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Mitochondrien, Organellen der oxidativen Phosphorylierung, sind in vielfältiger Weise an Alterungsprozessen in unterschiedlichen Modellorganismen beteiligt. Viele Mechanismen und Faktoren, die das Altern beeinflussen, scheinen konserviert zu sein. In dem in dieser Arbeit untersuchten Ascomyzeten Podospora anserina treten z. B. altersabhängige Reorganisationen der mtDNA auf, die zu einem Verlust lebensnotwendiger Gene führen können. In Menschen wurden ebenfalls Umstrukturierungen des mitochondrialen Genoms in unterschiedlichen Geweben mit fortschreitendem Alter beschrieben. Umgekehrt treten manche Faktoren, die die Lebensspanne beeinflussen, nur in einigen Modellsystemen auf. Hierzu gehört z. B. die Induktion der alternativen Oxidase in vielen langlebigen P. anserina-Mutanten. Diese Modifikation in der Atmungskette kann in S. cerevisiae und Säugern nicht beobachtet werden, da diesen Organismen eine alternative terminale Oxidase der oxidativen Phosphorylierung fehlt. Der Fragestellung, wie die Atmungskette im Falle der exklusiven PaAOX-abhängigen Respiration in der unsterblichen Mutante ex1 hinsichtlich der Zusammensetzung und kinetischer Eigenschaften des Elektronentransports charakterisiert ist, wurde in der vorliegenden Arbeit nachgegangen. Über die funktionalen Eigenschaften der Mitochondrien hinaus ist auch die Morphologie dieser Organellen altersabhängiger Änderungen unterworfen. Hinsichtlich der Gestalt der Mitochondrien in verschiedenen Altersstadien ist nur sehr wenig bekannt. Bisher steht nur fest, dass der P. anserina-Wildstamm „S“ im mittelalten Stadium filamentöse Mitochondrien aufweist. Ob und in welchem Ausmaß es zu Veränderungen der mitochondrialen Morphologie während des Alterns im Wildstamm „s“ und der Mutante grisea kommt, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit analysiert. In der vorliegenden Arbeit wurde darüber hinaus PaDnm1 als putativer mitochondrialer Teilungsfaktor charakterisiert. Insbesondere die Modulation der PaDnm1-Expression durch Überexpression bzw. Deletion soll zeigen, welchen Einfluss PaDnm1 auf die mitochondriale Morphologie und andere phänotypische Parameter wie z. B. die Lebensspanne hat. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen führten zu folgenden Ergebnissen: 1. Im Wildstamm „s“ wurde im Gegensatz zu ex1 durch enzymkinetische Analysen eine starke Interaktion der Komplexe I und III nachgewiesen. Ein Großteil der Komplexe I und III ist im Wildstamm „s“ in Form von Superkomplexen organisiert. In der Mutante ex1 liegen die Komplexe I und III dagegen hauptsächlich frei vor. Die spezifische Aktivität der Cytochrom-c-Reduktase ist in ex1 niedriger als im Wildstamm „s“. 2. Seneszente Isolate des Wildstammes „s“ und der PaDnm1::ble-Mutante weisen im Gegensatz zur Mutante grisea eine starke Freisetzung von Wasserstoffperoxid auf. 3. Juvenile und mittelalte Wildstamm „s“-Isolate enthalten überwiegend kurze, filamentöse Mitochondrien, die entlang der Hyphenachse im Cytoplasma orientiert sind. Im seneszenten Stadium kommt es zu einer starken mitochondrialen Fragmentierung. Der Übergang von einer filamentösen zu einer sphärischen Morphologie dieser Organellen tritt auch in Mutante grisea auf. In ex1-Hyphen sind hauptsächlich filamentöse Mitochondrien enthalten. Initiale Analysen zur mitochondrialen Feinstruktur zeigen, dass in Wildstamm „s“ und Mutante grisea eine lamellenartige Cristaestruktur erkennbar ist. In der Mutante ex1 hingegen erscheinen die Cristae ungeordneter und weniger zahlreich. 4. Die Mitochondrienfragmentierung im seneszenten Wildstamm „s“ korreliert mit einer Induktion der Transkription von PaDnm1. In Mutante grisea ist die PaDnm1-Transkriptmenge während des Alterns konstant, obwohl sich die mitochondriale Morphologie wie im Wildstamm „s“ verändert. Überexpression von PaDnm1 führt zur Mitochondrienfragmentierung während die gezielte Deletion dieses Gens eine starke Elongation der Mitochondrien zur Folge hat. PaDnm1 ist somit das erste in einem filamentösen Pilz charakterisierte Gen der mitochondrialen Teilungsmaschinerie. 5. PaDnm1::ble-Isolate zeigen im seneszenten Stadium mitochondriale Fragmentierung wie Wildstamm „s“ und Mutante grisea. Das mitochondriale Genom von PaDnm1::ble ist stabilisiert, d. h. die Bildung der seneszenzfördernden plDNA wird unterdrückt. Die mittlere Lebensspanne der PaDnm1::ble-Mutante ist deutlich (> Faktor 10) gegenüber der des Wild-stammes „s“ erhöht. Bemerkenswerterweise zeigt PaDnm1::ble im Gegensatz zu anderen langlebigen P. anserina-Mutanten nach der Sporenkeimung keine physiologischen Defekte: Wuchsrate, männliche und weibliche Fertilität, Myzelmorphologie und Mitochondrien-segregation während der Ascosporengenese sind nicht eingeschränkt. Allerdings weist PaDnm1::ble eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Ammoniumazetat auf. Dies äußert sich in einer Inhibierung der Sporenkeimung und einer Verringerung der Wuchsrate bei Anzucht der Mutante auf AmAc-haltigem Medium.
The Kaon-Spectrometer (KaoS) at the heavy-ion synchrotron (SIS) at the Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt has been used to study production and propagation of K+ and K- mesons from Au+Au collisions at a kinetic beam energy of 1.5 AGeV. This energy for K+ mesons is close to the corresponding production threshold in binary nucleon-nucleon collisions and far below for K- mesons. The azimuthal angular distributions of particles as a function of the collision centrality and particle transverse momenta have been measured. The properties of strange mesons are expected to be modified by the in-medium meson-baryon potential. Theoretical calculations show that the superposition of the scalar and vector potentials leads to a small repulsive K+N and a strong attractive K-N potential. Additionally, the interaction of kaons and antikaons with nuclear matter is different. The strangeness conservation law inhibits the absorption probability of K+ mesons as they contain an s-quark. K- mesons, however, interact with nucleons via strangenessexchange (K- + N ->Y + pion, where Y = lambda, sigma). Moreover, the reverse process (pion + Y -> K- + N) is the dominant production mechanism of K- mesons at SIS energies. The azimuthal angular emission patterns of kaons are expected to be sensitive to the in-medium potentials. An enhanced out-of-plane emission of K+ mesons was observed in Au+Au reactions at 1.0 AGeV and 1.5 AGeV, and also in Ni+Ni at 1.93 AGeV. The out-of-plane emission of K+ mesons in Au+Au reactions at 1.0 AGeV was interpreted as a consequence of a repulsive K+N potential in the nuclear medium, however, recent transport calculations show that the emission patterns obtained in Au+Au at 1.5 AGeV and Ni+Ni at 1.93 AGeV are additionally influenced by the re-scattering of kaons. For K- mesons the calculations predict an almost isotropic emission pattern due to the attractive K-N potential which counteracts the absorption of K- mesons in the spectator fragments. In Ni+Ni collisions at 1.93 AGeV the azimuthal distribution of K- mesons has been found to be isotropic. In this case, however, the spectators are rather small and have large relative velocities. In addition, the delay of antikaon emission due to strangenessexchange reaction minimizes the interaction with the spectators. As a consequence the sensitivity of the K- meson emission pattern to the K-N in-medium potential is reduced. In Au+Au collisions we found a dependence of the K- meson azimuthal emission pattern on the transverse momentum. The antikaons registered with pt < 0.5 GeV/c are preferentially emitted in the reaction plane and the particles with pt > 0.5 GeV/c show strong out-of-plane enhancement. The emission patterns of K- can be explained in terms of two competing phenomena: one of them is indeed the influence of the attractive K-N potential, however, the second one originates from the strangeness-exchange process.
Soluble guanylyl cyclase (sGC) is a cytosolic enzyme producing the intracellular messenger cyclic guanosine monophosphate (cGMP) on activation with nitric oxide (NO) which leads to the activation of GMP dependent protein kinases and to vasodilation. NO signaling may be affected by altered expression of sGC subunits, as has been shown in different pathological and physiological conditions and developmental stages. The molecular mechanisms underlying altered sGC expression in these and other conditions have not yet been revealed. Gene expression can also be regulated at the level of mRNA through alterations in translational efficiency and in mRNA stability. HuR (Human R) is a ubiquitously expressed member of the embryonic lethal abnormal vision (ELAV) family of RNA-binding proteins. Among other RNAs, there has been recent evidence that the expression of sGC is subject to post-transcriptional regulation by HuR. It has been shown that chronic hypertension induces changes in HuR expression and activity, which account for decreased sGC expression and activity in the aorta of hypertensive rats. This thesis should study was performed in an effort to provide some insight to the transcriptional and post-transcriptional regulation of sGC expression in a mammal, the rat. We investigated rat sGC alpha-1 transcriptional regulation in rat lung fibroblast (RLF-6) cells. The 3000bp 5' upstream region of the alpha-1 sGC gene was isolated and analyzed for promoter activity by using luciferase reporter constructs- Alpha3000 (with -2794 bp), Alpha1100 (-1092 bp), Alpha350 (-346 bp) and Alpha200 (-200 bp). The promoter activity was the highest in the 200bp construct (about 6-fold higher than Alpha3000) suggesting that this fragment contains all the crucial elements necessary to support basal transcription of the alpha-1 sGC gene. Analysis of the 200 bp of the 5’ UTR of the alpha-1 gene was performed using the MATINSPECTOR V2.2 software for putative transcription factors. The constructs containing the deleted sites for NFY and Sp1 showed a significant decrease in constitutive promoter activity by almost 80% and 60% respectively, implying that these transcription factors are crucial elements in the basal expression of the of sGC alpha-1 subunit. Treatment of RLF-6 cells with genistein 50 microM and mithramycinA 100 nM, known to inhibit the NFY and Sp1 binding to DNA respectively, reflected the same effects. Furthermore the cGMP content of the cells was significantly reduced by both inhibitors, almost completely by genistein, and by about 40 % by mithramycinA. Electrophoretic mobility-shift assay (EMSA) clearly showed the formation of multiple complexes with the biotinylated ODN (decoy oligodeoxynucleotide) probes for NFY and Sp1 when incubated with RLF-6 nuclear extract. A “supershift” observed in the presence of antibodies to the individual transcription factors confirmed that these factors were present in the shifted band, indeed. NFY and Sp1 are instrumental in several physiological and pathophysiological effects mediated by several growth factors in smooth muscle cells. Thus the regulation of the promoter, in response to serum, was also analysed. 10% foetal calf serum led to decreased alpha-1 sGC level as shown by western blots performed with rat aorta. Decreased sGC alpha-1 mRNA expression was observed in RLF-6 cells and cultured rat aortic smooth muscle cells incubated with FCS for 24 hours. This decrease was reflected in the promoter activity in RLF-6 cells using both Alpha3000 and Alpha200 constructs confirming that the regulation took place at promoter level. EMSA performed with nuclear extracts from FCS treated RLF-6 cells led to diminished binding to NFY, but to an enhanced binding to Sp1 site. We concluded that the factors Sp1 and NFY (the sites overlapping) compete for binding, and in the presence of FCS, it is Sp1 that binds stronger, and hence results in diminishing promoter activity. In order to delineate the post-transcriptional regulation of sGC alpha-1 subunit, studies were performed to demonstrate the regulation of expression of the mRNA stabilizing protein HuR. It has been observed that exposure of isolated rat aortic segments to the activator of adenylyl cyclase, forskolin, strongly reduced sGC alpha-1/beta-1 and HuR protein and mRNA expression in a time-dependent and actinomycin D-sensitive fashion. Transcription factor decoy approach proved that the cAMP-induced down-regulation of HuR is mediated by the activation of AP-1. It has been established that HuR stabilises the sGC alpha-1 and beta-1 mRNA. However the pathway underlying this regulation remains unknown. In order to identify the mechanism of this regulation, we looked for HuR interacting proteins employing the yeast two hybrid assay. The enzyme of the polyamine catabolic pathway spermidine/spermine N1-acetyltransferase (SSAT) was found to interact with the hinge region of HuR. This interaction was confirmed by performing immunoprecipitation and GST-pulldown experiments. A direct effect of these proteins on each other’s biological activity was not visible as tested through the SSAT activity assay and HuR gel shift. It might be possible that SSAT-mediated modulation of local polyamine concentrations enhances/reduces HuR activity and sGC expression to affect cell proliferation. In summary, this study represents an analysis of the rat sGC alpha-1 promoter regulation in rat fibroblast cells and identifies NFY and Sp1 as important factors in sGC alpha-1 expression. It also gives first evidence of sGC regulation at the transcriptional level in response to an external stimulus, and proposes the possible mechanism. It also identifies SSAT as a HuR interacting protein. These might have implications in the various pathophysiological conditions where sGC plays an important role.
Neben dem alltagsbegrifflichen Verständnis der "Unternehmer", das deren Lagerbildung und Interessenhomogenität unterstellt, lassen sich bei genauerem Hinsehen immer schon interne Differenzierungen erkennen, erfassbar v.a. mit der Kategorie der "Kapitalfraktionen". Öffentliche politische Interventionen des "Unternehmerlagers" erscheinen wiederum auf den ersten Blick homogen. Rolf Schmucker zeigt empirisch, dass auch dieser Blick trügt.
Das ereigniskorrelierte Potential (EKP) P300 ist eines der am häufigsten untersuchten Potentiale des Elektroenzephalogramms (EEG). Wegen der bedeutsamen Rolle der P300 in der kognitiven Forschung mit gesunden Probanden und psychiatrischen Patienten kommt der Suche nach ihren neuronalen Generatoren ein hoher Stellenwert zu. Man geht im Allgemeinen davon aus, dass sie kein einheitliches Potential darstellt und von mehreren weit verstreuten Quellen generiert wird. Die Fragen nach der genauen Anzahl der P300-Subkomponenten, ihrer Lokalisierung sowie den ihnen zugrunde liegenden kognitiven Prozesse sind jedoch nach wie vor ungelöst. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war, die P300 mit Hilfe der Kombination vom EEG und der funktionalen Magnetresonanztomografie (fMRT) in ihre Subkomponenten zu untergliedern und deren Quellen zu lokalisieren. Zu diesem Zweck wurden drei kombinierte EEG/fMRT-Studien durchgeführt. Die ersten beiden Studien beinhalten eine abgewandelte Form des klassischen Oddballparadigmas. Bei der dritten Studie handelt es sich um ein Arbeitsgedächtnisexperiment. Durch die Verknüpfung der fMRT-Ergebnisse mit EKP-Daten aus den beiden Oddball-Experimenten konnten die neuronalen Quellen der zwei wichtigsten Subkomponenten der P300, der P3a und P3b, lokalisiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass inferiore und posteriore parietale (IPL bzw. PPC) und inferior temporale (IT) Areale zur Entstehung der P3b beitrugen, während hauptsächlich die präzentralen Regionen (PrCS) die P3a generierten. Die Ergebnisse des Arbeitsgedächtnisexperiments bestätigten die P3b-Quellenlokalisierung der Oddball-Untersuchung mit einr Beteiligung von PPC und IT an der Generierung der P3b-Komponente. Das Arbeitsgedächtnisexperiment verdeutlichte aber auch, dass eine komplexere Abrufanforderung (mit langen Reaktionszeiten) zu einer anhaltenden Aktivität im PPC und einer späten Antwort im ventrolateralen präfrontalen Kortex (VLPFC) führte, die eine zweite P3b-Subkomponente generierten. Durch eine umfassende zeitlich-räumliche Trennung der neuronalen Aktivität beim Arbeitsgedächtnisabruf konnten darüber hinaus die einzelnen Stufen der beteiligten Informationsverarbeitungsprozesse (mentale Chronometrie) beschrieben werden. Diese Anwendung ging über die „reine“ Quellenlokalisation der P300-Komponenten hinaus. Die Ergebnisse zeigten frühe transiente Aktivierungen im IT, die sich zeitlich mit dem Beginn einer anhaltenden Aktivität im PPC überlappten. Darüber hinaus wurden eine späte transiente Aktivität im VLPFC und eine späte anhaltende Aktivität im medialen frontalen und motorischen Kortex (MFC bzw. MC) beobachtet. Es liegt nahe, dass diese neuronalen Signaturen einzelne Stufen kognitiver Aufgabenverarbeitungsschritte wie Reizevaluation (IT), Operationen am Gedächtnispuffer (PPC), aktiven Abruf (VLPFC) und Reaktionsorganisation (MFC und MC) reflektieren. Die vorgestellten Quellenmodelle zeigten übereinstimmend, dass mehrere kortikale Generatoren das P300-EKP erzeugen. Dabei trugen neben den erwarteten parietalen interessanterweise auch inferior temporale und inferior frontale Quellen zur P3b bei, während die P3a vor allem auf anterioren Generatoren im prämotorischen Kortex basierte. Diese Ergebnisse bestätigen teilweise die bisherigen Lokalisationsmodelle, die weitgehend auf neuropsychologischen und invasiven neurophysiologischen Befunden beruhen, widersprechen ihnen aber auch zum Teil, besonders was die Abwesenheit der postulierten präfrontalen und hippocampalen Beiträge zur P3a bzw. P3b betrifft.
Studie über die Bedürfnisse und Einstellungen der Patienten bezüglich „Ästhetischer Zahnheilkunde“
(2005)
In der vorliegenden Arbeit wurden die Einstellungen und Bedürfnisse der Patienten bezüglich „Ästhetischer Zahnheilkunde“ untersucht. Die grundlegenden Gesichtspunkte der „Ästhetischen Zahnheilkunde“ sowie deren Bedeutung in der Zahnmedizin wurden eingehend dargestellt. Durch diese Darstellung wurden die Ergebnisse der bisherigen Forschung auf diesem relativ neuen Gebiet der Zahnmedizin, aber auch einige ihr innewohnenden Mängel, deutlich. Vor allem ergab sich die Notwendigkeit, die Einstellungen und Bedürfnisse der Patienten anhand individueller definierter sowie stärker patientenbezogener Kriterien zu untersuchen. Vor der Untersuchung wurde mittels eines standardisierten Fragebogens ermittelt, welche Einstellung der Patient bezüglich seiner Zähne hat (ohne und mit Spiegel). Im Anschluß an die Befragung wurde der Patient gebeten, kurz seinen Eindruck hinsichtlich „Ästhetischer Zahnheilkunde“ zu schildern. Des weiteren mußte sich der Teilnehmer einer Untersuchung unterziehen, in der der Behandler den Patienten unter ästhetischen Gesichtspunkten beurteilte. Das Maß der Übereinstimmungen zwischen Patienten- und Behandlerantworten diente als Indikator, inwieweit die Kommunikation bezüglich ästhetischer Zahnheilkunde geglückt ist. Insgesamt wurden für unsere Untersuchung 100 Patienten befragt. Die Befragung fand in der Poliklinik für Zahnerhaltung an der Universitätszahnklinik in Frankfurt am Main statt. Bei der quantitativen und qualitativen Auswertung der Fragebögen konnte ein genaues Bild des Patienten hinsichtlich seiner Einstellungen und Bedürfnisse im Bezug auf die „Ästhetische Zahnheilkunde“ gewonnen werden. Es wurden individuell sehr verschiedene Ausprägungen einzelner Merkmale deutlich (insbesondere bei der Einstellung bezüglich des Aussehens der Zähne, der Stellung, der Form, der Farbe und des Lachens). Zusammenfassend konnte man folgende Ergebnisse feststellen: Bei der Befragung mittels Fragebogen (ohne und mit Spiegel) waren mehr als die Hälfte der Patienten mit dem Aussehen ihrer Zähne zufrieden (68%; Frage 5) und zeigten diese auch gerne beim Lachen (86%; Frage 6). Viele stellten im Laufe ihres Lebens eine Farbveränderung an ihren Zähnen fest (72%; Frage 11). Vierundsechzig % (Frage 14) sind mit dieser Farbe nicht zufrieden. Das zeigt, daß Schönheit (insbesondere hellere Zähne) eine entscheidende Rolle in unserem Leben spielt. Die Vielzahl der Patienten achtet auf ihr Äußeres (96%; Frage 46) und gibt monatlich etwa 50 - 75 DM (51,13 –76,18 Euro) für Kleidung (69%; Frage 48), bis zu 49 DM (25,05 Euro) für Kosmetika (49%; Frage 49) und jährlich etwa 101- 200 DM (51,64 – 102,26 Euro) für den Friseur (75%; Frage 50) aus. Neunundachtzig % sind auch bereit, in einem angemessenen Rahmen (89%; Frage 57), eine finanzielle Eigenleistung für eine ästhetische Versorgung zu erbringen. 36% würden mehr als 999 DM, bzw. 510,78 Euro (Frage 56), zuzahlen. Zwar sind 90% der Patienten mit ihren Zähnen zufrieden (Frage 57), aber immerhin 61% der Befragten suchen nach Vorbildern in den Zeitschriften, deren schönes Lächeln sie auch gerne hätten (Frage 60). Der Wunsch nach weißeren Zähnen liegt sogar bei 97% (Frage 61). Dennoch kannten lediglich 14% den Begriff „Bleaching“ (Frage 62) und wurden bei ihren Zahnarzt hinsichtlich kosmetischer Zahnheilkunde beraten (9%; Frage 66). 99% würden sich aber eine solche Beratung wünschen (Frage 67). Somit lautet die eindeutige Forderung des Patienten an den Behandler nach mehr Aufklärung bezüglich „Ästhetischer Zahnheilkunde“. Da die Patienten meist mit individuellen, variablen Bedürfnissen zur Behandlung kommen, werden die Anforderungen teilweise ganz konkret an den Behandler gestellt (z.B. die Erklärung von verschiedenen Behandlungsmethoden nach ästhetischen Gesichtspunkten). Ästhetik muss demnach ein wichtiges Element in der Beratung des Patienten darstellen. Berücksichtigen sollte man aber, daß beide Seiten einen divergenten Blickpunkt in der Bewertung von Schönheit und Ästhetik haben. Diese Studie zeigte, daß sich die subjektive Patientensicht von der objektiven Behandlersicht stark unterscheidet. Oft ergaben sich Schwierigkeiten seitens des Behandlers, seinen Patienten präzise einzuschätzen. Daher kommt die Studie zu dem Schluß, daß die Einstellungen und Bedürfnisse der Patienten im Vorfeld sehr schwierig zu beurteilen sind. Das zeigte sich deutlich in der Auswertung der Korrelationen, insbesondere unter Punkt 3.2.2.3 (Korrelationen zwischen korrespondierenden Patienten- und Behandlerantworten). Hier zeigte sich, daß die Antworttendenz zwischen Patient und Behandler stark schwankte und, daß eine Einschätzung des Behandlers im Bezug auf die Einstellungen des Patienten nicht möglich war. Auch bei den nicht-korrespondierenden Behandlerantworten (Punkt 3.2.2.4) gab unsere Analyse wenig Auskunft darüber, ob der Behandler bestimmte Patiententypen ermitteln konnte, die Kandidaten für die „Ästhetische Zahnheilkunde“ wären. Die schwachen Korrelationen zeigten, daß eine Voreinschätzung des Patienten nicht stattfinden kann, hier ist ein persönliches Gespräch gefordert. Immerhin antworteten 61% unserer Patienten bei der qualitativen Befragung (Punkt 3.3), daß sie sich für dieses Gebiet der Zahnheilkunde interessieren. Die abschließende Forderung lautet, daß es Ziel eines jeden Behandlers sein sollte, die ästhetischen Wünsche und Bedürfnisse seiner Patienten genau zu erkennen und darauf einzugehen.
The generation of O2- by NADPH oxidaes was mainly attributed to immune cells that kill invading bacteria or cancer cells. But importantly, in the past several years, several homologs of the catalytic subunit gp91phox (Nox2) of the phagocytic NADPH oxidase have been identified in non-immune cells and tissues. Superoxide production derived from NADPH oxidaes has been shown to play a role not only in host defense but also in defined signaling cascades mediating growth and apoptosis. The aim of this work was to study the expression and the regulation of the”new” Nox isoforms in rat renal mesangial cells (MC). In particular the following results were achieved. 1) mRNA’s for both Nox1 and Nox4 were detected by RT-PCR. 2) Nox1 mRNA levels were increased upon exposure to basic fibroblast growth factor (bFGF), platelet-derived growth factor (PDGF) and fetal calf serum (FCS) in a time- and dose-dependent manner. Exposure of MC to bFGF and FCS increased also basal production of reactive oxygen species (ROS) by MC. By contrast, Nox4 mRNA levels were not significantly affected by bFGF treatment, but were markedly down-regulated by PDGF and FCS. 3) To study the regulation of Nox1 on the protein level, an anti-Nox1 antibody was generated and characterized using affinity chromatography. Up-regulation of Nox1 expression by growth factors was confirmed also on the protein level. 4) Based on the already known cDNA sequence for Nox1, the transcriptional start site was determined by the “gene RACE” technique. 2547 bp of the genomic sequence of the 5´-flanking region of the Nox1 gene were cloned and sequenced using the „Genome-Walking“ method. To study the regulation of Nox1 transcription functional Nox1 promoter/luciferase fusions were be established. MC were transiently transfected with different promoter/luciferase constructs and stimulated with growth factors. By measuring luciferase activity it was determined that growth factors induced the Nox1 transcription and that the Nox1 core promoter is sufficient for the activation. 5) By measurement of superoxide radicals and analysis of Nox1 mRNA expression by quantitative RT-PCR (TaqMan) as well as protein level by Western blotting it could be shown that treatment of MC with NO donors inhibited the expression of Nox1 in a time- and dose-dependent manner. Moreover, using activators and inhibitors of the soluble guanylyl cyclase (sGC) it could be shown, that the activation of sGC mediates the effect of NO on Nox1 expression. However, NO had no inhibitory effect on Nox1 promoter activity. Experiments with the inhibitor of transcription, actinomycin D, suggest that NO-mediated regulation of Nox1 is triggered probably via post-transcriptional mechanisms. Nox4 is regulated on the mRNA levels in a similar manner as Nox1. 6) To analyze the sub-cellular localization of the Nox isoforms, coding sequences for Nox1 and Nox4 were fused together with green fluorescent protein into the pEGFP-N1 demonstrated that both isoforms are localized predominantly in the plasma membrane, but also in the perinuclear region and cytoplasm. However, the localization of Nox1 in the plasma membrane was more pronounced. 7) In addition to Nox1 and Nox4, mRNA of the newly identified NOXA1 that is a homolog of the p67phox subunit of NADPH oxidase was detected in MC by RT-PCR.
In large models of neuronal cell death, there is a tight correlation between Cdk5 deregulation and cell-cycle dysfunction. However, pathways that link Cdk5 to the cell cycle during neuronal death are still unclear. We have investigated the molecular events that precede p25/Cdk5-triggered neuronal death using a neuronal cell line that allows inducible p25 expression. In this system, no sign of apoptosis was seen before 24 hours of p25 induction. Thus, at that time, cell-cycle-regulatory proteins were analysed by immunoblotting and some of them showed a significant deregulation. Interestingly, after time-course experiments, the earliest feature correlated with p25 expression was the phosphorylation of the retinoblastoma protein (Rb). Indeed, this phosphorylation was observed 6 hours after p25 induction and was abolished in the presence of a Cdk5 inhibitor, roscovitine, which does not inhibit the usual Rb cyclin-D kinases Cdk4 and Cdk6. Furthermore, analyses of levels and subcellular localization of Cdk-related cyclins did not reveal any change following Cdk5 activation, arguing for a direct effect of Cdk5 activity on Rb protein. This latter result was clearly demonstrated by in vitro kinase assays showing that the p25-Cdk5 complex in our cell system phosphorylates Rb directly without the need for any intermediary kinase activity. Hence, Rb might be an appropriate candidate that connects Cdk5 to cell-cycle deregulation during neuronal cell death.
Introduction: Reactive oxygen species (ROS) have been implicated in neurodegeneration and seem to be involved in the physiology and pathophysiology of several diseases, including normal aging and Alzheimer’s disease (AD). Enhanced ROS production in aging or AD is not restricted to the brain, but can also been seen in several peripheral tissues. The objective of the present study was to evaluate whether the mechanisms involved in the generation of oxidative stress in normal senescence and Alzheimer’s disease are identical or not. Methods: We analysed intracellular basal levels of ROS in lymphocytes from AD patients and healthy young and aged not-demented subjects as well as ROS levels following stimulation with d-ribose and staurosporine in all three groups. ROS levels were measured by flow cytometry using the intracellular fluorescence dye dihydrorhodamine123 (DHR123). Results: Our study shows that AD lymphocytes have increased basal levels of ROS, low susceptibility to ROS stimulation by 2-deoxy-D-ribose (dRib) and an increased response to staurosporine when compared with age-matched controls. Discussion: The data suggest that the defect(s) responsible for enhanced ROS production in AD may involve different or additional biological pathways than those involved in enhanced ROS generation during aging.
Zur Phänomenologie der Obduktionen im Zentrum der Rechtsmedizin in Frankfurt am Main 1996 – 1998
(2005)
Das Sektionsgut im Zentrum der Rechtsmedizin in Frankfurt am Main der Jahre 1996 bis 1998 wurde nach eingehender Analyse der Todesfallakten, mit einem speziell für die rechtsmedizinischen Belange entwickelten Datei-Erfassungsprogramm (MÜLLER, 1992) erfasst und ausgewertet. Es wurden von 1996 bis 1998 insgesamt 3 663 Leichen in das Zentrum der Rechtsmedizin eingeliefert. Davon wurden 2 795 Leichen obduziert (76%). Der männliche Obduktionsanteil überwog mit 64% deutlich dem weiblichen Anteil mit 36%. Das Durchschnittsalter aller obduzierten Leichen lag bei 64 Jahren, während das Durchschnittsalter der gerichtlich Obduzierten 45 Jahre betrug. Gerichtliche Obduktionen lagen im Auftrag der Staatsanwaltschaften Darmstadt, Frankfurt am Main, Hanau, Wiesbaden und Darmstadt / Zweigstelle Offenbach mit 1 707 Fällen vor. In 1023 Fällen fand eine Feuerbestattungssektion statt. In weiteren 38 Fällen kam es zu einer Transplantationssektion. In 14 Fällen wurde eine private Sektion veranlasst. Hinzu kamen 8 Versicherungs- und 5 Verwaltungssektionen. 847 Leichen wurden lediglich besichtigt. 21 Leichen wurden irrtümlich in das Zentrum der Rechtsmedizin eingeliefert (sog. „Irrläufer“). Bei den obduzierten Leichen lag in 48,6% ein natürlicher Tod, in 47,9% ein nichtnatürlicher Tod vor. Eine Kombination aus beiden wurde in 1,1% der Fällen diagnostiziert. Bei 2,4% der Todesfälle konnte die Todesart nicht geklärt werden. Unter den nichtnatürlichen Todesfällen standen 439 Selbsttötungen im Vordergrund, wobei die Todesumstände überwiegend durch Stürze aus der Höhe („stumpfe Gewalt“) bestimmt war (24% der Fälle), gefolgt von Strangulationen und Vergiftungen (jeweils 21%). Bemerkenswert war der Rückgang der obduzierten tödlichen Verkehrsunfälle auf 272 Fälle. Am häufigsten waren Kfz-Fahrer mit 27,5% betroffen. An zweiter Stelle standen Fußgänger / PKW-Unfälle (22,8%). Die Verkehrsunfallopfer verstarben zum größten Teil (42%) an den Folgen eines Polytraumas, in weiteren 37% führte ein isoliertes Schädel-Hirn-Trauma zum Tode. Im Untersuchungszeitraum wurden 170 Opfer von Tötungsdelikten obduziert, wobei 83% durch Mord bzw. Totschlag verstarben (143 Fälle). Die restlichen 17% verteilten sich auf Kindestötung bzw. Tod durch Kindesmisshandlung, tödliche Körperverletzung und Sexualmord (27 Fälle). An Haushaltsunfällen (im eigentlichen Sinne „Unglücksfälle im häuslichen Bereich“) verstarben 101 Personen. Eine Hauptrolle spielte mit 47% die Einwirkung von stumpfer Gewalt durch Stürze an Treppen (weniger von Leitern und aus Fenstern) und Wohnungsbränden in 28% der Fälle, die restlichen 26% verteilten sich auf Haushaltsunfälle durch Einwirkung von Strom, Vergiftungen, Ertrinken, Ersticken und Glasssplitterverletzung. Bei der Analyse von Arbeitsunfällen konnte mit 41 Fällen eine rückläufige Tendenz beobachtet werden. In dieser Auswertung waren Männer betroffen. Die Phänomenologie der Drogentodesfälle verdeutlicht den gesellschaftlichen Panoramawandel der siebziger Jahre. Im Untersuchungszeitraum zeigten sich 151 drogenbedingte Todesfälle. Während 1972 bis 1974 nur 20 Drogentodesfälle obduziert wurden, kam es bereits 1978 bis 1980 zu einem Anstieg auf 147 Todesfälle. Allerdings ist zu beobachten, dass die Drogenfälle zunehmend durch Medikamentenmissbrauch abgelöst werden. Seit 1994 wird der Gebrauch von Amphetaminderivaten (Ecstasy) beschrieben, dessen Konsum eine deutlich steigende Tendenz zeigt (bis 1996 Anstieg auf das dreifache). Bei den natürlichen Todesursachen beherrscht der plötzliche Herztod nach wie vor mit einem Obduktionsanteil von 61% die Sterblichkeitsrate. Einen nicht unwesentlichen Anteil mit 13% nahmen die Lungenerkrankungen ( Pneumonie, Embolie, Tumore ) ein. Tuberkulose spielt im Gegensatz zu früher keine Rolle mehr. Auf plötzliche Säuglings- bzw. Kleinstkindtode entfiel ein Obduktionsanteil von 4%. Der Vergleich des Sektionsgutes mit den Verstorbenen der Stadt Frankfurt am Main zeigte, dass in den Jahren 1996 bis 1998 durchschnittlich 7% der verstorbenen Frankfurter Bürger im Zentrum der Rechtsmedizin obduziert wurden. Der Anteil der außergerichtlichen Obduktionen (in der Regel Feuerbestattungssektion) betrug 4%, im Auftrag der Staatsanwaltschaft Ffm wurden 3% untersucht. Das Durchschnittsalter dieser Obduzierten lag im Mittel 13 Jahre unter dem der gesamten Frankfurter Sterbefälle. Nach Auswertung besonderer nichtnatürlicher Todesfälle ist festzustellen, dass im Untersuchungszeitraum offensichtlich alle Opfer von entdeckten Tötungsdelikten, jedoch nur 63% der in Frankfurter verunglückten Verkehrsunfallopfer, obduziert wurden. Die ausgewerteten Obduktionen geben Einblick über die Entwicklung im Straßenverkehr und der Drogenszene in den betreffenden Jahren und können für andere epidemiologischen Untersuchungen zum Vergleich herangezogen werden.
Die Struktur der uns umgebenden Materie sowie die zwischen ihren Bestandteilen wirkenden Kräfte waren schon immer eine der zentralen wissenschaftlichen Fragestellungen. Nach den gegenwärtigen Erkenntnissen ist die uns umgebende Materie aus einigen wenigen Elementarteilchen aufgebaut; sechs Quarks und sechs Leptonen. Zwischen ihnen wirken vier fundamentale Kräfte; die starke, die schwache, die elektromagnetische und die Gravitationskraft. Dominierende Kraft zwischen Quarks ist auf kleinen Skalen, wie im Inneren von Nukleonen, die starke Kraft. Die sie beschreibende Theorie ist die Quantum Chromo Dynamic (QCD). Eine besondere Eigenschaft der QCD ist die Vorhersage, dass Quarks nur in gebundenen Zuständen auftreten, entweder als Paar (Mesonen) oder als Kombination aus drei Quarks (Baryonen). Tatsächlich wurden bisher keine freien Quarks experimentell gefunden. Dieses Phänomen wird als "confinement" bezeichnet. Es stellt sich die Frage, ob es möglich ist, einen Materiezustand zu erzeugen in welchem sich die Quarks in einem ausgedehnten Volumen wie freieTeilchen verhalten. Tatsächlich sagen theoretische Berechnungen einen solchen Zustand, das Quark-Gluon-Plasma, für sehr hohe Temperaturen und/oder Dichten voraus. Ultrarelativistische Schwerionenkollisionen sind die einzige derzeit bekannte Möglichkeit, die nötigen Temperaturen und Dichten im Labor zu erreichen. Erschwert wird die Interpretation des hierbei erzeugten Materiezustandes durch die Tatsache, dass im Experiment nur der hadronische Endzustand der Kollision beobachtet werden kann, auf Grund der sehr kurzen Zeitskala jedoch nicht die erzeugte Materie selbst. Trotzdem wurden inzwischen einige Observablen gemessen, die einen Rückschluss auf den Materiezustand in den frühen Phasen der Kollision zulassen. Die kombinierte Information legt die Bildung eines "deconfinten" Zustandes nahe. Eine dieser Proben ist die Produktion von schweren Quarkonia, d.h. Mesonen, die aus charm-anticharm (bzw. bottom-antibottom) Quarkpaaren bestehen. Wie in Kapitel 2 näher erläutert, kann von ihrer Produktion möglicherweise auf die in der Kollision erreichte Temperatur geschlossen werden. Das bisherige experimentelle Programm konzentrierte sich auf die Messung des J/Ã Mesons, dem 1S Zustandes des charm - anticharm Systems. Wie von der Theorie vorhergesagt, wurde eine Unterdrückung seiner Produktion in Schwerionenkollisionen relativ zur Produktion in Proton-Proton-Kollisionen beobachtet, z.B. vom Experiment NA50 am SPS Beschleuniger des Europäischen Zentrums für Teilchenphysik CERN, wie in Abbildung 2.2 gezeigt.Die Deutung dieser Meßdaten ist jedoch umstritten. Neben einer Interpretation im Rahmen des oben beschriebenen Modells können die Daten sowohl von hadronischen Modellen als auch von statistischen Hadronisierungsmodellen, die eine Bildung des cc Zustandes nicht in den initialen Partonkollisionen, sondern erst beim Übergang zum hadronischen Endzustand annehmen, beschrieben werden. Eine Möglichkeit, einzelne Modelle zu falsifizieren bzw. einige der Modellparameter weiter einzuschränken, besteht in der Messung anderer Quarkonia Zustände als dem J/Ã Meson. Hier wären zum einen die anderen Zustände der cc Familie zu nennen, z.B. das Âc(1P). Dieses ist jedoch durch seine Zerfallskanäle experimentell nur schwer nachzuweisen. Eine andere Möglichkeit bietet die Messung von Bindungszuständen zwischen bottom Quarks. Das bb System hat durch die grössere Massendifferenz zwischen dem ersten Bindungszustand, dem (1S), und der für die Erzeugung zweier Hadronen mit jeweils einem bottom und einem leichten Quark, wesentlich mehr Zustände als das cc System. Experimentell sind durch den Zerfallskanal in zwei Leptonen insbesondere die Upsilon gut nachzuweisen.Die Messung von Upsilons in ultrarelativistischen Schwerionenkollisionen ist jedoch experimentell äusserst herausfordernd. Durch die große Masse von circa 10 GeV/c2 ist die Produktionswahrscheinlichkeit sehr klein im Vergleich zu leichteren Teilchen, zum Beispiel dem nur 3.14 GeV/2 schwerem J/Ã. Der im Jahr 2000 in Betrieb genommene Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC, siehe Kapitel 3.1) des Brookhaven National Laboratories (BNL) auf Long Island in der Nähe vonNew York erreicht zum ersten Mal eine ausreichend grosse Schwerpunktsenergie und Luminosit ät, welche eine Upsilon Messung möglich erscheinen lassen. Die Entwicklung des experimentellen Programms zur Messung von Upsilons mit dem STAR Detektor am RHIC und erste Ergebnisse aus der Strahlzeit der Jahre 2003/2004 werden in dieser Arbeit beschrieben. Herzstück des STAR Detektors, der in Kapitel 3.2 näher beschrieben wird, ist eine Time Projection Chamber (TPC) welche die Rekonstruktion geladener Teilchen in einem grossen Phasenraumbereich bei mittlerer Rapidität erlaubt. In den Jahren 2001 bis 2005 wurde das Experiment um elektromagnetische Kalorimeter (BEMC, EEMC) erweitert, mit welchen zusätzlich die Energie von Photonen und Elektronen bestimmt werden kann. Die verschiedenen Detektoren des STAR Detektorsystems können in zwei, durch ihre mögliche Ausleserate definierte, Klassen eingeteilt werden. Ein Teil der Detektoren wird bei jedem RHIC Bunch Crossing ausgelesen, d.h. mit einer Frequenz von 9.3 MHz. Zu dieser Klasse der sogenannten Triggerdetektoren gehören unter anderem das schon erwähnte elektromagnetische Kalorimeter, der Central Trigger Barrel (CTB), die Zero Degree Calorimeter (ZDC) und die Beam-Beam Counter (BBC). Die Time Projection Chamber und einige andere Detektoren, wie z.B. der Silicon Vertex Tracker (SVT), können im Gegensatz dazu nur mit maximal 100 Hz ausgelesen werden.
