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Lebertransplantation
(1988)
Die Biologie der Onkogene
(1991)
Onkogene wurden zuerst als dominante, maligne transformierende Gene in den Genomen von Retroviren identifiziert. In normalen Zellen existieren eng verwandte Gene, die phylogenetisch hochkonserviert sind und wichtige regulatorische Funktionen bei Differenzierung und Wachstum haben. Diese Gene werden als Proto-Onkogene bezeichnet. Onkogene haben häufig ähnliche, Jedoch aberrante enzymatische oder regulatorische Aktivitäten wie die normalen Gene. Sie werden in verschiedene Klassen eingeteilt (Proteinkinasen, GTP-bindende Proteine, Wachstumsfaktor-Analoga, nukleare Proteine, Wachstumsfaktor-Rezeptor-Analoga). Die normalen Funktionen der Proto-Onkogene werden schon ansatzweise verstanden. So regeln beispielsweise die Analoga der Tyrosinkinase-Onkogene unter anderem die Hämatopoese. Ein neuer Vertreter dieser Gruppe wurde von uns isoliert und als c-tkl bezeichnet.
Onkogene treten in malignen Geweben auch unabhängig von Retroviren auf. Mit DNA aus Tumoren gelang es in Transfektionsexperimenten, normale Zellen zu transformieren. Die Analyse zeigte, daß ein Onkogen in die Zellen eingeschleust worden war, das man schon von Experimenten mit Retroviren kannte. Gene, die das Transformations-Potential der Onkogene inhibieren, werden als Tumor-Suppressor-Gene bezeichnet und stellen einen neuen Zweig der Krebsforschung dar.
Insgesamt ist die Entstehung einer Krebszelle immer an eine oder mehrere genetische Veränderungen gebunden, die ein regulatorisch wichtiges normales Gen funktionell ändern oder es zur falschen Zeit, in der falschen Zelle oder in der falschen Menge exprimieren. Diese genetische Änderung kann angeboren sein, sie kann durch die Infektion mit Viren, durch Strahlen, durch chemische Karzinogenese oder durch spontane Mutation erfolgen. Die Tatsache, daß heute eine Vielzahl von Genen bekannt ist, deren Veränderung Krebs induziert, läßt für die Zukunft eine wesentlich verbesserte Tumor-Diagnostik und eine spezifischere Therapie erwarten. Die systematische Aufklärung der Genome höherer Organismen dürfte für das Studium der Tumor-Suppressorgene und der Onkogene neue Erkenntnisse liefern.
Die immunturbidimetrische Bestimmung von Proteinen im Serum in niedriger Konzentration wie des CRP,mit klinisch chemischen Analysensystemen, ist aufgrund der Eigentrübung der Probe problematisch. Durchdie Verwendung eines Tris-Puffers, der das Detergens Teepol enthält, gelingt es- die Eigentrübung des Probenansatzes stark herabzusetzen, ohne die Antigen-Antikörper-Komplexbildungzu stören,- den Verlauf der Immunkomplexbildung so zu steuern, daß eine optimale Messung am Boehringer-Hitachi705 durch Einpunkteichung möglich ist,- CRP im Serum ohne Vorverdünnung der Probe im Konzentrationsbereich von 5-400 mg/1 zu messen.Die Impräzision in Serie und von Tag zu Tag hat WC-Werte von 1,5 bis 3,6 %. Im Vergleich mit der radialen Im-mundiffusion zeigt die immunturbidimetrische Bestimmung eine gute Richtigkeit, die Vergleichbarkeit zur im-munnephelometrischen Bestimmung am Kallestad QM 300 ist weniger gut.
Präsenzdiagnostik in der Laboratoriumsmedizin ist die zuverlässige Erbringung von Laborbefunden in einer dem Krankheitszustand des Patienten angemessenen Zeit, unter wirtschaftlichen Bedingungen.
Ergänzend zu den konventionellen Analysenverfahren, die auf der Anwendung von Reagenzien in gelöster Form und photometrischer Messung beruhen, wurden seit Anfang der 80er Jahre alternative Systeme entwickelt.
Die alternativen Systeme bestehen aus Reagenzträgern sowie Meß- und Auswertegeräten. Die Reagenzträger enthalten die zur Analysenreaktion erforderlichen Reagenzien, entweder in trockener Form oder in Kammern von Reaktionskassetten. Die Meß- und Auswertegeräte sind vollmechanisiert und haben den Vorteil der einfachen Bedienbarkeit.
Aufgrund apparativer Einfachheit kehrt möglicherweise der Teil der Labordiagnostik, der aufgrund der Einführung der Qualitätskontrolle und steigender Kosten in Laborgemeinschaften verlagert wurde, zurück zum niedergelassenen Arzt. Dadurch wäre in diesem ärztlichen Bereich ähnlich den Krankenhäusern eine Präsenzdiagnostik möglich.
Zur Zeit ist die Qualität der alternativen Analysensysteme noch unzureichend gesichert, da die seit über einem Jahrzehnt bewährten Qualitätssicherungsmaßnahmen der konventionellen Techniken nicht anwendbar sind. Auch liegen teilweise nur unzureichende Kenntnisse über Störmöglichkeiten und Referenzbereiche für 25°C-Methoden vor.
Background: During the current second wave of COVID-19, the radiologists are expected to face great challenges in differentiation between COVID-19 and other virulent influenza viruses, mainly H1N1. Accordingly, this study was performed in order to find any differentiating CT criteria that would help during the expected clinical overlap during the current Influenza season.
Results: This study was retrospectively conducted during the period from June till November 2020, on acute symptomatic 130 patients with no history of previous pulmonary diseases; 65 patients had positive PCR for COVID-19 including 50 mild patients and 15 critical or severe patients; meanwhile, the other 65 patients had positive PCR for H1N1 including 50 mild patients and 15 critical or severe patients. They included 74 males and 56 females (56.9%:43.1%). Their age ranged 14–90 years (mean age 38.9 ± 20.3 SD). HRCT findings were analyzed by four expert consultant radiologists in consensus. All patients with COVID-19 showed parenchymal or alveolar HRCT findings; only one of them had associated airway involvement. Among the 65 patients with H1N1; 56 patients (86.2%) had parenchymal or alveolar HRCT findings while six patients (9.2%) presented only by HRCT signs of airway involvement and three patients (4.6%) had mixed parenchymal and airway involvement. Regarding HRCT findings of airway involvement (namely tree in bud nodules, air trapping, bronchial wall thickening, traction bronchiectasis, and mucous plugging), all showed significant p value (ranging from 0.008 to 0.04). On the other hand, HRCT findings of parenchymal or alveolar involvement (mainly ground glass opacities) showed no significant relation.
Conclusion: HRCT can help in differentiation between non-severe COVID-19 and H1N1 based on signs of airway involvement.
Diese Versuchsreihe beschäftigte sich mit der Fragestellung, ob günstige Handelsmarken- Zigaretten mehr Feinstaub als teure Markenzigaretten emittieren. Dabei wurde der Passivrauch untersucht, welcher durch das Verrauchen verschiedener Zigarettenmarken entstand. Feinstaub stellt heutzutage den wichtigsten einzelnen gesundheitsschädlichen Faktor in Innenräumen dar. Das Augenmerk liegt dabei hauptsächlich auf den feinen Partikeln (PM2,5, PM1). Tumore, chronische Atemwegserkrankungen und eine erhöhte Mortalität stellen nur einen Teil der massiven gesundheitlichen Folgen durch Feinstaub dar. Vulnerable Bevölkerungsgruppen wie Kinder und alte Personen sind besonders durch Passivrauch gefährdet. Die Ergebnisse der Versuchsreihe dienen als Grundlage, um den gesundheitsschädlichen Einfluss des Passivrauchs zu interpretieren. Günstige Handelsmarken-Zigaretten weisen, unter anderem wegen des beständig ansteigenden Zigarettenpreises als auch der anhaltenden Inflation in Deutschland, einen wachsenden Marktanteil auf. Daher müssen sie auch weiterhin in wissenschaftlichen Untersuchungen mit einbezogen werden.
Drei teure sowie drei günstige Zigarettenmarken wurden miteinander und mit der Referenzzigarette 3R4F der Universität Kentucky verglichen. Zu den teuren Marken zählten Marlboro, Camel und Nil. Die günstigeren Handelsmarken-Zigaretten waren Giants, Goldfield und Jakordia. Die Rauchpumpe „Automatic environmental tobacco smoke emitter“ (AETSE) ermöglichte in einem definierten Raum der abgeschlossenen Rauchkammer, Passivrauch zu erzeugen, ohne die menschliche Gesundheit zu gefährden. Ein standardisiertes Rauchprotokoll garantierte dabei reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse. Das Laser Aerosolspektrometer (LAS) Modell 1.109 der Firma Grimm wies eine Messspanne von 0,25 μm bis 32 μm auf. So konnte der Feinstaub gemessen und gruppiert werden. Obwohl der Versuchsaufbau nicht vollkommen realitätsgetreu war, entstand ein adäquater Vergleich der Feinstaubemissionen von (Handels-)Markenzigaretten.
