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Background: Safety, tolerability and efficacy of granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) for mobilization of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) from healthy donors have been conclusively demonstrated. This explicitly includes, albeit for smaller cohorts and shorter observation periods, biosimilar G-CSFs. HSPC donation is non-remunerated, its sole reward being “warm glow”, hence harm to donors must be avoided with maximal certitude. To ascertain, therefore, long-term physical and mental health effects of HSPC donation, a cohort of G-CSF mobilized donors was followed longitudinally.
Methods: We enrolled 245 healthy volunteers in this bi-centric long-term surveillance study. 244 healthy volunteers began mobilization with twice-daily Sandoz biosimilar filgrastim and 242 underwent apheresis after G-CSF mobilization. Physical and mental health were followed up over a period of 5-years using the validated SF-12 health questionnaire.
Results: Baseline physical and mental health of HSPC donors was markedly better than in a healthy reference population matched for ethnicity, sex and age. Physical, but not mental health was sharply diminished at the time of apheresis, likely due to side effects of biosimilar G-CSF, however had returned to pre-apheresis values by the next follow-up appointment after 6 months. Physical and mental health slightly deteriorated over time with kinetics reflecting the known effects of aging. Hence, superior physical and mental health compared to the general healthy non-donor population was maintained over time.
Conclusions: HSPC donors are of better overall physical and mental health than the average healthy non-donor. Superior well-being is maintained over time, supporting the favorable risk–benefit assessment of volunteer HSPC donation.
Trial registration National Clinical Trial NCT01766934
Einführung: Seit 20 Jahren ist die Vagusnervstimulation (VNS) eine europaweit zugelassene invasive Therapieoption für therapieresistente Depressionen (TRD). Im Gegensatz zu geläufigeren Behandlungen wie EKT sind Kenntnisse über VNS sowohl in der Allgemeinbevölkerung als auch in Fachkreisen gering.
Methoden: In diesem narrativen Review geben wir eine klinisch und wissenschaftlich fundierte Übersicht über die VNS. Hypothesen zum Wirkmechanismus sowie die aktuelle Evidenzlage zur Wirksamkeit werden dargestellt. Das perioperative Management, das Nebenwirkungsprofil und die Nachbetreuung einschließlich Dosistitration werden beschrieben. Ein Vergleich über internationale Leitlinienempfehlungen zur VNS findet sich ebenfalls. Ferner formulieren wir Kriterien, die bei der Auswahl geeigneter Patienten hilfreich sind.
Ergebnisse: Die elektrischen Impulse werden über den N. vagus afferent weitergeleitet und stimulieren über verschiedene Wege ein neuromodulatorisches zerebrales Netzwerk. Viele Studien und Fallserien zeigten die Wirksamkeit von VNS als adjuvantes Verfahren bei TRD. Der Effekt tritt mit einer Latenz von 3 bis 12 Monaten ein und steigt möglicherweise mit der Dauer der VNS. Unter der Beachtung der Stimulationsempfehlungen sind die Nebenwirkungen für die meisten Patienten tolerabel.
Fazit: Die VNS ist eine zugelassene, wirksame und gut verträgliche Langzeittherapie für chronische und therapieresistente Depressionen. Weitere Sham-kontrollierte Studien über einen längeren Beobachtungszeitraum sind zur Verbesserung der Evidenz wünschenswert.
Background: The extramuscular connective tissue (ECT) has been shown to play a significant role in mechanical force transmission between musculoskeletal structures. Due to this and owing to its tight connection with the underlying muscle, the ECT may be vulnerable to excessive loading. The present study aimed to investigate the effect of eccentric elbow flexor exercise on the morphology of the biceps brachii ECT. In view of the high nociceptive capacity of the ECT, an additional objective was to elucidate the potential relationship between ECT damage and the occurrence of delayed onset muscle soreness (DOMS).
Methods: Eleven healthy participants (♂ = 7; 24 ± 2 years) performed fatiguing dumbbell elbow flexor eccentric exercise (EE) for one arm and concentric exercise (CE) for the other arm in random order and with random arm allocation. Before, immediately after and 24–96 h post-exercise, maximal voluntary isometric contraction torque of the elbow flexors (dynamometer), pressure pain (algometer), palpation pain (100 mm visual analog scale), biceps brachii ECT thickness and ECT/muscle mobility during passive movement (both high-resolution ultrasound) were examined.
Results: Palpation pain, suggestive of DOMS, was greater after EE than CE, and maximal voluntary isometric contraction torque decreased greater after EE than CE (p < .05). Relative to CE, EE increased ECT thickness at 48 (+ 17%), 72 (+ 14%) and 96 (+ 15%) hours post-exercise (p < .05). At 96 h post-EE, the increase in ECT thickness correlated with palpation pain (r = .68; p < .05). ECT mobility was not different between conditions, but compared to CE, muscle displacement increased at 24 (+ 31%), 72 (+ 31%) and 96 (+ 41%) hours post-EE (p < .05).
Conclusion: Collectively, these results suggest an involvement of the ECT changes in delayed onset muscle soreness.
Hintergrund: Eine standardisierte Erhebung von COVID-19-Infektionen bei Gesundheitspersonal während der laufenden Pandemie war und ist nicht gegeben. Vor allem der Anteil von arbeitsbedingten Infektionen beim Gesundheitspersonal und die Frage, welche Arbeitnehmer/-innen darunter am meisten gefährdet sind, bleiben unklar.
Ziel: Ziel dieser Studie war es, die gemeldeten COVID-19-Fälle beim Gesundheitspersonal in Frankfurt/Main in den ersten 6 Monaten der Pandemie zu analysieren, die Zahl der arbeitsbedingten Infektionen zu ermitteln und somit eine bessere Interpretation der durch das Robert Koch-Institut veröffentlichten Daten zu ermöglichen.
Methoden: Die Daten des Gesundheitsamts Frankfurt/Main wurden für den Zeitraum vom 01.03. bis zum 31.08.2020 betrachtet und medizinisches Personal für eine Querschnittserhebung im Rahmen einer Umfrage rekrutiert. Drei Subgruppen wurden nach Ort des Infektionskontakts, am Arbeitsplatz, im Privaten und unbekannt, unterteilt und analysiert.
Ergebnisse: Medizinisches Personal machte 11,8 % (319/2700) aller gemeldeten COVID-19-Fälle in Frankfurt/Main im untersuchten Zeitraum aus. In der Umfrage gaben 47,2 % der Befragten an, dass ihre Infektion am Arbeitsplatz erworben wurde. Es zeigte sich eine Assoziation von Kontakt zu COVID-19-Patient/-innen sowie der Beschäftigung auf einer internistischen Station und einer arbeitsbedingten Infektion. Ersichtlich wurde außerdem ein Zusammenhang zwischen mutmaßlichen Infektionen am Arbeitsplatz und folglich gestellten Verdachtsanzeigen auf Berufskrankheit.
Diskussion und Fazit: Gesundheitsämter sind in der Lage, relevante Daten von arbeitsbedingten Transmissionen in Berufen und Arbeitsplätzen im Gesundheitswesen zu erheben, und sollten standardisierte Daten zu infiziertem Gesundheitspersonal generieren. Diese Daten sind notwendig, um gezielte Maßnahmen der Infektionsprävention zu ergreifen, die Gesundheitspersonal und ihre Patient/-innen schützen.
„Ein Griff ins Rohr!“
(2022)
Complexome profiling (CP) is a powerful tool for systematic investigation of protein interactors that has been primarily applied to study the composition and dynamics of mitochondrial protein complexes. Here, we further optimised this method to extend its application to survey mitochondrial DNA- and RNA-interacting protein complexes. We established that high-resolution clear native gel electrophoresis (hrCNE) is a better alternative to preserve DNA- and RNA-protein interactions that are otherwise disrupted when samples are separated by the widely used blue native gel electrophoresis (BNE). In combination with enzymatic digestion of DNA, our CP approach improved the identification of a wide range of protein interactors of the mitochondrial gene expression system without compromising the detection of other multi-protein complexes. The utility of this approach was particularly demonstrated by analysing the complexome changes in human mitochondria with impaired gene expression after transient, chemically-induced mtDNA depletion. Effects of RNase on mitochondrial protein complexes were also evaluated and discussed. Overall, our adaptations significantly improved the identification of mitochondrial DNA- and RNA-protein interactions by CP, thereby unlocking the comprehensive analysis of a near-complete mitochondrial complexome in a single experiment.
Background: Age and preoperative anaemia are risk factors for poor surgical outcome and blood transfusion. The aim of this study was to examine the effect of iron supplementation in iron-deficient (ID) elderly patients undergoing major surgery.
Method: In this single-centre observational study, patients ≥ 65 years undergoing major surgery were screened for anaemia and ID. Patients were assigned to the following groups: A− (no anaemia); A−,ID+,T+ (no anaemia, iron-deficient, intravenous iron supplementation); A+ (anaemia); and A+,ID+,T+ (anaemia, iron-deficient, intravenous iron supplementation).
Results: Of 4,381 patients screened at the anaemia walk-in clinic, 2,381 (54%) patients were ≥ 65 years old and 2,191 cases were included in analysis. The ID prevalence was 63% in patients with haemoglobin (Hb) < 8 g/dl, 47.2% in patients with Hb from 8.0 to 8.9 g/dl, and 44.3% in patients with Hb from 9 to 9.9 g/dl. In severely anaemic patients, an Hb increase of 0.6 (0.4; 1.2) and 1.2 (0.7; 1.6) g/dl was detected with iron supplementation 6–10 and > 10 days before surgery, respectively. Hb increased by 0 (-0.1; 0) g/dl with iron supplementation 1–5 days before surgery, 0.2 (-0.1; 0.5) g/dl with iron supplementation 6–10 days before surgery, and 0.2 (-0.2; 1.1) g/dl with supplementation > 10 days before surgery (p < 0.001 for 1–5 vs. 6–10 days). Overall, 58% of A+,ID+,T+ patients showed an Hb increase of > 0.5 g/dl. The number of transfused red blood cell units was significantly lower in patients supplemented with iron (0 (0; 3)) compared to non-treated anaemic patients (1 (0; 4)) (p = 0.03). Patients with iron supplementation > 6 days before surgery achieved mobility 2 days earlier than patients with iron supplementation < 6 days.