Beim Adenokarzinom des ösophago-gastralen Übergangs handelt es sich trotz einer erheblichen Weiterentwicklung in der Diagnostik und Therapie der gastrointestinalen Tumoren weiterhin um eine Erkrankung mit extrem schlechter Prognose. Im untersuchten Patientengut waren innerhalb eines Jahres bereits 67,9 % der Patienten verstorben. Es konnte nur bei 8,9% eine Heilung erreicht werden. Die Ursachen hierfür liegen in unterschiedlichen Bereichen. Obwohl er in den letzten Jahren vermehrt in den Mittelpunkt des Interesses gerückt ist, kommt es bei diesem Tumor immer noch zu einer oft verspäteten Diagnosestellung, sodass zu diesem Zeitpunkt bereits nur noch eine palliative Therapie in Frage kommt. In der vorliegenden Studie bestanden bei 51,8% der Patienten zum Zeitpunkt der Operation bereits Fernmetastasen. Zum einen liegt das daran, dass der Tumor aufgrund seiner Lage erst relativ spät zu Beschwerden führt und es aufgrund der bisher nicht bekannten Ätiologie keine Präventions- oder Screening-Untersuchungen gibt, die wie beim Magenkarzinom zu einer Entdeckung und Behandlung früherer Erkrankungsstadien führen könnten. Zum anderen fehlt beim Kardiakarzinom immer noch ein einheitliches stadiengerechtes Therapiekonzept. Außer einer onkologischen Resektion, für die es oft genug bereits zu spät ist, kann den Patienten keine wirksame Therapie angeboten werden. Hier ist der erste Schritt die Einführung einer einheitlichen, bezüglich Therapie und Prognose aussagefähigen Klassifikation, wie die von Siewert vorgeschlagene, die in der vorliegenden Arbeit verwendet wurde. Wie gezeigt werden konnte, lässt sich die Klassifikation problemlos auf die Kardiakarzinome anwenden. In der vorliegenden Arbeit fand sich eine weitgehend gleiche zahlenmäßige Verteilung der Tumoren auf die Typen I-III wie in der Orginalpublikation von Siewert beschrieben. Die Klassifikation ermöglicht es, die Ergebnisse verschiedener Zentren zu vergleichen und schafft damit die Vorraussetzung für weitere Forschungen. Bisher wurden weder eine erfolgversprechende Radiatio, noch eine suffiziente Chemotherapie gefunden, diese Therapien beschränken sich weitgehend auf Versuchsreihen von Forschungszentren oder sind als palliative Therapieversuche zu sehen. Auch in der vorliegenden Arbeit wurde bei 23,2% aller Patienten eine palliative Radio- oder Chemotherapie durchgeführt. Da es sich zwar um einen in den letzten Jahrzehnten in der westlichen Welt an Häufigkeit zunehmenden, aber insgesamt seltenen Tumor handelt, gibt es nur wenige Studien mit größeren Fallzahlen. In dieser Arbeit wurden 56 Fälle untersucht, die in einem Zeitraum von 15 Jahren im Klinikum Offenbach behandelt wurden. Andere Autoren berichten über ähnliche Fallzahlen. Aufgrund der unterschiedlichen Schwerpunkte lassen sich die Arbeiten zudem in der Regel nicht direkt vergleichen. Um ein evidenzbasiertes Therapiekonzept zu erstellen, wäre die Zusammenarbeit aller großen internationalen Tumorzentren nötig.
Studies in particular of the last decade showed that active neurogenesis continuously takes place in the subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricles of the adult rodent brain. Neurogenesis in the SVZ leads to migration of neuroblasts within the rostral migratory stream (RMS) and mature neuron formation mainly in the olfactory bulb (OB). According to present understanding, glial cells with astrocytic properties represent the actual adult neural stem cells. The cell types representing the various cellular transition states leading to the formation of mature neurons as well as the mechanisms controlling adult neurogenesis and neuroblast migration are poorly understood. A previous study from this laboratory demonstrated that the ATP-hydrolyzing enzyme nucleoside triphosphate diphosphohydrolase 2 (NTPDase2) is associated with type B cells, the presumptive neural stem cells. NTPDase2 is a protein of the plasma membrane with its catalytic site facing the extracellular space. It hydrolyzes extracellular nucleoside triphosphates to their respective nucleoside diphosphates. This raises the possibility that the signaling pathway via extracellular nucleotides is involved in the control of adult neurogenesis. Neurons as well as glial cells express several subtypes of receptors (P2 receptors) that are responsive to the nucleotides ATP, ADP, UTP, or UDP. P2X receptors are ATP-gated Na+, K+ and Ca2+ permeable ion channels, P2Y receptors are coupled to trimeric G-proteins. In order to probe for a functional role of nucleotides in adult neurogenesis, the present study referred to an in vitro system (neurospheres). Neurospheres produced from isolates of the mouse SVZ and cultured in the presence of EGF and bFGF expressed the neural stem cell marker nestin and also GFAP, S100β, NTPDase2 and tissue non-specific alkaline phosphatase. Neurospheres generated from the cells of the subventricular zone were multipotenital. This was revealed by immunostaining of differentiated cells with markers for astrocytes, neurons and oligodendrocytes. The presence of ecto-nucleotidase was verified by analyzing the free phosphate released from nucleotides. The tissue non-specific form of alkaline phosphatase was the predominant enzyme. Both NTPDase2 and TNAP could be identified by immunocytochemistry and Western blotting. Hydrolysis was not observed for p-nitrophenyl thymidine monophosphate, a substrate of members of the ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase family (NPP1 to NPP3). Since ecto-nucleotidases control the availability of extracellular nucleotide agonists, neurospheres were studied for the potential expression and functional role of nucleotide receptors. Neurospheres responded to extracellular nucleotides with a transient rise in Ca2+ (ATP = ADP > UTP). The rise in Ca2+ was due to P2Y receptors. The Ca2+ response was unaltered in the absence of extracellular Ca2+ and strongly reduced by thapsigargin, a blocker of internal Ca2+ stores. The P2Y1 antagonist MRS2179 strongly reduced the ATP- or ADP-induced increase in Ca2+, suggesting the involvement of a P2Y1 receptor. In addition, suramin and PPADS, non-selective antagonists for P2 receptors, inhibited most of the Ca2+ response. The agonistic activity of UTP and the lack of response to UDP implied the additional presence of a P2Y2 and/or a P2Y4 receptors and the absence of a functional P2Y6 receptor. RT-PCR experiments demonstrated that neurospheres expressed P2Y1 and P2Y2 receptors but not P2Y4 receptor. That the majority of the Ca2+ response to ATP was mediated via P2Y1 receptors was also confirmed by analysis of P2Y1 knockout mice and by application of the P2Y1 receptor-specific antagonist MRS2179. In addition, agonists of P2Y1 and P2Y2 receptors and low concentrations of adenosine augmented cell proliferation inspite of the presence of mitogenic growth factors. Neurosphere cell proliferation was attenuated after application of MRS2179 and in neurospheres from P2Y1 receptor knockout mice. These results infer a nucleotide receptor-mediated synergism that augments growth factor-mediated cell proliferation. Taken together these results suggest that P2Y-mediated nucleotidergic signalling is involved in neurosphere function and possibly also in adult neurogenesis in situ.
Die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation beleuchten neue Aspekte der pflanzlichen Hitzestressantwort. Die Ergebnisse der experimentellen Arbeiten können erheblich die Planung und Durchführung zukünftiger Untersuchungen erleichtern, sowie das Verständnis der Regulation von Hitzestresstranskriptionsfaktoren als terminale Komponenten der zellulären Stressantwort verbessern. Zum ersten Mal wurde die Interaktion zwischen einem Hitzestresstranskriptionsfaktor und einem cytoplasmatischen Hitzestressprotein der Hsp20 Familie nachgewiesen. Die Aktivität des LpHsfA2 hängt von zahlreichen Faktoren ab, die den zellulären Zustand während und nach der Stressperiode widerspiegeln. Der bisher am besten verstandene Regulationsmechanismus, das Verhältnis des Kernimports im Vergleich zum Kernexport, welches stark durch die Heteroligomerisierung mit HsfA1 beeinflusst wird, wird durch den Einfluss von Hsp17.4-CII auf den Aggregationszustand und die Aktivität von HsfA2 erweitert. Nach massiver Akkumulierung von HsfA2 unter Hitzestressbedingungen führt die spezifische Interaktion mit Hsp17.4-CII zu einer reversiblen Inaktivierung des Transkriptionsfaktors und zu einer Bindung in hochmolekularen Komplexen. Die Interaktion ist hochspezifisch. Die nur durch wenige AS-Austausche charakterisierte Isoform Hsp17.3-CII bindet LpHsfA2 nicht. Im Gegensatz dazu ist der solubilisierende Einfluss der Hitzestressproteine der Klasse CI klassen-, nicht aber speziesspezifisch. Das Wechselspiel aus Inaktivierung durch Bindung an Hsp17.4-CII und anschliessende Resolubilisierung durch Hsp17-CI, sowie Kernimport nach erfolger Heterooligomerisierung mit HsfA1, führt zu einer fein abgestimmten Regulation der zellulären Lokalisation von HsfA2 und somit auch zur Modulation seiner Funktion als Transkriptionsaktivator. Die in der Arbeit gewählten experimentellen Bedingungen bewirken eine Aggregation von HsfA2 auch unter Kontrollbedingungen und ähneln der Situation in einer Pflanzenzelle während der Erholungsphase nur teilweise. In vivo wird der massiven Aggregation von HsfA2 und Hsp17.4-CII durch den Einfluss von HsfA1 und Hsp17-CI entgegengewirkt. Die gefundene in vitro Situation bietet somit ein wertvolles experimentelles Artefakt, um die Wechselwirkungen der Proteine während der Erholungsphase der Pflanze zu untersuchen und verstehen zu lernen. Aufgrund verschiedener experimenteller Hinweise kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei der gezeigten spezifischen Interaktion nicht um ein auf die Gattung Lycopersicon beschränktes Phänomen handelt. In ersten Experimenten konnten Hinweise auf einen ähnlichen Regulationsmechanismus in A. thaliana gefunden werden (spezifische Interaktion zwischen AtHsfA2 und AtHsp17.7-CII). Allerdings zeigen die Ergebnisse der Experimente, in denen Proteine aus A. thaliana untersucht wurden, Abweichungen zu dem für die Tomatenproteine erarbeiteten Bild. Weitere Untersuchungen an Arabidopsis müssen hierzu durchgeführt werden, um Klarheit über den grundlegenden Regulationsmechanismus sowie speziesspezifische Besonderheiten zu bringen. Das aus den experimentellen Befunden resultierende Bild zeigt thermotolerante Tomatenzellen, in denen LpHsfA2 in einer transkriptionel inaktiven Form durch Bindung mit löslichem Hsp17.4- CII in Gegenwart von Hsp17-CI stabilisiert wird. Der Transkriptionsfaktor ist in diesem Zustand bereit für eine rasche Reaktivierung bei einem wiederkehrenden Hitzestress. Auch wenn mittlerweile die vier wichtigsten Regulatoren dieses Netzwerkes identifiziert werden konnten (LpHsfA1, LpHsfA2, LpHsp17.4-CII und LpHsp17-CI), kann nicht ausgeschlossen werden, dass weitere Faktoren beteiligt sind. Die Identifizierung solcher Faktoren, sowie weiterführende Arbeiten an Tomatenzellen, zum Beispiel durch Ausschalten einzelner Faktoren mit Hilfe von RNAi Konstrukten, wird in Zukunft helfen, noch mehr Details dieses interessanten Phänomens zu klären. Trotz der sehr guten Kenntnis der molekularen Eigenschaften der 21 AtHsf in Bezug auf ihre funktionellen Domänen wird erst das Verständnis der Art und Weise, wie diese Moleküle miteinander oder mit Co-Regulatoren interagieren und wie sie in die zellulären Regulationsnetzwerke eingebunden sind, zu einem Gesamtbild der Funktion der Hitzestresstranskriptionsfaktoren führen. Insbesondere gilt dies, seit die Analyse der Transkritionsprofile der AtHsf mit Hilfe von Micro-Array Analysen gezeigt haben, dass die Aufgaben der Hsf weit über die Regulation der Hitzestressantwort hinausgehen könnten. So könnten einige Vertreter der Hsf eine Rolle in der Pathogenabwehr spielen, bzw. im Laufe der Evolution ausschließlich entwicklungsspezifische Funktionen übernommen haben. Um die geschilderte Fragestellung effektiv zu bearbeiten, wurde in dieser Arbeit das Hefe-Zwei-Hybridsystem zur Charakterisierung der Interaktionseigenschaften der 21 AtHsf eingesetzt. Die zeitsparende Bearbeitung vieler Proben war hierbei ein Kernziel, das erfolgreich bearbeitet werden konnte: Die etablierte Hochdurchsatzmethode kann zukünftige Untersuchungen von Protein-Protein-Interaktionen stark beschleunigen. Die standardisierte Verwendung von Mikrotiterplatten und Mehrkanalpipetten in Kombination mit den etablierten Tranformations-, Analyse und PCR-Verfahren macht eine Bearbeitung großer Probenmengen möglich. Die Synthese dieser Technik mit der Kenntniss des gesamten Genoms von A. thaliana sowie der Fülle an Transkriptionsdaten einzelner Gene unter verschiedenen Umgebungsbedingungen stellt zukünftigen Untersuchungen ein potentes Instrumentarium ganz allgemeiner Art zur Verfügung. Im vorliegenden Fall wurde die etablierte YTH Methode dazu verwendet, Erkenntnisse über das Interaktionsverhalten der AtHsf untereinander zu gewinnen. Die Zusammenfassung aller auftretenden Interaktionen liefert für einige Gruppen von Hsf interessante Einsichten. In vielen Fällen (z.B. AtHsfA4/A5; AtHsfA1/A9) konnte für Vertreter eine Interaktion gezeigt werden, für die bereits physiologische Zusammenhänge bekannt sind. Das erstellte Interaktom kann dazu dienen, bereits bekannte Hsf-Hsf Interaktionen durch einen weiteren experimentellen Befund zu belegen, sowie bisher unbekannte Verbindungen aufzudecken. Zur Identifizierung unbekannter Interaktionspartner mussten zunächst geeignete Bibliotheken hergestellt werden. Mit Hilfe dieser Bibliotheken konnten zahlreiche putative Interaktionspartner identifiziert und durch das Interaktom bereits bekannte Interaktionspartner für fast alle Köder in den Bibliotheken gefunden werden. Dies bestätigt sowohl die gute Abdeckung der mRNA Population der Zellen, aus denen die Bibliotheken gewonnen wurden, als auch die Reproduzierbarkeit und Funktionalität des YTH Screenings. Die Tatsache, dass in der Population der putativen Interaktionspartner für AtHsf gehäuft Transkriptionsfaktoren auftreten, lässt auf die Art der Vernetzung der AtHsf in den Proteinnetzwerken schließen: Die Regulation der Zielgene erfolgt möglicherweise bevorzugt durch eine direkte Wechselwirkung von Transkriptionsfaktoren verschiedener Familien. Neben der Etablierung der Methoden zur beschleunigten Untersuchung zahlreicher Proben stellte auch die Standardisierung der experimentellen Folgeschritte einen wichtigen Aspekt dar, um eine reproduzierbare Aussage über die Relevanz einer Interaktion treffen zu können. Interessante Ansatzpunkte, sowie Vorschläge für weiterführende experimentelle Arbeiten sollen im Folgenden für die wichtigsten Klone thesenartig dargestellt werden: Ein möglicher Co-Regulator für AtHsfA5 Das mit Hilfe der AtHsfA5-CTD identifizierte unbekannte Protein, codiert durch den Lokus At5g01370, bietet einen Ansatzpunkt für eine gezielte Untersuchung der Rolle und Regulation des AtHsfA5. Die spezifische Interaktion zwischen HsfA5 und HsfA4, die sowohl in A. thaliana als auch in Tomate existiert, sowie das auffällige Fehlen einer hemmenden Aktivität von AtHsfA5 auf HsfA4 an den bisher untersuchten Reporterkonstrukten in Pflanzenzellen, zeichnen diesen TF als einen besonders interessanten Vertreter der AtHsf aus. Es muss wegen der Pflanzenspezifität des Hemmeffektes über die Existenz eines HsfA5 spezifischen Co-Repressors nachgedacht werden. In diesem Zusammenhang kann die Analyse des identifizierten Proteins helfen, einen solchen Regulator zu charakterisieren. Die im Rahmen dieser Arbeit dokumentierten Ergebnisse legen nahe, dass das von At5g01370 codierte Protein mit der NLS-Region von AtHsfA5 interagiert. Da die entscheidenden Experimente bisher nur in Hefe durchgeführt wurden, steht eine Reproduktion in einem pflanzlichen Expressionssystem für weiterführende Arbeiten im Vordergrund. Die Versuche, die Transkriptionseigenschaften von AtHsfA5 durch Co-Expression des unbekannten Proteins oder Co-Transformation eines RNAi induzierenden Plasmides zu beeinflussen, sind bisher mangels Kenntnis der Zielgene von AtHsfA5 fehlgeschlagen. Weitere Schritte bei der Bearbeitung dieser Fragestellung müssen demnach die Suche nach einem geeigneten Testsystem, sowie die experimentelle Bestätigung einer Interaktion beider Proteine in planta sein. Im Rahmen der Promotion wurde der Lokus des identifizierten Gens auf das Vorhandensein einer T-DNA Insertion hin überprüft. Eine entsprechende Linie existiert nicht, so dass transgene Pflanzen durch Transformation von Überexpressions- oder RNAi-Kassetten hergestellt werden müssten. Es ist nicht auszuschließen, dass schon die Deletion einer der beiden chromosomalen Kopien des Gens zu einem lethalen Phänotyp führt und daher keine T-DNA Insertionslinien existieren. In diesem Fall kann möglicherweise der Phänotyp einer Überexpressionspflanze Aufschlüsse über einen Zusammenhang der Funktion des unbekannten Proteins und der Rolle des AtHsfA5 liefern. AtHsfB2a interagiert mit AtDLC8 (At3g15930) Die Interaktion des Dynein Leichte Kette 8 Proteins (DLC8) mit AtHsfB2a bietet ebenfalls Ansätze für weitere Untersuchungen. Durch die mit Hilfe des Interaktoms identifizierte spezifische Interaktion zwischen AtHsfB2a und HsfB2b hebt sich diese Subgruppe der Klasse B der AtHsf von den übrigen Vertretern ab. Die im Ergebnisteil beschriebenen Befunde, vornehmlich aus Experimenten mit Säugersystemen, deuten eine regulatorische Rolle für DLC Proteine allgemein an (zum Beispiel beschrieben für die Interaktion zwischen dem TF Bim aus der Bcl2 Familie und DLC8 (Day et al., 2004)). Eine detaillierte Charakterisierung der im YTH gefundenen Interaktion zwischen DLC8 und AtHsfB2a könnte eine pflanzenspezifische, regulatorische Funktion der DLC Proteine zeigen, die losgelöst von den Transportfunktionen des Dynein Komplexes existiert. Das Fehlen geeigneter Reportersysteme für AHsfB2a stellt in diesem Zusammenhang ein großes Problem dar. Auch für den Lokus At3g15930 existieren keine TDNA Linien, obwohl der gesamte umgebende chromosomale Kontext zahlreiche Insertionen aufweist. Die Herstellung und Kultivierung von Überexpressions- oder „knock down“ Pflanzen für das DLC8 Protein muss zeigen, ob dieses in Verbindung mit HsfB2a essentielle Aufgaben während der Entwicklung bzw. bei der Stressabwehr von A. thaliana übernimmt. Interaktion von AtHsfA9 mit AtDr1 (At5g23090) Der mit Hilfe von AtHsfA9 identifizierte Klon AtDr1 stellt möglicherweise eine Verbindung zwischen den AtHsf und einem sehr allgemeinen Regulationsmechanismus in Pflanzen dar, über den bisher nur sehr wenig bekannt ist. Die meisten Repressoren, die aus nicht-pflanzlichen Systemen beschrieben wurden, üben ihre Funktion genspezifisch aus, d.h. sie binden entweder Promoter-spezifisch an die entsprechenden Zielgene oder an spezifische Bindungspartner. Einer der wenigen Repressoren, die eine generelle Funktion ausüben, ist Dr1. In Säugerzellen zum Beispiel verringert Dr1 die generelle Effektivität der RNA-Polymerase II. Da kürzlich die Existenz und Funktionalität der pflanzlichen Homologe von Dr1 in Reis bewiesen wurde, bietet die nun gefundene Verbindung mit der Gruppe der AtHsf einen viel versprechenden Ansatzpunkt. Allerdings war es im Rahmen der vorliegenden Arbeit nicht möglich, mit Hilfe geeigneter Reportersysteme eine Repression von Promotoren durch Dr1 zu zeigen. Die Etablierung eines solchen Systems (auch endogener chromosomaler Reportersysteme) steht daher im Vordergrund weiterer Untersuchungen. Im Rahmen der Arbeit konnten transgene T-DNA Insertionslinien des Lokus At5g23090 charakterisiert werden, sie liegen für weitere Untersuchungen bereit. Allen voran steht die Analyse des Transkriptionsniveaus verschiedener Zielgene in Wildtyppflanzen sowie in den beschriebenen Mutanten. Weitere Schritte sind die Herstellung und Analyse transgener Pflanzen, die veränderte Mengen an Dr1 und AtHsfA9 aufweisen. Neben der Identifizierung der Vernetzungen der AtHsf mit Dr1 als einem generellen Regulator der Genexpression kann eventuell auch die molekulare Wirkungsweise des Dr1 Repressors in Pflanzen mit Hilfe solcher Experimente entschlüsselt werden. AtHsfB1 interagiert mit AtbZip44 (At1g75390) Die aus den durchgeführten YTH Screenings resultierende wahrscheinlich wichtigste Vernetzung der AtHsf mit bisher unbekannten Co-Regulatoren stellt das Zusammenspiel der Hsf mit den bZip Transkriptionsfaktoren da. Die Kombination des inaktiven HsfB1 mit AtbZip44 führt zu einer verstärkten Aktivierung von Zielgenen, zu denen auch die Gene von HsfA3 und HsfC1 gehören. Obwohl eine direkte Interaktion beider Transkriptionsfaktoren für die synergistische Aktivierung nicht stattfindet, deutet die am Promoter von AtHsfC1 und AtHsfA3 gefundene Konstellation eine bisher unbekannte Rolle für AtHsfB1 an, die von der kürzlich beschriebenen Rolle von LpHsfB1 in Tomatenzellen abweicht. Die gefundenen experimentellen Ergebnisse lassen folgende Hypothese zu: AtHsfB1, der sowohl in Wurzel- als auch in Sprossgewebe unter zahlreichen Stressbedingungen induziert wird, bindet an Promotoren und besetzt dort spezifische Bindestellen, die klassischen HSE. Aufgrund fehlender Aktivatormotive führt diese Bindung zu keiner Aktivierung der Zielgene. Die Promotoren befinden sich jedoch nun in einem Zustand, in dem die Bindung weiterer Aktivatoren, im beschriebenen Fall AtbZip44, zu einer raschen und starken Aktivierung des Gens führt. Durch das Zusammenwirken von zwei unabhängig voneinander bindenden Transkriptionsfaktoren könnte ein erhöhtes Maß an Flexibilität und Sensitivität der Genregulation erreicht werden. Auch eine generelle induzierte Toleranz gegenüber Stress könnte durch die differentielle Expression von AtHsfB1 und weiteren Faktoren erklärt werden. In diesem Fall würde HsfB1 auch nach Beendigung eines Stresszustandes noch an den Promotoren wichtiger Zielgene gebunden bleiben, ohne diese unnötig zu aktivieren. Bei Wiederkehren der Stresssituation wäre eine rasche Reaktivierung durch Synergismen mit kurzlebigen, potenten Aktivatoren, wie zum Beispiel AtbZip44, möglich. Durch die Wechselwirkung von AtHsfB1 mit Vertretern verschiedener Familien von Transkriptionsfaktoren, möglicherweise auch Repressoren, kann so eine Vielzahl von Zielgenen reguliert werden. Die weitere Untersuchung des AtbZip44 erscheint aus zwei Gründen besonders lohnend: (1) AtbZip44 beeinflusst die Synthese der AS Prolin. Prolin stellt ein weit verbreitetes Osmolyt dar, welches als Hydroxyl-Radikal-Fänger fungiert, Plasmamembranen unter Stressbedingungen schützt sowie die Toleranz von Pflanzen gegenüber Frost und Hochsalzbedingungen erhöht. (2) Für AtHsfA5 wurde eine direkte Interaktion mit AtbZip44 in vitro gezeigt. Ob ein Komplex zwischen AtHsfA5 und AtbZip44 eine Transkription an geeigneten Reportern bewirkt, ist allerdings noch offen, und muss durch geeignete Experimente gezeigt werden. Neben umfangreichen Screeningarbeiten, der basalen Charakterisierung aller interessanten Klone und der Detailcharakterisierung der Interaktion zwischen AtHsfB1 und AtbZip44 konnten zusätzlich erste Vorarbeiten mit transgenen Pflanzen für die interessantesten Kandidaten durchgeführt werden. Als Ergebnis der Arbeit stehen somit einige vielversprechende Ansatzpunkte für weitere Studien zur Verfügung, ebenso die standardisierte Technik und die notwendigen konservierten Bibliotheken, um in kurzer Zeit Screenings mit weiteren Köderproteinen durchzuführen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit tragen dazu bei, zukünftige Experimente besser zu planen, sowie die Rolle der Hsf als terminale Komponenten der pflanzlichen Stressantwort weiter zu entschlüsseln und zu verstehen. Die Entschlüsselung der Funktion aller Proteine eines Gesamtorganismus, deren posttranslationale Modifizierungen, die Möglichkeit stabiler sowie transienter Interaktionen mit anderen Proteinen und somit die Vernetzung aller Proteine zu einem Gesamtnetzwerk stellt die große Herausforderung des Zeitalters der „proteomics“ dar. Verliefen während der Entschlüsselung der Genome von Organismen die Informationen auf Nukleinsäureebene noch linear, so dass mit Hilfe eines hohen Automatisierungsgrades ein rascher Fortschritt erzielt werden konnte, so erfordert die so genannte „post-genomics“ Ära hohe finanzielle und personelle Investitionen. Die Nicht-Linearität der Proteinfunktionen, die durch Modifikationen und Wechslwirkungen beeinflusst werden, hat rasch gezeigt, dass ein komplexer Organismus nicht lediglich durch die Kenntnis der Summe seiner Gene verstanden werden kann. Das Zeitalter der „proteomics“ erfordert trotz potenter Hochdurchsatzmethoden und weit fortgeschrittener Computeranalysen mehr denn je ausgefeilte Testmethoden und eine individuelle Untersuchung einzelner Proteine und deren Wechselwirkungen, um schließlich die Kernfrage der Biologie, wie Leben funktioniert, beantworten zu können.
Das für die Phytoen-Desaturase (CrtI) aus Rubrivivax gelatinosus kodierende Gen konnte aus genomischer DNA amplifiziert und in unterschiedliche Expressionsvektoren kloniert werden. Die Funktion der Phytoen-Desaturase wurde in vivo durch Komplemetierung einer Phytoen bildenden E. coli-Transformante überprüft. Die heterologe Expression von crtIRg in E. coli, als lösliches und aktives Enzym mit einer molekularen Masse von 57 kDa, konnte nur mit dem Plasmid pPEUcrtIRg erreicht werden. Mittels in vitro Enzymtests konnten kinetische Parameter und der Kofaktor des Enzyms bestimmt werden. Der Km-Wert für das Substrat Phytoen lag bei 14,8 μM, der Vmax-Wert bei 5,2 nmol/h*mg CrtIRg. Für das Substrat Neurosporin konnte ein Km-Wert von 33 μM und ein Vmax-Wert von 0,6 nmol/h*mg CrtIRg ermitteltwerden. FAD steigerte als Kofaktor den Umsatz des Substrates um das 39-fache. Sowohl für die Phytoen-Desaturase aus Rvi. gelatinosus, als auch für die Phytoen-Desaturase aus Rba. sphaeroides konnte in vitro gezeigt werden, dass die Anzahl der an einem Carotinoidmolekül katalysierten Reaktionsschritte stark von der Enzym- bzw. Substratkonzentration abhängt. Bei einer hohen Phytoen- und einer niedrigen Enzymkonzentration wird fast nur Neurosporin gebildet (3 zusätzliche Doppelbindungen), während bei einer hohen Enzym- und einer niedrigen Phytoenkonzentration deutlich mehr Lycopin synthetisiert wird (4 zusätzliche Doppelbindungen). In den jeweiligen Organismen spielt die Konkurrenz der bakteriellen Phytoen-Desaturase mit dem sich in der Carotinoidbiosynthesekette anschließenden Enzym in Bezug auf die Anzahl der eingefügten Doppelbindungen eine wichtige Rolle. Dies konnte in Hemmstoffuntersuchungen am Beispiel zweier Xanthphyllomyces dendrohous-Mutanten gezeigt werden. Die Verringerung der aktiven CrtI-Menge in der Torulin-Mutante DQ1 förderte die Bildung von β-Carotin (nur 4 Desaturierungsschritte). Dagegen führte die Senkung der aktiven Lycopin-Zyklase-Menge in der β-Carotin-Mutante PR1-104 zur Förderung der durch CrtI katalysierten Reaktion mit der Folge, dass hauptsächlich Torulin gebildet wurde (5 Desaturierungsschritte). Mittels Error Prone PCR sowie dem E. coli-Stamm XL1-Red konnte das Gen crtI aus Rvi. gelatinosus mutagenisiert werden. Die erstellten Mutationsbibliotheken konnten in Phytoen bildenden E. coli-Transformanten exprimiert und Klone mit veränderten Phytoen-Desaturasen mittels Farbscreening identifiziert werden. Aus Klonen mit einem veränderten Lycopin/Neurosporin-Verhältnis wurde die DNA isoliert und crtI sequenziert. Dadurch konnten mutierte Gene ermittelt werden, deren modifizierte Expressionsprodukte entweder mehr Lycopin oder fast ausschließlich Neurosporin bildeten. Es zeigte sich, dass die Veränderung der Aminosäure an Position 208 einen starken Einfluss auf die Anzahl der eingefügten Doppelbindungen hat. Die Aminosäure befindet sich in einer membrangebundenen Helixstruktur bei der es sich vermutlich um einen direkt an der katalytischen Reaktion beteiligten Bereich handelt. Es konnte gezeigt werden, dass alle Mutationen, die die Anzahl der katalysierten Reaktionsschritte senkten, Leucin-Prolin-Austausche (oder umgekehrt) waren. Prolin (bzw. Leucin) veränderte in diesen Fällen die Sekundärstruktur des Proteins wodurch, die Funktion gestört wurde. Neben diesen strukturellen Veränderungen wurden Mutationen ermittelt, die zu einer verstärkten Expression der Phytoen-Desaturase führten, was eine erhöhte Lycopinbildung bewirkte. Es zeigte sich, dass bei einigen dieser Mutanten die Replikation der Plasmid-DNA erhöht war. Die starke Replikation ist wahrscheinlich auf eine Verarmung an beladenen tRNA Molekülen zurückzuführen. In ColE1-Plasmiden (pPEU) kann es zu einer unkontrollierten Replikation kommen, die auf Wechselwirkungen zwischen den Replikationsregulierenden Strukturen RNAI und RNAII mit den unbeladenen tRNA Molekülen zurückzuführen ist. Auf der Grundlage der erlangten Erkenntnisse und mittels Computer gestützter Analysen konnte ein Modell der Sekundärstruktur und der Membranassoziation des Enzyms erstellt werden.
2,2’-Bipyridylboroniumkationen IIA stellen analog dem organischen Elektronenakzeptor Diquat vollständig reversible Zwei-Elektronen-Redoxsysteme dar. Da sie sich darüber hinaus leicht in luft- und wasserstabile Derivate überführen lassen, sind sie potentiell interessante Bausteine für die Entwicklung neuartiger Elektronenspeichermedien. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit galt es, Wege zu Makromolekülen aus 2,2’-Bipyridylboroniumeinheiten zu finden. Dabei sollte die spontane Adduktbildung zwischen bor- und stickstoffhaltigen Bausteinen als zentraler Reaktionsschritt ausgenutzt werden. Um möglichst monodisperse Produkte zu erhalten, befasste sich die Arbeit im Schwerpunkt mit der Synthese von Dendrimeren, für die eine Reihe divergenter Synthesestrategien erarbeitet und auf ihre Praktikabilität hin untersucht wurden. Ein Teilprojekt widmete sich dem Aufbau linearer Polymere durch Kopolymerisation von bor- und stickstoffhaltigen Monomeren. In allen Fällen bildeten borylierte Benzolderivate wesentliche Bausteine, da sie nicht nur als Kernfragmente für Dendrimere sondern auch als Monomere in Polymerisationsreaktionen eingesetzt werden sollten. Über eine Silicium-Bor-Austauschreaktion konnten ausgehend von (Trimethylsilyl)substituierten Arylen und BBr3, die dargestellten Dibromoborylaryle 1 – 4 in guten Ausbeuten synthetisiert und anschließend über etablierte Verfahren in die Derivate 1a – 4a sowie 1b und 2b überführt werden. Erstmals gelang es dabei, die Festkörperstrukturen von 1 – 4 zu bestimmen. Der nächste Teilschritt bestand darin, das Potential borylierter Aryle als Kernfragmente für 2,2’-Bipyridylboronium-Dendrimere zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden 1a – 4a mit käuflichem 4,4’-Dimethyl-2,2’-bipyridyl umgesetzt, um Modellsysteme für Dendrimere der nullten Generation (G0-Dendrimere) zu schaffen. Dabei zeigte sich, dass bis zu drei 2,2’-Bipyridylboroniumeinheiten problemlos um einen Benzolring herum gruppiert werden können. Um schließlich Dendrimere aufzubauen, wurden verschiedene divergente Synthesestrategien angewendet. Umsetzung der borylierten Aromaten mit speziellen 4,4’-disubstituierten 2,2’-Bipyridylderivaten, die in ihrer Peripherie borylierbar sind, führt entsprechend dem oberen Reaktionschritt zu den jeweiligen G0-Dendrimeren. Diese gilt es im folgenden zweiten Reaktionsschritt an den Bipyridylseitenketten zu borylieren. Anschließende Umsetzung der so erhaltenen borylierten Spezies mit weiterem 2,2’-Bipyridyl führt dann zur Bildung von Bipyridylboronium-Dendrimeren der ersten bzw. jeweils höheren Generation. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden fünf verschiedene 2,2’-Bipyridylliganden entwickelt, die sich durch Umsetzung mit den borylierten Aromaten 1a – 3a in die entsprechenden Dendrimere der nullten Generation überführen lassen und anschließend an ihren Seitenketten durch Anwendung der Hydroborierung (5 und 6) oder des Silicium-Bor-Austausches (7 – 9) boryliert werden können. Zur Synthese von G1-Dendrimeren über die Hydroborierungsroute eignet sich aus HSiEt3 und BBr3 in situ erzeugtes HBBr2 besonders. Umsetzung der olefinischen 2,2’-Bipyridylboroniumkationen 30Br und 31Br mit diesem Reagenz führte schon bei tiefen Temperaturen zur vollständigen Hydroborierung der olefinischen C-C-Doppelbindungen. Die nachfolgende Reaktion mit 4,4’-Dimethyl-2,2’-bipyridyl lieferte die entsprechenden Dendrimere 36Br3 und 37Br3 der ersten Generation, welche nachfolgend mit MeOH / NEt3 behandelt wurden, um alle am Bor verbliebenen Bromosubstituenten durch Methoxygruppen zu ersetzen. Die Bildung von 36Br3 und 37Br3 ließ sich mittels ESI-Massenspektrometrie eindeutig nachweisen. Allerdings gelang es nicht, die G1-Spezies analysenrein zu isolieren, da die Alkyl-2,2’-bipyridylboroniumfragmente unter den Bedingungen der HPLC-Trennung nicht stabil sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Hydroborierungsreaktion stets Gemische aus Regio- (Edukt 30Br) bzw. Stereoisomeren (Edukt 31Br) liefert. Diese Probleme lassen sich in der Silicium-Bor-Austausch-Variante der Dendrimersynthese unter Einsatz der Liganden 8 und 9 vermeiden. Bei beiden Monokationen 38Br (Ligand 8) und 45Br (Ligand 9) gelang durch Reaktion mit BBr3 der vollständige Austausch der endständigen Trimethylsilylgruppen durch Dibromoborylfunktionen. Nachfolgende Umsetzung dieser borylierten Kationen mit 4,4’-Dimethyl-2,2’-bipyridyl führte zu den entsprechenden G1-Dendrimeren, die durch Behandlung mit MeOH / NEt3 in die luft- und wasserstabilen Derivate 45Br3 und 50Br3 überführt und über HPLC-Trennverfahren isoliert werden konnten. Ein Teilprojekt der vorliegenden Arbeit widmete sich der Synthese linear polymerer Makromoleküle. Im Rahmen dieser Studien wurden dipodale 2,2’-Bipyridyle, bei denen zwei 2,2’-Bipyridyleinheiten über eine Ethylen- bzw. Ethenylenbrücke miteinander verbunden sind, mit dem diborylierten Aryl 2b umgesetzt und so die löslichen Polymere (57Br2)n und (58Br2)n erhalten, welche eine intensiv violette ((57Br2)n) bzw. nahezu schwarze Farbe ((58Br2)n) besitzen. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden mehrere Wege zu Dendrimeren und Polymeren aus 2,2’-Bipyridylboroniumkationen erschlossen, wobei die spontane B-N-Adduktbildung als zentraler Verknüpfungsschritt eingesetzt wurde. Dieses Synthesekonzept erwies sich als äußerst vielseitig, da durch einfache Derivatisierung der bor- und stickstoffhaltigen Bausteine, die chemischen und physikalischen Eigenschaften der resultierenden Makromoleküle gezielt verändert werden konnten. Beispielsweise zeigen die ausgehend von 9 dargestellen 2,2’-Bipyridylboroniumsalze 45Br und 50Br aufgrund des vergrößerten π-Elektronensystems gegenüber Basissystemen wie 28Br3 bathochrom verschobene Absorptionsbanden und eine intensive Lumineszenz bei einer Wellenlänge von 488 nm.
Identifizierung potentieller Schlüsselgene für die Pathogenese des myelodysplastischen Syndroms
(2005)
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Identifizierung von potentiellen Pathogeneserelevanten Genen in differenzierenden, hämatopoetischen Zellen von Patienten mit myelodysplastischem Syndrom. Grundlage für diese Arbeit war die Etablierung eines in vitro Systems zur Differenzierung primärer, hämatopoetischer Stammzellen. Durch globale Genexpressionsanalyse mit Oligonukleotid Mikroarrays sollten enexpressionsmuster gefunden werden, die die normale Hämatopoese charakterisieren und darüber hinaus zur Identifizierung relevanter Gene für die einzelnen Risikotypen des MDS beitragen. Die Ergebnisse können in Anlehnung an die einzelnen Fragestellungen (Kapitel 1.4.) wie folgt zusammengefasst werden: 1. Welche Gene werden im Verlauf der normalen hämatopoetischen Differenzierung angeschaltet? Bei der Differenzierung normaler hämatopoetischer Stammzellen werden im Verlauf der Erythro-, Granulo- und Megakaryopoese hochdifferentielle transkriptionelle Programme initiiert. Die Betrachtung von Genen mit einem sich kontinuierlich verändernden Expressionsniveau zeigte eine ansteigende Expression linienspezifischer Markergene mit zunehmender Differenzierung der Zellen. Darüberhinaus lassen sich differentielle Gene definieren, die für die einzelnen hämatopoetischen Linien und den Zeitpunkt der Expression im untersuchten Zeitrahmen spezifisch sind. Die Anzahl zellreihenübergreifender „Schlüsselgene“ im Verlauf der normalen hämatopoetischen Differenzierung ist stark begrenzt. Lediglich ein Gen (CD86) wird in allen drei hämatopoetischen Linien exprimiert. 2. Gibt es spezifische Genexpressionsmuster, die für die Differenzierung der unterschiedlichen hämatopoetischen Zellreihen charakteristisch sind? Mit Hilfe der „Class membership prediction“ konnte ein Set von 53 Genen identifiziert werden, deren Expression zu unterschiedlichen Zeitpunkten in den einzelnen hämatopoetischen Linien eine Klassifizierung der Einzelproben gemäß dem determinierenden Stimulus zulassen. Diese prädiktiven Gene haben ein spezifisches Expressionsmuster, das Zellen der Erythro-, Granulo- oder Megakaryopoese charakterisieren kann. 3. Ist eine Differenzierung von CD34+ Stammzellen im in vitro Modell möglich? Lassen sich normale Stammzellen und Stammzellen von Patienten mit MDS unterscheiden? Es wurde ein in vitro Modell zur Untersuchung von differenzierenden hämatopoetischen Stammzellen etabliert und eine liniendeterminierte Differenzierung normaler Stammzellen durch Morphologie und Immunophänotyp bestätigt. Die Untersuchungen zeigen, dass die Differenzierung und Proliferation in vitro differenzierter Zellen bei Patienten mit MDS im Vergleich zu normalen Zellen vermindert ist. Diese in vitro Daten korrelieren gut mit klinischen Befunden des MDS, wonach die veränderte Proliferation und Differenzierung der Stammzellen die Insuffizienz der Hämatopoese beim MDS nach sich zieht. 4. Gibt es Gene, welche die differenzierende myelodysplastische Stammzelle charakterisieren können ? Mittels globaler Genexpressionsanalyse differenzierender CD34+ Zellen ist es möglich, zwischen der Gruppe der low risk MDS, der Gruppe der high risk MDS sowie normalen CD34+ Zellen zu unterscheiden. Diese Ergebnisse könnten für die Einschätzung des Krankheitsrisikos beim MDS herangezogen werden. Die vergleichende Analyse der Genexpression in differenzierenden CD34+ Zellen von gesunden Spendern und MDS-Patienten zeigt, dass die Regulation der Differenzierung beim MDS bereits in CD34+ Zellen und nicht erst auf der Ebene späterer Entwicklungsstufen (wie bisher angenommen) gestört ist. Es konnten eine Reihe von Schlüsselgenen (z.B. DLK1, RAP1GA1, BNIP3L, API5), die in differenzierenden CD34+ Zellen differentiell exprimiert sind, gefunden werden. 5. Welchen Einfluss haben demethylierende und hyperacetylierende Substanzen auf die Genexpression hämatopoetischer Stammzellen? Nur eine relativ begrenzte Anzahl von Genen werden sowohl in normalen als auch in MDS-Zellen durch eine Behandlung mit Decitabine und SAHA induziert bzw. reprimiert. Diese Daten weisen darauf hin, dass die Induktion bzw. Repression der Genexpression in einer gerichteten und spezifischen Art und Weise erfolgen muss. Eine Induktion der Expression konnte in allen verwendeten Stammzelltypen nachvollzogen werden, was zeigt, dass die verwendeten demethylierenden und hyperacetylierenden Substanzen nicht ausschließlich tumorzellspezifisch wirken. Die verstärkte Suppression der Expression von Transkriptionsregulatoren in MDS-Zellen deutet darauf hin, dass eine Verbesserung der Hämatopoese in MDS-Patienten durch Behandlung mit Decitabine und SAHA möglicherweise primär durch die Blockierung von Signalkaskaden und nicht durch die Aktivierung von Tumorsuppressorgenen erreicht wird. 6. Unterscheiden sich die Genexpressionsprofile von low und high risk MDS-Zellen nach Behandlung mit Decitabine und Suberoylanilidhydroxaminsäure? Die veränderte Genexpression in high und low risk MDS-Zellen zeigen nach einer Behandlung mit Decitabine und SAHA unterschiedliche Profile. Die Anzahl von induzierten Genen in high risk MDS-Zellen ist höher als in low risk MDS-Zellen. Nur wenige Gene lassen sich in beiden Zelltypen induzieren (2 Gene). Der Effekt der Behandlung auf das Genexpressionslevel ausgewählter Gene zeigt einen graduellen Verlauf, wobei z.B. die Genexpression in normalen Zellen, hin zu Zellen von low risk MDS und schließlich zu high risk MDS-Zellen abnimmt (Methylierung). Diese Resultate lassen vermuten, dass in normalen und MDS-Zellen zwar die gleichen Gene durch eine Behandlung induziert werden, das Maß der Induktion aber vom Subtyp und möglicherweise von der Schädigung der Zelle abhängt. 7. Welche Hinweise zum Pathomechanismus des MDS können mit Hilfe globaler Genexpressionsanalysen gesammelt werden? Mit Hilfe der Genexpressionsanalysen konnte bestätigt werden, dass Zellen von MDSPatienten bereits auf Ebene der Stammzelle Defekte aufweisen und dass diese alterierten Stammzellen ein transkriptionelles Programm determinieren, das massive Alterationen zum transkriptionelles Programm normaler Zellen aufweist. Eine gestörte Expression essentieller linienspezifischer Markergene der Erythro-, Granulo- und Megakaryopoese konnte identifiziert werden und bestätigt die klinischen Befunde. Im Zuge dieser Untersuchungen sind darüber hinaus neue Kandidatengene, die an der Pathogenese des MDS beteiligt sein könnten erstmals durch eine massiv gestörte Expression im Vergleich zu normalen Zellen gefunden worden.
