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The complete molecule of the title compound, C18H24N2O2, is generated by a crystallographic inversion centre. The torsion angles in the hexamethylene chain are consistent with an antiperiplanar conformation, whereas the conformation of the O—CH2—CH2—CH2 unit is gauche. The three-dimensional crystal packing is stabilized by N—H⋯O and N—H⋯N hydrogen bonding.
The Mg centre in the title compound, [MgBr2(C2H7N)3], is pentacoordinated in a trigonal-bipyramidal mode with the two Br atoms in axial positions and the N atoms of the dimethylamine ligands in equatorial positions. The MgII centre is located on a crystallographic twofold rotation axis. The crystal structure is stabilized by N—H⋯Br hydrogen bonds. The N atom and H atoms of one dimethylamine ligand are disordered over two equally occupied positions.
Ein wesentliches Ziel der Physik mit schweren Ionen ist die Untersuchung der Zustände von Kernmaterie bei hohen Dichten bzw. Temperaturen. Solche Zustände lassen sich durch Kollisionen von hochenergetischen schweren Ionen in Teilchenbeschleunigern wie dem Super Proton Synchrotron SPS am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf erzeugen und untersuchen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse des Einflusses des in einer solchen Kollision erzeugten Mediums auf hochenergetische Teilchen, welche dieses Medium durchqueren. Hierzu werden Korrelationen zwischen Teilchen mit hohem Transversalimpuls pt als Funktion der Zentralität der Kollisionen und der Ladung der beteiligten Teilchen untersucht. Ziel ist es, hierdurch eine experimentelle Grundlage für die theoretische Beschreibung der Eigenschaften des Mediums in solchen Kollisionen bereitzustellen. ...
Renewed interest in fiscal policy has increased the use of quantitative models to evaluate policy. Because of modeling uncertainty, it is essential that policy evaluations be robust to alternative assumptions. We find that models currently being used in practice to evaluate fiscal policy stimulus proposals are not robust. Government spending multipliers in an alternative empirically-estimated and widely-cited new Keynesian model are much smaller than in these old Keynesian models; the estimated stimulus is extremely small with GDP and employment effects only one-sixth as large.
Zwischen Anfang 1787 und Ende 1789 erscheint in der Zeitschrift Thalia Schillers Roman "Der Geisterseher", der zunächst zeigt, wie die nüchterne Vernunft über scheinbar rätselhafte Geschehnisse triumphiert; er kann aber auch Ausgangspunkt sein, um Schiller mit drängenden Fragen zur Relevanz der Geisteswissenschaften zu konfrontieren, zumal dieser als Professor selbst über einen Wissenschaftlertypus nachgedacht hat, der ständig darum bemüht ist (und bemüht sein muss), die Bedingungen zu erfüllen, unter denen er sein Amt angetreten hat, der – wie es heißt – "beim Eintritt in seine akademische Laufbahn keine wichtigere Angelegenheit" hat, "als die Wissenschaften, die er Brotstudien nennt, von allen übrigen, die den Geist nur als Geist vergnügen, auf das sorgfältigste abzusondern".
Modelling protein flexibility and plasticity is computationally challenging but important for understanding the function of biological systems. Furthermore, it has great implications for the prediction of (macro) molecular complex formation. Recently, coarse-grained normal mode approaches have emerged as efficient alternatives for investigating large-scale conformational changes for which more accurate methods like MD simulation are limited due to their computational burden. We have developed a Normal Mode based Simulation (NMSim) approach for efficient conformation generation of macromolecules. Combinations of low energy normal modes are used to guide a simulation pathway, whereas an efficient constraints correction approach is applied to generate stereochemically allowed conformations. Non-covalent bonds like hydrogen bonds and hydrophobic tethers and phi-psi favourable regions are also modelled as constraints. Conformations from our approach were compared with a 10 ns MD trajectory of lysozyme. A 2-D RMSD plot shows a good overlap of conformational space, and rms fluctuations of residues show a correlation coefficient of 0.78 between the two sets of conformations. Furthermore, a comparison of NMSim simulations starting from apo structures of different proteins show that ligand-bound conformations can be sampled for those cases where conformational changes are mainly correlated, e.g., domain-like motion in adenylate kinase. Efforts are currently being made to also model localized but functionally important motions for protein binding pockets and protein-protein interfaces using relevant normal mode selection criteria and implicit rotamer basin creation.
A new method to bridge the gap between ligand and receptor-based methods in virtual screening (VS) is presented. We introduce a structure-derived virtual ligand (VL) model as an extension to a previously published pseudo-ligand technique [1]: LIQUID [2] fuzzy pharmacophore virtual screening is combined with grid-based protein binding site predictions of PocketPicker [3]. This approach might help reduce bias introduced by manual selection of binding site residues and introduces pocket shape information to the VL. It allows for a combination of several protein structure models into a single "fuzzy" VL representation, which can be used to scan screening compound collections for ligand structures with a similar potential pharmacophore. PocketPicker employs an elaborate grid-based scanning procedure to determine buried cavities and depressions on the protein's surface. Potential binding sites are represented by clusters of grid probes characterizing the shape and accessibility of a cavity. A rule-based system is then applied to project reverse pharmacophore types onto the grid probes of a selected pocket. The pocket pharmacophore types are assigned depending on the properties and geometry of the protein residues surrounding the pocket with regard to their relative position towards the grid probes. LIQUID is used to cluster representative pocket probes by their pharmacophore types describing a fuzzy VL model. The VL is encoded in a correlation vector, which can then be compared to a database of pre-calculated ligand models. A retrospective screening using the fuzzy VL and several protein structures was evaluated by ten fold cross-validation with ROC-AUC and BEDROC metrics, obtaining a significant enrichment of actives. Future work will be devoted to prospective screening using a novel protein target of Helicobacter pylori and compounds from commercial providers.
Protein kinases are targets for drug development. Dysregulation of kinase activity leads to various diseases, e.g. cancer, inflammation, diabetes. Human polo-like kinase 1 (Plk1), a serine/threonine kinase, is a cancer-relevant gene and a potential drug target which attracts increasing attention in the field of cancer therapy. Plk1 is a key player in mitosis and modulates entry into mitosis and the spindle checkpoint at the meta-/anaphase transition. Plk1 overexpression is observed in various human tumors, and it is a negative prognostic factor for cancer patients. The same catalytical mechanism and the same co-substrate (ATP) lead to the problem of inhibitor selectivity. A strategy to solve this problem is represented by targeting the inactive conformation of kinases. Kinases undergo conformational changes between active and inactive conformation and thus an additional hydrophobic pocket is created in the inactive conformation where the surrounding amino acids are less conserved. A "homology model" of the inactive conformation of Plk1 was constructed, as the crystal structure in its inactive conformation is unknown. A crystal structure of Aurora A kinase served as template structure. With this homology model a receptor-based pharmacophore search was performed using SYBYL7.3 software. The raw hits were filtered using physico-chemical properties. The resulting hits were docked using Gold3.2 software, and 13 candidates for biological testing were manually selected. Three compounds of the 13 tested exhibit anti-proliferative effects in HeLa cancer cells. The most potent inhibitor, SBE13, was further tested in various other cancer cell lines of different origins and displayed EC50 values between 12 microM and 39 microM. Cancer cells incubated with SBE13 showed induction of apoptosis, detected by PARP (Poly-Adenosyl-Ribose-Polymerase) cleavage, caspase 9 activation and DAPI staining of apoptotic nuclei.
For a virtual screening study, we introduce a combination of machine learning techniques, employing a graph kernel, Gaussian process regression and clustered cross-validation. The aim was to find ligands of peroxisome-proliferator activated receptor gamma (PPAR-y). The receptors in the PPAR family belong to the steroid-thyroid-retinoid superfamily of nuclear receptors and act as transcription factors. They play a role in the regulation of lipid and glucose metabolism in vertebrates and are linked to various human processes and diseases. For this study, we used a dataset of 176 PPAR-y agonists published by Ruecker et al. ...
Two methods for the fast, fragment-based combinatorial molecule assembly were developed. The software COLIBREE® (Combinatorial Library Breeding) generates candidate structures from scratch, based on stochastic optimization [1]. Result structures of a COLIBREE design run are based on a fixed scaffold and variable linkers and side-chains. Linkers representing virtual chemical reactions and side-chain building blocks obtained from pseudo-retrosynthetic dissection of large compound databases are exchanged during optimization. The process of molecule design employs a discrete version of Particle Swarm Optimization (PSO) [2]. Assembled compounds are scored according to their similarity to known reference ligands. Distance to reference molecules is computed in the space of the topological pharmacophore descriptor CATS [3]. In a case study, the approach was applied to the de novo design of potential peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR gamma) selective agonists. In a second approach, we developed the formal grammar Reaction-MQL [4] for the in silico representation and application of chemical reactions. Chemical transformation schemes are defined by functional groups participating in known organic reactions. The substructures are specified by the linear Molecular Query Language (MQL) [5]. The developed software package contains a parser for Reaction-MQL-expressions and enables users to design, test and virtually apply chemical reactions. The program has already been used to create combinatorial libraries for virtual screening studies. It was also applied in fragmentation studies with different sets of retrosynthetic reactions and various compound libraries.
There is a renewed interest in pseudoreceptor models which enable computational chemists to bridge the gap of ligand- and receptor-based drug design. We developed a pseudoreceptor model for the histamine H4 receptor (H4R) based on five potent antagonists representing different chemotypes. Here we present the selection of potential ligand binding pockets that occur during molecular dynamics (MD) simulations of a homology-based receptor model. We present a method for prioritizing receptor models according to their match with the consensus ligand-binding mode represented by the pseudoreceptor. In this way, ligand information can be transferred to receptor-based modelling. We use Geometric Hashing to match three-dimensional points in Cartesion space. This allows for the rapid translation- and rotation-free comparison of atom coordinates, which also permits partial matching. The only prerequisite is a hash table, which uses distance triplets as hash keys. Each time a distance triplet occurring in the candidate point set which corresponds to an existing key, the match is represented by a vote of the respective key. Finally, the global match of both point sets can be easily extracted by selection of voted distance triplets. The results revealed a preferred ligand-binding pocket in H4R, which would not have been identified using an unrefined homology model of the protein. The key idea was to rely on ligand information by pseudoreceptor modelling.
We developed the Pharmacophore Alignment Search Tool (PhAST), a text-based technique for rapid hit and lead structure searching in large compound databases. For each molecule, a two-dimensional graph of potential pharmacophoric points (PPPs) is created, which has an identical topology as the original molecule with implicit hydrogen atoms. Each vertex is coloured by a symbol representing the corresponding PPP. The vertices of the graph are canonically labelled. The symbols associated with the vertices are combined to a so-called PhAST-Sequence beginning with the vertex with the lowest canonical label. Due to the canonical labelling the created PhAST-Sequence is characteristic for each molecule. For similarity assessment, PhAST-Sequences are compared using the sequence identity in their global pairwise alignment. The alignment score lies between 0 (no similarity) and 1 (identical PhAST-Sequences). In order to use global pairwise sequence alignment, a score matrix for pharmacophoric symbols was developed and gap penalties were optimized. PhAST performed comparably and sometimes superior to other similarity search tools (CATS2D, MOE pharmacophore quadruples) in retrospective virtual screenings using the COBRA collection of drugs and lead structures. Most importantly, the PhAST alignment technique allows for the computation of significance estimates that help prioritize a virtual hit list.
