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Sphingolipids are characterized by a broad range of bioactive properties. Particularly, the development of insulin resistance, a major pathophysiological hallmark of Type 2 Diabetes mellitus (T2D), has been linked to ceramide signaling. Since vitamin D supplementation may slow down T2D progression by improving glucose concentrations and insulin sensitivity, we investigated whether vitamin D supplementation impacts on plasma sphingolipid levels in T2D patients. Thus, plasma samples of 59 patients with non-insulin-requiring T2D from a placebo-controlled, randomized, and double-blind study were retrospectively analyzed. Once per week, patients received either 20 drops of Vigantol oil, corresponding to a daily dose of 1904 IU/d vitamin D (verum: n = 31), or a placebo oil consisting of medium chain triglycerides (placebo: n = 28). Blood samples were taken from all of the participants at three different time points: 1) at the beginning of the study (baseline), 2) after 6 months supplementation, and 3) after an additional 6 months of follow-up. Plasma sphingolipids were measured by high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. At baseline and 6 months follow-up, no significant differences in plasma sphingolipid species were detected between the placebo and verum groups. After 6 months, vitamin D supplementation significantly enhanced plasma C18dihydroceramide (dhCer; N-stearoyl-sphinganine (d18:0/18:0)) and C18ceramide (Cer; N-stearoyl-sphingosine (d18:1/18:0)) levels were observed in the verum group compared to the placebo group. This was accompanied by significantly higher 25-hydroxyvitamin D3 (25(OH)D3) blood levels in patients receiving vitamin D compared to the placebo group. Taken together, vitamin D supplementation induced changes of the C18 chain-length-specific dhCer and Cer plasma levels in patients with T2D. The regulation of sphingolipid signaling by vitamin D may thus unravel a novel mechanism by which vitamin D can influence glucose utilization and insulin action. Whether this acts favorably or unfavorably for the progression of T2D needs to be clarified.
Background: Signal transduction pathways are important cellular processes to maintain the cell’s integrity. Their imbalance can cause severe pathologies. As signal transduction pathways feature complex regulations, they form intertwined networks. Mathematical models aim to capture their regulatory logic and allow an unbiased analysis of robustness and vulnerability of the signaling network. Pathway detection is yet a challenge for the analysis of signaling networks in the field of systems biology. A rigorous mathematical formalism is lacking to identify all possible signal flows in a network model.
Results: In this paper, we introduce the concept of Manatee invariants for the analysis of signal transduction networks. We present an algorithm for the characterization of the combinatorial diversity of signal flows, e.g., from signal reception to cellular response. We demonstrate the concept for a small model of the TNFR1-mediated NF- κB signaling pathway. Manatee invariants reveal all possible signal flows in the network. Further, we show the application of Manatee invariants for in silico knockout experiments. Here, we illustrate the biological relevance of the concept.
Conclusions: The proposed mathematical framework reveals the entire variety of signal flows in models of signaling systems, including cyclic regulations. Thereby, Manatee invariants allow for the analysis of robustness and vulnerability of signaling networks. The application to further analyses such as for in silico knockout was shown. The new framework of Manatee invariants contributes to an advanced examination of signaling systems.
Anticoagulation with warfarin and rivaroxaban ameliorates experimental autoimmune encephalomyelitis
(2017)
Background: In multiple sclerosis, coagulation factors have been shown to modulate inflammation. In this translational study, we investigated whether long-term anticoagulation with warfarin or rivaroxaban has beneficial effects on the course of autoimmune experimental encephalomyelitis (EAE).
Methods: Female SJL/J mice treated with anticoagulants namely warfarin or rivaroxaban were immunized with PLP139–151. Stable anticoagulation was maintained throughout the entire experiment. Mice without anticoagulation treated with the vehicle only were used as controls. The neurological deficit was recorded during the course of EAE, and histopathological analyses of inflammatory lesions were performed.
Results: In preventive settings, both treatment with warfarin and rivaroxaban reduced the maximum EAE score as compared to the control group and led to a reduction of inflammatory lesions in the spinal cord. In contrast, therapeutic treatment with warfarin had no beneficial effects on the clinical course of EAE. Signs of intraparenchymal hemorrhage at the site of the inflammatory lesions were not observed.
Conclusion: We developed long-term anticoagulation models that allowed exploring the course of EAE under warfarin and rivaroxaban treatment. We found a mild preventive effect of both warfarin and rivaroxaban on neurological deficits and local inflammation, indicating a modulation of the disease induction by anticoagulation.
In der vorliegenden dreiteiligen Studie werden Mongolische Wüstenrennmäuse untersucht, deren Hörspektren im tieffrequenten Bereich und deren Unterscheidungsfähigkeiten von Kommunikationsrufen denen des Menschen ähneln. Die extrazelluläre Aktivität im primären auditorischen Kortex (AI) der narkotisierten Versuchstiere, evoziert durch Reintöne und arteigene Kommunikationsrufe, wird in der linken (LH) und rechten Gehirnhemisphäre (RH) aufgenommen. Es werden Multikanalelektroden (16 Eingangskanäle) verwendet, welche eine simultane Aufnahme der neuronalen Aktivitäten aller kortikalen Schichten ermöglichen. Zur Analyse der neuronalen Mechanismen werden Wellenformen einzelner Elektrodenkanäle und Aktivitätsprofile, bestehend aus den Wellenformen aller Elektrodenkanäle in einem Zeitfenster von 600 ms, auf Ebene von Aktionspotentialen (MUA), lokalen Feldpotentialen (LFP) und Current-source-density (CSD) Analysen, untersucht. Während MUAs die neuronalen Aktionspotentiale im Nahfeld der Elektrode reflektieren, umfassen die LFPs die summierten Potentiale (inhibitorisch und exzitatorisch) von Neuronen eines größeren Areals. Die CSDs hingegen werden durch die Integration von LFP-Wellenformen benachbarter, linear angeordneter Elektrodenkanäle berechnet und ermöglichen so eine Lokalisation der Ursprünge geräuschspezifischer Aktivitätsflüsse.
Im ersten Teilprojekt werden CSD-Profile in Antwort auf unterschiedliche Reintöne untersucht, um die Aktivitätskomponenten, die so genannten Sinks, für weiterführende Analysen zu quantifizieren. Es können zwei primäre (s1 und s2), drei mittlere (s3-s5) und vier späte (s6-s9) Sinks in einem Zeitfenster von 600 ms definiert werden. Eine Veränderung der Stimulusfrequenz eine Oktave über und unter der charakteristischen Frequenz (CF), beziehungsweise des Lautstärkepegels = 24 dB über der minimalen Schwelle, führt zu qualitativen Veränderungen in der CSD-Profilstruktur. Die Sink s7 wird durch Stimuli mit niedrigem Lautstärkepegel weniger verlässlich evoziert, wohingegen die Sink s9 bei Stimuli eine Oktave über der CF verlässlicher evoziert wird. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass im AI die spektralen Informationen eine Oktave über und unter der CF asymmetrisch integriert werden.
Auf Einzelschichtebene konnte bereits gezeigt werden, dass spektrotemporale Eigenschaften von Stimuli durch MUAs schlechter reflektiert wurden als durch LFPs, was vermutlich eine direkte Konsequenz der unterschiedlichen Ursprünge der Signaltypen ist. Daher werden im zweiten Teilprojekt die spezifischen Unterschiede der MUA-, LFP- und CSD-Antworten auf Ebene kortikaler Schichten und kompletter laminarer Profile untersucht, um die Unterschiede und den Informationsgehalt der drei Signaltypen zu charakterisieren. Signifikante Unterschiede, welche durch zwei Reintöne und sieben Kommunikationssignale evoziert werden, können verstärkt im mittleren und späten Latenzbereich und in granulären und infragranulären Schichten vorgefunden werden. Der Grad der Rufspezifizität ist in LFP und CSD-Antworten im Vergleich zu demjenigen in MUA-Antworten größer. Die Segregationsleistung ist im Vergleich zu einzelnen kortikalen Schichten in den von kortikalen Kolumnen abgeleiteten laminaren Profilen um den Faktor 1,8-2,6 erhöht. Die Neuronenpopulationen einzelner kortikaler Kolumnen sind vermutlich wichtig für die Kodierung von Geräuschen, welche sich in ihren spektrotemporalen Eigenschaften unterscheiden.
Viele vorangegangene Studien konnten zeigen, dass die Gehirnhemisphären akustische Signale asymmetrisch verarbeiten. Daher werden im dritten Hauptteil die laminaren Profile der LH und RH quantitativ und statistisch verglichen. Die MUA-, CSD-Profile und im geringeren Maße auch die LFP-Profile zeigen systematische Unterschiede auf signifikantem Niveau in der Dauer, Onset Latenz und vertikalen Ausdehnung bestimmter Aktivitäten. Kommunikationsrufe evozieren in der LH, welche beim Menschen auf Sprachstimuli spezialisiert ist, im Vergleich zur RH komplexere CSD-Profile. Die neuronale MUA-, LFP- und CSD-Aktivitätsstärke ist in der RH für weniger komplexe Stimuli teilweise signifikant erhöht. Die Asymmetrie in der Auftrittsverlässlichkeit der Sink s6 lässt vermuten, dass sich die intrakolumnäre Vernetzung in Schicht VIa zwischen der LH und RH unterscheidet. Die wenigen, signifikanten und nicht systematischen Unterschiede zwischen den Sink-Parametern der LH und RH nach kortikaler Ausschaltung mit dem GABAA-Rezeptor Agonist Muscimol weisen darauf hin, dass die Hemisphärenasymmetrie durch Prozesse des ipsilateralen Kortex maßgeblich beeinflusst wird.
Ziel: Ziel dieser Arbeit ist es, mittels einer sozioökonomischen und demografischen Analyse der Praxis-Umfelder der Vertragsärzte und -psychotherapeuten festzustellen, ob innerhalb des Stadtgebietes Stuttgarts soziale Ungleichheiten beim Zugang zu ambulanter medizinischer Versorgung bestehen. Den Schwerpunkt bildet die Analyse der verschiedenen Fachgebiete. Des Weiteren werden die Geschlechterverteilung und die Fremdsprachen¬kenntnisse der Vertragsärzte und –psychotherapeuten sowie die Barrierefreiheit der Praxen in Bezug auf verschiedene Sozialindikatoren untersucht.
