normen und Routinen
öffentlicher und privater Logiken auf die Ausprägungen öffentlicher und privater
Organisationskulturen sowie die detaillierte Erläuterung der Auswirkungen kultureller
Unterschiede auf organisationsspezifisches Verhalten. Abschließend erläutert Artikel 4
die Hierarchie von IT-ÖPP-Erfolgskriterien aus administrativer, politischer sowie betriebswirtschaftlicher
Perspektive und illustriert, dass der Erfolg von IT-ÖPPs von der
Verhandlung von Kompromissen über gemeinsame Partnerschaftsziele und -vorgehensweisen
hinsichtlich der verschiedenen Interessen der Parteien abhängig ist.
Artikel 5 integriert die Ergebnisse der Artikel 1 bis 4 und untersucht die Etablierung
und Aufrechterhaltung einer IT-ÖPP über die Zeit hinweg. Dadurch beantwortet Artikel
5 die dritte zentrale Forschungsfrage. Durch die Analyse des Partnerschaftsentwicklungsprozesses
in IT-ÖPP-Projekten, der der Herausforderung kollidierender öffentlicher
und privater Organisationskulturen ausgesetzt ist, erläutert Artikel 5 die drei
Phasen der IT-ÖPP-Entwicklung und die Ereignisse, die den Übergang zwischen den
Phasen initiieren. Zusätzlich zu diesen Beiträgen zur Forschungsdomäne illustriert Artikel
5 das Zusammenspiel konkurrierender institutioneller Logiken über die Zeit hinweg
und belegt den schrittweisen Austausch konkurrierender Logiken durch eine neue,
dominante Logik. Zusammenfassend zeigt Artikel 5, dass die Etablierung und Aufrechterhaltung
einer nachhaltigen, bilateralen Partnerschaft zwischen öffentlichen und
privaten Organisationen die Verhandlung eines Kooperationsmodus durch die Aufweichung
öffentlicher und privater institutioneller Normen und Prinzipien sowie die gedankliche
Annäherung der Parteien aneinander erfordert.
Insgesamt liefert diese kumulative Dissertation Erkenntnisse über die Unterschiede zwischen
öffentlichen und privaten Organisationskulturen, wie diese Unterschiede die öffentlich-
private Zusammenarbeit in IT-ÖPPs erschweren, die Management-Praktiken
für die Etablierung und Aufrechterhaltung einer nachhaltigen Partnerschaft über die Zeit
hinweg sowie die erfolgreiche Gestaltung von IT-ÖPPs. Dadurch schafft diese Arbeit
einen Ausgangspunkt für die tiefergehende Erforschung von IT-ÖPP-Management, die
Analyse des spezifischen ÖPP-Kontexts und die Verbesserung der Realisierung von ITÖPP-
Projekten.
Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen an GXG Modellpeptiden konnten eindeutig zeigen, dass diese Peptide, auch ohne das Vorhandensein von langreichweitigen Wechselwirkungen, bestimmte Sekundärstrukturen präferieren. Ein Teil der beobachteten, auftretenden Strukturmotive lässt sich hierbei über den sterischen Anspruch der Seitenkette erklären, ein anderer Teil über die Ladung der Seitenkette. In Kombination mit anderen Spektroskopischen Methoden konnten zehn dieser Peptide genauestens untersucht werden. Hierbei zeigte sich, dass diese Peptide nicht nur die favorisierten Regionen des Ramachandran-Diagramms besetzen. Ein Vergleich mit dem Vorkommen bestimmter Aminosäuren, beispielsweise in loop Regionen von Proteinen, zeigt dass die Sequenz dieser loops nicht zufällig ist. Tatsächlich besitzt ein Teil der Aminosäuren, die besonders häufig an bestimmten loop Positionen vorkommen, bereits die intrinsische Vorliebe, die notwendige Konformation einzunehmen. Diese Aminosäuren und die umgebenden loops sind somit eventuell nicht nur das simple Verbindungsglied zwischen zwei Sekundärstrukturen, sondern kommen selbst als Ausgangspunkte für Peptid- bzw. Proteinfaltung in Frage.