The representation of small molecules as molecular graphs is a common technique in various fields of cheminformatics. This approach employs abstract descriptions of topology and properties for rapid analyses and comparison. Receptor-based methods in contrast mostly depend on more complex representations impeding simplified analysis and limiting the possibilities of property assignment. In this study we demonstrate that ligand-based methods can be applied to receptor-derived binding site analysis. We introduce the new method PocketGraph that translates representations of binding site volumes into linear graphs and enables the application of graph-based methods to the world of protein pockets. The method uses the PocketPicker algorithm for characterization of binding site volumes and employs a Growing Neural Gas procedure to derive graph representations of pocket topologies. Self-organizing map (SOM) projections revealed a limited number of pocket topologies. We argue that there is only a small set of pocket shapes realized in the known ligand-receptor complexes.
Astrozytome WHO Grad III und Glioblastome WHO Grad IV gehören zu der Gruppe der hochmalignen Hirntumoren. Diese hochmalignen Gliome haben insgesamt eine schlechte Prognose. Therapiestrategien sind eine möglichst ausgedehnte chirurgische Resektion des Tumors, sowie darauf folgend eine Strahlentherapie, am besten in Kombination mit einer Chemotherapie. Die kombinierte Radiochemotherapie mit Temodal konnte in dieser Studie zeigen, dass sich das mediane Gesamtüberleben im Vergleich zur Literatur um mindestens 3 Monate verbessert hat, in einer Untergruppe sogar um 6 Monate. Der Vorteil der Therapie mit Temodal ist aber nicht nur das längere mediane Gesamtüberleben und das längere progressionsfreie Überleben, sondern auch die geringere Toxizität im Vergleich zu anderen Chemotherapeutika. Die Therapie mit Temodal gibt den Patienten ein Stück Lebensqualität zurück, da die Patienten das Medikament zu Hause einnehmen können. Die Patienten können meist ambulant bestrahlt werden und müssen nur selten für einige Tage hospitalisiert werden bei höhergradigen Hämatotoxizitäten und können dann wieder zurück zu ihrer Familie. Auch das Allgemeinbefinden wird durch die Therapie mit Temodal weitestgehend nicht gestört, da die möglicherweise auftretende Übelkeit gut mit Antiemetika kontrolliert werden kann. Meist ist die Übelkeit Ausdruck eines Hirnödems, welches mit Steroiden behandelt wird. Dies ist nicht nur ein Vorteil für die Patienten, sondern reduziert auch die Kosten durch das Ausbleiben der stationären Behandlung. Diese retrospektive Studie konnte auch ganz deutlich zeigen, dass die älteren Patienten (>= 70 Jahre) auch von einer kombinierten Radiochemotherapie mit Temodal profitieren. Im Vergleich mit den aufgetreten Toxizitäten zeigen sich die älteren Patienten gleichwertig bzw. leicht im Vorteil gegenüber den jüngeren Patienten. Es besteht somit kein Grund den älteren Patienten diese Therapie der kombinierten Radiochemotherapie mit Temodal vorzuenthalten. Die Resultate der retrospektiven Studie legen nahe, dass alle erwachsenen Patienten mit der Diagnose eines Astrozytoms WHO Grad III und/oder Glioblastomes WHO Grad IV, sowie Gliomrezidives von einer kombinierten Radiochemotherapie mit Temodal, beziehungsweise Temodal in höherer Dosis bei Rezidiv als Monotherapie, ungeachtet ihres Alters, Karnofsky-Index oder Resektionsstatus profitieren können. Zukünftige Therapieregime mit Chemotherapie, immunmodulatorische - Zielsubstanzen (z.B. Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) neutralisierende Antikörper) oder anderen Therapieansätzen zur Therapie dieser hochmalignen Hirntumore, sollten sich mit diesen Auswertungen im medianen Gesamtüberleben, medianen progressionsfreien Überleben, Toxizität, Durchführbarkeit und vor allem Lebensqualität der Patienten messen können.
In der Neurochirurgie sind temporäre externe Ableitungen von Liquor cerebrospinalis häufige Eingriffe zur Behandlung von Liquorabflußstörungen. Besonders bei externen Ableitungen besteht eine unmittelbare Kommunikation zwischen Liquorraum und Hautoberfläche. Infektionen durch den Katheterweg sind häufige Komplikationen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Wirksamkeit silberhaltiger EVD Katheter in vivo zu objektivieren. Dazu wurde die Infektionshäufigkeit konventioneller unbeschichteter EVD Katheter mit dem seit 2004 eingeführten antimikrobiellen silberhaltigen EVD Katheter verglichen. Mit einer statistischen Erfassung der Infektionsparameter aller Patienten die im Studienzeitraum eine externe Ventrikel-Drainage erhielten, wurde überprüft ob eine signifikante bzw. klinisch relevante Senkung der Infektionshäufigkeit vorlag. Hierzu wurden 231 Patienten in der Klinik für Neurochirurgie der Johann Wolfgang Goethe-Universitätsklinik retrospektiv untersucht. Von 231 Patienten wurden nach Anwendung der Ausschlußkriterien 164 in die statistische Analyse aufgenommen. In der Studiengruppe mit silberhaltigen EVD Kathetern befanden sich 74 Patienten, 90 in der Kontrollgruppe. In beiden Patientenkollektiven bestanden keine statistisch relevanten Unterschiede bezüglich der klinischen Charakteristika. Besonders die Verteilung von Antibiotika und Glukokortikoiden war annähernd gleich in beiden Gruppen. In unserer Studie ist der Einsatz silberhaltiger EVD Katheter zur Behandlung chronischer oder akuter Liquorabflußstörungen hinsichtlich des primären Endpunktes positive Liquorkulturen, Katheterkolonisierungen oder erhöhten Zellzahlen im Liquor, mit einer statistisch signifikanten Abnahme der Häufigkeit von positiven Infektionsparametern gegenüber herkömmlichen EVD Kathetern assoziiert (18,9 verglichen mit 33,7%; p=0,04 Chi-Quadrat-Test). Da externe Ventrikeldrainagen die Eintrittspforte für fakultativ pathogene Keime sein können, ist die Anwendung silberhaltiger EVD Katheter im Sinne einer lokalen Infektionsbarriere sinnvoll. Das Risiko katheterassoziierter Infektionen bei neurochirurgischen Patienten kann so gesenkt werden.
Die Haarzellen des Innenohrs setzen durch Schallreize ausgelöste Schwingungen der Basilarmembran in elektrische Impulse um, die über Nerven an das Gehirn geleitet werden und dort nach komplexer neuronaler Verarbeitung die Hörwahrnehmung auslösen. Gleichzeitig erhalten die äußeren Haarzellen über absteigende Nervenverbindungen, die olivo-cochleären Neurone, auch Informationen vom Gehirn, durch die ihre Empfindlichkeit verändert werden kann. Über die Mechanismen dieser efferenten Beeinflussung der Reizverarbeitung im Innenohr ist noch wenig bekannt und auch ihre biologische Funktion ist noch nicht geklärt. Diskutiert wird eine Rolle bei der Verbesserung des Signal-Hintergrundrausch-Verhältnisses und im Zusammenhang mit selektiver Aufmerksamkeit, durch die relevante Anteile der akustischen Umwelt gezielt „herausgehört“ werden können. Ziel dieser Promotionsarbeit ist die Untersuchung der efferenten Beeinflussung der Vorgänge im Innenohr mithilfe der nicht-invasiven Messung von akustischen Beiprodukten der aktiven Reizverstärkung durch die äußeren Haarzellen, den otoakustischen Emissionen. Bei dieser Methode werden mit einem empfindlichen Mikrophon im Gehörgang Schallereignisse aufgenommen, die das Ohr selbst produziert. Die olivo-cochleären Efferenzen können experimentell durch Applikation von Rausch-Stimuli auf dem kontralateralen Ohr aktiviert werden und ihre Wirkung auf die Empfindlichkeit des Innenohrs anhand der Veränderungen der otoakustischen Emissionen auf dem anderen, ipsilateralen Ohr gemessen werden. In Messungen unterschiedlicher Typen von otoakustischen Emissionen am Menschen und an der Mongolischen Wüstenrennmaus konnten deutliche Veränderungen der otoakustischen Emissionen bei gleichzeitiger Beschallung des kontralateralen Ohrs gezeigt werden, die als Modulation der Haarzelleigenschaften und Beeinflussung der cochleären Verstärkung durch Aktivierung der absteigenden Nervenbahnen interpretiert werden können: Spontane otoakustische Emissionen (SOAE), die ohne jegliche akustische Stimulation vom Innenohr generiert werden, zeigten bei kontralateraler akustischer Stimulation eine Verminderung ihres Pegels und eine Erhöhung ihrer Frequenz. Die Pegelverminderung deutet auf eine Dämpfung der cochleären Verstärkungsmechanismen und die Frequenzerhöhung auf eine Erhöhung der Steifigkeit im Corti-Organ und hierdurch veränderte Resonanzeigenschaften nach Aktivierung der efferenten Neurone hin. Distorsionsprodukt-otoakustische Emissionen (DPOAE), die bei Stimulation mit zwei Reintönen (f1 und f2) in Folge der nichtlinearen Verstärkung durch die äußeren Haarzellen entstehen, waren durch kontralaterale akustische Stimulation ebenfalls klar in ihrem Pegel beeinflusst. Die Effekte, sowohl auf SOAE als auch auf DPOAE, waren abhängig vom Pegel des kontralateralen Stimulus und traten bereits bei niedrigen kontralateralen Stimuluspegeln, deutlich unter der Schwelle des Mittelohrreflexes, auf. Durch ihren Zeitverlauf konnten die Effekte den in der Literatur beschriebenen efferenten Vorgängen zugeschrieben werden. Bei anhaltender akustischer Stimulation traten Adaptationsphänomene auf. Weiterhin zeigte sich in Experimenten mit kontralateralem Schmalbandrauschen und Reintönen, dass die efferente Modulation selektiv auf bestimmte Bereiche des tonotop organisierten Innenohrs zielt, also frequenzspezifisch agiert, wobei Reintöne mit Frequenzen, die etwas tiefer als die Stimulationsfrequenz lagen, die größten Effekte erzielten. Dies steht in guter Übereinstimmung zu anatomischen Daten. Besonders interessant an den DPOAE-Messungen war, dass das quadratische Distorsionsprodukt der Frequenz f2-f1 wesentlich empfindlicher reagierte als das kubische Distorsionsprodukt der Frequenz 2f1-f2. Bisher gibt es kaum Daten zu Veränderungen der f2-f1-DPOAE durch efferente Mechanismen. Die beiden DPOAE-Typen sind durch unterschiedliche Parameter der dem Verstärkungsprozess zu Grunde liegenden Transferfunktion beeinflusst, und die experimentell nachgewiesenen Unterschiede deuten darauf hin, dass die Aktivierung der olivo-cochleären Efferenzen ihre dämpfende Wirkung auf die Schallverarbeitung im Innenohr durch eine Verschiebung des Arbeitspunktes der Transfercharakteristik des cochleären Verstärkers entfaltet. Diese Hypothese wurde an der Wüstenrennmaus durch einen ergänzenden methodischen Ansatz unterstützt, bei dem zusätzlich zur Evozierung und Messung von DPOAE mit und ohne gleichzeitiger kontralateraler Aktivierung der Efferenzen ein sehr tieffrequenter „Bias“-Ton mit hohem Pegel appliziert wurde, der das Corti-Organ und damit den Arbeitspunkt des cochleären Verstärkers periodisch auslenkte. Diese Tieftonstimulation hatte eine sehr starke, von der Phase des Bias-Tons abhängige Modulation des f2-f1-Pegels zur Folge, während 2f1-f2 kaum beeinflusst wurde. Das Muster der f2-f1-Pegelmodulation änderte bei zusätzlicher kontralateraler Schallapplikation deutlich seinen Charakter. Entsprechende Veränderungen in den Verzerrungsmustern konnten mithilfe eines einfachen Modells zur DPOAE-Generation, das auf der Beschreibung des Verstärkungsmechanismus durch eine Boltzman-Funktion basierte, simuliert werden. Die Befunde der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die Schallverstärkung im Innenohr durch efferente Mechanismen moduliert wird und dies anhand der nicht-invasiven Messung von otoakustischen Emissionen nachweisbar ist. Dabei deuten die Ergebnisse auf eine Verschiebung des Arbeitspunktes der Transfercharakteristik des cochleären Verstärkers als Mechanismus der olivo-cochleären Modulation der Reizverarbeitung im Innenohr hin.