PM10 und PM2,5 wurden erhoben, weil sie die von der EU und WHO standardisierten Messwerte für die Luftverschmutzung durch Feinstaub sind. Die Messung von PM1 rechtfertigt sich durch die stärker gesundheitsschädigende Komponente von Partikeln dieser Größenordnung. Für diese drei Größenfraktionen wurden die mittlere Konzentration Cmean sowie die Area Under The Curve (AUC) ermittelt. Die AUC stellt dabei die Höhe der Gesamtexposition durch Feinstaub dar.
Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe zeigen, dass PM1 den größten Anteil der Feinstaubemission der getesteten Zigaretten ausmachte. Alle Zigarettenmarken haben in einem abgeschlossenen Raum Feinstaubmengen in gesundheitsgefährdender Menge produziert. Die Handelsmarke Jakordia emittierte beim Verrauchen generell weniger Feinstaub als alle anderen Zigarettenmarken. Im Allgemeinen konnte kein Unterschied zwischen den günstigen Handels- und den teuren Markenzigaretten festgestellt werden. Es ist wissenschaftlich belegt, dass sich jede Feinstaubkonzentration negativ auf die Gesundheit auswirkt. Die Ergebnisse können dementsprechend in Gänze unter dem Gesichtspunkt der Gesundheitsschädlichkeit eingestuft werden.
Aufgrund veralteter und unspezifischer, beziehungsweise fehlender Angaben zu den Inhaltsstoffen der einzelnen Zigarettensorten, konnte die Ursache der Unterschiede zwischen Jakordia und den anderen Marken nicht geklärt werden. Die Zigarettenhersteller müssen verpflichtet werden, die detaillierten Zusammensetzungen der Tabakprodukte den Behörden wie dem BMEL oder dem Bundesgesundheitsministerium zugänglich zu machen. Dies wäre ein wichtiger Bestandteil für die zukünftige Forschung und Risikobewertung der verschiedenen Inhalts- und Zusatzstoffe.
Die Bande q23 auf Chromosom 11 ist in zahlreiche reziproke chromosomale Translokationen verwickelt. Diese sind dominant mit dem Krankheitsphänotyp einer AML, ALL und seltener mit malignen Lymphomen und myelodysplastischen Syndromen assoziiert. Mittlerweile sind fünfundachtzig cytogenetische Aberrationen der Bande 11q23 bekannt. Das auf 11q23 betroffene Gen wird als das Mixed Lineage Leukemia (MLL), Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL-1), Human Homolog of trithorax (HRX) oder als Human Trithorax 1 (Htrx1) bezeichnet. Die häufigsten Partnergene des MLL sind AF4 (40 %), AF9 (27 %), sowie ENL, AF6, ELL und AF10 (4-7 %).
Die Bruchpunkte von t(11;V) Translokationen sind nicht gleichmäßig über das gesamte, 92 kb große humane MLL-Gen verteilt, sondern liegen alle in der 8,3 kb großen Bruchpunktsregion Bpr. Auch innerhalb der Bpr ist die Verteilung der Translokationsbruchpunkte nicht homogen. Die Bruchpunkte von Patienten mit de novo Leukämien und einem Alter über einem Jahr liegen mehrheitlich in der 5’-Hälfte der Bpr, dem Subcluster I. Dagegen liegen die Bruchpunkte von Patienten mit therapiebedingten Leukämien und einem Alter unter einem Jahr überwiegend in der 3’-Hälfte der Bpr, dem Subcluster II.
Neuere Forschungsergebnisse zeigten, daß DNA-Doppelstrangbrüche auf zwei verschiedenen Chromosomen eine hinreichende Voraussetzung für das Entstehen chromosomaler Translokationen sind. Aufgrund der inhomogenen Verteilung der Translokationsbruchpunkte im MLL-Gen stellte sich die Frage, ob bestimmte Regionen dieses Gens für DNA-Doppelstrangbrüche prädisponiert sind. Interessanterweise ist Subcluster II extrem sensitiv gegenüber DNA-Doppelstrangbrüchen, die durch cytotoxische Agenzien oder Apoptose-auslösende Ereignisse induziert werden können. In unserer Arbeitsgruppe konnte eine etwa 200 bp große Region lokalisiert werden, über die sich nahezu alle Etoposid-induzierten DNA-Doppelstrangbrüche verteilten.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß die Bildung von DNA-Doppelstrangbrüchen in dieser Region durch die Gabe eines Caspase-Inhibitors gehemmt werden kann. Eine Etoposid-induzierte Protein-DNA-Wechselwirkung konnte allerdings nicht nachgewiesen werden. In der Literatur fanden sich Hinweise darauf, daß Subcluster II im Gegensatz zu Subcluster I eine verstärkte Histonacetylierung aufweist. Basierend auf diesen Hinweisen sollte die Arbeitshypothese untersucht werden, ob Subcluster II einen geninternen Promotor des MLL-Gens darstellt.
Die potentielle Promotorregion wurde zunächst durch Computeranalysen eingegrenzt. Mit RT-PCR Experimenten wurde anschließend der potentielle geninterne Promotor des murinen Mll-Gens in einer murinen Fibroblastenzellinie lokalisiert, die einen Transkriptionsstop und eine Polyadenylierungssequenz in Exon 4 des Mll-Gens trug. Um die am Mausmodell gewonnenen Erkenntnisse auch im humanen System zu überprüfen, wurde die geninterne Promotorregion des humanen MLL Gens vor ein Luciferasereportergen kloniert. Durch RTPCR konnte der geninterne Transkriptionsstart im Subcluster II des humanen MLL-Gens lokalisiert werden. Damit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, daß Transkriptionsinitiation und genetische Instabilität im Subcluster II des humanen MLL-Gens kolokalisieren.
Durch Deletionsmutanten wurde die Bedeutung der einzelnen Module dieser Promotorregion ermittelt. Dabei zeigte sich, daß die Anwesenheit von zwei retromobilen Elementen eine Enhancer-Funktion haben. Demgegenüber zeigte die homologe murine Sequenz, die in unserer Arbeitsgruppe gleichzeitig von S. Scharf untersucht wurde und für die keine erhöhte Anfälligkeit für DNA-Doppelstrangbrüche bekannt ist, nur eine schwache Promotoraktivität. Dies weist auf einen Zusammenhang zwischen der genetischen Instabilität von Subcluster II und der Rate geninterner Transkriptionsinitiationsprozesse hin.
Das Protein, für das das Transkript des geninternen murinen Promotors kodiert, wurde mittels immunhistologischer und Western Blot Experimente nachgewiesen. Dabei konnte gezeigt werden, daß dieses Protein, wie auch das MLL-Protein, proteolytisch durch Taspase1 und daß sich ein Mini-MLL-Komplex bildet.
Ziel der vorliegenden In-vitro-Untersuchung war der Vergleich drei unterschiedlicher maschineller Nickel-Titan-Wurzelkanalinstrumente bezüglich ihres Vermögens, künstliche Wurzelkanäle mit einem standardisierten Krümmungsradius von 36° nach der Crown-downMethode aufzubereiten. Die verwendeten Systeme waren Profile .04- und Profile .06-Feilen, sowie Mity -Roto-Feilen; angetrieben wurden die Instrumente mit dem ATR Tecnika Motor, einem drehmomentbegrenztem, computergesteuerten Endodontiemotor. Insgesamt wurden vom selben Behandler 60 Kanäle aufbereitet, nachdem diese zuvor in drei Gruppen aufgeteilt wurden: Gruppe 1 wurde ausschließlich mit Profile .04-Instrumenten aufbereitet, Gruppe 2 mit Mity-Roto-Feilen und Gruppe 3 in der Kombination Profile .04-, sowie Profile .06-Feilen. Die einzelnen Kanäle wurden in Hinsicht der Parameter Aufbereitungszeit, Arbeitslängenverlust, Gewichtsverlust, Instrumentenfraktur, sowie Veränderungen der Kanalanatomie miteinander verglichen. Durch Übereinanderprojektion von DiapositivAufnahmen vor und nach Aufbereitung erfolgte die Auswertung der Veränderung der Kanalanatomie.
Hinsichtlich der Aufbereitungszeit gab es zwischen den Systemen Mity-Roto und Profile .04/06 keine statistisch signifikanten Unterschiede.
Die besten Ergebnisse bezüglich Verlust von Arbeitslänge wurden mit den Mity-Roto-Feilen erzielt. Bei allen 20 Kanälen wurde nach der Aufbereitung die volle Arbeitslänge wieder erreicht. Im Gegensatz dazu ergaben sich bei der Aufbereitung mit Profile .04-Instrumenten in allen 20 Kanälen Arbeitslängenverluste, diese betrugen im Mittel 2,8 mm. Mit nur 0,3 mm mittleren Verlusts an Arbeitslänge unterscheidet sich die Profile .04/06-Gruppen nicht statistisch signifikant von der Mity-Roto-Gruppe, es gilt aber hierbei zu berücksichtigen, dass die von einer Fraktur betroffenen Kanäle nicht in die statistischen Auswertungen einbezogen wurden. Insgesamt wurde bei der Kombination der Instrumente Profile .04 und .06, d.h. in Gruppe 3, bei ca. der Hälfte der Kanäle die ursprüngliche Arbeitslänge nicht erreicht.