Kurzfassung eines Vortrags gehalten auf der GMA-Tagung vom 04.11.-06.11.2005 in Münster. Aufgrund wenig überzeugender Leistungen seiner Studierenden im vorklinischen Studienabschnitt hat der Fachbereich Medizin der Goethe-Universität zum Wintersemester 2001/02 eine völlig neue Studienordnung eingeführt, deren wesentliche Ziele das erfolgreiche Erlernen natur-, geistes- und sozialwissenschaftlicher Komponenten der normalen Biologie des Menschen mit optimaler Vorbereitung auf den klinischen Studienabschnitt binnen zweier Studienjahre und die Kompatibilität mit der ÄAppO und der ZÄAppO (jeweils alte und neue Version bzw. Vorentwurf) sind. Grundprinzipien des Curriculums sind: 1. Logisch aufeinander abgestimmte Themenblöcke, 2. Integration von makroskopischer und mikroskopischer Anatomie, 3. Interdisziplinärität der Themenblöcke, 4. Immanente Wiederholung von Lehrinhalten durch enge Verzahnung von Plenar- und Kleingruppenveranstaltungen, 5. Aufteilung der Studienanfänger in gemischte Gruppen nach den Kriterien Geschlecht, Herkunft und Studienfach, 6. Erlernen des Umgangs mit Patienten schon vom ersten Semester an durch "Anatomie am Lebenden"-Kurse und durch den Kurs Einführung in die klinische Medizin. Wichtigste Ergebnisse: Steigerung der Referenzgruppe beim Physikum von ca. 25% auf >60%, relativ guter Prüfungserfolg, hervorragende Sozialisation durch die frühe randomisierte Zuordnung in Kleingruppen und der sehr glatte Übergang in den klinischen Abschnitt des Medizin- bzw. Zahnmedizinstudiums.
Wesentliche Ziele in der Leberdiagnostik sind die Detektion und Charakterisierung fokaler Leberläsionen. Durch Verbesserungen in der Geräte- und Untersuchungstechnik, sowie Neuentwicklungen von MRT-Kontrastmitteln stehen dem Radiologen immer mehr diagnostische Möglichkeiten zur Verfügung. Daher muss der Stellenwert der einzelnen Methoden ständig neu evaluiert werden. Das seit Ende 2001 in Europa zugelassene Resovist® (SHU 555 A, Schering AG, Berlin) ist ein neues superparamagnetisches Kontrastmittel in der Magnetresonanztomographie der Leber, das sich durch seine leberspezifische Anreicherung im RES-System von anderen Kontrastmitteln unterscheidet. Nach intravenöser Injektion werden die Mikropartikel von Resovist® hauptsächlich in der Leber von den Kupffer Sternzellen aufgenommen. Das Eisen wird dann über den normalen Eisenstoffwechsel wieder ausgeschieden. Die Speicherung des Kontrastmittels in den Kupffer Sternzellen führt zu lokalen Feldinhomogenitäten und dadurch zu einem hohen Signalintensitätsverlust des Leberparenchyms in T2-gewichteten Aufnahmen und einem etwas diskreteren Absinken des Signals in T1-gewichteten Sequenzen. Während die meisten benignen Tumoren ein noch intaktes RES-System besitzen und somit einen Signalverlust erfahren, zeigen maligne Tumoren kaum Änderungen der Signalintensität nach KM-Gabe, da hier das RES-System nicht oder nur reduziert vorhanden ist. In vorangegangenen Studien konnte bereits gezeigt werden, daß die Resovist®-verstärkte MRT bei der Detektion fokaler Leberläsionen der CTAP und Gadolinium-verstärkten MRT gleichwertig bzw. überlegen ist. Die Ergebnisse der vorliegenden Phase-IIIB-Studie basieren auf der Untersuchung von 90 Patienten mit verschiedenen fokalen Leberläsionen und Auswertung von 70 Patienten vor und nach Applikation von Resovist® in Korrelation mit einem definierten Goldstandard. Zusätzlich wurden 39 der 70 Patienten mit dem klinischen Standardverfahren der Gadolinium-verstärkten MRT untersucht und die Ergebnisse mit denen der Resovist®-verstärkten MRT verglichen. Die Untersuchungen wurden durchgeführt, um den Einfluß von Resovist® auf das Kontrastverhalten von fokalen Leberläsionen in der statischen und T1-gewichteten dynamischen MRT zu überprüfen, ein optimales Untersuchungsprotokoll zu erstellen und weiteren Aufschluß über die Verträglichkeit des Kontrastmittels zu gewinnen. Die bolusförmige Applikation des Kontrastmittels ermöglicht einerseits eine dynamische Perfusionsbildgebung, andererseits eine funktionelle Bildgebung, die das Vorhandensein von Kupffer Sternzellen voraussetzt. In der vorliegenden Arbeit konnten nach Applikation von Resovist® anhand von Signalverhalten und Morphologie typische Charakterisierungsmerkmale für die einzelnen Pathologien evaluiert werden. In den T2-gewichteten statischen Sequenzen (HASTE-, TSE-Sequenz) zeigte sich bei den benignen Läsionen (16 FNH, 8 Adenome, 16 Hämangiome) ein deutlicher Signalverlust, wobei es kaum Unterschiede zwischen den beiden Sequenzen gab. Im Vergleich dazu wiesen die malignen Läsionen (19 HCC, 21 kolorektale Metastasen) keine Signaländerung auf. Lediglich einige HCC-Knoten zeigten abhängig vom Differenzierungsgrad einen geringen Signalverlust. In den T1- gewichteten statischen Sequenzen fand bei den FNH-Knoten und den Adenomen ebenfalls ein Signalverlust statt, während die Hämangiome einen deutlichen Signalanstieg aufwiesen. Die malignen Läsionen zeigten kaum Änderungen der Signalintensität. In den dynamischen Sequenzen zeigten die Läsionen in der T1-3D-VIBE-Sequenz ein insgesamt höheres Enhancement als in der T1-2D-GRESequenz. Hypervaskularisierte Läsionen konnten somit besser in der T1-3D-VIBESequenz beurteilt werden. In den späten dynamischen Phasen zeigte sich insgesamt ein stärkerer Signalverlust in der T1-2D-GRE-Sequenz, so daß v.a. die benignen Läsionen besser abgrenzt werden konnten. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, daß die Resovist®-verstärkte MRT nicht nur zur Detektion, sondern auch zur Charakterisierung von fokalen Leberläsionen hervorragend geeignet ist. Da das Standardverfahren der Gadolinium-verstärkten MRT ausgezeichnete Charakterisierungsmöglichkeiten, aber schlechtere Detektionsraten besitzt, sollte im prätherapeutischen Patientenmanagement die Resovist®-verstärkte MRT öfter zum Einsatz kommen.
Einleitung: Eine mehrtägige präoperative Einnahmepause von Thrombozytenaggregationshemmern, zu denen die weit verbreitete Acetylsalicylsäure (ASS) als auch die Thienopyridine (Clopidogrel, Ticlopidin) gehören, ist zur Minimierung des perioperativen Blutungsrisikos erwünscht, wird aber häufig nicht eingehalten. Patienten und Methoden: Im Krankenhaus Nordwest, Frankfurt, wurden an 123 urologischen Patienten nach Einnahme von ASS undIoder Thienopyridinen präoperativ die Arachidonsäure(AA)- und ADP-induzierte Thrombozytenaggregation (Methode nach Born) und die Blutungszeit (modifizierte Methode nach Mielke) durchgeführt und im Hinblick auf die Erkennung einer klinisch relevanten Thrombozytenfunktionsstörung mit erhöhtem Blutungsrisiko miteinander verglichen. Als Kontrollgruppe dienten 71 urologische Patienten ohne präoperative Einnahme von Thrombozytenaggregationshemmern. Ergebnisse: An 96 operierten und zusätzlich 49 nicht operierten Patienten, die ASS eingenommen hatten, wurde der Zusammenhang zwischen Testergebnissen und zeitlichem Abstand zur ASS-Einnahme untersucht: Eine ASS-bedingte Thrombozytenfunktionsstörung lässt sich nur anhand der AA-induzierten Thrombozytenaggregation zuverlässig erkennen, welche noch vier Tage nach ASS-Einnahme signifikant vermindert ist und deutlich außerhalb des Referenzbereichs liegt. Eine geringfügig verlängerte Blutungszeit und verminderte ADP-induzierte Aggregation sind nach ASS-Einnahme zwar kurzzeitig nachweisbar, die Messwerte befinden sich im Mittel jedoch innerhalb der Referenzbereiche. An allen operierten Patienten nach ASS- oder Thienopyridin-Einnahme wurde der Zusammenhang zwischen Testergebnissen und dem Auftreten verstärkter Blutungen untersucht. Als Kriterien für den intraoperativen Blutverlust wurden hierbei Hb-Abfall, Anzahl der transfundierten Erythrozytenkonzentrate und Beurteilung der Blutungsstärke durch den Operateur herangezogen. Sowohl für die AA- und ADP-induzierte Aggregometrie als auch für die Blutungszeit gilt: Nach pathologischem Testergebnis traten keine stärkeren intraoperativen Blutungen auf als nach normalem Ergebnis. Nicht eingeschlossen waren jedoch Patienten mit Blutungszeiten über 8 Minuten (n = 11) , da diese nach Entscheidung der Urologen aus ethisch-rechtlichen Gründen nicht sofort operiert wurden. Unter Einbezug dieser Patienten ist ein nachweisbarer Zusammenhang zwischen Testergebnis und intraoperativer Blutung nicht völlig auszuschließen. Ungeachtet der präoperativen Testergebnisse konnten bei Patienten nach Einnahme von Thrombozytenaggregationshemmern gegenüber dem Kontrollkollektiv keine stärkeren intraoperativen Blutungen nachgewiesen werden. Auch ein Zusammenhang zwischen dem zeitlichen Abstand zur letzten ASS-Einnahme und dem intraoperativen Blutverlust bestand nicht. Mit der bereits erwähnten Einschränkung (Ausschluss von 11 Patienten mit Blutungszeiten über 8 Minuten) ist anhand der vorliegenden Daten nicht mit einem erhöhten intraoperativen Blutungsrisiko nach kurzzeitig zurückliegender Einnahme von Thrombozytenaggregationshemmern zu rechnen. Schlussfolgerungen: Eine medikamentenbedingte Thrombozytopathie - im Vergleich der drei Testmethoden am ehesten anhand der AA-induzierten Thrombozytenaggregation erkennbar - ist nicht von klinischer Relevanz im Sinne eines erhöhten perioperativen Blutungsrisikos. Ohne einen weiteren Hinweis auf ein erhöhtes Blutungsrisiko erscheint daher in Ermangelung eines Goldstandards weder der präoperative Einsatz von Thrombozytenfunktionstests noch das Verschieben einer Operation zwingend notwendig.
Sprache und Depression : sechs Parameter zur Untersuchung depressiver Stimmungen in der Sprache
(2005)
Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Sprache und Depression. Es ist allgemein bekannt, daß die Stimmung sich in der Stimme widerspiegelt, aber es ist nach wie vor schwierig, meßbare und vor allem reproduzierbare Ergebnisse vorzulegen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob man durch Modifizierung einer „gesunden“ Stimme eine veränderte Stimmung „künstlich“ erzeugen kann. Hierzu wurden folgende sechs Sprachparameter verwendet: Sprechpausen, reine Sprechzeit, Gesamtsprechzeit der Aufnahme, Dynamik, F0-Amplitude d. h. das Verhältnis von Obertönen zur Grundfrequenz und Tonhöhenveränderung um einen Halbton. Diese sechs Parameter werden neben weiteren Parametern in der Literatur als Kriterien aufgeführt, anhand deren sich die Sprache depressiver Menschen von der gesunder Menschen unterscheidet. Für die Untersuchung erfolgten zunächst die Stimmaufzeichnungen von 26 gesunden Probanden. Anschließend wurden die auf diese Weise erhaltenen Sprechproben modifiziert. Damit sich die Ergebnisse am Ende eindeutig den jeweiligen Parametern zuordnen lassen, wurde pro Sprechprobe stets nur ein Parameter gleichzeitig verändert, teilweise auch in verschiedenen Abstufungen. Schließlich wurden sowohl die bearbeiteten Sprechproben als auch die unveränderten Stimmproben Hörern zum Vergleich vorgelegt. Diese sollten allein anhand der aufgezeichneten Stimmproben die Stimmungslage der Sprecher auf der Visuellen-Analog-Skala einschätzen. Es zeigten sich signifikante Ergebnisse v. a. bei Veränderungen des Zeitfaktors. In der Auswertung wird das deutlich bei der Untersuchung der Parameter Gesamtlänge, Sprechpausenzeit und reine Sprechzeit. So führten die Gesamtlängenverlängerungen um 10 % und 20 % zu einer signifikanten Einschätzungsänderung der Stimmungslage in Richtung der Depressivität und die Gesamtlängenverkürzung um 20 % zur Beurteilungsänderung der Stimmungslage entgegen der Depressivität. Die Sprechpausenverlängerung um 2,2s zeigte eine signifikante Einschätzungsänderung in Richtung der Depressivität. Das Verlängern der Pausen um 1,1s, 1,7s aber auch um 2,7s führten in diesem Versuch zu keinen signifikanten Ergebnissen. Die 20%-Sprechzeitverlängerung weist in zwei von drei Fällen eine signifikante Einschätzungsänderung in Richtung der Depressivität auf. Nicht alle ausgewählten Merkmale sind gleichermaßen gut zur Modifizierung geeignet. So führten in dieser Studie weder die Dynamikminderungen um 7 dB, noch die Dynamiksteigerungen um 6 dB zu signifikanten Aussagen in der Stimmungsbewertung. Ebenso hatten die F0-Amplitudenzunahmen und die F0-Amplitudenabnahme keinen signifikanten Einfluß auf die Einschätzung. Die dynamische Herabstimmung der Tonhöhe um einen Halbton beeinflußte deutlich die Stimmbewertung, jedoch zeigte sich hier kein Trend in positiver Richtung. Die Stimme wurde depressiv klingend wahrgenommen. Die Annahme, daß einzelne Parameterveränderungen die Stimme meßbar depressiver klingen lassen, trifft in dieser Studie insbesondere für die zeitlichen Parameter, d. h. für die Gesamtlänge, die Sprechzeit und die Sprechpausen zu, nicht jedoch für die Dynamik, die F0-Amplitude. Der letzte Parameter, die Tonhöhenveränderung um einen Halbton, weist auf einen entgegengesetzten Zusammenhang hin.
Die vorliegende Arbeit zeigt anhand einer retrospektiven Studie die klinischen und funktionellen Langzeitergebnisse (Nachuntersuchungszeitraum: durchschnittlich > 10 Jahre) der Behandlung angeborener idiopathischer Klumpfüße, die sowohl aus konservativen Maßnahmen als auch aus verschiedenen Weichteiloperationen (Posterior Release, Medial Release) bestand. Dabei erfolgte die klinische Beurteilung der 114 behandelten Klumpfüße bei 78 Patienten im Alter von 4-22 Jahren (Durchschnittsalter: 11 Jahre und 9 Monate) anhand des Klumpfußbewertungsscores nach McKay. Die radiologischen Bewertungskriterien nach Simons zeigten Winkel mit Nachweis von Restdeformitäten. Die funktionellen Ergebnisse der plantaren Druckverteilungsmessung (Pedobarographie) mit dem Fast-Scan-System zeigten beim Vergleich der einseitigen Klumpfüße mit den gesunden kontralateralen Füßen ein verändertes Abrollverhalten der operierten Füße auf. Dies wird ebenfalls durch die relative Abweichung der Lastabtragungslinie von der Fußlängsachse nach lateral bei den Klumpfüßen deutlich. Hier kann von einer ungenügenden Reposition des subluxierten Talus ausgegangen werden, was wiederum auf eine mangelhafte Erstkorrektur hinweist. Der „Deviationsquotient“ ist ein Maß für die Restdeformität. Die klinischen Ergebnisse des Scores von Mc Kay korrelieren mit dem funktionellen Ergebnis der Pedobarographie. Das Fast-Scan-System ist unter sorgfältiger Beachtung der Anwendungskriterien für die pedobarographischen Beurteilung operierter Klumpfüße von Kindern und Jugendlichen geeignet. Für die Zukunft ist die Aufstellung eines einheitlichen, allgemein akzeptierten klinischen und radiologischen Bewertungssystems notwendig, um über eine prospektive Multicenterstudie entscheiden zu können, welche Behandlungsstrategie die besten Therapieergebnisse beim kongenitalen Klumpfuß erzielt. Um die Rigidität des Klumpfußes zu beschreiben sollte die Initialdeformität der Klumpfüsse nach Richtlinien in verschiedene Schweregrade bzw. Klassifikationen eingeteilt werden.
Wertigkeit des intraoperativen Neuromonitorings bei Re- und Rezidiveingriffen an der Schilddrüse
(2005)
Ziel der Studie: In der vorliegenden prospektiven, nicht randomisierten Untersuchung wurde der Einfluß des intraoperativen Neuromonitorings im Rahmen der Operation an der Rezidivstruma und dem Re-Eingriff an der Schilddrüse und den Nebenschilddrüsen herausgearbeitet. Ergebnisse: In der Zeit von Januar 2000 bis August 2002 wurden im Bürgerhospital 110 konsekutive Patienten an 167 Halsseiten an der Rezidivstruma oder einem Re-Eingriff am Hals wegen eines im Primäreingriff entdeckten Karzinoms, eines Rezidiv-Karzinoms, eines Karzinoms im Rezidiv oder einem Hyperparathyreoidismus in einer Rezidiv-Situation operiert. Es erfolgte die systematische, prospektive Dokumentation der anatomischen Situation des Nervus Recurrens (s.u.) und des intraoperativen Neuromonitorings neben den üblichen, im OP-Bericht dokumentierten Details mittels Protokollbögen. Bei allen Patienten wurde das intraoperative Neuromonitoring zur elektromyographischen Überprüfung des Nervus laryngeus recurrens angewendet. 73 (66%) Patienten wurden aufgrund einer benignen Ursache erneut an der Schilddrüse operiert, in 38 (34%) Fällen lag eine maligne Erkrankung als Operationsindikation zugrunde. Hiervon waren 28 (73%) der Operationen Komplettierungs-Eingriffe, 4 (11%) ein Rezidiv-Karzinom und 6 (16%) ein Karzinom im Rezidiv. 150 (90%) zu operierende Schilddrüsenlappen lagen cervikal, 8 (5%) retrosternal, 7 (4) intrathorakal und 2 (1%) retrotracheal. Die 17 nicht cervikal gelegenen Schilddrüsenlappen oder Nebenschilddrüsen konnten in 16 Operationen (94%) von cervikal operiert werden, 1 mal (6%) war eine Sternotomie erforderlich. Hinsichtlich der Verläufe des Nervus recurrens in Beziehung zum Narbengewebe wurde eine in unserer Klinik übliche Einteilung getroffen: Typ X (10 (6%)) bedeutet, daß der Nerv sich nicht darstellen ließ. Verlaufstyp A (47 (28%)) beschreibt einen in anatomisch normaler Lage befindlicher Nerv. Von Typ B (110 (66%)) spricht man, wenn der Nerv ins Narbengewebe einbezogen ist. Findet man ihn dorsal in der Narbe, liegt ein Typ B1 (64 (58% von n=110)) vor, laterale in der Narbe gelegene Verläufe nennt man B2 (38 (35%)) und ein ventral in der Narbe befindlicher Nerv wird als B3 (8 (7%)) klassifiziert. Es traten folgende Komplikationen auf: tödliche Verläufe und Wundinfekte gab es keine, Tracheotomien waren nicht erforderlich. Eine revisionsbedürftige Nachblutung wurde beobachtet sowie 13 (11%) permanente Hypocalcämien und 7 (6,4%, n=110 Pat., 4,2%, n=167 N.a.R.) permanente Recurrensparesen mit einer Resektion des Nerven aus oncologischer Notwendigkeit (ergibt 6, entsprechend 5,5%, n=110 Pat., 3,6%, n=167 N.a.R.). Das intraoperative Neuromonitoring wurde bei allen Operationen angewandt. Von 150 Stimulationen über den Nervus recurrens ergaben 136 ein positives Signal, 14 mal konnte kein elektrisches Potential ausgelöst werden. 126 Nerven mit intraoperativ positivem Signal waren intakt, 11 waren trotz fehlendem elektrischem Impuls gesund. 10 Nerven hatten frühpostoperative Paresen trotz Vorhandensein eines Signals, 3 mal trat eine Parese auf bei Nerven, die intraoperativ kein Signal weitergeleitet hatten. War ein elektrisches Potential auslösbar, bildeten sich von den 10 Lähmungen 8 zurück, ohne blieben alle drei bestehen. 61 mal wurde allein der Nervus vagus stimuliert. 54 Signale standen 7 stummen Stimulationsversuchen gegenüber. Von den stimulierbaren Nerven hatten 50 keine Parese, 4 mal waren auch die ohne EMG-Signal gesund. Frühpostoperative Lähmungen wurden 4 mal trotz positiver Stimulation beobachtet, wobei davon eine permanent war. Wurde kein Signal ermittelt, war der Nerv 3 mal passager und 2 mal permanent gelähmt. Die Ergebnisse zeigen, daß ein gesunder Nerv relativ sicher als solcher erkannt wird. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit, einen geschädigten Nerven intraoperativ wirklich als defekt zu erkennen, relativ gering. Schlußfolgerung: Eine sichere Prognose hinsichtlich der postoperativen Recurrensfunktion ist nicht möglich, wohl aber eine prognostische Aussage bezüglich der Rückbildungs-Wahrscheinlichkeit einer Parese. Die Methode konnte im vorliegenden Kollektiv keine Senkung der Recurrenspareserate bewirken. Allerdings wurde die Notwendigkeit der visuellen Darstellung des Nervus recurrens als Goldstandard bekräftigt.
In dieser Arbeit wurde ein systematischer Zusammenhang zwischen einer Infektion des ZNS mit HIV und einer gleichzeitigen Infektion mit EBV untersucht. Mit Hilfe der PCR, ISH und ICH wurde post-mortem Hirngewebe von Patienten mit den Krankheitsbildern HIV-Enzephalopathie, HIV-Infektion ohne Enzephalopathie, primär HIV-assoziiertes Lymphom und sekundäres Lymphomen des ZNS mit und ohne HIV-Infektion unter Einbezug einer Kontrollgruppe ohne neuropathologische Veränderungen untersucht. Es zeigte sich, dass EBV lediglich in Hirngewebe HIV-Infizierter nachweisbar ist und hier in unerwartet hohem Ausmaß. Mit Ausnahme der HIV-assoziierten primären ZNS-Lymphome war der EBV-Nachweis weitgehend Unabhängigkeit von den jeweils untersuchten Krankheitsbildern. Die statistische Auswertung zeigte keine signifikante Assoziation von EBV mit den Krankheitsbildern HIV-Enzephalopathie oder HIV-assoziiertes sekundäres Lymphom des ZNS. Die Infektion des ZNS mit EBV war stattdessen signifikant abhängig von einer gleichzeitigen HIV-Infektion. Entgegen der Erwartung, primär Immunzellen als morphologisches Korrelat einer EBV-Infektion des ZNS anzutreffen, kamen vor allem Neurone und wenig Gliazellen vorwiegend in der ISH und deutlich geringer in der IHC zur EBV-positiven Darstellung. EBV wurde bisher nur in Zusammenhang mit seinem ausgesprochenen Lymphotropismus, seines onkogenen Potentials und mit wenigen parainfektiösen Prozessen erwähnt, ein direkter Neurotropismus des EBV war nicht bekannt. Diese Befunde lassen EBV in die Nähe anderer Mitglieder der Herpesfamilie wie dem HSV oder CMV rücken. Bisherige Erklärungsmodelle für die Entstehung neuropathologischer Krankheitsbilder während einer HIV-Infektion, die v.a.einer primären Schädigung des ZNS durch das HIV zugeordnet werden, wie die HIV-Enzephalopathie, zeigen sich zu eindimensional. Sie berücksichtigen zu wenigdie Rolle etwaiger Co-Infektionen des ZNS, wie in der vorliegenden Arbeit durch den Nachweis von EBV aufgezeigt wurde. Ob EBV trotz statistisch nicht signifikanter Assoziation mit der HIV-Enzephalopathie eine Funktion bei der Entstehung dieses Krankheitsbildes hat, bleibt unklar, wenn auch wahrscheinlich.
Die Laser-in-situ-keratomileusis (LASIK) gilt als die am häufigsten durchgeführte refraktivchirurgische Maßnahme weltweit und wird als eine sichere Methode zur Korrektur von Fehlsichtigkeiten im Bereich von -8 bis +4 Dioptrien angewandt. Zu den wenigen Komplikationen nach LASIK gehört die diffuse lamelläre Keratitis (DLK), eine sterile Entzündung, die zumeist zwischen dem ersten bis 10. postoperativen Tag durch die Spaltlampenuntersuchung diagnostiziert wird. Da die DLK in Einzelfällen fulminant und mit schwerwiegenden Wundheilungsstörungen der Kornea einhergehen kann, ist die weitere Beleuchtung der Genese und der morphologischen Zusammenhänge erforderlich. Um am lebenden Menschen diese Informationen in-vivo zu erlangen, kann das Verfahren der konfokalen Mikroskopie eingesetzt werden. Zu diesem Zweck wurden 65 Augen von 35 Patienten nach LASIK mittels des konfokalen Mikroskops nach einem sowie nach 7 Tagen und dann nach einem Monat (30 Tage) systematisch untersucht. Hierzu wurde die Hornhaut in 5 Segmente eingeteilt, ein zentrales und 4 periphere, um die Daten auch topographisch vergleichen zu können. In der Konfokalmikroskopie fanden sich insgesamt in 183 Segmenten von 925 möglichen entzündliche Infiltrate. Am häufigsten traten Infiltrate am ersten (52 Augen), dann am siebten Tag (32 Augen) und letztlich am 30. Tag (7 Augen) auf und wiesen tendenziell eher weniger dichte Infiltrate (< 1000 Zellen/mm2) vor. Die topographische Verteilung zeigte, dass es v.a. zu Infiltraten in der Peripherie und besonders im oberen Segment 5 kommt. Typischer Weise nach LASIK erscheinende spindelartige Strukturen konnten in einem Zusammenhang mit entzündlichen Infiltraten nachgewiesen werden. Aktivierte Keratozyten, Nadeln, Débris, Falten und Epithelstippung wurden hingegen ohne Zusammenhang mit Infiltraten ermittelt. Im direkten Vergleich mit der Spaltlampenuntersuchung zeigte sich, dass sich weitaus seltener eine DLK in den entsprechenden Segmenten aufdecken ließ als durch das Konfokalmikroskop. Die topographische Verteilung konnte enthüllen, dass es bei der klinischen Routineuntersuchung zu Ungenauigkeiten in einzelnen Segmenten kam. Diese Messfehler zeigten sich v.a. im Segment 5 und jeweils im nasalen (2 oder 4). Mit Hilfe der Konfokalmikroskopie konnten diese Lücken aufgedeckt werden. Mittels der hier angestellten Untersuchungen konnten Infiltrate unter 1000 Zellen pro mm2 als reguläre Reaktion im Rahmen der Wundheilung von einer klassischen DLK nach LASIK abgegrenzt werden. Man könnte dieses Phänomen auch als DLK Grad 0 bezeichnen. In diesem Sinne ist die Konfokalmikroskopie als ergänzende Untersuchung zur Spaltlame zu sehen, denn sie kann in vielen zusätzlichen Fällen klären, wo sich noch entzündliche Infiltrate befinden, die die Spaltlampe aufgrund der geringeren Auflösung nicht aufzudecken vermag. Als ebenfalls sinnvoll erweist sich der Einsatz der Konfokalmikroskopie zur Einschätzung der Wundheilungsaktivität (aktivierte Keratozyten und Nadeln) nach LASIK und kann eventuelle Fragen bezüglich der Refraktionsstabilität zur Nachbehandlungsbeurteilung klären.
Ziel der vorliegenden Studie war es, mittels Vergleichsanalysen einen Einblick zu erhalten, in wie weit sich die Ergebnisse der visuellen (subjektiv) Farbwahrnehmung und instrumentengestützter Farbmessung (objektiv) unterscheiden. Die Studie beinhaltet einen In- Vitro, sowie einen In-vivo-Versuchsaufbau. Im In-vitro-Versuch waren 20 Probanden, zusammengestellt aus zehn Frauen und zehn Männern entweder Studierende der Zahnheilkunde, Zahnärzte/innen und Zahntechniker, aufgefordert, in einem Phantomkopf jeweils einen mit Ober- und Unterkieferkunststoffseitenzähnen bestücktes Kiefermodell, hinsichtlich der Farberscheinung zu beurteilen bzw. zu messen. Der Versuch wurde jeweils einmal mit und einmal ohne Zahnfleischmaske durchgeführt. In der anschließenden Auswertung der Ergebnisse wurde untersucht, ob die Beurteilungen bzw. Messwerte sowohl subjektiv als auch objektiv bei Frauen und Männern, mit und ohne Zahnfleischmaske gleich ausfallen oder ob es zu großen Unterschieden kommt. In der In-vivo-Studie bestimmten die Teamleiter (Frau/ Mann) an den 20 Probanden jeweils einen Seitenzahn ohne Füllung von vestibulär visuell und mit dem Digital Shade Guide. Auch hier wurden die Ergebnisse ausgewertet nach den Gruppen Frauen/Männer und subjektiv/objektiv. Es ist kein Unterschied bei der Beurteilung der Farben durch Frauen oder Männern ersichtlich. Zusammenfassend wird festgestellt, dass unter der Limitation einer In-vitro-Studie kein Vorteil in der objektiven gegenüber der subjektiven Farbnahme zu erkennen ist. Die Zahnfleischmaske nimmt keinen Einfluss auf die Farbwahrnehmung. Auch in der In-vivo-Studie sind keine nennenswerten gleichbleibenden Ergebnisse innerhalb der instrumentengestützten Farbnahme zu erhalten. Allenfalls eine Kombination aus subjektiver und objektiver Farbnahme scheint hilfreich zu sein, um eine exakte Farbbestimmung durchzuführen.
Das Ziel der vorliegenden randomisierten, prospektiven, doppelblinden und placebokonrollierten Studie war, die Wirksamkeit von Dexpanthenol auf die Hautregeneration und seine protektive Wirkung zu untersuchen. An der Studie nahmen insgesamt 51 Probanden teil. Der erste Studienteil umfasste 26 gesunde Probanden im Alter von 18-45 Jahren. Es erfolgte die Behandlung der volaren Unterarme mit Dexpanthenol und der Salbengrundlage für einen Zeitraum von 12 Tagen. An den Tagen 1-7 wurde zwei mal tägliche eine Reizung der Testareale mit Natriumlaurylsulfat (NLS) 2% durchgeführt. Die Erhebung der Daten zur Hautfeuchtigkeit (Corneometrie), dem Fettgehalt der Haut (Sebumetrie) und dem pH-Wert erfolgte während des ersten Studienteils an fünf Tagen. Der zweite Studienteil umfasste 25 gesunde Probanden im Alter von 18-45 Jahren, wobei nur 21 Probanden die Studie beendeten. Die volaren Unterarme wurden für 26 Tage mit Dexpanthenol und der Salbengrundlage zwei mal täglich behandelt. Eine Reizung der Testareale mit NLS 2% erfolgte zwei mal täglich an den Tagen 15-22. Während der gesamten Studiendauer wurden die hautphysiologischen Parameter, die Hautfeuchtigkeit (Corneometrie), Fettgehalt der Haut (Sebumetrie) und der pH-Wert zu sechs Zeitpunkten erhoben. Im ersten Studienteil verbesserte sich die Hydratation des Stratum corneum durch die Anwendung von Dexpanthenol im Vergleich zur Salbengrundlage bei 14 Probanden. Drei Probanden zeigten bei dem mit dem Placebo behandelten Areal eine bessere Wirkung auf die Hydratation. Die statistische Auswertung der Ergebnisse ergab allerdings keine signifikanten Unterschiede. Der Fettgehalt der Hornschicht wurde durch Dexpanthenol angehoben. Der Fettgehalt war bei 10 Probanden nach Behandlung mit Dexpanthenol höher und nur bei 3 Probanden nach Behandlung mit dem Placebo. Diese Ergebnisse waren ebenfalls nicht statistisch signifikant. Der pH-Wert wies während des gesamten Studienverlaufes keine wesentlichen Änderungen auf. Im Studienteil zur protektiven Wirkung von Dexpanthenol zeigte die Corneometrie eine signifikant verbesserte Hydratation des Stratum corneum am Tag 23 durch die Behandlung mit Dexpanthenol im Vergleich zum Placebo. Die Sebumetrie ergab die größten Unterschiede an den Tagen 14 und 23, wobei das mit Dexpanthenol behandelte Testareal jeweils deutlich höhere Sebumwerte aufwies. Der pH-Wert veränderte sich bei beiden Prüfpräparaten nur geringfügig im Studienverlauf. Der intraindividuelle Vergleich zeigte bei 11 Probanden eine verbesserte Hornschichtfeuchtigkeit durch Dexpanthenol und nur bei 1 Probanden durch das Placebo. Bei 6 Probanden waren irritative Hautveränderungen erkennbar, die bei 5 Probanden auf dem mit Dexpanthenol behandelten Arm weniger stark ausgeprägt war. Die hydratisierende Wirkung von Dexpanthenol konnte in unserer Untersuchung gezeigt werden. Außerdem zeigen unsere Daten, dass Dexpanthenol bei präventiver Applikation die Fähigkeit hat, die Haut vor Irritation zu schützen. Von den drei hautphysiologischen Parametern erscheint die Corneometrie als die aussagekräftigste, um die Wirkung von Dexpanthenol darzustellen. Die Corneometrie Messungen zeigen eine gute Hydratation des Stratum corneum bei Anwendung von Dexpanthenol auch unter Einfluss der hautreizenden Substanz. Das Placebo zeigte diese Wirkung nicht. Die Sebumetrie- und pH-Werte ließen keine signifikanten Unterschiede zwischen Dexpanthenol und Placebo erkennen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von Dexpanthenol zur präventiven Anwendung vor allem in Feuchtberufen sinnvoll ist. Bei konsequenter Anwendung von Dexpanthenol kann durch eine verbesserte Hydratation eine Stabilisierung der Hautbarriere erreicht werden, wodurch ein Beitrag zur Verhinderung berufsbedingter Kontaktekzeme geleistet wird.
Im Jahre 1787 sendet Katharina die Große dem spanischen König Karl III. ein Schreiben, in dem sie darum bittet, dem Hof in Sankt Petersburg sämtliche verfügbaren Materialien bezüglich der Eingeborenensprachen in Amerika zur Verfügung zu stellen. Die Zarin, eine glühende Verfechterin der Wissenschaften und persönliche Freundin Voltaires, beabsichtigte, dieses Material den Gelehrten ihres Hofes für die Erstellung einer vergleichenden Studie über alle bis dato bekannten Sprachen der Welt zu übergeben. Wie Michel Foucault (1974) gezeigt hat, waren die aufgeklärten Europäer jener Zeit überzeugt, die allen sprachlichen Systemen gemeinsamen grammatischen Strukturen entziffern zu können, von denen man annahm, sie stellten die Grundstruktur jeder möglichen Sprache dar. Der Entwurf einer "Allgemeinen Grammatik" setzte die vergleichende Gegenüberstellung verschiedener Sprachen voraus. Hierbei ging es jedoch nicht darum, deren gemeinsamen historischen Ursprung aufzudecken – eine bis zu diesem Zeitpunkt gängige Hypothese (das Hebräische als "Muttersprache" vor der babylonischen Sprachverwirrung) –; Ziel der Untersuchung war es vielmehr, eine universelle, sämtlichen Sprachen zugrunde liegende Sprachstruktur zu Tage zu fördern. Jede Einzelsprache würde demzufolge eine spezifische Ausformung dieser universellen Struktur darstellen. Den Aufklärern am russischen Hof, angeführt von einem Gelehrten namens Pallas, war bekannt, dass die Jesuiten eine ganze Reihe von Werken über die indigenen amerikanischen Sprachen veröffentlicht hatten, und sie baten die Zarin, sie bei der Beschaffung dieses für die Arbeit an ihrem Projekt so wertvollen Materials zu unterstützen. ...
Gegenstand der Untersuchungen dieser Arbeit ist der Einfangprozess der radiativen Rekombination gewesen. Dabei ist zwischen dem Einfang in die inneren Schalen, K- und L- Schale, und dem Einfang in die äußeren Schalen unterschieden worden. Für die inneren Schalen ist neben dem Einfang in nacktes auch die Untersuchung des Einfangs in wasserstoffartiges Uran möglich gewesen. Es hat sich herausgestellt, dass die experimentellen Ergebnisse fur den Einfang in die inneren Schalen von U92+ gut mit den theoretischen Erwartungen übereinstimmen. Dagegen haben sich für den Einfang in U91+ leichte Abweichungen bei Einfang in die K- Schale gezeigt. Was diese Abweichung verursacht hat, konnte nicht geklärt werden. In Uran koppeln die Elektronen der innersten Schalen aufgrund der Größe der Kernladung über jj- Kopplung, weswegen die Wechselwirkung der Elektronen untereinander keine wesentliche Rolle spielen sollte. Dennoch scheint das bereits in der K- Schale vorhandene Elektron die Einfangwahrscheinlichkeit eines zweiten Elektrons zu vermindern. Das Verhältnis U92+/U91+ entspricht nicht dem erwarteten Wert von nahezu 2, sondern ist mit 2,28 etwas größer. Bisherige, jedoch bei hohen Energien durchgefuhrte, Experimente haben in guter Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen gestanden. Daraus lässt sich schließen, dass dieser Effekt erst bei sehr kleinen Stoßenergien auftritt, wie sie im Kuhler vorliegen. An dieser Stelle sei auch daran erinnert, dass der Stoß zwischen Elektron und Ion senkrecht erfolgt und somit der Detektor die emittierten Photonen unter 90 Grad beobachtet. Dies ist gerade der Winkel unter dem der Wirkungsquerschnitt maximal ist. Im Gegensatz dazu zeigen die Daten für die L- Schale in beiden Fällen im Bereich ihrer Fehlerbalken die gleichen Ergebnisse. Dies ist nicht verwunderlich, da aufgrund der hohen Kernladungszahl von Uran ein Elektron in der K- Schale keinen bedeutenden Abschirmeffekt für die L- Schale verursacht. Daher bleiben die Einfangszustände für den Einfang in die L- Schale im Gegensatz zum Einfang in die K- Schale bei U91+ nahezu identisch. Beim Vergleich der experimentellen Daten mit einer nichtrelativistischen und relativistischen Theorie ist sowohl für die Verhältnisse der K-RR Linie mit den beiden L-RR Linien als auch bei den L-RR Linien untereinander stets eine bessere Übereinstimmung mit der relativistischen Theorie gezeigt worden. Dabei sei daraufhingewiesen, dass die Werte dieser beiden Theorien deutlich voneinander abweichen. Wähhrend die nichtrelativistische Theorie für das Verhältnis K-RR/L-RRj=1=2 beispielsweise einen Wert von 2,12 voraussagt, ergibt die vollständig relativistische Theorie einen Wert von 1,41. Der experimentelle Wert von 1,23 +- 0,03 zeigt nun eine deutlich bessere Übereinstimmung mit der relativistischen Theorie. Daraus kann geschlossen werden, dass auch bei Stoßenergien nahe null für die tiefstliegenden Zustände relativistische Effekte vorhanden sind, die in den Rechnungen berücksichtigt werden müssen. Die Untersuchung des Einfangs in die äußeren Schalen hat dagegen weniger Übereinstimmende Ergebnisse gebracht. Zwar hat sich gezeigt, dass die Form der experimentellen Spektren durch verzögerte Lyman alpha Übergänge erklärt werden kann, allerdings ist die Intensität der niederenergetischen Ausläufer in der Simulationen nicht erreicht worden. Rechnungen mit verschiedenen Anfangszuständen haben gezeigt, dass durch die Hinzunahme von Zuständen mit höherer Hauptquantenzahl n die Zahl der verspäteten Ereignisse erhöht werden kann. Jedoch nicht in dem Maße, dass eine Wiedergabe der experimentellen Spektren möglich würde. Rechnungen mit unterschiedlichen Bedingungen haben gezeigt, dass auch Zustände mit kleinen Übergangswahrscheinlichkeiten Einfluß auf die zeitliche Entwicklung der Kaskaden haben. Dagegen wird die Kaskade durch Ausschluss von Zuständen mit einem Verzweigungsverhältnis kleiner als 1% kaum beeinflußtt. Weiterhin macht es keinen Unterschied ob die Wegstrecke mit Schrittweiten von 1x10 exp (-14) oder 1x10 exp (-11) gerechnet wird. Größere Zeitschritte führen zu Abweichungen. In einem weiteren Teil der Auswertung sind die l- Zustände untersucht worden, die zu den verspäteten Ereignissen beitragen. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Zustände um l = n/3 den Hauptbeitrag zu den verspäteten Übergängen leisten. Bei den Yrastkaskaden lässt sich ein deutlicher Anstieg im Bereich von 30 ns beobachten, jedoch ist ihr Anteil im Vergleich zu den l = n/3 Zuständen deutlich geringer. Ihr Einfluss auf das Spektrum würde sich erst zu noch späteren Zeitpunkten bemerkbar machen. Der Beitrag verzögerter Ereignisse zu den Ausläufern der Lyman alpha - Linien ist nur aufgrund der relativistischen Raumwinkeltransformation verstärkt zu erkennen. Die effektiv vorhandene Intensität dieser verzögerten Ereignisse wird über die Raumwinkelkorrektur um ein Vielfaches erhöht. Tatsächlich folgt aus der Kaskadenrechnung ein Anteil verzögerter Übergänge an der gesamten Emission von nur 0,1 %, während er unter Berücksichtigung der Detektorgeometrie (Raumwinkelkorrektur für einen Beobachtungswinkel von 0 Grad) 4,6 % beträgt. Allerdings macht der im Experiment gemesse Anteil der verzögerten Emission 73,9 % der Gesamtemission aus. Er liegt also mehr als eine Größenordnung über dem Anteil, der sich aus der Kaskadenrechnung mit anschließender Simulation der Detektorgeometrie ergibt. Mit der momentanen Theorie ist es nicht möglich, die experimentellen Ergebnisse zu reproduzieren. Dies kann daran liegen, dass die Anfangsbesetzung gerade in den hohen Zuständen zu gering angesetzt wird. Da diese erst nach einigen Nanosekunden zu den Lyman alpha Übergängen beitragen, könnte eine höhere Anfangsbesetzung dieser Zustände zu einer Verstärkung der Linien beitragen. Es ist bisher noch nicht gelungen, eine Aussage darüber zu treffen, wodurch diese Ratenüberhöhung zustande kommt und welche physikalischen Aspekte dabei eine Rolle spielen. Möglicherweise ist die Verwendung der Stobbe-Theorie zur Berechnung der Rekombinationsraten freier Elektronen in hohe Rydbergzustände nicht richtig, weil es wegen der äußeren Felder im Kühler keine wirklich freien Elektronen in hohen Zuständen gibt. Zur detaillierteren Untersuchung dieses Phänomens hat im September 2004 die Gruppe um M. Pajek ein Experiment am Elektronenkühler durchgeführt [66]. Als Projektilionen sind wieder nackte Uranionen verwendet worden, allerdings bei einer Energie von 23 MeV. Detektoren sind unter 0 Grad und 180 Grad montiert worden. Während des Messzyklusses ist die Kühlerspannung variiert worden, um die Elektronen einmal schneller und einmal langsamer als die Ionen fliegen zu lassen. Auf diese Art und Weise sollte herausgefunden werden, ob bei Relativenergien ungleich null ebenfalls eine Ratenüberhöhung auftritt. Erwartet wird, dass dies aufgrund der höheren Relativenergie nicht der Fall ist. Eine Auswertung der Daten liegt derzeit noch nicht vor.
