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Hirnmetastasen stellen eine schwerwiegende Komplikation der häufigsten Tumorerkrankungen wie der Lungenkarzinome, der Mammakarzinome und der Kolonkarzinome dar. Die mediane Überlebenszeit nach Metastasierung in das zentrale Nervensystem beträgt trotz leitliniengerechter Therapie meist nur wenige Monate. Neue zielgerichtete Therapien zeigten bereits erfolgreich eine Wirkung in Hirnmetastasen unterschiedlicher Entitäten. Auch aus diesem Grund sind zielgerichtete Therapien, die ihre Wirkung über das Tumormikromilieu erreichen wie beispielsweise Immuncheckpoint-Inhibitoren, immer interessanter für die klinische Anwendung. Damit rückt auch das Tumormikromilieu bzw. das zellarme, bindegewebige Tumorstroma immer weiter in den Vordergrund der aktuellen onkologischen Forschung.
Auch Hirnmetastasen können ein eigenes bindegewebiges Tumorstroma innerhalb des Tumormikromilieus bilden, das sich histologisch stark von der physiologischen zerebralen Mikroumgebung unterscheidet, welche sich typischerweise aus Gliazellen, Neuronen, neurovaskulären Einheiten und Mikroglia zusammensetzt. Ortständige, Stromagenerierende Fibroblasten, wie sie z.B. im Lungen- und Brustgewebe vorkommen, können daher nicht die Ursprungszellen des Tumorstromas in Hirnmetastasen sein. Es ist bislang nicht eindeutig geklärt, welche Zelltypen an der Formation des Tumorstromas beteiligt sind. Weiterhin ist bislang nicht dezidiert geklärt wie sich das Tumormikromilieu auf Zellebene in Hirnmetastasen zusammensetzt und ob bestimmte Zusammensetzungen einen Einfluss auf das Überleben von Patienten haben.
In dieser Arbeit wurde aus diesem Grund mit Hilfe von immunhistochemischen Färbungen das Tumormikromilieu in einer großen Kohorte von insgesamt 244 Hirnmetastasen-Patienten genauer charakterisiert. Fokus lag darin herauszufinden, welche Zellen an der Produktion des Tumorstromas beteiligt sind. Im Anschluss wurde mit Hilfe der klinischen Daten geprüft, ob bestimmte Zusammensetzungen oder Eigenschaften des Tumormikromilieus Einfluss auf das Überleben der Patienten haben. Weiterhin wurde mithilfe der durch Immunhistochemie erhobenen Daten untersucht, ob sich das Tumormikromilieu von Patienten, bei denen die Hirnmetastase zur Erstmanifestation der Tumorerkrankung geführt hatte, im Vergleich zu Patienten mit Hirnmetastasen unterscheidet, bei denen bereits die Tumorerkrankung bekannt war.
In den vorliegenden Daten ergab sich eine starke Assoziation zwischen der Expression von mesenchymalen Markern FAP, PDGFRb und Kollagen I, einem Hauptbestandteil von Stroma. Es zeigte sich wiederum keine eindeutige Assoziation zwischen Kollagen I und GFAP, dem Intermediärfilament der Gliazellen. Insgesamt konnte eine große Heterogenität in der Zusammensetzung des Tumormikromilieus zwischen den unterschiedlichen Entitäten festgestellt werden. So zeigten insbesondere die Hirnmetastasen von Nierenzellkarzinomen eine erhöhte Gefäßdichte. Zusätzlich zeigte sich in Nierenzellkarzinomen als auch Lungenkarzinomen eine erhöhte mediane Immunzellinfiltration von CD8-positiven Zellen im Vergleich zu anderen Entitäten. Das Tumormikromilieu hatte zumeist keinen Einfluss auf das Überleben der Hirnmetastasen-Patienten. Lediglich die Expression von vaskulärem PDGFRb hatte in NSCLC-Patienten einen negativen Einfluss auf das Überleben. Außerdem zeigten Kolonkarzinom-Patienten mit erhöhter FAP-Expression ein verbessertes Überleben nach Hirnmetastasen-OP. Patienten mit Hirnmetastase als Erstmanifestation der Tumorerkrankung zeigten zur Vergleichsgruppe mit Patienten, die eine Hirnmetastase unter bekannter Tumorerkrankung entwickelten, eine signifikant erhöhte PD-L1-Expression als auch Infiltration von zytotoxischen T-Zellen. Für weitere klinische oder biologische Parameter wie Geschlecht, Proliferationsrate oder Mutationsstatus fanden sich keine eindeutigen statistischen Unterschiede zwischen diesen beiden Patientengruppen.