Ein weiteres Augenmerk der Arbeit lag auf der Messung von skalaren und dipolaren Kopplungen an isotopenmarkierter RNA. Es wurden vier Pulssequenzen entwickelt, die es ermöglichen, 1J skalare bzw. dipolare Kopplungen in der Zuckerregion von 13C- markierter RNA mit hoher Präzision zu messen. Die entwickelten J-modulierten Experimente ermöglichen die Messung von 1J(H2’C2’), 1J(C1’C2’) sowie 1J(C2’C3’) Kopplungen selbst für größere RNA Moleküle. Die Detektion erfolgt hierbei auf den C1’H1’ Signalen, die Zuordnung der Kerne, deren Kopplung gemessen wird, ist nicht einmal erforderlich. Die Anwendbarkeit konnte für verschiedene Systeme mit 14 bis 70 Nukleotiden demonstriert werden. Die erreichte Präzision ermöglichte es außerdem auch sehr kleine Effekte, wie beispielsweise die Ausrichtung von RNA im Magnetfeld zu detektieren.
Diese Arbeit zeigt außerdem zwei Beispiele für die gezielte Modifikation, um Lanthanid Bindungsstellen einführen zu können. Auf chemischen und biochemischen Weg konnte isotopenmarkierte, in vitro transkribierte RNA modifiziert werden. Die Ergebnisse zeigen eindeutig eine Bindung von Lanthanid-Ionen an die modifizierte RNA. Die auftretenden, eher kleinen Effekte, sind vermutlich auf die noch zu hohe Flexibilität der eingeführten Modifikationen. Vor allem bei der chemischen Modifikation besteht hier noch Potential zur Optimierung, nachdem die generelle Anwendbarkeit der Methode demonstriert wurde.
Der letzte Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse von Kopplungsmustern zur Analyse und zum Vergleichen von Naturstoffen. Hier konnten aus einer Reihe von Derivaten eindeutig die identifiziert werden, die verglichen mit der Ausgangsstruktur, die gleiche Konformation besitzen. Die gewonnenen Ergebnisse decken sich hier mit durchgeführten biologischen Tests, die ebenfalls dasselbe Derivat als aktiv identifizieren konnten, was klar für eine Struktur-Aktivitäts-Beziehung spricht.
In der vorliegenden Arbeit werden Methoden und Anwendungen gezeigt, um skalare und dipolare Kopplungen im Bereich von Peptiden, Nukleinsäuren und kleinen Molekülen zu nutzen. Die durchgeführten Arbeiten reichen dabei von der speziellen Probenpräparation zur Messung von dipolaren Kopplungen bis hin zur Entwicklung neuer NMR-spektroskopischer Methoden zur Messung von Kopplungen mit höherer Präzision und an größeren Systemen als bisher.
Heparin wird als gerinnungshemmendes Medikament in vielen Bereichen eingesetzt: in niedriger Dosierung wird es vor allem zur Thromboseprophylaxe verwendet, in höheren Konzentrationen kommt es zum Beispiel in der Hämodialyse oder bei herzchirurgischen Eingriffen unter Verwendung der Herz-Lungen-Maschine zum Einsatz, um ein Gerinnen des Patientenblutes zu verhindern. Obwohl Heparin schon seit vielen Jahrzehnten eingesetzt wird, fehlt bis heute eine Methode, mit der sich die Heparin-Konzentration einfach, schnell und kostengünstig während des OP-Verlaufs bestimmen lässt. Vielmehr wird der Zustand des Patientenblutes über Gerinnungsverfahren eingeschätzt, die nur indirekt abhängig von Heparin sind und die von vielen Parametern beeinflusst werden. Eine Überwachung des Heparinspiegels ist mit diesen Methoden nicht möglich. Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn am Ende des Eingriffs die normale Blutgerinnung wiederhergestellt werden soll. Zu diesem Zweck wird Protamin verabreicht, welches das im Patientenblut zirkulierende Heparin binden und damit dessen gerinnungshemmende Wirkung neutralisieren soll. Die Verabreichung des Protamins geschieht jedoch nicht, wie es idealerweise wäre, entsprechend der aktuellen Heparin-Konzentration, da derzeit kein Heparin-Messverfahren existiert. Dies kann eine fehlerhafte Heparin-Neutralisierung zur Folge haben, welche mit weitreichenden Nebenwirkungen, vor allem einer erhöhten Blutungsgefahr, verbunden ist.