Amusie im Alltag
(2005)
Die Ergebnisse der Studie „Erkennen Sie die Melodie“ haben bestätigt, dass das Erlernen und Praktizieren von Musik die Wahrnehmungsfähigkeit von unterschiedlichen Tonhöhen positiv beeinflusst. Das gilt in einem größeren Maße bei unbekannten Melodien, die von den Musikern anscheinend besser wahrgenommen und verarbeitet werden können. Lediglich zwei Personen fielen durch unterdurchschnittliche Ergebnisse auf, was darauf hindeutet, dass Musikwahrnehmung größtenteils zu den angeborenen Fähigkeiten des Menschen zählt und jeder Mensch in einem gewissen Sinne musikalisch ist. Schon als Säugling ist man in der Lage, Musik wahrzunehmen und teilweise sogar besser verarbeiten zu können als Erwachsene dies können (siehe Punkt 4.1). Die Teilnehmer waren größtenteils in der Lage, melodische und harmonische Verhältnisse zu begreifen. Die hier durchgeführte Studie untersuchte ausschließlich sensorische Amusie, die motorischen musikalischen Fähigkeiten wurden nicht analysiert. Entscheidend war in diesem Fall die Tonhöhenwahrnehmung, jedoch kann Amusie auch durch fehlendes Rhythmusgefühl und durch mangelnde Tonerinnerung bedingt sein. Die Ursachen, die Amusie haben kann, sind zahlreich, bedenkt man den komplizierten Aufbau des menschlichen Gehirns und die vielen Faktoren, die beim Hören eines Tones ineinandergreifen. Doch selbst verminderte Hörfähigkeit scheint die Perzeption von Musik nicht zu beeinflussen. Aber nicht nur das Gehirn ist für die Wahrnehmung relevant, sonder auch die Kultur in der wir aufwachsen und die Erfahrungen, die wir mit Musik machen.
Ein Wachstumshormonmangel im Erwachsenenalter führt sowohl im Stoffwechsel als auch in der Psyche zu negativen Veränderungen, die Genese des GH-Mangels spielt keine Rolle. Die vorliegende Arbeit untersuchte, ob es bei Patienten mit einem GH-Mangel im Erwachsenenalter durch die Substitution mit rekombinantem humanen Wachstumshormon zu Beeinflussungen der in der vorliegenden Studie untersuchten Parameter kommt. Diese Patienten wurden zum Teil (80%) als Kind mit WH behandelt und in einem Zeitraum von 12 Monaten bis zu 18 Jahren nach Abbruch der Therapie erneut diagnostisch getestet (Insulin Hypoglykämie Test, L-Arginin-Test, Pyridostigmin Plus Releasing Hormone[GHRH]-Test) und resubstituiert. Um der Frage nachzugehen, welche Auswirkungen GH auf diese Patienten hat, wurden 10 Patienten in der endokrinologischen Ambulanz in Frankfurt/ Main über einen Zeitraum von 2-3 Jahren unter ansteigender GH-Substitution beobachtet. Diese Patienten waren zwischen 20-40 Jahre alt und wurden zum Teil zuvor in der Pädiatrie der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main betreut. Es wurden Laborparameter des Fettstoffwechsels (Triglyceride, Gesamtcholesterin, LDL-Cholesterin, HDL-Cholesterin), des Kohlenhydratstoffwechsels (HbA1c) und des Knochenstoffwechsels (Osteocalcin, C1CP, BAP) vor und alle 6 Monate nach Substitution von WH untersucht. Es zeigte sich eine positive Beeinflussung sowohl des Fett- (s. 3.2.10.) als auch des Knochenstoffwechsels (s. 3.2.7.). Die positiven Auswirkungen auf den Fettstoffwechsel im Sinne einer Vorbeugung kardiovaskulärer Erkrankungen wurden durch eine Senkung des Gesamtcholesterins und LDL-Cholesterin-Wertes und Anhebung des HDL-Cholesterin-Wertes erreicht. Durch eine Steigerung des Osteocalcins, des C1CP-Wertes und des BAP-Wertes mit einer Zunahme der Knochendichte im Sinne einer Prophylaxe osteoporotischer Erkrankungen über eine GH-Substitution, erklärt sich der günstige Einfluss auf den Knochenstoffwechsel. Der HbA1c-Wert (s. 3.2.6.) wurde zwar gesenkt, eine Aussage über die klinische Relevanz kann im Rahmen der vorliegen Studie nicht gemacht werden. Weitere Untersuchungen in größeren Studien sind hierfür notwendig. Zu Veränderungen im Bereich der Gerinnung und des Blutbildes kam es nicht (s. 3.2.3. u. 3.2.4.). Ein anderer Aspekt dieser Studie war die Prüfung von Veränderungen der Körperzusammensetzung durch GH. Diese Messungen wurden anhand der BIA (Bioelektrische Impedanzanalyse, s. 2.2.5.) durchgeführt. Es bestätigten sich frühere Ergebnisse, die eine Beeinflussung der Körperzusammensetzung unter GH-Substitution beschrieben (s. 3.2.2.). Die psychische Komponente wurde durch Fragebögen zur Beurteilung der Lebensqualität anhand soziologischer, psychischer und auch physischer Komponenten geprüft. Eine Tendenz zur positiven Beeinflussung der körperlichen und geistigen Leistungsfähigkeit sowie der Konzentrationsleistungen lässt sich erkennen (s. 3.2.8.), obwohl die Ergebnisse stark variieren. Zu diskutieren wäre, inwieweit es sich um primäre oder sekundäre Effekte durch positive somatische Einflüsse der GH-Substitution handelt. Das EKG wurde in dieser Studie als Beurteilungsparameter für eventuelle kardiomorphologische Veränderungen während der GH-Substitution herangezogen; im Gegensatz zu anderen Studien konnten keine Einflüsse beobachtet werden (s. 3.2.9.). In ihrer Gesamtheit zeigen die Ergebnisse, dass eine GH-Substitution im Erwachsenenalter bei GH-Mangel einen positiven Effekt auf die Körperzusammensetzung, den Kohlenhydratstoffwechsel, den Knochenstoffwechsel, die Lebensqualität und den Fettstoffwechsel hat. Eine teilweise große Divergenz in den Resultaten der Prüfwerte erklärt sich durch zufällig auftretende Faktoren bzw. interindividuelle Unterschiede in einer kleinen Prüfgruppe. Weitere Studien in größerem Rahmen wären zur Klärung der aufgetretenen Divergenzen notwendig.
Die Hermeneutik des sozialen Selbst : Bausteine einer Kritik des partikularistischen Individualismus
(2005)
Im Zentrum des Textes steht eine Diskussion der Bedeutung, die die Artikulation der Perspektive der ersten Person Singular, d. h. der expressive Anteil sprachlicher Verständigung, in kommunikativen Prozessen hat. Dabei geht es zum einen um Aspekte der kommunikativ-intersubjektiven Prägung binnenperspektivischer Wahrnehmung, zum anderen wird die Frage diskutiert, welche Rolle die Äußerung innerer Wahrnehmungen grundsätzlich, vor allem aber in praktischen Diskursen spielt. Neben diesem systematisch-sozialphilosophischen Erkenntnisinteresse, das darauf abzielt, die Kriterien zu bestimmen, unter denen individuelle Bindung an intersubjektive Kommunikation erzielt werden kann und die Bedingungen zu benennen unter denen erwartet werden kann, daß diskursiv gewonnene Einsichten handlungswirksame Kraft entfalten können, verfolgt die Untersuchung eine zweite Absicht: Vor dem Hintergrund der oben angedeuteten Überlegungen soll gezeigt werden, daß in der Entstehungsgeschichte des modernen Individualismus Formen der Artikulation erstpersonaler Wahrnehmungen etabliert wurden, die die spezifischen Funktionen und Potentionale öffentlicher (politischer) Diskurse beeinträchtigen bzw. reduzieren. Im Rahmen einer historisch-rekonstruktiven Argumentation soll diese Entwicklung als ein zentraler Indikator des gesellschaftlichen Strukturwandels in Europa seit Beginn der frühen Neuzeit interpretiert und als Erklärung für zeitgenössische Sozialpathologien in Anschlag gebracht werden. Diese beiden Argumentationslinien werden in der Auseinandersetzung mit Texten von Jürgen Habermas und Richard Sennett entwickelt. Im ersten Teil der Arbeit werden die zentralen Charakteristika öffentlicher Kommunikation vor dem Hintergrund der gesellschaftlichen Strukturveränderungen in Europa seit dem Beginn der frühen Neuzeit umrissen. Im zweiten Teil werden die dabei gewonnenen Erkenntnisse für eine Modifikation des sprechakttheoretischen Kerns der ›Theorie des kommunikativen Handelns‹ genutzt, auf deren Grundlage die Frage nach der Bedeutung der Perspektive der ersten Person Singular auf den verschiedenen Ebenen der Handlungskoordination und Konfliktlösung erörtert werden kann. Im Zentrum dieser Argumentation steht die Entwicklung eines Modells der expressiven Modalisierung zweiter Ordnung, mit dessen Hilfe den performativen Charakteristika menschlichen Sprachgebrauchs adäquat Rechnung getragen werden kann. Hierdurch kann gezeigt werden, daß in metasprachlichen Diskursen die expressiven Bestandteile sprachlicher Äußerungen vor allem dazu dienen, die Opponenten an das Prinzip diskursiver Verständigung zu binden. Auf der Grundlage dieser Einsicht wird erörtert, welche Rolle die Artikulation von Sprecherperspektiven in praktischen Diskursen erfüllt. Hierzu wird Habermas' Diskursethik mit Blick auf die Bedeutung moralischer Gefühle diskutiert. Dabei zeigt sich, daß die kognitivistischen Reduktionismen der TkH sich auch auf die Diskursethik erstrecken. Weil Habermas die affektiven Qualitäten diskursiver Praktiken als Teil der expressiven Artikulation der in ihnen engagierten Teilnehmer ausblendet, gelangt er zu einer pessimistischen Bewertung der Bindungskräfte, die prozedural begründete Normen entfalten können. Nur durch die Erfahrung der autonomiesichernden Kraft verständigungsorientierter Prozesse soll eine existentielle Wertschätzung von Seiten der Akteure erreicht werden können, die hinreichende Bindungsmomente mobilisieren kann. An diesem Punkt tritt die die Doppelfunktion von Expressivität als Medium der Erschliessung und Gestaltung von Selbst und Welt und ihre grundlegende Funktion für die Integration und Steuerung moderner Gesellschaften deutlich zutage. Die Möglichkeit, das Zusammenleben in einer posttraditionalen pluralistischen Gesellschaft befriedigend zu gestalten, hängt wesentlich davon ab, daß es den Akteuren gelingt, ihre Handlungskonflikte so zu lösen, daß alle Beteiligten das Gefühl haben, ihre individuellen Interessen seien gleichermaßen berücksichtigt worden. Die 'Hermeneutik des sozialen Selbst' erweist sich als eine Theorie des Selbst, die die artikulierte Expressivität als Brückenprinzip zwischen Selbstverständigung und Selbstbestimmung ansiedelt. Durch den verständigungsorientierten Austausch ihrer binnenperspektivischen Evaluationen knüpfen die Akteure ein Netz ethisch-existentieller Bedeutsamkeiten, mit dessen Hilfe sie den space of reason (Sellars) in der geteilten Lebenswelt verankern. Je mehr es ihnen gelingt, ihre individuellen Teilnehmerperspektiven zu entschränken und je glaubhafter sie diese Entschränkung in ihren Redebeiträgen expressiv artikulieren, desto wahrscheinlicher wird ein Grad der Selbstaufklärung, der jene Symmetrie der Anerkennungsverhältnisse als wünschenswert erscheinen läßt, die prozedural gewonnenen Normen dadurch handlungsmotivierende Schubkraft verleiht, daß sie in den Adressaten das sentiment of rationality (W. James) auslöst.
Das Hepatitis C-Virus verfügt vermutlich ähnlich wie andere Viren über die Fähigkeit die Interferon-basierte Immunantwort des Wirtes zu antagonisieren. In diesem Zusammenhang wurde in vitro die Hemmung der Interferon-induzierten doppel-strang-RNA-aktivierten Proteinkinase (PKR) durch spezifische Interaktion mit einer die Interferon-Sensitivität determinierenden Region (ISDR) umfassenden PKR-bindenden Domäne des HCV-NS5A-Proteins und einer Phosphorylierungs-Homologiedomäne (PePHD) des HCV-E2-Proteins beschrieben. Während die klinische Bedeutung von Mutationen im Bereich der ISDR/PKR-bindenden Domäne des HCV-NS5A-Proteins bei Patienten mit einer HCV-Genotyp-1-Infektion gut untersucht war, fehlten klinische Daten zu Patienten mit einer HCV-Genotyp-3a-Infektion, sowohl für das HCV-NS5A- als auch für das HCV-E2-Protein. Daher wurden in der vorliegenden Arbeit 33 Patienten, die mit dem HCV-Genotyp 3a infiziert waren und eine Therapie mit Interferon-alfa mit und ohne Ribavirin über insgesamt 48 Wochen erhielten, untersucht. Es erfolgte eine Sequenzierung der HCV-Isolate der 33 Patienten aus Serumproben vor Beginn der antiviralen Therapie im karboxyterminalen Bereich des E2- und NS5A-Gens, der jeweils die vermuteten PKR-Interaktionsstellen umfasst. Die Analyse der Sequenzen zeigte weder eine Korrelation von einzelnen Mutationen noch der Anzahl der Mutationen im Bereich der PePHD des E2-Proteins, der gesamten sequenzierten Region des E2-Proteins, der ISDR bzw. der PKR-bindenden Domäne des NS5A-Proteins und der gesamten sequenzierten Region des NS5A-Proteins mit dem virologischen Ansprechen auf die Interferon-alfa-basierte Therapie. Auch in phylogenetischen und konformationellen Analysen der HCV-Sequenzen des E2- und NS5A-Proteins der 33 Patienten konnte kein Zusammenhang von Sequenzmustern bzw. Mustern der Sekundärstruktur mit dem virologischen Therapieansprechen nachgewiesen werden. Eine Korrelation einer vermehrten Anzahl von Mutationen in den genannten Bereichen des E2- bzw. NS5A-Proteins mit einer niedrigeren HCV RNA-Konzentration vor Therapiebeginn erreichte keine statistische Signifikanz. Aufgrund der hohen virologischen Ansprechraten von über 80 % unter der gegenwärtigen Standardtherapie mit PEG-Interferon-alfa und Ribavirin erscheint das Vorhandensein von genomischen Mutationen der HCV-Proteine in Korrelation mit dem Therapieansprechen bei Patienten mit einer HCV-Genotyp-3a-Infektion insgesamt unwahrscheinlich zu sein. Darüber hinaus sind vermutlich neben den teilweise in der vorliegenden Arbeit untersuchten virologischen Parametern auch wirtsspezifische Mechanismen für die Sensitivität gegenüber der Interferon-basierten Therapie von Bedeutung.
Niacin ist neben seiner Bedeutung als Vitamin im menschlichen Organismus ein seit langem bekannter Wirkstoff bei der Therapie von Fettstoffwechselstörungen. Sein großer Vorteil gegenüber anderen Lipidsenkern liegt in der positiven Beeinflussung aller bedeutenden Lipid – Bestandteile im Blut. Es wird im menschlichen Organismus sehr rasch metabolisiert. Die beiden Hauptmetaboliten sind das Nikotinamid und die Nikotinursäure. Angesichts der pharmakologischen und therapeutischen Bedeutung von Niacin, spielt die Analytik dieser Verbindung sowie seiner Metaboliten eine wichtige Rolle, zumal Niacin aktuell in immer weiteren Präparaten (unter anderem in Form von Kombipräparaten) weiterentwickelt und eingesetzt wird. Es überraschte daher, dass bislang in der Literatur keine LC-MS Methode zur Bestimmung von Niacin beschrieben war, wo sich doch die LC-MS in den letzten Jahren zur vorherrschenden Analysentechnik für die Analyse von Biomolekülen und Wirkstoffen in biologischen Matrices entwickelt hat, da sie in der Regel geringe Anforderungen an die Probenaufarbeitung stellt und einen hohen Probendurchsatz erlaubt. In der vorliegenden Arbeit konnte jedoch erstmals gezeigt werden, dass LC-MS eine leistungsfähige Methode zur simultanen, quantitativen Bestimmung von Nikotinsäure, Nikotinamid und Nikotinursäure in Humanplasma darstellt. Die vorgestellte Methode beweist hohe Selektivität, Empfindlichkeit, Genauigkeit, Richtigkeit und Reproduzierbarkeit im Konzentrationsbereich von 50.0 – 750 ng/mL Plasma für alle drei Analyten bei relativ kurzer Analysenzeit. Verglichen mit früher entwickelten Methoden ist keine zeitaufwendige Probenaufarbeitung notwendig. Alle drei Analyten konnten in einem Schritt mit einer einzigen Festphasenextraktion ohne zeitaufwendige Derivatisierungschritte aus Plasma extrahiert werden. Die Validierung dieser Methode wurde gemäß aktuell geltender Standards durchgeführt. Alle ermittelten Validierungsparameter wie Spezifität, Linearität, Präzision, Richtigkeit, Reproduzierbarkeit, untere Quantifizierungsgrenze und Stabilität lagen innerhalb der vorgegebenen Grenzen. Damit erfüllt die entwickelte LC-MS Methode die allgemein gültigen Anforderungen an die Validierung bioanalytischer Methoden. Innerhalb einer klinischen Bioäquivalenz-Studie zu 1000 mg Niacin Tabletten, die erfolgreich bei AAI Development Services durchgeführt wurde, konnten gute und plausible Ergebnisse erzielt werden. Der validierte Konzentrationsbereich war ausreichend um alle drei Analyten zufriedenstellend zu detektieren. Damit zeigt sich, dass diese entwickelte LC-MS Methode eine leistungstarke Alternative zur simultanen Bestimmung von Niacin und seinen Hauptmetaboliten darstellt, welche erfolgreich in pharmakokinetischen oder toxikokinetischen Studien eingesetzt werden kann. Die in dieser Dissertation vorgestellte Analysenmethode wurde inzwischen in der Fachliteratur publiziert [83]. Eine Kopie dieser Publikation ist dieser Arbeit beigefügt.
Das Asthma bronchiale wird als eine chronische zelluläre Entzündung der Atemwege verstanden. Eine Schlüsselzelle bei der chronischen Entzündung und Ausbildung der fixierten bronchialen Hyperreagibilität ist vermutlich der AM. Er ist sowohl in der Lage die T-Zell abhängige Entzündung zu supprimieren als auch als antigenpräsentierende Zelle zu agieren. Diese unterschiedlichen Effektorfunktionen können zum Teil phänotypisch mit monoklonalen Antikörpern charakterisiert werden. Nach der Hypothese von Poulter et al. tritt Asthma dann auf, wenn die Down-Regulation durch supprimierende Makrophagen gestört ist. Entsprechend war es die Aufgabe der Arbeit zu untersuchen, inwieweit eine Veränderung der immunmodulatorischen Funktion der AM auf eine T-Zellaktivierung von Asthmatikern über distinkte T-Zellaktivierungswege nachweisbar ist. Gemessen wurde zuerst die T-Zellproliferation nach Aktivierung über Phorbolester, CD3, CD3 + CD28, CD2, CD2 + CD28 mit und ohne Zugabe von AM bei Patienten- und Kontrollgruppe. Unabhängig von der Art der Aktivierung war eine signifikante Zunahme der T-Zellproliferation bei Kokultur mit AM nachweisbar, dieser kostimulatorische Effekt war aber auch bei gesunden Kindern vorhanden. Um genauere Erkenntnisse zu bekommen, inwieweit die immunmodulierende Funktion von AM auf T-Zellen an der bronchialen Hyperreaktion beteiligt ist, wurde im zweiten Teil der Arbeit die IL-2, IL-10 und IFN-g Produktion bestimmt. Untersucht wurde die Stimulation der T-Zellen mit CD2 + CD28 und Phorbolester mit und ohne Zugabe von AM bei der Patienten- und der Kontrollgruppe. Es fand sich kein signifikanter Unterschied in der Zytokinproduktion. Hierauf wurde ein Vergleich der kostimulatorischen Aktivität von AM mit peripheren Blutmonozyten durchgeführt. Gemessen wurde die T-Zellproliferation nach Aktivierung über CD3, CD3+CD28, CD2 und CD2+CD28 mit und ohne Zugabe von AM bzw. Monozyten. Die Ergebnisse dieser Untersuchung weisen darauf hin, dass sich die biologische Aktivität (Proliferation und Zytokinproduktion) von AM nicht wesentlich vom Monozyten unterscheidet. Als Schlussfolgerung stellt sich heraus, dass eine prinzipielle Störung der AM bei Kindern mit Asthma bronchiale nicht nachweisbar ist. Die Hypothese von Poulter et al., dass ein Defekt der Makrophagenfunktion bei Asthma vorliegt und es dadurch zur Persistenz der bronchialen Entzündung bzw. zur Ausbildung der subepithelialen Fibrose kommt, konnte nicht bestätigt werden.
Unter humanbiologischen, geschichtlichen und soziokulturellen Aspekten wird eine umfangreiche Sammlung von Röntgen- und Patientenbildern des Annastifts Hannover (ehemals ”Krüppelheim“) aus der Zeit von Oktober 1908 bis September 1942 analysiert. Einige der häufigsten Erkrankungen dieser Sammlung (Hüftluxation, Infektionskrankheiten, Rachitis und Skoliose) werden beschrieben, ausgewertet und im Kontext der Epoche diskutiert. Dabei wird folgender Arbeitshypothese nachgegangen: Wenn das frühe 20. Jahrhundert als entscheidende Phase des Übergangs von einer hohen zu einer niedrigen Mortalität gilt, so müsste sich das auch in der Sammlung des Annastifts nachweisen lassen. Auch wäre zu erwarten, dass in der frühen Phase ein hoher Morbiditäsindex, welcher über die Anzahl von Harris-Linien ermittelt werden kann, festgestellt werden müsste. Patientenbilder (Fotografien) Von 6519 Patientenbildern konnten 6047 mit einer Diagnose erfasst werden. Für den Zeitraum Oktober 1908 bis 1.Oktober 1934 sind dies 3275 und für den Zeitraum 2. Oktober 1934 bis 1. September 1942 sind es 2772 Diagnosen. Die genannten Zeitrüume unterscheiden sich deutlich hinsichtlich der Häufigkeit der einzelnen Krankheitsbilder. Besonders auffällig: • Die Zahl fotografierter Patienten mit Infektionserkrankungen (u. a. Osteomyelitis und Tuberkulose) reduzierte sich im Untersuchungszeitraum. Maßgeblichen Einfluss hatten dafür vorteilhaftere Lebensbedingungen. Die therapeutischen Möglichkeiten waren zu dieser Zeit noch vergleichsweise gering. • Es wird eine Vervielfachung der Diagnosen Skoliose und Rundrücken in der Zeit des Nationalsozialismus’ beobachtet. Dass dies einen Anstieg der Pathologien widerspiegelt, ist unwahrscheinlich, eher zeigt es das besondere Augenmerk, welches im Nationalsozialismus der ”Haltung“ entgegengebracht wurde. Röntgenbilder Die 1894 Röntgenbilder stammen von 1063 Patienten, die zwischen dem 21. 07. 1909 und dem 18. 08. 1925 geröntgt wurden. Das Durchschnittsalter der Patienten lag bei zehn Jahren. In der Sammlung der Röntgenbilder gab es folgende Auffälligkeiten: • Der Anteil von Hüftluxationen lag bei über 21%. Dieser hohe Wert ist als Resultat einer fehlenden Frühdiagnose zu werten, so dass aufwendige orthopädische Behandlungen notwendig wurden. Mit Dr. Peter Bade stand dem Annastift ein anerkannter Spezialist auf dem Gebiet der Behandlung von Hüftluxationen vor, so dass das Annastift für diese Erkrankung als Schwerpunktklinik zu betrachten ist. • Bei dem Stressmarker ”Harris-Linien“ (in der Literatur auch meist als Wachstumsstillstandslinien“ bezeichnet) zeigt sich ein Paradoxon: Entgegen der Erwartung im Untersuchungszeitraum, aufgrund der zahlreichen und schweren Infektionserkrankungen und Hungersnöte, ein gehäuftes Auftreten der Harris-Linien als unspezifisches Zeichen von Stress vorzufinden, zeigten sich diese nur bei 15% der Patienten. Sie signalisieren mit der insgesamt geringen Anzahl einen vermeintlich niedrigen Morbiditäts-Index (= 0,32), welcher gemäß Literatur [z. B. Blanco et al. (1974); Nowak & Piontek (2002)] auf günstige Lebensbedingungen schließen ließe. Das Phänomen der Harris-Linien ist hier so zu erklären, dass allein eine Veränderung der Ernährungsbedingungen eine Ausbildung von Harris-Linien hervorrufen kann. In diesem Fall wird eine schlechte Grundsituation abgelöst durch eine optimale Versorgung im Annastift. Die Bezeichnung ”Wachstumsstillstandslinien“ ist für diese Serie somit wahrscheinlich unzutreffend, ”Wachstumslinie“, als Ausdruck für einen Wachstumsschub, würde das Phänomen besser erklären. Der Begriff ”Gesundheitsveränderungslinie“, sei es Ernährungs- oder Krankheitsbedingt, trüge dem Umstand Rechnung, dass eine einmalige Krankheit oder einmalige Hungerperiode bei einer allgemein guten Lebenssituation genauso eine Linie erzeugt, wie eine Periode des Wohlbefindens bei einer allgemein schlechten Lebenssituation. Im Ganzen zeigt diese Sammlung deutliche Indizien für nahezu katastrophale Lebensumstände im frühen 20. Jahrhundert: Infektions- und Mangelerkrankungen sind weit verbreitet. Es ist aber auch zu konstatieren, dass sich diese Bedingungen mit der Zeit besserten, was zu einer Reduzierung der Mortalität geführt haben dürfte.
The Na+/proline transporter of E. Coli (PutP) is responsible for the uptake of proline which is subsequently used not only as a carbon and nitrogen source and a constituent of proteins but also as a particularly effective osmoprotectant. However, for a long time there was little known about the single steps in the reaction cycle of this transporter and only few details about its structure-function relationship are available. Aim of the present work was to achieve a deeper understanding about the kinetic properties of the Na+/proline transporter and to get insights into the structure-function relationship of the substrate binding. To answer these questions different techniques were used. By using the novel SSM technique combining the preparation of PutP proteoliposomes it was possible to demonstrate for the first time the electrogenic substrate binding to PutP transporter. Due to rapid solution exchange measurements on the SSM it was additionally possible to obtain time resolved information about the kinetic details of the cytoplasmic substrate binding sites which were not available by previous steady state and equilibrium binding measurements. Pre-steady-state charge translocation was observed after rapid addition of one or both of the cosubstrates Na+ and/or proline to the PutP-WT proteoliposomes adsorbed on the SSM. Thereby it was possible to link the observed electrical signals with the binding activity of PutP. The observed Na+ and/or proline induced charge displacement were assigned to an electrogenic Na+ and/or proline binding process at the cytoplasmic face of the enzyme with a rate constant of k > 50 s-1 proceeding the rate limiting step of the reaction cycle. Furthermore, based on the kinetic analysis of the electrical signals obtained from the measurements of PutP on SSM, the following characteristics of the substrates binding in PutP were deduced: (1) both Na+ and proline can bind individually to the transporter. Under physiological conditions, an ordered binding mechanism prevails; while at sufficiently high concentrations, each substrate can bind in the absence of the other; (2) substrate binding is electrogenic not only for Na+, but also for the uncharged cosubstrate proline. The charge displacement associated with Na+ binding and proline binding is of comparable size and independent of the presence of the respective cosubstrate. In addition, it was concluded that Na+ accesses its binding site through a high-field access channel resulting in a charge translocation, whereas the binding of the electroneutral proline induces a conformation alteration involving the displacement of charged amino acid residue(s) of the protein; (3) Na+ and proline binding sites interact cooperatively with each other by increasing the affinity and/or the speed of binding of the respective cosubstrate; (4) proline binding proceeds in a two step process: low affinity (~ 0.9 mM) electroneutral substrate binding followed by a nearly irreversible electrogenic conformational transition; (5) membrane impermeable PCMBS inhibits both Na+ and proline binding to the inside-out orientated PutP transporter, indicating that rather than selectively blocking a specific binding site, PCMBS probably locks the enzyme in an inactive state. The possible targets for this SH-reagent are cysteines 281 and 344 located close to the cytoplasmic surface of the protein. Beyond it, transient electrical currents of PutP were also observed on the BLM after rapid addition of proline in the presence of Na+. This was possible by combining the conventional BLM technique with high-speed flash-photolysis of caged-proline. Indeed the signals on the BLM indicate the detection of a different underlying reaction process in comparison to the data achieved by the SSM technique. This has paved the way for supplemental information about the reaction cycle since it was possible to assign the flash-photolysis BLM signals to the proline binding step followed by the internalization of Na+ and proline into the liposome. Thereby it was found, that the presence of Na+ is indispensable and the time constant for the process is ~ 63 ms. Moreover, structure-function information about the Na+ and proline binding sites of PutP was obtained by investigating the functionally important amino acid residues Asp55, Gly63 and Asp187 with site-directed mutagenesis and the combined SSM technique. One finding is that the mutated proteins PutP-D55C and PutP-G63C showed no activity on the SSM. Therefore, it can be assumed that either both Asp55 and Gly63 are crucial for the structure of PutP protein, or they are located at or close to the Na+ and proline binding sites. Furthermore, the results obtained from PutP-D187N and PutP-D187C mutants on SSM suggest that Asp187 of PutP is likely to be involved in the Na+ binding at the cytoplasmic side of the backward running carrier. Taken together the results of the present work have substantially broadened the known picture of the Na+/proline transporter PutP thereby several steps of the reaction cycle were elucidated, and moreover, valuable insights into the structure-function relationship of the transporter have become available.
The technique of site-specific fluorescence labelling with Tetramethylrhodaminemaleimide (TMRM) in combination with two electrode voltage-clamp technique (TEVC), an approach that has been named voltage clamp fluorometry (VCF), has been used in this work to study the Na,K-ATPase. The TMRM dye has the ability to attach covalently to cysteine residues and it responds to changes in the hydrophobicity of its local environment. We exploited this property using a construct of the Na-pump in which the native, extracellularly accessible cysteines were removed and cysteine residues were introduced by site-directed mutagenesis in specific positions of the Na-pump. In this way it was possible to detect site-specific conformational rearrangements of the Na-pump in a time-resolved fashion within a native membrane environment. In particular this technique allows to resolve reactions with low electrogenicity that cannot be satisfactorily analyzed with purely electrophysiological techniques and to identify the conformations of the enzyme under specific ionic composition of the measuring buffers. We used VCF to study the influence that several cations like Na+, K+, NMG+, TEA+ and BTEA+ exert on the distribution of the Na,K-ATPase between several enzymatic intermediates and on some of the reactions related to cation transport. To this end we utilized the mutants N790C in the loop M5-M6 and the mutant E307C, T309C, L311C and E312C in the loop M3-M4. From the correspondence of the fluorescence changes with the activation and inhibition of pumping current, by K+ and ouabain respectively, and from the fact that in Na+/Na+ exchange conditions the voltage distribution of charge movement and fluorescence changes evoked by voltage jumps are in reasonable agreement we conclude that through the fluorescence signals measured from these mutants, we can indeed monitor conformational changes linked to transport activity of the enzyme. For the mutants N790 and L311, it was found that the Na+ dependence of the amplitude and kinetics of the fluorescence signal associated with the E1P-E2P transition is in agreement with the prediction of an access channel model describing the regulation of the access of extracellular Na+ to its binding site. In particular for the mutants E307 and T309 it was found that in Na+/Na+ exchange conditions, the conformational change tracked by the fluorescence was much slower than the charge relaxation at hyperpolarized potentials while the kinetics was very similar at depolarized potentials. This implies that at hyperpolarized potentials the conformational change connected to the E1P-E2P transition does not give a large contribution to the electrogenicity of the process which is also consistent with the access channel model. On the mutant N790C it was found that the external pH does not seem to have any effect on the E1P-E2P equilibrium even if it seems to modulate the fluorescence quantum yield of the dye. Fluorescence quenching experiments with iodide and D2O indicate that at hyperpolarized potentials the local environment of the mutant N790C, experiences a small change in the accessibility to water without major changes in the local electrostatic field ...
Sodium proton antiporters are ubiquitous membrane proteins found in the cytoplasmic and organelle membranes of cells of many different origins, including plants, animals and microorganisms. They are involved in cell energetics, and play primary roles in the homeostasis of intracellular pH, cellular Na+ content and cell volume. Adaptation to high salinity and/or extreme pH in plants and bacteria or in human heart muscles requires the action of such Na+/H+ antiporters. NhaA is the essential Na+/H+ antiporter for pH and Na+ homeostasis (at alkaline pH) in Escherichia coli and many other enterobacteria. NhaA is an electrogenic Na+/H+ antiporter that exchanges 2H+ for 1Na+ (or Li+). NhaA shares with many other prokaryotic and eukaryotic antiporters a very strong dependence on pH. In order to achieve three-dimensional structure of NhaA, the previously described NhaA protein preparation was modified: (i) the wild type bacterial strain (TA16) used for homologous over-expression of NhaA was replaced with a delta nhaA strain (RK20). As a result, the purity and homogeneity of the sample was significantly improved; (ii) the previously two-step purification procedure was shortened to a single step affinity chromatography purification; (iii) a wide-range screening of crystallisation conditions, more than 20,000, was performed; (iv) a Seleno-L-methionine (SeMet) NhaA derivative was produced in order to solve the phases during structure determination. In parallel, attempts of production and crystallisation of co-complexes composed of NhaA and antibody fragments have been made. Four different monoclonal antibodies were available against NhaA. Selected antibody fragments were produced and the stability of the complex analysed. Here, the crystal structure of the pH down-regulated secondary transporter NhaA of Escherichia coli is presented at 3.45 Å resolution. A negatively charged ion funnel opens to the cytoplasm and ends in the middle of the membrane at the putative ion-binding site. There, a unique assembly of two pairs of short helices connected by crossed, extended chains creates a balanced electrostatic environment. A possible mechanism is proposed: the binding of charged substrates causes electric imbalance inducing movements, which allow for a rapid alternating access mechanism. This ion exchange machinery is regulated by a conformational change elicited by a pH signal perceived at the cytoplasmic funnel entry. The structure represents a novel fold that provides two major insights: it reveals the structural basis for the mechanism of Na+/H+ exchange and its unique regulation by pH in NhaA and in many other similar antiporters. Furthermore, it is also important for the understanding of the architecture of membrane proteins in general. However, although many aspects of the ion-translocation mechanism and pH regulation are clarified by the NhaA structure, higher resolution structures with Li+ or Na+ bound are required for understanding the ligand binding and the translocation mechanism at the atomic level. The alkaline pH-induced conformation is essential to further understand the pH-control and proton access to the binding site.
Die Behandlung Kriegsgefangener war immer auch konstitutiv für das rituelle Selbstverständnis der Gemeinschaft, für das Ansehen als Krieger und für die Wahrung des kosmologischen Gleichgewichts zwischen antagonierenden Gruppen. Dem lag ein ganzer Komplex von Kategorisierungen und Praktiken zugrunde, der mit Abwandlungen bei den Pflanzervölkern des östlichen Waldlandes verbreitet war und somit auch agrarische Fruchtbarkeits- und Wachstumskonzepte durch das Prinzip des Menschenopfers widerspiegelte. Obwohl beide Geschlechter zur rituellen Tötung bestimmt werden konnten, waren es fast stets die Männer, die sich im Einvernehmen mit der gegnerischen Gemeinschaft den Folterritualen unterzogen, um die Feinde zur Freisetzung ihrer spirituellen Lebenskraft herauszufordern. Wie ein Stich von Le Page du Pratz auf eindringliche Weise wiedergibt, geschah das Zu-Tode-Foltern häufig in Verbindung mit Feuer, indem der Gefangene auf ein Rahmengerüst gespannt und mit brennenden Pfeilen beschossen wurde. Diese symbolträchtige Aufstellung dürfte im Süden häufiger vorgekommen sein als bei den Irokesenvölkern, wo die Feuertötung von der Dorfgemeinschaft eher als eine Hatz auf den Gefangenen veranstaltet wurde. Das Rahmengerüst symbolisiert die vier Kardinalspunkte der Welt, das Feuer die Sonne bzw. die heliomorphe höchste Gottheit, eine Ikonografie, die nicht nur im Tempelfeuer zum Ausdruck kommt, sondern auch in der poske-tau (Busk)-Zeremonie der Creek. Nach Bartrams Beobachtung gehörte zu den Vorbereitungen des ersten der acht Festtage, dass Krieger auf der zuvor gefegten und mit weißem Sand bestreuten Plaza vier Baumstämme kreuzweise übereinander legten, worauf der Feuermacher, ein Mann mit tempelpriesterlichen Funktionen, die Balken anzündete . Die Sonnen-Ikonografie mit ihren im rituellen Kontext aktivierten Querverbindungen zu Krieg, Opfer und Fruchtbarkeit war ebenso Teil des Südlichen Zeremonialkomplexes wie die theokratische Macht und Verehrungswürdigkeit der Fürsten. Diese wiederum, als Götterabkömmlinge und oberste Priester ihres Volkes, kontrollierten ein größtenteils nur ihnen zugängliches Wissen über die stilistischen Symbolismen, ausgedrückt in Figurendarstellungen und Töpferei-Verzierungen . Mit dem Besitz dieser religiösen Kenntnisse manifestierten die Häuptlinge einmal mehr ihre Beziehung zu den himmlischen Mächten und konnten in Rückkopplung ihrer Hegemonialstellung Tribute in Form von Nahrungsmitteln sowie kommunale Arbeitsleistungen einfordern. Ihre Stellung im Mittelpunkt des Kosmos wurde beispielsweise in Gefäßmotiven wie den variationsreichen Kreuz-in-Kreis-Symbolen der Ramey Incised-Töpferei Cahokias wiedergegeben, die das Weltzentrum inmitten der vier Kardinalspunkte darstellen. Auch das in einer Handfläche liegende Auge, ein Symbol der Sonne, gehört in diesen Darstellungskanon, ebenso jenes Motiv, das von älteren Autoren wie Martin, Quimby und Collier oft als „tränendes Auge“ missgedeutet wurde und das in Wirklichkeit das Auge eines Falken oder anderen Greifvogels mit dem typischen dunklen Federstreif am Innenwinkel darstellt. Andere Assoziationen mit der Heil bringenden, Ordnung und Fruchtbarkeit gewährenden Oberwelt waren Schlangen und Regenbogen; ihnen standen als Vertreter der Unterwelt, des Krieges und der Unordnung die Raubtiere, zum Beispiel Katzenartige, und die ulunsu´ti-Schlange gegenüber . Durch die Permutation all dieser Themen und Motive, von den bildlichen Darstellungen über den rituellen Vollzug bis hin zur Lebensweise des Einzelnen unter den Weisungen der Gesellschaft, dementieren die Menschen das Chaos und sorgen dafür, dass die Ordnung der Welt erhalten bleibt...