Conclusions: Intravenous iron supplementation increases Hb level and thereby reduces blood transfusion rate in elderly surgical patients with ID anaemia.
The antibody-drug conjugate polatuzumab vedotin (pola) has recently been approved in combination with bendamustine and rituximab (pola-BR) for patients with refractory or relapsed (r/r) large B-cell lymphoma (LBCL). To investigate the efficacy of pola-BR in a real-world setting, we retrospectively analyzed 105 patients with LBCL who were treated in 26 German centers under the national compassionate use program. Fifty-four patients received pola as a salvage treatment and 51 patients were treated with pola with the intention to bridge to chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapy (n = 41) or allogeneic hematopoietic cell transplantation (n = 10). Notably, patients in the salvage and bridging cohort had received a median of 3 prior treatment lines. In the salvage cohort, the best overall response rate was 48.1%. The 6-month progression-free survival and overall survival (OS) was 27.7% and 49.6%, respectively. In the bridging cohort, 51.2% of patients could be successfully bridged with pola to the intended CAR T-cell therapy. The combination of pola bridging and successful CAR T-cell therapy resulted in a 6-month OS of 77.9% calculated from pola initiation. Pola vedotin-rituximab without a chemotherapy backbone demonstrated encouraging overall response rates up to 40%, highlighting both an appropriate alternative for patients unsuitable for chemotherapy and a new treatment option for bridging before leukapheresis in patients intended for CAR T-cell therapy. Furthermore, 7 of 12 patients with previous failure of CAR T-cell therapy responded to a pola-containing regimen. These findings suggest that pola may serve as effective salvage and bridging treatment of r/r LBCL patients.
Epigenetische Subgruppen diffuser Gliome zeichnen sich durch ein differentielles DNA-Methylierungsmuster und genetische Signaturen aus. Sie werden durch ein unterschiedliches Tumormikromilieu und charakteristische Copy Number Variationen gekennzeichnet. Darüber hinaus gewinnt die DNAmethylierungsbasierte Klassifikation zunehmend an Relevanz in der neuropathologischen Diagnostik und molekulare Marker, wie die IDH-Mutation oder der MGMT-Promotor-Methylierungsstatus, sind von wachsendem therapeutischen Interesse. Die prognostische Relevanz DNA-methylierungsbasierter Subgruppen des Glioblastoms, IDH-Wildtyp ist bislang weitgehend unerforscht, was die Grundlage der vorliegenden Arbeit darstellt.
Es wurden epigenetische und genetische Signaturen von n=500 Tumorproben mit klinischen Parametern, wie dem Gesamtüberleben, dem progressionsfreien Überleben oder dem Resektionsausmaß, in Beziehung gesetzt. Globale DNAMethylierungsdaten, die im Zeitraum von Januar 2017 bis Juli 2021 im Rahmen der neuropathologischen Diagnostik durch die 850k-Methylierungsanalyse generiert wurden, wurden bioinformatisch aufgearbeitet und analysiert. Die zelluläre Zusammensetzung der Tumorproben wurde sowohl mithilfe von in silico-Dekonvolutionen als auch anhand von immunhistochemischen Färbungen an FFPEGewebe untersucht.
Die drei etablierten epigenetischen Subgruppen des Glioblastoms RTK 1, RTK 2 und mesenchymal zeigten keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich des Gesamtüberlebens. Das Resektionsausmaß war positiv mit dem Überleben assoziiert. Der MGMT-Promotorstatus war in der untersuchten Kohorte insbesondere bei der epigenetischen Subgruppe mesenchymal von prognostischer Relevanz. Es konnte ein Zusammenhang zwischen dem Vorliegen von Copy Number-Variationen und einem differentiellen Tumormikromilieu gezeigt werden. Im Besonderen ging das Auftreten einer EGFR-Amplifikation oder einer PTEN-Deletion mit einem geringeren Anteil an Immunzellen (LUMPs und CD14-positiven Zellen) und einem größeren Anteil an Cancer Cells einher. Darüber hinaus zeigte das Tumormikromilieu eine prognostische Relevanz. Endothelzellen waren in der GBM,-IDH-Wildtyp-Kohorte positiv mit dem Gesamtüberleben assoziiert, während CD14-positive Zellen, CD4-Effektor-Zellen, Fibroblasten und LUMPs negativ mit dem progressionsfreien Überleben assoziiert waren. Innerhalb der Subgruppe RTK 2 konnte ein Überlebensnachteil für Patienten mit einem höheren Anteil an CD14-positiven Zellen beobachtet werden.
Interessanterweise konnten bei den reinen und gemischten epigenetischen Subgruppen Unterschiede hinsichtlich des klinischen Verlaufes, der zellulären Zusammensetzung sowie der Copy Number-Variationen beobachtet werden.
Diesbezüglich wurde sich im Besonderen auf die Besonderheiten der reinen Subgruppen und die Bedeutung der Koexistenz der Subgruppen mesenchymal und RTK 2 fokussiert. Die Analyse der reinen epigenetischen Subgruppen zeigte ein differentielles Gesamtüberleben, allerdings ohne Signifikanz zu erreichen. Bei den gemischten epigenetischen Subgruppen wurde ein positiver prognostischer Effekt der Subgruppe mesenchymal und ein negativer prognostischer Effekt der Subgruppe RTK 2, sowohl auf das Gesamt- als auch auf das progressionsfreie Überleben, beschrieben. Die gemischten Subgruppen wiesen Charakteristika (CNV und zelluläre Zusammensetzung) der beteiligten reinen Subgruppen auf. Insbesondere die Subklassen RTK 2 und mesenchymal traten gehäuft gemeinsam auf, unterschieden sich jedoch deutlich hinsichtlich CNV und Tumormikromilieus. Dies stellt das Bestreben eines genaueren Verständnisses der molekularen Pathogenese des Glioblastoms und seiner epigenetischen Subgruppen in den Fokus.
Zur bisherigen Basisdiagnostik bei klinischem Verdacht eines PCa wird den aktuellen Leitlinien zufolge, neben einer fundierten Anamnese und körperlicher Untersuchung, die Bestimmung des PSA-Wertes gezählt. Seit nun mehr als zwei Jahrzehnten hat sich die PSA-Bestimmung zur Früherkennung, aber auch der Überwachung von Patienten mit bereits diagnostiziertem PCa bewährt. Ob die Bestimmung des PSA-Wertes die PCa-spezifische Mortalität adäquat widerspiegelt, wird allerdings in zahlreichen Expertenkreisen weiterhin kontrovers diskutiert. Anlässlich dessen soll die Erforschung neuer Biomarker dazu dienen, das Risiko eines aggressiven PCa gezielter zu erfassen und behandeln zu können. Die Arbeitsgruppe von Tsaur et al. hat in vorausgegangenen Studien auf das vielversprechende Potential von sE-Cadherin als möglichen Biomarker beim PCa hingewiesen [92]. Basierend darauf wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, wie sich das Serumprotein sE-Cadherin auf PCa-Zelllinien vor allem in Hinblick auf die Metastasierung des PCa am in vitro Modell auswirkt. Die Experimente erfolgten an den beiden Androgen-resistenten Zellen PC3 und DU145 sowie der Androgen-sensitiven Zelllinie LNCaP nach Behandlung mit sE-Cadherin. Unbehandelte Zellen dienten jeweils als Kontrolle. Die ersten Versuche beschäftigten sich damit, eine Arbeitskonzentration des sE-Cadherins zu etablieren, welche nachfolgend für alle weiteren Versuche genutzt werden konnte. Die Arbeitskonzentration von sE-Cadherin wurde auf 5 µg/ml festgelegt. Mithilfe des MTT-Assays wurde nachfolgend das Zellwachstum untersucht. Auswirkungen von sE-Cadherin auf den Zellzyklus der genannten PCa-Zelllinien wurden mithilfe der fluoreszenzaktivierten Zellanalyse (FACS) nach erfolgter Zell-Synchronisation evaluiert. Der Einfluss von sE-Cadherin auf die einzelnen Schritte der Metastasierung wurde durch Migrations- und Invasions- sowie Adhäsions-Versuchen an Zellmatrixproteinen (immobilisiertes Kollagen und Fibronektin) untersucht. Mithilfe der Durchflusszytometrie konnte die Beeinflussung von sE-Cadherin auf die Integrinoberflächenprofile analysiert werden. Zur Evaluation relevanter Signalwege erfolgten Western-Blot-Versuche, in denen der Expressionsstatus von Integrin-assoziierten Signalproteinen untersucht wurde. Blockade-Studien dienten der Überprüfung der funktionellen Relevanz einzelner Integrine. Die Behandlung der PCa-Zellen mit sE-Cadherin in der Konzentration von 5 µg/ml führte zur signifikanten Abnahme des Tumorwachstums. Die Zellzyklus-Analyse zeigte einen vermehrten Zell-Arrest in der G0/G1-Phase sowie Abnahme der S-Phase. Des Weiteren führte die sE-Cadherin-Applikation bei allen drei PCa-Zelllinien zur Abnahme der Adhäsionsfähigkeit an Kollagen und Fibronektin. Im Gegensatz dazu konnte gleichzeitig eine Erhöhung der chemotaktischen Bewegung beobachtet werden. Unter der sE-Cadherin-Behandlung kam es zur signifikanten Veränderung der Oberflächenprofile der Integrin-Subtypen α3 und β1. Dessen physiologische Relevanz konnte in Blockadestudien überprüft werden. Es zeigte sich, dass beide Subtypen, jedoch insbesondere β1, in die Adhäsion und Chemotaxis involviert sind. Abschließend kann in Zusammenschau der Experimente und dessen Resultate geschlussfolgert werden, dass sE-Cadherin maßgeblich das Metastasierungspotenzial der verschiedenen Prostatakarzinomzellen steigert, indem es das Zellwachstum stagnieren lässt und gleichzeitig das Herablösen der Tumorzellen von der extrazellulären Matrix sowie den Anschluss an das Blut-/Lymphabflusssystem erleichtert.
Ziel der Arbeit ist es die Eigenschaften und die Häufigkeit von Rezidiven der primär und sekundär therapierten Basalzellkarzinome der MKPG, insbesondere in Abhängigkeit der Lokalisation und des Resektionsstatus zu evaluieren und mit den Ergebnissen der Literatur zu vergleichen, um ein optimiertes chirurgisches Vorgehen zu sichern.