SIVsmmPBj-derived lentiviral vectors are capable of efficient primary human monocyte transduction, a capacity which is linked to the viral accessory protein Vpx. To enable novel gene therapy approaches targeting monocytes, in this thesis it was aimed to generate enhanced lentiviral vectors that meet the required standards for clinical applications with respect to gene transfer efficiency and safety. The vectors were tested for their suitability in a relevant therapeutic gene transfer approach. At first, it was investigated whether vectors derived from another Vpx-carrying lentivirus reveal the same capacity for monocyte transduction as SIVsmmPBj-derived vectors. A transduction experiment using HIV-2-derived vectors in comparison to PBj-derived vectors revealed a comparable transduction capacity, thus disproving the assumed uniqueness of the PBj vectors. The further generation and analysis of expression constructs for the vpx genes of HIV-2 and SIVmac demonstrated a similar functionality in monocyte transduction as the Vpx of PBj. As VpxPBj, both Vpx proteins facilitated monocyte transduction of a vpx-deficient PBj-derived vector system. For the generation of enhanced SIVsmmPBj and HIV-2 vector systems, only the transfer vectors were optimized, since the packaging vectors available already meet current standards. At first, several modifications were introduced into an available preliminary PBj-derived transfer vector by conventional cloning. The modifications included insertions of cPPT/CTS and WPRE as well as the deletions of the remaining pol sequence, the second exons of tat end rev, and the U3-region within the 3’LTR to generate a SIN vector. Thus, beside safety enhancement, the vector titers were also increased from 9.1x105 TU/ml achieved after concentration with the initial transfer vector up to 1.1x107 TU/ml with the final transfer vector. The PBj vector retained its capability of monocyte transduction when supplemented with Vpx. This conventional method of vector enhancement is time-consuming and may result in only sub-optimal vectors, since it depends on the presence of restriction sites which may not allow deletion of all needless sequences. Moreover, mutations may accumulate during the high number of cloning and amplification steps. Therefore, a new and easier method for lentiviral transfer vector generation was conceived. Three essential segments of the viral genome (5‘ LTR, RRE, ΔU3-3’ LTR) are amplified on the template of the lentiviral wild-type genome and fused by Fusion-PCR. Further necessary elements namely the cPPT/CTS-element, MCS, and PPT are included into the resulting vector by extension of the nucleotide primers used for the PCRs. The amplified and fused vector-scaffold can easily be integrated into a plasmid backbone, followed by insertion of the expression cassette of choice. By applying this approach, two novel lentiviral transfer vectors, based on the non-human SIVsmmPBj and the human HIV-2, were derived. Vector titers achieved for PBj and HIV-2 vectors supplemented with Vpx reached up to 4.0x108 TU/ml and 5.4x108 TU/ml, respectively. The capacity for monocyte transduction was maintained. Thus, safe and efficient, state of the art HIV-2- and PBj-derived vector systems are now available for future gene therapy strategies. Finally, the new vectors were used to set up an approach for gene correction of gp91phox-deficient monocytes for the treatment of X-linked chronic granulomatous disease (xCGD). The administration of autologous, gene-corrected monocytes to counteract systemic and acute infections could lead to a decreased infection load, dissolve granulomas and therefore improve the survival rate of hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) which is the current treatment of choice for this disease. First, methods for analysis of gp91phox function were established. Next, they were employed to demonstrate the capacity of monocytes, obtained from healthy humans or mice, for phagocytosis, oxidative burst, and Staphylococcus aureus killing. The in vivo half-life of murine monocytes in the bloodstream and their distribution to specific tissues was determined. Lastly, HIV-1 vectors were used to transfer the gp91phox gene into monocytes from gp91phox-deficient mice. This resulted in the successful restoration of the oxidative burst ability in the cells. In summary, the general suitability of the new vectors for treatment of CGD by monocyte transduction was demonstrated. The results of the mouse experiments provide the foundation for future challenge experiments to evaluate the capability of gene-corrected monocytes to kill off microbes in vivo.
In dieser Studie wurde ein Tiermodell mit chronischer erhöhter Scherspannung verwendet. Es wurde eine arteriovenöse Seit-zu-Seit-Anastomose zwischen der Arteria und Vena femoralis angelegt, eine Woche nachdem die Arteria femoralis proximal beidseits ligiert wurde. Auf diesem Weg entleerte sich ein großer Teil des Kollateralblutflußes in das venöse Niederdrucksystem, was zu einem erhöhten Fluß führte. Nach einer weiteren Woche wurde das Experiment nach Durchführung einer digitalen Subtraktionsangiographie beendet. Im Anschluß erfolgte die Präparation von Kollateralarterien, Muskel und Kontrollarterien von beiden Seiten. Mit den Gewebeproben wurden 2-dimensionale Polyacrylamid-Gelelektrophoresen, Western und Northern Blots durchgeführt. Im Vergleich zur nur ligierten Seite fand sich auf der Fistelseite eine signifikant erhöhte Zahl an angiographisch sichtbaren Kollateralgefäßen. Die 2- dimensionale Polyacrylamid-Gelelektrophorese zeigte etwa 1000 Spots, von denen fast 50 in ihrer Expression verändert waren; darunter war das auf die Aktindynamik und damit Zellbewegung einwirkende Cofilin, das starke Expressionsunterschiede zwischen Ligatur- und Fistelseite aufwies. Diese Ergebnisse wurden mittels den Blotverfahren bestätigt und die unterschiedliche Ausprägung der Isoformen Cofilin 1 und 2 ausgewertet. Dabei entspricht das erstere dem undifferenzierten Status und das zweite dem differenzierten Status der glatten Muskelzellen. Dieses Tiermodell demonstriert, daß anhaltende Scherkrafterhöhung einen anhaltenden arteriogenetischen Prozeß unterhält und daß Zellmigration eine wichtige Rolle in diesem spielt, was durch die Veränderungen in der Cofilinexpression während der Kollateralentwicklung deutlich wird.
Kenntnisse über die dreidimensionale Struktur therapeutisch relevanter Zielproteine bieten wertvolle Informationen für den rationalen Wirkstoffentwurf. Die stetig wachsende Zahl aufgeklärter Kristallstrukturen von Proteinen ermöglicht eine qualitative und quantitative rechnergestützte Untersuchung von spezifischen Protein-Liganden Wechselwirkungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Algorithmen für die Identifikation und den Ähnlichkeitsvergleich von Proteinbindetaschen und ihren Eigenschaften entwickelt und in dem Programm PocketomePicker zusammengefasst. Die Software gliedert sich in die Routinen PocketPicker, PocketShapelets und PocketGraph. Ferner wurde in dieser Arbeit die Methode ReverseLIQUID reimplementiert und im Rahmen einer Kooperation für das strukturbasierte Virtuelle Screening angewendet. Die genannten Methoden und ihre wissenschaftliche Anwendungen sollte hier zusammengefasst werden: Die Methode PocketPicker ermöglicht die Vorhersage potentieller Bindetaschen auf Proteinoberflächen. Diese Technik implementiert einen geometrischen Ansatz auf Basis „künstlicher Gitter“ zur Identifikation zusammenhängender vergrabener Bereiche der Proteinoberfläche als Orte möglicher Ligandenbindestellen. Die Methode erreicht eine korrekte Vorhersage der tatsächlichen Bindetasche für 73 % der Einträge eines repräsentativen Datensatzes von Proteinstrukturen. Für 90 % der Proteinstrukturen wird die tatsächlich Ligandenbindestelle unter den drei wahrscheinlichsten vorhergesagten Taschen gefunden. PocketPicker übertrifft die Vorhersagequalität anderer etablierter Algorithmen und ermöglicht Taschenidentifikationen auf apo-Strukturen ohne signifikante Einbußen des Vorhersageerfolges. Andere Verfahren weisen deutlich eingeschränkte Ergebnisse bei der Anwendung auf apo-Strukturen auf. PocketPicker erlaubt den alignmentfreien Ähnlichkeitsvergleich von Bindetaschenfor-men durch die Kodierung berechneter Bindevolumen als Korrelationsdeskriptoren. Dieser Ansatz wurde erfolgreich für Funktionsvorhersage von Bindetaschen aus Homologiemodellen von APOBEC3C und Glutamat Dehydrogenase des Malariaerregers Plasmodium falciparum angewendet. Diese beiden Projekte wurden in Zusammenarbeit mit Kollaborationspartnern durchgeführt. Zudem wurden PocketPicker Korrelationsdeskriptoren erfolgreich für die automatisierte Konformationsanalyse der enzymatischen Tasche von Aldose Reduktase angewendet. Für detaillierte Analysen der Form und der physikochemischen Eigenschaften von Proteinbindetaschen wurde in dieser Arbeit die Methode PocketShapelets entwickelt. Diese Technik ermöglicht strukturelle Alignments von extrahierten Bindevolumen durch Zerlegungen der Oberfläche von Proteinbindetaschen. Die Überlagerung gelingt durch die Identifikation strukturell ähnlicher Oberflächenkurvaturen zweier Taschen. PocketShapelets wurde erfolgreich zur Analyse funktioneller Ähnlichkeit von Bindetaschen verwendet, die auf Betrachtungen physikochemischer Eigenschaften basiert. Zur Analyse der topologischen Vielfalt von Bindetaschengeometrien wurde in dieser Arbeit die Methode PocketGraph entwickelt. Dieser Ansatz nutzt das Konzept des sog. „Wachsenden Neuronalen Gases“ aus dem Bereich des maschinellen Lernens für eine automatische Extraktion des strukturellen Aufbaus von Bindetaschen. Ferner ermöglicht diese Methode die Zerlegung einer Bindestelle in ihre Subtaschen. Die von PocketPicker charakterisierten Taschenvolumen bilden die Grundlage für die Methode ReverseLIQUID. Dieses Programm wurde in dieser Arbeit weiterentwickelt und im Rahmen einer Kooperation zur Identifikation eines Inhibitors der Serinprotease HtrA des Erregers Helicobacter pylori verwendet. Mit ReverseLIQUID konnte ein strukturbasiertes Pharmakophormodell für das Virtuelle Screening erstellt werden. Dieser Ansatz ermöglichte die Identifikation einer Substanz mit niedrig mikromolarer Affinität gegenüber der Zielstruktur.
A question of Mesorah?
(2009)
In the upcoming Krias Hatorah in Parshat Shoftim and Parshat Ki Savo there are a number of instances where the meaning of a phrase changes completely based on the pronunciation of a single word – םד – with either a Komatz or Patah. Until recently, most Chumashim and Tikunim which generally followed the famous Yaakov Ben Hayyim 1525 edition of Mikraot Gedolot published in Venice that printed a seemingly inconsistent pattern in the pronunciation of the different occurrences of this word.