Die vorliegenden Daten bekräftigten die Idee, dass das Tumorstroma von Hirnmetastasen durch mesenchymale Zellen produziert wird. So könnte eine zielgerichtete Therapie von Stroma-produzierenden Zellen ein interessanter Angriffspunkt zur Prävention einer soliden Hirnmetastasen sein. Patienten mit Hirnmetastase als Erstmanifestation der Tumorerkrankungen sollten in Zukunft vermehrt innerhalb klinischer Studien beachtet werden, da diese aufgrund des veränderten Tumormikromilieus mit erhöhter Infiltration von zytotoxischen T-Zellen als auch PD-L1-Expression von Immuntherapien stärker profitieren könnten.
TOR1A is the most common inherited form of dystonia with still unclear pathophysiology and reduced penetrance of 30–40%. ∆ETorA rats mimic the TOR1A disease by expression of the human TOR1A mutation without presenting a dystonic phenotype. We aimed to induce dystonia-like symptoms in male ∆ETorA rats by peripheral nerve injury and to identify central mechanism of dystonia development. Dystonia-like movements (DLM) were assessed using the tail suspension test and implementing a pipeline of deep learning applications. Neuron numbers of striatal parvalbumin+, nNOS+, calretinin+, ChAT+ interneurons and Nissl+ cells were estimated by unbiased stereology. Striatal dopaminergic metabolism was analyzed via in vivo microdialysis, qPCR and western blot. Local field potentials (LFP) were recorded from the central motor network. Deep brain stimulation (DBS) of the entopeduncular nucleus (EP) was performed. Nerve-injured ∆ETorA rats developed long-lasting DLM over 12 weeks. No changes in striatal structure were observed. Dystonic-like ∆ETorA rats presented a higher striatal dopaminergic turnover and stimulus-induced elevation of dopamine efflux compared to the control groups. Higher LFP theta power in the EP of dystonic-like ∆ETorA compared to wt rats was recorded. Chronic EP-DBS over 3 weeks led to improvement of DLM. Our data emphasizes the role of environmental factors in TOR1A symptomatogenesis. LFP analyses indicate that the pathologically enhanced theta power is a physiomarker of DLM. This TOR1A model replicates key features of the human TOR1A pathology on multiple biological levels and is therefore suited for further analysis of dystonia pathomechanism.
The in vivo firing patterns of ventral midbrain dopamine neurons are controlled by afferent and intrinsic activity to generate sensory cue and prediction error signals that are essential for reward-based learning. Given the absence of in vivo intracellular recordings during the last three decades, the subthreshold membrane potential events that cause changes in dopamine neuron firing patterns remain unknown. To address this, we established in vivo whole-cell recordings and obtained over 100 spontaneously active, immunocytochemically-defined midbrain dopamine neurons in isoflurane-anaesthetized adult mice. We identified a repertoire of subthreshold membrane potential signatures associated with distinct in vivo firing patterns. Dopamine neuron activity in vivo deviated from single-spike pacemaking by phasic increases in firing rate via two qualitatively distinct biophysical mechanisms: 1) a prolonged hyperpolarization preceding rebound bursts, accompanied by a hyperpolarizing shift in action potential threshold; and 2) a transient depolarization leading to high-frequency plateau bursts, associated with a depolarizing shift in action potential threshold. Our findings define a mechanistic framework for the biophysical implementation of dopamine neuron firing patterns in the intact brain.