Background:
Specialised palliative home-care supports patients with life-limiting diseases in their familiar surroundings. The number of palliative care teams and patients being cared for is increasing worldwide. To assess and improve quality, it is needed to understand, how specialised palliative home-care can be provided successfully. For this purpose we examined the views of all involved stakeholders.
Aim:
To identify the issues that patients, their relatives and involved health professionals view as important in ensuring the success of specialised palliative home-care.
Design:
We used a qualitative design based on participant observations, interviews and focus groups following the principles of a Grounded Theory approach.
Setting/participants:
All specialised palliative home-care teams (n = 22) caring for adults in Hesse, Germany, participated. We conducted participant observations (n = 5), and interviewed patients (n = 14), relatives (n = 14) and health professionals working in or collaborating with specialised palliative home-care (n = 30). We also conducted focus groups (n = 4) with health professionals including a member check.
Results:
Successful specialised palliative home-care needs to treat complex symptoms, and provide comprehensive care including organisation of care, involving relatives and addressing issues of death and dying. Sense of security for patients and relatives is key to enable care at home. Care delivery preferences include a focus on the quality of relationships, respect for individuality and the facilitation of self-determination.
Conclusions:
Consideration of the identified key issues can help to ensure successful specialised palliative home-care. Knowledge of these should also be considered when researching and assessing quality of care.
Trial registration:
German Clinical Trials Register DRKS-ID: DRKS00012421; http://www.germanctr.de.
Entorhinal-retrosplenial circuits for allocentric-egocentric transformation of boundary coding
(2020)
Spatial navigation requires landmark coding from two perspectives, relying on viewpoint-invariant and self-referenced representations. The brain encodes information within each reference frame but their interactions and functional dependency remains unclear. Here we investigate the relationship between neurons in the rat's retrosplenial cortex (RSC) and entorhinal cortex (MEC) that increase firing near boundaries of space. Border cells in RSC specifically encode walls, but not objects, and are sensitive to the animal’s direction to nearby borders. These egocentric representations are generated independent of visual or whisker sensation but are affected by inputs from MEC that contains allocentric spatial cells. Pharmaco- and optogenetic inhibition of MEC led to a disruption of border coding in RSC, but not vice versa, indicating allocentric-to-egocentric transformation. Finally, RSC border cells fire prospective to the animal’s next motion, unlike those in MEC, revealing the MEC-RSC pathway as an extended border coding circuit that implements coordinate transformation to guide navigation behavior.
Borders and edges are salient and behaviourally relevant features for navigating the environment. The brain forms dedicated neural representations of environmental boundaries, which are assumed to serve as a reference for spatial coding. Here we expand this border coding network to include the retrosplenial cortex (RSC) in which we identified neurons that increase their firing near all boundaries of an arena. RSC border cells specifically encode walls, but not objects, and maintain their tuning in the absence of direct sensory detection. Unlike border cells in the medial entorhinal cortex (MEC), RSC border cells are sensitive to the animal’s direction to nearby walls located contralateral to the recorded hemisphere. Pharmacogenetic inactivation of MEC led to a disruption of RSC border coding, but not vice versa, indicating network directionality. Together these data shed light on how information about distance and direction of boundaries is generated in the brain for guiding navigation behaviour.
Der rätselhafte Fall
(2022)
The objective of the study was to test the impact of implementing standard full functional-length urethral sphincter (FFLU) and neurovascular bundle preservation (NVBP) with intraoperative frozen section technique (IFT) on long-term urinary continence in patients undergoing robotic-assisted radical prostatectomy (RARP). We relied on an institutional tertiary-care database to identify patients who underwent RARP between 01/2014 and 09/2019. Until 10/2017, FFLU was not performed and decision for NVBP was taken without IFT. From 11/2017, FFLU and IFT-guided NVBP was routinely performed in all patients undergoing RARP. Long-term continence (≥ 12 months) was defined as the usage of no or one safety- pad. Uni- and multivariable logistic regression models tested the correlation between surgical approach (standard vs FFLU + NVBP) and long-term continence. Covariates consisted of age, body mass index, prostate volume and extraprostatic extension of tumor. The study cohort consisted of 142 patients, with equally sized groups for standard vs FFLU + NVBP RARP (68 vs 74 patients). Routine FFLU + NVBP implementation resulted in a long-term continence rate of 91%, compared to 63% in standard RARP (p < 0.001). Following FFLU + NVBP RARP, 5% needed 1–2, 4% 3–5 pads/24 h and no patient (0%) suffered severe long-term incontinence (> 5 pads/24 h). No significant differences in patient or tumor characteristics were recorded between both groups. In multivariable logistic regression models, FFLU + NVBP was a robust predictor for continence (Odds ratio [OR]: 7.62; 95% CI 2.51–27.36; p < 0.001). Implementation of FFLU and NVBP in patients undergoing RARP results in improved long-term continence rates of 91%.
Die traditionellen Behandlungspositionen der Zahnärzt/innen hinter, neben und vor dem/r Patienten/in führen zur asymmetrischen Neigung und Verdrehung des Kopfes sowie des Rumpfes. Die Folge können Fehlhaltungen sein, die Muskel-Skelett-Erkrankungen verursachen. Das erklärt wahrscheinlich die hohe Prävalenz bei Zahnärzt/innen und zahnmedizinischen Fachangestellten. Daher werden in dieser Übersicht mögliche Ursachen und Konsequenzen der Prävalenz sowie ergonomische Maßnahmen für diese Berufsgruppen aufgeführt. Zudem erläutern wir ergonomische Empfehlungen für die Sitzhaltung von Zahnärzt/innen auf Basis der vorhandenen Literatur.
The aim of this study was to detect a response difference in primary (PLC) and secondary liver tumors (SLC) with magnetic resonance elastography (MRE) after TACE therapy. Thirty-one patients (25/31 male; mean age 69.6 years [range: 39–85 years]) with repeated TACE therapy of HCC were compared with twenty-seven patients (27/27 female; mean age 61.2 years [range 39–81 years]) with repeated TACE therapy of metastatic liver disease due to breast cancer. Both groups underwent either one (n = 31) or two (n = 27) repetitive magnetic resonance imaging (MRI) and MRE exams in 4- to 6-week intervals using a 1.5-T-scanner. MRE-based liver stiffness and size measurements were evaluated in tumorous lesions and in healthy liver lobe controls. PLC showed a significantly larger tumor size compared to SLC (26.4 cm2 vs. 11 cm2, p = 0.007) and a higher degree of stiffness (5.8 kPa vs. 5.1 kPa, p = 0.04). Both tumors decreased in size during the cycles (PLC: p = 0.8 and SLC: p < 0.0001) and lesions showed an increase in stiffness (PLC: p = 0.002 and SLC: p = 0.006). MRE demonstrates that PLC and SLC have similar responses to TACE therapy. PLC had a greater increase in stiffness and SLC got smaller. An increasing stiffness and decrease in size could show a good response.
The optimal follow-up care for relapse detection in acute myeloid leukemia (AML) patients in first remission after consolidation therapy with intensive chemotherapy is not established. In this retrospective study, we evaluate the diagnostic value of an intensive relapse surveillance strategy by regular bone marrow aspirations (BMA) in these patients. We identified 86 patients with newly diagnosed non-promyelocytic AML who had reached complete remission (CR) after intensive induction and consolidation chemotherapy between 2007 and 2019. Annual relapse rates were 40%, 17%, and 2% in years 1–3, respectively. Patients in CR were surveilled by BMA scheduled every 3 months for 2 years, followed by BMA every 6 months. This surveillance regimen detected 29 of 55 relapses (53%), 11 of which were molecular relapses (20%). The remaining 26 of 55 relapses (47%) were diagnosed by non-surveillance BMA prompted by specific suspicion of relapse. Most patients showed concurrent morphological abnormalities in peripheral blood (PB) at time of relapse. Seven percent of all morphological relapses occurred without simultaneous PB abnormalities and would have been delayed without surveillance BMA. Intensified monthly PB assessment paired with BMA every 3 months during the first 2 years may be a highly sensitive relapse surveillance strategy.
Dieser Beitrag beschäftigt sich mit Arbeitsabläufen und physischen Risikofaktoren von Zahnärzt/innen (ZA) und Zahnmedizinischen Fachangestellten (ZFA), die zu gesundheitlichen Schäden des Muskel-Skelett-Systems führen. Dabei soll besonders auf das Arbeitsfeld „Patientenmund“ sowie die Arbeitsbelastung und deren Auswirkung auf die Gesundheit eingegangen werden. Ferner werden die optimale Sitzhaltung und physische Anforderungen statischer und repetitiver Behandlungspositionen sowie -haltungen von ZA und ZFA diskutiert.
White paper peanut allergy
(2022)
The current management of a primary IgE-mediated peanut allergy consists of the two basic pillars “exposure prophylaxis” with avoidance of the allergen and “emergency therapy” with short-term treatment of an acute allergic reaction after accidental ingestion. Accidental reactions are common despite attempted avoidance. The severity of an allergic or even anaphylactic reaction after accidental ingestion is difficult to assess prior to reaction. In addition, reaction thresholds may vary depending on the accompanying augmentation factor. Therefore, every peanut allergic patient should receive individual dietary counseling as well as instructions for the use of the emergency kit and a structured patient education program (anaphylaxis group training), if necessary. For the first time, since fall 2021 a causal treatment option with a drug for oral immunotherapy will now be available for 4‑ to 17-year-old peanut-allergic children and adolescents. The oral immunotherapy with peanut protein as defatted powder of Arachis hypogaea L., semen (peanuts) leads to desensitization with a good efficacy record and an acceptable safety profile. Other treatment options with different therapeutic approaches are also under development and will probably expand the range for treatment in the coming years.
Improved integration of single cell transcriptome data demonstrated on heart failure in mice and men
(2023)
Biomedical research frequently uses murine models to study disease mechanisms. However, the translation of these findings to human disease remains a significant challenge. In order to improve the comparability of mouse and human data, we present a cross-species integration pipeline for single-cell transcriptomic assays.