Der postoperative Infekt um ein alloplastisches Implantat stellt keine häufige jedoch schwerwiegende Komplikation dar. Bislang wurde der Infekt des Implantatlagers in aller Regel durch vorübergehende Entfernung des Implantates behandelt. Nach vollständiger Infektheilung unter antibiotischer Therapie erfolgte die Reimplantation. Für die Patientinnen bedeutet dies den Misserfolg der Operation und stellt eine erhebliche physische und psychische Belastung über mehrere Monate dar. Ein einzeitiger Implantatwechsel mit Spül-Saug-Drainage und antibiotischer Behandlung kann dagegen den Patientinnen den vorübergehenden Verlust des Implantates und die Risiken einer zweiten Operation ersparen. In der vorliegenden Studie wurde der Implantatlagerinfekt in 74 Fällen durch einen einzeitigen Implantatwechsel und anschließende antibiotische Spülungen über ein Drainagesystem behandelt. Unser Behandlungskonzept bestand aus einem Implantatwechsel mit Kapsulektomie und täglicher Instillation einer antibiotischen Lösung (Gentamycin oder Teicoplanin) über eine Spül-Saug-Drainage. Die Therapie dauerte in der Regel fünf Tage und wurde in 78,4% der Fälle von einer systemischen Antibiose begleitet. Dieses Vorgehen war in 89,2% der Behandlungen erfolgreich. Bei 10,8% der Patientinnen musste eine erneute Spül-Saug-Therapie durchgeführt werden. Ebenfalls in 10,8% der Fälle musste das Implantat entfernt werden. Die Diagnose des Infektes wurde klinisch gestellt. Vorwiegend waren grampositive Erreger an der Auslösung des Infektes beteiligt. In der Hälfte der untersuchten Fälle ließ sich kein Erreger durch Wundabstriche aus dem Implantatlager isolieren. Auch die laborchemischen Entzündungsparameter wiesen keine Korrelation zum Ausmaß des Infektes oder zur Erregerart auf. Entscheidender prognostischer Faktor war eine rasche operative Intervention innerhalb von drei Tagen nach klinischem Auftreten der Entzündung. Dies galt auch für hämatogene Spätinfekte. Als negative Indikatoren konnten ablative Verfahren mit schlechter Weichteildeckung des Implantates, strahlentherapeutische Behandlungen, Nikotinabusus und Infektionen mit Staph. aureus identifiziert werden. Beim initialen Versagen der Behandlung erwies sich eine erneute Durchführung der Spül- Saug-Therapie als mit hohem Prozentsatz erfolgreich. Ein ausgeheilter Implantatlagerinfekt in der Vorgeschichte sowie ein vorausgegangener Implantatwechsel aufgrund von Narbenkorrekturen oder Tumorrezidiv wirkten sich nicht nachteilig auf die Heilungsrate aus. Auch exponierte Implantate konnten nach entsprechender Defektdeckung mit gutem Ergebnis behandelt werden. Die Ausbildung einer Kapselfibrose Baker III und IV nach unserem standardisierten Therapiemodus entspricht der in der Literatur angegebenen Fibroserate bei blandem Verlauf eines Brustaufbaus mit Silikonimplantaten. Die Erregerart, Staph. aureus bzw. epidermidis spielte dabei eine große Rolle. Bei Behandlung von Spätinfekten oder bei erforderlicher Wiederholung der Spül-Saug- Therapie fand sich in unserer Studie keine erhöhte Kapselfibrosebildung. Die standardisierte Therapie der Implantatlagerinfekte bewies in der vorliegenden Studie ihre Wirksamkeit und Zuverlässigkeit. Bei 89,2% der behandelten Patientinnen konnte das ursprüngliche Rekonstruktionsergebnis der Brust durch operative Entfernung der infizierten fibrösen Kapsel, Implantatwechsel und topische antibiotische Spülung über fünf Tage erhalten werden. Das frühere therapeutische Konzept mit einer Entfernung des Implantates und einer sekundärer Wiedereinbringung nach einem mehrmonatigen Intervall ergibt laut Literaturresearche vergleichbare Ergebnisse. Bei geringer physischer und psychischer Belastung für die Patientinnen kann dieses neue Verfahren als Therapie der Wahl empfohlen werden.
Background: Mitochondrial DNA sequencing increasingly results in the recognition of genetically divergent, but morphologically cryptic lineages. Species delimitation approaches that rely on multiple lines of evidence in areas of co-occurrence are particularly powerful to infer their specific status. We investigated the species boundaries of two cryptic lineages of the land snail genus Trochulus in a contact zone, using mitochondrial and nuclear DNA marker as well as shell morphometrics.
Results: Both mitochondrial lineages have a distinct geographical distribution with a small zone of co-occurrence. In the same area, we detected two nuclear genotype clusters, each being highly significantly associated to one mitochondrial lineage. This association however had exceptions: a small number of individuals in the contact zone showed intermediate genotypes (4%) or cytonuclear disequilibrium (12%). Both mitochondrial lineage and nuclear cluster were statistically significant predictors for the shell shape indicating morphological divergence. Nevertheless, the lineage morphospaces largely overlapped (low posterior classification success rate of 69% and 78%, respectively): the two lineages are truly cryptic.
Conclusions: The integrative approach using multiple lines of evidence supported the hypothesis that the investigated Trochulus lineages are reproductively isolated species. In the small contact area, however, the lineages hybridise to a limited extent. This detection of a hybrid zone adds an instance to the rare reported cases of hybridisation in land snails.
In this work, we extend the Hegselmann and Krause (HK) model, presented in [16] to an arbitrary metric space. We also present some theoretical analysis and some numerical results of the condensing of particles in finite and continuous metric spaces. For simulations in a finite metric space, we introduce the notion "random metric" using the split metrics studies by Dress and al. [2, 11, 12].
Channelrhodopsine sind blaulichtsensitive, Retinal-bindende Proteine aus der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. Channelrhodopsin 2 (ChR2) wurde als heptahelikaler, kationenselektiver Ionenkanal charakterisiert (Nagel et al., 2003). Wie die zur selben Proteinfamilie gehörende Protonenpumpe Bakteriorhodopsin (bR) wird ChR2 durch Licht aktiviert; allerdings wird hierbei ein passiver Strom ausgelöst, bei dem Kationen entsprechend ihres elektrochemischen Gradienten fließen. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet sich ChR2 zur lichtinduzierten Depolarisation von Zellen und zur Auslösung von Aktionspotentialen in Neuronen, über deren Membran ein Konzentrationsgradient von Kationen anliegt (Boyden et al., 2005). Die Stimulation elektrischer Aktivität von ChR2-exprimierenden Neuronen im Hirngewebe von Mäusen, die ChR2 transgen exprimieren, kann beispielsweise genutzt werden, um die Konnektivität von Neuronen und Hirnbereichen zu untersuchen (z.B. Wang et al., 2007). Für diese und weitere Anwendungen war es interessant, ChR2 zelltyp- oder regionenspezifisch in Mäusen zu exprimieren. Zu diesem Zweck sollte ChR2/eGFP bicistronisch oder ChR2-YFP als Fusionsprotein unter einem ubiquitären Promotor exprimiert werden; die Expression sollte aber durch ein Stop-Element unterbunden werden, das von loxP-sites flankiert ist (unaktiviertes Transgen). Das Enzym Cre- Rekombinase entfernt durch Rekombination das Stop-Element an diesen Erkennungssequenzen, wodurch die ChR2-Expression ermöglicht werden sollte (aktiviertes Transgen). Die Cre-Rekombinase kann dabei sowohl viral als auch transgen unter zelltyp- und regionenspezifischen Promotoren exprimiert werden und damit die regionale Spezifität und den Zeitpunkt der ChR2-Expression bestimmen. Es wurden drei Mauslinien über Pronukleus-Injektionen erhalten, die den Reporter β-Galactosidase des unaktivierten Transgens exprimierten. Die Verpaarung von Mäusen dieser Linien mit Cre-Rekombinase-exprimierenden Mauslinien führte aber nur zu einer ineffizienten Aktivierung des Transgens, so dass ChR2-Expression einzig mittels RT-PCR nachgewiesen werden konnte. Nach viraler Expression der Cre-Rekombinase im Hippokampus konnte eine Aktivierung des ChR2-Transgens auch mittels Immunfluoreszenz gezeigt werden. Mangels GFP-Fluoreszenz waren die transgenen Linien aber nicht für gezielte elektrophysiologische Ableitungen verwendbar. In einem zweiten Ansatz wurden transgene Mäuse über embryonale Stammzellen (ES-Zellen) generiert. Bei diesem Ansatz wird eine geringere Kopienzahl des Transgens ins Genom integriert. In den ES-Zellen konnte durch transiente Cre-Rekombinase-Expression gezeigt werden, dass das Transgen effizient aktiviert werden konnte. Aus mehreren ES-Zell-Klonen wurden chimäre Mäuse erhalten, die zum jetzigen Zeitpunkt auf Keimbahntransmission getestet werden. Wie ChR2 einen Kationenkanal bildet und welche Transmembrandomänen und Aminosäuren daran beteiligt sind, ist unbekannt. Daher wurde im zweiten Teil dieser Arbeit untersucht, ob die Positionen E90, E97 und E101, welche in der zweiten Transmembranhelix untereinander zu liegen scheinen, Teil einer Ionenpore sein könnten. Um den Einfluss dieser Aminosäuren auf die Kationenleitung und/ oder – selektivität zu untersuchen, wurden diese Positionen substituiert und die resultierenden ChR2-Mutantenproteine in Xenopus laevis Oozyten exprimiert und elektrophysiologisch analysiert. Um Na+- bzw. Protonen-mediierte Ströme unterscheiden zu können, wurden Na+-haltige und Na+-freie Puffer verschiedener pH-Werte verwendet. Lichtinduzierte Ströme von ChR2E97A, ChR2E97Q, ChR2E97K und ChR2E101K waren im Vergleich zum Wildtyp stark reduziert, ausschließlich bei pH 4 zu detektieren und wohl hauptsächlich durch Protonen getragen. Die isofunktionale, aber ladungsneutrale Mutation ChR2E90Q zeigte nur geringe Unterschiede zum Wildtyp. Alaninsubstitution (E90A) als auch Ladungsinversion (E90K) führte zu starken Veränderungen des ChR2-Stroms im Vergleich zum Wildtyp. ChR2E90A zeigte im Vergleich zum Wildtyp reduzierte Protonenströme sowie einen erhöhten Natriumstrom, der durch Protonen inhibierbar war. Die Ladungsinversion ChR2E90K führte zu allgemein stark verminderten Leitfähigkeiten, lediglich bei pH 4 konnten noch Ströme gemessen werden. Die Ergebnisse sind der erste Hinweis auf eine Beteiligung von Glutamatresten an der Ionenleitfähigkeit in der Transmembranhelix 2 von ChR2.