Haut- und Weichteilinfektionen (Skin and Soft Tissue Infection, SSTI) stellen eine verbreitete Krankheitsentität mit schwierigem Therapiemanagement dar. Im Fokus dieser Arbeit liegt die Wundinfektion. Der aktuelle Goldstandard ist das radikale chirurgische Débridement und die systemische Gabe von antibiotisch wirksamen Stoffen. Dieses Therapieregime kann von der lokalen Antibiotikatherapie flankiert werden, wobei die antibiotisch aktive Substanz entweder allein oder in Kombination mit einem Trägermaterial auf die Wunde aufgebracht wird. Eine Möglichkeit zur lokalen antibiotischen Therapie ist die Besprühung der Wundfläche mit einem Antibiotikum-Fibrinkleber-Gemisch. Es ist nach aktuellem Stand unklar, wie sich die Konzentration von Colistin in einem Zeitraum von vier Stunden nach Besprühung und Fixierung durch Fibrinkleber verhält und mit welcher Applikationsmethode die Wirkstoffkonzentration des Antibiotikums im Gewebe am höchsten ist.
Unter Berücksichtigung geltender Labor- und Tierwohlstandards wurde eine tierexperimentelle Studie an 29 männlichen Ratten aus dem Stamm Wistar durchgeführt. Es wurden vier je 100 mm² große subkutane Wunden auf Muskel-/Faszienniveau auf dem Rücken der Tiere, die unter sterilen Kautelen operativ zugefügt worden waren, entweder nur mit Colistin (C) oder nur gleichzeitig (CF+) oder nur aufeinanderfolgend (CF-) mit Colistin und einem Fibrinkleber besprüht.
Durch flüssigkeitschromatografische und massenspektrometrische Analysen konnten eine Stunde nach Applikation signifikant höhere Gewebekonzentrations¬werte von Colistin A in der Gruppe CF+ gegenüber CF- (p = 0,02) und C (p = 0,00) sowie in der Gruppe CF- gegenüber C (p = 0,00) gemessen werden: mediane Gewebekonzentrationen von Colistin A 185,67 ng/mg (CF+), 89,45 ng/mg (CF-) und 60,95 ng/mg (C). Nach zwei Stunden waren die Unterschiede nicht signifikant. Nach vier Stunden zeigten sich signifikant höhere Werte in der Gruppe CF+ gegenüber C (p = 0,01): mediane Gewebekonzentrationen von Colistin A: 37,00 ng/mg (CF+), 19,03 ng/mg (CF-) und 9,95 ng/mg (C).
Die Fixierung von Colistin durch das Besprühen mit Fibrinkleber stellt eine unkomplizierte und günstige Methode zur lokalen antibiotischen Therapie dar und ergibt eine längere Antibiotikaverfügbarkeit im Gewebe. Eine Stunde nach Applikation liegen in allen Gruppen die höchsten Messwerte vor. Die simultane Besprühung ist die zu bevorzugende Methode. Als zusätzliche Maßnahme neben dem chirurgischen Débridement und der systemischen Antibiotikatherapie kann die Besprühung mit einem Gemisch aus Colistin und Fibrinkleber als ein vielversprechendes Verfahren in der Therapie von Haut- und Weichteilwunden angesehen werden.
Purpose of Review: To review the latest developments and the current role of the cardiac magnetic resonance (CMR) in pericardial diseases and their complications.
Recent Findings: Cardiac Magnetic Resonance (CMR) has the ability to incorporate anatomy, physiology, and “virtual histology” strategies to achieve the most accurate diagnosis for even the most demanding, pericardial diseases.
Summary: Acute, chronic, recurrent, and constrictive pericarditis as well as pericarditis related complications, pericardial masses and congenital pericardial defects are commonly encountered in clinical practice with relatively significant morbidity and mortality. Owing to the challenging diagnosis, CMR imaging is often employed in confirming the diagnosis and elucidating the underling pathophysiology. In this review we outline the common CMR techniques and their expected diagnostic outcomes.