Die Auswertung dieses Parameters weist darauf hin, dass eine Kombination der Profile .04-Instrumente mit den stärker konischen .06-Instrumenten für die oberen Kanalanteile zu einer Verbesserung der Ergebnisse führt. Demgegenüber sind die Mity-Roto-Instrumente mit ihrem 2-prozentigem Konus in der Lage, auch ohne den zusätzlichen Einsatz eines stärker konischen Instruments für den Kanaleingang bei allen Kanälen die Ursprungsarbeitslänge zu erreichen. Bei den Werten für den Gewichtsverlust nach Aufbereitung unterschieden sich die drei Aufbereitungsmethoden statistisch nicht voneinander.
Bei sechs von 60 aufbereiteten Kanälen ergaben sich Frakturen, dies entspricht einer Frakturrate von 10 %. Absolut gesehen traten nur bei den Profile 04-Instrumenten Frakturen auf, jeweils drei bei der Profile .04- Gruppe und ebenfalls drei bei der Profile .04/06-Gruppe. Häufigste Frakturstelle war das apikale Drittel des 16 mm langen Arbeitsteils der Feile. Betroffen waren vor allem die Feilen stärkeren Durchmessers, insbesondere kam es bei der Feile # 30 in vier Fällen zu einer Fraktur. Die Mity-Roto-Feilen verfügen über eine hohe Arbeitssicherheit, in keinem der 20 Wurzelkanäle kam es zum Auftreten einer Fraktur.
Bezüglich der Veränderung der Kanalanatomie lässt sich für die Mity-Roto-Feilen ein weitgehend zentriertes Aufbereitungsverhalten feststellen. Hingegen weisen die Profile .04-Gruppe, sowie die Profile .04/06-Gruppe lediglich im apikalen Kanalanteil ein zentriertes Aufbereitungsmuster auf, im mittleren Teil kommt es zu einem stärkeren Abtrag an der Außenkurvatur und koronal ist eine Verlagerung des stärksten Abtrags nach mesial festzustellen.
Bei der Bewertung der Veränderung der Kanalanatomie muss berücksichtigt werden, dass durch die Diapositivtechnik nur eine Betrachtung in zwei-dimensionaler Weise möglich war, die dritte Ebene ist ausgespart und entzieht sich somit der Möglichkeit der Bewertung. Der Großteil von Studien, der sich mit der Aufbereitung von Wurzelkanälen beschäftigt, bereitet diese häufig nicht in dem starken Maße auf, wie in der vorliegenden Untersuchung geschehen. Statt einer Masterfeile von # 40, wie in der vorliegenden Untersuchung, wird häufig lediglich bis # 30, beziehungsweise # 35 aufbereitet.
Unter den Bedingungen der vorliegenden Studie führte die maschinelle
Wurzelkanalpräparation mit Profile .04-Instrumenten zu unbefriedigenden Ergebnissen, die sich jedoch durch den zusätzlichen Einsatz der stärker konisch geformten .06-Instrumente deutlich verbessern lassen. Aufgrund der relativ hohen Frakturhäufigkeit kann der kombinierte Einsatz von Profile .04- und Profile .06-Instrumenten für die Aufbereitung von gekrümmten Kanälen eingeschränkt empfohlen werden.
In Bezug auf alle erhobenen Parameter erzielte die Aufbereitung mit den Mity-Roto-Feilen die besten Ergebnisse und kann für die maschinelle Aufbereitung gekrümmter Wurzelkanäle empfohlen werden.
Ziel dieser Arbeit war es, eine Methode zur akustischen Konditionierung speziell für cochleaimplantierte Katzen zu entwickeln. Die Methode sollte bei den Katzen Interesse an akustischen Reizen induzieren und mit einem geringen Aufwand Hör- und Unterschiedsschwellen bestimmbar machen.
Dabei konnte auf den Erfahrungen aus der Arbeit von Manos Pramateftakis aufgebaut werden.
Bei der Katze handelt es sich um ein gutgeeignetes Tiermodell, wodurch sich die gewonnenen Ergebnisse in gewissem Maße auf den Menschen übertragen lassen. Zusammen mit den Resultaten aus den neurophysiologischen und histologischen Untersuchungen sollen sie helfen, die Implantate und deren Codierungsstrategien zu verbessern.
Es wurden insgesamt sieben Katzen für die Konditionierungsexperimente verwendet, davon vier Tiere, zwei taub geborene und zwei künstlich vertäubte, mit einem Cochleaimplantat ausgestattet. Es wurde sichergestellt, daß die Tiere vor der Implantation taub waren und keinerlei Hörerfahrung hatten. Die Tiere wurden im Alter von 2,5 bis 6,5 Monaten implantiert. Drei weitere Katzen dienten als hörende Kontrollen. Die sieben Katzen wurden zwischen 12 und 102 Tage konditioniert.
Die verwendeten Cochleaimplantate wurden in unserem Institut speziell für den Einsatz bei Katzen entwickelt. Es handelt sich dabei um fünf kugelförmige Reizelektroden, die in die Scala tympani eines Ohres inseriert wurden, und eine indifferente Elektrode. Es wurde ein rein monopolares Reizmuster verwendet. Bei der entwickelten Methode handelte es sich um eine operante Konditionierung mit positiver Verstärkung und einem konstanten Verstärkungsmuster. Die Konditionierungssitzungen fanden einmal täglich, an sieben Tagen der Woche in einer schalldichten Kammer statt, mit 15 – 20 Trials (Tests) pro Sitzung. Die Tiere wurden nicht futterdepriviert, erhielten aber für mindestens sechs Stunden vor der Konditionierung keine Nahrung.
Ziel war es, daß die Katzen ein Verhalten zur Frequenzdiskrimination erlernten. Dazu mußten die Tiere bei zwei verschiedenen Reizfrequenzen unterschiedliche Futternäpfe aufsuchen, um eine Belohnung zu erhalten. Das Hinlaufen zu dem richtigen Futternapf wurde als Treffer (Hit) gewertet und in jedem Fall verstärkt. Bei den Versuchen wurde bewußt auf eine Automatisierung verzichtet. Damit es möglich war auf das individuelle Verhalten der Katzen zu reagieren, wurde einem Versuchsleiter der Vorzug gegeben. Es waren mit dieser Methode nur durchschnittlich sieben Sitzungen oder 122,2 Trials nötig, damit die Tiere zuverlässig den Zusammenhang zwischen Reiz und Verstärker erkannten. Die Methode kann aufgrund dieser Daten als sehr effektiv bezeichnet werden, die mit wenig Zeitaufwand durchzuführen ist. Es konnte kein Unterschied zwischen normal hörenden und implantierten Tieren bezüglich des Lernerfolges festgestellt werden. Einzig die Katze, die erst im Alter von über sechs Monaten implantiert wurde, zeigte einen deutlich schlechteren Lernfortschritt als alle anderen Tiere. Möglicherweise ein Zeichen, daß bei dem Tier zum Zeitpunkt der Implantation die kritische Periode der Gehirnentwicklung bereits abgeschlossen war.
Mit dieser Methode konnte allerdings keine der Katzen ein Verhalten zur Frequenzdiskrimination erlernen. Die Tiere vermochten nicht die unterschiedlichen Reize den verschiedenen Futterstellen zuzuordnen. Das Fehlen eines Manipulandums und damit einer eindeutigen, zu verstärkenden Verhaltensweise könnten hierfür der Grund sein. Es ist zu vermuten, daß die Anforderungen an die Tiere in letzter Konsequenz zu schwierig waren. Weiterführende Untersuchungen werden nötig sein, um die Methode zu optimieren.
The G2A receptor (GPR132) contributes to oxaliplatin-induced mechanical pain hypersensitivity
(2017)
Chemotherapy-induced peripheral neuropathic pain (CIPN) is a common and severe debilitating side effect of many widely used cytostatics. However, there is no approved pharmacological treatment for CIPN available. Among other substances, oxaliplatin causes CIPN in up to 80% of treated patients. Here, we report the involvement of the G-protein coupled receptor G2A (GPR132) in oxaliplatin-induced neuropathic pain in mice. We found that mice deficient in the G2A-receptor show decreased mechanical hypersensitivity after oxaliplatin treatment. Lipid ligands of G2A were found in increased concentrations in the sciatic nerve and dorsal root ganglia of oxaliplatin treated mice. Calcium imaging and patch-clamp experiments show that G2A activation sensitizes the ligand-gated ion channel TRPV1 in sensory neurons via activation of PKC. Based on these findings, we conclude that targeting G2A may be a promising approach to reduce oxaliplatin-induced TRPV1-sensitization and the hyperexcitability of sensory neurons and thereby to reduce pain in patients treated with this chemotherapeutic agent.