Methodik: Nach Bereinigung der Zweigpraxen und Nebenbetriebsstätten wurden die Daten von 1662 Vertragsärzten und –psychotherapeuten und 142 Apotheken in Stuttgart in die Analysen miteinbezogen. Jedem Eintrag wurden über die Adresse die dem jeweiligen Stadtteil zugehörigen Werte ausgewählter sozioökonomischer und demografischer Indikatoren zugeordnet. Sortiert nach den der Bedarfsplanung entsprechenden Fachgebietskategorien wurden die Sozialindikatorenwerte deskriptiv und mit dem Kruskal-Wallis-Test mit Dunn-Post-Test statistisch analysiert. Für die Analyse der Fremdsprachenkenntnisse wurde derselbe Test ausgewählt. Die statistische Analyse der Geschlechter-verteilung unter den Vertragsärzten und –psychotherapeuten sowie der Barrierefreiheit der Praxen erfolgte bei vorliegender Varianzhomogenität der Wertepaare eines Sozialindikators mittels unpaired t-test, ansonsten mittels Mann-Whitney-Test. In der abschließend durchgeführten linearen Regressions¬analyse wurden die Distanz zum Stadtzentrum sowie die Einwohnerzahl der Stadtteile als mögliche Störfaktoren untersucht.
Ergebnisse: Der Kinderanteil in den Praxis-Umfeldern der Kinder- und Jugendpsychotherapeuten ist zwar signifikant höher als in den Praxis-Umfeldern der anderen Ärzte und Psychotherapeuten, er bleibt aber ebenso wie der Kinderanteil in den Praxis-Umfeldern der Kinder- und Jugendmediziner unter dem Mittelwert aller Stadtteile. Der Anteil an Senioren liegt dagegen in allen Praxis-Umfeldern über dem stadtweiten Mittelwert. Zusätzlich weisen die Praxis-Umfelder der Fachgebiete mit einem hohen Demografie-Faktor mit Ausnahme der Internisten auch einen hohen Seniorenanteil auf. In Bezug auf die Arbeitslosenquote weichen die Praxis-Umfelder der Kinder- und Jugendpsychotherapeuten signifikant von der Gesamt-Gruppe ab. Sie liegen ebenso wie die Kinder- und Jugendmediziner unter dem stadtweiten Mittelwert. Aufgrund geografischer Überschneidungen zeigt sich bei der Analyse des Anteils an Einwohnern mit Migrationshintergrund in den Praxis-Umfeldern ein ähnliches Bild. Neben den Kinder- und Jugendpsychotherapeuten weisen hier auch die Praxis-Umfelder der medizinischen und psychologischen Psychotherapeuten einen signifikant geringeren Migrationsanteil auf. In den Praxis-Umfeldern der Ärzte und Psychotherapeuten mit Türkisch- bzw. Russischkenntnissen zeigt sich kein signifikant höherer Anteil an Einwohnern mit Migrationshintergrund. Während die Hausärzte und Apotheken sich breiter über das Stadtgebiet verteilen, praktizieren die Fachärzte gehäuft in urbaneren innenstadtnahen Stadtteilen. Ein Großteil der barrierefreien Praxen befindet sich im Stadtzentrum oder nördlich davon, in ländlicheren Stadtteilen mit höheren Seniorenanteilen gibt es signifikant weniger barrierefreie Praxen.
Schlussfolgerungen: Während sich die Ärzte der meisten Fachgebiets-kategorien dem Mehrbedarf an medizinischen Versorgungsleistungen in Stadtteilen mit hohem Seniorenanteil entsprechend verteilen, könnten vor allem die Kinder in Stadtteilen mit einem hohen Kinderanteil bei der ambulanten medizinischen Versorgung benachteiligt sein. Auffällig ist die innerhalb des Stadtgebietes bestehende Segregation bezüglich der Arbeitslosenquote und dem Migrationsanteil. Eine Benachteiligung beim Zugang zu den Psychotherapeuten der verschiedenen Fachgebietskategorien fällt in diesen Stadtteilen besonders ins Gewicht. Zudem gibt es Hinweise darauf, dass die Einwohner ländlicherer Stadtteile beim Zugang zu verschiedenen Fachärzten sowie zu barrierefreien Praxen benachteiligt sind. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kriterien der aktuellen Bedarfsplanung nicht ausreichen, um soziale Ungleichheiten in der ambulanten medizinischen Versorgung zu verhindern. Mögliche Ansatzpunkte zur Verbesserung der Versorgungslage könnten eine weitere Untergliederung großer Planungsbereiche oder die einheitliche Aufnahme regionaler bzw. sozioökonomischer Merkmale in die Bedarfsplanung sein.
The adult mammalian heart is unable to regenerate lost myocardial tissue after injury. In contrast, some lower vertebrates including zebrafish are able to undergo complete epimorphic regeneration following multiple types of cardiac injury. During the process of regeneration, spared zebrafish cardiomyocytes in the vicinity of the injured area undergo dedifferentiation and proliferation, thereby giving rise to new cardiomyocytes which replace the injured muscle. Insights into the molecular networks controlling these regenerative processes might help to develop novel therapeutic strategies to restore cardiac performance in humans.
While TGF-β signaling has been implicated in zebrafish cardiac regeneration, the role of individual TGF-β ligands remains to be determined. Here, I report the opposing expression response of two TGF-β ligand genes, mstnb and inhbaa, during zebrafish heart regeneration. Using gain- and loss-of-function approaches, I show that these ligands exert opposite effects on cardiac regeneration and specifically on cardiomyocyte proliferation. Notably, I show that overexpression of mstnb and loss of inhbaa negatively regulate cardiomyocyte proliferation and therefore disturb cardiac regeneration. In contrast, loss of mstnb and activation of inhbaa not only promote physiological cardiomyocyte proliferation but also enhance cardiac regeneration. I also identify Inhbaa as a mitogen which promotes cardiomyocyte proliferation independent of the well-established Nrg-ErbB signaling. Mechanistically, I unraveled that Mstnb and Inhbaa function through alternate Activin type 2 receptor complexes to control the activities of the signal transducers, Smad2 and Smad3, thereby regulating cardiomyocyte proliferation.
Altogether, I reveal novel and unidentified opposite functions of two TGF-β ligands during cardiac development and regeneration, resulting in a pro-mitogenic as well as an anti-mitogenic effect on cardiomyocytes. This study should therefore stimulate further research on targeting specific TGF-β family members to generate novel regenerative therapeutic strategies.
Hintergrund: ei der Behandlung des lokal-begrenzten PCa stellen die radikale Prostatektomie sowie die definitive Radiotherapie den aktuellen Therapiestandard dar. Die Effektivität der High-Dose-Rate(HDR)-Brachytherapie (BRT) als Monotherapie in der kurativen Behandlung des lokalisierten PCa wird im Zusammenhang mit aktuellen Literaturdaten bekräftigt. Die vorliegende Arbeit berichtet die onkologischen Ergebnisse sowie der Langzeittoxizität eines 3-Implantat-Protokolls mittels alleiniger HDR-BRT in der Behandlung von Patienten mit lokal-begrenztem Prostatakarzinom.
Patienten und Methoden: Von Februar 2008 bis Dezember 2012 wurden 450 konsekutive Patienten mit klinisch lokalisiertem Prostatakarzinom mit einer HDR-Monotherapie behandelt. Alle Patienten erhielten drei transperineale Einzel-Fraktion-Implantate von 11, 5 Gy, die an ein intraoperatives echtzeit-transrektales ultraschall-definiertes Planungsbehandlungsvolumen bis zu einer physikalischen Gesamtdosis von 34,5 Gy mit interfraktionärem Intervall von 21 Tagen appliziert wurden. Das biochemische Versagen wurde gemäß der Phoenix Consensus Criteria und die urogenitale/gastrointestinale Toxizität unter Verwendung der Common Toxicity Criteria for Adverse Events Version 3.0 definiert.
Ergebnisse: Die mediane Nachbeobachtungszeit betrug 56,3 Monaten (4,4-91,7 Monate). Die 60- und 90-monatigen Gesamtüberlebensraten, die biochemische Kontrolle und die metastasenfreien Überlebensraten betrugen 96 %, 95 %, 99 % bzw. 94 %, 92 % und 97 %. Die Toxizität wurde pro Ereignis erfasst. Späte Grad-2- und 3-urogenitalen Komplikationen traten bei 14,2 % bzw. 0,8 % der Patienten auf. Ein Patient zeigte Inkontinenz Grad 4, welche mittels permanenter Urostomie behandelt werden musste. Späte Grad-2-gastrointestinale Toxizität betrug 0,4 % und keine Instanzen von Grad-3 oder höherer Spätfolgen wurden gemeldet.
Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse bestätigen die HDR-Brachytherapie als eine sichere und effektive monotherapeutische Behandlungsmethode für klinisch lokalisierten Prostatakrebs.
Die humane 5-LO ist das Schlüsselenzym in der LT-Biosynthese. LTs sind wichtige Entzündungsmediatoren und sind in einer Vielzahl von Krankheiten involviert, u. a. Asthma, Atherosklerose, rheumatische Arthritis, Sepsis, allergischen Reaktionen und in vielen Krebsarten. Die Struktur der 5-LO besteht aus 673 Aminosäuren und besitzt ein Molekulargewicht von 78 kDa. Sie ist in zwei Domänen unterteilt: die kleinere C2-ähnliche regulatorische Domäne (C2ld) und der größeren katalytischen Domäne. Die 5-LO besitzt NIS und NES, die für die zelluläre Lokalisation der 5-LO verantwortlich sind. Außerdem wird die Lokalisation noch von Phosphorylierungsstellen reguliert, die auf der katalytischen Domäne identifiziert werden konnten. 2011 konnten Häfner et al. zeigen, dass die 5-LO in der Lage ist Homodimere zu bilden.
Wie für die meisten anderen humanen Gene konnten auch bei der 5-LO alternative Spleißvarianten identifiziert werden. Schon 1992 konnten die ersten unterschiedlich gesüleißten Transkripte in Hirntumoren und differenzierten HL-60-Zellen gefunden werden. Später konnten weitere Isoformen in verschiedenen Zelllinien entdeckt werden.