The pipeline merges expression matrices and assigns clear orthologous relationships. Starting from Ensembl ortholog assignments, we allocated 82% of mouse genes to unique orthologs by using additional publicly available resources such as Uniprot, and NCBI databases. For genes with multiple matches, we employed the Needleman-Wunsch global alignment based on either amino acid or nucleotide sequence to identify the ortholog with the highest degree of similarity.
The workflow was tested for its functionality and efficiency by integrating scRNA-seq datasets from heart failure patients with the corresponding mouse model. We were able to assign unique human orthologs to up to 80% of the mouse genes, utilizing the known 17,492 orthologous pairs. Curiously, the integration process enabled the identification of both common and unique regulatory pathways between species in heart failure.
In conclusion, our pipeline streamlines the integration process, enhances gene nomenclature alignment and simplifies the translation of mouse models to human disease. We have made the OrthoIntegrate R-package accessible on GitHub (https://github.com/MarianoRuzJurado/OrthoIntegrate), which includes the assignment of ortholog definitions for human and mouse, as well as the pipeline for integrating single cells.
Patients with type 2 diabetes (T2D) are threatened by excessive cardiovascular morbidity and mortality. While accelerated arterial stiffening may represent a critical mechanistic factor driving cardiovascular risk in T2D, specific therapies to contain the underlying diabetic arterial remodeling have been elusive. The present translational study investigates the role of microRNA-29b (miR-29b) as a driver and therapeutic target of diabetic aortic remodeling and stiffening. Using a murine model (db/db mice), as well as human aortic tissue samples, we find that diabetic aortic remodeling and stiffening is associated with medial fibrosis, as well as fragmentation of aortic elastic layers. miR-29b is significantly downregulated in T2D and miR-29b repression is sufficient to induce both aortic medial fibrosis and elastin breakdown through upregulation of its direct target genes COL1A1 and MMP2 thereby increasing aortic stiffness. Moreover, antioxidant treatment restores aortic miR-29b levels and counteracts diabetic aortic remodeling. Concluding, we identify miR-29b as a comprehensive—and therefore powerful—regulator of aortic remodeling and stiffening in T2D that moreover qualifies as a (redox-sensitive) target for therapeutic intervention.
Combinatorial CRISPR-Cas screens have advanced the mapping of genetic interactions, but their experimental scale limits the number of targetable gene combinations. Here, we describe 3Cs multiplexing, a rapid and scalable method to generate highly diverse and uniformly distributed combinatorial CRISPR libraries. We demonstrate that the library distribution skew is the critical determinant of its required screening coverage. By circumventing iterative cloning of PCR-amplified oligonucleotides, 3Cs multiplexing facilitates the generation of combinatorial CRISPR libraries with low distribution skews. We show that combinatorial 3Cs libraries can be screened with minimal coverages, reducing associated efforts and costs at least 10-fold. We apply a 3Cs multiplexing library targeting 12,736 autophagy gene combinations with 247,032 paired gRNAs in viability and reporter-based enrichment screens. In the viability screen, we identify, among others, the synthetic lethal WDR45B-PIK3R4 and the proliferation-enhancing ATG7-KEAP1 genetic interactions. In the reporter-based screen, we identify over 1,570 essential genetic interactions for autophagy flux, including interactions among paralogous genes, namely ATG2A-ATG2B, GABARAP-MAP1LC3B and GABARAP-GABARAPL2. However, we only observe few genetic interactions within paralogous gene families of more than two members, indicating functional compensation between them. This work establishes 3Cs multiplexing as a platform for genetic interaction screens at scale.
Background: We have analyzed the outcome of patients with localized extraskeletal Ewing sarcoma (EES) treated in three consecutive Cooperative Weichteilsarkomstudiengruppe (CWS) soft tissue sarcoma (STS) studies: CWS-91, CWS-96, and CWS-2002P.
Methods: Patients were treated in CWS-91 with four- (vincristine, dactinomycin, doxorubicin, and ifosfamide [VAIA] or cyclophosphamide [VACA II]) or five-drug (+etoposide [EVAIA]) cycles, in CWS-96 they were randomly assigned to receive VAIA or CEVAIE (+carboplatin and etoposide), and in CWS-2002P with VAIA III plus optional maintenance therapy (MT) with cyclophosphamide and vinblastine. Local therapy consisted of resection and/or radiotherapy (RT).
Results: Two hundred forty-three patients fulfilled the eligibility criteria. The 5-year event-free survival (EFS) and overall survival (OS) were 63% (95% confidence interval [CI] 57–69) and 73% (95% CI 67–79), respectively. The 5-year EFS by study was 64% (95% CI 54–74) in CWS-91, 57% (95% CI 48–66) in CWS-96, and 79% (95% CI 67–91) in CWS-2002P (n.s.). The 5-year OS was 72% (95% CI 62–82) in CWS-91, 70% (95% CI 61–79) in CWS-96, and 86% (95% CI 76–96) in CWS-2002P (n.s.). In CWS-96, 5-year EFS and OS in the VAIA arm versus the CEVAIE were 65% (95% CI 52–81) versus 55% (95% CI 39–76) log-rank p = .13, and 85% (95% CI 75–96) versus 61% (95% CI 45–82), log-rank p = .09.
Conclusion: Our analysis provides interesting information on the treatment and specificities of EES, which can be useful for a better understanding of this rare entity and should be considered in the development of future clinical trials for Ewing sarcoma defined as FET–ETS fusion positive tumors.
Einleitung
Das MUTARS® RS Cup-System der Firma implantcast GmbH (Buxtehude, Deutschland) ergänzt seit 2012 die Implantatgruppe der Abstützschalen mit seitlichen Laschen, die der operativen Versorgung ausgedehnter Acetabulumdefekte dienen. Diese technisch weiterentwickelte Revisionspfanne wird mittels Press-Fit Methode in das Acetabulum eingebracht und im Anschluss mit dem passenden Inlay zementfrei als integriertes System gekoppelt. Somit steht dieses innovative Konzept in Konkurrenz zu dem seit vielen Jahrzehnten angewandten BS-Ring, bei dem das Inlay in die Revisionspfanne einzementiert werden muss. Da Alterungsprozesse die Materialeigenschaften des Zements verändern, kann diese Fixierung im Lauf der Zeit brüchig werden. Lockerungen des Inlays bis hin zum Ausbrechen der Zementfixierung aus der Revisionspfanne sind die komplikationsträchtige Konsequenz. Durch Verwendung der MUTARS® RS Cup als integriertes System lassen sich diese Schnittstelle und die damit verbundenen Nachteile vermeiden. Neben der Möglichkeit, einen Standard-Prothesenkopf zu implantieren, kann das System für luxationsgefährdete Patienten problemlos und ebenfalls zementfrei auf ein tripolares Prothesendesign erweitert werden. Diese Arbeit beschreibt den Einsatz des MUTARS® RS Cup-Systems sowohl in der primären Acetabulumchirurgie als auch im Rahmen aufwendiger Revisionseingriffe nach endoprothetischen Hüftgelenkoperationen und zeigt geeignete Indikationen sowie Anwendungsbeschränkungen auf. Aspekte der präoperativen Planung und der intraoperativen Handhabung des Systems werden ebenso abgebildet wie Komplikationen, die sich im kurz- bis mittelfristigen postoperativen Intervall ergaben.
Material und Methode
In diese retrospektive Studie wurden alle Patienten eingeschlossen, die im Zeitraum von März 2016 bis März 2021 eine Implantation des MUTARS® RS Cup-Systems am Universitätsklinik Frankfurt am Main erhielten.
Ergebnisse
Es wurden 52 Implantationen bei 49 Patienten durchgeführt, wobei sich das Studienkollektiv aus 28 Männern und 21 Frauen mit einem Durchschnittsalter von 76,1 (Spannweite 36,9-94,4) Jahren zusammensetzt. Elf unterschiedliche Ursachen lagen den Acetabulumdefekten zugrunde. Wir implantierten das integrierte System erfolgreich sowohl bei Indikationen, die eine Wechseloperation der Prothesenpfanne notwendig machten, als auch bei Patienten mit schwerwiegenden primären Acetabulumfrakturen sowie instabilen Defekten anderer Genese. In mehr als der Hälfte der Fälle handelte es sich bei dem Indexeingriff um eine Revisionsarthroplastik des betreffenden Hüftgelenks und 80% der Patienten wiesen einen ausgedehnten Substanzdefekt auf (Paprosky-Typ 3A oder höher). Eine arterielle Nachblutung, fünf tiefe Wundinfektionen (10%) sowie sechs Luxationen des Prothesenkopfs (12%) – wobei diese in zwei Fällen mit einer sekundären Dislokation der Revisionspfanne einherging – führten zu Folgeinterventionen. Innerhalb des 5-jährigen Auswertungszeitraums wurden fünf der 52 MUTARS® RS Cup-Systeme explantiert (drei aufgrund septischer und zwei bei aseptisch-mechanischer Ursache), was einer Ausfallrate von 9,6% entspricht.
Schlussfolgerung
Eine älter werdende Gesellschaft und die steigende Zahl an Erstimplantationen einer H-TEP verdeutlichen die Forderung nach innovativen Systemen, wie sie gerade bei chirurgisch komplexen Revisionsarthroplastiken dringend benötigt werden. Entsprechend den Erfahrungen unserer Universitätsklinik und basierend auf den Ergebnissen dieser Studie liefert das MUTARS® RS Cup-System einen wertvollen Beitrag in dieser Fragestellung. Bei korrekter Indikationsstellung lässt sich eine gute Primärstabilität des Systems erzielen, weshalb es aus unserer Sicht ein sicheres Revisionssystem zur Wiederherstellung einer stabilen Gelenksituation bei schwerwiegenden Acetabulumverletzungen darstellt. Das technisch überarbeitete System überzeugt zudem durch seine zuverlässige intraoperative Handhabung und seine hervorragende Modularität, wobei die zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Prothesenkomponenten eine vielseitige Anwendung gewährleisten.