Highligthts
• Marburg virus infects and replicates in primary human proximal tubular cells (PTC).
• Transcriptome analyses at multiple time points revealed a profound inflammatory response by IFNα, -y and TNFα signaling.
• Among the strongly downregulated gene sets were targets of the transcription factors MYC and E2F, the G2M checkpoint, as well as oxidative phosphorylation.
• Importantly, the downregulated factors comprise PGC-1α, a key factor in mitochondrial biogenesis and renal energy homeostasis, to be substantially downregulated in MARV-infected PTC.
• Our results suggest inflammation-induced changes in tubular energy metabolism as a possible factor in MARV-associated tubular dysfunction.
Abstract
Marburg virus, a member of the Filoviridae, is the causative agent of Marburg virus disease (MVD), a hemorrhagic fever with a case fatality rate of up to 90 %. Acute kidney injury is common in MVD and is associated with increased mortality, but its pathogenesis in MVD remains poorly understood. Interestingly, autopsies show the presence of viral proteins in different parts of the nephron, particularly in proximal tubular cells (PTC). These findings suggest a potential role for the virus in the development of MVD-related kidney injury. To shed light on this effect, we infected primary human PTC with Lake Victoria Marburg virus and conducted transcriptomic analysis at multiple time points. Unexpectedly, infection did not induce marked cytopathic effects in primary tubular cells at 20 and 40 h post infection. However, gene expression analysis revealed robust renal viral replication and dysregulation of genes essential for different cellular functions. The gene sets mainly downregulated in PTC were associated with the targets of the transcription factors MYC and E2F, DNA repair, the G2M checkpoint, as well as oxidative phosphorylation. Importantly, the downregulated factors comprise PGC-1α, a well-known factor in acute and chronic kidney injury. By contrast, the most highly upregulated gene sets were those related to the inflammatory response and cholesterol homeostasis. In conclusion, Marburg virus infects and replicates in human primary PTC and induces downregulation of processes known to be relevant for acute kidney injury as well as a strong inflammatory response.
The human immune system is determined by the functionality of the human lymph node. With the use of high-throughput techniques in clinical diagnostics, a large number of data is currently collected. The new data on the spatiotemporal organization of cells offers new possibilities to build a mathematical model of the human lymph node - a virtual lymph node. The virtual lymph node can be applied to simulate drug responses and may be used in clinical diagnosis. Here, we review mathematical models of the human lymph node from the viewpoint of cellular processes. Starting with classical methods, such as systems of differential equations, we discuss the values of different levels of abstraction and methods in the range from artificial intelligence techniques formalism.
Resilienz als Schutzfaktor vor der Entwicklung psychischer Erkrankungen ist angesichts der zunehmenden gesellschaftlichen Belastung durch chronischen Stress und stressassoziierte Folgeerkrankungen ein hochaktuelles Forschungsthema. Obwohl bereits zahlreiche Erhebungen zur Resilienz existieren, herrscht kein Konsens über die konkrete Operationalisierung des Konzepts. In der Folge differieren vorliegende Studienergebnisse stark voneinander, sind nur schwer miteinander vergleichbar und fraglich auf die Gesellschaft zu übertragen. Die vorliegende Arbeit untersucht daher, ob Haarcortisol einen geeigneten Biomarker in der Resilienzforschung darstellt und einen Beitrag zur Vereinheitlichung und Objektivierung dieses Forschungsgebietes leisten kann.
Zur Beantwortung dieser Frage wurde auf die Daten des aktuell laufenden Langzeitforschungsprojekts „Longitudinal Resilience Assessment“ der Universitätskliniken Frankfurt und Mainz aus den Jahren 2017 bis 2019 zurückgegriffen. Alle Proband*innen der psychisch gesunden Stichprobe (N= 192, 18-50 Jahre) füllten zu insgesamt drei Erhebungszeitpunkten nach Studieneinschluss und im Abstand von je drei Monaten Onlinefragebögen zur Ermittlung der aktuell vorherrschenden Stressexposition, der allgemeinen psychischen Gesundheit sowie des subjektiven Stresserlebens aus. Gleichzeitig fand die Entnahme von Haarproben für die Analyse der Haarcortisolkonzentration statt. Zum Studieneinschluss erfolgte ergänzend die Erhebung der Traumatisierung und negativen Erfahrungen im Kindesalter.
Mittels linearer multivariater Regression wurde ein Effekt möglicher anthropometrischer und soziodemographischer Einflussfaktoren auf die Cortisolkonzentration im Haar ausgeschlossen. Ferner wurde die Auswirkung der Lagerungszeit auf die Höhe der Cortisolwerte im Haar untersucht. Es zeigte sich, dass Haarproben mit einer kürzeren Lagerungszeit signifikant höhere Cortisolwerte aufwiesen als solche mit einer längeren Lagerungszeit. Die Stabilität der Cortisolkonzentrationen über die einzelnen Messzeitpunkte hinweg erwies sich dabei insgesamt nur als mäßig hoch. Zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen subjektivem und objektivem Stress, Traumatisierung und negativen kindlichen Erfahrungen, allgemeiner psychischer Gesundheit, Resilienz und HCC wurden Spearman-Rang-Korrelationen angewandt. Auch hier ließen sich keine statistisch signifikanten Zusammenhänge feststellen. Dennoch konnten bei Personen mit einer Veränderung des Stressniveaus während des Beobachtungszeitraumes eine insgesamt deskriptiv erhöhte Stressexposition sowie statistisch signifikant höhere Mengen an Haarcortisol beobachtet werden. Bei weiteren explorativen Datenanalysen innerhalb einer kleinen Subpopulation der Studienstichprobe konnten während des Einwirkens eines intensiven spezifischen Stressors erhöhte HCC-Werte in Verbindung mit schlechteren psychischen Gesundheitsergebnissen gebracht werden.
Auf Grundlage dieser Arbeit lässt sich kein relevanter Einfluss verschiedener Stressvariablen auf die Cortisolkonzentration im Haar ableiten. Auch die individuelle Resilienz steht in keinem Zusammenhang zum HCC. Die Ergebnisse der explorativen Untersuchungen deuten in Zusammenschau mit einer mäßig hohen Stabilität des HCC jedoch darauf hin, dass Haarcortisol ein veränderungssensitiver Biomarker sein kann. Bei intensiver spezifischer Stresseinwirkung steht es in Zusammenhang mit schlechteren Gesundheitsergebnissen und damit indirekt mit der individuellen Resilienz. In zukünftigen Arbeiten sollte untersucht werden, auf welche Weise die Höhe des Haarcortisols Hinweise auf die Auswirkungen einer spezifischen Stressexposition und damit auf den psychischen Gesundheitszustand eines Individuums liefern kann, um so Risikogruppen identifizieren und diese durch frühzeitige Interventionen vor der Entwicklung psychischer Erkrankungen schützen zu können.
Highlights
• Constrictional structures range from dome-and-basin folds to coeval folds and boudins.
• Under bulk constriction, the competent layer rotates slower than a passive plane.
• Extension-parallel and –perpendicular folds grow simultaneously.
• Extension-perpendicular folds affect previous boudins.
Abstract
We conducted scaled analogue modelling to show the influence of varying single layer initial orientation on the geometry of folds and boudins in a bulk constrictional strain field. The initial angle between the plane of shortening and the competent layer (θZ(i)) was incrementally increased from 0° to 90° by multiples of 11.25°. While the amount of layer thickening decreased with increasing θZ(i), the deformation structures produced range from pure dome-and-basin folds to coeval folds and boudins. Based on the attitude of fold axes, there are extension-parallel (FEPR) and extension-perpendicular (FEPP) folds, with axes subparallel and subperpendicular to the principal stretching axis (X), respectively. Coeval growth of FEPR folds and boudins occurred when θZ(i) > ca. 25°. The FEPP folds can be subdivided into a first type which affect the entire layer (if θZ(i) ranges between 11.25 and 78.75°) and a second type, referred to as FBEPP folds, which are affecting pre-existing boudins if θZ(i) > 45°. The interlimb angle of all types of folds increases with increasing θZ(i). Folds and boudins similar to the ones produced in this study can be found in salt domes and in tectonites of subduction zones.
Background/Objective: Evidence-based clinical pathways can be a useful tool for guideline implementation. However, there seem to be barriers to the use of clinical pathways. The aim of the present questionnaire survey was to assess the perceived usability of the clinical pathway “Overweight/obesity in children and adolescents at primary care level” and to identify factors promoting and hindering the use of the clinical pathway.
Methods: In January 2020, an online questionnaire survey was sent out to 3,916 general practitioners and 470 pediatricians in Austria. The data collected were analysed descriptively.