Aufgrund dieser Problematik wurde eine streulichtphotometrische Methode (LiSA-H) entwickelt, mit dem die Bestimmung der Heparin-Konzentration einer Patientenprobe während chirurgischen Eingriffen möglich ist. Diese basiert auf der Messung der Intensität des an Heparin-Protamin-Nanopartikeln gestreuten Lichts. Diese Nanopartikel bilden sich, sobald Protamin einer Lösung mit Heparin, z.B. heparinisiertes Blutplasma, zugegeben wird.
Mit Hilfe von analytischer Ultrazentrifugation sowie Rasterkraftmikroskop-Aufnahmen konnten die Größe und die Größenverteilung der Heparin-Protamin-Partikel charakterisiert werden. Beide Methoden zeigten gut übereinstimmende Ergebnisse und lieferten Partikeldurchmesser von etwa 70 – 200 nm.
Um den Prozess der Messung zu optimieren, wurde nach Filtrationsmethoden gesucht, um den zeit- und arbeitsaufwendigen Zentrifugationsschritt zu vermeiden. Dazu wurden Filtermembranen aus verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Porengrößen getestet, die eine Plasmagewinnung durch Filtration von Vollblut ermöglichen sollten. Leider war dies mit den getesteten Filtersystemen nicht möglich. Dies bleibt jedoch ein aktuelles Thema und wird weiterhin untersucht werden.
Zusätzlich zu der streulichtbasierten Messmethode konnte gezeigt werden, dass über fluoreszenzspektroskopische Methoden die Bestimmung kleiner Heparin-Konzentrationen möglich ist. Dafür wurde Protaminsulfat mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert und die Erniedrigung der Emissionsintensität des fluoreszierenden Protamins nach Zugabe von Heparin beobachtet. Aus dem Grad dieser Intensitätsabnahme lässt sich auf die Heparin-Konzentration schließen. Diese Methode wäre hervorragend dafür geeignet, das streulichtbasierte Verfahren zu ergänzen, das im niedrigen Konzentrationsbereich zunehmend unempfindlich wird. Hierfür müssen jedoch noch einige Messungen durchgeführt werden, um zu zeigen, ob eine Messung auch von Plasma- oder sogar Vollblutproben möglich ist.
Es wurde ein klinischer Prototyp entwickelt, der die Bestimmung der Heparin-Konzentration in einer Blutplasmaprobe während chirurgischer Eingriffe ermöglicht. Dabei wird eine LED mit einem Emissionsmaximum bei 627 nm verwendet und die Streulichtintensität zur Bestimmung der Anzahl und der Größe der Heparin-Protamin-Partikel genutzt. Die Steuerung der Messung sowie die Auswertung der Messdaten werden mit einem Netbook und eigens dafür neu entwickelter Software realisiert. Mit diesem Prototyp lässt sich reproduzierbar aus der Änderung der Streulichtintensität einer Blutplasmaprobe nach Protaminzugabe innerhalb weniger Minuten deren Heparin-Konzentration bestimmen. Es wurde eine Kalibrierfunktion erstellt, mit der es möglich ist, aus der Streulichtintensität die Heparin-Konzentration zu berechnen.
Eine erste Studie im Universitätsklinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt a.M., bei der bei 50 herzchirurgischen Eingriffen unter Verwendung der Herz-Lungen-Maschine parallel zur üblichen Gerinnungsmessung eine Heparin-Bestimmung mit dem neuen Heparin-Assay erfolgte, zeigte, dass es mit diesem Verfahren möglich ist, im OP-Verlauf die Heparin-Konzentration im Patientenblut zu ermitteln. Daraus konnten schließlich weitere Informationen wie die individuelle Geschwindigkeit des Heparin-Abbaus erhalten werden.