The visual system encompasses about 20% of the cerebral cortex1 and plays a pivotal role in higher-order cognitive processes such as attention and working memory. Cognitive impairments constitute a central role in neuropsychiatric disorders such as schizophrenia (SZ). Impairments are described in visual perceptual processes including contrast, and emotion discrimination as well as in the ability to identify visual irregularities and in higher-order cognition like visual attention and working memory. Furthermore, perceptual and higher-order cognitive processes are part of the Research Domain Criteria (RDoC) project that aims to develop dimensional and transdiagnostic constructs with defined links to specific brain circuits.Therefore, the detailed study of the visual system using functional magnetic resonance imaging (fMRI) is essential to understand the processes in healthy individuals but also in populations with neuropsychiatric disorders. Visual mapping techniques include functional localizer tasks to map functionally defined regions like the fusiform face area (FFA), retinotopic mapping to map specific brain regions that are retinotopically organized in full, and visual-field localizer paradigms to define circumscribed areas within retinotopically organized areas.Thus, the latter allow studying local information processing in early visual areas. Despite advances in neuroimaging techniques, analyses of fMRI data at the group-level are impeded by interindividual macroanatomical variability. This reduces the reliability to accurately define visual areas particularly at the group-level and decreases statistical power. Single-subject based solutions for this problem are not appropriate. Analyses after volume-based alignment (VBA) and primary surface-based analyses without macroanatomical alignment do not increase macroanatomical correspondence sufficiently. Cortex-based alignment (CBA) approaches are recommended as an alternative technique to address this obstacle. However, CBA has not been evaluated for visual-field localizer paradigms. Therefore, we aimed to evaluate potential benefits of CBA for an attention-enhanced visual field localizer paradigm that maps circumscribed regions in retinotopically organized visual areas. Since previous studies solely compared surface-based data before and after CBA, we aimed to compare all three techniques: (1) a volume-based alignment (VBA), (2) a surface-based data set without (SBAV) and (3) a surface- based data set with macroanatomical alignment (CBA). Furthermore, we sought to define regions of interest (ROI) that subsequently can be used for the study of higher-order cognitive processes. Also, we aimed to investigate whether CBA facilitates the study of functional asymmetries in early visual areas as these were described in previous studies. Healthy volunteers (n=50) underwent fMRI in a 3- Tesla Siemens Trio scanner while performing an attention-enhanced visual field localizer paradigm. Our task consisted of a series of flickering, black-and white colored checkerboard stimuli that randomly appeared at one of four locations comprising the participants’ visual quadrants. In 25% of the trials the centrally located squares briefly changed their color to yellow (target trial). Participants had to indicate detection of a target by button press. Data analysis was conducted using Brain Voyager 20.6. Our approach for macroanatomical alignment included a high-resolution, multiscale curvature driven alignment procedure minimizing interindividual macroanatomical variability. Here, each folding pattern was aligned to a dynamically updated group average. Thus, we counteracted a possible confounding effect of a suboptimal selection of an individual target brain with a folding pattern deviating considerably from the cohort average. Group ROIs after CBA showed increased spatial consistency, vertical symmetry, and an increase of size. This was corroborated by an increase in the probability of activation overlap of up to 86%. CBA increased macroanatomical correspondence and thus ameliorated results of multi-subject ROI analyses. Functional differences in the form of a downward bias in visual hemifields were measured with increased reliability. In summary, our findings provide clear evidence for the superiority of CBA for the study of local information processing in early visual cortex at the group-level. This approach is of relevance for the study of visual dysfunction in neuropsychiatric disorders including schizophrenia as they show impaired visual processing that in turn impacts higher-order cognitive processes and in consequence functional outcome. In addition, our attention-enhanced visual field localizer paradigm will be useful for machine learning approaches such as multivariate pattern analysis decoding local information processes and connectivity patterns.
Die Dissertation befasste sich mit der Ausprägung physiologischer Parameter bei Patienten mit Bipolarer Störung in Assoziation mit kognitiver Leistungsfähigkeit. Ziel der Arbeit war es zu überprüfen, ob Symptome einer akuten bipolaren Episode, wie kognitive Störungen und eine reduzierte HRV, sich auch in der Remissionsphase zeigen und miteinander assoziiert sind. Des Weiteren wurde überprüft, ob remittierte bipolare Patienten eine höhere Erregung im ANS, abgeleitet durch physiologische Parameter und der Angst als aktueller Zustand, während der Bearbeitung von kognitiven Aufgaben aufweisen und ob diese Merkmale miteinander und mit residualen manischen oder depressiven Symptomen assoziiert sind. So wurden 26 bipolare Patienten in Remission zu 25 Gesunden rekrutiert und überprüft, ob signifikante Beeinträchtigungen in der HRV und anderen physiologischen Parametern auftreten, ob bipolare Patienten in Remission im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant in den Tests zur kognitiven Leistungsfähigkeit beeinträchtigt sind und ob es Unterschiede zwischen psychopathologischen Auffälligkeiten in den zwei Gruppen gibt. Des Weiteren wurde überprüft, ob die abgeleiteten Parameter miteinander zusammenhängen. Zur Erhebung der kognitiven Fähigkeiten wurden verschiedene testpsychologische Verfahren durchgeführt, wie z. B. der Trail Making Test sowie ein eigens entwickeltes Gedächtnisparadigma mit Lern- und Wiedergabeaufgaben am Computer. Während Letzterem wurden die physiologischen Parameter Fingertemperatur, Hautleitwert, Atem- und Herzfrequenz abgeleitet. Die Parameter der HRV wurden in einer 5-Minuten-Ruhemessung erhoben. Die individuelle Psychopathologie wurde u. a. durch das Beck-Depressions-Inventar und die BechRafaelsen Mania Scale ermittelt. Zur Auswertung der Ergebnisse wurden statistische Analysen berechnet, für die Gruppenvergleiche nichtparametrische Tests und für die Zusammenhangshypothesen Spearman Korrelationen. Die Dissertation konnte zeigen, dass bipolare Patienten in Remission, im Vergleich zu Gesunden, eine reduzierte HRV haben, in exekutiven Funktionen und dem verbalen episodischen Gedächtnis beeinträchtigt sind, höhere depressive Werte und eine höhere durchschnittliche psychische Belastung aufweisen. Die reduzierte HRV in Ruhe spricht dabei für eine anhaltende Dysbalance des ANS in Remission. Kognitive Defizite scheinen die Episoden ebenfalls zu überdauern und nicht nur mit klinischen Zuständen assoziiert zu sein. Die abgeleiteten Parameter waren nicht miteinander assoziiert. Eine Limitation der Dissertation ist, dass zwar viele (z. B. Alter, Geschlecht, Nikotinkonsum), aber nicht alle auf die HRV einflussnehmenden Kovariablen erhoben wurden (wie z.B. der BMI) und die Patienten sich nach DSM-IV Kriterien zwar in Remission befanden, aber nicht symptomfrei waren. Alles in allem können die Ergebnisse helfen, die Ätiologie und Folgen der Bipolaren Störung besser zu verstehen. Bipolare Patienten scheinen auch in Remission eine Dysbalance des ANS und kognitive Defizite zu haben. Eine reduzierte HRV als mögliches Zeichen für eine maladaptive Reaktion auf Stress scheint bei remittierten bipolaren Patienten eine schlechtere Lernleistung nicht weiter zu verschärfen. Remittiere bipolare Patienten zeigen außerdem keine höhere Erregung im ANS während der Bearbeitung von kognitiven Aufgaben als Gesunde.
Kognitive Defizite bestehen über die Episoden hinaus auch bei den remittierten Patienten und stehen nicht mit unterschwelligen depressiven Symptomen oder einer höheren Erregung im ANS in Zusammenhang. In Bezug auf die Behandlung und Rehabilitation sind die reduzierte HRV und die anhaltenden kognitiven Defizite bei remittierten bipolaren Patienten zu berücksichtigen und einzubeziehen. Für zukünftige Studien wäre es sinnvoll die HRV, einhergehend mit neuropsychologischen Beeinträchtigungen, in verschiedenen Episoden (manisch, depressiv, remittiert) zu untersuchen, um etwaige krankheitsübergreifende Veränderungen und Unterschiede zwischen den Episoden und der Remission zu überprüfen.
The discovery of clustered regularly interspaced short palindromic repeats and their associated proteins (Cas) has revolutionized the field of genome and epigenome editing. A number of new methods have been developed to precisely control the function and activity of Cas proteins, including fusion proteins and small-molecule modulators. Proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) represent a new concept using the ubiquitin-proteasome system to degrade a protein of interest, highlighting the significance of chemically induced protein-E3 ligase interaction in drug discovery. Here, we engineered Cas proteins (Cas9, dCas9, Cas12, and Cas13) by inserting a Phe-Cys-Pro-Phe (FCPF) amino acid sequence (known as the π-clamp system) and demonstrate that the modified CasFCPF proteins can be (1) labeled in live cells by perfluoroaromatics carrying the fluorescein or (2) degraded by a perfluoroaromatics-functionalized PROTAC (PROTAC-FCPF). A proteome-wide analysis of PROTAC-FCPF-mediated Cas9FCPF protein degradation revealed a high target specificity, suggesting a wide range of applications of perfluoroaromatics-induced proximity in the regulation of stability, activity, and functionality of any FCPF-tagging protein.
Recently, significant advances have been made by identifying the levels of synchronicity of the underlying dynamics of a given brain state. This research has demonstrated that unconscious dynamics tend to be more synchronous than those found in conscious states, which are more asynchronous. Here we go beyond this dichotomy to demonstrate that the different brain states are always underpinned by spatiotemporal chaos but with dissociable turbulent dynamics. We investigated human neuroimaging data from different brain states (resting state, meditation, deep sleep, and disorders of consciousness after coma) and were able to distinguish between them using complementary model-free and model-based measures of turbulent information transmission. Our model-free approach used recent advances describing a measure of information cascade across spatial scales using tools from turbulence theory. Complementarily, our model-based approach used exhaustive in silico perturbations of whole-brain models fitted to the empirical neuroimaging data, which allowed us to study the information encoding capabilities of the brain states. Overall, the current framework demonstrates that different levels of turbulent dynamics are fundamental for describing and differentiating between brain states.