Die chromosomale Translokation t(4;11) ist mit einer aggressiven pro-B ALL im Kleinkindesalter assoziiert und stellt eine der häufigsten genetischen Veränderungen des MLL Gens dar. Bei bis zu 40 % der untersuchten Translokationen des MLL Gens wurde das AF4 Gen als Translokationspartner identifiziert. Durch Arbeiten in unserer Arbeitsgruppe konnte in Focus Formation Experimenten das wachstumstrans-formierende Potenzial sowohl des Wildtyp AF4 Proteins, als auch des bei der Translokation entstehenden AF4•MLL Fusionsproteins, nachgewiesen werden. Es kann somit als gesichert angesehen werden, daß es sich bei dem Wildtyp-AF4 Protein um ein Proto-Onkoprotein und bei dem AF4•MLL Fusionsprotein um ein Onkoprotein handelt. Der für beide Proteine identische Bereich beschränkt sich auf die ersten 360 Aminosäuren des AF4 Proteins, was der Hypothese führte, daß der N-Terminale Bereich des AF4 Proteins (AF4•N) für das beobachtete onkogene Potential in murinen embryonalen Fibroblasten verantwortlich ist. Ein mit dem AF4•N Protein durchgeführter Hefe-2-Hybrid Screen identifizierte die beiden E3-Ligasen SIAH1 und SIAH2 als Bindungspartner. Hierbei handelt es sich um Tumorsupressor- Proteine, die durch Ubiquitinylierung von Zielproteinen diese dem proteasomalen Abbau zuführen. Unter normalen physiologischen Bedingungen unterliegt das AF4 Protein einem raschen Abbau am Proteasom. Dies ist für das AF4•MLL Fusionsprotein nur noch eingeschränkt möglich, da es wie für das Wildtyp-MLL beobachetet proteolytisch gespalten wird, mit sich selbst dimerisiert und dann nicht mehr über das Proteasom abgebaut werden kann. Eine Bindung der beiden E3-Ligasen SIAH1 und SIAH2 konnte jedoch noch beobachtet werden, deshalb sollte die AF4 und SIAH Protein-Protein-Interaktion genauer untersucht werden. Hierzu wurden Hefe-2-Hybrid Experimente mit Deletionsmutanten durchgeführt, um die minimalen Kontakt-domänen zu identifiziert. Die Stärke der Interaktionen wurde durch ß-Galaktosidasetests ermittelt. Die identifizierte minimale AF4 Proteindomäne enthält das für die Erkennung durch die E3-Ligasen notwendige PxAxVxP Motiv und hat eine Länge von 25 Aminosäuren. Für die E3-Ligasen SIAH1 und SIAH2 konnte der für die Interaktion notwendige Kontaktbereich innerhalb der sogenannten Substrat-Bindungs-Domäne (SBD) lokalisiert werden. Interessanterweise ist nicht die große Furche des Dimerisierungsinterfaces der beiden SIAH Monomere der Kontaktbereich, sondern der proximale Zink-Finger Bereich. Die experimentell ermittelten Proteindomänen wurden in geeignete bakterielle Expressionssysteme kloniert und ihre in vitro Interaktion durch Pulldown-Experimente bestätigt. Die strukturelle Aufklärung der Kontaktdomäne erfolgte dann mit Hilfe der NMR-Fast-Mapping Methode. Mit dieser kombinatorischen Methode wurden die an der AF4 Bindung beteiligten Aminosäuren des SIAH Proteins durch Änderung ihrer chemischen Verschiebung im [15N,1H] HSQC-Spektrum nach Titration mit steigenden AF4 Konzentrationen identifiziert. Aus den erhaltenen Daten und anhand der bekannten SIAH Röntgenstruktur konnte ein Modell für die Bindung des AF4 Proteins an die E3-Ligase SIAH1 erstellt werden. Über die Funktion des Proto-Onkoproteins AF4 ist bis dato wenig bekannt. Es gibt Hinweise, daß alle Vertreter der ALF Proteinfamilie über transkriptionsaktivierende Eigenschaften verfügen. Da posttranslationale Modifikationen von Proteinen, wie z.B. Sumoylierung, häufig zur Regulation von Transkriptionsfaktoren beobachtet werden, wurden Untersuchungen auf posttranslationale Modifikationen des AF4 Proteins durchgeführt. Hierzu wurde durch Mutation der E3-Ligase Erkennungssequenz PxAxVxP eine stabilisierte AF4 Mutante hergestellt. Durch Immunopräzipitations Experimente nach Transfektion in 293T Zellen konnte sowohl die Sumoylierung, als auch Tyrosin Phosphorylierungen des AF4 Proteins nachgewiesen werden.
Ziel des Seminars war es, für die "Volkskrankheit Rückenschmerz" vom sportorthopädisch-traumatologisch-sportmedizinischen, vom internistischen, vom schmerztherapeutisch-neurochirurgischen und vom physiotherapeutischen Standpunkt aus neue, auf physiologisch-pathophysiologischen Kenntnissen basierende Sichtweisen mit Relevanz für Prävention und Therapie des verbreiteten Problems Rückenschmerz zu präsentieren.
Der Rückenschmerz als Folge der biomechanischen Besonderheit des "Zweibeiners" im Zeitalter der Hypomobilisation und Hyperalimentation - Lendenwirbelsäulen- und Halswirbelsäulen-Beschwerden (Dr. med. Udo Schreiber, Frankfurt am Main): Der Rückenschmerz - besonders der tiefe Rückenschmerz - des Menschen ist wahrscheinlich meist durch eine Fehlstatik verursacht. In Deutschland beträgt die Inzidenz von Rückenschmerzen während des Lebens fast 80%. Dr. Schreiber legte dar, dass die anatomische Längendifferenz der Beine zu verschiedenen Pathologien im Halte- und Bewegungsapparat führt. Die pathologischen Veränderungen - z.B. transversaler Schub auf das Ileosakralgelenk - treten meistens auf der längeren Beinseite mit einer Skoliose der Wirbelsäule mit erhöhten Druckbelastungen auf der Konkavseite der Skoliose in den Bandscheiben und mit typischen Blockaden in den verschiedenen Wirbelsäulensegmenten auf. Sinnvolle Diagnostik beinhaltet Anamnese und umfangreiche klinische Untersuchung zum Erkennen von Funktionsdefiziten anstelle von nur bildgebender Diagnostik. Sinnvolle Therapien sind - neben analgetischen Therapien, wie manueller Therapie, Matrix-Rhythmus-Therapie, wassergefiltertem Infrarot A (wIRA), Ohrakupunktur, Magnetfeldresonanztherapie, Mikrostromtherapie, Injektionstherapie - vor allem die therapeutisch-präventiven Maßnahmen Dehnen verkürzter Muskulatur und partieller Ausgleich von Beinlängendifferenzen. Wirtschaftlich gesehen verursacht die Fehlstatik immense indirekte und direkte Krankheitskosten, wobei die aufgezeigten sinnvollen Therapien zielführend und zugleich kostengünstig sind.
Ein ganzheitliches Therapiekonzept mit Matrix-Rhythmus-Therapie, Hyperthermie, Sauerstoff und Entsäuerung - Therapie von muskulo-skelettalen Beschwerden (Dr. med. Bernhard Dickreiter, Nordrach): Die Kosten zur Behandlung von Rückenschmerzen belasten in den vergangenen Jahren zunehmend die Krankenkassen durch Diagnose- und Therapiekosten sowie die Betriebe durch Ausfallzeiten. Rückenschulkonzepte der vergangenen Jahre zeigen aus Sicht von Dr. Dickreiter nicht den gewünschten Effekt. Vielversprechende neue Sichtweisen für den Umgang mit diesem Krankheitsbild ergeben sich aus den aktuellen Ergebnissen der zellbiologischen Grundlagenforschungen und dem daraus resultierenden neuen "Matrix-Therapie-Konzept": Die Ursache der muskulo-skelettalen Beschwerden im Sinne eines myofaszialen, myo-ischämisch-azidotischen und myotendinitischen Schmerzsyndroms wird in der Verspannung der Muskulatur mit einer Energiekrise auf zellulärer Ebene gesehen. Beim neuen Therapiekonzept steht nicht eine Therapiefülle wie bisher im Vordergrund, sondern ein auf Effektivität ausgerichtetes modulares Konzept, welches die zellbiologischen Prozesse auf extrazellulärer Matrixebene gezielt beeinflusst. Wesentliche Bestandteile des Konzepts sind die Matrix-Rhythmus-Therapie als tiefenwirksame Mikroextensionstechnik, die lokale Wärme mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) bzw. die Infrarot-Ganzkörperhyperthermie, die körperliche Bewegung zur lokalen Verbesserung der Sauerstoffversorgung, die Sauerstofftherapie einschließlich Hyperbarer Oxygenation (HBO) und die orthomolekulare Substitution und "gesunde" Ernährung.
Konservative, interventionelle und operative Verfahren aus der Sicht des Schmerztherapeuten und Neurochirurgen: Stellenwert im Hinblick auf ein integriertes Behandlungskonzept (Dr. med. Volker Ritzel, Offenbach am Main): Mit einem interdisziplinären Therapiekonzept (Hausarzt; Orthopädie, Neurochirurgie, Schmerztherapie, Krankengymnastik/Physiotherapie, Psychotherapie) multimodal mit Nutzung konservativer, interventioneller und operativer Verfahren können heute Rückenschmerzen erfolgreich behandelt werden. Dabei ist besonders auf eine rechtzeitige suffiziente Therapie Wert zu legen (u.a. protektive, antizipierende Analgesie), um die Ausbildung eines Schmerzgedächtnisses mit Chronifizierung und Verselbstständigung des Schmerzes zu vermeiden. Zu den konservativen Therapiemöglichkeiten gehören neben einer medikamentösen Schmerztherapie nach dem WHO-Stufenschema die Transkutane elektrische Nervenstimulation (TENS), Physiotherapie, Psychotherapie, übende Verfahren (Progressive Muskelentspannung nach Jakobsen, Autogenes Training, Göttinger Rücken-Aktiv-Programm GRAP), Ergotherapie, Akupunktur und Balneotherapie. Weitere schmerztherapeutisch-neurochirurgische Verfahren sind die therapeutische Lokalanästhesie, CT-gesteuerte Verfahren, die perkutane Laser-Diskus-Dekompression, denervierende Verfahren, die endoskopische Sequestrektomie, die Vertebroplastie, offen-operative Verfahren, die mikrochirurgische Dekompression sowie Implantatverfahren wie die minimal-invasive zervikale und lumbale Spondylodese. Ambulante/Praxisklinische Operationen können heute in einer neurochirurgischen Praxisklinik im Rahmen des modernen Konzepts der Integrationsversorgung erfolgen.
Rückenschule zur primären, sekundären und tertiären Prävention - Lebensstiländerung, Krankengymnastik/Physiotherapie - im Zeitalter integrierter ambulanter Versorgung (Monika Kremer, Frankfurt am Main): Moderne Therapiestrategien bevorzugen - soweit möglich - ein konservatives gegenüber einem operativen Vorgehen, ein aktives gegenüber einem passiven, ein multimodales gegenüber einem monotherapeutischen Vorgehen. Bewegungs- und trainingstherapeutische Maßnahmen (z.B. Erweiterte Ambulante Physiotherapie EAP als Komplextherapie mit den Bestandteilen Krankengymnastik/Physiotherapie, Physikalische Therapie und Medizinische Trainingstherapie MTT) sind wichtige Bestandteile moderner Rückenkonzepte. Die Arbeitsplatzsituation wird besonders berücksichtigt mit zunehmender Integration von Ergonomie-Trainingsprogrammen. Der Begriff "Präventive Rückenschule" umfasst die Vermittlung und Anwendung wirkungsvoller Alltagsstrategien zur Vermeidung hoher Rückenbelastungen, um der Entwicklung funktioneller und degenerativer Krankheiten vornehmlich im Bereich der Wirbelsäule einschließlich muskulärer Dysbalancen vorzubeugen. Hierzu gehört ein rückengerechtes Alltagsverhalten (z.B. richtiges körpernahes Heben und Tragen). Besonders effektiv sind aktive Trainingsformen zum Muskelaufbau und zur Verbesserung der Ausdauer in Kombination mit verhaltensorientierten Trainingsprogrammen mit dem Ziel der Steigerung von Wohlbefinden und Lebensqualität. Erläutert werden das Konzept des Forschungs- und Präventionszentrums Köln (FPZ), das Kieser-Training, das Baunataler Rücken-Konzept (BRK) und das tergumed®-Rückenkonzept. Häufig können Rückenschmerzen durch rückengerechte Verhaltensweisen sowie präventives und rehabilitatives Rückentraining vermieden werden oder es kann nach ihrem Auftreten rehabilitativ wieder ein schmerzfreier stabiler Gesundheitszustand erreicht werden.
Multiple choice (MC)-Klausuren sind im deutschen Medizinstudium trotz weitgehend fehlender Daten zur Validität dieser Prüfungsform zur Regelprüfung geworden. Darüber hinaus ist unklar, in welchem Ausmaß die Studierenden - auch solche mit guten Prüfungsergebnissen - den geprüften Lernstoff tatsächlich beherrschen. Am Fachbereich Medizin der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt wurde am Ende des SS 2003 im Fach Mikrobiologie für die Studierenden des 2. klinischen Semesters eine MC-basierte Abschlussprüfung geschrieben. Die Studierenden des 1. klinischen Semesters hatten - bedingt durch Umstellungen des Curriculums - eine identische Ausbildung. Diese wurde durch eine inhaltlich weitgehend identische, im Format aber andere Klausur abgeschlossen, in der sowohl offene Fragen enthalten waren als auch Fragen, bei denen die Studierenden jede Aussage einzeln auf Korrektheit bewerten mussten. Der Vergleich der Ergebnisse für inhaltlich gleiche Fragen zeigt, dass die Studierenden im MC-Format eine hohe Quote richtiger Antworten erzielen, diese jedoch durch ein geändertes Fragenformat stark reduziert wird. So erreichten nur 20 - 30% der Studierenden ein vollständig richtiges Ergebnis, wenn jede Aussage einzeln bewertet werden musste, während die inhaltlich gleiche Frage im MC-Format 80 - 90% richtige Ergebnisse erzielte. In freien Fragen konnten nur 30 - 40% der Studierenden die richtige Antwort aktiv niederschreiben, während 90 -99% der Studierenden die richtige Lösung passiv erkannten. Wir interpretieren diese Ergebnisse dahin, dass der Entscheidungszwang in MC-basierten Fragen einen starken Einfluss auf die Quote richtiger Antworten hat, und die Prüfungsergebnisse damit wesentlich durch das Format beeinflusst werden, das Wissen dagegen nicht beherrscht wird. Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, Sorgfalt bei der Auswahl des Prüfungsverfahrens walten zu lassen und der Steuerung des studentischen Lernverhaltens durch das Prüfungsformat wesentlich mehr Aufmerksamkeit zu widmen als bisher.
Der Qualitätsstandard von Arzneimitteln in Deutschland und anderen Industrienationen ist zum heutigen Zeitpunkt hoch. Dies ist in erster Linie den strengen arzneimittelrechtlichen Anforderungen und Kontrollen zuzuschreiben, denen der Arzneimittelmarkt unterliegt. Es muss allerdings befürchtet werden, dass sich dies in Zukunft ändern könnte. Die Gefahr besteht zum einen in der Legalisierung des Versandhandels von Arzneimitteln und zum anderen in der EU-Osterweiterung. Es besteht die Gefahr, dass aus osteuropäischen Staaten vermehrt qualitativ minderwertige oder gefälschte Arzneimittel auftauchen. In Entwicklungsländern dagegen besteht heute schon ein großes Problem bezüglich der Arzneimittelqualität, die WHO vermutet, dass 25 % aller Arzneimittel in ärmeren Ländern qualitativ minderwertig oder gefälscht sind. Um so wichtiger erscheint die Möglichkeit, einfache, schnelle und zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Qualitätskontrolle von Arzneimitteln zur Verfügung zu haben. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Einsatz der Nahinfrarot-Spektroskopie zur Qualitätskontrolle von Tabletten und Lösungen geprüft. Diese Technik bietet sich besonders an, da sie schnell und zerstörungsfrei ist und keinerlei Probenaufbereitung bedarf. Die NIRS hat sich in den letzten Jahren als geeignete Methode zur Quantifizierung von Wirkstoffen in Tabletten und anderen Arzneiformen erwiesen. Bisher allerdings nur zur Anwendung auf ganz spezielle Präparate, so dass mit den Methoden nur eine bestimmte Spezialität untersucht werden konnte. In dieser Arbeit wurde die NIRS erstmals auf Präparate verschiedener Hersteller mit unterschiedlicher Matrix eingesetzt. Damit konnte eine ganze Präparategruppe mit nur einer Methode untersucht werden. Im ersten Teil konnte gezeigt werden, dass Tablettenpräparate des Deutschen Marktes unterschiedlicher Hersteller, die sich Form, Farbe, Größe und Hilfsstoffmatrix unterschieden, zusammen bezüglich ihres Wirkstoffgehaltes kalibriert werden können. Damit erlauben die Methoden eine Aussage darüber zu treffen, ob der Wirkstoff in der deklarierten Menge enthalten ist. Dies war sogar ohne die simultane Durchführung einer entsprechenden Referenzanalytik zur Erstellung der Kalibrationsmodelle möglich. Alle erstellten Methoden mit ASS-, Atenolol- und Enalapril-Tabletten erlaubten es zu überprüfen, ob der Wirkstoff in einer Konzentration von ± 10 % der Deklaration enthalten ist. Dabei zeigte sich, dass der Kalibrationsdatensatz idealerweise alle möglichen später auftretenden Variationen berücksichtigen sollte, um bei der späteren Analyse falsche Ergebnisse zu vermeiden. Im zweiten Teil sollte überprüft werden, ob mit diesen NIR-Methoden Arzneimittelfälschungen und damit verbundene Qualitätsmängel wie Unterdosierungen, Placebos, falsche Wirkstoffe oder zusätzliche Wirkstoffe erkannt werden. Da uns keine „realen“ Proben zur Verfügung standen, wurden die Tabletten im Rahmen einer Kooperation mit der Pharmazeutischen Technologie der Universität Frankfurt produziert. Die Messungen erfolgten in Transmission, Reflexion und durch verschiedene Blistermaterialien. Im Rahmen der Kalibration und Validierung wurde deutlich, dass die unterschiedlich gewählte Hilfsstoffmatrix einen großen Einfluss ausübt. Die Validierung zeigte, dass die Gehaltsbestimmung in einem Rahmen von ± 15 % der wahren Wirkstoffmenge möglich ist. Dieser Rahmen scheint zunächst sehr groß, allerdings muss bedacht werden, dass im Rahmen der Kalibration eine große Variation in den Datensatz gebracht wurde und die zur Validierung verwendeten Präparate dem Modell völlig unbekannt waren. Die Untersuchung der simulierten Fälschungen ergab für die Transmissions- Reflexions- und Blistermessungen vergleichbare Ergebnisse. Placebos wurden eindeutig identifiziert, ebenso die Tabletten mit falschem Wirkstoff. Dass Unterdosierungen ab 15 % erkannt werden, wurde im Rahmen der Validierung gezeigt. Zusätzliche Wirkstoffe wurden sowohl bei den Reflexions- als auch bei den Transmissionsmessungen erst ab einer Konzentration von 10 % sicher erkannt. Die Methoden mit Messungen durch den Blister lieferten dagegen ab 2 % zusätzlicher Substanz Hinweise auf einen qualitativen Mangel. Im dritten Teil wurde am praxisrelevanten Beispiel der Tilidin-Lösungen eine NIR-Methode erstellt, die zukünftig eine schnelle und sicher anwendbare Möglichkeit zur Überprüfung dieses Arzneimittels auf Manipulation darstellt. Im Vergleich zu einer bisher angewandten zeitintensiven DC, kann die nur wenige Minuten in Anspruch nehmende NIR-Analyse erheblich Zeit einsparen...
Die NO-sensitive Guanylat-Cyclase (GC), der wichtigste physiologische Rezeptor für Stickstoffmonoxid (NO), ist an der Produktion des sekundären Botenstoffes cGMP beteiligt. Die GC ist ein obligates Heterodimer bestehend aus je einer alpha- und einer beta-Untereinheit, wobei die alphabeta-Isoform am häufigsten vorkommt. Die Bindung von NO an die prosthetische Häm-Gruppe der beta-Untereinheit führt zur Aktivierung des Enzyms. Das dabei gebildete cGMP bindet an Effektorproteine wie Proteinkinase G, Phosphodiesterasen und Ionenkanäle und vermittelt dadurch seine zellulären Effekte. Der Mechanismus der NO-induzierten Aktivierung der GC ist weitgehend bekannt; hingegen ist bisher nur wenig über alternative Regulationsmodi der GC wie zum Beispiel Phosphorylierung, Protein-Protein-Interaktion oder Translokation bekannt. Aufgabe der vorliegenden Arbeit war es daher, die Phosphorylierung der GC durch Tyrosinkinasen der Src-Familie sowie den GC-Interaktionspartner AGAP1 zu untersuchen. Die Tyrosinphosphorylierung der GC konnte in Gegenwart von Protein-Tyrosinphosphatase-Inhibitoren wie Pervanadat erstmals in endogenen Zellen wie Thrombozyten und vaskulären glatten Muskelzellen nachgewiesen werden. Untersuchungen mit dem Inhibitor SU6656 zeigten, dass Kinasen der Src-Familie an der Pervanadat-induzierten Phosphorylierung beteiligt sind. In Überexpressionssystemen wurde die GC durch Src und Fyn phosphoryliert, wobei Src hier deutlich effektiver war. Zudem kann Src die beta-Untereinheit der GC in vitro direkt phosphorylieren. Die Verwendung von Kinase-knockout-Zellen zeigte, dass neben Src auch andere Kinasen die GC-Phosphorylierung vermitteln können. Src interagiert mit dem Holoenzym der GC, wenn der Tyrosinrest 192 der beta-Untereinheit phosphoryliert ist. Hierbei bindet Src über seine SH2-Domäne an die GC. Mit der GC assoziiertes Src kann mindestens einen weiteren Tyrosinrest der beta-Untereinheit phosphorylieren. Ferner weisen einige Resultate auf eine zweite Bindungsstelle hin, die unabhängig von Tyrosin-192 und der SH2-Domäne ist. Experimente zur Lokalisation deuten auf eine möglicherweise durch Src vermittelte Translokation der Guanylat-Cyclase zur Plasmamembran hin. Ein weiterer Teil dieser Arbeit befasste sich mit AGAP1, einem etablierten Interaktionspartner der GC. AGAP1 ist am endosomalen Vesikeltransport beteiligt, indem es die Aktivität von Arf-GTPasen Phospholipid-abhängig stimulieren kann. In dieser Arbeit zeigte sich, dass AGAP1 über seinen N-Terminus sowie einen oder mehrere Segmente des C-Terminus dimerisiert. Außerdem kann AGAP1 über seine Pleckstrin-Homologie-Domäne an Phosphatidylinositol- Monophosphate und Phosphatidylinositol 3,4-bisphosphat binden. Zusammenfassend betrachtet zeigt diese Arbeit neue potentielle Regulationsmechanismen der NO-sensitiven Guanylat-Cyclase durch Tyrosinphosphorylierung und durch die Interaktion mit der Tyrosinkinase Src und dem Multidomänen-Protein AGAP1 auf. Hierbei wird deutlich, dass der NO/cGMP-Signalweg, die Tyrosinphosphorylierungs-Kaskaden und der Vesikeltransport regulatorisch ineinander greifen.
In this thesis, we opened the door towards a novel estimation theory for homogeneous vectors and have taken several steps into this new and uncharted territory. Present state of the art for homogeneous estimation problems treats such vectors p 2 Pn as unit vectors embedded in Rn+1 and approximates the unit hypersphere by a tangent plane (which is a n-dimensional real space, thus having the same number of degrees of freedom as Pn). This approach allows to use known and established methods from real space (e.g. the variational approach which leads to the FNS algorithm), but it only works well for small errors and has several drawbacks: • The unit sphere is a two-sheeted covering space of the projective space. Embedding approaches cannot model this fact and therefore can cause a degradation of estimation quality. • Linearization breaks down if distributions are not highly concentrated (e.g. if data configurations approach degenerate situations). • While estimation in tangential planes is possible with little error, the characterization of uncertainties with covariance matrices is much more problematic. Covariance matrices are not suited for modelling axial uncertainties if distributions are not concentrated. Therefore, we linked approaches from directional statistics and estimation theory together. (Homogeneous) TLS estimation could be identified as central model for homogeneous estimation and links to axial statistics were established. In the first chapters, a unified estimation theory for the point data and axial data was developed. In contrast to present approaches, we identified axial data as a specific data model (and not just as directional data with symmetric probability density function); this led to the development of novel terms like axial mean vectors, axial variances and axial expectation values. Like a tunnel which is constructed from both ends simultaneously, we also drilled from the parameter estimation side towards directional/axial statistics in the second part. The presentation of parameter estimation given in this thesis deviates strongly from all known textbooks by presenting homogeneous estimation problems as a distinguished class of problems which calls for different estimation tools. Using the results from the first part, the TLS solution can be interpreted as the weighted anti-mean vector of an axial sample. This link allows to use our results from axial statistics; for instance, the certainty of the anti-mode (i.e. of the TLS solution!) can be described with a weighted Bingham distribution (see (3.91)). While present approaches are only interested in the eigenvector of the some matrix, we can now exploit the whole mean scatter matrix to describe TLS solution and its certainty. Algorithms like FNS, HEIV or renormalization were presented in a common context and linked to each other. One central result is that all iterative homogeneous estimation algorithms essentially minimize a series of evolving Rayleigh coefficients which corresponds to a series of (converging?) cost functions. Statistical optimization is only possible if we clearly identify every step as what it exactly is. For instance, the vague statement “solving Xp ... 0” means nothing but setting ˆp := arg minp pTXp pT p . We identified the most complex scenario for which closed form optimal solutions are possible (in terms of axial statistics: the type-I matrix weighted model). The IETLS approach which is developed in this thesis then solves general type-II matrix weighted problems with an iterative solution of a series of type-I matrix weighted problems. This approach also allows to built converging schemes including robust and/or constrained estimation – in contrast to other approaches which can have severe convergence problems even without such extensions if error levels are not low. Chapter 6 then is another big step forward. We presented the theoretical background of homogeneous estimation by introducing novel concepts like singular vector unbiasedness of random matrices and solved the problem of optimal estimation for correlated data. For instance, these results could be used for better estimation of local image orientation / optical flow (see section 7.2). At the end of this thesis, simulations and experiments for a few computer vision applications were presented; besides orientation estimation, especially the results for robust and constrained estimation for fundamental matrices is impressive. The novel algorithms are applicable for a lot of other applications not presented here, for instance camera calibration, factorization algorithm formulti-view structure from motion, or conic fitting. The fact that this work paved the way for a lot of further research is certainly a good sign.
The N-terminal domain (matrix protein or MA) of a retroviral Gag polyprotein precursor plays a critical role in several stages of the retrovirus life cycle. MA is involved in the effective membrane targeting, assembly and release of the immature viral particles from the infected cell. In order to understand the structural basis of these functions, the full length MA from Moloney Murine Leukemia Virus (MoMuLV) was purified and the solution structure of the MA MoMuLV was determined by means of heteronuclear high-resolution NMR spectroscopy and compared with that of the X-ray diffraction analysis as well as with the structures of several MA proteins from geterologous viruses. Structural features were also obtained from CD spectroscopy, dynamic light scattering, sedimentation velocity, differential scanning calorimetry and other methods. It was found that the MA MoMuLV globular core (residues 8-98) is comprised of 7 well-defined helices (five alpha-helices and two 310 helices), with the general fold typical for MA proteins from other retroviral species. The N-terminus (residues Met1-Leu7) and the C-terminal proline-rich part (residues Pro103-Tyr131) are not structured in solution. Although MA MoMuLV has a low sequence identity compared with other matrix proteins for which the three-dimensional structure is known, it was shown that its overall topology and pattern of secondary structural units is similar to other retroviral matrix proteins. The monomeric state is observed for the correctly folded MA MoMuLV in a variety of external conditions and protein concentrations, indicating that virion assembly starts with the plasma membrane targeting of the nascent Gag precursor. The denaturation of MA MoMuLV is irreversible and is connected with protein aggregation. For Moloney Murine Leukemia Virus (MoMuLV) a proteolytic processing of the R-peptide (last 16 amino acids from the C-terminus of the Envelope protein (Env)) has been described as a second mode of fusion and activation preceding the receptor contact between the viral particle and the cellular membrane. An interaction between the R-peptide and MA MoMuLV has been proposed, since the R-peptide and MA are localized at the inner part of the membrane. Therefore the interaction between 15N labelled purified MA MoMuLV and synthesized R-peptide has been investigated using high-resolution NMR. It was found that in water solution MA MoMuLV and R-peptide do not form a tight complex, but in a mature virion in the presence of membranes or other protein factors it might be possible. In the case of HIV-1 the cytoplasmic part (EnvC) of the Env protein is much longer than in other retroviruses and again as for MoMuLV little is known about the interaction between EnvC and HIV MA. Hence, the full length HIV MA, and the last 150 amino acids from HIV Env have been subcloned with suitable expression vectors, purified and analysed by native gel electrophoresis, a pull down assay and by high resolution NMR for the purpose to detect the complex formation of EnvC and HIV MA. Finally, after all those experiments, it was found that a stable complex is not formed, but a weak interaction between the two proteins can not be excluded.
Molekularbiologische Charakterisierung und Expressionsanalyse des Brust-Tumorantigens NY-BR-1
(2005)
Brustkrebs ist die häufigste Krebserkrankung bei Frauen. Trotz guter Behandlungsmöglichkeiten für lokalisierte Primärtumoren verläuft die fortgeschrittene Erkrankung, bei der sich bereits Metastasen gebildet haben, oft tödlich. Es besteht daher ein großer Bedarf an weiteren Tumormarkern für die Diagnostik und Verlaufsbeurteilung sowie an geeigneten Zielproteinen für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien. Neben Radio- und Chemotherapie hat in den letzten Jahren die Immuntherapie bei der Behandlung von Krebserkrankungen an Bedeutung gewonnen. Im Gegensatz zur systemischen Wirkungsweise der Zytostatika wird hierbei das zytolytische Potential des Immunsystems genutzt, um zielgerichtet Tumorzellen zu eliminieren. Sogenannte tumorassozierte Antigene bzw. „Cancer/Testis“ Antigene repräsentieren potente und effektive Zielproteine sowohl für die Anwendung therapeutischer Antikörper als auch für Vakzinierungen. Besonders die auf dem Einsatz von Antikörpern basierenden Strategien haben sich in Kombination mit einer Chemotherapie in jüngster Zeit als erfolgreich erwiesen. In einer brustspezifischen SEREX Analyse konnte vor wenigen Jahren das Tumorantigen NY-BR-1 identifiziert werden, für das eine gewebespezifische mRNA Expression in Testis, Brust sowie eine Überexpression in Mammakarzinomen beschrieben wurde. Bioinformatische Vorhersagen legten nahe, dass es sich bei diesem neuen, nicht charakterisierten Protein um einen Transkriptionsfaktor handeln könnte. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das Brust Tumorantigen NY-BR-1 molekularbiologisch und biochemisch zu charakterisieren. Des Weiteren sollten dessen Expression in Zelllinien und Geweben untersucht und eine erste Evaluierung der klinischen Relevanz dieses Tumorantigens als Zielprotein für immuntherapeutische Strategien durchgeführt werden. Hierfür wurden zunächst ein NY-BR-1 Volllängen-Expressionskonstrukt kloniert sowie ein polyklonales anti-NY-BR-1 Antiserum hergestellt, das in der Lage ist, rekombinantes und überexprimiertes NY-BR-1 Protein zu detektieren. Für den Nachweis des endogenen Proteins konnte später ein monoklonaler anti-NY-BR-1 Antikörper verwendet werden, der im Rahmen dieser Arbeit bezüglich seiner Funktionalität und Spezifität in diversen Anwendungen (Western Blot, Immunpräzipitation, Immunfluoreszenz, Durchflusszytometrie, Immunhistochemie) getestet und eingesetzt wurde. Expressionsanalysen mittels quantitativer RT-PCR und cDNA-„Microarrays“ zeigten, dass NY-BR-1 in normalem Brustgewebe, in primären Mammakarzinomen und in Brusttumormetastasen exprimiert ist, wobei im Vergleich zu Normalgewebe in 70% der Tumorproben eine Überexpession zu beobachten war. Interessanterweise wird NY-BR-1 auch in normalem Prostatagewebe und in einigen Prostatatumoren exprimiert. Es gelang in der vorliegenden Arbeit erstmalig, die Expression des endogenen NY-BR-1 Proteins in normalem Brust-, Testis- und Prostatagewebe sowie entsprechenden Tumorproben im “Western Blot” nachzuweisen, wobei das Protein nur in der unslöslichen Membranfraktion einer Gewebe-Lysatpräparation detektiert werden konnte. Es wurde mit verschiedenen biochemischen und zellbiologischen Methoden in transient transfizierten Zellen gezeigt, dass NY-BR-1 ein Membranprotein ist, dessen N- und C-Terminus sich auf der Zelloberfläche befinden. Immunfluoreszenz und FACS-Analysen belegen, dass der monoklonale Antikörper das NY-BR-1 Epitop auf der Zelloberfläche lebender transfizierter Zellen erkennt. Da NY-BR-1 in Pleuralergusszellen von Brustkrebspatientinnen sowie in etablierten Brust-Zelllinien nur in einigen Fällen auf mRNA Ebene, nicht jedoch auf Proteinebene nachweisbar war, wurde die Lokalisation des endogenen Proteins in Gewebeproben immunhistochemisch untersucht. Während NY-BR-1 in Brust-, Prostata- und Hodentumorzellen überwiegend im Zytoplasma gefunden wird und zum Teil vesikulär/aggregiert vorliegt, konnte in einigen Zellen der Brust- und Hodenkarzinome eine Membranlokalisation des Proteins beobachtet werden. Die vorhergesagte Funktion von NY-BR-1 als Transkriptionsfaktor konnte experimentell nicht bestätigt werden. Die Ergebnisse von Co-Immunpräzipitationsexperimenten legten nahe, dass das NY-BR-1 Protein Dimere oder Multimere mit sich selbst bzw. mit dem C-Terminus des Proteins bilden kann. Erste funktionelle Studien lassen eine direkte Beteiligung von NY-BR-1 an der malignen Transformation vermuten. In Weichagar Experimenten konnten NY-BR-1 exprimierende murine Fibroblasten (NIH3T3 Zellen) Kolonien bilden. Desweiteren wurde beobachtet, dass NY-BR-1 Expression in embryonalen Nierenzellen (293T Zellen) einen positiven Einfluß auf deren Adhäsionsverhalten an humane Endothelzellen zur Folge hat. Serologische Untersuchungen von über 50 Brustkrebs Patientenseren konnten bestätigen, dass NY-BR-1 ein Tumorantigen ist und ergaben, dass mindestens 5% der Patienten detektierbare anti-NY-BR-1 Serumantikörper entwickelten. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnten dazu beitragen, das Expressionsmuster, die zelluläre Lokalisation und die biologische Funktion des Tumorantigens NY-BR-1 näher zu untersuchen. Da NY-BR-1 gewebespezifisch in Brust, Testis und Prostata exprimiert ist und in 70% der Brust- und einigen Prostatatumoren (über)exprimiert wird, ist NY-BR-1 ein geeigneter Tumormarker und ein attraktives Zielprotein für aktive und passive Immuntherapie bei Brust- und evtl. bei Prostatakrebspatienten. Speziell für auf Antikörpern basierenden Therapien stellt das Zelloberflächenantigen NY-BR-1 ein interessantes „target“ für zukünftige Therapiestudien dar.
Massenspektrometrische Untersuchungen von DNA, RNA und nichtkovalenten Oligonukleotid-Komplexen
(2005)
Ziel dieser Dissertation war es, grundlegende Untersuchungen zum massenspektrometrischen Nachweis von DNA und RNA durchzuführen, sowie der spezifische Nachweis von nichtkovalenten Oligonukleotid-Komplexen. Dabei lag der Schwerpunkt auf den folgenden drei Bereichen: - Allgemeiner Vergleich zwischen DNA und RNA sowie den Ionisierungsmethoden nano-ESI und MALDI - Quantitative Untersuchung des Einflusses des Salzgehaltes und der Aufreinigung der Probe auf das Spektrum - Grundlegende Vorraussetzungen zum spezifischen Nachweis nichtkovalenter Komplexe mittels Massenspektrometrie (MS) Dabei zeigte sich beim massenspektrometrischen Vergleich von DNA mit RNA, dass die RNA stets eine höhere Stabilität aufweist, wobei diese bei beiden Oligonukleotiden mit steigender Kettenlänge abnimmt. Gleichzeitig erhöht sich mit steigender Kettenlänge die Tendenz zur Kationenanlagerung im Spektrum. Um diese Anlagerungen zu unterdrücken, ist die Verwendung von ammoniumhaltigen Zusätzen ist bei der MS stets erforderlich. Bei MALDI haben die Matrices einen großen Einfluss auf das Fragmentierungsverhalten der Proben. Für die Oligonukleotide konnte daher folgende Einteilung der Matrices von „hart“ nach „weich“ getroffen werden: HCCA > DHB > THAP ungefähr gleich ATT > HPA. Bei der Untersuchung von Oligonukleotiden mittels nano-ESI konnte gezeigt werden, dass die Verwendung von Quarzkapillaren der Verwendung von Glaskapillaren vorzuziehen ist, da mit Quarz die Anlagerungen der Kationen im Spektrum deutlich unterdrückt werden. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Erhöhung des Drucks in der ersten Druckstufe zu einer schonenderen Desolvatisierung und damit zu einer deutlich verbesserten Nachweisgrenze führt. Bei der quantitativen Untersuchung des Salzeinflusses konnte eine maximale Salzkonzentration ermittelt werden, bei der eine massenspektrometrische Untersuchung von DNA und RNA noch möglich ist. Dabei hat sich gezeigt, dass bei direktem Vergleich nano-ESI 1000fach empfindlicher auf Salzverunreinigungen reagiert als MALDI. Generell lässt sich sagen, dass RNA eine höhere Tendenz zur Kationenanlagerung besitzt als DNA, wobei sich dieser Effekt mit steigender Kettenlänge verstärkt und bei nano-ESI deutlicher auftritt als bei MALDI. Das hat zur Folge, dass bei RNA ein höherer Aufreinigungsgrad notwendig ist, um im Vergleich zu DNA vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Dem entsprechend wurden neben der Aufreinigungsmethode mittels Ionenpaar-HPLC auch verschiedene Pipettenspitzen, die mit Chromatographiematerial gefüllt sind, zur Aufreinigung verwendet. Mit beiden Methoden konnte eine vergleichbare Reduktion der Kationenanlagerungen im Spektrum erreicht werden, wobei klar ist das die Verwendung von Pipettenspitzen die zeit- und kosteneffizientere Lösung darstellt. Durch ein neuartiges Aufreinigungsprotokoll für Pipettenspitzen konnte der Zeitaufwand noch einmal deutlich reduziert werden. Für die Untersuchung nichtkovalenter Oligonukleotid-Komplexe wurden „native“ Bedingungen gefunden, bei der die native Struktur des Komplexes soweit erhalten bleibt, dass ein spezifischer Nachweis mittels nano-ESI möglich ist. Diese Bedingungen stellen einen Kompromiss zwischen einerseits der Stabilität des Komplexes in Lösung und andererseits den optimalen Bedingungen für die Elektrospray-Ionisierung dar. Die erste untersuchte Komplexklasse waren Oligonukleotid-Dimere. Es wurden verschiedenste DNA-, RNA- sowie DNA-RNA-Hetero-Dimere mit Bindungsenergien zwischen 0 und -22,1 kcal/mol mittels nano-ESI vermessen. Es wurde eine klare Grenze ermittelt, bei der die Detektion nichtkovalenter Komplexe möglich ist. Spezifischen Dimere können im Spektrum nur dann detektiert werden, wenn deren Bindungsenergie mindestens -11,5 kcal/mol oder mehr beträgt. Als zweite Gruppe wurden Oligonukleotid-Dimere mit „Minor Groove Binding Ligands“ (MGBLs) mittels nano-ESI untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die MGBLs spezifisch und in der entsprechenden Bindungsstöchiometrie an DNA-Dimere binden. Für einen neusynthetisierten Ligand konnte erstmals die Bindungspräferenz an DNA-Dimere mit der Massenspektrometrie bestätigt werden. In allen Fällen wurde keine unspezifische Bindung an RNA-Dimere oder DNA-RNA-Hetero-Dimere beobachtet. Als letztes wurden RNA-Aminoglykosid-Komplexe mit nano-ESI untersucht. Hierbei konnten nur teilweise spezifischen Komplexe im Spektren nachgewiesen werden, da die Bindungsenergie einiger Komplexe deutlich unterhalb der Nachweisgrenze von -11,5 kcal/mol lag. Alle genannten nichtkovalenten Komplexe wurden auch mittels MALDI vermessen, allerdings konnten keine spezifischen Komplexe nachgewiesen werden. Durch direkten Vergleich von MALDI mit nano-ESI und entsprechende Kontrollexperimente konnte erstmals gezeigt werden, dass die nichtkovalenten Komplexe nicht wie vermutet während der MALDIKristallisation zerstört werden. Viel mehr werden die Komplexe im MALDI-Kristall unzerstört eingebaut und eine Zerstörung erfolgt erst während des Desorptions-/Ionisationsprozesses. Es besteht die berechtigte Vermutung, dass bei stärker bindenden Komplexen eine unzersetzte Ionisation mittels MALDI erfolgen kann. Daher sind weitere Untersuchungen in diese Richtung sinnvoll und es werden zur Zeit Komplexe, deren Bindungsenergie weit über -22,1 kcal/mol liegt, in der Arbeitsgruppe untersucht. Abschließend ist festzustellen, dass die Massenspektrometrie eine schnelle und effiziente Möglichkeit zur Analyse von DNA und RNA ist, die allerdings einen hohen Anspruch an die Sauberkeit und damit an die Aufreinigung der Probe stellt. Darüber hinaus ist die MS auch in der Lage nichtkovalente Oligonukleotid-Ligand-Komplexe zu untersuchen. Da in den letzten Jahren DNA und RNA als mögliches Zielmolekül für neue Therapieansätze mehr und mehr an Bedeutung gewonnen haben, bietet sich die Massenspektrometrie als eine Möglichkeit zur Analyse von Oligonukleotid-Wirkstoff- Komplexe an.