In der vorliegenden Arbeit wurden die alternativen Spleißvarianten 5-LO∆13, 5-LO∆4 und 5-LOp12 untersucht und charakterisiert. Auf mRNA-Ebene wurde die Expression des 5-LO-WT und deren Isoformen sowohl in B- und T-Zelllinien als auch primären B- und T-Zellen, monozytären Zelllinien und primäre Monozyten aus Patientenproben (RA und Sepsis) untersucht. Es wurde festgestellt, dass das Expressionsprofil der 5-LO-Varianten zellspezifisch ist. Im Vergleich zu den T-Zellen konnte in B-Zelllinien ein höheres Expressionslevel detektiert werden. Des Weiteren zeigte sich interessanterweise ein stark erhöhtes Expressionslevel in primären Monozyten von RA- und Sepsis-Patienten.
Untersuchungen der 5-LO-Aktivität ergaben unterschiedliche Ergebnisse, abhängig von der Transfektionsmethode. Als transiente Transfektion diente die Calciumphosphat-Methode. Für die stabile Integration der HEK293T-Zellen wurde die Sleeping Beauty-Methode gewählt. Hierfür wurden Proteine mit einem GFP bzw. mCherry-Tag (GFP-5-LO-WT, mCherry∆13, mCherry∆4, mCherryp12) verwendet, um diese mittels Konfokalmikroskop visualisieren zu können. Nach transienter Transfektion konnte eine Inhibition der 5-LO-Aktivität nach Kotransfektion mit jeweils einer Isoform gemessen werden. Nach stabiler Integration jedoch zeigte sich eine Steigerung der 5-LO-Produktbildung. Mit Hilfe von Western Blots wurden Expressionskontrollen angefertigt und die Menge des 5-LO-WT quantifiziert. In transient transfizierten Zellen wurde eine Erniedrigung der Expression des 5-LO-WT bestimmt, wohingegen in stabil integrierten Zellen ein Anstieg des 5-LO-WT als auch der Isoformen beobachtet werden konnte. Einerseits könnte dies einem Artefakt der Transfektionmethode zugrunde liegen, andererseits könnte es ein Hinweis darauf sein, dass sich die Proteine gegenseitig in ihrer Expression beeinflussen.
Ebenso wurde die Lokalisation der 5-LO und deren Isoformen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die 5-LO überwiegend im Zellkern lokalisiert ist, während alle alternativen Protein-Isoformen im Zytosol zu finden waren. Durch Ionophor-Behandlung wurde eine Translokation des 5-LO-WT an die Kernmembran detektiert, die Isoformen verblieben im Zytosol. Überraschenderweise konnte beobachtet werden, dass die Spleißvariante 5-LO∆13 mit höherer Ionophor-Konzentration ebenso in der Lage ist an die Kernmembran zu translozieren. Um eine mögliche Interaktion der 5-LO mit den Isoformen zu untersuchen, sollten alle Proteine im selben Zellkompartiment lokalisiert sein. Dafür wurden verschiedene Stimuli und Mutationen getestet. Mit der Mutante GFP-5-LO-S271A und dem Stressstimulus Sorbitol und den CaMKII/p38-Inhibotoren KN-93/SB203580 konnte eine Translokation in das Zytosol erreicht werden. Die Ergebnisse der anschließenden Aktivitätsassays zeigten, dass die Isoformen keinen Einfluss auf die Aktivität der 5-LO ausüben.
Des Weiteren wurden die Phosphorylierungen an S523 und S271 von 5-LO-WT, 5-LO∆13, 5-LO∆4 und 5-LOp12 untersucht. Es wurde herausgefunden, dass die 5-LO-Proteine unterschiedliche Phosphorylierungsmuster aufweisen. Während 5-LO-WT und 5-LO∆4 eine schwache Phosphorylierung an S271 aufzeigen, konnte eine starke Phosphorylierung der 5-LO∆13 und 5-LOp12 detektiert werden. Im Vergleich dazu zeigte lediglich die Isoform 5-LOp12 eine sehr starke Bande an der Phosphorylierungsstelle S523. Bei beiden Phosphorylierungen konnten deutlich stärkere Signale nach Kotransfektion gemessen werden. Durch Klonierung eines P2A-Linkers zwischen 5-LO und des GFP-Tags, konnten die Isoformen vom 5-LO-WT in Western Blots voneinander getrennt werden. Dies zeigte, dass es zu einer Hochregulation der Expression der alternativen 5-LO-Varianten nach Kotransfektion mit dem WT führte, aber auch, dass die stärkere Phosphorylierung nach Kotransfektion unabhängig von der Proteinmenge ist.
Der brain-derived neurotrophic factor (BDNF) ist ein in jüngerer Vergangenheit vielfach untersuchter Wachstumsfaktor. Dies liegt zum einen daran, dass der BDNF mit unterschiedlichen neurologischen Erkrankungen – wie dem Morbus Parkinson – in Verbindung gebracht wird (SCALZO et al., 2010; ZUCCATO & CATTANEO, 2009), zum anderen an der Tatsache, dass für den BDNF ein entgegenwirkender Effekt der diesen neurologischen Erkrankungen zugrundeliegenden neurodegenerativen Prozesse nachgewiesen wurde (DECHANT & NEUMANN, 2002). Erkenntnisse der sportmedizinischen und sportwissenschaftlichen Forschung zeigen dabei, dass eine sportliche Betätigung zu einer vermehrten Expression des BDNF führen kann, wobei allgemein dynamische und über einen längeren Zeitraum ausgeführte Aktivitäten (bspw. Ausdauertraining) die größten positiven Effekte auf die Expression des BDNF zu haben scheinen (KNAEPEN, GOEKINT, HEYMAN & MEEUSEN, 2010). In Anbetracht der den Morbus Parkinson begleitenden Kardinalsymptome, welche Einschränkungen der motorischen Leistungsfähigkeit als Folge haben, ist jedoch gerade eine solche andauernde Aktivität eine oftmals mit diesem Patientenkollektiv nicht umzusetzende Trainingsmaßnahme. Die Stochastische Resonanztherapie (SRT), als zunächst nur passive Trainingsmaßnahme, welche über applizierte Vibrationen zu Muskelkontraktionen führt (HAGBARTH & EKLUND, 1966) wurde bereits mit einer vermehrten Expression neurotropher Faktoren bzw. des BDNF in Verbindung gebracht (HAAS, TURBANSKI, KESSLER & SCHMIDTBLEICHER, 2006). Diese Annahme beruhte dabei auf lediglich theoretischen Überlegungen, welche wissenschaftlichen jedoch noch nicht untersucht wurden. Neben der Betrachtung der SRT als potentielle Therapiemaßnahme für Parkinson-Patienten konnten interessante Forschungsarbeiten vergangener Jahre zeigen, dass ein Training unter Blutflussrestriktion (engl.: blood-flow-restriction; BFR) zu einer positiven Beeinflussung bspw. der motorischen Kraft führt, hierfür im Vergleich zu einem Hypertrophietraining jedoch deutlich geringere Intensitäten (1RM) notwendig sind (ELLEFSEN et al., 2015; FAHS et al., 2015; LAURENTINO et al., 2012). Diese Entdeckung ist dabei für Parkinson-Patienten interessant, so dass dieses Patientenklientel trotz einer geringer notwendigen Belastung adäquate Krafttrainingsreize appliziert bekommen kann.
Die Primärfragestellung der vorliegenden Studie war zum einen die Wirkung der SRT auf den BDNF (ad-hoc-Messung), zum anderen wurde der Sekundärfragestellung nachgegangen, ob durch ein 8-wöchiges SRT-Training eine Verbesserung auch funktioneller Parameter erzielt werden kann (Langzeiteffekt/-messung). Bezüglich der Sekundärfragestellung wurde im pre-post-Testdesign die Wirkung der SRT auf die isometrische Maximalkraft, die posturale Stabilität und den Timed-up-and-go-Test (TUG-Test) untersucht. Sowohl die Primär- als auch die Sekundärfragestellung beinhalteten neben der reinen SRT-Anwendung (SRT*) auch eine Integration der BFR (SRT*+BFR). Um Placebo-Effekte möglichst auszuschließen, wurde beiden Gruppen jeweils eine Kontrollgruppe gegenübergestellt.
An der Studie nahmen insgesamt 30 Personen mit Morbus Parkinson teil (Hoehn & Yahr 2-4). Im Ergebnis zeigte sich, dass – zunächst auf die Primärfragestellung (BDNF) bezogen – sowohl die SRT*-Intervention, als auch die SRT*+BFR-Intervention zu einer hochsignifikanten Erhöhung des BDNF führte. Im Intergruppenvergleich wiesen beide Interventionsgruppen im Vergleich zur KG eine sich signifikant unterscheidende Anpassung der BDNF-Expression auf. Im Vergleich beider Interventionsgruppen konnte dagegen keine unterschiedliche Beeinflussung des BDNF identifiziert werden. Bezüglich der Sekundärfragestellung konnte für die isometrische Maximalkraft lediglich für SRT*+BFR eine signifikante Kraftsteigerung nachgewiesen werden. Im Intergruppenvergleich zeigte sich diese als signifikant unterschiedlich zur Beeinflussung der isometrischen Maximalkraft in der KG, wohingegen kein Unterschied zwischen der SRT*+BFR und SRT* als auch der SRT* und der KG identifiziert werden konnte. Während für die posturale Stabilität in Parallelstellung sowohl im Intragruppen- als auch im Intergruppenvergleich keine signifikante Beeinflussung der SRT* und SRT*+BFR gemessen werden konnte, zeigte sich in Schrittstellung eine signifikante Veränderung der SRT*, wobei diese eine Verschlechterung der posturalen Stabilität darstellte. Im Intergruppenvergleich zeigte sich ein signifikanter Unterschied zwischen SRT* und SRT*+BFR, wobei SRT*+BFR zu einer Verbesserung der posturalen Stabilität geführt hat, diese jedoch keine statistische Signifikanz aufwies. SRT* und SRT*+BFR unterschieden sich im Vergleich zur KG dagegen nicht signifikant. Die Messung der Gangleistung (TUG-Test) zeigte überraschenderweise lediglich für die KG eine signifikante Verbesserung auf, wobei SRT* und SRT*+BFR ebenfalls zu einer Verbesserung im TUG-Test geführt haben, welche jedoch den Nachweis einer statistischen Signifikanz verpassten. Durch die gleichgerichtete Anpassung zeigte sich abschließend im Intergruppenvergleich keine statistisch signifikante Unterscheidung der Gruppen.