Results: A total of 148 people took part in the questionnaire survey (response rate 3.7 %). The majority of respondents indicated that they, in general, perceive evidence-based clinical pathways as helpful (90 %) and also make use of them (57 %). Few respondents (9 %) felt well-informed about new clinical pathways developed in Austria. Most of the respondents considered the clinical pathway “Overweight/obesity in children and adolescents at primary care level” as a useful support (60 %), as a reference work (72 %) or as a facilitator for justifying their approach to their patients (68 %). However, a large proportion of the respondents stated that the clinical pathway is not easily applicable in everyday practice. The three most frequently cited barriers to using the clinical pathway were lack of time resources, lack of structures and lack of financial incentives. Other display and access options (e. g., individualisation, integration into practice software) were most frequently cited as factors that might promote the use of the pathway.
Conclusion: Although the majority of the respondents had positive expectations regarding the use of the clinical pathway “Overweight/obesity in children and adolescents at primary care level”, many of them still perceived its usability in everyday clinical practice as difficult. The necessary next steps to improve the use of evidence-based clinical pathways seem to be: an economic and practicable design, easy accessibility of clinical pathways and the creation of framework conditions that facilitate their use in everyday practice.
Although exercise guidelines now recommend exercise for patients with MCI, the long-term effects of exercise in patients with MCI has not been reviewed systematically. The aim was to assess (1) the effectiveness of exercise and physical activity (EXPA) interventions in improving long-term patient-relevant cognitive and non-cognitive outcomes in people with mild cognitive impairment, (2) how well the included trials reported details of the intervention, and (3) the extent to which reported endpoints were in line with patient preferences that were assessed in patient workshops. Following PRISMA guidelines, we performed a systematic review and meta-analysis including randomized controlled trials. A total of ten studies were included after searching in six electronic sources from 1995 onwards. There is a trend that 6 + -month EXPA interventions improve global cognition 12 months after initiation. Evidence on long-term effects of EXPA interventions on non-cognitive health outcomes could not be meaningfully pooled and the individual studies reported mixed results. Workshop participants considered freedom from pain and stress, mood, motivation and self-efficacy to be important, but these outcomes were rarely addressed. Too little information is available on intervention details for EXPA programs to be replicated and confidently recommended for patients with MCI. PROSPERO registration in December, 2021 (CRD42021287166).
Objectives: Patient-level factors that influence compliance with a recommendation for CBT in nursing home residents diagnosed with depression were identified.
Methods: Within a cluster-randomized trial on stepped care for depression in nursing homes (DAVOS-study, Trial registration: DRKS00015686), participants received an intake interview administered by a licensed psychotherapist. If psychotherapy was required, patients were offered a referral for CBT. Sociodemographic characteristics, severity of depression, loneliness, physical health, antidepressant medication, prior experience with psychotherapy, and attitudes towards own aging were assessed. A binary regression determined predictors of compliance with referral.
Results: Of 123 residents receiving an intake interview, 80 were recommended a CBT. Forty-seven patients (58.8 %) followed the recommendation. The binary logistic regression model on compliance with recommended CBT was significant, χ2(9) = 21.64, p = .010. Significant predictors were age (Odds Ratio (OR) = 0.9; 95 % Confidence Interval (CI) = 0.82, 0.99; p = .024) and depression (OR = 1.33; 95 % CI = 1.08, 1.65; p = .008).
Conclusion: Within the implemented setting compliance rate was comparable to other age groups. Future interventions should include detailed psychoeducation on the benefits of psychotherapy on mild depressive symptoms in older age and evidence-based interventions to address the stigma of depression. Interventions such as reminiscence-based methods or problem-solving could be useful to increase compliance with referral, especially in very old patients (80+). Language barriers and a culturally sensitive approach should be considered when screening residents.
Association of mortality and early tracheostomy in patients with COVID-19: a retrospective analysis
(2022)
COVID-19 adds to the complexity of optimal timing for tracheostomy. Over the course of this pandemic, and expanded knowledge of the disease, many centers have changed their operating procedures and performed an early tracheostomy. We studied the data on early and delayed tracheostomy regarding patient outcome such as mortality. We performed a retrospective analysis of all tracheostomies at our institution in patients diagnosed with COVID-19 from March 2020 to June 2021. Time from intubation to tracheostomy and mortality of early (≤ 10 days) vs. late (> 10 days) tracheostomy were the primary objectives of this study. We used mixed cox-regression models to calculate the effect of distinct variables on events. We studied 117 tracheostomies. Intubation to tracheostomy shortened significantly (Spearman’s correlation coefficient; rho = − 0.44, p ≤ 0.001) during the course of this pandemic. Early tracheostomy was associated with a significant increase in mortality in uni- and multivariate analysis (Hazard ratio 1.83, 95% CI 1.07–3.17, p = 0.029). The timing of tracheostomy in COVID-19 patients has a potentially critical impact on mortality. The timing of tracheostomy has changed during this pandemic tending to be performed earlier. Future prospective research is necessary to substantiate these results.
Aim: To evaluate the influence of the width of keratinized tissue (KT) on the prevalence of peri-implant diseases, and soft- and hard-tissue stability.
Materials and methods: Clinical studies reporting on the prevalence of peri-implant diseases (primary outcome), plaque index (PI), modified plaque index (mPI), bleeding index (mBI), bleeding on probing (BOP), probing pocket depths (PD), mucosal recession (MR), and marginal bone loss (MBL) and/or patient-reported outcomes (PROMs; secondary outcomes) were searched. The weighted mean differences (WMD) were estimated for the assessed clinical and radiographic parameters by employing a random-effect model that considered different KT widths (i.e., <2 and ≥2 mm).
Results: Twenty-two articles describing 21 studies (15 cross-sectional, five longitudinal comparative studies, and one case series with pre–post design) with an overall high to low risk of bias were included. Peri-implant mucositis and peri-implantitis affected 20.8% to 42% and at 10.5% to 44% of the implants with reduced or absent KT (i.e., <2 mm or 0 mm). The corresponding values at the implant sites with KT width of ≥2 mm or >0 mm were 20.5% to 53% and 5.1% to 8%, respectively. Significant differences between implants with KT < 2 mm and those with KT ≥ 2 mm were revealed for WMD for BOP, mPI, PI, MBL, and MR all favoring implants with KT ≥ 2 mm.
Conclusion: Reduced KT width is associated with an increased prevalence of peri-implantitis, plaque accumulation, soft-tissue inflammation, mucosal recession, marginal bone loss, and greater patient discomfort.
Compressive knee joint contact force during walking is thought to be related to initiation and progression of knee osteoarthritis. However, joint loading is often evaluated with surrogate measures, like the external knee adduction moment, due to the complexity of computing joint contact forces. Statistical models have shown promising correlations between medial knee joint contact forces and knee adduction moments in particularly in individuals with knee osteoarthritis or after total knee replacements (R2 = 0.44–0.60). The purpose of this study was to evaluate how accurately model-based predictions of peak medial and lateral knee joint contact forces during walking could be estimated by linear mixed-effects models including joint moments for children and adolescents with and without valgus malalignment. Peak knee joint moments were strongly correlated (R2 > 0.85, p < 0.001) with both peak medial and lateral knee joint contact forces. The knee flexion and adduction moments were significant covariates in the models, strengthening the understanding of the statistical relationship between both moments and medial and lateral knee joint contact forces. In the future, these models could be used to evaluate peak knee joint contact forces from musculoskeletal simulations using peak joint moments from motion capture software, obviating the need for time-consuming musculoskeletal simulations.
Objective: To assess predictive factors for poststroke pneumonia (PSP) in patients with acute ischemic stroke (AIS) due to large vessel occlusion (LVO) of the anterior circulation, with special regard to the impact of intravenous thrombolysis (IVT) and endovascular treatment (EVT) on the risk of PSP. As a secondary goal, the validity of the A2DS2, PNEUMONIA, and ISAN scores in LVO will be determined.
Methods: Analysis was based on consecutive data for the years 2017 to 2019 from the prospective inpatient stroke registry covering the entire federal state of Hesse, Germany, using the Kruskal-Wallis test and binary logistic regression.
Results: Data from 4,281 patients with LVO were included in the analysis (54.8% female, median age = 78 years, range = 18–102), of whom 66.4% (n = 2,843) received recanalization therapy (RCT). In total, 19.4% (n = 832) of all LVO patients developed PSP. Development of PSP was associated with an increase in overall in-hospital mortality of 32.1% compared with LVO patients without PSP (16.4%; p < 0.001). Incidence of PSP was increased in 2132 patients with either EVT (n = 928; 25.9% PSP incidence) or combined EVT plus IVT (n = 1,204; 24.1%), compared with 2,149 patients with IVT alone (n = 711; 15.2%) or conservative treatment only (n = 1,438; 13.5%; p < 0.001). Multivariate analysis identified EVT (OR 1.5) and combined EVT plus IVT (OR 1.5) as significant independent risk factors for PSP. Furthermore, male sex (OR 1.9), age ≥ 65 years (OR 1.7), dysphagia (OR 3.2) as well as impaired consciousness at arrival (OR 1.7) and the comorbidities diabetes (OR 1.4) and atrial fibrillation (OR 1.3) were significantly associated risk factors (each p < 0.001). Minor stroke (NIHSS ≤ 4) was associated with a significant lower risk of PSP (OR 0.5). Performance of risk stratification scores varied between A2DS2 (96.1% sensitivity, 20.7% specificity), PNEUMONIA (78.2% sensitivity and 45.1% specificity) and ISAN score (98.0% sensitivity, 20.0% specificity).