Beyond "singular" identities : multiculturalism and cultural freedom in Australian literature
(2009)
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Frage von Wahrnehmung und Entwicklung multipler individueller Identitäten in australischer Literatur unter Berücksichtigung von kultureller Freiheit und Multikulturalismus. Amartya Sen präsentiert in seinem Buch Identity and Violence einen Identitätsansatz, der davon ausgeht, dass jedes Individuum plurale kulturelle Identitäten besitzt, deren Relevanz kontextspezifisch zu wählen ist. Die vorliegende Arbeit soll überprüfen ob Sen's Modell der pluralen Identitäten auch für den Bereich der Literaturwissenschaften adaptiert werden kann. Fragen der Identität sind selbstverständlich nicht neu in diesem Bereich. Insbesondere die Transcultural- und Postcolonial-Studies haben unter Aspekten wie Ethnizität, Gender, oder Hybridität verschiedene Modelle von Identität entwickelt. Da solche Modelle jedoch oft primär an einem dieser spezifischen Aspekte ausgerichtet sind, ist eine generelle Aussage über Wahrnehmung und Entwicklung von Identitäten oft nur bedingt möglich. Sen's Modell hat den Vorteil, dass es einfache allgemeingültige Regeln schafft, auf deren Basis alle identitätsbezogenen Aspekte verhandelt werden können. Während vielen anderen Modellen ein serieller (diachronischer) Ansatz explizit oder implizit zu Grunde liegt, geht Sen von einer parallelen (synchronen) Identitätsstruktur aus. Außerdem rückt er im Gegensatz zu vielen gruppenorientierten Ansätzen das Individuum in das Zentrum seiner Betrachtung und entwickelt auf Basis individueller, pluraler Identitäten seine umfassende Theorie. Gerade die Betonung von Gruppenidentitäten sowie die Verhandlungen von Identitäten zwischen Individuen und / oder Gruppen macht Sen als potentiellen Ursprung von gesellschaftlichen Konflikten aus. Dies liegt unter anderem an der gesellschaftlich weit verbreiteten Annahmen, dass kulturelle Identitäten singulär und gruppenorientiert strukturiert sind. Demnach ist jedes Individuum einer primären kulturellen Gruppenidentität zuzuordnen, welche alle anderen Identitätsaspekte determiniert. Gemeinsame Identitätsmerkmale zweier Individuen mit unterschiedlichen primären Gruppenidentitäten werden somit ausgeschlossen oder als sekundär bzw. nachrangig der primären Identität untergeordnet. Die Definition dieser singulären kulturellen Identitäten und die entsprechenden Regeln der Zugehörigkeit werden innerhalb der jeweiligen Gruppe verhandelt. Kommt es zwischen zwei Individuen zu Missinterpretation von identitätsbezogenen Kausalitäten, entstehen die von Sen beschriebenen Konflikten kommen. Um dieses Konfliktpotenzial zu entschärfen fordert Sen für jedes einzelne Individuum die Freiheit seine Präferenzen kontextspezifischer Identitäten frei zu wählen, ohne Einflussnahme anderer Individuen oder Gruppen. Dies kann als allgemeine Forderung individueller kultureller Freiheit, analog zur Freiheit der eigenen Meinung verstanden werden. Das Bewusstsein für die jeweiligen kontextspezifischen Identitäten anderer kann somit durch ein größeres Verständnis von Kausalitäten zur Vermeidung identitätsbezogener Konflikte führen. Da Sen seine Theorie nicht explizit für literaturwissenschaftliche Anwendungen beschreibt, muss im Rahmen dieser Arbeit zuerst ein methodologisches Modell für die Arbeit an literarischen Texten erarbeitet werden. Dazu werden verschiedene, auf Sen basierende, Aspekte definiert, die dann an den vorliegenden Texten auf ihre Gültigkeit überprüft werden. Erstens wird ermittelt, ob es generell möglich ist individuelle und Gruppenidentitäten zu identifizieren. Zweiten wird untersucht, ob die zentralen Protagonisten plurale kulturelle Identitäten aufweisen. Drittens wird die Frage gestellt, ob ein kausaler Zusammenhang zwischen den Identitätsverhandlungen von Individuen und / oder Gruppen, sowie den in den Texten beschriebenen Konflikten hergestellt werden kann. Viertens wird untersucht, ob die Erzählungen Konzepte von singulärer kultureller Identität, pluralem Monokulturalismus, oder Multikulturalismus widerspiegeln. Fünftens soll geklärt werden, ob Sen's Forderung nach individueller kultureller Freiheit einen realistischen Lösungsansatz für die in den Erzählungen beschriebenen Konflikte bedeuten würde. Die zugrunde liegenden Primärtexte – Behrendt's Home, Haikal's Seducing Mr Maclean und Teo's Love and Vertigo – wurden auf Grund der vergleichbaren Identitätsthematik gewählt. Alle drei schildern die Wahrnehmung und Entwicklung multipler individueller Identitäten vor dem Hintergrund einer australischen Migrationsgesellschaft und deren Umgang mit Angehörigen der australischen Ureinwohner. In Bezug auf die oben genannten Fragen weisen alle drei Texte eine große Übereinstimmung mit Sen's Theorie auf. In allen Erzählungen ließen sich individuelle und Gruppenidentitäten nachweisen, wobei vor allem die zentralen Protagonisten deutliche plurale kulturelle Identitäten aufwiesen. Ebenso konnte ein starker Zusammenhang zwischen den Identitätsverhandlungen von Individuen und / oder Gruppen, sowie den in den Texten beschriebenen Konflikten hergestellt werden. Auch war es möglich bei verschiedenen Protagonisten Vorstellungen von singulärer kultureller Identität oder pluralem Monokulturalismus nachzuweisen. Letztlich kann für alle drei Texte angenommen werden, dass individuelle kulturelle Freiheit einen realistischen Lösungsansatz für die in den Erzählungen beschriebenen Konflikte bedeuten würde. Sen's Modell pluraler individueller Identitäten hat sich somit prinzipiell für den Einsatz im Bereich der Literaturwissenschaften bewährt. Für die Literaturwissenschaften hat dieses Modell den Vorteil, dass im Gegensatz zu vielen anderen Identitätskonzepten verschiedene Aspekte wie Ethnizität, Gender, oder Hybridität auf einem gemeinsamen theoretischen Fundament analysiert und diskutiert werden könnten.
Innerhalb des adaptiven Immunsystems spielt der Major Histocompatibility Complex (MHC)-Klasse I-Weg der Antigenpräsentation eine essenzielle Rolle bei der Erkennung und Zerstörung Virus-infizierter Zellen. Ein grundlegender Schritt innerhalb dieses Prozesses ist die Translokation endogener Peptide durch den transporter associated with antigen processing (TAP) in das ER-Lumen. Der TAP-Transporter ist zusammen mit verschiedenen Chaperonen und weiteren Faktoren in einem Peptidbeladungskomplex (PLC) assoziiert. Insbesondere Herpesviren, die durch eine lebenslange Persistenz im Wirt und wiederkehrende Reaktivierung unter Stresssituationen gekennzeichnet sind, interferieren direkt mit dem PLC und dem TAP-Transporter. Das varicellovirale Typ-I-Membranprotein UL49.5 inhibiert den TAP-Komplex, wobei das Protein des Rinderherpesvirus (Bovines Herpesvirus 1, BHV-1) zusätzlich die proteasomale Degradation verschiedener Komponenten des PLCs einleitet. Dieser Mechanismus wird durch die C-terminale Domäne des UL49.5-Proteins vermittelt und ist von keinem anderen Virusprotein bekannt. Welche Aminosäuren des Virusproteins jedoch für diese Inhibition und Degradation essenziell sind, wurde bisher nicht aufgeklärt. Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es, die Funktionsweise des BHV-1 UL49.5-Proteins zu verstehen und insbesondere zu analysieren, welche Bereiche des Proteins für die proteasomale Degradation des TAP-Komplexes verantwortlich sind. Das UL49.5-Protein wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgreich in Insektenzellen und in HeLa-Zellen exprimiert. Mittels Coimmunpräzipitation (Co-IP) wurde daraufhin die Bindung verschiedener UL49.5-Varianten an den TAP-Komplex analysiert. Unterstützt wurden diese Daten durch einen in vivo Interaktionsscreen (BiFC) und in vitro translatiertes UL49.5. Hierbei stellte sich heraus, dass das UL49.5-Protein in Abwesenheit sämtlicher Komponenten des Immunsystems an beide Untereinheiten des TAP-Transporters bindet. Die Bindung erfolgt sowohl an vollständige TAP-Untereinheiten als auch an den sogenannten coreTAP-Komplex, der nur die inneren sechs Transmembranhelices besitzt. Weiterhin wurden systematisch verkürzte UL49.5-Varianten generiert, um wichtige Reste für TAP-Inhibition und proteasomale Degradation zu identifizieren. Interessanterweise sind weder die N-terminale noch die C-terminale Domäne von UL49.5 für die Bindung an den TAP-Komplex zwingend notwendig. Die Bindung an den TAP-Transporter wird demnach über die Transmembrandomäne von UL49.5 vermittelt. Mit Hilfe von Peptidtransport-Analysen wurde die inhibitorische Aktivität verschiedener UL49.5-Mutanten eingehend untersucht. Zusätzlich wurde eine Untersuchung der MHC I-Oberflächenexpression in transient transfizierten HeLa-Zellen etabliert. In diesen Zellen wurde nach Sortierung eine drastisch reduzierte TAP-Konzentration nachgewiesen, die auf proteasomale Degradation des TAP-Komplexes zurückzuführen war. Die Untersuchung von C-terminal verkürzten UL49.5-Mutanten zeigte, dass die letzten zwei C-terminalen Aminosäuren essenziell für die Induktion der TAP-Degradation sind. Die C-terminale Domäne von UL49.5 konnte jedoch, nach Übertragung auf andere Proteine, keine proteasomale Degradation des TAP-Komplexes einleiten. Demnach ist ein weiterer Bereich des Proteins für diesen Prozess zwingend notwendig. Erstaunlicherweise waren auch N-terminal verkürzte UL49.5-Proteine deutlich in ihrer inhibitorischen Funktion beeinträchtigt. Bereits nach der Deletion von 10 N-terminalen Aminosäuren war das Protein nicht mehr in der Lage, eine proteasomale Degradation des TAP-Komplexes einzuleiten. Demnach spielt auch die ER-luminale Domäne von UL49.5 eine wichtige Rolle bei der UL49.5-induzierten TAP-Degradation. Somit wurde ein bisher noch nicht beschriebener neuartiger Inhibitionsmechanismus für das BHV-1 UL49.5-Protein entdeckt. Nach Bindung von UL49.5 über die Transmembrandomäne an beide Untereinheiten des TAP-Transporters scheint die ER-luminale Domäne von UL49.5 ein Signal über die ER-Membran an die zytoplasmatische Domäne zu übertragen, die dann die proteasomale Degradation des TAP-Komplexes einleitet. Es konnte im Rahmen dieser Doktorarbeit erstmals gezeigt werden, dass additive Effekte eines sehr kleinen Virusproteins auf zwei unterschiedlichen Seiten der ER-Membran zu einer proteasomalen Degradation eines sehr großen Membran-Komplexes führen.