Zusammengefasst zeigte die SRT tendenziell die Möglichkeit einer positiven Beeinflussung des BDNF auf, welche durch die additive BFR leicht erhöht werden konnte. Bezüglich der motorischen Parameter ergaben sich heterogene Ergebnisse, so dass nicht von einer generellen positiven Wirkung der SRT ausgegangen werden kann. Zu beobachten war jedoch, dass die zusätzliche BFR in allen Einzeltests – wenn auch nicht immer statistisch signifikant – zu ausschließlich positiven Anpassungen geführt hat.
Zur effizienten Beschleunigung von Ionen wird meist nach deren Erzeugung in einer Ionenquelle ein Radio Frequenz Quadrupol verwendet. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit Entwicklung, Bau und Messung des Prototyps eines neuartigen Leiter-RFQs, der bei 325 MHz betrieben wird. Der Leiter-RFQ verfügt über ein neuartiges mechanisches Design und versucht die Vorteile der beiden vorrangig im Betrieb befindlichen RFQ Typen, des 4-Rod und 4-Vane RFQs, zu verbinden. Die physikalischen Parameter sind der Spezifikation des RFQs für den geplanten Protonenlinac (p-Linac) am FAIR-Projekt an der GSI Darmstadt entnommen. Darüber hinaus wird der aktuelle Planungs- und Simulationsstand eines modulierten Prototyps mit der vollen Länge von ca. 3,5 m zur Durchführung von Strahltests dargestellt.
Maintenance therapy after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) for acute myeloid leukemia (AML) or myelodysplastic syndrome (MDS) is conceptually attractive to prevent relapse, but has been hampered by the limited number of suitable anti-leukemic agents. The deacetylase inhibitor (DACi) panobinostat demonstrated moderate anti-leukemic activity in a small subset of patients with advanced AML and high-risk MDS in phase I/II trials.1, 2 It also displays immunomodulatory activity3 that may enhance leukemia-specific cytotoxicity4 and mitigate graft versus host disease (GvHD), but conversely could impair T- and NK cell function.5, 6 We conducted this open-label, multi-center phase I/II trial (NCT01451268) to assess the feasibility and preliminary efficacy of prolonged prophylactic administration of panobinostat after HSCT for AML or MDS. The study protocol was approved by an independent ethics committee and conducted in compliance with the Declaration of Helsinki. All patients provided written informed consent. ...
BACKGROUND: Ketone bodies are known to substitute for glucose as brain fuel when glucose availability is low. Ketogenic diets have been described as neuroprotective. Similar data have been reported for triheptanoin, a fatty oil and anaplerotic compound. In this study, we monitored the changes of energy metabolites in liver, blood, and brain after transient brain ischemia to test for ketone body formation induced by experimental stroke.
METHODS AND RESULTS: Mice were fed a standard carbohydrate-rich diet or 2 fat-rich diets, 1 enriched in triheptanoin and 1 in soybean oil. Stroke was induced in mice by middle cerebral artery occlusion for 90 minutes, followed by reperfusion. Mice were sacrificed, and blood plasma and liver and brain homogenates were obtained. In 1 experiment, microdialysis was performed. Metabolites (eg glucose, β-hydroxybutyrate, citrate, succinate) were determined by gas chromatography-mass spectrometry. After 90 minutes of brain ischemia, β-hydroxybutyrate levels were dramatically increased in liver, blood, and brain microdialysate and brain homogenate, but only in mice fed fat-rich diets. Glucose levels were changed in the opposite manner in blood and brain. Reperfusion decreased β-hydroxybutyrate and increased glucose within 60 minutes. Stroke-induced ketogenesis was blocked by propranolol, a β-receptor antagonist. Citrate and succinate were moderately increased by fat-rich diets and unchanged after stroke.
CONCLUSIONS: We conclude that brain ischemia induces the formation of β-hydroxybutyrate (ketogenesis) in the liver and the consumption of β-hydroxybutyrate in the brain. This effect seems to be mediated by β-adrenergic receptors.
In the article by Chun et al, "The Impact of Cryoballoon Versus Radiofrequency Ablation for Paroxysmal Atrial Fibrillation on Healthcare Utilization and Costs: An Economic Analysis From the FIRE AND ICE Trial" which published online July 27, 2017, and appeared in the August 2017 issue of the journal (J Am Heart Assoc. 2017;6:e006043. DOI: 10.1161/JAHA.117.006043.), there were errors found in Figure 1. On page 5, Figure 1, "United Kingdom" and "United States" were misspelled.
Background: This study sought to assess payer costs following cryoballoon or radiofrequency current (RFC) catheter ablation of paroxysmal atrial fibrillation in the randomized FIRE AND ICE trial.
Methods and Results: A trial period analysis of healthcare costs evaluated the impact of ablation modality (cryoballoon versus RFC) on differences in resource use and associated payer costs. Analyses were based on repeat interventions, rehospitalizations, and cardioversions during the trial, with unit costs based on 3 national healthcare systems (Germany [€], the United Kingdom [£], and the United States [Embedded Image]). Total payer costs were calculated by applying standard unit costs to hospital stays, using International Classification of Diseases, 10th Revision diagnoses and procedure codes that were mapped to country‐specific diagnosis‐related groups. Patients (N=750) randomized 1:1 to cryoballoon (n=374) or RFC (n=376) ablation were followed for a mean of 1.5 years. Resource use was lower in the cryoballoon than the RFC group (205 hospitalizations and/or interventions in 122 patients versus 268 events in 154 patients). The cost differences per patient in mean total payer costs during follow‐up were €640, £364, and Embedded Image925 in favor of cryoballoon ablation (P=0.012, 0.013, and 0.016, respectively). This resulted in trial period total cost savings of €245 000, £140 000, and Embedded Image355 000.
Conclusions: When compared with RFC ablation, cryoballoon ablation was associated with a reduction in resource use and payer costs. In all 3 national healthcare systems analyzed, this reduction resulted in substantial trial period cost savings, primarily attributable to fewer repeat ablations and a reduction in cardiovascular rehospitalizations with cryoballoon ablation.
Clinical Trial Registration: URL: http://www.clinicaltrials.gov. Identifier: NCT01490814.
Objective: Worldwide, the respiratory syncytial virus (RSV) represents the predominant viral agent causing bronchiolitis and pneumonia in children. To conduct research and tackle existing healthcare disparities, RSV-related research activities around the globe need to be described. Hence, we assessed the associated scientific output (represented by research articles) by geographical, chronological and socioeconomic criteria and analysed the authors publishing in the field by gender. Also, the 15 most cited articles and the most prolific journals were identified for RSV research.
Design: Retrospective, descriptive study.
Setting: The NewQIS (New Quality and Quantity Indices in Science) platform was employed to identify RSV-related articles published in the Web of Science until 2013. We performed a numerical analysis of all articles, and examined citation-based aspects (eg, citation rates); results were visualised by density equalising mapping tools.
Results: We identified 4600 RSV-related articles. The USA led the field; US-American authors published 2139 articles (46.5%% of all identified articles), which have been cited 83 000 times. When output was related to socioeconomic benchmarks such as gross domestic product or Research and Development expenditures, Guinea-Bissau, The Gambia and Chile were ranked in leading positions. A total of 614 articles on RSV (13.34% of all articles) were attributed to scientific collaborations. These were primarily established between high-income countries. The gender analysis indicated that male scientists dominated in all countries except Brazil.
Conclusions: The majority of RSV-related research articles originated from high-income countries whereas developing nations showed only minimal publication productivity and were barely part of any collaborative networks. Hence, research capacity in these nations should be increased in order to assist in addressing inequities in resource allocation and the clinical burden of RSV in these countries.
Background: Imbalances in female career promotion are a key factor of gender disparities at the workplace. They may lead to stress and stress-related diseases including burnout, depression or cardiovascular diseases. Since this problem cannot be generalized and varies between different fields, new approaches are needed to assess and describe the magnitude of the problem in single fields of work.
Methods: To construct a new index, operating figures of female and male medical students were collected for Germany in a period over 15 years and their progression throughout their studies towards specialization and academic chair positions. By the use of different female to male ratios (f:m), we constructed an index that describes the extend by which women can ascent in their academic career by using the field of academic medicine as an example.
Results: A medical student f:m ratio of 1.54 (52,366 female vs. 34,010 male) was found for Germany in 2013. In 1998, this f:m ratio was 0.999. In the same year (2013), the OB/GYN hospital specialists’ f:m ratio was 1.566 (3347 female vs. 2137 male physicians) and 0.577 (516 female vs 894 male physicians) for ENT hospital specialists, respectively. The f:m ratios concerning chairs of OB/GYN and ENT were 0.105 and 0.1, respectively. Then an index was generated that incorporated these operating figures with the student f:m ratio as denominator and the chair f:m ratio as numerator while the hospital specialist f:m ratio served as a corrector in the numerator in order to adjust to the attraction of a given field to female physicians. As a result, the index was 0.044 for OB/GYN and 0.113 for ENT instead of ideally ~1 in a completely gender harmonized situation.
Conclusion: In summary, a new index to describe female career advancement was established for academic medicine. By the use of this index, different academic and medical fields can now be compared to each other and future benchmarks could be proposed. Also, country differences may be examined using the proposed index and the success of specific funding programs.
Zika virus (ZIKV) infection, a public health emergency of international concern, has recently been confirmed in Indonesia. However, to date, there has been no study to assess how prepared healthcare workers in Indonesia are to confront this emerging infectious disease. The aim of this study was to assess the attitudes of medical doctors in Indonesia towards ZIKV infection and its associated explanatory variables. A cross-sectional self-administered online survey was conducted from 3 May to 3 June 2016 in Aceh province, Indonesia. A pre-tested questionnaire was used to collect data on doctors’ attitudes towards ZIKV infection and a range of explanatory variables (basic demographic data, professional characteristics, workplace characteristics and facilities, and medical experience related to ZIKV infection). Associations between attitude and explanatory variables were assessed using multiple-step logistic regression. We received 631 responses, 424 (67.19%) of which were included in the final analysis. Approximately 64% (271) of doctors had a poor attitude towards ZIKV infection. Experience considering ZIKV infection as a differential diagnosis and attendance at a national conference was associated with a good attitude, with odds ratios (OR) of 3.93 (95% confidence interval [CI]: 1.15–13.49) and 1.69 (95% CI: 1.03–2.76), respectively. Unexpectedly, doctors who had attended an international conference and those working at places that had molecular diagnostic (polymerase chain reaction based testing) facilities had lower odds of having a good attitude (OR: 0.35 [95% CI: 0.15–0.84] and 0.42 [95% CI: 0.19–0.95], respectively). In conclusion, the attitude towards ZIKV infection is relatively poor among doctors in Aceh. Therefore, strategies for enhancing their capacity to respond to ZIKV infection are needed. The survey concept and tools were well accepted by the participants of this study, suggesting that this rapid assessment could be rolled out across the Indonesian archipelago and elsewhere to identify and regionally differentiate unmet needs of disease and outbreak preparedness.