In dieser Arbeit wurde der Gentransfer von Todesliganden als Ansatz zur Tumor-Gentherapie untersucht. Dazu wurde ein lentiviraler Vektor der zweiten Generationverwendet, der die Todesliganden CD95L oder TRAIL sowie das Markergen EGFP exprimiert. Dies ist die erste Beschreibung von CD95L- oder TRAILexprimierenden lentiviralen Vektoren. Der TRAIL-exprimierende Vektor erwies sich als geeignet für die therapeutische Induktion von Apoptose in humanen Tumorzelllinien auch bei geringen Vektordosen. Die Transduktion mit diesem Vektor bei niedriger MOI führte zu Todesrezeptor-spezifischer Induktion von Apoptose. Diese wurde ausschließlich durch membranständiges TRAIL bei Zell-Zell-Kontakt vermittelt. Die transduzierten Zellen waren zudem in der Lage, bei Kontakt mit nichttransduzierten Zellen in diesen Apoptose auszulösen. Durch den TRAIL-Gentransfer wurde jedoch spezifisch in den transduzierten Zellen Resistenz gegen TRAIL-induzierte Apoptose ausgelöst, während die CD95- oder Cisplatin-induzierte Apoptose nicht beeinflusst war. Dies führte zum Auswachsen einer vollständig TRAIL-resistenten Population. Bereits 72 Stunden nach Transduktion konnten Anzeichen der Resistenz detektiert werden. Der Grund für diese Resistenzinduktion lag in einer spezifischen Blockade der DISC-Bildung und Caspase-8-Aktivierung durch die TRAIL-Todesrezeptoren. Die Signaltransduktion durch den sehr ähnlichen CD95-Signalweg war gänzlich unbeeinflusst. Durchflusszytometrische und proteinbiochemische Untersuchungen der Expression von TRAIL-R1 und TRAIL-R2, sowie die Untersuchung der mRNA-Expression dieser Rezeptoren ergaben, dass beide TRAIL-Todesrezeptoren noch synthetisiert, jedoch intrazellulär zurückgehalten wurden. In fluoreszenzmikroskopischen Versuchen konnte gezeigt werden, dass TRAIL-R2 intrazellulär in einem Komplex mit TRAIL vorlag, der sich im Bereich des ER/Golgi-Apparates befand. Diese Ergebnisse belegen, dass intrazelluläre Interaktion von TRAIL mit seinen Rezeptoren zur Retention dieser Proteine in der Zelle und damit zur Resistenzentwicklung führte. Bei Versuchen zur in vivo-Gentherapie durch lentivirale TRAIL-Expression in humanen Tumortransplantaten auf Nacktmäusen wurde nur ein transienter Effekt erzielt. Es konnte gezeigt werden, dass mit Vektorpartikeln assoziiertes TRAIL-Protein in den Tumoren Apoptose auslöste. Diese Induktion von Apoptose führte zu einer Wachstumsverzögerung. Dadurch wurde jedoch gleichzeitig eine effiziente Transduktion der Tumorzellen mit dem TRAIL-exprimierenden Vektor und ein langfristiger Effekt der TRAIL-Expression verhindert. Diese Ergebnisse zeigen, dass lentiviraler Gentransfer mit konstitutiv TRAIL-exprimierenden Vektoren ungeeignet zur in vivo-Transduktion von Tumoren ist. Gleichzeitig belegen die Ergebnisse der Transduktion mit einem Kontrollkonstrukt einen effizienten Gentransfer. Der hier charakterisierte Resistenzmechanismus ist zuvor nicht beschrieben worden und stellt eine neuartige Form der Therapie-induzierten Resistenz dar. Die proapoptotische Gentherapie durch konstitutive TRAIL-Expression in Tumoren muss nach diesen Ergebnissen neu bewertet werden. Der lentivirale Gentransfer in Tumore in vivo läuft prinzipiell effizient ab. Bei Verwendung eines regulierbaren Expressionssystems und in Kombination mit Suizidgenen könnte eine therapeutische Nutzung des lentiviralen TRAIL-Gentransfers möglich sein.
Seit Jahren liegt die Frühgeburtenrate auf gleichbleibend hohem Niveau mit teilweise sogar leichtem Anstieg. Ursächlich ist ein überproportionaler Anstieg „sehr früher“ Frühgeborener bis 32. SSW auf etwa 3% aller Geburten. Auf sie entfallen 50% aller perinatalen Todesfälle und sie haben ein hohes Risiko für Folgeschäden. 1/3 aller Frühgeburten werden durch einen vorzeitigen Blasensprung ausgelöst. Eine infektiöse Pathogenese ist häufig, hier besteht eine Möglichkeit zur Prävention und somit zur Senkung der Frühgeburtenrate insgesamt. Dieser Gruppe gebührt besondere Beachtung. In der vorliegenden Arbeit erfolgte eine retrospektive Auswertung der Geburtsjahrgänge 1996 bis 2000 am Klinikum Offenbach. Einschlusskriterien waren ein früher vorzeitiger Blasensprung (pPROM) und ein Gestationsalter bis 32. SSW. Mütterliche Risikofaktoren, prä- und peripartales Management sowie neonatale Morbidität und Mortalität wurden analysiert. Merkmal dieser Hochrisikoschwangeren waren ein niedrigen sozialen Status und besonders folgende geburtshilfliche Auffälligkeiten: Mehrlinge, Sterilitätsbehandlung und vaginale Blutungen in der jetzigen Schwangerschaft oder mehrere operative Eingriffe an der Zervix (Abort/ Abruptio/ Konisation/ Cerclage), Frühgeburten und Infans mortuus in der eigenen Anamnese. Nach Frühgeburt ist der Fet durch seine mangelnde Reife einer erhöhten kindlichen Mortalität und Morbidität ausgesetzt. Durch die vorliegende Arbeit sollte geklärt werden, ob ein pPROM dieses „Outcome“ weiter verschlechtert. Ein genereller Trend zu schlechteren Überlebensraten nach pPROM war anhand der ausgewerteten Daten nicht ersichtlich. Es überlebte kein Kind vor der 25. SSW. Ab der 26. SSW/ 750g überlebten 2/3, ab der 30. SSW/ 1000g überlebten mehr als 90%. Die Peri- und Neonatale Mortalität betrugen in der Gewichtsklasse 1000-1499g jeweils 4,8%, oberhalb der 28. SSW jeweils 7,8% und unterhalb der 28 SSW/ 1000g 49% bzw. 51%. Ein Vergleich mit der Literatur ist schwierig, weil deren Ergebnisse sehr differieren. Ein pPROM war kein unabhängiger Risikofaktor für die Entwicklung einer Bronchopulmonalen Dysplasie (BPD), einer Nekrotisierenden Enterokolitis (NEC) und einer Frühgeborenenretinopathie (ROP). Inzidenz und Schweregrad wurden durch das postpartale Management entscheidend beeinflusst. Entgegen der Literatur entwickelte kein einziges Kind Extremitätenkontrakturen durch ein länger bestehendes Oligo-/ Anhydramnion. Nur ein Mädchen verstarb an einer Lungenhypoplasie. Die Inzidenz einer schweren Intrazerebralen Hämorrhagie (ICH) unterhalb der 28. SSW lag bei 12,5–20%. Dies entspricht den nationalen Neonatalstatistiken. Zwischen der 28. und 30. SSW kam es aber, entgegen der drastischen Verringerung der Inzidenz in der Literatur, zu einem Anstieg auf 17,9%. Eine „mäßig frühe Frühgeburt“ hatte somit ein besonders hohes Risiko für ICH. Da eine Barriere aus intakter Eihaut fehlt, ist der weitere Verlauf der Schwangerschaft durch die mögliche Aszension genitaler Keime gekennzeichnet. In der Gewichtsklasse < 1000g fiel eine gewisse Schutzfunktion durch ein beginnendes Amnioninfektionssyndrom auf. Trotz einer Zunahme neonataler Sepsisfälle sank die Inzidenz schwerer ICH, eines schweren Atemnotsyndroms und einer BPD. Auch die Überlebensrate war höher als in der Vergleichsgruppe (40,6% vs. 36,8%). Für Kinder ab 1000g bedeutete es jedoch eine Prognoseverschlechterung mit einem höheren Risiko für bleibende Behinderungen. Bei einer Blasensprungdauer ab 169h stieg das Risiko der Entwicklung einer postnatalen Sepsis oder Pneumonie rapide auf 20,8% / 33,3% an. Damit verbunden verdoppelte sich das Risiko für ICH auf 16,7% und vervierfachte sich die Inzidenz einer BPD auf 25%. Das handicapfreie Überleben war gefährdet. Eine Verlängerung der Latenzzeit über 169h/ 7d kann anhand dieser Daten, insbesondere ab der 30. SSW/ 1000g, nicht befürwortet werden. Im Kollektiv < 1000g vermochte eine abgeschlossene RDS-Prophylaxe die Sterblichkeit von 61,1% auf 51,9% zu senken. Die Inzidenz für eine „schwerwiegende Erkrankung“ (42,9% vs. 30,8%) und für ICH (14,3% vs. 0%) fiel ebenso. Entgegen der internationalen Literatur entwickelten diese Kinder aber mehr chronische Lungenschäden im Sinne einer BPD (30,8% vs. 14,3%) oder eine ROP (23,1% vs.14,3%). Eine präpartale Antibiose hatte nur für die Gewichtsklasse < 1000g einen Überlebensvorteil (46,9% vs. 76,9%). In Anbetracht der überproportional hohen Inzidenz schwerwiegender Folgeerkrankungen relativierte sich dieser Vorteil jedoch. Die Chance „ohne Handicap“ zu überleben unterschied sich deutlich geringerer (31,3% vs. 23,1%). Ein pPROM bedeutet, durch ein geeignetes geburtshilfliches Management, keine Prognoseverschlechterung. Besser wäre es aber die Möglichkeiten einer primären und sekundären Prävention zu nutzen.
I derive a general effective theory for hot and/or dense quark matter. After introducing general projection operators for hard and soft quark and gluon degrees of freedom, I explicitly compute the functional integral for the hard quark and gluon modes in the QCD partition function. Upon appropriate choices for the projection operators one recovers various well-known effective theories such as the Hard Thermal Loop/ Hard Dense Loop Effective Theories as well as the High Density Effective Theory by Hong and Schaefer. I then apply the effective theory to cold and dense quark matter and show how it can be utilized to simplify the weak-coupling solution of the color-superconducting gap equation. In general, one considers as relevant quark degrees of freedom those within a thin layer of width 2 Lambda_q around the Fermi surface and as relevant gluon degrees of freedom those with 3-momenta less than Lambda_gl. It turns out that it is necessary to choose Lambda_q << Lambda_gl, i.e., scattering of quarks along the Fermi surface is the dominant process. Moreover, this special choice of the two cutoff parameters Lambda_q and Lambda_gl facilitates the power-counting of the numerous contributions in the gap-equation. In addition, it is demonstrated that both the energy and the momentum dependence of the gap function has to be treated self-consistently in order to determine the imaginary part of the gap function. For quarks close to the Fermi surface the imaginary part is calculated explicitly and shown to be of sub-subleading order in the gap equation.
Screening und Charakterisierung von Peptidliganden für den BCR-ABL mRNA Translokationsbereich
(2005)
Die reziproke Translokation t(9;22) ist in 95% der chronischen myeloischen Leukämie vorhanden. Bei der Translokation entsteht ein Fusionsprotein BCR-ABL, welches ausreichend für die Entstehung von Leukämien ist. 30% aller akuten lymphatischen Leukämien sind ebenfalls positiv für diese Translokation. Durch die Translokation entsteht am Translokationsbruchpunkt eine einzigartige RNA-Sequenz, welche als Ziel für eine RNA-Liganden Suche dienen kann. Ziel dieser Arbeit war es, Peptidliganden zu finden, welche die BCR-ABL mRNA binden können. Zunächst wurde die bcr-abl mRNA nach Sekundärstruktur-Elementen durchsucht, welche als Interaktionspartner mit Peptiden in Fragen kommen. Hierzu wurde die BCR-ABL mRNA durch das MFold-Programm von Zuker analysiert. Durch die Auswertung der errechneten Diagramme für die thermodynamische Stabilität und die kinetische Prävelanz der Basenpaarinteraktion, wurden zehn verschiedene BCR-ABL mRNA-Bereiche ausgewählt, welche die Möglichkeit besitzen, sich in stabile Sekundärstruktur-Elemente zu falten. Um diese strukturellen Gegebenheiten am BCR-ABL Translokationsbruchpunkt b2a2 im Experiment zu überprüfen, wurden in Kooperation mit Prof. Göbel und Dr. Scheffer RNase-Mapping und Mapping mit einer künstlichen Nuklease durchgeführt. Es konnte im Experiment das Vorhandensein einer Sekundärstruktur nachgewiesen werden. Diese Struktur wird aus einem Stamm mit einer Fehlpaarung, einem asymmetrischen internen Loop, einem weiteren Stamm und durch einen Loop definiert. Gegen diese b2a2-Struktur und gegen neun weitere mRNA-Bereiche wurde eine Phage-Display-Selektion durchgeführt, welche zum Ziel hat, Peptide zu gewinnen, welche die entsprechende RNA-Struktur spezifisch binden können. Nach der Sequenzierung der Phagen, konnten insgesamt 14 verschiedene Peptid-Sequenzen für die zehn unterschiedlichen RNA-Bereiche gefunden werden, welche die Möglichkeit besitzen, mit der jeweiligen Ziel-RNA zu interagieren. Die Phagen-RNA Interaktion wurde durch Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie ermittelt. Bei dieser Meßmethode werden Diffusionszeiten von markierten Molekülen in Lösung bestimmt. Zwei von den 14 Phagen-Präsentierten-Peptiden zeigen eine Interaktion mit der Ziel RNA. Die gefundenen Peptide besitzen die folgenden AS-Sequenz: das Peptid 12, KHLHLHK und das Peptid 14, NPEKVKMLYVEF. Die Interaktion mit der RNA wurde in nicht kompetitiven und in kompetitiven FCS Experimenten gezeigt. Kompetiert wurde die Phagen-RNA Interaktion mit kompetitor RNA und in einem weiteren Experiment mit den synthetisierten Peptiden. Beide Peptide zeigten im FCS eine Interaktion mit dem b2a2 BCR-ABL Translokationsbruchpunkt. Die kD-Werte der Peptid-RNA Interaktion wurde durch CDTitration ermittelt. Peptid 12 bindet die b2a2-RNA mit einem kD-Wert von 42 μM und Peptid 14 bindet diese RNA mit einem kD-Wert von 52 μM. Durch die CD-Titration wurde auch der Interaktionsort der beiden Peptide mit der b2a2-RNA ermittelt. Ausgehend von unserem b2a2-Strukturmodell, wurden RNA-Mutanten generiert und in Gegenwart von den Peptiden CD-Spektrometrisch untersucht. Die Interaktion von Peptid 12 mit der RNA findet am Loop und am oberen Stamm statt. Das längere Peptid 14 benötigt alle b2a2-RNA Strukturmerkmale, außer dem unteren Stamm, zur Interaktion. Der Einfluß der Peptide auf die Translation wurde durch ein In-vitro-Translationssystem ermittelt. Demnach bindet Peptid 14 an die b2a2-RNA-Struktur und verringert auf diese Weise die Translation. Peptid 12 bindet zwar ebenfalls an die b2a2-RNA, jedoch konnte eine Verringerung der Translation bei diesem Peptid nicht beobachtet werden.
Background: The flavin in its FMN and FAD forms is a versatile cofactor that is involved in catalysis of most disparate types of biological reactions. These include redox reactions such as dehydrogenations, activation of dioxygen, electron transfer, bioluminescence, blue light reception, photobiochemistry (as in photolyases), redox signaling etc. Recently, hitherto unrecognized types of biological reactions have been uncovered that do not involve redox shuffles, and might involve the reduced form of the flavin as a catalyst. The present work addresses properties of reduced flavin relevant in this context. Results: N(5)-H exchange reactions of the flavin reduced form and its pH dependence were studied using the 15N-NMR-signals of 15N-enriched, reduced flavin in the pH range from 5 to 12. The chemical shifts of the N(3) and N(5) resonances are not affected to a relevant extent in this pH range. This contrasts with the multiplicity of the N(5)-resonance, which strongly depends on pH. It is a doublet between pH 8.45 and 10.25 that coalesces into a singlet at lower and higher pH values. From the line width of the 15N(5) signal the pH-dependent rate of hydrogen exchange was deduced. The multiplicity of the 15N(5) signal and the proton exchange rates are little dependent on the buffer system used. Conclusion: The exchange rates allow an estimation of the pKa value of N(5)-H deprotonation in reduced flavin to be ≥ 20. This value imposes specific constraints for mechanisms of flavoprotein catalysis based on this process. On the other hand the pK ≈ 4 for N(5)-H protonation (to form N(5)+-H2) would be consistent with a role of N(5)-H as a base.
CFSnewsletter is a documentation of past, present and future CFS activities in the fields of research, executive development and events. Printed versions of all issues published since 1997 can be ordered free of charge. To download the latest issues, you need ADOBE Acrobat Reader. Contact: Lut De Moor Phone: +49-(0)69-798-30060 Fax: +49-(0)69-798-30077 media_contact (AT) ifk-cfs.de
Die Arbeit widmet sich der Gattungsgeschichte des Streichquartetts zwischen 1830 und 1870 mit Blick auf die gesamteuropäische Entwicklung. Neben Aspekten der Kompositions-, Sozial- und Institutionengeschichte sowie detaillierten Erörterungen zum allgemeinen Gattungsdiskurse zwischen 1830 und 1870 werden auch Fragen behandelt, welche die Musik- und Gattungsgeschichtsschreibung als solche betreffen.
In der vorliegenden Arbeit wurden Liganden, die Strukturmerkmale von Glycin-Bindungsstellen-Antagonisten des NMDA-Rezeptors und von Dopamin-Rezeptor-Agonisten enthalten, synthetisiert und charakterisiert. Es handelte sich dabei um Hybrid-Moleküle vom überlappenden Typ. Als Leitstrukturen dienten Thienopyridinone, die bereits als Glycin-Antagonisten etabliert waren. In diese Strukturen wurden Funktionalitäten von Dopamin-Rezeptor-Agonisten integriert. Einige Verbindung enthalten die Aminoethyl-Funktion des endogenen Agonisten Dopamin und eine Verbindung die Aminomethyl-Funktion des D2-Agonisten Piribedil. Zunächst wurde durch einfache Methoden des Molecular Modeling und dem anschließenden Vergleich der pharmakophoren Deskriptoren der Liganden überprüft, ob eine duale Affinität der angestrebten Strukturen möglich ist. Die Kombination der Affinitäten wurde im Hinblick auf die Therapie des Morbus Parkinson ausgewählt. Dual affine Wirkstoffe sollten neben der Verbesserung der Symptomatik auch eine Verlangsamung des Fortschreitens der Krankheit, aufgrund der Verringerung des Zelluntergangs, bewirken. Es wurde ebenfalls versucht durch die Einführung verschiedener Aminoalkyl-Substituenten mit unterschiedlichem sterischen Anspruch (Aminoethyl-, N,N-Dimethylaminmethyl-, N,N-Dimethylaminethyl-, N,N-Di-propylaminmethyl- und N,N-Dipropylaminethyl-Substituenten) in 3-Position der Thieno[2,3 b]pyridinone weitere Aussagen über die Glycin-Bindungsstelle des NMDA-Rezeptors zu ermöglichen. Im Rahmen der Synthese wurden die Amino-Funktionalitäten zu Beginn der Synthese oder an Vorstufen der Cyclisierungen eingeführt. Zunächst wurden 2 Aminothiophene mit entsprechenden Amino-Substituenten in 4 Position und freier 5-Position, die Schlüsselverbindungen sind beim Aufbau der Zielstruktur, über verschiedene Modifikationen der Gewald-Reaktion hergestellt. Es wurden ebenfalls versucht entsprechend substituierte Cyclisierungsvorstufen mit Amino-Substituenten in 4–Position durch verschiedene Substitutionreaktionen herzustellen. Dies sollte durch die Synthese von 2-Aminothiophenen mit guten Abgangsgruppen, wie Tosylat oder Halogenide in der 4-Position erfolgen. Die Cyclisierungsreaktion wurde unter Verwendung unterschiedlicher Basen untersucht. Die duale Affinität der Liganden wurde durch pharmakologische in vitro Bindungsstudien untersucht. Zur Bestimmung der Affinitäten an der Glycin-Bindungsstelle des NMDA-Rezeptors wurden Glycin-Bindungsassays durchgeführt. Die Affinitäten an Dopamin-Rezeptoren wurde über Racloprid-Bindungsassays bestimmt. Die Verbindungen weisen Affinitäten im mikromolaren Bereich zur Glycin-Bindungsstelle auf. Allerdings zeigen Verbindungen der gleichen Verbindungsklasse mit sterisch vergleichbaren Substituenten in der 3- oder 2-Position des Thienopyridinon-Gerüstes deutlich bessere Affinitäten (niedriger nanomolarer Bereich auf). Dies lässt den Schluss zu, dass der Affinitätsverlust auf ungünstige elektrostatische Wechselwirkungen des geladenen Substituenten (Aminofunktion liegt bei pH 7.0 protoniert vor) des Liganden mit dem Rezeptorprotein zurückzuführen sind. Die Affinitäten der Verbindungen an Dopamin-Rezeptoren sind unbefriedigend. Hybrid-Moleküle vom überlappenden Typ, die neben der Thienopyridinon-Struktur auch Strukturmerkmale des Dopamin-Rezeptor-Agonisten Ropinirol enthalten, konnten trotz verschiedenster Syntheseansätze im Rahmen dieser Arbeit synthetisch nicht zugänglich gemacht werden. Weitere Anstrengungen wurden aufgrund des bereits deutlichen Affinitätsverlusts der Verbindungen mit einer freien Amino-Funktion nicht unternommen. Im Rahmen der synthetischen Arbeiten konnte eine Methode der Gewald-Reaktion bezüglich Ausbeuten und Anzahl der Nebenprodukte optimiert werden. Hybrid-Moleküle vom überlappenden Typ führten zu Verbindungen mit dualen Affinitäten an NMDA- und an Dopamin-Rezeptoren. Allerdings wurden für beide Rezeptortypen nur Affinitäten im mikromolaren Bereich erzielt, wobei deutlich bessere Affinitäten für den NMDA-Rezeptor resultierten. Dies ist sicherlich auf die gewählten Ausgangsstrukturen der Thienopyridinone zurückzuführen, die bereits als Antagonisten der Glycin-Bindungsstelle des NMDA-Rezeptors etabliert waren.
Mit der vorliegenden Arbeit wird für den südöstlichen Taunus und sein Vorland erstmals eine umfassende monographische Bearbeitung von Flora und Vegetation des Grünlands auf Basis umfangreicher Geländeerhebungen und Literaturrecherchen vorgelegt. Die wesentlichen Ziele der Untersuchung sind: • Darstellung der aktuellen und historischen Vorkommen und räumlichen Verbreitung von Pflanzenarten, Pflanzengesellschaften und Nutzungsintensitäten des Grünlands. • Darstellung der historischen Entwicklung des Grünlands und der sozioökonomischen Situation der Landwirtschaft. • Gefärdungseinstufung der Pflanzenarten und -gesellschaften (Rote Liste). • Kritische Bewertung des derzeitigen Stands der floristisch-vegetationskundlichen Landesforschung. • Bereitstellung von fachlichen Grundlagen für den praktischen Naturschutz, für Naturschutzbehörden, Planungsbüros, regionale Naturschutzforschung und die interessierte Öffentlichkeit. Das 1105 km2 große Untersuchungsgebiet liegt in nordwestlichen Rhein-Main-Gebiet und erstreckt sich von Wiesbaden im Südwesten und Bad Nauheim im Nordosten bzw. Schmitten im Nordwesten und Frankfurt im Südosten. Es umfasst mit dem Hebungsgebiet des Taunus (größte Höhe 878,5 m ü. NN) und dem Senkungsgebiet des Rhein-Main-Tieflands (tiefster Punkt 84 m ü. NN) zwei sehr unterschiedliche geowissenschaftliche Landschaftstypen, die im einzelnen 33 verschiedene naturräumliche Teileinheiten umfassen...
In der vorliegenden Untersuchung werden 178 Kenia-Reisende vor und nach der Reise schriftlich befragt. Erfasst werden vor der Reise persönliche Daten, Vorerkrankungen, geplan-te Reisedauer, durchgeführte Impfungen und Vorhaben in Kenia. Nach der Reise wird nach gesundheitlichen Beschwerden im Zusammenhang mit der Reise, Medikamenteneinnahme, Malaria-Chemoprophylaxe und Beachtung von Ernährungsregeln gefragt. Ziel ist es, Qualität und Möglichkeiten der reisemedizinischen Beratung zu untersuchen. Fast alle Personen (98%) fahren in den Urlaub, 74% für zwei, 18% für drei Wochen. Strand-urlaub (89%) und Safaris (85%) sind die bevorzugten Beschäftigungen. 97% der Reisenden lassen sich vor der Reise medizinisch beraten. Nur 3% der Reisenden geben an, vor der Reise keine reisemedizinische Beratung vorgenommen zu haben; es handelt sich um Reisende mit Tropenerfahrung. Die Beratung erfolgt in drei Viertel der Fälle durch den Hausarzt. Nur 43% sind allen Impfempfehlungen der STIKO nachgekommen (Hepatitis A, Poliomyelitis, Tetanus und Diphtherie). Lediglich 75% der Reisenden nehmen eine für Kenia indizierte Malaria-Chemoprophylaxe ein (71% Mefloquin, 4% Atovaquon-Proquanil). 8% verzichten auf eine Chemoprophylaxe, 15% nehmen eine Prophylaxe ein, gegen die bereits Resistenzen beste-hen, zwei Personen (1%) eine homöopathische Prophylaxe. Sämtliche Personen, die auf eine Chemoprophylaxe verzichten, reisen nicht zum ersten Mal in ein tropisches Land. 44% der Reisenden leiden während der Reise an gesundheitlichen Beschwerden, wobei Durchfall mit 35% die mit Abstand häufigste Erkrankung ist. 20-29-jährige erkranken am häufigsten daran. Neben Durchfall stellen pulmonale Erkrankungen sowie Infektionen im HNO-Bereich die größte Gruppe von Erkrankungen dar. Folgende Symptome treten nur ver-einzelt auf: Sonnenbrand, Sonnenallergie, Insektenstiche, Fieber, Reizhusten, Atembeschwer-den, Schlafstörungen, Blasenentzündung, Furunkel am Unterarm, Gelenkbeschwerden, Hals-schmerzen, Herzrhythmusstörungen, Kopfschmerzen, Obstipation, Ohrgeräusche, Schüttel-frost, Sodbrennen, Übelkeit, Unruhe, Zahnentzündung, Zerrung am Fuß und geschwollene Augen. 3% benötigen wegen leichterer Beschwerden ärztliche Hilfe während der Reise. Schwerwiegende Erkrankungen oder Unfälle werden nicht genannt. Tropen-Erstreisende haben signifikant häufiger gesundheitliche Beschwerden als Reisende mit Tropenerfahrung. Keine bedeutende Rolle bei der Beschwerdehäufigkeit spielen in dieser Studie die Unterkunft am Reiseort, Organisation der Reise (durch eine Reisegesellschaft oder selbstständig), Vorerkrankungen und die Art der Malariaprophylaxe. 10% der Befragten ge-ben an, nach der Reise einen Arzt aufgesucht zu haben, 6% zur Vorsorge, 4% wegen leichter Beschwerden wie Durchfall oder Bronchitis. Während der Reise ist der Reisende zahlreichen Risiken ausgesetzt. Die Studie zeigt, dass neben impfpräventiblen Erkrankungen und Malaria auch weniger vital bedrohliche Erkran-kungen, wie Reisediarrhöe, Grippe oder ein Sonnenbrand, das Wohlbefinden der Reisenden einschränken können. Der Reisende sollte ausführlich über die bestehenden Risiken im Reise-land informiert werden, um eigenverantwortlich Risiken und Gefahren vermeiden zu können. Die reisemedizinische Beratung muss daher weit über die „klassischen“ Beratungsinhalte, wie Impfempfehlungen und Malariaprophylaxe, hinausgehen. Für die Berücksichtigung der Reisemedizin in der Aus- und Weiterbildung bestehen derzeit nur geringe Möglichkeiten, da sie als interdisziplinäres Fach weder einem Lehrgebiet noch einem Fachgebiet oder –bereich zuzuordnen ist. Durch eine Einbindung in ein Lehrgebiet wie die Allgemeinmedizin und Eingliederung in die Weiterbildungsordnung würde eine Verein-heitlichung der Aus- und Weiterbildung erreicht und damit eine Qualitätssicherung der reise-medizinischen Beratung begünstigt werden.
Infektionen sind eine wichtige Ursache für die Morbidität und Mortalität während der Behandlung von Kindern mit akuter myeloischer Leukämie (AML). In den letzten 20 Jahren konnte die Lebenserwartung dieser Patientengruppe vor allem durch die Intensivierung der Chemotherapie deutlich verbessert werden, wobei durch diese Intensivierung das Risiko für Infektionen zugenommen hat. In der Literatur existieren wenige Daten zur Inzidenz und Charakteristik der infektiö- sen Komplikationen unter Chemotherapie für AML. Um die Supportivtherapie jedoch weiter verbessern zu können bedarf es genauer Kenntnis der Häufigkeit, Erreger und Risikofaktoren während der Therapie einer AML. Die vorliegende Arbeit soll Grundlagen für eine Verbesserung von Prophylaxe und Therapie von infektiösen Komplikationen und möglicherweise auch für die Verbesserung der Gesamtüberlebensrate schaffen. Mit diesem Ziel wurden die Daten von 304 Kindern, die in 30 pädiatrisch- onkologischen Zentren nach dem Protokoll AML-BFM 93 behandelt wurden, ana- lysiert. Insgesamt traten bei den 304 Kindern 855 infektiöse Komplikationen auf, die in Fieber unbekannter Ursache (n=530; 62 %), mikrobiologisch (n=270; 31,6 %) und klinisch dokumentierte Infektionen (n=55; 6,4 %) eingeteilt wurden. 34,5 % der Infektionen traten im Rahmen der Induktionstherapie auf, in der insgesamt 92,1 % der Kinder zumindest eine infektiöse Komplikation erlitten, In 241 Fällen konnten pathogene Keime in der Blutkultur nachgewiesen wer- den: 199 mal handelte es sich um gram-positive (82,6 %) und 42 mal um gram-negative Keime (17,4 %). Unter den gram-postiven Keimen stellte die Gruppe der Staphylokokken (92), insbesondere die der koagulase-negativen Staphylokokken (77), die häufigsten Isolate, gefolgt von Streptokokken (78), darunter vor allem die Gruppe der Vi- ridans-Streptokokken (54). Signifikant häufiger traten Viridans-Streptokokken nach Therapieeinheiten auf, die hochdosiertes Ara-C enthielten. Während 114 infektiöser Komplikationen (13,3 %) wurden radiologisch Zeichen einer Pneumonie festgestellt. Eine Neutropenie als wichtigster Einzelrisikofaktor für Infektionen lag bei 682 (79,8 %) der infektiösen Komplikationen vor. Dabei wurden 85,5 % der nach- gewiesenen Erreger in einer Phase von Neutropenie isoliert. Insgesamt starben 20 Kinder an den Folgen infektiöser Komplikationen, darun- ter fünf von 28 Kindern mit Down-Syndrom (17,9 %). Die meisten infektassozi- ierten Todesfälle ereigneten sich während der frühen Induktionstherapie (11). Zur Verbesserung der Überlebensrate der Kinder, die sich einer Chemotherapie aufgrund von AML unterziehen müssen empfiehlt sich die Behandlung in dafür spezialisierten pädiatrisch-onkologischen Zentren. Außerdem sollte die Schwelle zur stationären Wiederaufnahme der Kinder, insbesondere bei pulmonaler Sym- ptomatik sehr niedrig sein. Zusätzlich ist eine frühzeitige Therapie mit Glyko- peptiden bei Kindern mit Fieber und Neutropenie insbesondere nach Therapie- blöcken, die hoch dosiertes Ara-C enthielten, zu erwägen.
Eine In-vivo-Studie zur Kompositseitenzahnversorgung nach sechs, zwölf und vierundzwanzig Monaten
(2005)
Die Verwendung von Kompositen als Amalgamalternative im Seitenzahnbereich hat aufgrund der Indikationseinschränkungen für Amalgam seit 1992 stark zugenommen. Jedoch wird die Langlebigkeit dieser Materialien kontrovers diskutiert. Bei der Verarbeitung von Kompositfüllungen müssen eine Reihe von Faktoren beachtet werden, die für den langfristigen Erfolg einer Füllung entscheidend sind. Der klinische Aufwand ist aufgrund der Techniksensitivität solcher restaurativer Versorgungen größer als bei Amalgamfüllungen. Wird bei der Anfertigung der Kompositfüllungen diesen Eigenschaften sowie der Einhaltung der empfohlenen Indikationsgrenzen Rechnung getragen, so kann man von einer ausreichend langen Lebensdauer der Kompositfüllungen ausgehen. Die vorliegende Studie hatte das Ziel, die klinische Bewährung von Kompositfüllungen der Klassen I und II des Materials Herculite XRV (Kerr, Karlsruhe, D) an einem Patientenkollektiv (n=138) mit 198 Füllungen innerhalb eines Beobachtungszeitraumes von zwei Jahren zu beschreiben. Die Füllungsqualität wurde in vivo, mittels klinischer Untersuchung, Abformung und Fotografie als auch nach Abformung in vitro, anhand von Replikationsmodellen, nach bestimmten Kriterien beurteilt. Im Folgenden sind die Ergebnisse der in vivo-Nachuntersuchung zusammengefaßt: Die Auswertungen der Parameter mit ästhetischem Schwerpunkt wie der anatomischen Form, der Farbanpassung, der Oberfläche und der Oberflächenverfärbung ergaben über den zweijährigen Beobachtungszeitraum eine relativ gleichmäßige Veränderung mit nur geringen Mängeln, die durchaus als klinisch akzeptabel eingestuft werden können. Die klinischen Ergebnisse zur Beurteilung der Randqualität ergaben nach einer Liegedauer von 12 Monaten die größten Qualitätsverluste, die sich nach 24 Monaten vergleichsweise nur noch geringfügig verschlechterten. Nach 24 Monaten wiesen 11,1% (mesial) bzw. 7,4% (distal), sowie 13,3% (okklusal) der Füllungen deutliche Randdefekte (Note 4) auf. Die Gesamtnote von 1,55 nach 6 Monaten zeigte einen signifikanten Unterschied zu jener nach 24 Monaten (1,91) (p=0,0007). Besser sind dagegen die Beurteilungen der Randverfärbungen, die sich nach 24 Monaten in einer Gesamtnote von 1,56 äußerten. Dies ist ein klinisch akzeptables Ergebnis. Hinsichtlich des abrasionsbedingten Materialverlustes wurde eine erhebliche Zunahme der Note 4-Bewertungen innerhalb der klinischen Untersuchung deutlich. An okklusalen Arealen sind nach 24 Monaten 15,0% der Füllungen klinisch nicht akzeptabel (Note 4). Ähnlich verhält es sich mit den Ergebnissen zur Beurteilung der Okklusion. Hier wurden nach 24 Monaten 12,7% der untersuchten Füllungen mit der Note 4 bewertet. Bei beiden Parametern wurde eine Gesamtnote von 1,79 (Materialverlust) bzw. 1,78 (Okklusion) erteilt, woraus sich letztendlich auch ein Zusammenhang beider Parameter bestätigt. Bereits nach 6 Monaten waren approximal deutlich sondierbare Materialüberschüsse vorhanden, die mit der Note 4 beurteilt wurden (6,3% mesial und 4,5% distal). Nach 24 Monaten nahmen diese zu, was sich in der abschließenden Gesamtnote von 1,51 widerspiegelte. Nach 24 Monaten Liegedauer ergab die gingivale Situation ein gutes klinisches Ergebnis (Gesamtnote 1,53). Dabei wurden 68,0% (mesial) und 58,3% (distal) mit der Note 1 beurteilt. Im gesamten Untersuchungszeitraum gab es keine vollständigen Füllungsverluste (Note 4). Der Anteil teilweise desintegrierter Füllungsanteile (Note 2) stieg von 4,5% nach 6 Monaten auf 13,3% nach 24 Monaten. Die Beurteilung der approximalen Kontaktpunktqualität schnitt in dieser Studie am schlechtesten ab. Bereits nach 6 Monaten waren 50,0% der mesialen und 52,9% der distalen Kontaktflächen klinisch nicht akzeptabel (Note 4). Nach 24 Monaten stiegen die Häufigkeiten auf 52,2% (mesial) und 55,6% (distal) an. Dies ergab eine abschließende Gesamtnote von 3,01. Trotz der ähnlichen Methodik der in vivo- und der in vitro-Nachuntersuchung dieser vorliegenden Studie zeigen die Ergebnisse der in vitro-Untersuchung mehr signifikante Veränderungen, als aus der in vivo-Untersuchung hervorgehen. Die Resultate der vorliegenden Studie zeigen, daß das Kompositmaterial Herculite XRV eine in materialspezifischer Hinsicht gute klinische Tauglichkeit zur Versorgung von Seitenzahnrestaurationen der Klassen I und II aufweist. Nach wie vor scheinen jedoch noch folgende Probleme in Hinblick auf die Verarbeitung von Kompositen vorzuliegen. 1. Zur Rekonstruktion eines guten approximalen Kontaktpunktes muß bei der Matrizentechnik, der Verkeilung der Matrize sowie der Applikation des Komposits auf äußerste Präzision Wert gelegt werden. 2. Als schwierig stellt sich die Überschußbeseitigung, insbesondere an approximalen Füllungsarealen dar. Sämtliche Materialüberschüsse müssen durch die Feinpräparation mit feinsten Finierern und Polierscheiben entfernt werden. Zusammenfassend ist daher für die Zukunft zu erwarten, daß diese in der Studie als bemerkenswerte Schwachstellen hervorgehobenen Punkte durch Einhalten bewährter klinisch methodischer Vorgehensweisen vermeidbar sind.
Die Literaturversorgung und Informationsvermittlung hat in unserer Gesellschaft eine große Bedeutung, vornehmlich in den Bereichen Forschung, Bildung und Lehre. Dabei spielen die Bibliotheken eine wichtige Rolle. Ein Verzeichnis mit Angaben zu den Bibliotheken, die über wirtschaftsrelevante Bestände verfügen, entspricht daher sicherlich einem dringenden Informationsbedarf in diesem, in besonderem Maße auf Fachliteratur angewiesenen Gebiet. Was den Umfang des Bibliotheksführers anbelangt, muss Folgendes festgestellt werden. Zum einen hat er nicht den Ehrgeiz, möglichst viele Bibliotheken nachzuweisen, sondern nur jene, die der Öffentlichkeit zugänglich sind. Leider sind aus diesem Grunde zahlreiche gut ausgestattete Bibliotheken (wie beispielsweise bestimmte Firmenbibliotheken) nicht in dem Verzeichnis erfasst. Zum anderen habe ich mich auf die Meldungen beschränkt, die ich aufgrund meiner Aufrufe erhalten habe. Diese umfassen 61 Bibliotheken, die im Hauptteil alphabetisch nachgewiesen werden. Erschlossen wird dieser Teil durch zwei Register, die den unterschiedlichen Bedürfnissen entsprechen sollen: Das Stichwortregister listet die Fachgebiete auf, die die Bibliotheken in ihren Meldungen als Beschreibung ihrer Bestände angegeben haben. Das Ortsregister soll jenen helfen, die feststellen wollen, ob in ihrem Wohnort oder der näheren Umgebung eine Bibliothek vorhanden ist, die Literatur speziell zu einem von ihnen gesuchten Gebiet hat.
Hintergrund: Neben anderen Faktoren wird Ciclosporin A (CSA) immer wieder mit der Entwicklung der Transplantatvaskulopathie (TVP) in Verbindung gebracht. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, den Einfluss verschiedener CSA-Regime auf die TVP in einem heterotopen Herztransplantationsmodell der Ratte zu bestimmen. Methoden:Nach heterotoper Herztransplantation (Lewis auf Fisher 344) wurden die Tiere mit 3mg/kgKG/d bzw. 12mg/kgKG/d, welches subkutan appliziert wurde, behandelt. Die Kontrollgruppe erhielt kein CSA. Die CSA-Blutspiegel wurden alle 10 Tage bestimmt. 20, 40, 60 und 80 Tage post transplantationem wurden die Inzidenz und der Schweregrad, gemessen als MVO (mean vessel occlusion), der TVP bestimmt. Ergebnisse: In der 12mg-Gruppe waren die CSA-Blutspiegel fast zehnmal höher als in der 3mg-Gruppe. Nur in der 12mg-Gruppe war die Inzidenz der TVP signifikant zur Kontrollgruppe reduziert. Kontinuierliche Therapie mit 3mg und 12mg CSA reduzierte die MVO signifikant, verglichen mit der Kontrollgruppe (p<0,05). Der Vergleich beider Dosisgruppen untereinander zeigte keine signifikanten Unterschiede. Das Absetzen der CSA-Therapie führte sowohl bei der Inzidenz als auch bei der MVO nach 80 Tagen zum Erreichen von Werten, die gegenüber der Kontrollgruppe nicht signifikant abwichen. Schlussfolgerung: Trotz der exzessiv höheren CSA-Blutspiegel der Hochdosigruppe im Vergleich zur Niedrigdosisgruppe konnte keine Schweregraderhöhung der TVP im Vergleich zur Niedrigdosigruppe festgestellt werden. Somit war CSA in diesen tierexperimentellen Ansatz nicht für die Entstehung der TVP verantwortlich.