Breaking tolerance to the natural human liver autoantigen cytochrome P450 2D6 by virus infection
(2009)
Autoimmune hepatitis (AIH) is a chronic liver disease of unknown etiology, characterized by a loss of tolerance against hepatocytes leading to the progressive destruction of hepatic parenchyma and cirrhosis. Clinical signs for AIH are interface hepatitis and portal plasma cell infiltration, hypergammaglobulinemia, and autoantibodies. Based on serological markers AIH is defined in subtypes. The hallmark of AIH type 2 are type 1 liver/kidney microsomal autoantibodies (LKM-1), whereas AIH type 1 is characterized by the presence of anti-nuclear (ANA) and/or anti-smooth muscular (SMA) autoantibodies. The major autoantigen recognized specifically by LKM-1 autoantibodies was identified as the 2D6 isoform of the cytochrome P450 enzyme family (CYP2D6). Not much is known about the etiology and pathogenic mechanisms of AIH so far and most animal models available result in only transient hepatic liver damage after a rather complex initiation method. It was the aim of my project to generate a novel animal model for AIH that reflects the chronic and progressive destruction of the liver characteristic for the human disease while using a defined and feasible initiating event to further analyze the pathogenic mechanisms leading to the autoimmune-mediated destruction of the liver. Therefore, mice transgenically expressing the human CYP2D6 in the liver and wild-type mice were infected with a liver-tropic adenovirus expressing the human CYP2D6 (Ad-2D6). Selftolerance to CYP2D6 was broken in Ad-2D6-infected mice, resulting in persistent autoimmune liver damage, apparent by cellular infiltration, hepatic fibrosis and necrosis. Similar to type 2 AIH patients, Ad-2D6-infected mice generated LKM-1-like antibodies recognizing the same immunodominant epitope of CYP2D6. Taken together, we could introduce a new animal model that reflects the persistent autoimmune-mediated liver damage as well as the serological marker characteristic for AIH type 2 and we could demonstrate that chronic autoimmune diseases targeting the liver can be triggered by molecular mimicry occurring in the context of a hepatotropic viral infection.
Ein zentrales Ergebnis dieser Studie war, dass viele Patienten ein hohes Maß an Lebens-qualität zeigten. Verglichen mit anderen hämatologisch-onkologischen Kollektiven lag die Lebensqualität der Patienten dieser Studie deutlich näher bei den Werten der gesunden Normalbevölkerung. Als signifikant negative Einflussfaktoren auf die verschiedenen Dimensionen der Lebensqualität zeigte sich die allogene Stammzelltransplantation und ein Alter > 55 Jahren. Stammzelltransplantierte und ältere Patienten waren nicht nur häufiger durch Begleiterkrankungen belastet, sondern auch signifikant stärker in ihrer körperlichen und Rollen-Funktion eingeschränkt. In beiden Gruppen fanden sich zudem eine signifikant stärkere Fatigue-Ausprägung und größere finanzielle Schwierigkeiten. Während die globale Lebensqualität älterer Patienten signifikant schlechter war, hatte die Stammzelltransplantation interessanterweise keinen negativen Einfluss auf die Lebensqualität. Die Lebensqualität von SZT-Patienten korreliert also anscheinend nicht zwingend mit einem schlechteren Gesundheitszustand. Der individuelle Umgang mit der Erkrankung (Coping), sowie neue Sinn- und Wertevorstellungen scheinen somit unabhängig vom Gesundheitszustand eine zentrale Rolle in der Bewertung der eigenen Lebensqualität zu spielen. Dies zeigte sich auch im gesamten Kollektiv, z.B. bei in Freitextkommentaren der Patienten. Die Erfahrung der potenziell tödlichen Erkrankung schien für viele Patienten den Blick auf die Gegenwart verändert zu haben (intensiveres Leben, kleine Ziele, stärkere Wahrnehmung von Glück, Erkennen von wichtig und unwichtig). Sehr viele Patienten waren der Meinung, dass das Verhältnis zu Freunden und Familie durch die Erkrankung an Bedeutung gewonnen habe. Als negativ wurde überwiegend die verminderte körperliche und vor allem geistige Leistungsfähigkeit genannt. Einige körperliche Einschränkungen wurden mit Spätfolgen der Leukämieerkrankung bzw. –therapie in Verbindung gebracht (z. B. Gelenknekrosen, Haarausfall). Andere Erkrankungen, wie z.B. Hypertonus, Diabetes und kardiopulmonale Erkrankungen konnten dagegen nicht im Zusammenhang mit der Erkrankung gebracht werden und waren - verglichen mit der Normalbevölkerung - auch nicht häufiger. Bei rund der Hälfte aller Patienten mit Kinderwunsch konnte dieser auch erfüllt werden. Allerdings galt dies nur für Patienten nach Chemotherapie. Patienten nach allogener Stammzelltransplantation waren nahezu alle infertil. Insgesamt zeigten die meisten Patienten trotz oft Schwerbehinderung ein hohes Maß an beruflicher Reintegration. Ein dauerhaft hoher Grad an Behinderung (> 50%) ging jedoch deutlich häufiger mit Arbeitslosigkeit oder (Früh-)Berentungen einher. Ein wichtiges Ziel für die Zukunft ist die systematische, prospektive Erfassung von Lebensqualität und medizinischen Spätfolgen bei Patienten mit akuter lymphatischer Leukämie im Rahmen der GMALL-Studien. Neben der Lebensqualität soll auch ein systematisches Nachsorgeprogramm - analog den bereits existierenden Programmen für Kinder (z. B. LESS ) entwickelt werden. Dabei sollte besonders die Gruppe der älteren Patienten > 55 Jahren, und die allogen stammzelltransplantierten Patienten berücksichtigt werden. Für prospektive Untersuchungen ist zudem eine gezielte Untersuchung der Fatigue-Symptomatik geplant. Für prospektive Studien ist es essenziell, die erhobenen Daten - insbesondere während der Therapie - zeitnah auszuwerten. So kann ein Verlauf erfasst werden und es besteht die Möglichkeit, bereits während Therapie Hilfsangebote - z. B. psychosoziale Unterstützung - anzubieten. Ebenso können die Daten zur Lebensqualität genutzt werden, um in Therapieentscheidungen - z. B. vor Transplantation - miteinbezogen zu werden. Patienten kann zudem ein realistischer Ausblick auf das Leben nach der Therapie gegeben werden.
The budget constraint requires that, eventually, consumption must adjust fully to any permanent shock to income. Intuition suggests that, knowing this, optimizing agents will fully adjust their spending immediately upon experiencing a permanent shock. However, this paper shows that if consumers are impatient and are subject to transitory as well as permanent shocks, the optimal marginal propensity to consume out of permanent shocks (the MPCP) is strictly less than 1, because buffer stock savers have a target wealth-to-permanent-income ratio; a positive shock to permanent income moves the ratio below its target, temporarily boosting saving. Keywords: Risk, Uncertainty, Consumption, Precautionary Saving, Buffer Stock Saving, Permanent Income Hypothesis.
We model the motives for residents of a country to hold foreign assets, including the precautionary motive that has been omitted from much previous literature as intractable. Our model captures many of the principal insights from the existing specialized literature on the precautionary motive, deriving a convenient formula for the economy’s target value of assets. The target is the level of assets that balances impatience, prudence, risk, intertemporal substitution, and the rate of return. We use the model to shed light on two topical questions: The “upstream” flows of capital from developing countries to advanced countries, and the long-run impact of resorbing global financial imbalances
We present a tractable model of the effects of nonfinancial risk on intertemporal choice. Our purpose is to provide a simple framework that can be adopted in fields like representative-agent macroeconomics, corporate finance, or political economy, where most modelers have chosen not to incorporate serious nonfinancial risk because available methods were too complex to yield transparent insights. Our model produces an intuitive analytical formula for target assets, and we show how to analyze transition dynamics using a familiar Ramsey-style phase diagram. Despite its starkness, our model captures most of the key implications of nonfinancial risk for intertemporal choice.
Instabile Finanzmärkte
(2009)
Die Vorstellung selbst-stabilisierender, zum Gleichgewicht tendierender Finanzmärkte, lange Zeit als Selbstverständlichkeit angesehen, ist durch die aktuelle Banken- und Kreditkrise in Frage gestellt. Trotz ausgefeilten Risikomanagements der Banken und einer an Basel II orientierten Aufsicht ist es in den Jahren 2007-2009 zu einem Zusammenbruch des Interbankenmarktes und weiter Teile der Anleihemärkte gekommen. Die hierdurch erzwungenen massiven Staatsinterventionen zur Bankenrettung sind ohne Beispiel in der modernen Wirtschaftsgeschichte. In diesem Essay suchen wir nach Ansatzpunkten einer Erklärung für die Instabilität der Finanzmärkte. Als zentrale Krisenursache sehen wir Schwächen der Informationsarchitektur, deren Aufgabe darin besteht, glaubwürdige Information für Investoren bereitzustellen. Drei Determinanten der Instabilität werden herausgestellt, erstens die Nutzung von Schuldtiteln verbunden mit hohen Verschuldungsgraden, zweitens die Handelbarkeit von Titeln verbunden mit erhöhter Risikoübernahme, sowie drittens die zunehmende Komplexität von Finanzprodukten und Finanznetzwerken verbunden mit einer Homogenisierung der Aktiva- und Risikostrukturen von Finanzinstituten. Alle drei Faktoren verstärken die Anfälligkeit des Finanzsystems und zugleich die Bedeutung der Informationsarchitektur. Hieraus lassen sich Anforderungen an eine sinnvolle Reform der Regulierung ableiten. Neben den Anreizproblemen, die Gegenstand einer weiteren Arbeit sind (Franke/Krahnen 2009), diskutieren wir hier vier Kernthemen: glaubwürdige Informationen, makroprudentielle Aufsicht, robuste Eigenkapitalstandards und eine notwendige Risikobegrenzung auf Derivatemärkten
American households have received a triple dose of bad news since the beginning of the current recession: The greatest collapse in asset values since the Great Depression, a sharp tightening in credit availability, and a large increase in unemployment risk. We present measures of the size of these shocks and discuss what a benchmark theory says about their immediate and ultimate consequences. We then provide a forecast based on a simple empirical model that captures the effects of wealth shocks and unemployment fears. Our short-term forecast calls for somewhat weaker spending, and somewhat higher saving rates, than the Consensus survey of macroeconomic forecasters. Over the longer term, our best guess is that the personal saving rate will eventually approach the levels that preceded period of financial liberalization that began in the late 1970s. Classification: C61, D11, E24
This paper analyzes the risk properties of typical asset-backed securities (ABS), like CDOs or MBS, relying on a model with both macroeconomic and idiosyncratic components. The examined properties include expected loss, loss given default, and macro factor dependencies. Using a two-dimensional loss decomposition as a new metric, the risk properties of individual ABS tranches can directly be compared to those of corporate bonds, within and across rating classes. By applying Monte Carlo Simulation, we find that the risk properties of ABS differ significantly and systematically from those of straight bonds with the same rating. In particular, loss given default, the sensitivities to macroeconomic risk, and model risk differ greatly between instruments. Our findings have implications for understanding the credit crisis and for policy making. On an economic level, our analysis suggests a new explanation for the observed rating inflation in structured finance markets during the pre-crisis period 2004-2007. On a policy level, our findings call for a termination of the 'one-size-fits-all' approach to the rating methodology for fixed income instruments, requiring an own rating methodology for structured finance instruments. JEL Classification: G21, G28 Keywords: credit risk, risk transfer, systematic risk
The seasonality of transport and mixing of air into the lowermost stratosphere (LMS) is studied using distributions of mean age of air and a mass balance approach, based on in-situ observations of SF6 and CO2 during the SPURT (Spurenstofftransport in der Tropopausenregion, trace gas transport in the tropopause region) aircraft campaigns. Combining the information of the mean age of air and the water vapour distributions we demonstrate that the tropospheric air transported into the LMS above the extratropical tropopause layer (ExTL) originates predominantly from the tropical tropopause layer (TTL). The concept of our mass balance is based on simultaneous measurements of the two passive tracers and the assumption that transport into the LMS can be described by age spectra which are superposition of two different modes. Based on this concept we conclude that the stratospheric influence on LMS composition is strongest in April with extreme values of the tropospheric fractions (alpha1) below 20% and that the strongest tropospheric signatures are found in October with alpha1 greater than 80%. Beyond the fractions, our mass balance concept allows us to calculate the associated transit times for transport of tropospheric air from the tropics into the LMS. The shortest transit times (<0.3 years) are derived for the summer, continuously increasing up to 0.8 years by the end of spring. These findings suggest that strong quasi-horizontal mixing across the weak subtropical jet from summer to mid of autumn and the considerably shorter residual transport time-scales within the lower branch of the Brewer-Dobson circulation in summer than in winter dominates the tropospheric influence in the LMS until the beginning of next year's summer.