Significant advances have been made by identifying the levels of synchrony of the underlying dynamics of a given brain state. This research has demonstrated that non-conscious dynamics tend to be more synchronous than in conscious states, which are more asynchronous. Here we go beyond this dichotomy to demonstrate that different brain states are underpinned by dissociable spatiotemporal dynamics. We investigated human neuroimaging data from different brain states (resting state, meditation, deep sleep and disorders of consciousness after coma). The model-free approach was based on Kuramoto’s turbulence framework using coupled oscillators. This was extended by a measure of the information cascade across spatial scales. Complementarily, the model-based approach used exhaustive in silico perturbations of whole-brain models fitted to these measures. This allowed studying of the information encoding capabilities in given brain states. Overall, this framework demonstrates that elements from turbulence theory provide excellent tools for describing and differentiating between brain states.
Einführung: Eitrige und abszedierende Infektionen sind ein häufiges Problem in der zahnärztlichen, oral- und kieferchirurgischen Praxis. Bei entsprechender Indikation finden Antibiotika zur Therapie von odontogenen Infektionen oder Weichteilinfektionen im Bereich des Kopfes Einsatz. Auch prophylaktische Gaben von Antibiotika sind in diesem Fachgebiet nicht selten. Deswegen sollte die kalkulierte antiinfektive Chemotherapie auf soliden pharmakologischen Daten beruhen.
Material und Methoden: Von 520 Patienten der mund-kiefer-gesichtschirurgischen Praxisklinik Kaufbeuren wurden die 1.182 antibiotischen in vitro Testungen aus dem Zeitraum 22.11.2010 bis 31.12.2016 ausgewertet. Das Durchschnittsalter der 51% weiblichen und 49% männlichen Patienten betrug 49,1 Jahre. Die Patienten wurden stratifiziert nach Diagnosen, Gesundheitszustand und Alter. Es wurden die Ergebnisse der Suszeptibilitätstestungen folgender gängiger Antibiotika ausgewertet: Amoxicillin/Clavulansäure, Ampicillin, Oxacillin, Penicillin G/V, Cefazolin, Cefuroxim, Cefpodoxim, Azithromycin, Clarithromycin, Erythromycin, Ciprofloxacin, Levofloxacin, Moxifloxacin, Ofloxacin, Clindamycin, Gentamycin, Cotrimoxazol, Doxycyclin und Metronidazol.
Ergebnisse: Im Mittel (alle getesteten Keime) liefern Amoxicillin/Clavulansäure (96,6%), Cefpodoxim (95,7%), Cefuroxim (90,1%) und Moxifloxacin (91,0%) durchgängig sehr gute Sensibilitätswerte bei hoher statistischer Signifikanz (p<0,001).
Für Ampicillin (86,3%), Cefazolin (85,5%), Levofloxacin (82,5%), Cotrimoxazol (77,5%), Doxycyclin (75,0%), Penicillin G/V (72,5%), Clindamycin (61,8%), Azithromycin (59,9%), Clarithromycin (59,6%), Oxacillin (54,0%), Erythromycin (51,7%) und Ciprofloxacin (36,2%) lagen die getesteten durchschnittlichen Sensibilitäten deutlich niedriger mit je nach Untergruppe deutlichen Unterschieden.
Konklusion: Die von uns ermittelten in vitro Suszeptibilitäten von Amoxicillin/ Clavulansäure, Cefpodoxim, Cefuroxim und Moxifloxacin unterstützen die Empfehlung zum therapeutischen Einsatz bei odontogenen Infektionen oder Weichteilinfektionen im Kopf-Hals-Bereich sowie deren prophylaktische Verwendung zum Beispiel bei Endokarditis-Risiken in der Zahnmedizin oder Mund-/Kiefer-/Gesichtschirurgie.
BOLD signatures of sleep
(2019)
Sleep can be distinguished from wake by changes in brain electrical activity, typically assessed using electroencephalography (EEG). The hallmark of non-rapid-eye-movement sleep are two major EEG events: slow waves and spindles. Here we sought to identify possible signatures of sleep in brain hemodynamic activity, using simultaneous fMRI-EEG. We found that, during the transition from wake to sleep, blood-oxygen-level-dependent (BOLD) activity evolved from a mixed-frequency pattern to one dominated by two distinct oscillations: a low-frequency (~0.05Hz) oscillation prominent in light sleep and a high-frequency (~0.17Hz) oscillation in deep sleep. The two BOLD oscillations correlated with the occurrences of spindles and slow waves, respectively. They were detectable across the whole brain, cortically and subcortically, but had different regional distributions and opposite onset patterns. These spontaneous BOLD oscillations provide fMRI signatures of basic sleep processes, which may be employed to study human sleep at spatial resolution and brain coverage not achievable using EEG.
Die Entartung von B-Zellen stellt den Ursprung vieler maligner Erkrankungen dar. Bei der Prä-B-Zell-ALL, welche 15 % der malignen Erkrankungen im Kindesalter ausmacht, findet die Entartung auf der Entwicklungsstufe der Prä-B-Zellen statt. In der normalen Hämatopoese fungiert der Prä-BZR als Kontrollpunkt in der Entwicklung der B-Zellen, weshalb der Rezeptor sowie die von ihm ausgehenden Signalwege bereits bei vielen hämatologischen Neoplasien als therapeutische Ansatzpunkte in Betracht gezogen wurden.
Der Prä-BZR selbst stellt einen Tumorsuppressor dar: Etwa 13,5 % der Prä-B-Zell-ALL sind von einem aktiven Prä-BZR-Signal abhängig. In entarteten Zellen findet oftmals eine Imitation der Proliferationssignale eines konstitutiv aktiven BZRs statt. Bei Zellen ohne einen funktionellen Rezeptor führt die Rekonstruktion des Rezeptors jedoch zum Zelltod. Sowohl ein zu hohes als auch ein zu niedriges Aktivitätsniveau des Prä-BZRs haben somit einen negativen Effekt auf das Wachstumsverhalten der Zellen zur Folge.
Wichtige downstream des Prä-BZRs vorkommende Effektormoleküle sind die Histonmethyltransferase DOT1L und der Tumorsuppressor BRD7. DOT1L interagiert mit dem Transkriptionsfaktor AF10, der eine bedeutsame Rolle bei der Entstehung von Mixed-lineage-Leukämien spielt; eine DOT1L-Inhibition zeigt daher auch nur bei MLL-rearrangierten Leukämien therapeutische Effekte.
In dieser Dissertationsarbeit konnte der Tumorsuppressorphänotyp von BRD7 aufgezeigt werden. Außerdem zeigten sich Effekte auf den PI3K- sowie den MEK-Signalweg durch Dephosphorylierung der Kinasen AKT und ERK. Dieser Aspekt kann mithilfe einer hypothetischen Feedback-Schleife zwischen BRD7, dem PI3K-Signalweg sowie dem Prä-BZR erklärt werden. BRD7 und Gene des PI3K-Signalwegs könnten hierbei über Chromatin-Remodellierung miteinander interagieren. Die Analyse der Phosphosite von BRD7 stellt einen essenziellen Aspekt dar, um diese Feedback-Schleife experimentell zu validieren.
Auf der anderen Seite führte auch die Inaktivierung von BRD7 zu negativen Effekten auf das Wachstumsverhalten der Zellen. Ähnlich wie der Transkriptionsfaktor TCF3, der einen oberen Schwellenwert besitzt, könnte BRD7 einen unteren Schwellenwert besitzen, unter welchem
wachstumshemmende Effekte hervorgerufen werden. Außerdem sind auch proapoptotische Wirkungen für eine Überaktivierung des ERK- und des AKT-Signalwegs beschrieben worden, beispielsweise über die Hemmung des AKT-Inhibitors PTEN.
Durch massenspektrometrische Analysen konnte gezeigt werden, dass eine Überexpression von BRD7 die Komplexe der mitochondrialen Atmungskette hochreguliert. Die proliferationshemmenden Effekte des PI3K-Signalwegs überwiegen jedoch vermutlich diese positiven Effekte auf die Energiegewinnung der Tumorzellen. Alternativ könnte es sich in den Tumorzellen lediglich um einen Kompensationsmechanismus bei geschädigter oxidativer Phosphorylierung handeln.
Bei der Analyse der molekularen Hintergründe des Wachstumsnachteils der BRD7-überexprimierenden Zellen konnte festgestellt werden, dass die Prä-B-Zellen RCH-ACV vom PI3K-Signalweg, jedoch nicht vom MEK-Signalweg abhängig sind. Es ist denkbar, dass noch weitere Moleküle reguliert werden müssen, damit die Modifikation des MEK-Signalwegs Effekte auf das Wachstumsverhalten und Überleben der Zellen ausübt.
In dieser Arbeit konnten der Prä-BZR und die von ihm ausgehenden Signalwege als gute Ansatzpunkte bei der Therapie der Prä-B-Zell-ALL identifiziert werden. Zwar zeigten sich bei Überexpression und Inhibition von BRD7 nur Effekte auf die Proliferation der Zellen, jedoch existieren vielfältige Interaktionen mit upstream lokalisierten Signalmolekülen (hypothetische Feedback-Schleife). Die dadurch angestoßenen Signalwege können zur Einleitung der Apoptose beitragen. Prinzipiell könnte der Tumorsuppressor BRD7 therapeutisch durch das Designen von Kinasen eingesetzt werden, welche eine gezielte Phosphorylierung und damit konstitutive Aktivierung von BRD7 bewirken, jedoch stellt der Einsatz von etablierten, weiter upstream ansetzenden Kinase-Inhibitoren einen effektiveren therapeutischen Ansatzpunkt zur Apoptoseeinleitung im Patienten dar.
Understanding the role of short-interfering RNA (siRNA) in diverse biological processes is of current interest and often approached through small RNA sequencing. However, analysis of these datasets is difficult due to the complexity of biological RNA processing pathways, which differ between species. Several properties like strand specificity, length distribution, and distribution of soft-clipped bases are few parameters known to guide researchers in understanding the role of siRNAs. We present RAPID, a generic eukaryotic siRNA analysis pipeline, which captures information inherent in the datasets and automatically produces numerous visualizations as user-friendly HTML reports, covering multiple categories required for siRNA analysis. RAPID also facilitates an automated comparison of multiple datasets, with one of the normalization techniques dedicated for siRNA knockdown analysis, and integrates differential expression analysis using DESeq2.