Eine zweite Studie in der Kinderkardiologie des Universitätsklinikums Gießen, deren Ergebnisse statistisch noch nicht vollständig ausgewertet sind, wurde ebenfalls mit Erfolg abgeschlossen. Die vorläufigen Ergebnisse zeigten hier, dass sich die Heparin-Abbaukinetik bei Erwachsenen und Kindern deutlich unterscheidet. Zudem zeigte sich, dass die gemessene Gerinnungszeit bei Kindern wesentlich schlechter (nur 30 % der Fälle) mit der gemessenen Heparin-Konzentration korreliert als bei Erwachsenen (etwa 70 % der Fälle).
Die vorliegende Untersuchung orientierte sich im Kern an der Frage, wie Bildung und Wissen als gesellschaftliche ebenso wie als wirtschaftliche Ressource zum Ausgangspunkt für eine in die Zukunft weisende gesellschaftlich-politische Programmatik werden könnten. Gemeint ist damit die Formulierung einer idealerweise auch auf Unterstützung durch politik- und sozialwissenschaftliche Forschung zurückgreifende Zielvorstellung. Auf deren Basis sollten die politische, ökonomische und sozio-kulturelle Fortentwicklung des Libanon gestattende Reformen initiierbar sein und bestehende Entwicklungs- Repräsentations- und Identitätsdefizite vermindert oder gar behoben werden können.
Die zur Beantwortung dieser Frage vorgenommene, vier Haupt-Untersuchungsschritte umfassende Analyse setzte in einem ersten Untersuchungsschritt (Kapitel 2) bei der Schilderung der Entstehungsbedingungen des heutigen Libanon an, dessen geostrategische Lage als eine der Hauptursachen für die politische Situation des Landes, auf dessen Territorium unter anderem auch nichtlibanesische Akteure kriegerische Handlungen austrugen, identifiziert wurde. Insgesamt wurden sowohl exogene wie auch endogene Faktoren für die durch eine chronische Instabilität gekennzeichnete politisch-historische Problematik des Libanon herausgearbeitet. Dabei wurden insbesondere zahlreiche Zäsuren und schwerwiegende innenpolitische Dissenskonstellationen in der politischen Geschichte des Libanon evident. Anschließend wurden die heute vorzufindenden spezifisch-libanesischen Strukturen von Politik, Ökonomie und Gesellschaft in den Blick genommen und neben den schon genannten Identitäts- politischen Repräsentations- und Entwicklungsproblemen folgende gesellschaftlich-politische Problemlagen identifiziert: auf Globalisierung und Bürgerkrieg zurückzuführende ökonomische Probleme - aus politischer Instabilität und dem Nahostkonflikt resultierende Probleme - Aus der innenpolitischen Systemkrise und Reformresistenz ableitbare Probleme. Als die zentralen innenpolitischen Probleme wurden die Existenz bewaffneter subnationaler Akteure, die ungleiche Verteilung von Machtressourcen und entsprechende Machtasymmetrien zwischen den unterschiedlichen gesellschaftlichen Gruppen sowie das den ganzen Libanon überziehende und desintegrativ wirkende Patronage- und Klientelsystem, politischer Konfessionalismus sowie fragile Institutionen im Zusammenhang mit einem verbreitet uneffektiv operierenden Staatsapparat benannt. Außerdem wurden aus strukturellen Ungleichheiten gesellschaftlicher Gruppen hervorgehende soziale Probleme identifiziert. Dabei konnte gezeigt werden, dass auch das libanesische Bildungswesen von allen genannten innenpolitischen Defiziten infiziert und damit strukturell erheblich geschwächt wurde. Das in einer Zeit, in der die Ressource Wissen – Wissensproduktion und Wissensintensität - ein immer wichtiger werdender Treiber für Innovation, Wohlstand und gesellschaftlich-ökonomische, aber auch soziokulturelle Weiterentwicklung darstellt. Als ein entscheidendes Moment wurde außerdem der Dauerkonflikt der zentralen politischen Akteure benannt, aus dem das Fehlen eines konsistenten politischen Handelns und das unter anderem – neben dem chronischen Repräsentationsproblem - darauf beruhende staatliche Legitimationsdefizit entscheidend beruhen.