Möglichkeiten einer wohnortnahen, gesundheitsbezogenen Bewegungsberatung für Senioren ab 65 Jahren
(2009)
Körperliche Aktivität im Alter beugt gesundheitlichen Beschwerden physischer und psychischer Art vor (vgl. u. a. Martel et al., 1999; Puggaard et al., 2000; Stathi et al., 2002; Pedersen & Saltin, 2006). Mit Blick auf die demografische Situation Deutschlands gilt es, mittels gezielter Programme möglichst viele inaktive Senioren anzusprechen, um deren Bewegungsaktivitäten auf ein empfohlenes Minimum von 30 Minuten moderater aerober körperlicher Aktivität an fünf Tagen der Woche zu steigern und somit Gesundheitsressourcen zu erhalten (vgl. Nelson et al., 2007). In den letzten Jahren wurde vor allem im englischsprachigen Raum eine Reihe von Maßnahmen zur Bewegungsförderung für Erwachsene eingeführt und ausgewertet. Barrieren für die Aufnahme von Bewegung, wie z. B. infrastrukturelle oder gesundheitliche Hindernisse, sollten abgebaut werden, die Niedrigschwelligkeit von Bewegungsangeboten spielt dabei eine bedeutende Rolle. In Kapitel 2 dieser Arbeit wurde der Forschungsstand zu theoriegeleiteten und alltagsbezogenen Beratungsinterventionen vorgestellt sowie zu Programmen, in deren Rahmen Kooperationen mit Arztpraxen entstanden sind (vgl. Jakicic et al., 1999; Marshall & Biddle, 2001; Dapp et al., 2007). Forschungslücken im Hinblick auf die Übertragbarkeit vorhandener Modelle auf Senioren in deutschen Großstädten bildeten den Ausgangspunkt, um die vorgestellten Ansätze zu verknüpfen und ein Modell der individuellen theoriegeleiteten Bewegungsberatung mit maßgeschneiderten, wohnortnahen Aktivitätsangeboten in einem interdisziplinären Team umzusetzen und zu untersuchen. Gegenstand der Studie war die Evaluation der Angebotsnutzung, der Bereitschaft zur Verhaltensänderung und in diesem Zusammenhang der Steigerung körperlicher Aktivität ebenso wie die Überprüfung möglicher Indikatoren für eine erfolgreiche Teilnahme an der Beratung. Teilnehmer der neunwöchigen Studie waren insgesamt 181 Personen über 65 Jahre aus Frankfurt am Main und Umgebung. Die Rekrutierung erfolgte über Zeitungsannoncen und Ansprache von Seniorengruppenleitern. In Prätest und Posttest wurden allgemeine Anamnesedaten, die Bereitschaft zur Verhaltensänderung (Fragebogen zum Transtheoretischen Modell (TTM); Keller, 1999), das Aktivitätsniveau (International Physical Activity Questionnaire (IPAQ); Booth, 2000) sowie das subjektive Gesundheitsempfinden (SF-12; Ware et al., 1996) und in der Interventionsgruppe auch das Interesse an einer Beratung (Eintrag in Liste) erfasst. Den Teilnehmern der Interventionsgruppe (n = 84) wurde eine Bewegungsberatung angeboten. An individuellen Gesprächen mit der Bewegungsberaterin waren 80 % der Angesprochenen interessiert, eine Übungsstunde (Schnupperstunde) besuchten 40 %. Nach Ende der Beratung wollten 23 % eine neue Aktivität im Alltag einführen. In der Interventionsgruppe ist die Bereitschaft zur Verhaltensänderung in Bezug auf körperliche Aktivität, gemessen am Aufstieg in den Stadien des TTM, stärker gestiegen als in der Kontrollgruppe (p = 0,048). Zudem steigerte die Interventionsgruppe ihren mittleren Wochenumfang moderater bis intensiver körperlicher Aktivität mit p = 0,039 stärker als die Kontrollgruppe. Während die Aktivitäten der Interventionsgruppe von 336 ± 265 Min. / Woche (Median: 268 Min. / Woche) im Prätest auf 410 ± 278 Min. / Woche (Median: 433 Min. / Woche) im Posttest zunahmen, stiegen die Werte der Kontrollgruppe von Prätest (290 ± 224 Min. / Woche, Median: 228 Min. / Woche) zu Posttest (295 ± 201 Min. / Woche, Median: 245 Min. / Woche) kaum an. Des Weiteren war die Tendenz zu erkennen, dass ein schlechterer Gesundheitszustand sowie ein hohes Interesse zu Beginn der Beratung in Verbindung mit vermehrter Aktivität zu Beratungsende stehen. Diese Trends erreichten jedoch nicht das Signifikanzniveau, sodass für Bewegungsberater und Institutionen im Gesundheitswesen weitere Untersuchungen zu diesen potenziellen Indikatoren einer erfolgreichen Beratung wünschenswert sind. Die Ergebnisse der Studie sind vergleichbar mit den Resultaten internationaler Studien, deren Follow-up-Zeiten allerdings länger waren (¯ 6 Monate). Im Zuge der hier beschriebenen Maßnahme steigerten 47 % der 84 Personen aus der Interventionsgruppe ihre körperliche Aktivität. Bei Harland et al. (1999) und Märki et al. (2006) fanden sich Angaben von 38 bis 57 %. In Kapitel 6 Diskussion wurden neben den Untersuchungsergebnissen auch organisa- torische Aspekte der Beratungsintervention diskutiert. Die Problematik der präzisen Zielgruppenbestimmung und zweckmäßigen Rekrutierung kam zum Anklang, da viele Studienteilnehmer (48 %) bereits vor Beginn der Studie an mindestens drei Tagen der Woche 30 Minuten lang körperlich aktiv gewesen waren. Langzeitstudien sind nötig, um die Nachhaltigkeit von Beratungsprogrammen zu evaluieren, da die Veränderungs- und Aktivitätsbereitschaft im Laufe längerer Interventionen nachzulassen scheint (vgl. van der Bij et al., 2002 und Hillsdon et al., 2005). Außerdem sollten physische Kenngrößen objektiv erfasst werden, um gesundheitsfördernde Effekte einer Bewegungsberatung zu ermitteln (vgl. Ashworth et al., 2005). Durch das Zusammenwirken unterschiedlicher Fachrichtungen und Institutionen könnten in Zukunft ansprechende Beratungsangebote zur Vermittlung wohnortnaher Lebensstil-Aktivitäten für inaktive Ältere entstehen. Während ärztliche Empfehlungen oftabstrakt bleiben, kann ein Berater mit Hilfe des hier beschriebenen Modells konkrete Verbesserungsvorschläge für eine Steigerung körperlicher Aktivität im Alltag von Senioren unterbreiten.
Introduction Loss of intestinal integrity has been implicated as an important contributor to the development of excessive inflammation following severe trauma. Thus far, clinical data concerning the occurrence and significance of intestinal damage after trauma remain scarce. This study investigates whether early intestinal epithelial cell damage occurs in trauma patients and, if present, whether such cell injury is related to shock, injury severity and the subsequent inflammatory response. Methods Prospective observational cohort study in 96 adult trauma patients. Upon arrival at the emergency room (ER) plasma levels of intestinal fatty acid binding protein (i-FABP), a specific marker for damage of differentiated enterocytes, were measured. Factors that potentially influence the development of intestinal cell damage after trauma were determined, including the presence of shock and the extent of abdominal trauma and general injury severity. Furthermore, early plasma levels of i-FABP were related to inflammatory markers interleukin-6 (IL-6), procalcitonin (PCT) and C-reactive protein (CRP). Results Upon arrival at the ER, plasma i-FABP levels were increased compared with healthy volunteers, especially in the presence of shock (P < 0.01). The elevation of i-FABP was related to the extent of abdominal trauma as well as general injury severity (P < 0.05). Circulatory i-FABP concentrations at ER correlated positively with IL-6 and PCT levels at the first day (r2 = 0.19; P < 0.01 and r2 = 0.36; P < 0.001 respectively) and CRP concentrations at the second day after trauma (r2 = 0.25; P < 0.01). Conclusions This study reveals early presence of intestinal epithelial cell damage in trauma patients. The extent of intestinal damage is associated with the presence of shock and injury severity. Early intestinal damage precedes and is related to the subsequent developing inflammatory response.
Abstract: Bcl-2 family proteins including the pro-apoptotic BH3-only proteins are central regulators of apoptotic cell death. Here we show by a focused siRNA miniscreen that the synergistic action of the BH3-only proteins Bim and Bmf is required for apoptosis induced by infection with Neisseria gonorrhoeae (Ngo). While Bim and Bmf were associated with the cytoskeleton of healthy cells, they both were released upon Ngo infection. Loss of Bim and Bmf from the cytoskeleton fraction required the activation of Jun-N-terminal kinase-1 (JNK-1), which in turn depended on Rac-1. Depletion and inhibition of Rac-1, JNK-1, Bim, or Bmf prevented the activation of Bak and Bax and the subsequent activation of caspases. Apoptosis could be reconstituted in Bim-depleted and Bmf-depleted cells by additional silencing of antiapoptotic Mcl-1 and Bcl-XL, respectively. Our data indicate a synergistic role for both cytoskeletal-associated BH3-only proteins, Bim, and Bmf, in an apoptotic pathway leading to the clearance of Ngo-infected cells. Author Summary: A variety of physiological death signals, as well as pathological insults, trigger apoptosis, a genetically programmed form of cell death. Pathogens often induce host cell apoptosis to establish a successful infection. Neisseria gonorrhoeae (Ngo), the etiological agent of the sexually transmitted disease gonorrhoea, is a highly adapted obligate human-specific pathogen and has been shown to induce apoptosis in infected cells. Here we unveil the molecular mechanisms leading to apoptosis of infected cells. We show that Ngo-mediated apoptosis requires a special subset of proapoptotic proteins from the group of BH3-only proteins. BH3-only proteins act as stress sensors to translate toxic environmental signals to the initiation of apoptosis. In a siRNA-based miniscreen, we found Bim and Bmf, BH3-only proteins associated with the cytoskeleton, necessary to induce host cell apoptosis upon infection. Bim and Bmf inactivated different inhibitors of apoptosis and thereby induced cell death in response to infection. Our data unveil a novel pathway of infection-induced apoptosis that enhances our understanding of the mechanism by which BH3-only proteins control apoptotic cell death.