Sex differences in the relationship between conduct disorder and cortical structure in adolescents
(2017)
Objective: Previous studies have reported reduced cortical thickness and surface area and altered gyrification in frontal and temporal regions in adolescents with conduct disorder (CD). Although there is evidence that the clinical phenotype of CD differs between males and females, no studies have examined whether such sex differences extend to cortical and subcortical structure.
Method: As part of a European multisite study (FemNAT-CD), structural magnetic resonance imaging (MRI) data were collected from 48 female and 48 male participants with CD and from 104 sex-, age-, and pubertal-status−matched controls (14–18 years of age). Data were analyzed using surface-based morphometry, testing for effects of sex, diagnosis, and sex-by-diagnosis interactions, while controlling for age, IQ, scan site, and total gray matter volume.
Results: CD was associated with cortical thinning and higher gyrification in ventromedial prefrontal cortex in both sexes. Males with CD showed lower, and females with CD showed higher, supramarginal gyrus cortical thickness compared with controls. Relative to controls, males with CD showed higher gyrification and surface area in superior frontal gyrus, whereas the opposite pattern was seen in females. There were no effects of diagnosis or sex-by-diagnosis interactions on subcortical volumes. Results are discussed with regard to attention-deficit/hyperactivity disorder, depression, and substance abuse comorbidity, medication use, handedness, and CD age of onset.
Conclusion: We found both similarities and differences between males and females in CD–cortical structure associations. This initial evidence that the pathophysiological basis of CD may be partly sex-specific highlights the need to consider sex in future neuroimaging studies and suggests that males and females may require different treatments.
Background: Posttraumatic Stress Disorder (PTSD) related to childhood sexual abuse (CSA) is often associated with a wide range of trauma-related aversive emotions such as fear, disgust, sadness, shame, guilt, and anger. Intense experience of aversive emotions in particular has been linked to higher psychopathology in trauma survivors. Most established psychosocial treatments aim to reduce avoidance of trauma-related memories and associated emotions. Interventions based on Dialectical Behavior Therapy (DBT) also foster radical acceptance of the traumatic event.
Methods: This study compares individual ratings of trauma-related emotions and radical acceptance between the start and the end of DBT for PTSD (DBT-PTSD) related to CSA. We expected a decrease in trauma-related emotions and an increase in acceptance. In addition, we tested whether therapy response according to the Clinician Administered PTSD-Scale (CAPS) for the DSM-IV was associated with changes in trauma-related emotions and acceptance. The data was collected within a randomized controlled trial testing the efficacy of DBT-PTSD, and a subsample of 23 women was included in this secondary data analysis.
Results: In a multilevel model, shame, guilt, disgust, distress, and fear decreased significantly from the start to the end of the therapy whereas radical acceptance increased. Therapy response measured with the CAPS was associated with change in trauma-related emotions.
Conclusions: Trauma-related emotions and radical acceptance showed significant changes from the start to the end of DBT-PTSD. Future studies with larger sample sizes and control group designs are needed to test whether these changes are due to the treatment.
Trial registration: ClinicalTrials.gov, number NCT00481000
The former and current multiple sclerosis (MS) classifications are essential for describing different phenotypes and disease dynamics. To establish personalized treatment regimes, further clinical and paraclinical parameters have to be considered such as imaging, cerebrospinal fluid (CSF) findings, past disease-modifying therapies (DMTs), and disease activity under these therapies. In clinical practice, this information is often difficult to overview. Especially, patients with a long course of disease offer an extensive medical history so that comprehending all of the necessary information can be very time consuming.
Nerve tissue contains a high density of chemical synapses, about 1 per µm3 in the mammalian cerebral cortex. Thus, even for small blocks of nerve tissue, dense connectomic mapping requires the identification of millions to billions of synapses. While the focus of connectomic data analysis has been on neurite reconstruction, synapse detection becomes limiting when datasets grow in size and dense mapping is required. Here, we report SynEM, a method for automated detection of synapses from conventionally en-bloc stained 3D electron microscopy image stacks. The approach is based on a segmentation of the image data and focuses on classifying borders between neuronal processes as synaptic or non-synaptic. SynEM yields 97% precision and recall in binary cortical connectomes with no user interaction. It scales to large volumes of cortical neuropil, plausibly even whole-brain datasets. SynEM removes the burden of manual synapse annotation for large densely mapped connectomes.
Working memory and conscious perception are thought to share similar brain mechanisms, yet recent reports of non-conscious working memory challenge this view. Combining visual masking with magnetoencephalography, we investigate the reality of non-conscious working memory and dissect its neural mechanisms. In a spatial delayed-response task, participants reported the location of a subjectively unseen target above chance-level after several seconds. Conscious perception and conscious working memory were characterized by similar signatures: a sustained desynchronization in the alpha/beta band over frontal cortex, and a decodable representation of target location in posterior sensors. During non-conscious working memory, such activity vanished. Our findings contradict models that identify working memory with sustained neural firing, but are compatible with recent proposals of ‘activity-silent’ working memory. We present a theoretical framework and simulations showing how slowly decaying synaptic changes allow cell assemblies to go dormant during the delay, yet be retrieved above chance-level after several seconds.
Aim: To evaluate the long-term outcome of catheter ablation of atrial fibrillation (AF) facilitated by preprocedural three-dimensional (3-D) transesophageal echocardiography.
Methods: In 50 patients, 3D transesophageal echocardiography (3D TEE) was performed immediately prior to an ablation procedure (paroxysmal AF: 30 patients, persistent AF: 20 patients). The images were available throughout the ablation procedure. Two different ablation strategies were used. In most of the patients with paroxysmal AF, the cryoablation technique was used (Arctic Front Balloon, CryoCath Technologies/Medtronic; group A2). In the other patients, a circumferential pulmonary vein ablation was performed using the CARTO system [Biosense Webster; group A1 (paroxysmal AF), group B (persistent AF)]. Success rates and complication rates were analysed at 4-year follow-up.
Results: A 3D TEE could be performed successfully in all patients prior to the ablation procedure and all four pulmonary vein ostia could be evaluated in 84% of patients. The image quality was excellent in the majority of patients and several variations of the pulmonary vein anatomy could be visualized precisely (e.g., common pulmonary vein ostia, accessory pulmonary veins, varying diameter of the left atrial appendage and its distance to the left superior pulmonary vein). All ablation procedures could be performed as planned and almost all pulmonary veins could be isolated successfully. At 48-mo follow-up, 68.0% of all patients were free from an arrhythmia recurrence (group A1: 72.7%, group A2: 73.7%, group B: 60.0%). There were no major complications.
Conclusion: 3D TEE provides an excellent overview over the left atrial anatomy prior to AF ablation procedures and these procedures are associated with a favourable long-term outcome.
Disturbed homeostasis as a result of tissue stress can provoke leukocyte responses enabling recovery. Since mild hypothermia displays specific clinically relevant tissue-protective properties and interleukin (IL)-22 promotes healing at host/environment interfaces, effects of lowered ambient temperature on IL-22 were studied. We demonstrate that a 5-h exposure of endotoxemic mice to 4°C reduces body temperature by 5.0° and enhances splenic and colonic il22 gene expression. In contrast, tumor necrosis factor-α and IL-17A were not increased. In vivo data on IL-22 were corroborated using murine splenocytes and human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) cultured upon 33°C and polyclonal T cell activation. Upregulation by mild hypothermia of largely T-cell-derived IL-22 in PBMC required monocytes and associated with enhanced nuclear T-cell nuclear factor of activated T cells (NFAT)-c2. Notably, NFAT antagonism by cyclosporin A or FK506 impaired IL-22 upregulation at normothermia and entirely prevented its enhanced expression upon hypothermic culture conditions. Data suggest that intact NFAT signaling is required for efficient IL-22 induction upon normothermic and hypothermic conditions. Hypothermia furthermore boosted early signal transducer and activator of transcription 3 activation by IL-22 and shaped downstream gene expression in epithelial-like cells. Altogether, data indicate that hypothermia supports and fine-tunes IL-22 production/action, which may contribute to regulatory properties of low ambient temperature.
Background: Microdeletions are known to confer risk to epilepsy, particularly at genomic rearrangement ‘hotspot’ loci. However, microdeletion burden not overlapping these regions or within different epilepsy subtypes has not been ascertained.
Objective: To decipher the role of microdeletions outside hotspots loci and risk assessment by epilepsy subtype.
Methods: We assessed the burden, frequency and genomic content of rare, large microdeletions found in a previously published cohort of 1366 patients with genetic generalised epilepsy (GGE) in addition to two sets of additional unpublished genome-wide microdeletions found in 281 patients with rolandic epilepsy (RE) and 807 patients with adult focal epilepsy (AFE), totalling 2454 cases. Microdeletions were assessed in a combined and subtype-specific approaches against 6746 controls.
Results: When hotspots are considered, we detected an enrichment of microdeletions in the combined epilepsy analysis (adjusted p=1.06×10−6,OR 1.89, 95% CI 1.51 to 2.35). Epilepsy subtype-specific analyses showed that hotspot microdeletions in the GGE subgroup contribute most of the overall signal (adjusted p=9.79×10−12, OR 7.45, 95% CI 4.20–13.5). Outside hotspots , microdeletions were enriched in the GGE cohort for neurodevelopmental genes (adjusted p=9.13×10−3,OR 2.85, 95% CI 1.62–4.94). No additional signal was observed for RE and AFE. Still, gene-content analysis identified known (NRXN1, RBFOX1 and PCDH7) and novel (LOC102723362) candidate genes across epilepsy subtypes that were not deleted in controls.