Conclusion: Nearly one in five stroke patients with LVO develops PSP during acute care. This risk of PSP is further increased if an EVT is performed. Other predictive factors are consistent with those previously described for all AIS patients. Available risk stratification scores proved to be sensitive tools in LVO patients but lack specificity.
Das CD-44-Molekül ist ein membranständiger Oberflächenrezeptor, der als Adhäsionselement von Tumorzellen im Rahmen der Metastasierung genutzt wird. Berichte verweisen auf eine direkte Korrelation zwischen CD-44-Expression eines Tumors und der klinischen Prognose. Darüber hinaus kann der CD-44-Rezeptor auch intrazelluläre Signalwege aktivieren, und als solches Signalelement in die Regulation des Zellzyklus eingreifen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde postuliert, dass der CD-44-Rezeptor zellzyklusabhängige Veränderungen erfährt und sich daraus Modifikationen des Adhäsionsverhaltens von Tumorzellen ergeben.
Repräsentativ wurde an der Magenkarzinom-Zell-Linie MKN-45 die CD-44-Expression bzw. dessen Splice-Varianten während des Zellzyklus fluorometrisch untersucht (FACS-Analyse, konfokale Laserscan-Mikroskopie). Parallel wurde das Adhäsionsverhalten an isolierten und kultivierten humanen Endothelzellen evaluiert. Die Tumorzellen wurden zuvor mittels Aphidicolin synchronisiert. Als Kontrolle dienten nicht-synchronisierte Zellen.
Die Untersuchungen verdeutlichten eine spezifische Expression der CD-44-Varianten CD44v4, CD44v5, CD44v7. Die Inkubation der Tumorzellen mit Aphidicolin bewirkte eine ausgeprägte Akkumulation von MKN-45-Zellen in der S-Phase. Nach Absetzen des Aphidicolins und Freisetzung in den Zellzyklus kam es zur signifikanten zyklusabhängigen Modulation der Rezeptorexpression. CD44v4, CD44v5 und CD44v7 waren in der G2/MPhase gegenüber der G0/G1- und S-Phase deutlich vermehrt auf der Membran detektierbar. In der G2/M-Phase erhöhte sich zudem signifikant die Adhäsionskapazität der MKN-45-Zellen. Blockadestudien mit gegen die CD-44-Varianten gerichteten monoklonalen Antikörpern belegten die CD-44-abhängige Tumorzell-Endothelzell-Interaktion.
Die Studien belegen zumindest am in vitro Zellkulturmodell die zellzyklus-gesteuerte CD-44-Expression und CD-44-abhängige Invasionseigenschaften von Tumorzellen. Es lässt sich daraus ableiten, dass eine anti-tumorale Therapie an zuvor synchronisierten Tumorzellen womöglich besonders effektiv sein kann. Auch die pharmakologische Blockade des CD-44-Rezeptors könnte einen anti-tumoralen Effekt besitzen.
A novel approach to measure brain-to-brain spatial and temporal alignment during positive empathy
(2022)
Empathy is defined as the ability to vicariously experience others’ suffering (vicarious pain) or feeling their joy (vicarious reward). While most neuroimaging studies have focused on vicarious pain and describe similar neural responses during the observed and the personal negative affective involvement, only initial evidence has been reported for the neural responses to others’ rewards and positive empathy. Here, we propose a novel approach, based on the simultaneous recording of multi-subject EEG signals and exploiting the wavelet coherence decomposition to measure the temporal alignment between ERPs in a dyad of interacting subjects. We used the Third-Party Punishment (TPP) paradigm to elicit the personal and vicarious experiences. During a positive experience, we observed the simultaneous presence in both agents of the Late Positive Potential (LPP), an ERP component related to emotion processing, as well as the existence of an inter-subject ERPs synchronization in the related time window. Moreover, the amplitude of the LPP synchronization was modulated by the presence of a human-agent. Finally, the localized brain circuits subtending the ERP-synchronization correspond to key-regions of personal and vicarious reward. Our findings suggest that the temporal and spatial ERPs alignment might be a novel and direct proxy measure of empathy.
Two-person neuroscience (2 PN) is a recently introduced conceptual and methodological framework used to investigate the neural basis of human social interaction from simultaneous neuroimaging of two or more subjects (hyperscanning). In this study, we adopted a 2 PN approach and a multiple-brain connectivity model to investigate the neural basis of a form of cooperation called joint action. We hypothesized different intra-brain and inter-brain connectivity patterns when comparing the interpersonal properties of joint action with non-interpersonal conditions, with a focus on co-representation, a core ability at the basis of cooperation. 32 subjects were enrolled in dual-EEG recordings during a computerized joint action task including three conditions: one in which the dyad jointly acted to pursue a common goal (joint), one in which each subject interacted with the PC (PC), and one in which each subject performed the task individually (Solo).
A combination of multiple-brain connectivity estimation and specific indices derived from graph theory allowed to compare interpersonal with non-interpersonal conditions in four different frequency bands. Our results indicate that all the indices were modulated by the interaction, and returned a significantly stronger integration of multiple-subject networks in the joint vs. PC and Solo conditions. A subsequent classification analysis showed that features based on multiple-brain indices led to a better discrimination between social and non-social conditions with respect to single-subject indices. Taken together, our results suggest that multiple-brain connectivity can provide a deeper insight into the understanding of the neural basis of cooperation in humans.
Highlights
• The goal was to assess the intra- and inter-scanner reproducibility of qMRI data.
• Mean scan-rescan variations were not exceeding 2.14%.
• Mean inter-scanner model deviations were not exceeding 5.21%.
• Provided that identical acquisition sequences are used, discrepancies between qMRI data acquired with different scanner models are low.
Abstract
Background: Quantitative MRI (qMRI) techniques allow assessing cerebral tissue properties. However, previous studies on the accuracy of quantitative T1 and T2 mapping reported a scanner model bias of up to 10% for T1 and up to 23% for T2. Such differences would render multi-centre qMRI studies difficult and raise fundamental questions about the general precision of qMRI. A problem in previous studies was that different methods were used for qMRI parameter mapping or for measuring the transmitted radio frequency field B1 which is critical for qMRI techniques requiring corrections for B1 non-uniformities.
Aims: The goal was to assess the intra- and inter-scanner reproducibility of qMRI data at 3 T, using two different scanner models from the same vendor with exactly the same multiparametric acquisition protocol.
Methods: Proton density (PD), T1, T2* and T2 mapping was performed on healthy subjects and on a phantom, performing each measurement twice for each of two scanner models. Although the scanners had different hardware and software versions, identical imaging sequences were used for PD, T1 and T2* mapping, adapting the codes of an existing protocol on the older system line by line to match the software version of the newer scanner. For T2-mapping, the respective manufacturer’s sequence was used which depended on the software version. However, system-dependent corrections were carried out in this case. Reproducibility was assessed by average values in regions of interest.
Results: Mean scan-rescan variations were not exceeding 2.14%, with average values of 1.23% and 1.56% for the new and old system, respectively. Inter-scanner model deviations were not exceeding 5.21% with average values of about 2.2–3.8% for PD, 2.5–3.0% for T2*, 1.6–3.1% for T1 and 3.3–5.2% for T2.
Conclusions: Provided that identical acquisition sequences are used, discrepancies between qMRI data acquired with different scanner models are low. The level of systematic differences reported in this work may help to interpret multi-centre data.
Highlights
• Increased values in SVD, suggesting reduced oxygen extraction fraction (OEF).
• Vascular dysfunction and microstructural impairment limit OEF capacity.
• Association between prolonged and more alkaline intracellular pH.
• Adaptation of intracellular energy metabolism compensates for reduced OEF.
Abstract
Background: We aimed to investigate whether combined phosphorous (31P) magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) and quantitative T′2 mapping are able to detect alterations of the cerebral oxygen extraction fraction (OEF) and intracellular pH (pHi) as markers the of cellular energy metabolism in cerebral small vessel disease (SVD).
Materials and methods: 32 patients with SVD and 17 age-matched healthy control subjects were examined with 3-dimensional 31P MRSI and oxygenation-sensitive quantitative T′2 mapping (1/T′2 = 1/T2* - 1/T2) at 3 Tesla (T). PHi was measured within the white matter hyperintensities (WMH) in SVD patients. Quantitative T′2 values were averaged across the entire white matter (WM). Furthermore, T′2 values were extracted from normal-appearing WM (NAWM) and the WMH and compared between patients and controls.