Die Behauptung von Jürgen Habermas, man könne ohne „metaphysische Rückendeckung“ philosophieren, wird nicht nur von Manfred Kühn bezweifelt. So ist auch Richard Rorty der Ansicht, ein Begründungsanspruch, wie ihn Habermas trotz aller Distanznahme zum apelschen „Restfundamentalismus“ noch immer vertritt, könne nur metaphysisch genannt werden. In dem Text untersucht der Autor zunächst, welchen Begriff von "Metaphysik" Jürgen Habermas selbst verwendet, um dann aufzuzeigen, dass dieser sich durch spezielle Argumentationsstrategien von metaphysischen Annahmenfreizumachen versucht. Besonders folgenreich ist dabei die Strategie, auf naturalistische Argumentationsmuster Bezug zu nehmen. In seinen neueren Schriften spricht Habermas nun auch selbst von einem „schwachen Naturalismus“. Ein wichtiges Ergebnis der Arbeit ist, dass diese Strategie letztendlich mit bestimmten Aussagen der Diskursethik nicht in Einklang zu bringen ist, und in Folge dessen Widersprüche zwischen dem Versuch, keine metaphysische Rückendeckung zu verwenden und bestimmten ethischen Aussagen auftreten. Nachgewiesen wird dies anhand einer Analyse des Selbstbewusstseins- und des Begründungsbegriffs bei Habermas, wobei im Zusammenhang des Selbstbewusstseinsbegriffs vor allem die Bezugnahme auf Mead, im Zusammenhang des Begründungsbegriffs hauptsächlich die Detranszendentalisierung der Kantischen Ethik und die Auseinandersetzung mit Apel im Mittelpunkt stehen. Da eine Beschäftigung mit dem Naturalismus in den meisten philosophischen Diskursen im Rahmen epistemologischer Überlegungen stattfindet, versteht sich die Arbeit darüber hinaus implizit auch als eine Analyse der Auswirkungen naturalistischer Argumentationsstrategien auf ethische Fragestellungen. Sie verbindet die Analyse der metaphysischen Implikationen im Werk von Jürgen Habermas mit einer Untersuchung der Konsequenzen des habermasschen Naturalismus auf die Diskursethik.
Die Aggregation von Thrombocyten ist ein wichtiger physiologischer Schutzmechanismus zur primären Blutstillung nach Gefäßverletzungen. Dieser Vorgang kann jedoch unter pathologischen Bedingungen zu Herzinfarkten und Schlaganfällen führen. Der Aggregationsprozeß ist durch Ausbildung sogenannter "Fibrinogenbrücken" zwischen verschiedenen Thrombocyten gekennzeichnet. Dies wird durch Bindung von Fibrinogen an das aktivierte Integrin alphaIIbbeta3 auf der Thrombocytenoberfläche ausgelöst. Das kleine G-Protein Rap1B aus der Ras-Superfamilie reguliert den Aktivitätszustand von Integrinen und besitzt damit eine zentrale Rolle bei der Aggregation von Thrombocyten. Die Aktivierung von Rap1B wird durch eine Vielzahl von Plättchenagonisten innerhalb von wenigen Sekunden ausgelöst. Der von Thrombocyten und Gefäßendothelzellen gebildete Botenstoff Stickstoffmonoxid (NO) kann die Thrombocytenaggregation über den NO/cGMP-Signalweg hemmen. Das Signalmolekül NO aktiviert in Thrombocyten die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase (sGC), hierdurch wird die Synthese des sekundären Botenstoffes cGMP angeregt. Das cGMP-Molekül aktiviert nachfolgend die cGMP-abhängige Proteinkinase-Ibeta (cGK-Ibeta), welche die aggregationshemmende NO-Wirkung vermittelt. Die verantwortlichen Zielproteine der cGK-Ibeta wurden bis heute jedoch nicht hinreichend aufgeklärt. In der vorliegenden Arbeit sollten verschiedene Aspekte der NO-induzierten Hemmung der Thrombocytenaggregation untersucht werden. Dabei wurden neue Mechanismen dieser Inhibition identifiziert. Zum einen konnte eine kinetisch schnelle Hemmung der Rap1B-Aktivierung in Thrombocyten nachgewiesen werden. Zum anderen konnten einer cGK-Ibeta-vermittelten, kinetisch langsamen Rap1B-Phosphorylierung hemmende Effekte auf die Membranlokalisation von Rap1B in MDCK-Zellen und auf die Zellausbreitung von Hela-Zellen zugeordnet werden. Weiterhin wurde im Rahmen dieser Arbeit eine neue Proteininteraktion zwischen dem mitochondrialen CGI-51-Protein und Rap1B identifiziert und verifiziert. Zur Aufklärung eines Einflusses des NO/cGMP-Signalweges auf die Aktivierung von Rap1B in Thrombocyten wurde die NO/sGC/cGMP/cGK-Ibeta-Signalkaskade auf verschiedenen Stufen aktiviert oder gehemmt, bevor anschließend die Rap1GTPBildung mit verschiedenen Plättchenagonisten induziert wurde. Das aktive Rap1B wurde unter Verwendung eines Rap1GTP-bindenden Fusionsproteins präzipitiert und nachgewiesen. Durch NO-freisetzende Substanzen konnte eine Hemmung der Rap1BAktivierung erreicht werden. Auch die Aktivierung der sGC mit einem spezifischen Aktivator führte zur Inhibition von Rap1B. Die direkte Aktivierung der cGK-Ibeta konnte Rap1B ebenfalls hemmen, während eine Blockade der cGK-Ibeta die NO-induzierte Hemmung der Rap1-Aktivierung verhinderte. Die genannten Effekte des NO/cGMP-Signalwegs waren unabhängig vom Stimulus, der zur Rap1B-Aktivierung genutzt wurde, sowohl die Aktivierung über verschiedene G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) als auch die Aktivierung über Tyrosin-Kinasen wurden gehemmt. Eine detailliertere Untersuchung ergab, daß cGK-Ibeta die Ca2+-unabhängige Aktivierung von Rap1B hemmen konnte. Die Rolle der cGK-Ibeta wurde abschließend im unabhängigen Zellsystem der Megakaryocyten abgesichert. Die Hemmung der Rap1B-Aktivierung durch den NO/cGMP-Signalweg stellt einen schnellen Regulationsmechanismus zur Inhibition der Thrombocytenaggregation dar. Aus der Literatur ist eine kinetisch langsame Phosphorylierung von Rap1B an Serin-179 durch cGK-Ibeta bekannt. Zur Ermittlung ihrer Funktion wurden mikroskopische Untersuchungen der subzellulären Rap1B-Lokalisation in lebenden MDCK-Zellen durchgeführt. Hierbei konnte gezeigt werden, daß eine nicht-phosphorylierbare Rap1BMutante eine ausgeprägte Membranlokalisation aufweist, während eine phosphomimetische Rap1B-Mutante bevorzugt cytoplasmatisch lokalisiert ist. In einer weiterführenden Studie wurde der Effekt dieser Rap1B-Mutanten auf das Zellausbreitungsverhalten von Hela-Zellen analysiert. Die Expression der nichtphosphorylierbaren Rap1B-Mutante führte dabei zu einer signifikant gesteigerten Zellausbreitung, welche hingegen durch eine phosphomimetische Rap1B-Mutante deutlich abgeschwächt war. Dies impliziert einen zusätzlichen Mechanismus, über den der NO/cGMP-Signalweg die Adhäsion bzw. die Aggregation von Thrombocyten regulieren kann. Zur Identifizierung von neuen Interaktionspartnern, die spezifisch an phosphoryliertes Rap1B binden und dessen subzelluläre Verteilung oder Aktivität regulieren, wurde das Yeast-Two-Hybrid-System eingesetzt. Hierbei konnte das mitochondriale CGI-51-Protein als neuer Bindepartner von Rap1B identifiziert und in Säugerzellen verifiziert werden. Eine phosphospezifische Interaktion konnte allerdings nicht nachgewiesen werden. Das CGI-51-Protein spielt eine wichtige Rolle bei der Proteinsortierung in der äußeren Mitochondrienmembran. Die Funktion der Interaktion von CGI-51-Protein mit Rap1B wurde im Rahmen dieser Arbeit nicht untersucht. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß in der vorliegenden Arbeit erstmalig neue Erkenntnisse zur Regulation des kleinen G-Proteins Rap1B durch den NO/cGMP-Signalweg dargestellt sind. Dieser Regelmechanismus besitzt eine physioplogische Bedeutung bei der Inhibition der Thrombocytenaggregation.
Der derzeitige Stand der Gentherapie bedarf der Entwicklung neuer Systeme zur Selektion bislang unbekannter Proteine und zur Verbesserung der Gentransfereffizienz viraler Vektorsysteme. Bisher verwendete Systeme wie Phagen display bergen erhebliche Nachteile, die alle auf die Verwendung von Prokaryonten zurückzuführen sind. Deswegen wurde in der vorliegenden Arbeit ein System entwickelt, welches eine Selektion und Produktion von Proteinen im stets eukaryonten Kontext ermöglicht. Dazu wurde ein ein replikationskompetenter retroviraler Vektor entwickelt durch den eine erhebliche Steigerung der Gentransfereffizienz möglich ist. Beide Teilaspekte meiner Arbeit beruhen auf Modifikationen unterschiedlicher Stämme des Maus Leukämie Virus (MLV). Zur Selektion von Proteinen im eukaryonten Kontext wurde erstmalig eine retrovirale display Bibliothek etabliert, wobei ecotropes MLV varible Antikörper-Fragmente (scFv´s) auf der Oberfläche präsentiert. Eine Modellselektion mit dem Antigen Laminin, simuliert durch das Mischen von zwei erstellten Virusvarianten (7A5 Xa Mo/ L36 Xa Mo) in unterschiedlichen Konzentrationen, konnte die Selektion der Laminin-bindenen Variante L36 Xa Mo aus einem Überschuß von 10 hoch -4 nicht bindender 7A5 Xa Mo zeigen. Die Anreicherung der bindenden L36 Xa Mo Variante konnte ebenfalls aus dem Kontext einer erstellten retroviralen alphaHUVEC Bibliothek erzielt werden. Die Anwendbarkeit des Systems wurde durch diese Modellselektionen sowie durch die Selektion der alphaHUVEC Bibliothek auf VEGFR-1 als Antigen demonstriert. Derart selektionierte Proteine konnten im nächsten Schritt, unter Verwendung einer Furinspaltstelle im Hüllprotein des amphotropen MLV, in verschiedenen Zelllinien produziert werden. Gezeigt werden konnte eine effiziente Produktion und Sezernierung der verwendeten scFv´s bis zu einer Konzentration von 6µg/ml im Zellkulturüberstand, wobei der Tropismus des amphotropen MLVs nicht beeinflußt wurde. Die biologische Aktivität derart hergestellter Proteine, konnte mittels FACS und ELISA nachgewiesen werden. Eine Abtrennung von den viralen Bestandteilen kann durch Filtration mit molekularer Ausschlußgrenze erzielt werden. Besonders hervorzuheben ist die genomische Stabilität derart mordifizierter Viren. Trotz des zusätzlichen Leserahmens war das auf die beschriebene Weise modifizierte MLV über 12 Infektionszyklen genetisch stabil und gewährleistete so erstmalig eine stetige Produktion der gewünschten Proteine. Die erfolgreiche Anwendung dieses Vektorsystems zur Tumortherapie erwies sich bereits in weiterführenden Arbeiten.
Die Studie befasst sich mit Formenschatz, Sedimenten und Böden des Komadugu-Flusssystems. Neben einer grundsätzlichen Inventarisierung des bislang kaum erforschten Landschaftskomplexes lag der Schwerpunkt auf der Rekonstruktion von Systemveränderungen im Kontext des spätquartären Klimawandels. So sind die schmalen rezenten Auen teilweise in eine weitgespannte reliktische Überschwemmungsebene eingeschnitten, die möglicherweise synchron zu ehemaligen früh- bis mittelholozänen Tschadsee-Maxima bei Rückstau der Flüsse außerhalb der prominenten Bama-Beach-Ridge-Begrenzung entstand. Während die rezente Aue ein deutlich ausgeprägtes Mäandersystem aufweist, liegen in der Paläoschwemmebene komplexere fluviodeltaische Strukturen mit fließenden Übergängen der klassischen Gerinnebettmuster vor, deren häufige sprunghafte Verlagerung unter Ausräumung und Wiederverfüllung sich auch in der fluvialen Architektur des älteren Alluviums widerspiegelt. Bei Korngrößenanalysen ergab sich eine generelle Dominanz gut sortierter, feinsandiger Substrate. Darüber hinaus reflektieren die rezenten Alluvionen mit schluffigen Hochflut-, feinsandigen Uferbank- und mittel- bis grobsandigen Flussbettsedimentabfolgen sowie feinsandigen bis tonigen Gerinnefüllungen an Altarm-Standorten die fraktionierte Sedimentation in der modernen Aue. Demgegenüber sind die gradierten, feinsandigen Gerinnebett- und gerinnebettnahen Ablagerungen der Terrasse mit ihren äolisch überprägten Tops recht uniform ausgeprägt. Es zeichnen sich jedoch bestimmte Körnungsprovinzen ab, indem im Westen vor allem Feinstsande und Grobschluffe, in östlicher Richtung dann zunehmend sehr gut sortierte grobe Feinsande vertreten sind, wobei letztere aufgearbeitete lokale Dünensande repräsentieren. Der enge genetische Zusammenhang zeigt sich auch in Kornformen, Oberflächenbeschaffenheit und Schwermineralbestand der Sande, die von einer generellen Überlagerung der Transportmechanismen und polyzyklischen Aufarbeitung künden. Die Klimaxböden der östlichen Terrasse stellen offenbar luvic Arenosols/weakly leached ferruginous tropical soils dar, wenngleich aufgrund jüngerer Translokationsprozesse, ebenso wie im Westteil, lithomorphe Braunerden vorherrschen. Die Mehrzahl der durchgeführten OSL-Datierungen weist auf die Sedimentation des älteren Alluviums zur Wende des Pleistozäns zum Holozän hin. Sie markiert den geomorphologisch besonders aktiven Umbruch von ariden zu humiden Bedingungen, der im Einzugsgebiet des Komadugu spätestens gegen 12,5 ka erfolgte. Damit steht das fluviale Verhalten im ehemaligen Unterlaufbereich des Yobe-Systems in einem klaren Gegensatz zu einem für den trockenzeitlich-feuchtzeitlichen Übergang oftmals diagnostizierbaren morphodynamischen Wandel von instabilen zu stabilen Verhältnissen. Die zahlreichen wenig festgelegten Paläofließrinnen und feinsanddominierte Lithofazies als mutmaßliches Resultat einer durch Schichtfluten ausgelösten Dünenpediplanation künden von einem schwankendem, teilweise hoch energetischen Abflussverhalten, wie es am ehesten unter einem längerfristig wechselfeuchten Klimaregime vorgeherrscht haben könnte. Demgegenüber war die fluviale Formung zur Zeit der vollhumiden Maxima des Früh- und Mittelholozäns stark eingeschränkt, wobei es weder zu einer großflächigeren Sedimentation quasi-lagunaler Fazies noch zu kräftigeren Bodenbildungen kam. Die Einschneidung der rezenten Aue fand schließlich im Anschluss an das mittelholozäne Optimum bei Einsatz einer fortschreitenden Aridisierung statt.
G protein-coupled receptors (GPCRs) play regulatory roles in many different physiological processes and they represent one of the most important class of drug targets. However, due to the lack of three-dimensional structures, structure based drug design has not been possible. The major bottleneck in getting three-dimensional crystal structure of GPCRs is to obtain milligram quantities of pure, homogenous and stable protein. Therefore, during my Ph.D. thesis, I focused on expression, characterization and isolation of three GPCRs namely human bradykinin receptor subtype 2 (B2R), human angiotensin II receptor subtype 1 (AT1aR), and human neuromedin U receptor subtype 2 (NmU2R). These receptors were heterologously produced in three different expression systems (i.e. Pichia pastoris, insect cells and mammalian cells), biochemically characterized and subsequently solubilized and purified for structural studies The human bradykinin receptor subtype 2 (B2R) is constitutively expressed in a variety of cells, including endothelial cells, vascular smooth muscle cells and cardiomyocytes. Activation of B2R is important in pathogenesis of inflammation, pain, tissue injury and cardioprotective mechanisms. During this study, recombinant B2R was produced in methylotrophic yeast Pichia pastoris (3.5 pmol/mg), insect cells (10 pmol/mg) and mammalian cells (60 pmol/mg). The recombinant receptor was characterized in terms of [3H] bradykinin binding, G protein coupling, localization, and glycosylation. Subsequently, it was solubilized and purified using affinity chromatography. Homogeneity and stability of purified B2R was monitored by gel filtration analysis. Milligram amounts of pure and stable receptor were obtained from BHK cells and Sf9 cells, which were used for three-dimensional crystallization attempts. The second receptor, which I worked on, is human angiotensin II receptor subtype 1 (AT1aR). AT1aR is distributed in smooth muscle cells, liver, kidney, heart, lung and testis. Activation of AT1aR is implicated in the regulation of blood pressure, hypertension and cardiovascular diseases. Recombinant AT1aR was produced at high levels in Pichia pastoris (167 pmol/mg), while at moderate levels in insect cells (29 pmol/mg) and mammalian cells (32 pmol/mg). The recombinant receptor was characterized in terms of [3H] angiotensin II binding, localization, and glycosylation. Subsequently, the receptor was solubilized and purified using affinity chromatography. Homogeneity and stability of purified AT1aR was monitored by gel filtration analysis. Milligram amounts of pure and stable receptor were obtained from Pichia pastoris, which were used for threedimensional crystallization attempts. In addition to B2R and AT1aR, I also attempted to produce and isolate the human neuromedin U receptor subtype 2 (NmU2R), which was deorphanized recently. It is found in highest abundance in the central nervous system, particularly the medulla oblongata, spinal cord and thalamus. The distribution of this receptor suggests its regulatory role in sensory transmission and modulation. During this study, recombinant NmU2R was produced in Pichia pastoris (6 pmol/mg) and BHK cells (9 pmol/mg). Recombinant receptor was characterized with regard to [125I] NmU binding, localization and glycosylation. Subsequently, the receptor was solubilized and purified using affinity chromatography. Due to its low expression level, further expression optimization is required in order to obtain milligram amounts for structural studies. The long-term goal of this study was to obtain three-dimensional crystal structure of recombinant GPCRs. However, 3-dimensional crystallization of human recombinant membrane proteins still remains a difficult task. On the other hand, recent advances in the solid-state NMR spectroscopy offer ample opportunities to study receptor-ligand systems, provided milligram quantities of purified receptor are available. Therefore, in parallel to 3-dimensional crystallization trials, purified B2R was also used for solid-state NMR analysis in order to investigate the receptor bound conformation of bradykinin. Preliminary results are promising and indicate significant structural changes in bradykinin upon binding to B2R. Further experiments are ongoing and will hopefully result in the structure of receptor bound bradykinin. One of the challenges in GPCR crystallization is the small hydrophilic surface area that is available to make crystal contacts. One possibility to overcome this problem can be the reconstitution of a GPCR complex with an interacting protein for cocrystallization. For this purpose, I coexpressed B2R and AT1aR, which form a stable heterodimer complex, in BHK cells. I could successfully isolate the heterodimer complex by using two-step affinity purification. Unfortunately, this complex was not stable over time and disassociates within three days of purification. However, during coexpression of B2R and AT1aR in BHK cells, I observed that B2R was localized in the plasma membrane in coexpressing cells while it was retained intracellularly when expressed alone. This coexpression of AT1aR with B2R resulted in a four-fold increase in [3H] bradykinin binding sites on the cell surface. In addition, these two receptors were cointernalized in response to their individual specific ligands. Interestingly, colocalization of B2R and AT1aR was also found in human foreskin fibroblasts (which endogenously express both receptors), in line with the possibility that heterodimerization may be required for surface localization of B2R in native tissues as well. This is the first report where surface localization of a peptide GPCR is triggered by a distantly related peptide GPCR. These data support the hypothesis that heterodimerization may be a prerequisite for cell surface localization of some GPCRs. A second approach that I followed to stabilize the purified B2R was to reconstitute the B2R-β-arrestin complex. β-arrestin is a cytosolic protein that participates in agonist mediated desensitization of GPCRs and therefore dampens the cellular responses initiated by the activation of GPCRs. I tried to reconstitute B2R-β-arrestin complex in vitro by mixing purified B2R and purified β-arrestin. But, no interaction of these two proteins was observed in the pull-down assays. However, a C-terminal mutant of B2R (where a part of the C-terminus of the B2R is exchanged with that of the vasopressin receptor) was found to interact with β-arrestin in vitro as revealed by pull-down assays. In conclusion, this work establishes the production, characterization and isolation of three recombinant human GPCRs. Recombinant receptors were produced in milligram amounts and therefore, pave the way for structural analysis. The heterodimer complex of B2R-AT1aR and B2R-β-arrestin complex can be of great help during crystallization. In addition, it was also found for the first time that the surface localization of a peptide GPCR can be triggered by heterodimerization with a distantly related peptide GPCR.
In der Arbeit wurden neue Komplexbildner für die nasschemische, alkalische Reinigung von Siliciumhalbleiteroberflächen vorgestellt. Dabei handelte es sich neben kommerziell verfügbaren Verbindungen, wie beispielsweise Tiron, um den Chelatbildner Pyrinan und die vielversprechende Gruppe der 3-Hydroxypyridin-4(1H)-on-Komplexbildner („Pyridinone“). Insbesondere Letztere sind als effiziente Eisenkomplexbildner von präklinischen Untersuchungen zur Therapie von Eisenstoffwechselerkrankungen bekannt und haben deshalb großes Interesse hervorgerufen. Die Darstellung von Pyrinan und der Pyridinone war in befriedigenden bis guten Ausbeuten mit herkömmlichen Syntheseschritten möglich. Die Synthese konnte somit die im Abschnitt 1.2.1 erwähnten Anforderungen an die Komplexbildner befriedigen. Hinsichtlich der an die Strukturierung von Halbleitermaterialen geknüpften, jedoch bei der Präparation der Komplexbildner nicht realisierten Reinheitsbedingungen, wiesen diese einen teilweise erheblichen Kontaminationsgrad durch Metalle auf. Demzufolge hätten die Komplexbildner als potentielle Kontaminationsquellen bei der SC1-Reinigung von Siliciumsubstraten wirken können. Letzteres konnte jedoch im Rahmen der zehnminütigen Immersionsdauer in ¼/20 SC1 bei 70 °C weitgehend ausgeschlossen werden. Der Trend bei der nasschemischen Reinigung von Halbleitersubstraten mit immer stärker verdünnten Reinigunslösungen und reduzierten Reinigungsbadtemperaturen zu arbeiten, sollten dieses und die folgend zusammengefassten Ergebnisse noch weiter begünstigen. Es wurden Reinigungsexperimente mit Siliciumsubstraten und mit den Reinigungslösungen absichtlich zugesetzten Kontaminanten durchgeführt, um die Wirkungen der einzelnen Verbindungen besser studieren zu können. Es wurden die Metalle Al, Fe, Zn, Cu, Ni und Cr, die in der Halbleiterproduktion als gängige Kontaminanten auftreten, untersucht. Die Metalle Zn, Ni und Cu spielen in der SC1-Lösung, mit abnehmender Gewichtung in der genannten Reihenfolge, aufgrund deren Amminkomplexbildung keine nennenswerten Rolle als Oberflächenkontaminanten. Cr(III) wird in der SC1-Lösung zu Chromat oxidiert und kontaminiert aus diesem Grund die Oberfläche ebenfalls nicht. Dem gegenüber sind Al und Fe unter den gewählten Bedingungen sehr starke Oberflächenkontaminanten. Prinzipiell eignen sich fast alle untersuchten Komplexbildner, die Siliciumoberfläche vor der Kontamination durch Fe aus SC1 zu schützen. Hinsichtlich ihrer Wirksamkeit gegenüber Al und Zn wurden sie jedoch deutlich diskriminiert. Daraus schlussfolgernd ist der Einsatz mehrerer Komplexbildnern erforderlich, um die Kontaminationsgefahr der Siliciumoberfläche durch alle genannten Metalle gezielt kontrollieren und über einen gewissen Schwellenwert vermeiden zu können. Die Wirkung von Pyrinan und der Pyridinone ist vergleichbar, meistens jedoch deutlich besser, als die herkömmlicher Poly(alpha-aminomethylencarbonsäuren) (z. B. EDTA, Untersuchungen von IMEC). Sie erzielen Oberflächenkonzentrationen kritischer Kontaminanten (z. B. Fe) in der Größenordnung, die für die Prozessierung aktueller und künftiger Generationen von Bauelementen erforderlich sind. Konsequenterweise sind deshalb sowohl Pyrinan als auch die Pyridinonkomplexbildner und deren Verwendungszweck zum Patent angemeldet worden. In einem weiteren Teil der Arbeit wurde die Eignung der Komplexbildner bestimmt, hochkonzentrierte, den Halbleiterspezifikationen entsprechende Lösungen von H2O2 stabilisieren zu können. Die Stabilität wurde in Abhängigkeit von drei vorgegebenen Lagerungstemperaturen verfolgt. Sowohl die vorgestellten Verbindungen als auch die als Referenzsubstanz mituntersuchte Verbindung Dequest® 2060s konnten die an einen geeigneten Stabilisator gestellten Bedingungen nicht befriedigen. Lediglich die nicht stabilisierte Lösung von H2O2, die Referenzprobe, besaß eine, über den gesamten Beobachtungszeitraum ausreichende Stabilität. Das mangelhafte Abschneiden der vorgestellten Verbindungen als potentielle Stabilisatoren wird deren partieller bzw. vollständiger Oxidation durch H2O2 zugeordnet und ist am Beispiel von Dequest® 2060s weiter diskutiert worden. Im Zuge der Oxidation werden die intrinsischen Metallkontaminationen der Komplexbildner freigesetzt, wodurch die Kontaminanten in die Lage versetzt werden können, in das Reaktionsgeschehen katalytisch einzugreifen und die Zersetzung der Proben zu beschleunigen. Die Lagerung der Komplexbildner in konzentriertem NH3 stellt die Alternative zur Lagerung in H2O2 dar, wenn man zu einem fertig einsetzbaren, industriellen Produkt für die nasschemische Reinigung von Halbleiteroberflächen gelangen möchte, welches eine einstufige alkalische Reinigung (APM+®) ermöglicht. Hier konnten bis auf die Proben, welche Tiron als Komplexbildner enthielten, keine Besonderheiten festgestellt werden. Die mit Tiron versetzten Proben führen bereits nach sehr kurzer Lagerungsdauer zu einer intensiv rot gefärbten Lösung, die der im Alkalischen und durch Luftsauerstoff erfolgenden Oxidation von Tiron durch Luftsauerstoff zugerechnet wird. Eine, die Reinigungsexperimente ergänzende und wichtige Information, stellt die Stabilität der Komplexbildner und durch diese bedingt die der gesamten Reinigungslösung dar. Letztere wurde durch die titrimetrische Bestimmung der Konzentration von H2O2 ausgesuchter Reinigungslösungen bestimmt. Die Stabilität des Komplexbildners DEHP wurde stellvertretend für die ganze Gruppe (der einfachen Pyridinone) in verschiedenen, in der Halbleiterfertigung üblichen, alkalischen, H2O2 enthaltenden Reinigungslösungen untersucht. Die Stabilitätsbestimmungen von DEHP, ausgedrückt in Form dessen Halbwertszeit der Zersetzung in den Reinigungslösungen, wurden mit Hilfe der UV/Vis-Spektralphotometrie durchgeführt. Im Zuge der Stabilitätsbestimmungen wurde festgestellt, dass der Komplexbildner DEHP die Reinigungslösungen zwischen drei (im Fall von 1,65/1/5 TPM) bis vier (im Fall von ¼/20 SC1 und von 1,65/1/5 NC) Halbwertszeiten zu stabilisieren vermag. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass DEHP die niedrigste Halbwertszeit in Reinigungslösungen mit TMAH als Base und die höchste in solchen mit Cholin besitzt. Die in den ¼/20-SC1-Lösungen, also mit NH3 als Base, nimmt die mittlere Stellung der drei untersuchten Typen von Reinigungslösungen ein. Diese Abstufung der Stabilitäten wird einerseits dem individuellen komplexierenden Potential der einzelnen Basen als auch der von Cholin vermuteten Rolle, in der Reinigungslösung als Opferreduktionsmittel zu wirken und damit die Lebensdauer (Halbwertszeit) des Komplexbildners zu fördern, zugeordnet. Die UV/Vis-Spektralphotometrie hat sich darüber hinaus bei den Untersuchungen als einfach handhabbares und möglicherweise auch leicht automatisierbares Quantifizierungsverfahren zur Implementierung in bereits bestehende Reinigungsanlagen erwiesen.
Webbasierte Bildverteilung in der Radiologie : Performanzmessungen und Anforderungen an die Hardware
(2005)
Meßmethodik für Anzeigezeiten Unsere Ergebnisse zeigen, daß die auf dem Auslesen von Bildschirmpixeln basierende Methode 3 sehr stabil läuft und leicht zu interpretierende Resultate liefert. In dieser Hinsicht ist sie allen anderen Methoden überlegen. Der Zusatzaufwand der Softwareentwicklung machte sich bezahlt. Die auf Leistungsindikatoren (perfmon) basierende Methode 1 wird für Vortests empfohlen. Sie ist leicht zu implementieren, allerdings sind die Ergebnisse schwerer auszuwerten. Zusätzlich kann jedoch die Analyse von Leistungsindikatoren interessante Einblicke in die inneren Abläufe des BVS liefern. Phototransistoren (Methode 2) können angewendet werden, um jeden Einfluß auf das gemessene System auszuschließen. Ergebnisse der Messungen Unsere Ergebnisse zeigen, daß bei der Einführung eines Bildverteilungssystems der pro Zeiteinheit auf den Server übertragenen Datenmenge besondere Beachtung geschenkt werden muß. Folgende Aussagen gehen von einer maximalen Anzeigezeit von 5 Sekunden aus, die für klinische Anwendungen als ausreichend erachtet wird. 1. Hochleistungsfähige Hardware ist auf dem Klient-PC nicht nötig. 2. Rechner, die älter als ein Pentium II mit 350 MHz sind, sollten nur für gelegentliches Nachschlagen verwendet werden. In diesem Fall sollte verlustbehaftete Sekundärkompression verwendet werden, die Auflösung sollte 1280 x 1024 Pixel nicht überschreiten. 3. Auf schnelleren PCs sollte verlustbehaftete Sekundärkompression nur dann verwendet werden, wenn die verfügbare Netzwerkbandbreite unterhalb von 10 Mbit/s liegt. Generell sind 128 MB Arbeitsspeicher oder mehr zu bevorzugen und eine Bildschirmauflösung über 1280 x 1024 kann verwendet werden. 4. Windows 2000 ist auf modernen Rechnern (>PII/350MHz) Windows NT überlegen, auf älteren Rechnern ist Windows NT schneller. Daraus ist abzuleiten, daß zum Erzielen optimaler Ergebnisse auf moderneren Rechnern moderne Betriebssysteme eingesetzt werden sollten. 5. Die Hochladekapazität wird von simultanem Herunterladen geringfügig beeinflußt, hängt aber maßgeblich vom hochgeladenen Bildtyp und der Serverkonfiguration ab. Mit unserem Standardserver kann eine Hochladekapazität von 4 GB/h (96GB/t) erreicht werden. Dies scheint sogar für große Institutionen ausreichend. 6. Das gleichzeitige Hochladen von Bildern bremst die Anzeigezeiten deutlich. Während des Hochladens können nur vier bis sechs Klienten mit Anzeigezeiten von fünf Sekunden versorgt werden. Mit leistungsfähigerer Hardware scheint die Versorgung einer größeren Zahl von Klienten möglich. 7. Da Hochladekapazität und Anzeigezeit von einer stärkeren leistungsfähigeren Serverhardware deutlich profitieren, scheint ein Server mit zwei aktuellen Prozessoren und mindestens 1 GB RAM empfehlenswert. 8. Verlustbehaftete Primärkompression bringt gewisse Vorteile für Hochladekapazität und Anzeigezeit, wird aber nicht empfohlen, um die volle Bildqualität nicht zu verfälschen. Die Entscheidung für oder gegen verlustbehaftete Primärkompression ist jedoch von organisatorischen und rechtlichen Fragen überlagert. 9. Der Prozeß des Hochladens kann mehrere Stunden in Anspruch nehmen, was letztendlich klinisch inakzeptabel wird. Dies kann durch verbesserte Hardware oder eine veränderten BVS-Architektur oder mehrere intelligent zusammenarbeitende Server angegangen werden. 10. Webbasierte Bildverteilungssysteme sollten dezidierte Server für Empfang, Umwandlung und Verteilung der Bilder verwenden, um Hochverfügbarkeit, Performanz und spätere Erweiterbarkeit zu gewährleisten. Auf Empfangsserver kann verzichtet werden, wenn das BVS voll in das PACS integriert wird.
"Riezlern XIV" bestätigt, dass sich unsere Riezlern-Seminare auch im vierzehnten Jahr ihres Bestehens weiterhin großer Beliebtheit erfreuen und eine feste Einrichtung in unserem Ausbildungs-programm darstellen. Es handelt sich dabei eine Seminarreihe besonderen Stils, welche ich (Prof. Moosbrugger) 1992 gemeinsam mit Prof. Dirk Frank, meinem damaligen Mitarbeiter, ins Leben gerufen hatte. .... Als Ergebnis der seminaristischen Arbeit legen wir nun einen weiteren Band unserer "Riezlern-Reader" vor. Er befasst sich neben einem Einführungskapitel über rechtliche Grundlagen und aktuelle Studien in 17 von den Seminaristen aufbereiteten Kapiteln mit vier großen Themenbereichen, nämlich mit - methodischen Grundlagen - Operationalisierungen des Studienerfolgs - Möglichen Prädiktoren des Studienerfolgs sowie mit - Beispielen für Studierendenauswahltests.
Pflanzliche Biomasse bietet sich hervorragend als billiges und in großen Mengen verfügbares Ausgangssubstrat für industrielle Fermentationsprozesse an. Dabei könnte z.B. die Hefe Saccharomyces cerevisiae zur Herstellung von Bioalkohol eingesetzt werden. S. cerevisiae kann jedoch die in großen Mengen in der Biomasse enthaltenen Pentosen D-Xylose und L-Arabinose nicht vergären. Deshalb wäre ein Hefestamm mit entsprechend erweitertem Substratspektrum von großem wirtschaftlichen Interesse. In dieser Arbeit sollte rekombinante Hefestämme konstruiert bzw. optimiert werden, die in der Lage sind D-Xylose und/oder L-Arabinose zu Ethanol zu vergären. Zunächst wurde ein bereits vorhandener L-Arabinose vergärender Hefestamm unter Einsatz der Methoden der „gerichteten Evolution“ optimiert, L-Arabinose effektiver zu verstoffwechseln. Dies geschah durch repetitive Selektion auf Wachstum mit L-Arabinose als einziger Kohlenstoffquelle unter Sauerstoff-limitierten Bedingungen. Eine genetische und physiologische Charakterisierung des Stammes ergab, dass dieser sowohl Mutationen im Hefegenom als auch auf den L-Arabinose Stoffwechselweg exprimierenden Plasmiden erworben hatte. Dieser Stamm exprimierte die für den L-Arabinose Katabolismus notwendigen Enzyme und Transporter von vier verschiedenen Plasmiden. Für den industriellen Einsatz eines rekombinanten Hefestammes ist es jedoch unerlässlich, die Gene des L-Arabinose Katabolismus stabil in das Genom zu integrieren. In dieser Arbeit ist es gelungen, zwei der insgesamt drei essentiellen Gene des Stoffwechselweges in funktioneller Form in den rDNA-Locus von S. cerevisiae zu integrieren. Im letzten Teil der Arbeit konnte erstmals ein Hefestamm konstruiert werden, der sowohl die Gene des Stoffwechselweges für den L-Arabinose- als auch die des Stoffwechselweges für den D-Xylose-Katabolismus exprimiert. Der Stamm war in der Lage auf Nähragarplatten zu wachsen, bei denen L-Arabinose oder/und D-Xylose die einzigen Kohlenstoffquellen darstellten. Wachstumstests mit Flüssigkulturen sowie HPLC-Analysen des Zuckerverbrauchs ergaben jedoch, dass der Hefestamm überraschenderweise nicht in der Lage war, D-Xylose in Flüssigmedien zu verstoffwechseln. Mögliche Erklärungen hierfür werden diskutiert.
Infektionen mit Herpes simplex Virus Typ 1 und 2 sind weltweit verbreitet. HSV1 verursacht in den meisten Fällen orofaziale Infektionen, wohingegen HSV2 normalerweise für genitale Ulzerationen verantwortlich ist. Trotz dieser klassischen Einteilung ist in den letzten Jahren vermehrt diskutiert worden, wie groß der Anteil von HSV1 bei genitalen und HSV2 bei extragenitalen Infektionen ist. Die Daten von 453 Patienten mit positivem Nachweis einer Herpes simplex Virus Infektion (nachgewiesen über eine Hautabstrich Untersuchung mit anschließender Anzucht des Virus in Zellkultur) wurden retrospektiv ausgewertet. Es handelte sich um Patienten der Universitätsklinik Frankfurt, bei denen im Zeitraum zwischen Januar 1996 und Dezember 2002 ein oder mehrere positive HSV Abstriche untersucht werden konnten. Der nachgewiesene Herpestyp wurde mit verschiedenen Kriterien wie Alter und Geschlecht des Patienten, sowie Lokalisation der Herpesinfektion korreliert. Als Ergebnis ergab sich folgende Herpestypverteilung: Herpes simplex Virus Typ 1 positiv waren 66% der Isolate, 34% waren HSV2 positiv. Herpes Typ 2 konnte bei 38% der insgesamt 212 weiblichen Patienten und bei 30% der insgesamt 241 männlichen Patienten nachgewiesen werden. Auch in unserer Untersuchung konnte gezeigt werden, dass die in vielen Studien beschriebene typische Altersverteilung für HSV1 und HSV2 besteht: in der Altersgruppe der bis zu 10 Jahre alten Kinder waren alle Isolate HSV1 positiv. HSV2 positive Abstriche wurden erst mit Beginn des Alters der ersten Intimkontakte gefunden. Die meisten HSV1 und HSV2 Abstriche stammten aus der Altersgruppe der 31-40 Jahre alten Patienten. Wie erwartet konnte Herpes Typ 1 vermehrt aus extragenitalen Läsionen nachgewiesen werden: 95% dieser Abstriche waren HSV1 positiv. Anders sah die Typ-Verteilung der genitoanalen Abstriche aus: 75% dieser Läsionen wurden durch HSV2 und 25% durch HSV1 verursacht. Bei den Patienten mit Tumorerkrankung, Zustand nach Transplantation oder positivem HIV Status in der Anamnese, die mit über 50% einen Großteil des Gesamtkollektives bildeten, war die Herpestypverteilung im großen und ganzen mit dem restlichen Kollektiv vergleichbar. Viele Patienten dieses Kollektivs hatten mehrere Herpes simplex Virus positive Abstriche. Abschließend kann festgestellt werden, dass die typische Verteilung von HSV1 als Verursacher von extragenitalen Infektionen und HSV2 als Verursacher von genitoanalen Infektionen weitestgehend besteht. Allerdings war etwa ein Viertel dieser genitoanalen Infektionen durch HSV1 verursacht.
We evaluate the importance of the precautionary saving motive by relying on a direct question about precautionary wealth from the 1995 and 1998 waves of the Survey of Consumer Finances. In this survey, a new question has been designed to elicit the amount of desired precautionary wealth. This allows us to assess the amount of precautionary accumulation and to overcome many of the problems of previous works on this topic. We find that a precautionary saving motive exists and affects virtually every type of household. However, precautionary savings account for only 8 percent of total wealth holdings. Even though this motive does not give rise to large amounts of wealth, particularly for young and middle-age households, it is particularly important for two groups: older households and business owners. Overall, we provide strong evidence that we need to take the precautionary saving motive into account when modeling saving behavior. Klassifizierung: D91, E21, C21
Die Multiple-Sklerose (MS)-Mortalität 1975-1993 im Bundesland Nordrhein-Westfalen wurde kreisweise (n=54) ausgewertet und hinsichtlich geographischer Verteilung und Beziehung zu geoklimatischen und soziokulturellen Faktoren, vorwiegend aus den 1950er und 1970er Jahren, hin untersucht. Die jährliche MS-Rohmortalität betrug für das gesamte Bundesland 1,27 / 100000 und war damit vergleichbar der Rate in Baden-Württemberg (1,30 / 100000), jedoch niedriger als in Hessen (1,50 / 100000) und Rheinland-Pfalz (1,47 / 100000). Das Verhältnis Frauen / Männer betrug 1,17. Während sich für die vier zeitlichen Untereinheiten (1975-79; 1980-84; 1985-89; 1990-93) ein signifikant abnehmender Trend für die MS-Mortalität ergab, ließ die geographische Verteilung einen klassischen Nord-Süd-Gradienten vermissen. In der bivariaten Analyse nach Spearman ergab sich für alle Stadt- und Landkreise (n=54) eine signifikante (p <= 0,05) Korrelation für folgende Variable: „Fortzüge / Bevölkerung“ (negativ), „tatsächlich betriebene Betten in Sonderkrankenhäusern / Bevölkerung“, „Standardisierte Mortalitätsrate (SMR) 1976-80 des Kolonkarzinoms der Frauen“, „Ozon in µg / m³ Luft 1992“ und „Nickelverbindungen im Schwebstaub in µg /m³ 1989“. Öffentliche und private Realschulen, papiererzeugende und –verarbeitende Industrie, SMR des Blasenkarzinoms der Männer, Kraftfahrzeugdichte (negativ), Benzol- und Trichlorethan-Immission waren grenzwertig mit der MS-Mortalität assoziiert. In der nach Kreisgrößenklassen stratifizierten Analyse waren in den Stadtkreisen (n=23) „öffentliche und private Realschulen“, „Schülerzahlen an Realschulen“, „Beschäftigte in der Gesamtindustrie 1954 und 1976“, „Beschäftigte in der Metallindustrie 1954 und 1976“, Beschäftigte in der Textilindustrie 1976“, „Beschäftigte in der papiererzeugenden Industrie 1976“ (alle pro Bevölkerung), „Haus- und Kleingärten / Gesamtwirtschaftsfläche“, „SMR des Rektumkarzinoms 1976-80 der Männer“ (negativ) und „SMR des Hodgkin-Lymphoms 1976-80 der Männer“ mit der MS-Mortalität signifikant korreliert. In den Landkreise (n=31) zeigte sich für „Ärzte“, „tatsächlich betriebene Betten in Allgemeinkrankenhäusern“ und „tatsächlich betriebene Betten in Sonderkrankenhäusern“ (alle pro Bevölkerung), „SMR 1976-80 des Kolonkarzinoms der Frauen“, „Nickelverbindungen im Schwebstaub in µg / m³ 1989“ und „Arsenverbindungen im Schwebstaub in µg / m³ 1989“ eine signifikante Assoziation, während alle Klimadaten nicht signifikant waren. In der schrittweisen multivariaten Analyse für alle Kreise (n=54) schieden mit der „Backward elimination“- Methode alle Variablen aus dem Modell aus. Von den zahlreichen bivariat korrelierten Variablen waren die papierzeugende Industrie und das Kolonkarzinom bemerkenswert, da sie auch in einem Teil anderer untersuchter Regionen mit der MS-Rate verknüpft waren. Die Umweltparameter bedürfen zunächst der Bestätigung in weiteren Arealen.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Abhängigkeit der HBT-Radien im Rahmen des NA49-Experimentes bei einer Strahlenergie von 40 und 158 AGeV untersucht. Es zeigte sich, dass die Radien Rside, Rout und Rlong monoton mit der Zentralität von 2-3 fm bis 5-6 fm anwachsen, jedoch nur eine sehr geringe Energieabhängigkeit aufweisen. Dabei ist die Energieabhängigkeit bei Rside am schwächsten und bei Rlong am stärksten ausgeprägt. Bei Rout zeigte sich, dass die Werte bei 40 AGeV steiler mit der Zentralität ansteigen als die entsprechenden Werte bei 158 AGeV, was zur Folge hat, dass für zentrale Ereignisse Rout bei 40 AGeV um etwa 0.5 fm größer ist, als bei 158 AGeV. Die Signifikanz dieses Befundes ist wegen der statistischen (maximal 0.3 fm) und systematischen Fehler (maximal 1 fm) jedoch sehr gering. Allerdings wurde auch bei der Analyse zentraler Blei-Blei-Kollisionen[28] beobachtet, dass die Werte für Rout bei 40 AGeV größer sind als bei 158 AGeV. Die Radien beider Energien lassen sich als eine lineare Funktion der dritten Wurzel der Anzahl der Partizipanten beschreiben. Letztere sind ein Maß für die transversale Größe des Ausgangszustandes. Aus diesem Verhalten folgt, dass die HBT-Radien aus dem Ausgangszustand der Kollision bestimmt werden. Betrachtet man jedoch die geringe Energieabhängigkeit der HBT-Radien, so liegt der Schluss nahe, dass die HBT-Radien eher durch den Anfangszustand der Kollision bestimmt werden als durch den Endzustand. Dies steht im Widerspruch zu der üblichen Interpretation der Bose-Einstein-Korrelation in Schwerionenkollisionen. Beim Betrachten des Verhältnisses Rout/Rside als Funktion der Zentralität stellte sich heraus, dass es größer als eins ist und nur sehr schwach von der Zentralität abhängt. Der Wert von Rout/Rside nimmt dabei Werte zwischen 1.2 und 1.5 an. Ermittelt man aus Rout und Rside die Emissionsdauer, so stellt man fest, dass diese Größe bei beiden Energien nicht signifikant von der Zentralität abhängt und die Werte zwischen 2 und 4 fm/c liegen.