CD8 T cells are recognized key players in control of persistent virus infections, but increasing evidence suggests that assistance from other immune mediators is also needed. Here, we investigated whether specific antibody responses contribute to control of lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV), a prototypic mouse model of systemic persistent infection. Mice expressing transgenic B cell receptors of LCMV-unrelated specificity, and mice unable to produce soluble immunoglobulin M (IgM) exhibited protracted viremia or failed to resolve LCMV. Virus control depended on immunoglobulin class switch, but neither on complement cascades nor on Fc receptor gamma chain or Fc gamma receptor IIB. Cessation of viremia concurred with the emergence of viral envelope-specific antibodies, rather than with neutralizing serum activity, and even early nonneutralizing IgM impeded viral persistence. This important role for virus-specific antibodies may be similarly underappreciated in other primarily T cell–controlled infections such as HIV and hepatitis C virus, and we suggest this contribution of antibodies be given consideration in future strategies for vaccination and immunotherapy.
Background Endothelium-derived nitric oxide plays an important role for the bone marrow microenvironment. Since several important effects of nitric oxide are mediated by cGMP-dependent pathways, we investigated the role of the cGMP downstream effector cGMP-dependent protein kinase I (cGKI) on postnatal neovascularization. Methodology/Principal Findings In a disc neovascularization model, cGKI -/- mice showed an impaired neovascularization as compared to their wild-type (WT) littermates. Infusion of WT, but not cGKI -/- bone marrow progenitors rescued the impaired ingrowth of new vessels in cGKI-deficient mice. Bone marrow progenitors from cGKI -/- mice showed reduced proliferation and survival rates. In addition, we used cGKI alpha leucine zipper mutant (LZM) mice as model for cGKI deficiency. LZM mice harbor a mutation in the cGKI alpha leucine zipper that prevents interaction with downstream signaling molecules. Consistently, LZM mice exhibited reduced numbers of vasculogenic progenitors and impaired neovascularization following hindlimb ischemia compared to WT mice. Conclusions/Significance Our findings demonstrate that the cGMP-cGKI pathway is critical for postnatal neovascularization and establish a new role for cGKI in vasculogenesis, which is mediated by bone marrow-derived progenitors.
Background Parkinson's disease (PD) is an adult-onset movement disorder of largely unknown etiology. We have previously shown that loss-of-function mutations of the mitochondrial protein kinase PINK1 (PTEN induced putative kinase 1) cause the recessive PARK6 variant of PD. Methodology/Principal Findings Now we generated a PINK1 deficient mouse and observed several novel phenotypes: A progressive reduction of weight and of locomotor activity selectively for spontaneous movements occurred at old age. As in PD, abnormal dopamine levels in the aged nigrostriatal projection accompanied the reduced movements. Possibly in line with the PARK6 syndrome but in contrast to sporadic PD, a reduced lifespan, dysfunction of brainstem and sympathetic nerves, visible aggregates of alpha-synuclein within Lewy bodies or nigrostriatal neurodegeneration were not present in aged PINK1-deficient mice. However, we demonstrate PINK1 mutant mice to exhibit a progressive reduction in mitochondrial preprotein import correlating with defects of core mitochondrial functions like ATP-generation and respiration. In contrast to the strong effect of PINK1 on mitochondrial dynamics in Drosophila melanogaster and in spite of reduced expression of fission factor Mtp18, we show reduced fission and increased aggregation of mitochondria only under stress in PINK1-deficient mouse neurons. Conclusion Thus, aging Pink1 -/- mice show increasing mitochondrial dysfunction resulting in impaired neural activity similar to PD, in absence of overt neuronal death.
The C-module-binding factor (CbfA) is a multidomain protein that belongs to the family of jumonji-type (JmjC) transcription regulators. In the social amoeba Dictyostelium discoideum, CbfA regulates gene expression during the unicellular growth phase and multicellular development. CbfA and a related D. discoideum CbfA-like protein, CbfB, share a paralogous domain arrangement that includes the JmjC domain, presumably a chromatin-remodeling activity, and two zinc finger-like (ZF) motifs. On the other hand, the CbfA and CbfB proteins have completely different carboxy-terminal domains, suggesting that the plasticity of such domains may have contributed to the adaptation of the CbfA-like transcription factors to the rapid genome evolution in the dictyostelid clade. To support this hypothesis we performed DNA microarray and real-time RT-PCR measurements and found that CbfA regulates at least 160 genes during the vegetative growth of D. discoideum cells. Functional annotation of these genes revealed that CbfA predominantly controls the expression of gene products involved in housekeeping functions, such as carbohydrate, purine nucleoside/nucleotide, and amino acid metabolism. The CbfA protein displays two different mechanisms of gene regulation. The expression of one set of CbfA-dependent genes requires at least the JmjC/ZF domain of the CbfA protein and thus may depend on chromatin modulation. Regulation of the larger group of genes, however, does not depend on the entire CbfA protein and requires only the carboxy-terminal domain of CbfA (CbfA-CTD). An AT-hook motif located in CbfA-CTD, which is known to mediate DNA binding to A+T-rich sequences in vitro, contributed to CbfA-CTD-dependent gene regulatory functions in vivo.
Background Transplantation of vasculogenic progenitor cells (VPC) improves neovascularization after ischemia. However, patients with type 2 diabetes mellitus show a reduced VPC number and impaired functional activity. Previously, we demonstrated that p38 kinase inhibition prevents the negative effects of glucose on VPC number by increasing proliferation and differentiation towards the endothelial lineage in vitro. Moreover, the functional capacity of progenitor cells is reduced in a mouse model of metabolic syndrome including type 2 diabetes (Leprdb) in vivo. Findings The aim of this study was to elucidate the underlying signalling mechanisms in vitro and in vivo. Therefore, we performed DNA-protein binding arrays in the bone marrow of mice with metabolic syndrome, in blood-derived progenitor cells of diabetic patients as well as in VPC ex vivo treated with high levels of glucose. The transcriptional activation of ETS transcription factors was increased in all samples analyzed. Downregulation of ETS1 expression by siRNA abrogated the reduction of VPC number induced by high-glucose treatment. In addition, we observed a concomitant suppression of the non-endothelial ETS-target genes matrix metalloproteinase 9 (MMP9) and CD115 upon short term lentiviral delivery of ETS-specific shRNAs. Long term inhibition of ETS expression by lentiviral infection increased the number of cells with the endothelial markers CD144 and CD105. Conclusion These data demonstrate that diabetes leads to dysregulated activation of ETS, which blocks the functional activity of progenitor cells and their commitment towards the endothelial cell lineage.
Blood oxygen level-dependent (BOLD) responses were measured in parts of primary visual cortex that represented unstimulated visual field regions at different distances from a stimulated central target location. The composition of the visual scene varied by the presence or absence of additional peripheral distracter stimuli. Bottom-up effects were assessed by comparing peripheral activity during central stimulation vs. no stimulation. Top-down effects were assessed by comparing active vs. passive conditions. In passive conditions subjects simply watched the central letter stimuli and in active conditions they had to report occurrence of pre-defined targets in a rapid serial letter stream. Onset of the central letter stream enhanced activity in V1 representations of the stimulated region. Within representations of the periphery activation decreased and finally turned into deactivation with increasing distance from the stimulated location. This pattern was most pronounced in the active conditions and during the presence of peripheral stimuli. Active search for a target did not lead to additional enhancement at areas representing the attentional focus but to a stronger deactivation in the vicinity. Suppressed neuronal activity was also found in the non distracter condition suggesting a top-down attention driven effect. Our observations suggest that BOLD signal decreases in primary visual cortex are modulated by bottom-up sensory-driven factors such as the presence of distracters in the visual field as well as by top-down attentional processes.
Mammalian retinae have rod photoreceptors for night vision and cone photoreceptors for daylight and colour vision. For colour discrimination, most mammals possess two cone populations with two visual pigments (opsins) that have absorption maxima at short wavelengths (blue or ultraviolet light) and long wavelengths (green or red light). Microchiropteran bats, which use echolocation to navigate and forage in complete darkness, have long been considered to have pure rod retinae. Here we use opsin immunohistochemistry to show that two phyllostomid microbats, Glossophaga soricina and Carollia perspicillata, possess a significant population of cones and express two cone opsins, a shortwave-sensitive (S) opsin and a longwave-sensitive (L) opsin. A substantial population of cones expresses S opsin exclusively, whereas the other cones mostly coexpress L and S opsin. S opsin gene analysis suggests ultraviolet (UV, wavelengths <400 nm) sensitivity, and corneal electroretinogram recordings reveal an elevated sensitivity to UV light which is mediated by an S cone visual pigment. Therefore bats have retained the ancestral UV tuning of the S cone pigment. We conclude that bats have the prerequisite for daylight vision, dichromatic colour vision, and UV vision. For bats, the UV-sensitive cones may be advantageous for visual orientation at twilight, predator avoidance, and detection of UV-reflecting flowers for those that feed on nectar.
Introduction Chemokines and their receptors control immune cell migration during infections as well as in autoimmune responses. A 32 bp deletion in the gene of the chemokine receptor CCR5 confers protection against HIV infection, but has also been reported to decrease susceptibility to rheumatoid arthritis (RA). The influence of this deletion variant on the clinical course of this autoimmune disease was investigated. Methods Genotyping for CCR5d32 was performed by PCR and subsequent electrophoretic fragment length determination. For the clinical analysis, the following extra-articular manifestations of RA were documented by the rheumatologist following the patient: presence of rheumatoid nodules, major organ vasculitis, pulmonary fibrosis, serositis or a Raynaud's syndrome. All documented CRP levels were analyzed retrospectively, and the last available hand and feet radiographs were analyzed with regards to the presence or absence of erosive disease. Results Analysis of the CCR5 polymorphism in 503 RA patients and in 459 age-matched healthy controls revealed a significantly decreased disease susceptibility for carriers of the CCR5d32 deletion (Odds ratio 0.67, P = 0.0437). Within the RA patient cohort, CCR5d32 was significantly less frequent in patients with extra-articular manifestations compared with those with limited, articular disease (13.2% versus 22.8%, P = 0.0374). In addition, the deletion was associated with significantly lower average CRP levels over time (median 8.85 vs. median 14.1, P = 0.0041) and had a protective effect against the development of erosive disease (OR = 0.40, P = 0.0047). Intriguingly, homozygosity for the RA associated DNASE2 -1066 G allele had an additive effect on the disease susceptibility conferred by the wt allele of CCR5 (OR = 2.24, P = 0.0051 for carrier of both RA associated alleles) Conclusions The presence of CCR5d32 significantly influenced disease susceptibility to and clinical course of RA in a German study population. The protective effect of this deletion, which has been described to lead to a decreased receptor expression in heterozygous patients, underlines the importance of chemokines in the pathogenesis of RA.
Objective. A study supported by the EULAR and the ACR being conducted to establish classification criteria for polymyalgia rheumatica (PMR) will include ultrasound examination of the shoulders and hips. Ultrasound (US) depicts glenohumeral joint effusion, biceps tenosynovitis, subdeltoid bursitis, hip joint synovitis, and trochanteric bursitis in PMR. These findings may aid in distinguishing PMR from other diseases. The purpose of this study was to assess standards and US interreader agreement of participants in the PMR classification criteria study. Methods. Sixteen physicians in four groups examined shoulders and hips of 4 patients and 4 healthy adults with ultrasound. Overall agreement and interobserver agreement were calculated. Results. The overall agreement (OA) between groups was 87%. The OA for healthy shoulders was 88.8%, for healthy hips 100%, for shoulders with pathology 85.2%, and 74.3% for hips with pathology, respectively. Conclusion. There was a high degree of agreement found for the examination of healthy shoulders and pathologic hips. Agreement was moderate for pathologic shoulders and perfect for healthy hips. US of shoulder and hips performed by different examiners is a reliable and feasible tool for assessment of PMR related disease pathology and can be incorporated into a classification criteria study.