Der zweite Untersuchungsschritt (Kapitel 3) legte in drei Teilschritten die theoretischen und definitorischen Grundlagen der Untersuchung, indem dargelegt wurde, was unter Bildung einschließlich ihrer Merkmale, Strukturen und Steuerungsoptionen zu verstehen ist und wie sich Erziehung und Sozialisation voneinander unterscheiden. Dabei wurden die verschiedenen in der arabischen Sprache für Bildung benutzten Begriffe vorgestellt, die eine wissens-, erfahrungs-, entwicklungs- bzw. wachstums- oder kultur- bzw. verhaltensbezogene Dimension haben können. Bildung wurde überdies als ein Prozess aufgefasst, in dessen Verlauf das Individuum reproduzierbare Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten, doch zugleich auch persönliche Werthaltungen und Einstellungen internalisiert. Parallel dazu wurde die die Entwicklung der Gesamtgesellschaft fördernde Funktion von Bildung herausgestrichen, indem auf bildungsinduzierte Veränderungen auf gesellschaftlicher politischer, kultureller und ökonomischer Ebene wie aber auch auf der Individualebene (Wissenstransfer) und Interaktionsebene (kommunikatives Rollenhandeln) verwiesen wurde. Gesprochen wurde in diesem Zusammenhang von einem kollektiven Lernvorgang, der den Wandel gesellschaftlicher Steuerungskapazitäten und damit struktureller Problemlösungsmöglichkeiten eines Gesellschaftssystems einschließt. Es wurde argumentiert, dass es unter der Voraussetzung der Kreation potentieller Entwicklungschancen – Bildung als Entwicklungsmotor - zur Schaffung neuer Strukturen durch Bildung, verstanden im Sinne eines eigenständigen gesellschaftlich ausdifferenzierten und institutionalisierten Bereichs, kommen kann. Das daran gekoppelte Geschehen wurde erstens unter den für den Libanon systemspezifischen Kontextbedingungen von Sozialisation sowie den sich an sozialen und politischen Interessen orientierenden Erziehungsnormen expliziert und zweitens als Instrument für die Sicherung von Qualifikation sowie politischer Legitimation und Ausübung von Herrschaft beschrieben. Drittens wurde Bildung als eine zentrale Prämisse für Emanzipation und Demokratisierung gesellschaftlicher Strukturverhältnisse gekennzeichnet.
Viertens wurde die stets knappe und distinktive Züge tragende Ressource Bildung als gesellschaftsstrukturierender Vorgang angesichts der Interdependenz zwischen Bildungschancen sowie Bildungspartizipation einerseits und dem sozialen Status des Individuums und dessen Familie andererseits herausgearbeitet und in diesem Kontext die gravierende Ungleichheit beim Zugang zu Bildung im Libanon nachgewiesen.