... Universitäten werden zunehmend als zentrale Institutionen der Zukunftssicherung dieses Landes wahrgenommen. Das ist Verpflichtung und – angesichts wirtschaftlicher Zwänge – Herausforderung zugleich. Schwerpunkt- und Profilbildung in Forschung und Lehre und enge Vernetzung mit Institutionen und Unternehmen der Region sind dazu unverzichtbar. Wir arbeiten sehr hart daran, die hochqualifizierte Ausbildung junger Menschen, die bei aller theoretischen Fundierung den Praxisbezug nicht außer Acht lässt, zu verbessern und Studienbedingungen zu bieten, die den hohen, internationalen Anforderungen genügen. Die Regierung des Landes Hessen unterstützt diese Universität in bundesweit einzigartiger Weise: Wir bauen die modernste Universität Europas. Sie dokumentiert damit ihr Vertrauen in die größte und schon heute forschungsstärkste hessische Universität und lässt ihr zugleich eine führende Rolle zuwachsen. Wir nehmen diesen Auftrag, uns aktiv in und für die Entwicklung der Metropolenregion RheinMain als eine der weltweit führenden Regionen einzubringen, gerne an. ...
Ca-Silikate als natürliche Einschlüsse in Diamanten sind so extrem selten und bislang wenig untersucht, daß der Weg, sie synthetisch herzustellen, um entsprechende Analysen durchführen zu können, gerechtfertigt wird. Um die Veränderungen über einen großen Druckbereich bis zu Bedingungen, die dem Unteren Erdmantel entsprechen, durchführen zu können, wurde ein neues Hochdrucklabor mit einer Multi-Anvil-Presse aufgebaut. In dieses Labor sind viele Erfahrungen aus eigenen Experimenten und aus anderen Arbeitsgruppen eingeflossen, sodaß eine leistungsfähige Hochdruckanlage zur Verfügung steht. Kernstück dieses Hochdrucksystems ist der innere Hochdruckaufbau, wobei nicht ein bereits etablierter Hochdruckaufbau kopiert, sondern - durch das Integrieren der Vorzüge von unterschiedlichen Systemen - ein eigenständiger Hochdruckaufbau entwickelt wurde. Das System ist für weitere Ausbaumöglichkeiten vorbereitet, sodaß z. B. großvolumige Kapseln zusammen mit den Ceramcast-Oktaedern bis 80 kbar eingesetzt werden können, bzw. der maximale Druckbereich mit einem 10/4 mm Aufbau bis über 200 kbar ausgeweitet werden kann. Die Untersuchung der Reaktionskinetik an den Ca-Silikatphasen stellt eine besondere Herausforderung dar. Aus vorangegangenen Experimenten und Untersuchungen ist die "nicht Quenchbarkeit" von Ca-Perovskit und die Amorphisierung von Ca-Walstromit bekannt, sodaß sich die Untersuchungen mittels der herkömmlichen Hochdruckmethoden für diese Fragestellung als nachteilig erweisen. Dank der Zusammenarbeit mit dem "Material Science Laboratory" am Synchrotron in Daresbury bot sich die Möglichkeit, in situ Hochdruckexperimente an den Ca-Silikatphasen durchzuführen. Es stand nur eine begrenzte Entwicklungszeit zur Verfügung, um die neuartige "fine-to-fine" Geometrie zu entwickeln und zu erproben. Mit diesem Hochdruckaufbau ist es gelungen, in situ Hochdruckexperimente bei bis zu 150 kbar und 1400°C durchzuführen und dabei Ca-Perovskit zu kristallisieren. Mit den kleineren 10mm MgO-Oktaedern und 5 bzw. 4 mm Truncation an den Wolframcarbid-Würfeln sind sogar bei gleicher Geometrie noch höhere Drücke realisierbar. Die Beobachtungen an den durchgeführten Experimente ermöglicht eine Aussage zur Reaktionskinetik der Phasenumwandlung bei Ca-Silikaten. Die Disproportionsreaktion von Ca-Perovskit zu den zwei Phasen Larnit und Si-Titanit läuft sehr rasch ab, wo hingegen die Rekombinationsreaktion dieser beiden Phasen zu Ca-Walstromit kinetisch gehemmt und innerhalb von Stunden keine Umwandlung beobachtet werden konnte. Darüber hinaus bestätigen die eigenen Experimente ein Einsetzen der Amorphisierung von Ca-Perovskit bei Drücken unterhalb von 10 kbar. Eine Amorphisierung von Ca-Walstromit wurde auch nach vollständiger Druckentlastung nicht beobachtet. Werden die Beobachtungen der kinetischen Experimente der Phasenumwandlung an Ca-Silikaten auf die natürlichen Bedingungen bei der Diamantentstehung und deren Aufstiegspfad übertragen, spricht dies für ein Modell des raschen Aufstiegs aus dem Unteren Mantel bzw. der Übergangszone und einem Steckenbleiben im Oberen Mantel bei moderaten Drücken. Der Weg an die Erdoberfläche findet dann zu einem späteren Zeitpunkt ebenfalls mit schnellen Aufstiegsgeschwindigkeiten statt. Die Ergebnisse der Löslichkeits-Hochdruckexperimente von Kalium und Phosphor bestätigen die Beobachtungen, die an den natürlichen Ca-Silikateinschlüssen gemacht wurden. In dem Zweiphasenfeld, in dem Larnit zusammen mit Si-Titanit koexsistiert, hebt sich vor allem die sehr hohe Löslichkeit von Kalium und Phosphor hervor. Zwar wurde bereits in den natürlichen Einschlüssen ein auffallend hoher Gehalt dieser Elemente beobacht, die Experimente zur maximalen Löslichkeit zeigen jedoch, daß sich weitaus höhere Gehalte im Larnit lösen können. Für diese Phase trifft die gekoppelte Substitution von Kalium und Phosphor gegen Calcium und Silicium im Verhältnis 1 : 1 zu. Interessant ist zudem die offenbare Druckhabhängigkeit der Löslichkeit in Larnit. Für eine geobarometrische Anwendung dieses Druckeffekts ist das Stabilitätsfeld mit nur 20 kbar relativ schmal, so daß der Druckgradient gering ist. Die Titanit-Struktur erweist sich im Gegensatz dazu als nicht kompatibel für diese Elemente. In Si-Titanit werden nur extrem geringe Gehalte an Kalium und Phosphor eingebaut. In den natürlichen Einschlüssen wurden gleichermaßen geringe Gehalte nachgewiesen. Damit kann vom Erreichen der maximalen Löslichkeit in den natürlichen Proben ausgegangen werden. Als potentieller Träger von Kalium und Phosphor in der Übergangszone ist die Phase Larnit. Sie kann sehr hohe Gehalte dieser Elemente aufnehmen, mit steigendem Druck nimmt die Löslichkeit jedoch ab. Direkte Messungen der Löslichkeit an Ca-Perovskit liegen bislang nicht vor. Die Experimente an der unteren Stabilitätsgrenze zeigen sehr geringe Gehalte an Kalium und Phosphor. Eine Substitution in dieser sehr dichten Struktur findet nicht statt. Die geringe Löslichkeit in Ca-Perovskit entspricht nicht dem erwarteten Ergebnis. Diese Phase galt bislang als möglicher Träger von Kalium und Phosphor im Unteren Mantel. Wenn davon ausgegangen wird, daß Einschlüsse, in denen Larnit und Si-Titanit nachgewiesen werden, möglicherweise ehemals Ca-Perovskit gewesen sind und damit eine Herkunft aus dem Unteren Mantel haben, so sprechen die hohen Gehalte an Kalium und Phosphor in Larnit gegen diese Annahme. Ein Einschluß, der als Ca-Perovskit im Unteren Mantel kristallisiert ist, kann nicht die großen Mengen an Kalium und Phosphor einbauen, wie sie dann im Larnit als direkte Umwandlungsphase nachgewiesen werden. Möglicherweise sind Einschlüsse, die hohe Gehalte an Kalium und Phosphor zeigen, in dem Zweiphasenstabilitätsfeld Larnit/Si-Titanit kristallisiert, und ein Hinweis darauf, daß sie kein Disproportionsprodukt aus vormaligem Ca-Perovskit sind. Bislang ungeklärt bleibt die Frage, ob mit höherem Druck die Löslichkeit von Kalium und Phosphor in Ca-Perovskit zunimmt. Wenn eine Druckabhängigkeit der Löslichkeit vorliegt, würde dies dafür sprechen, daß die Diamanten mit Ca-Perovskit-Einschlüssen aus dem Unteren Mantel stammen und nicht aus der Übergangszone. Die Annahme der Herkunft dieser speziellen Diamantparagenese aus dem Unteren Mantel wird auch durch das Auftreten von Ferro-Periklas und Stichovit zusammen mit Ca-Perovskit im gleichen Diamantkristall bekräftigt. Zukünftige Experimente bei höheren Drücken könnten die Frage klären, ob bei einer Druckerhöhung eine Zunahme der Löslichkeit in Ca-Perovskit beobachtet wird. Eine beachtliche Zunahme der Löslichkeit mit dem Druck würde das Modell der Herkunft der Ca-Silikateinschlüsse aus dem Unteren Mantel stützen. Die Löslichkeit von Kalium und Phosphor in Ca-Walstromit zeigt sowohl in den natürlichen Einschlüssen als auch in den Experimenten mittlere Gehalte dieser Elemente an. Abweichend von den Beobachtungen in den Einschlüssen ist jedoch der erhöhte Kaliumgehalt, der nicht den erwarteten stöchiometrischen Austausch von 1 : 1 wiedergibt. Untersuchungen an natürlichen Ca-Walstromit als Einschlüsse in Diamanten werden zukünftig von besonderem Interesse sein, da diese Einschlüsse entsprechend häufiger auftreten und als Probenmaterial vorliegen. Weitere Experimente im Ca-Walstromit-Stabilitätsfeld mit unterschiedlichen Gehalten an Spurenelementen und entsprechenden Strukturuntersuchungen können die Frage der Stabilität bzw. der Amorphisierung klären. Ein unmittelbares Amorphisieren von Ca-Walstromit nach der Druckentlastung wird nicht beobachtet und auch die energiereiche Strahlung der Mikrosonde bzw. des Synchrotrons hat keine Amorphisierung zur Folge. Beim Bestrahlen mit der sehr energiereichen Strahlung bei den TEM-Untersuchungen zeigt sich jedoch, daß Ca-Walstromit nicht sehr stabil ist und innerhalb weniger Minuten amorphisiert. Die TEM-Untersuchungen weisen auf mögliche Polymorphe von Ca-Walstromit hin. Wenn sich unterschiedliche Polymorphe nachweisen lassen, ist von abweichenden Löslichkeiten und unter Umständen anderen Einbaumechanismen in den Phasen auszugehen.
In einer Gabor-Linse wird durch ein axiales magnetisches Feld und ein longitudinales Potential ein so genanntes nichtneutrales Plasma (NNP) stabil eingeschlossen. Das elektrische Feld der Ladungsträgerwolke wirkt fokussierend auf Ionenstrahlen, die das Linsenvolumen passieren. Dieses Konzept, das D. Gabor 1946 vorstellte, wurde hinsichtlich seiner Eignung zur Ionenstrahlfokussierung seit den 1970-er Jahren untersucht, denn Gabor-Linsen ermöglichen eine elektrostatische Fokussierung erster Ordnung bei gleichzeitiger Raumladungskompensation im gesamten Transportkanal und haben damit einen großen Vorteil gegenüber den konventionellen Linsensystemen. Hauptsächlich zwei Gründe sprachen jedoch nach den meisten Experimenten gegen einen Einsatz dieses Linsentyps in Beschleunigern: Die erreichte Einschlusseffizienz und die Abbildungseigenschaften der eingeschlossenen Raumladungswolke blieben weit hinter den Erwartungen zurück. Erst ein geändertes Konzept zur Befüllung der Linse mit Elektronen und ein parallel zu den Experimenten entwickeltes numerisches Verfahren zur Bestimmung der Plasmaparameter ermöglichte die Entwicklung eines Linsensystems, das die Vorteile gegenüber konventionellen Ionenoptiken sichtbar werden ließ In der vorliegenden Arbeit wird neben der theoretischen Beschreibung des Plasmaeinschlusses der Aufbau und die Funktionsweise einer Gabor-Linse dargestellt. Experimentelle Befunde zur Strahlinjektion in einen RFQ unter Verwendung einer LEBT-Sektion, bestehend aus zwei Gabor-Linsen werden präsentiert. Nach der Beschleunigung des Ionenstrahles durch einen RFQ auf eine Energie von etwa 440 keV sollten Transportexperimente zeigen, ob eine neu entwickelte Hochfeld Gabor-Linse (HGL) zur Fokussierung dieses Strahles eingesetzt werden kann. Die Strahlenergie ist dabei mit der vergleichbar, die im HIF-Projekt (Heavy Ion Fusion) für die Injektion des Bi1+-Strahles in die erste Beschleunigerstruktur geplant ist. Insbesondere war bei den Experimenten mit dem durch den RFQ beschleunigten Strahl die Einschlusseffizienz bezüglich der Elektronendichte in der HGL von Interesse und auch das Verhalten des NNP bei der Fokussierung eines gepulsten Ionenstrahles.
In the classical Dirac equation with strong potentials, called overcritical, a bound state reaches the negative continuum. In QED the presence of a static overcritical external electric field leads to a charged vacuum and indicates spontaneous particle creation when the overcritical field is switched on. The goal of this work is to clarify whether this effect exists, i.e. if it can be uniquely defined and proved, in time-dependent physical processes. Starting from a fundamental level of the theory we check all mathematical and interpretational steps from the algebra of fields to the very effect. In the first, theoretical part of this thesis we introduce the mathematical formulation of the classical and quantized Dirac theory with their most important results. Using this language we define rigorously the notion of spontaneous particle creation in overcritical fields. First, we give a rigorous definition of resonances as poles of the resolvent or the Green's function and show how eigenvalues become resonances under Hamiltonian perturbations. In particular, we consider essential for overcritical potentials perturbation of eigenvalues at the edge of the continuous spectrum. Next, we gather various adiabatic theorems and discuss well-posedness of the scattering in the adiabatic limit. Then, we construct Fock space representations of the field algebra, study their equivalence and give a unitary implementer of all Bogoliubov transformations induced by unitary transformations of the one-particle Hilbert space as well as by the projector (or vacuum vector) changes as long as they lead to unitarily equivalent Fock representations. We implement in Fock space self-adjoint and unitary operators from the one-particle space, discussing the charge, energy, evolution and scattering operators. Then we introduce the notion of particles and several particle interpretations for time-dependent processes with a different Fock space at every instant of time. We study how the charge, energy and number of particles change in consequence of a change of representation or in implemented evolution or scattering processes, what is especially interesting in presence of overcritical potentials. Using this language we define rigorously the notion of spontaneous particle creation. Then we look for physical processes which show the effect of vacuum decay and spontaneous particle creation exclusively due to the overcriticality of the potential. We consider several processes with static as well as suddenly switched on (and off) static overcritical potentials and conclude that they are unsatisfactory for observation of the spontaneous particle creation. Next, we consider properties of general time-dependent scattering processes with continuous switch on (and off) of an overcritical potential and show that they also fail to produce stable signatures of the particle creation due to overcriticality. Further, we study and successfully define the spontaneous particle creation in adiabatic processes, where the spontaneous antiparticle is created as a result of a resonance (wave packet) decay in the negative continuum. Unfortunately, they lead to physically questionable pair production as the adiabatic limit is approached. Finally, we consider extension of these ideas to non-adiabatic processes involving overcritical potentials and argue that they are the best candidate for showing the spontaneous pair creation in physical processes. Demanding creation of the spontaneous antiparticle in the state corresponding to the overcritical resonance rather quick than slow processes should be considered, with a possibly long frozen overcritical period. In the second part of this thesis we concentrate on a class of spherically symmetric square well potentials with a time-dependent depth. First, we solve the Dirac equation and analyze the structure and behaviour of bound states and appearance of overcriticality. Then, by analytic continuation we find and discuss the behaviour of resonances in overcritical potentials. Next, we derive and solve numerically (introducing a non-uniform continuum discretization for a consistent treatment of narrow peaks) a system of differential equations (coupled channel equations) to calculate particle and antiparticle production spectra for various time-dependent processes including sudden, quick, slow switch on and off of a sub- and overcritical potentials. We discuss in detail how and under which conditions an overcritical resonance decays during the evolution giving rise to the spontaneous production of an antiparticle. We compare the antiparticle production spectrum with the shape of the resonance in the overcritical potential. We study processes, where the overcritical potentials are switched on at different speed and are possibly frozen in the overcritical phase. We prove, in agreement with conclusions of the theoretical part, that the peak (wave packet) in the negative continuum representing a dived bound state partially follows the moving resonance and partially decays at every stage of its evolution. This continuous decay is more intensive in slow processes, while in quick processes the wave packet more precisely follows the resonance. In the adiabatic limit, the whole decay occurs already at the edge of the continuum, resulting in production of antiparticles with vanishing momentum. In contrast, in quick switch on processes with delay in the overcritical phase, the spectrum of the created antiparticles agrees best with the shape of the resonance. Finally, we address the question how much information about the time-dependent potential can be reconstructed from the scattering data, represented by the particle production spectrum. We propose a simple approximation method (master equation) basing on an exponential, decoherent decay of time-dependent resonances for prediction of particle creation spectra and obtain a good agreement with the results of full numerical calculations. Additionally, we discuss various sources of errors introduced by the numerical discretization, find estimations for them and prove convergence of the numerical schemes.
Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Photodoppelionisation des H2-Moleküls mit zirkular polarisiertem Licht. Dabei sollte nach Anzeichen von Doppelspaltinterferenzen in den Photoelektronenwinkelverteilungen gesucht werden. Die Erscheinungen im klassischen Doppelspaltexperiment basieren auf der Interferenz der nach dem Huygenschen Prinzip gebeugten ebenen Wellen. In Analogie dazu stellen nun im molekularen System die beiden Kerne die Emissionszentren der Elektronenwelle dar. Die Interferenzerscheinung wird dabei durch die von beiden Kernen gleichzeitig emittierte Elekltronenwelle hervorgerufen. Die Photodoppelionisation des H2-Moleküls wurde mit einer Photonenenergie von 240 eV durchgeführt, um eine Wellenlänge der ionisierten Elektronen in der Größenordnung des Gleichgewichtsabstands der Kerne von 1.4 a.u. zu erreichen. Zur Erzeugung des Interferenzeffektes hätte eigentlich die Einfachionisation des Moleküls ausgereicht, da die Welle eines Elektrons gleichzeitig von beiden Protonen ausläuft. Es wurde trotzdem die Doppelionisation durchgeführt, da so die Ionen in Koinzidenz gemessen werden können und die Impulserhaltung in der Coulomb-Explosion des Moleküls zur Identifikation von H2-Ionisationsereignissen verwendet werden kann. Weitere Vorteile sind die Beobachtung der Elektronenkorrelation für verschiedene Energieaufteilungen der Elektronen, sowie die Möglichkeit der Bestimmung des internuklearen Abstandes aus der kinetischen Energie der Ionen (KER). Zunächst wurde die Winkelverteilung der Photoelektronen für eine extrem asymmetrische Energieaufteilung untersucht. Die Lage und Größe der Interferenzmaxima und -minima in der Elektronenwinkelverteilung wurde dann mit der im klassischen Doppelspaltexperiment auftretenden Interferenzstruktur verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass das Interferenzminimum sich wie im Falle des klassischen Doppelspaltes unter einem Winkel von ca. 52° relativ zur Spalt- bzw. Molekülachse befindet. Die Größenverhältnisse von Haupt- zu Nebenmaximum wichen dagegen von den klassischen Erwartungen ab. Während beim Doppelspalt das Hauptmaximum bei 90° relativ zur Spaltachse liegt, lag in diesem Experiment das ausgeprägteste Maximum unter 0°, d.h. entlang der Molekülachse. Die experimentellen Ergebnisse wurden daraufhin mit einigen Theorien verglichen. Die Theorie von Cherepkov und Semenov, welche die Einfachionisation des Wasserstoffmoleküls für zirkular polarisiertes Licht behandelt, berechnet die Elektronenwinkelverteilung durch die Hinzunahme der Streuung der Photo-elektronenwelle am benachbarten Proton. Die Berücksichtigung dieses Effektes führt zu einer deutlich besseren Beschreibung der Daten. Da es sich in diesem Experiment um die Doppelionisation des Moleküls handelt, auch für Fälle bei denen einem Elektron nahezu keine kinetische Energie zukommt, muss die Wechselwirkung zwischen allen Fragmenten, insbesondere zwischen den Elektronen berücksichtigt werden. Die 5C-Theorie [Wal00] berücksichtigt die Coulomb-Wechselwirkung zwischen allen Fragmenten des Wasserstoffmoleküls. Die Wechselwirkung zwischen den Ionen kann allerdings im Rahmen der Born-Oppenheimer-Näherung vernachlässigt werden. Der 5C-Rechnung zeigt, wie die experimentellen Daten, verstärkte Maxima entlang der Molekülachse, jedoch ist hier die Änderung des Größenverhältnisses zu extrem im Vergleich zu den experimentellen Daten. Um die experimentell gefundene Elektronenwinkel-verteilung zu rekonstruieren, dürfen dennoch anscheinend weder Streueffekte noch die Coulomb-Wechselwirkung der Fragmente vernachlässigt werden. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde die Energieaufteilung der Elektronen variiert. Die Interferenzstruktur wurde für verschiedene Energien des langsamen Elektrons untersucht. Je höher die Energie des langsamen Elektrons war, umso schwächer wurde das Maximum 0. Ordnung (senkrecht zur Molekülachse) der Interferenzen des schnellen Elektrons. Die unveränderte Größe des Maximums 1. Ordnung (entlang der Molekülachse) wurde auf die Überlagerung der Streueffekte sowie der Coulomb-Wechselwirkung mit der Interferenzstruktur zurückgeführt. Über die Energie der Protonen wurde im Experiment zudem der internukleare Abstand zum Zeitpunkt der Photoabsorbtion bestimmt. Es zeigt sich eine deutliche Abhängigkeit des Interferenzmusters vom internuklearen Abstand. Die experimentell gefundene Abhängigkeit entspricht dabei der des klassischen Doppelspalts. Schließlich wurde die Elektronwinkelverteilung für eine feste Emissionsrichtung des langsamen Elektrons untersucht. In den experimentellen Daten konnte deutlich die Unterdrückung der Emissionswahrscheinlichkeit des schnellen Elektrons entlang der Emissionsrichtung des langsamen Elektrons beobachtet werden. Diese Elektronenwinkelverteilung konnte durch eine Faltung der reinen Interferenz – erzeugt durch die Integration über den Zwischenwinkel der Elektronen - mit der reinen Elektronenwechselwirkung - erzeugt durch die Integration über die Stellung der Molekülachse - rekonstruiert werden. Die Verteilung nach der Integration über die Molekülachse ähnelte dabei der Struktur der Elektronenwinkelverteilung nach der Doppelionisation des Heliumatoms. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass die gemessene Winkelverteilung der Photoelektronen des doppelionisierten Wasserstoffmoleküls aus einer Überlagerung der Coulomb-Wechselwirkung der Elektronen des heliumähnlichen Systems mit der Interferenzstruktur besteht. Das bedeutet, die Elektron-Elektron-Korrelation und die Doppelspaltinterferenz sind zwei separate Prozesse. Die Elektronen verlassen den Molekülverband wie im Heliumatom über den SO- bzw. den TS1-Prozess und das langsame Elektron führt nicht zur Dekohärenz.
This thesis is devoted to the study of Micro Structured Electrode (MSE) sustained discharges. Innovative approaches in this work are i) the implementation of MSE arrays for high-pressure plasma generation and ii) the use of diode laser atomic absorption spectroscopy for investigating sub-millimetric discharges. By means of MSE arrays the discharge gap is scaled down to the sub-millimetric range and accordingly the working pressure could be increased up to atmospheric. It should be underlined that besides the ease of use, since expensive vacuum equipment is not required, high-pressure discharges offer also a high density of active species. A MSE consists of holes, regularly distributed in a composite sheet made of two metal layers separated by an insulator. The electrodes and insulator thickness and the diameter of the holes are in the 100 micrometer range. Based on these microstructures stable non-filamentary DC discharges are generated in noble gases and gas mixtures at pressures up to 1000 mbar. The MSE sustained discharge can be considered as a normal glow discharge whereby the excitation and ionization efficiency is increased by the specific electrode configuration (hollow cathode geometry). Large area high-pressure plasma can be achieved by parallel operation of a large number of microdischarges. Parallel operation of up to 200 microdischarges without individual ballast was proven for pressures up to 300 mbar. Furthermore, arrays of resistively decoupled microdischarges were operated up to atmospheric pressure. Spectral investigations have revealed the presence of highly energetic electrons (20 eV), a large density of atoms in metastable states (1013 cm-3) and a high electron density (1015 cm-3). Although the plasma confined inside the hole of the MSE may reach gas temperatures up to 1000 K, the ambient gas temperature immediately above the microstructure exceeds only slightly the room temperature. The reactivity of the MSE sustained discharge was demonstrated in respect to waste gas decomposition and surface treatment. The MSE arrays are providing a non-equilibrium high-pressure plasma, which is very promising for surface processing, plasma chemistry and generation of UV radiation.
Mit der vorliegenden Arbeit ist der eindeutige experimentelle Nachweis für die Existenz eines 1997 [Ced97] vorhergesagten, neuartigen Zerfallskanals für Van-der-Waals-gebundene Systeme erbracht worden. Die Untersuchungen wurden an einem Neondimer durchgeführt. Erzeugt man in einem Atom dieses Dimers durch Synchrotronstrahlung eine 2s-Vakanz, so wird diese durch ein 2p-Elektron aufgefüllt. Die hierbei freiwerdende Energie wird an das zweite Atom des Dimers in Form eines virtuellen Photons übertragen und löst dort ein Elektron aus einer äußeren Schale. Untersucht wurde dieser Zerfall namens „Interatomic Coulombic Decay” (ICD) durch Koinzidenzimpulsspektroskopie (COLTRIMS) [Doe00, Ull03, Jah04b]. Der Nachweis der Existenz des Effekts erfolgte dadurch, dass die Summe der Energien der Photofragmente - und im Speziellen des ICD-Elektrons und der beiden im Zerfall entstehenden Ne+-Ionen - eine Konstante ist. Durch die koinzidente Messung der Impulse, der im Zerfall entstehenden Teilchen, konnte hierdurch ICD eindeutig identifiziert werden. Die Übereinstimmung der gemessenen Energiespektren mit aktuellen theoretischen Vorhersagen [Sche04b, Jah04c] ist exzellent. Dadurch, dass das Dimer nach dem IC-Zerfall in einer Coulomb-Explosion fragmentiert, konnten des Weiteren Untersuchungen, wie sie in den letzten Jahren an einfachen Molekülen durchgeführt wurden [Web01, Lan02, Jah02, Web03b, Osi03b, Jah04a], auch am Neondimer erfolgen: Durch die Messung der Ausbreitungsrichtung der ionischen Fragmente des Dimers nach der Coulomb-Explosion wird die räumliche Ausrichtung des Dimers zum Zeitpunkt der Photoionisation bestimmt. Die gemessenen Impulse der emittierten Elektronen können dadurch im Bezug zur Dimerachse dargestellt werden. In dieser Arbeit wurden somit Messungen der Winkelverteilung der 2s-Photoelektronen und des ICD-Elektrons im laborfesten und auch dimerfesten Bezugssystem vorgestellt und mit vorhandenen theoretischen Vorhersagen verglichen. Die Winkelverteilung des Photoelektrons ähnelt stark der Verteilung, die man nach der Photoionisation eines einzelnen Neonatoms erhält und hat somit fast reinen Dipolcharakter. Die Präsenz des zweiten Atoms des Dimers verursacht nur leichte Modulationen, so dass auch die Änderung der Ausrichtung der Dimerachse im Bezug zur Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichtes nur geringe Auswirkungen hat. Durch die koinzidente Messung aller vier nach der Photoionisation entstehenden Teilchen konnte außerdem ein weiterer Doppelionisationsmechanismus des Dimers nachgewiesen werden: Ähnlich wie in einzelnen Atomen [Sam90] gibt es auch in Clustern den TS1-Prozess. Hierbei wird ein 2p-Elektron aus dem einen Atom des Dimers herausgelöst. Es streut dann an einem 2p-Elektron des anderen Atoms, das hierdurch ionisiert wird. Diese etwas andere Form des TS1 im Cluster ist also genau wie ICD ein interatomarer Vorgang. Die Summe der Energien der beiden, in diesem Prozess entstehenden Elektronen hat einen festen Wert von h... − 2 · IP(2p) − KER = 12 eV, so dass dieser Prozess hierdurch im Experiment gefunden werden konnte. Die gemessenen Zwischenwinkel zwischen den beiden Elektronen zeigen des Weiteren genau die für zwei sich abstoßende Teilchen typische Verteilung einer Gauss-Kurve mit einem Maximum bei 180 Grad. Da im Falle von interatomarem TS1 die Potentialkurve der Coulomb-Explosion direkt aus dem Grundzustand populiert wird, konnte im Rahmen der „Reflexion Approximation” die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Abstände der beiden Dimeratome experimentell visualisiert werden. Das Betragsquadrat des Kernanteils der Dimergrundzustandswellenfunktion wurde somit direkt vermessen. Die Messungen wurden bei drei verschiedenen Photonenenergien durchgeführt, um die Ergebnisse weiter abzusichern und robuster gegen eventuelle systematische Fehler zu machen. Da kein isotopenreines Neongas im Experiment eingesetzt wurde, konnten genauso Ionisations- und ICD-Ereignisse von isotopischen Dimeren (20Ne22Ne) beobachtet und ausgewertet werden. Die gemessenen Spektren sind innerhalb der Messtoleranzen identisch zu denen für 20Ne2.
Die Anzahl der Patienten mit einer erworbenen Immunsuppression hat in den letzten 20-30 Jahren deutlich zugenommen. Einerseits ist dies durch eine deutlich aggressivere Chemotherapie bei Tumorpatienten bis hin zur Knochenmarkstransplantation bedingt, andererseits durch das Auftreten der HIV-Infektion. Somit ist auch die Inzidenz der mit der Immunsuppression verbundenen Komplikationen gestiegen. Eine gefürchtete Komplikation stellt die invasive broncho pulmonale Aspergillose (IPA) dar, die bei inadäquater Therapie oder verzögertem Therapiebeginn mit einer Mortalitätsrate bis zu 100% einhergeht. Eine Früherkennung und die rechtzeitige Einleitung einer entsprechenden Therapie sind daher von entscheidender prognostischer Bedeutung. Therapeutisch kommt es primär zum Einsatz systemisch wirkender Antimykotika. Hierbei spielen Amphotericin B oder alternativ Itraconazol die Hauptrolle. Eine derartige Therapie sollte nicht ohne sicheren Hinweis auf das Vorliegen einer IPA erfolgen, da es sich hierbei um eine langwierige Therapie mit erheblichen Nebenwirkungen handelt (u.a. Nephrotoxizität). Zusätzlich ist diese Therapieform mit sehr hohen Kosten verbunden. Invasive Verfahren (OP, Biopsie, Gewinnung von sterilem Untersuchungsmaterial) zum sicheren Nachweis einer IPA stellen in der Mehrzahl der Fälle ein erheblichesRisiko für immunsupprimierte Patienten dar. Andere diagnostische Verfahren, die alleine einen zeitgerechten und zuverlässigen Nachweis der IPA ermöglichen, stehen derzeit nicht zur Verfügung. Von der European Organization for Research and Treatment of Cancer / Invasive Fungal Infections Cooperative Group (EORTC) und dem National Institute of Allergy and Infectious Diseases/Mycoses Study Group (MSG) wurden aus diesem Grund Richtlinien zur Definition invasiver fungaler Infektionen erarbeitet. In diesen Richtlinien werden unterschiedliche Wahrscheinlichkeitsgrade definitiert. Im Einzelnen werden eine sichere, wahrscheinliche und möglichen IPA unterschieden. Während von einer sicheren IPA nur beim Vorliegen eines direkten oder kulturellen Nachweises aus sterilen Untersuchungsmaterialien (invasive Verfahren, OP, Biopsie) ausgegangen werden kann, ist eine mögliche IPA lediglich durch einen Host-Faktor in Verbindung mit Antigen-Nachweis oder klinischer Symptomatik gekennzeichnet. Da aus oben genannten Gründen der direkte Aspergillus-Nachweis meistens nicht möglich und die Definition der möglichen IPA sehr allgemein gehalten ist, nimmt die Definition der wahrscheinlichen IPA einen besonderen Stellenwert ein. Sie wird anhand eines Host- und eines mikrobiologischen Faktors sowie eines klinischen Kriteriums beschrieben, bestehend aus einem Haupt- oder zwei Nebenkriterien. Die klinischen Hauptkriterien setzen sich aus drei computertomographischen Zeichen der IPA zusammen. Es handelt sich hierbei um das Halo- und Air-Crescent-Sign sowie kavitäre Lufteinschlüsse. Somit kommt diesen radiologischen Zeichen im Rahmen der Diagnostik eine tragende Rolle zu. Diese Studie wurde im Zentrum der Radiologie des J. W. Goethe Universitätsklinikums, Frankfurt am Main mit der Zielsetzung durchgeführt, die radiologischen Charakteristika einer IPA im eigenen Patientengut darzustellen. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen einer retrospektiven Studie 115 Patienten, bei denen per Definition eine sichere oder wahrscheinliche IPA vorlag, in diese Untersuchung aufgenommen und deren zur Verfügung stehendes Bildmaterial ausgewertet. Bei Auswertung des Erstbefundes der initial angefertigten CT-Thorax-Aufnahmen können alle unter den klinischen Hauptkriterien der EORTC/MSG genannten radiologischen Zeichen nachgewiesen werden. Zusätzlich lassen sich weitere in der Literatur beschriebene Charaktersitika der IPA darstellen. Zu diesen zählen Rundherde, polymorphe- und keilförmige Infiltrate, offene Bronchien, breitbasiger Pleurakontakt, Schwammzeichen und intrakavitäre Septierungen. Am häufigsten tritt in unserer Studie ein Zeichen auf, das in der Literatur im Zusammenhang mit der IPA bisher nicht erwähnt wird. Auf Grund seiner Morphologie wird es als Feeding Vessel bezeichnet. Das Halo-Sign, in den meisten Veröffentlichungen als das häufigste und typischste Charakteristikum der IPA beschrieben, lässt sich in unserer Studie seltener nachweisen als beispielsweise Feeding Vessels, breitbasiger Pleurakontakt, Rundherde oder offene Bronchien. Pulmonale Infiltrate finden sich häufiger in der rechten als in der linken Lunge. Ihre durchschnittliche Größe beträgt 30 mm. Die Mehrzahl der Patienten zeigt auf der initialen CT-Thorax-Untersuchung eine einseitige pulmonale Infiltration. Bei steigender Anzahl der Infiltrate verschiebt sich die Verteilung der Herde deutlich in Richtung beidseitigem Lungenbefall. Generell weisen die auf den computertomographischen Aufnahmen darstellbaren Infiltrate kein gleichförmiges Bild auf. Die Charakteristik dieser Infiltrate ergibt sich vielmehr aus der Kombination respektive dem gemeinsamen Auftreten der genannten Röntgenzeichen. Durchschnittlich entfallen auf einen Herd 3 für die IPA typische Zeichen. Es lassen sich auch 6 polymorphe Infiltrate nachweisen, die keines dieser Charakteristika zeigen. Auch Pleuraergüsse und vergrößerte Lymphknoten treten in unserem Patientengut auf. Dies scheint nicht in direktem Zusammenhang mit dem Vorliegen einer IPA zu stehen. Ein Vergleich einzelner Patientengruppen, die sich aus AIDS-Patienten, Patienten mit einer Erkrankung des blutbildenden Systems und Patienten mit sonstigen Erkrankungen zusammensetzten, erbringt nur wenige Unterschiede. Im Quervergleich dieser drei Patientengruppen zeigt sich ein deutlich häufigeres Auftreten des Halo-Signs bei Patienten mit Erkrankung des blutbildenden Systems im Gegensatz zu den beiden anderen Gruppen. Ein weiterer Unterschied stellt sich in der Patientengruppe mit sonstigen Erkrankungen heraus. Hier sind die Herde im Schnitt deutlich größer als in den Vergleichsgruppen. Außerdem treten Feeding Vessels und offene Bronchien in der dritten Gruppe deutlich seltener auf. Andererseits können in dieser Gruppe weitaus häufiger Lufteinschlüsse in Form von Einschmelzungen oder dem Air-Crescent-Sign dargestellt werden. Verlaufsuntersuchungen, die bei allen Patienten mit vorhandenem Bildmaterial ausgewertet wurden, zeigen bei den meisten Patienten (65%) eine deutliche Befundverbesserung zwischen initialer und erster CT-Nachfolgeuntersuchung. So kann zusätzlich auch die Effektivität einer Antimykotikatherapie beurteilt werden, denn alle Patienten wurden seit der Verdachtsdiagnose IPA mit einem Antimykotikum behandelt. Trotz rechtzeitig eingeleiteter Therapie kommt es bei nahezu einem Drittel der Patienten (29%) zu einer Befundverschlechterung. Die Größe der Infiltrate scheint nicht prädisponierend für eine Verschlechterung des Ausgangsbefundes zu sein, jedoch zeigt sich bei steigender Anzahl der Infiltrate tendenziell eine deutliche Befundverschlechterung in den Verlaufsuntersuchungen. Zudem ist bei Befundverschlechterung die Mehrzahl der Infiltrate im Ausgangsbefund in den Oberlappen beider Lungen lokalisiert. Im Verlauf verändert sich die äußere Form der Infiltrate deutlich. Liegen im Ausgangsbefund vor allem Rundherde vor, so überwiegen in den Nachfolgeuntersuchungen polymorphe Infiltrate. Die Zahl an keilförmigen Infiltraten nimmt ebenfalls zu. Ein Halo-Sign lässt sich im Rahmen der Nachfolgeuntersuchungen immer seltener nachweisen. Dennoch kommt es auch nach der Eingangsuntersuchung weiterhin zur Darstellung. Im Verlauf zeigt sich ein leichter Anstieg an Lufteinschlüssen (Einschmelzungen, Air-Crescent-Sign, intrakavitäre Septen und Schwammzeichen). Auch offene Bronchien nehmen im Untersuchungsverlauf an Häufigkeit zu, während Feeding-Vessels einen kontinuierlichen Rücklauf aufweisen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass sich deutlich mehr radiologische Zeichen durch CT-Diagnostik bei Vorliegen einer IPA darstellen lassen, als durch die Richtlinien der EORTC/MSG vorgegeben werden (149). Zwar scheinen diese Richtlinien einen Weg aufzuweisen, schnellstmöglich eine adäquate Therapie einleiten zu können, es zeichnet sich jedoch anhand unserer Ergebnisse ab, dass IPA typische Infiltrate in sehr unterschiedlicher Form in Erscheinung treten, so dass eine Erweiterung der klinischen Hauptkriterien der EORTC/MSG durch Hinzufügen weiterer Zeichen und deren Kombination sinnvoll erscheint, um das diagnostische Vorgehen zu optimieren. Zumindest Feeding vessels, offene Bronchien und die geringe Anzahl an Infiltraten sollten unserer Meinung als weitere radiologische Zeichen in die Richtlinien der EORTC/MSG aufgenommen werden.