Results: Quantitative T′2 values were significantly increased across the entire WM and in the NAWM in patients compared to control subjects (149.51 ± 16.94 vs. 138.19 ± 12.66 ms and 147.45 ± 18.14 vs. 137.99 ± 12.19 ms, p < 0.05). WM T′2 values correlated significantly with the WMH load (ρ=0.441, p = 0.006). Increased T′2 was significantly associated with more alkaline pHi (ρ=0.299, p < 0.05). Both T′2 and pHi were significantly positively correlated with vascular pulsatility in the distal carotid arteries (ρ=0.596, p = 0.001 and ρ=0.452, p = 0.016).
Conclusions: This exploratory study found evidence of impaired cerebral OEF in SVD, which is associated with intracellular alkalosis as an adaptive mechanism. The employed techniques provide new insights into the pathophysiology of SVD with regard to disease-related consequences on the cellular metabolic state.
Background and Objectives: Proteins of the coagulation system contribute to autoimmune inflammation in patients with multiple sclerosis (MS). On blood-brain barrier (BBB) disruption, fibrinogen enters the CNS and is rapidly converted to fibrin, unfolding pleiotropic autoimmune mechanisms. Fibrin accumulation leads to subsequent proteolytic degradation that results in D-dimer generation. The primary objective of this study was to determine intrathecal levels of D-dimer in CSF as a measure of intrathecal coagulation cascade activation and to evaluate its diagnostic utility in patients with MS in contrast to healthy subjects. Key secondary objectives included analysis of CSF D-dimer in differential diagnoses of MS and its relation to routine clinical markers of disease activity.
Methods: Patients admitted for the assessment of suspected MS were prospectively recruited from October 2017 to December 2020. Blood plasma and citrated CSF samples were analyzed using a highly sensitive luminescent oxygen channeling immunoassay. Intrathecal generation of D-dimer was analyzed by adjusting for CSF/serum albumin (Qalb) and CSF/plasma D-dimer quotients (QD-dimer), and corresponding CSF fibrinogen levels were determined. Final diagnoses after full evaluation and clinical data were recorded.
Results: Of 187 patients, 113 patients received a diagnosis of MS or clinically/radiologically isolated syndrome. We found increased intrathecal CSF D-dimer generation levels (QD-dimer/Qalb-index) for patients with relapsing-remitting MS (RRMS; n = 71, median 4.7, interquartile range [IQR] 2.5–8.0) when compared with those for disease controls (n = 22, median 2.6, IQR 2.1–4.8, p = 0.031). Absolute CSF D-dimer values correlated with CSF fibrinogen levels (r = 0.463; p < 0 .001) and CSF leukocytes (r = 0.273; p = 0.003) and were elevated in MS patients with contrast enhancement (CE) compared with MS patients without CE on MRI (n = 48, median 6 ng/mL, and IQR 3–15.25 vs n = 41, median 4 ng/mL, and IQR 2–7; p = 0.026). Exploratory subgroup analyses indicated a correlation of intrathecal inflammatory activity and CSF D-dimer levels.
Discussion: D-dimer in CSF can be reliably determined and correlates with markers of CNS inflammation and CSF fibrinogen levels. Adjusted for BBB dysfunction, CSF D-dimer may allow the identification of intrathecal coagulation cascade activation in patients with MS.
Classification of Evidence: This study provides Class I evidence that CSF D-dimer levels are elevated in patients with RRMS.
Nanoplastics affect the inflammatory cytokine release by primary human monocytes and dendritic cells
(2022)
So far, the human health impacts of nano- and microplastics are poorly understood. Thus, we investigated whether nanoplastics exposure induces inflammatory processes in primary human monocytes and monocyte-derived dendritic cells. We exposed these cells in vitro to nanoplastics of different shapes (irregular vs. spherical), sizes (50–310 nm and polydisperse mixtures) and polymer types (polystyrene; polymethyl methacrylate; polyvinyl chloride, PVC) using concentrations of 30–300 particles cell−1. Our results show that irregular PVC particles induce the strongest cytokine release of these nanoplastics. Irregular polystyrene triggered a significantly higher pro-inflammatory response compared to spherical nanoplastics. The contribution of chemicals leaching from the particles was minor. The effects were concentration-dependent but varied markedly between cell donors. We conclude that nanoplastics exposure can provoke human immune cells to secrete cytokines as key initiators of inflammation. This response is specific to certain polymers (PVC) and particle shapes (fragments). Accordingly, nanoplastics cannot be considered one homogenous entity when assessing their health implications and the use of spherical polystyrene nanoplastics may underestimate their inflammatory effects.
There has been a renewed interest in the potential use of psychedelics for the treatment of psychiatric conditions. Nevertheless, little is known about the mechanism of action and molecular pathways influenced by ayahuasca use in humans. Therefore, for the first time, our study aims to investigate the human metabolomics signature after consumption of a psychedelic, ayahuasca, and its connection with both the psychedelic-induced subjective effects and the plasma concentrations of ayahuasca alkaloids.
Plasma samples of 23 individuals were collected both before and after ayahuasca consumption. Samples were analysed through targeted metabolomics and further integrated with subjective ratings of the ayahuasca experience (i.e., using the 5-Dimension Altered States of Consciousness Rating Scale [ASC]), and plasma ayahuasca-alkaloids using integrated network analysis. Metabolic pathways enrichment analysis using diffusion algorithms for specific KEGG modules was performed on the metabolic output.
Compared to baseline, the consumption of ayahuasca increased N-acyl-ethanolamine endocannabinoids, decreased 2-acyl-glycerol endocannabinoids, and altered several large-neutral amino acids (LNAAs). Integrated network results indicated that most of the LNAAs were inversely associated with 9 out of the 11 subscales of the ASC, except for tryptophan which was positively associated. Several endocannabinoids and hexosylceramides were directly associated with the ayahuasca alkaloids. Enrichment analysis confirmed dysregulation in several pathways involved in neurotransmission such as serotonin and dopamine synthesis.
In conclusion, a crosstalk between the circulating LNAAs and the subjective effects is suggested, which is independent of the alkaloid concentrations and provides insights into the specific metabolic fingerprint and mechanism of action underlying ayahuasca experiences.
Pathologies associated with tissue ischemia/reperfusion (I/R) in highly metabolizing organs such as the brain and heart are leading causes of death and disability in humans. Molecular mechanisms underlying mitochondrial dysfunction during acute injury in I/R are tissue-specific, but their details are not completely understood. A metabolic shift and accumulation of substrates of reverse electron transfer (RET) such as succinate are observed in tissue ischemia, making mitochondrial complex I of the respiratory chain (NADH:ubiquinone oxidoreductase) the most vulnerable enzyme to the following reperfusion. It has been shown that brain complex I is predisposed to losing its flavin mononucleotide (FMN) cofactor when maintained in the reduced state in conditions of RET both in vitro and in vivo. Here we investigated the process of redox-dependent dissociation of FMN from mitochondrial complex I in brain and heart mitochondria. In contrast to the brain enzyme, cardiac complex I does not lose FMN when reduced in RET conditions. We proposed that the different kinetics of FMN loss during RET is due to the presence of brain-specific long 50 kDa isoform of the NDUFV3 subunit of complex I, which is absent in the heart where only the canonical 10 kDa short isoform is found. Our simulation studies suggest that the long NDUFV3 isoform can reach toward the FMN binding pocket and affect the nucleotide affinity to the apoenzyme. For the first time, we demonstrated a potential functional role of tissue-specific isoforms of complex I, providing the distinct molecular mechanism of I/R-induced mitochondrial impairment in cardiac and cerebral tissues. By combining functional studies of intact complex I and molecular structure simulations, we defined the critical difference between the brain and heart enzyme and suggested insights into the redox-dependent inactivation mechanisms of complex I during I/R injury in both tissues.
Patients with coronavirus disease 19 (COVID-19) commonly show abnormalities of liver tests (LTs) of undetermined cause. Considering drugs as tentative culprits, the current systematic review searched for published COVID-19 cases with suspected drug-induced liver injury (DILI) and established diagnosis using the diagnostic algorithm of RUCAM (Roussel Uclaf Causality Assessment Method). Data worldwide on DILI cases assessed by RUCAM in COVID-19 patients were sparse. A total of 6/200 reports with initially suspected 996 DILI cases in COVID-19 patients and using all RUCAM-based DILI cases allowed for a clear description of clinical features of RUCAM-based DILI cases among COVID-19 patients: (1) The updated RUCAM published in 2016 was equally often used as the original RUCAM of 1993, with both identifying DILI and other liver diseases as confounders; (2) RUCAM also worked well in patients treated with up to 18 drugs and provided for most DILI cases a probable or highly probable causality level for drugs; (3) DILI was preferentially caused by antiviral drugs given empirically due to their known therapeutic efficacy in other virus infections; (4) hepatocellular injury was more often reported than cholestatic or mixed injury; (5) maximum LT values were found for alanine aminotransferase (ALT) 1.541 U/L and aspartate aminotransferase (AST) 1.076 U/L; (6) the ALT/AST ratio was variable and ranged from 0.4 to 1.4; (7) the mean or median age of the COVID-19 patients with DILI ranged from 54.3 to 56 years; (8) the ratio of males to females was 1.8–3.4:1; (9) outcome was favorable for most patients, likely due to careful selection of the drugs and quick cessation of drug treatment with emerging DILI, but it was fatal in 19 patients; (10) countries reporting RUCAM-based DILI cases in COVID-19 patients included China, India, Japan, Montenegro, and Spain; (11) robust estimation of the percentage contribution of RUCAM-based DILI for the increased LTs in COVID-19 patients is outside of the current scope. In conclusion, RUCAM-based DILI with its clinical characteristics in COVID-19 patients and its classification as a confounding variable is now well defined, requiring a new correct description of COVID-19 features by removing DILI characteristics as confounders.