Die beiden folgenden Teilschritte befassten sich mit bildungspolitischen Überlegungen hinsichtlich der Gestaltung von institutionellen Bildungsprozessen sowie mit der Veränderung des Bildungsgeschehens und dessen Einfluss auf Umfang und Charakter des Humankapitals im Rahmen des Globalisierungsprozesses. Dabei wurde zunächst die Steuerungsfunktion von Bildungspolitik im Rahmen des Treffens zentraler Entscheidungen über die Zukunft des Landes thematisiert. Bildungspolitik inklusive Bildungsplanung und Bildungsökonomie wurden insofern als eine zentrale Schnittstelle politisch-strategischen Handelns in Bezug auf die inhaltliche und politische Ausrichtung des libanesischen Bildungssystems im Lichte seiner Qualifikations-, Allokations- und Sozialisationsfunktion von Bildung identifiziert. Die libanesische Bildungspolitik wurde in einen Zusammenhang mit der Multireligiosität sowie der Konkurrenzkonstellation zwischen staatlichen und religiösen Bildungseinrichtungen sowie den daraus resultierenden Auswirkungen auf politisches und gesellschaftliches Handeln reflektiert. Dabei wurden die bildungspolitische Inkohärenz in Bezug auf Form, Inhalt und Prozesse sowie besonders die ideologische Funktion der Bildungspolitik deutlich, die normative, für die Zukunft des Libanon relevante Erziehungsziele formuliert und inhaltlich über Werthaltungen, bildungsspezifisches Informationsspektrum und Unterrichtsthemen entscheidet. So wurde außerdem deutlich, dass die politische Durchdringung von Bildungspolitik Bereiche wie Bildungsgerechtigkeit und -chancen, inhaltlich-curriculare Ausrichtung, aber auch die formale Organisation von Bildungseinrichtungen sowie den Zuschnitt der bildungsinstitutionellen Interaktionssysteme (z. B. Interaktionssystem Unterricht oder Interaktionssystem Schule) tangiert. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, dass sich das aktuelle Bildungssystem im multireligiösen Libanon der Globalisierung noch nicht vollständig unterworfen hat, zumal hier – zumindest zu einem beachtlichen Teil - bis dato eher eine Lokalisierungstendenz sichtbar wird und damit ein vorläufiges Insistieren auf lokale und regionale Bildungstraditionen. Das bedeutet allerdings nicht, dass Bildung und Wissenschaft als strategische Größe der Zukunftssicherung im Libanon ausgeblendet würden oder dass die Auswirkungen der Globalisierung auf das libanesische Bildungssystem nicht spürbar wären. Vielmehr breitet sich durchaus vermehrt das Bewusstsein aus, wie wichtig eine Investition in Humankapital im Sinne der Formierung einer wissensbasierten Wirtschaft ist und unter Einbeziehung einer möglichst großen Anzahl von Akteuren erhebliche Chancen zunächst einmal ökonomischer, dann aber auch politischer und gesellschaftlicher Weiterentwicklung bietet. In diesem Kontext wurde deutlich, dass dabei nicht nur Wirtschaftswachstum und ein höherer Beschäftigungsstand ausschlaggebend sind, sondern insbesondere auch eine größere gesellschaftliche Kohäsion durch erhöhte Bildungspartizipation und durch einen höheren sozialen Status erreichbar ist.
Im dritten, sich mit Entwicklungsverläufen, Systemkomponenten, Bestandsvoraussetzungen und Kennziffern von Bildung im Libanon beschäftigenden Untersuchungsschritt (Kapitel 4) wurde zunächst die historische Herausbildung des uns heute bekannten libanesischen Bildungswesens erläutert, bevor anschließend konstitutionelle Rahmenbedingungen, Leistungen und Leistungsfähigkeit, disziplinäres Spektrum und die Anzahl von an libanesischen Universitäten Immatrikulierten dargelegt wurden.
Im vierten Untersuchungsschritt (Kapitel 5) ging es um die Bestimmung der gegenwärtigen Bildungssituation im Libanon und um die Reflexion der Rolle, welche die Bildung künftig im Libanon spielen wird bzw. spielen sollte. Dabei spielten schichtabhängig ungleich verteilte Bildungszugangschancen ebenso eine Rolle wie die sich quantitativ immer weiter ausdehnende Schul- und Universitätsausbildung von Mädchen und Frauen. Den zu beklagenden Defiziten wurden schließlich potentielle Funktionen von Bildung als Entwicklungsmotor gegenübergestellt und die politischen Voraussetzungen dafür benannt. Im Anschluss daran wurden im Rahmen des Kapitels 6 die um die aktuelle und künftige Lage der Bildung im Libanon sowie um sich daran koppelnde Fragen kreisenden Interviews dokumentiert, ausgewertet und politisch-soziologisch kommentiert. Dieser Einordnungsversuch ist Grundlage für die nachfolgend formulierte Prognose hinsichtlich der Motive, Bedingungen und Folgen, aber auch Hemmfaktoren einer notwendigen Reform des libanesischen Bildungswesens.