Summary: Understanding the role of short-interfering RNA (siRNA) in diverse biological processes is of current interest and often approached through small RNA sequencing. However, analysis of these datasets is difficult due to the complexity of biological RNA processing pathways, which differ between species. Several properties like strand specificity, length distribution, and distribution of soft-clipped bases are few parameters known to guide researchers in understanding the role of siRNAs. We present RAPID, a generic eukaryotic siRNA analysis pipeline, which captures information inherent in the datasets and automatically produces numerous visualizations as user-friendly HTML reports, covering multiple categories required for siRNA analysis. RAPID also facilitates an automated comparison of multiple datasets, with one of the normalization techniques dedicated for siRNA knockdown analysis, and integrates differential expression analysis using DESeq2. RAPID is available under MIT license at https://github.com/SchulzLab/RAPID. We recommend using it as a conda environment available from https://anaconda.org/bioconda/rapid.
Several studies suggested that transcription factor (TF) binding to DNA may be impaired or enhanced by DNA methylation. We present MeDeMo, a toolbox for TF motif analysis that combines information about DNA methylation with models capturing intra-motif dependencies. In a large-scale study using ChIP-seq data for 335 TFs, we identify novel TFs that are affected by DNA methylation. Overall, we find that CpG methylation decreases the likelihood of binding for the majority of TFs. For a considerable subset of TFs, we show that intra-motif dependencies are pivotal for accurately modelling the impact of DNA methylation on TF binding.
Lungensonographie bei Patienten mit HIV und AIDS
Ziele und Methoden: Vor dem Hintergrund mehrerer retrospektiven Studien und Fallserien zur Anwendung des Lungenultraschalls zur Diagnose HIV-assoziierter Lungenerkrankungen führten wir eine prospektive Studie in der Abteilung für Infektiologie am Klinikum der Goethe-Universität Frankfurt durch. Wir schlossen hierbei Patientinnen und Patienten ein, bei denen durch konventionelle Diagnostik eine Lungenerkrankung nachzuweisen oder auszuschließen war, und führten zeitnah zur konventionellen Diagnostik verblindete Ultraschalluntersuchungen durch. Diese wurden zudem verblindet von zwei weiteren Ultraschalluntersuchern reevaluiert, basierend darauf wurde die Interrater-Reliabilität zwischen den drei Befunden errechnet. Die konventionell-radiologischen Untersuchungen wurden verblindet von einem weiteren Radiologen befundet.
Ergebnisse: Wir untersuchten 80 HIV-positive Patienten, von denen 54 nachweislich eine pulmonale Erkrankung hatten. Die häufigsten Diagnosen waren Pneumocystis jirovecii-Pneumonien (21 Fälle), bakterielle Pneumonien (17 Fälle) und andere Diagnosen (16 Fälle). Die Lungenultraschalluntersuchungen zeigten bei 90.7% der Patienten mit pulmonaler Diagnose und bei 34.5% der lungengesunden Patienten Auffälligkeiten. Die CT-Untersuchungen fanden Pathologien in 97.5% der Erkrankten und 27.3% der Gesunden. Röntgenuntersuchungen zeigten bei 78.1% der Erkrankten und bei 25% der Gesunden pathologische Befunde. Die häufigsten Pathologien in allen Modalitäten waren interstitielle Veränderungen. Diese zeigten in der Lungenultraschalluntersuchung keinen signifikanten Unterschied zwischen den verschiedenen Lungenerkrankungen, waren jedoch signifikant häufiger als bei Patienten ohne Lungenerkrankung. Konsolidierungen und Pleuraergüsse waren im Lungenultraschall zwar häufiger bei Erkrankten, aber nicht signifikant gegenüber den Gesunden. Die Interrater-Reliabilität des Lungenultraschalls war hoch für interstitielle Pathologien (ICC=0.82) ohne nennenswerte Änderungen im Studienverlauf (r=-0.11), und niedriger bei Konsolidierungen und Ergüssen (jeweils κ=0.12) mit positivem Zusammenhang zur Studiendauer (r=0.88 für Konsolidierungen, r=0.37 für Ergüsse).
Diskussion: Lungenerkrankungen sind bei HIV-Patienten im Ultraschall am häufigsten durch interstitielle Pathologien nachzuweisen, diese allein erlauben allerdings keine Unterscheidung zwischen verschiedenen Erkrankungen. Die Sensitivität der Ultraschalluntersuchung ist geringer als die der Computertomographie, jedoch höher als die Sensitivität des Röntgens. Interstitielle Pathologien werden bereits nach kurzer Lernphase reliabel identifiziert. Konsolidierungen und Ergüsse waren seltenere Befunde, und scheinen eine längere Lernphase zu benötigen, da die Interrater-Reliabilität im Verlauf der Studie ansteigt. In allen Modalitäten zeigten auch gesunde Patienten bildgebend Auffälligkeiten, was den positiv prädiktiven Wert bei niedrigerer Prävalenz negativ beeinflussen kann.
Lungensonographie bei Patienten mit COVID-19
Ziele und Methoden: Im Rahmen der seit Ende 2019 andauernden COVID-19 Pandemie boten sich die erlernten Sonographiekenntnisse für die bettseitige Diagnostik dieser neuen Lungenerkrankung an. Aufgrund der Pathogenität des neuartigen Erregers wandten wir die Lungensonographie zur Diagnostik unter Isolationsbedingungen an, um Transporte für konventionelle Bildgebung zu reduzieren. Bettseitig durchgeführte Lungensonographien bei SARS-CoV-2-positiven Patientinnen und Patienten wurden mit durchgeführter konventioneller Bildgebung im Rahmen dieser retrospektiven Fallserie verglichen.
Ergebnisse: Die Ultraschalluntersuchungen von 17 Patientinnen und Patienten wurden ausgewertet, hiervon zeigten 14 Untersuchungen Pathologien. In neun Fällen wurden interstitielle Pathologien beobachtet, fünf dieser Fälle zeigten zusätzlich Konsolidierungen.
Drei Patienten hatten außer Konsolidierungen keine weiteren Pathologien. Pleuraergüsse wurden in drei Fällen beobachtet, Pleuraplaques bei einem Patienten. In 5 von 7 Fällen mit auffälligem Thorax-CT zeigte die Lungensonographie Pathologien. Die Lungensonographie zeigte in jedem Fall Pathologien, in dem auch das Röntgen auffällig war.
Diskussion: Diese Fallserie zeigt die Anwendung der Sonographie als bettseitige Lungendiagnostik unter Isolationsbedingungen. Interstitielle Pathologien und Konsolidierungen scheinen die relevantesten Hinweise auf eine pulmonale Beteiligung im Rahmen der COVID-19-Erkrankung zu sein. Wegen der geringen Fallzahl und des retrospektiven Designs ist die Aussagekraft dieser Substudie gering, jedoch zeigt sie die Umsetzbarkeit der Sonographie als bildgebendes Verfahren, wenn aufgrund notwendiger Isolationsmaßnahmen und hoher Fallzahlen konventionelle Bildgebung erschwert ist.
Interest in time-resolved connectivity in fMRI has grown rapidly in recent years. The most widely used technique for studying connectivity changes over time utilizes a sliding windows approach. There has been some debate about the utility of shorter versus longer windows, the use of fixed versus adaptive windows, as well as whether observed resting state dynamics during wakefulness may be predominantly due to changes in sleep state and subject head motion. In this work we use an independent component analysis (ICA)-based pipeline applied to concurrent EEG/fMRI data collected during wakefulness and various sleep stages and show: 1) connectivity states obtained from clustering sliding windowed correlations of resting state functional network time courses well classify the sleep states obtained from EEG data, 2) using shorter sliding windows instead of longer non-overlapping windows improves the ability to capture transition dynamics even at windows as short as 30 seconds, 3) motion appears to be mostly associated with one of the states rather than spread across all of them 4) a fixed tapered sliding window approach outperforms an adaptive dynamic conditional correlation approach, and 5) consistent with prior EEG/fMRI work, we identify evidence of multiple states within the wakeful condition which are able to be classified with high accuracy. Classification of wakeful only states suggest the presence of time-varying changes in connectivity in fMRI data beyond sleep state or motion. Results also inform about advantageous technical choices, and the identification of different clusters within wakefulness that are separable suggest further studies in this direction.
Mitochondrial NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I) is a 1 MDa membrane protein complex with a central role in energy metabolism. Redox-driven proton translocation by complex I contributes substantially to the proton motive force that drives ATP synthase. Several structures of complex I from bacteria and mitochondria have been determined but its catalytic mechanism has remained controversial. We here present the cryo-EM structure of complex I from Yarrowia lipolytica at 2.1 Å resolution, which reveals the positions of more than 1600 protein-bound water molecules, of which ∼100 are located in putative proton translocation pathways. Another structure of the same complex under steady-state activity conditions at 3.4 Å resolution indicates conformational transitions that we associate with proton injection into the central hydrophilic axis. By combining high-resolution structural data with site-directed mutagenesis and large-scale molecular dynamics simulations, we define details of the proton translocation pathways, and offer new insights into the redox-coupled proton pumping mechanism of complex I.
Mitochondrial NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I) is a 1-MDa membrane protein complex with a central role in energy metabolism. Redox-driven proton translocation by complex I contributes substantially to the proton motive force that drives ATP synthase. Several structures of complex I from bacteria and mitochondria have been determined, but its catalytic mechanism has remained controversial. We here present the cryo-EM structure of complex I from Yarrowia lipolytica at 2.1-Å resolution, which reveals the positions of more than 1600 protein-bound water molecules, of which ~100 are located in putative proton translocation pathways. Another structure of the same complex under steady-state activity conditions at 3.4-Å resolution indicates conformational transitions that we associate with proton injection into the central hydrophilic axis. By combining high-resolution structural data with site-directed mutagenesis and large-scale molecular dynamic simulations, we define details of the proton translocation pathways and offer insights into the redox-coupled proton pumping mechanism of complex I.