Tight control over transcription factor activity is necessary for a sensible balance between cellular proliferation and differentiation in the embryo and during tissue homeostasis by adult stem cells, but mechanistic details have remained incomplete. The homeodomain transcription factor MEIS2 is an important regulator of neurogenesis in the ventricular–subventricular zone (V-SVZ) adult stem cell niche in mice. We here identify MEIS2 as direct target of the intracellular protease calpain-2 (composed of the catalytic subunit CAPN2 and the regulatory subunit CAPNS1). Phosphorylation at conserved serine and/or threonine residues, or dimerization with PBX1, reduced the sensitivity of MEIS2 towards cleavage by calpain-2. In the adult V-SVZ, calpain-2 activity is high in stem and progenitor cells, but rapidly declines during neuronal differentiation, which is accompanied by increased stability of MEIS2 full-length protein. In accordance with this, blocking calpain-2 activity in stem and progenitor cells, or overexpression of a cleavage-insensitive form of MEIS2, increased the production of neurons, whereas overexpression of a catalytically active CAPN2 reduced it. Collectively, our results support a key role for calpain-2 in controlling the output of adult V-SVZ neural stem and progenitor cells through cleavage of the neuronal fate determinant MEIS2.
Objective: Randomized trials have shown that concomitant methotrexate (MTX) augments the effectiveness of tumour necrosis factor (TNF) inhibitors in rheumatoid arthritis (RA), but its benefit in psoriatic arthritis (PsA) has not been demonstrated. The goal of this study was to examine whether the impact of concomitant MTX on therapeutic outcomes in patients with PsA was similar to its effects in RA.
Methods: We used data from highly comparable and concurrent observational studies of patients with PsA (N = 1424) or RA (N = 3148) who initiated adalimumab therapy during routine clinical care. The 28-joint Disease Activity Score (DAS28) and patient-reported pain scores were evaluated in patients who received 24 months of continuous treatment with adalimumab monotherapy or adalimumab + MTX and in patients who initiated or stopped concomitant MTX during ongoing adalimumab therapy.
Results: Twenty-four months of continuous treatment with adalimumab + MTX was superior to adalimumab monotherapy in RA patients, while no significant difference was observed in patients with PsA. RA patients who added MTX during the study showed significant individual improvements in DAS28 and pain scores at 6 months after the change in therapy, while those who removed MTX had slight increases in disease activity. In contrast, in patients with PsA, neither initiation nor removal of MTX during continuous adalimumab therapy had a significant effect on therapeutic outcomes.
Conclusion: Addition of MTX to adalimumab confers further therapeutic benefit in patients with RA, but not in those with PsA, suggesting differences in MTX effects in these two patient populations.
Clinicaltrials.gov NCT01078090, NCT01077258, NCT01111240
Hematopoietic mutations in epigenetic regulators like DNA methyltransferase 3 alpha (DNMT3A), play a pivotal role in driving clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP), and are associated with unfavorable outcomes in patients suffering from heart failure (HF). However, the precise interactions between CHIP-mutated cells and other cardiac cell types remain unknown. Here, we identify fibroblasts as potential partners in interactions with CHIP-mutated monocytes. We used combined transcriptomic data derived from peripheral blood mononuclear cells of HF patients, both with and without CHIP, and cardiac tissue. We demonstrate that inactivation of DNMT3A in macrophages intensifies interactions with cardiac fibroblasts and increases cardiac fibrosis. DNMT3A inactivation amplifies the release of heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor, thereby facilitating activation of cardiac fibroblasts. These findings identify a potential pathway of DNMT3A CHIP-driver mutations to the initiation and progression of HF and may also provide a compelling basis for the development of innovative anti-fibrotic strategies.
In der präoperativen Diagnostik fokaler maligner Leberläsionen nimmt die MRT mit Resovist® einen zunehmend höheren Stellenwert ein.
T2 gewichtete TSE- und FS-Sequenzen der Resovist® unterstützten MRT sind dabei sensitiver als die in der präoperativen Diagnostik etablierte CTAP mit Ultravist® 370, einem nichtionischen jodhaltigen Kontrastmittel.
Die visuelle Differenzierung und Charakterisierung fokaler maligner Leberläsionen und deren Abgrenzung vom Leberparenchym in der Resovist® unterstützten MRT kann durch die Analyse der Signalintensitätskurven optimiert werden. Eine effektivere Charakterisierung der fokalen Leberläsionen wirkt sich damit positiv auf die Sensitivität und Spezifität der SPIO verstärkten MRT aus.
Es bleibt daher offen, die Signalintensitäten der primären und sekundären Leberläsionen der hier nicht untersuchten Gewebearten in weiteren Studien zu analysieren.
Desweiteren könnten nachfolgende Untersuchungen das Ziel haben, die Sensitivität und Spezifität der Resovist® unterstützten MRT durch eine Verminderung der Schichtdicke zu verbessern, womit sich die Detektion von Läsionen < 1 cm effektiver gestalten würde.
The mitochondrial matrix peptidase CLPP is crucial during cell stress. Its loss causes Perrault syndrome type 3 (PRLTS3) with infertility, neurodegeneration, and a growth deficit. Its target proteins are disaggregated by CLPX, which also regulates heme biosynthesis via unfolding ALAS enzymes, providing access for pyridoxal-5′-phosphate (PLP). Despite efforts in diverse organisms with multiple techniques, CLPXP substrates remain controversial. Here, avoiding recombinant overexpression, we employed complexomics in mitochondria from three mouse tissues to identify endogenous targets. A CLPP absence caused the accumulation and dispersion of CLPX-VWA8 as AAA+ unfoldases, and of PLPBP. Similar changes and CLPX-VWA8 co-migration were evident for mitoribosomal central protuberance clusters, translation factors like GFM1-HARS2, the RNA granule components LRPPRC-SLIRP, and enzymes OAT-ALDH18A1. Mitochondrially translated proteins in testes showed reductions to <30% for MTCO1-3, the mis-assembly of the complex IV supercomplex, and accumulated metal-binding assembly factors COX15-SFXN4. Indeed, heavy metal levels were increased for iron, molybdenum, cobalt, and manganese. RT-qPCR showed compensatory downregulation only for Clpx mRNA; most accumulated proteins appeared transcriptionally upregulated. Immunoblots validated VWA8, MRPL38, MRPL18, GFM1, and OAT accumulation. Co-immunoprecipitation confirmed CLPX binding to MRPL38, GFM1, and OAT, so excess CLPX and PLP may affect their activity. Our data mechanistically elucidate the mitochondrial translation fidelity deficits which underlie progressive hearing impairment in PRLTS3.
In recent years, the number and type of treatment options in advanced bladder cancer (BC) have been rapidly evolving. To select an effective therapy and spare unnecessary side effects, predictive biomarkers are urgently needed. As the host’s anti-cancer immune response is by far the most effective system to impede malignant tumor growth, immune system-based biomarkers are promising. We have recently described altered proteasomal epitope processing as an effective immune escape mechanism to impair cytotoxic T-cell activity. By altering the neoantigens’ characteristics through different proteasomal peptide cleavage induced by non-synonymous somatic mutations, the ability for T-cell activation was decreased (“processing escapes”). In the present study, we analyzed primary chemo-naïve tissue samples of 26 adjuvant platinum-treated urothelial BC patients using a targeted next-generation sequencing panel followed by the epitope determination of affected genes, a machine-learning based prediction of epitope processing and proteasomal cleavage and of HLA-affinity as well as immune activation. Immune infiltration (immunohistochemistries for CD8, granzyme B, CD45/LCA) was digitally quantified by a pathologist and clinico-pathological and survival data were collected. We detected 145 epitopes with characteristics of a processing escape associated with a higher number of CD8-positive but lower number of granzyme B-positive cells and no association with PD-L1-expression. In addition, a high prevalence of processing escapes was associated with unfavorable overall survival. Our data indicate the presence of processing escapes in advanced BC, potentially creating a tumor-promoting pro-inflammatory environment with lowered anti-cancerous activity and independence from PD-L1-expression. The data also need to be prospectively validated in BC treated with immune therapy.