Conclusions: Our results show a heterogeneous effect of recurrent and non-recurrent microdeletions as part of the genetic architecture of GGE and a minor contribution in the aetiology of RE and AFE.
Background: The Ebola virus has been responsible for numerous outbreaks since the 1970s, with the most recent outbreak taking place between 2014 and 2016 and causing an international public health emergency. Ebola virus disease (EVD) has a high mortality rate and no approved targeted treatment exists to date. A number of established drugs are being considered as potential therapeutic agents for the treatment of EVD.
Objective: We aimed to identify potential drug repositioning candidates and to assess the scientific evidence available on their efficacy.
Methods: We conducted a systematic literature search in MEDLINE, Embase, and other relevant trial registry platforms for studies published between January 1976 and January 2017. We included drug screening, preclinical studies, and clinical studies on repurposed drugs for the treatment of EVD. The risk of bias for animal studies and nonrandomized clinical studies was assessed. The quality of reporting for case series and case reports was evaluated. Finally, we selected drugs approved by established regulatory authorities, which have positive in vitro study outcomes and at least one additional animal or clinical trial.
Results: We identified 3301 publications, of which 37 studies fulfilled our inclusion criteria. Studies were highly heterogeneous in terms of study type, methodology, and intervention. The risk of bias was high for 13 out of 14 animal studies. We selected 11 drugs with potential anti-EVD therapeutic effects and summarized their evidence.
Conclusions: Several established drugs may have therapeutic effects on EVD, but the quality and quantity of current scientific evidence is lacking. This review highlights the need for well-designed and conducted preclinical and clinical research to establish the efficacy of potential repurposed drugs against EVD.
We describe 70 cases of monocled cobra (Naja kaouthia) bite admitted to Chittagong Medical College Hospital, Bangladesh. The biting snakes were identified by examining the dead snake and/or detecting N. kaouthia venom antigens in patients' serum. Bites were most common in the early morning and evening during the monsoon (May-July). Ligatures were routinely applied to the bitten limb before admission. Thirty-seven patients consulted traditional healers, most of whom made incisions around the bite site. Fifty-eight patients experienced severe neurotoxicity and most suffered swelling and pain of the bitten limb. The use of an Indian polyvalent antivenom in patients exhibiting severe neurotoxicity resulted in clinical improvement but most patients experienced moderate-to-severe adverse reactions. Antivenom did not influence local blistering and necrosis appearing in 19 patients; 12 required debridement. Edrophonium significantly improved the ability of patients to open the eyes, endurance of upward gaze, and peak expiratory flow rate suggesting that a longer-acting anticholinesterase drug (neostigmine) could be recommended for first aid. The study suggested that regionally appropriate antivenom should be raised against the venoms of the major envenoming species of Bangladesh and highlighted the need to improve the training of staff of local medical centers and to invest in the basic health infrastructure in rural communities.
Frontal fibrosierende Alopezie: Literaturanalyse und Vergleich des eigenen Patientenkollektivs
(2017)
Seit Steven Kossard 1994 das Krankheitsbild der frontal fibrosierenden Alopezie bei 6 postmenopausalen Frauen erstmals beschrieb, wurden zunehmend mehr Fälle und Beschreibungen größerer Kohorten publiziert. Die Diagnose wird vorrangig klinisch gestellt. Typischerweise zeigt sich eine meist asymptomatische, vernarbende Regression des temporo-frontalen Haaransatzes mit Verlust der Haarfollikel und einem perifollikulären Erythem. Des Weiteren kann es auch zu einem Haarausfall in anderen Regionen des Capillitiums, im Bereich der Augenbrauen und anderer Körperregionen kommen. Histologisch zeigen sich eine perifollikuläre Fibrose und ein lymphozytisches Infiltrat. Die Pathogenese der frontal fibrosierenden Alopezie ist ungeklärt. Da es für die Therapie kein Konzept gibt, beruhen Therapieansätzen meistens auf Behandlungskonzepten anderer Alopezieformen.
In dieser Arbeit wurden weltweit erschienene Daten von insgesamt 932 Patienten mit frontal fibrosierenden Alopezie zusammengefasst und klinische Charakteristika, Komorbiditäten, sowie krankheitsbegünstigende- und auslösende Faktoren identifiziert und Therapien und deren Erfolge systematisch erhoben und ausgewertet. Diese wurden mit Daten von 12 Patientinnen des eigenen Kollektivs verglichen.
Hier ergaben sich für die Kriterien Geschlecht, Status der Menopause, Alter bei Auftreten, Erkrankungsdauer und Ethnie ähnliche Ergebnisse. Bezüglich der Beteiligung einzelner Areale fanden sich für die Bereiche frontaler Haaransatz und Augenbrauen ähnliche Werte, während die Beteiligung der übrigen Körperstellen zum Teil stark differierte. Auch die Charakteristika perifollikuläres Erythem, Verlust von Haarfollikeln und die histologischen Kriterien perifollikuläre Fibrose und lymphozytäres Infiltrat kamen in der Gruppe der eigenen Patienten häufiger vor als in der Gruppe der Literaturpatienten. Bezüglich der Komorbiditäten fiel in beiden Gruppen eine im Vergleich zur Normalbevölkerung erhöhte Prävalenz von Schilddrüsenerkrankungen auf.
Die Auswertung der Therapieversuche ergab in beiden Gruppen in den meisten Fällen einen fortschreitenden Verlauf, allenfalls eine Stabilisierung, wobei kein Therapieversuch positiv herausstach. In Ausnahmefällen konnte ein erneutes Haarwachstum, vorrangig im Bereich der Augenbrauen, beobachtet werden.
Für die Patienten des eigenen Patientenkollektivs wurde das Vorliegen einer atopischen Hautdiathese gemessen am Erlanger Atopiescore erhoben. Hierbei konnte jedoch kein Zusammenhang gefunden werden. Mit Hilfe zweier Fragebögen- dem Functional Assessment of Non-Life Threatening Conditions (FANLTC) und dem modifizierten Hairdex- wurde die Lebensqualität in Abhängigkeit der Ausprägung der frontal fibrosierenden Alopezie und der Erkrankungsdauer ausgewertet. Die These, dass die Ausprägung der Alopezie und die Erkrankungsdauer negativ in linearem Zusammenhang mit der Lebensqualität stehen, bestätigte sich hierbei nicht. Die Lebensqualität von Patienten mit frontal fibrosierender Alopezie ist unabhängig von der Ausprägung und der Erkrankungsdauer bis auf eine Ausnahme sehr gut, was darauf hindeutet, dass sich die Erkrankung auf die Lebensqualität nicht negativ auswirkt.
The efficacy of antiviral treatment for chronic hepatitis C virus (HCV) infection is determined by measuring HCV RNA at specific time points throughout therapy using highly sensitive and accurate HCV RNA assays. This study compared the performances of two recently developed real-time PCR HCV RNA assays, cobas HCV for use on the cobas 6800/8800 systems (cobas 6800/8800 HCV) and cobas HCV for use on the cobas 4800 system (cobas 4800 HCV), with those of two established assays, the Cobas AmpliPrep/Cobas TaqMan HCV quantitative test, version 2 (CAP/CTM v2) and the Cobas TaqMan HCV test, version 2 for use with the High Pure system (HPS/CTM v2). The limits of detection (LODs) and linearity at lower concentrations (5 to 1000 IU/ml) were assessed for cobas 6800/8800 HCV and cobas 4800 HCV using WHO standard traceable panels representing HCV genotypes (GT) 1 to 4. Pairwise assay comparisons were also performed using 245 clinical samples representing HCV GT 1 to GT 4. Results from cobas 6800/8800 HCV and cobas 4800 HCV were linear at low HCV RNA concentrations (<0.3 log10 IU/ml difference between expected and observed results) with LODs of 8.2 IU/ml and 11.7 IU/ml, respectively, for GT 1. The new assays showed excellent agreement with results from CAP/CTM v2 and HPS/CTM v2 in samples with quantifiable viral loads. The concordances using the 6 million IU/ml cutoff were high among all four assays (90 to 94%). In conclusion, the cobas 6800/8800 HCV and cobas 4800 HCV tests are sensitive and linear and correlate well with the established Roche assays used in clinical practice.
Establishing a yeast-based screening system for discovery of human GLUT5 inhibitors and activators
(2017)
Human GLUT5 is a fructose-specific transporter in the glucose transporter family (GLUT, SLC2 gene family). Its substrate-specificity and tissue-specific expression make it a promising target for treatment of diabetes, metabolic syndrome and cancer, but few GLUT5 inhibitors are known. To identify and characterize potential GLUT5 ligands, we developed a whole-cell system based on a yeast strain deficient in fructose uptake, in which GLUT5 transport activity is associated with cell growth in fructose-based media or assayed by fructose uptake in whole cells. The former method is convenient for high-throughput screening of potential GLUT5 inhibitors and activators, while the latter enables detailed kinetic characterization of identified GLUT5 ligands. We show that functional expression of GLUT5 in yeast requires mutations at specific positions of the transporter sequence. The mutated proteins exhibit kinetic properties similar to the wild-type transporter and are inhibited by established GLUT5 inhibitors N-[4-(methylsulfonyl)-2-nitrophenyl]-1,3-benzodioxol-5-amine (MSNBA) and (−)-epicatechin-gallate (ECG). Thus, this system has the potential to greatly accelerate the discovery of compounds that modulate the fructose transport activity of GLUT5.
Two missense mutations of the DYRK1B gene have recently been found to co-segregate with a rare autosomal-dominant form of metabolic syndrome. This gene encodes a member of the DYRK family of protein kinases, which depend on tyrosine autophosphorylation to acquire the catalytically active conformation. The mutations (H90P and R102C) affect a structural element named DYRK homology (DH) box and did not directly interfere with the conformation of the catalytic domain in a structural model of DYRK1B. Cellular assays showed that the mutations did not alter the specific activity of mature kinase molecules. However, a significant part of the mutant DYRK1B protein accumulated in detergent-insoluble cytoplasmic aggregates and was underphosphorylated on tyrosine. The mutant DYRK1B variants were more vulnerable to the HSP90 inhibitor ganetespib and showed enhanced binding to the co-chaperone CDC37 as compared to wild type DYRK1B. These results support the hypothesis that the mutations in the DH box interfere with the maturation of DYRK1B by tyrosine autophosphorylation and compromise the conformational stability of the catalytic domain, which renders the kinase susceptible to misfolding.