Human behaviour is inextricably linked to the interaction of emotion and cognition. For decades, emotion and cognition were perceived as separable processes, yet with mutual interactions. Recently, this differen-tiation has been challenged by more integrative approaches, but without addressing the exact neurophysiological basis of their interaction. Here, we aimed to uncover neurophysiological mechanisms of emotion-cognition interaction. We used an emotional Flanker task paired with EEG/FEM beamforming in a large cohort (N=121) of healthy human participants, obtaining high temporal and fMRI-equivalent spatial resolution. Spatially, emotion and cognition processing overlapped in the right inferior frontal gyrus (rIFG), specifically in pars triangularis. Temporally, emotion and cognition processing overlapped during the transition from emotional to cognitive processing, with a stronger interaction in β-band power leading to worse behavioral performance. Despite functionally segregated subdivisions in rIFG, frequency-specific information flowed extensively within IFG and top-down to visual areas (V2, Precuneus) – explaining the behavioral interference effect. Thus, for the first time we here show the neural mechanisms of emotion-cognition interaction in space, time, frequency and information transfer with high temporal and spatial resolution, revealing a central role for β-band activity in rIFG. Our results support the idea that rIFG plays a broad role in both inhibitory control and emotional interference inhibition as it is a site of convergence in both processes. Furthermore, our results have potential clinical implications for understanding dysfunctional emotion-cognition interaction and emotional interference inhibition in psychiatric disor-ders, e.g. major depression and substance use disorder, in which patients have difficulties in regulating emotions and executing inhibitory control.
Diabetes mellitus Typ 2 (T2D) ist eine der häufigsten Stoffwechselerkrankungen mit weltweit steigender Inzidenz. Zur Vermeidung von Folgeerkrankungen und Senkung des enormen ökonomischen Drucks steht die Suche nach wirksamen Therapiekonzepten im Fokus aktueller Forschung.
Die Vitamin D (VD) Konzentration (25(OH)D3 und 1,25(OH)2D3) hat Einfluss auf Bodymaßindex (BMI), Glukosestoffwechsel, Insulinsekretion und -resistenz sowie die β-Zellfunktion. Niedrige VD Konzentrationen wirken sich ungünstig auf den Blutzucker oder den BMI aus und ein VD Mangel (25(OH)D3 < 20 ng/ml) ist mit einem erhöhten Risiko für Diabetes mellitus Typ 2 assoziiert. Während eine VD Einnahme das Risiko für einen VD Mangel reduziert, zeigen sich kaum Einflüsse auf die Glucosehomöostase. Die berichteten Effekte einer VD Einnahme in der Prävention oder Behandlung eines T2D rangieren von einer verbesserten Stoffwechseleinstellung bis zur Verschlechterung der Erkrankung.
Bezüglich des Ansprechens auf eine VD Einnahme zeigt sich eine große individuelle Varianz. In welchem Ausmaß der genetische Hintergrund das individuelle Ansprechen auf eine VD Einnahme bei Patienten mit T2D beeinflusst wurde bislang jedoch kaum erforscht.
In dieser Arbeit wurde der Einfluss genetischer Varianten (SNPs - Single nucleotide polymorphisms) des VD Stoffwechsels auf (1) Anfälligkeit für T2D, (2) 25(OH)D3 und 1,25(OH)2D3 Plasma Konzentrationen sowie (3) Änderungen in der Stoffwechseleinstellung nicht insulinabhängiger Typ 2 Diabetiker unter VD3 Substitution untersucht. Dafür wurden zwölf SNPs in fünf Genen des VD Stoffwechsels (CYP2R1 (Cytochrom P450 2R1), CYP27B1, DBP (VD Bindeprotein), VDR (VD Rezeptor), CYP24A1 analysiert. 553 Patienten mit T2D und 916 gesunde Kontrollen aus Frankfurt am Main und Umgebung wurden mittels restriction fragment length polymorphism (RFLP) und realtime polymerase chain reaction (rtPCR) genotypisiert. Die VD Plasma-Konzentrationen (25(OH)D3 und 1,25(OH)2D3) wurden per 125Iod-Radioimmunoassay gemessen.
Ein erhöhtes Risiko an Diabetes mellitus Typ 2 zu erkranken ergab sich für die Allele VDR rs7975232 „G“, rs1544410 „G“ und CYP2R1 rs10741657 „A“.
Diabetiker wiesen im Vergleich zu gesunden Kontrollen erniedrigte 25(OH)D3 und 1,25(OH)2D3 auf. Das Risiko eines T2D bei Vorliegen eines VD Mangels war in unserer Kohorte um das 13,9 fache erhöht.
Eine genotypenabhängige Reduktion der 25(OH)D3 Plasma-Konzentrationen bei Patienten ergab sich für die Genotypen CYP27B1 rs10877012 „CC“, DBP rs4588 „CC“, rs7041 „GG“, CYP24A1 rs2585426 „CG“ und rs2248137 „CG“. Eine verringerte 1,25(OH)2D3 Plasma-Konzentration ergab sich für den Genotyp DBP rs4588 „CC“.
Der genetisch Einfluss auf Änderungen in der Stoffwechseleinstellung nicht insulinabhängiger Typ 2 Diabetiker unter VD3 Substitution wurde im Rahmen einer doppelt-verblindeten randomisierten Studie untersucht. 65 Patienten erhielten über 6 Monate entweder 1904 IU Vitamin D Öl (25(OH)D3) oder ein Placebo-Öl. Alle drei Monate wurden die Vitamin D Konzentrationen, der HbA1c, die Parathormonkonzentration (PTH) und das C-Peptid bis zu einem 6 monatigen Follow-up bestimmt.
Während bei Trägern des Genotyps CPY24A1 rs2296241 „GG“ trotz VD Einnahme keine Änderung der Plasma 25(OH)D3 Werte zu verzeichnen waren, ergaben sich für die Genotypen DBP 4588 „CC“ and VDR rs1544410 „GG“ höhere 25(OH)D3 Konzentrationen bis zum Ende des Nachbeobachtungszeitraums. Eine signifikante Suppression des PTH konnte bei den Genotypen CYP2R1 rs10741657 „AG“, DBP rs4588 „CC“, VDR rs2228570 „TC“ und CYP24A1 ra2248137 „GG“ beobachtet werden.
Diese Studie bestätigt VD Mangel als Risikofaktor für T2D. Sie zeigt deutlich, dass genetische Varianten des VD Systems für T2D prädisponieren und anteilig den VD Stoffwechsel regulieren. Auch die Auswirkungen einer VD3 Einnahme, messbar im Anstieg der 25(OH)D3 Konzentration und der Suppression des PTH, sind durch die Gene des VD Systems beeinflusst.
Cardiovascular disease (CVD) is the leading cause of death in the western world. Aging as the major risk factor for the development of CVD leads to structural changes in the heart and the vasculature. In addition to endothelial cells, mural cells, including smooth muscle cells and pericytes, form the vascular wall. Pericytes are defined as the perivascular cells located in the basement membrane of the capillaries, which are the smallest components of the vascular system and ensure the gas exchange in the tissue. In the different parts of the terminal vascular bed, pericytes receive different phenotypes and organ-specific functions. In addition to the stabilization of the vascular wall, pericytes are relevant for the formation of new vessels. Due to their potential of multipotent stem cells, pericytes can differentiate into different cell types and thus take a position in developmental processes. Pericytes play a crucial role in the development and diseases of the vascular system. Moreover, pericyte coverage is reduced in the aged heart. Nonetheless, the function of pericytes in the heart and their importance during cardiac aging is not completely understood.
To study the pericyte population in the aging heart, we have performed single-nucleus RNA-sequencing analysis comparing hearts from 12-weeks-old (young) and 18-month-old (old) mice. The detailed analysis of 336 differentially expressed genes (DEG) revealed that Rgs5 is downregulated in aged pericytes. Regulator of G-protein signaling 5 (RGS5), an established marker for pericytes, is involved the regulation of the blood pressure and in the formation of various cardiovascular diesases, including cardiac hypertrophy, myocardial infarction and atherosclerosis. We have furthermore confirmed this observation in vivo. Gene ontology (GO) analysis of DEG revealed that aged pericytes are characterized by the downregulation of genes involved in cell adhesion. Further, we have performed cell biology approaches using human brain vascular pericytes (hBVP) to investigate the role of Rgs5 in pericytes in vitro. Efficient knockdown of RGS5, although has no effect on cellular metabolism, viability and endothelial permeability, induces a reduction of pericyte adhesion to both a gelatine matrix and endothelial cells in a 3D matrigel culture. This was associated with the formation of filopodia. The altered phenotype suggested a changing identity of the pericytes. We could confirm that a loss of RGS5 causes a decreased expression of the pericyte markers PDGFRb and NOTCH3 and also leads to an overexpression of COL1A1, a fibroblast marker.
Together, our findings suggest that RGS5 is required for pericyte adhesion to endothelial cells and its downregulation in the aged mural cells could explain the reduction of pericyte coverage in the aged hearts. Further, RGS5 may be the key regulator for pericyte identity, as pericytes show an altered expression profile of cellular markers. The dedifferentiation of pericytes to a more fibroblast-like cell type could explain the increased fibrosis during age-related cardiac remodeling. We believe that RGS5 is a great candidate to explore and study the molecular mechanisms that regulate pericyte function in the heart, both in homeostasis and during aging.
Providing an interactive undergraduate elective on safety culture online – concept and evaluation
(2022)
Background: The COVID-19 pandemic has made it more difficult to maintain high quality in medical education. As online formats are often considered unsuitable, interactive workshops and seminars have particularly often been postponed or cancelled. To meet the challenge, we converted an existing interactive undergraduate elective on safety culture into an online event. In this article, we describe the conceptualization and evaluation of the elective.
Methods: The learning objectives of the safety culture elective remained unchanged, but the teaching methods were thoroughly revised and adapted to suit an online setting. The online elective was offered as a synchronous two-day course in winter semester 2020/21 during the “second wave” of the COVID-19 pandemic in Germany. At the end of each day, participating students evaluated the elective by completing an online survey. Items were rated on a six-point Likert scale. We used SPSS for data analysis.
Results: Twenty medical undergraduates completed the elective and rated it extremely positively (1.1 ± 0.2). Students regard safety culture as very important and felt the learning objectives had been achieved. Moreover, they were very satisfied with the design and content of the elective, and especially with interactive elements like role-play. Around 55% of participants would recommend continuing to offer the online elective after the pandemic.
Conclusions: It makes sense to offer undergraduate medical students online elective courses on safety culture, especially during a pandemic. The elective described here can serve as a best practice example of how to teach safety culture to undergraduates, especially when physical presence is unfeasible. Electives requiring a high degree of interaction can also function well online.