Modeling long-term neuronal dynamics may require running long-lasting simulations. Such simulations are computationally expensive, and therefore it is advantageous to use simplified models that sufficiently reproduce the real neuronal properties. Reducing the complexity of the neuronal dendritic tree is one option. Therefore, we have developed a new reduced-morphology model of the rat CA1 pyramidal cell which retains major dendritic branch classes. To validate our model with experimental data, we used HippoUnit, a recently established standardized test suite for CA1 pyramidal cell models. The HippoUnit allowed us to systematically evaluate the somatic and dendritic properties of the model and compare them to models publicly available in the ModelDB database. Our model reproduced (1) somatic spiking properties, (2) somatic depolarization block, (3) EPSP attenuation, (4) action potential backpropagation, and (5) synaptic integration at oblique dendrites of CA1 neurons. The overall performance of the model in these tests achieved higher biological accuracy compared to other tested models. We conclude that, due to its realistic biophysics and low morphological complexity, our model captures key physiological features of CA1 pyramidal neurons and shortens computational time, respectively. Thus, the validated reduced-morphology model can be used for computationally demanding simulations as a substitute for more complex models.
Purpose: Every physician must be able to sufficiently master medical emergencies, especially in medical areas where emergencies occur frequently such as in the emergency room or emergency surgery. This contrasts with the observation that medical students and young residents often feel insufficiently prepared to handle medical emergencies. It is therefore necessary to train them in the treatment of emergency patients. The aim of this study is to analyze the influence of the assignment of manikin versus simulated patients during a training for undergraduate medical students on learning outcomes and the perceived realism.
Methods: The study had a prospective cross-over design and took place in a 3-day emergency medicine training for undergraduate medical students. Students completed three teaching units (‘chest pain’, ‘impaired consciousness’, ‘dyspnea’), either with manikin or simulated patient. Using a questionnaire after each unit, overall impression, didactics, content, the quality of practical exercises, and the learning success were evaluated. The gained competences were measured in a 6-station objective structured clinical examination (OSCE) at the end of training.
Results: 126 students participated. Students rated simulated patients as significantly more realistic than manikins regarding the possibility to carry out examination techniques and taking medical history. 54.92% of the students would prefer to train with simulated patients in the future. Regarding the gained competences for ‘chest pain’ and ‘impaired consciousness’, students who trained with a manikin scored less in the OSCE station than the simulated patients-group.
Conclusion: Simulated patients are rated more realistic than manikins and seem to be superior to manikins regarding gained competence.
Due to the continued high incidence and mortality rate worldwide, there is a need to develop new strategies for the quick, precise, and valuable recognition of presenting injury pattern in traumatized and poly-traumatized patients. Extracellular vesicles (EVs) have been shown to facilitate intercellular communication processes between cells in close proximity as well as distant cells in healthy and disease organisms. miRNAs and proteins transferred by EVs play biological roles in maintaining normal organ structure and function under physiological conditions. In pathological conditions, EVs change the miRNAs and protein cargo composition, mediating or suppressing the injury consequences. Therefore, incorporating EVs with their unique protein and miRNAs signature into the list of promising new biomarkers is a logical next step. In this review, we discuss the general characteristics and technical aspects of EVs isolation and characterization. We discuss results of recent in vitro, in vivo, and patients study describing the role of EVs in different inflammatory diseases and traumatic organ injuries. miRNAs and protein signature of EVs found in patients with acute organ injury are also debated.
Background: Surgical methods have profited from the exchange of knowledge among different specialties. Endoscopy which was introduced by gynecologists, surgeons, and internists is used now by all disciplines, and most of yesterday's laparotomies have now endoscopic alternatives. However, laparotomies are still needed, and there is no agreement among surgeons about what is the optimal abdominal incision. The Joel-Cohen incision which is used by gynecologists and obstetricians could become a valid alternative to the methods in use.
Method: The Joel-Cohen Method, which was evolved for abdominal hysterectomy is described here in detail. Only two instruments are used to open the abdomen, usually with no need for hemostasis.
Conclusion: The Joel-Cohen incision is suggested as a valid alternative for any emergency or elective surgical or urological abdominal operation. Its benefits are short operation time diminished blood loss and less need for analgesics.
Die Bestimmung von ACE im Serum oder Heparinplasma stellt einen wesentlichen Bestandteil der Diagnostik, Verlaufskontrolle und Therapieüberwachung von benignen Lungenerkrankungen dar. ACE ist ein Marker, der bei Sarkoidose wertvolle Aussagen zur Diagnosefindung ermöglicht. Hier zeichnet er sich durch hohe Sensitivität und Spezifität aus.