Spatial attention allows us to make more accurate decisions about events in our environment. Decision confidence is thought to be intimately linked to the decision making process as confidence ratings are tightly coupled to decision accuracy. While both spatial attention and decision confidence have been subjected to extensive research, surprisingly little is known about the interaction between these two processes. Since attention increases performance it might be expected that confidence would also increase. However, two studies investigating the effects of endogenous attention on decision confidence found contradictory results. Here we investigated the effects of two distinct forms of spatial attention on decision confidence; endogenous attention and exogenous attention. We used an orientation-matching task, comparing the two attention conditions (endogenous and exogenous) to a control condition without directed attention. Participants performed better under both attention conditions than in the control condition. Higher confidence ratings than the control condition were found under endogenous attention but not under exogenous attention. This finding suggests that while attention can increase confidence ratings, it must be voluntarily deployed for this increase to take place. We discuss possible implications of this relative overconfidence found only during endogenous attention with respect to the theoretical background of decision confidence.
Embedding spanning structures into the random graph G(n,p) is a well-studied problem in random graph theory, but when one turns to the random r-uniform hypergraph H(r)(n,p) much less is known. In this thesis we will examine this topic from different perspectives, providing insights into various aspects of the theory of random graphs. Our results cover the determination of existence thresholds in two models, as well as an algorithmic approach. For the embeddings, we work with random and pseudorandom structures.
Together with Person we first notice that a general result of Riordan can be adapted from random graphs to hypergraphs and provide sufficient conditions for when H(r)(n,p) contains a given spanning structure asymptotically almost surely. As applications, we discuss several spanning structures such as cubes, lattices, spheres, and Hamilton cycles in hypergraphs.
Moreover, we study universality, i.e. when does an r-uniform hypergraph contain every hypergraph on n vertices with maximum vertex degree bounded by [delta]? For H(r)(n,p), it is shown with Person that this holds for p = w(ln n/n)1/[delta]) asymptotically almost surely by combining approaches taken by Dellamonica, Kohayakawa, Rödl, and Ruciński, of Ferber, Nenadov, and Peter, and of Kim and Lee.
Any hypergraph that is universal for the family of bounded degree r-uniform hypergraphs has to contain [omega](nr-r/[delta]) edges. With Hetterich and Person we exploit constructions of Alon and Capalbo to obtain universal r-uniform hypergraphs with the optimal number of edges O(nr-r/[delta]) when r is even, r | [delta], or [delta] = 2. Furthermore, we generalise the result of Alon and Asodi about optimal universal graphs for the family of graphs with at most m edges and no isolated vertices to hypergraphs.
In an r-uniform hypergraph on n vertices a tight Hamilton cycle consists of n edges such that there exists a cyclic ordering of the vertices where the edges correspond to consecutive segments of r vertices. In collaboration with Allen, Koch, and Person we provide a first deterministic polynomial time algorithm, which finds asymptotically almost surely tight Hamilton cycles in random r-uniform hypergraphs with edge probability at least C log3 n/n. This result partially answers a question of Nenadov and Skorić and of Dudek and Frieze who proved that tight Hamilton cycles exist already for p = w(1/n) for r = 3 and p [größer/gleich] (e + o(1))/n for r [größer/gleich] 4 using a second moment argument. Moreover our algorithm is superior to previous results of Allen, Böttcher, Kohayakawa, and Person and Nenadov and Skorić.
Lastly, we study the model of randomly perturbed dense graphs introduced by Bohman, Frieze and Martin, that is, the union of any n-vertex graph G[alpha] with minimum degree at least [alpha]n and G(n,p). For any fixed [alpha] > 0, and p = w(n-2/([delta]+1)), we show with Böttcher, Montgomery, and Person that G[alpha] UG(n,p) almost surely contains any single spanning graph with maximum degree [delta], where [delta] [größer/gleich] 5. As in previous results concerning this model, the bound used for p is lower by a log-term in comparison to the conjectured threshold for the general appearance of such subgraphs in G(n,p) alone. The new techniques we introduce also give simpler proofs of related results in the literature on trees and factors.
The pathological skin phenotype caused by hyperglycemia is an important indicator for the progress of diabetes mellitus. An early detection of diabetes assures an early intervention to regulate the carbohydrate metabolism. In this publication a non-invasive detection principle based on the measurement of complex scattering parameters in the millimeter-wave frequency range is presented. The measurement principle provides evidence of the applicability for the identification of different glycemic states in animal models. The method proposed here can be used to predict diabetes status in animal models and is interesting for application on humans in view of safeness of millimeter-wave radiation. Furthermore the complex scattering parameters give important information about the anatomic varieties between the analyzed skin samples of the different mice strains. In contrast to other methods, our approach is less sensitive to skin variations between animals.
Das World Wide Web (Web) als die wohl wichtigste Entwicklung von Informations- und Kommunikationstechnologien (engl. information and communication technologies, ICTs) Ende des 20. Jahrhunderts bietet uns Zugang zu einer unbegrenzten Fülle an Informationen. Doch um es als reichhaltige Informationsquelle effektiv nutzen zu können, benötigen wir spezifische ICT-Fähigkeiten. Die Dissertation Development of Interactive Performance Measures for two Components of ICT Literacy: Successfully Accessing and Evaluating Information befasst sich daher mit der Untersuchung zweier grundlegender ICT Fähigkeiten für die erfolgreiche Nutzung des Web als Informationsquelle: der Fähigkeit, auf die gewünschten Information zugreifen zu können, also basale Computerfähigkeiten (engl. basic computer skills, BCS), sowie der Fähigkeit, die Online-Informationen in Bezug auf ihre Glaubwürdigkeit bewerten zu können. Hierzu werden zunächst anhand der Betrachtung des theoretischen Hintergrundes beider ICT-Fähigkeiten Definitionen der Konstrukte vorgestellt. Ziel der Arbeit stellt die Entwicklung zweier Testverfahren zur interaktiven, computer-basierten Erfassung basaler Computerfähigkeiten sowie der Fähigkeit zur Bewertung der Glaubwürdigkeit von Online-Informationen dar. Die den Testverfahren zugrundeliegende faktorielle Struktur sowie die Beziehung beider ICT-Fähigkeiten zu verwandten Konstrukten werden untersucht. Des Weiteren werden Ergebnisse aus der praktischen Anwendung des neu entwickelten Tests zur Evaluation von Online-Informationen (TEO) genutzt, um zu einem tieferen Verständnis über den Suchprozess im Web (engl. web search proccess) zu gelangen und Faktoren zu identifizieren, die diesen beeinflussen. Dabei wird sowohl der Einfluss sogenannter Aufgabencharakteristika (engl. task characteristics) untersucht, die den Kontext des Suchprozesses bestimmen, als auch der Einfluss individueller Prozesscharakteristika (engl. individual process characteristics), welche durch die jeweilige Person bestimmt sind, die die Informationssuche vornimmt.
Um den Forschungszielen der Arbeit gerecht zu werden, wurden drei Studien durchgeführt. Die erste Studie befasst sich mit der Entwicklung der Skala zur Erfassung basaler Computerfähigkeiten (BCS). Im Konkreten wurden Hypothesen über die Zusammenhänge der BCS-Skala mit praktischem Computerwissen, Worterkennung, einer Selbsteinschätzung der eigenen Computerfähigkeiten sowie elektronischer Lesefähigkeit formuliert und analysiert. Die zweite Studie behandelt die Entwicklung des Tests zur Evaluation von Online-Informationen (TEO) und exploriert sowohl die latente Struktur des Konstruktes der Bewertung der Glaubwürdigkeit von Online-Informationen als auch den Zusammenhang mit basalen Computerfähigkeiten, Worterkennung und logischem Denken. In der dritten Studie wird der Suchprozess im Web näher beleuchtet und mögliche Einflussgrößen einer erfolgreichen Bewertung von Online-Informationen erforscht, wobei der Einfluss von Aufgabencharakteristika, individuellen Prozesscharakteristika und deren Interaktion ergründet wird. Im Speziellen wurde der Einfluss dreier Aufgabencharakteristika geprüft, die sich auf die Komplexität einer Aufgabe beziehen: die Anzahl der Suchergebnisse (Links auf der Ergebnisseite einer Suchmaschinenabfrage), die Attraktivität der weniger glaubwürdigen Links auf der Ergebnisseite einer Suchmaschinenabfrage im Vergleich zum glaubwürdigsten Link sowie die Kongruenz zwischen den Glaubwürdigkeitsmerkmalen in den Links auf der Ergebnisseite der Suchmaschinenabfrage und auf den dazugehörigen Webseiten. Dabei war die Attraktivität eines Links definiert als die Gesamtanzahl der Glaubwürdigkeitsmerkmale, welche auf eine hohe Glaubwürdigkeit der Informationen hinweisen. Je mehr Merkmale eines Links hohe Glaubwürdigkeit indizieren, desto attraktiver ist ein Link. Von Kongruenz zwischen den Glaubwürdigkeitsmerkmalen wurde ausgegangen, wenn diese sowohl in einem Link auf der Ergebnisseite der Suchmaschinenabfrage als auch auf der korrespondierenden Webseite gleichermaßen hohe oder gleichermaßen geringe Glaubwürdigkeit anzeigen. Inkongruenz hingegen wurde angenommen, wenn die Glaubwürdigkeitsmerkmale in einem Link auf der Ergebnisseite hohe Glaubwürdigkeit und jene auf der korrespondierenden Webseite geringe Glaubwürdigkeit anzeigen und vice versa. Weiterhin wurde der Einfluss dreier individueller Prozesscharakteristika auf den Bewertungserfolg untersucht: die Anzahl besuchter unterschiedlicher Webseiten, die auf der Ergebnisseite der Suchmaschinenabfrage verbrachte Zeit sowie die auf den korrespondierenden Webseiten verbrachte Zeit.
Zusammengefasst präsentiert die Arbeit reliable Instrumente zur Erfassung basaler Computerfähigkeiten sowie der Fähigkeit zur Bewertung der Glaubwürdigkeit von Online-Informationen. Sie zeigt die hohe Relevanz basaler Lesefähigkeiten (Worterkennung) für beide Konstrukte auf und offenbart die Fähigkeit zum logischen Denken als Prädiktor für die Bewertungskompetenz. Während eine erfolgreiche Bewertung von Online-Informationen durch eine hohe Anzahl von Suchergebnissen negativ beeinflusst wurde, wirkte sich Kongruenz der Glaubwürdigkeitsmerkmale sowie eine hohe Anzahl besuchter unterschiedlicher Webseiten positiv auf den Bewertungserfolg aus. Die Attraktivität der weniger glaubwürdigen Links sowie die zeitbezogenen Prozesscharakteristika beeinflussten den Bewertungserfolg wider Erwarten nicht. Die Anzahl besuchter unterschiedlicher Webseiten erwies sich bei einer hohen Anzahl von Suchergebnissen als weniger prädiktiv für den Bewertungserfolg als bei einer geringen Anzahl von Suchergebnissen.
In recent decades the embryo of Gallus g. domesticus has been widely used as a model for the study of early sexual development and the potential impact of substances affecting development, including endocrine disrupting chemicals (EDCs). Since there is no standardized procedure available for experiments with the chicken embryo, the objective of our project is to expedite the protocol to assess the potential effects of EDCs on early sexual differentiation. The main aim of the present study was to systematically investigate the natural variability of individual developmental and histological key parameters in untreated and solvent-treated control groups, since this has been insufficiently addressed so far. A further aim was to provide robust values for all parameters investigated in control and substance experiments, using two known estrogenic compounds, bisphenol A (75/150/300 μg/g egg) and 17α-ethinylestradiol (20 ng/g egg). On embryonic day 1 eggs were injected with the estrogenic compounds. On embryonic day 19 histological gonadal data as well as morphological parameters were noted. In baseline experiments with control groups the selected endpoints showed reproducible results with low variabilities. Furthermore, gonadal endpoints responded sensitively to the treatment with the two model EDCs. Thus, these endpoints are recommended for the assessment of suspected EDCs in which the values provided for all parameters can serve as validity criteria in future experiments. The embryo of G. domesticus has shown to be a suitable alternative to currently accepted mammalian bioassays for the impact assessment of EDCs on reproductive tissues.
Background: The objective of the FAVOR study was to evaluate the effect of indacaterol/glycopyrronium (IND/GLY) versus tiotropium on peak forced expiratory volume in 1 s (FEV1) and also to investigate patient satisfaction and treatment preference.
Methods: Patients with moderate-to-severe airflow limitation (FEV1/forced vital capacity ratio of <0.70), those with a COPD assessment test score of ≥10, and those who were maintained on tiotropium HandiHaler® therapy prior to enrollment were recruited for the study, and randomized (1:1) to receive either 4 weeks open-label IND/GLY (110/50 µg) once daily followed by 4 weeks of tiotropium (18 µg) once daily or vice versa. The primary endpoint was FEV1 1 h post-inhalation after 4 weeks of treatment. Other endpoints included patient’s and physician’s preference for treatment, patient’s satisfaction evaluated using a study-specific questionnaire and the abbreviated Treatment Satisfaction Questionnaire for Medication, and safety and tolerability.
Results: Eighty-seven out of 88 randomized patients completed the study and showed significantly higher FEV1 1 h post-inhalation after 4 weeks of treatment with IND/GLY versus tiotropium (treatment difference =0.081 L; p=0.0017). IND/GLY was preferred over tiotropium among the patients (69.4% versus 30.6%, p=0.0004) and the physicians (81.6% versus 18.4%, p<0.0001). A higher proportion of the patients stated they were very satisfied or satisfied with IND/GLY versus tiotropium with regard to dyspnea reduction (79.3% versus 58.0%, respectively) and reduction of dyspnea on exertion (72.4% versus 43.2%, respectively). Patients treated with IND/GLY showed significant improvement in Treatment Satisfaction Questionnaire for Medication domain scores versus tiotropium. IND/GLY demonstrated a good safety and tolerability profile.
Conclusion: This study indicated that, beyond FEV1, important patient-reported outcomes improved with the open-label dual bronchodilator IND/GLY when compared with tiotropium. This study suggests that individual patients felt the lung function benefits with IND/GLY compared with tiotropium, which, in turn, may also have contributed to the preference for IND/GLY.
Characterizing the hologenome of Lasallia pustulata and tracing genomic footprints of lichenization
(2017)
The lichen symbiosis – consisting of fungal mycobionts and photoautotroph photobionts (green algae or cyanobacteria) – is globally successful. It covers an estimated 6% of the global surface with habitats ranging from deserts to the arctic. This success is reflected in the diversity of the mycobionts, with around 21% of all fungal species participating in lichen symbioses that can be facultative or obligate. Lichenization is furthermore evolutionary old, with fossil evidence for lichens reaching back 415 million years. For an individual fungal lineage, the Lecanoromycetes, the lichenization happened around 300 million years ago. This longstanding symbiotic relationship and the diversity of observed symbiotic dependency make them promising models to study the genomic consequences that follow the establishment of symbioses. Despite this, only little is known about the genomic effects of lichenization and extreme symbiotic dependency. To fill this gap we sequenced the hologenome of the lichen Lasallia pustulata, where the mycobiont could so far not been cultivated, suggesting that it might be more dependent on its symbionts.
As the poor culturability of lichen symbionts renders their genomes inaccessible to standard sequencing practices, we evaluated the extent to which different metagenome sequencing- and de novo assembly-strategies can be used to sequence and reconstruct the genomes of the individual symbionts. We find that the abundances of individual genomes present in the L. pustulata hologenome vary substantially, with the mycobiont being most abundant. Using in silico generated data sets and real Illumina sequencing data for L. pustulata we observe that the skewed abundances prevent a contiguous assembly of the underrepresented genomes when using only short-read sequencing. We conclude that short-read sequencing can offer first insights into lichen hologenomes. The fragmentation of the reconstructions hinders downstream analyses into the genomic consequences of lichenization though, as these are focused on identifying the gain and loss of genes.
We thus demonstrate a hybrid genome assembly strategy that is based on both short- and long-read sequencing. We show that this strategy is capable of creating highly contiguous genome reconstructions, not only for the L. pustulata mycobiont but also its photobiont Trebouxia sp., along with substantial amounts of the bacterial microbiome. A subsequent analysis of the microbiome of L. pustulata – performed over nine different samples collected in Germany and Italy – showed a stable taxonomic composition across the geographic range. We find that Acidobacteriaceae, which are known to thrive in nutrient poor habitats, are the dominant taxa. These would make them well adapted for the co-habitation with L. pustulata, which largely grows on rocks. Whether the Acidobacteriaceae are functionally involved in the lichen symbiosis is unclear so far.
As further comparative genomic studies rely on comprehensive genome annotations, we evaluate the completeness and fidelity of the gene annotations for the mycobiont L. pustulata as well as four further Lecanoromycetes. This reveals that un- and mis-annotated genes impact all evaluated genomes, with artificially joined genes and unannotated genes having the largest impact. In addition to these factors we find that the sequence composition – especially G/C-rich inverted repeats – lead to sequencing errors that interfere with the gene prediction. We minimize the effects of these artifacts through a rigorous curation.
Given the extremely sparse taxon sampling of available green alga genomes, we focus our search for the genomic footprints of lichenization on the mycobionts. We compare the genomes of the Lecanoromycetes to their closest relatives, the Eurotiomycetes and Dothideomycetes. This reveals that the last common ancestor of the Lecanoromycetes has lost around 10% of its genes after they split from the non-lichenized ancestor they share with the Eurotiomycetes. These losses are furthermore enriched, showing an excessive loss of genes involved with the degradation of polysaccharides. The loss of these genes fits a change from an ancestral saprotrophic lifestyle that depends on degrading complex plant matter, to the symbiotic lifestyle that relies on simpler nutrients provided by the photobionts. While the last common ancestor of the Lecanoromycetes additionally gained around 400 genes these could so far not be further characterized due to a lack of functionally annotated reference data.
As the mycobiont L. pustulata could so far not been grown in axenic culture, we initially expected to find an extensive genomic remodeling compared to the other mycobionts that easily grow in culture. We do not find evidence for this. Analyzing both the contraction of gene families and the loss of genes, we observe that L. pustulata and Umbilicaria muehlenbergii – its close relative that is easily grown in culture – share most of these. Furthermore, L. pustulata does not show an excessive loss of evolutionary old and well-conserved genes. These effects are mirrored on the functional level, as neither gene family contractions nor gene losses show a functional enrichment. This is partially due to the lack of functional reference data, analogous to the genes gained in the Lecanoromycetes, rendering their characterization hard. Thus, further studies on the genomic consequences of lichenization and differences in symbiotic dependence will have to be conducted, including larger taxon sets. This will be even more important for the photobionts, as the Chlorophyta are even more sparsely sampled today, hindering an effective functional and evolutionary study.
Inhalt
1. Strauß, Johann (Vater:/Sr.) (* 14.3.1804 – † 25.9.1849) [3]
2. Strauß, Johann (Sohn:/Jr.) (* 25.10.1825 – † 3.6.1899) [6]
3. Die Operetten-Adaptionen [12]
3.1 Die Fledermaus (Operette in 3 Akten, Johann Strauß, Sohn) :/:/ UA: 5.4.1874 [12]
3.2 Eine Nacht in Venedig (Operette in 3 Akten, Johann Strauß, Sohn) :/:/ UA: 3.10.1883 [17]
3.3 Der Zigeunerbaron (Operette in 3 Akten, Johann Strauß, Sohn) :/:/ UA: 24.10.1885 [18]
3.4 Wiener Blut (Johann Strauß, Sohn) :/:/ UA: 25.10.1899 [19]
3.5 Frühlingsluft (Jose. Strauß) :/:/ UA: 9.5.1903 [
Les Blank
(2017)
Hans-Joachim Schlegel
(2017)
Chromosomal translocations - leading to the expression of fusion genes - are well-studied genetic abberrations associated with the development of leukemias. Most of them represent altered transcription factors that affect transcription or epigenetics, while others - like BCR-ABL - are enhancing signaling. BCR-ABL has become the prototype for rational drug design, and drugs like Imatinib and subsequently improved drugs have a great impact on cancer treatments. By contrast, MLL-translocations in acute leukemia patients are hard to treat, display a high relapse rate and the overall survival rate is still very poor. Therefore, new treatment modalities are urgently needed. Based on the molecular insights of the most frequent MLL rearrangements, BET-, DOT1L-, SET- and MEN1/LEDGF-inhibitors have been developed and first clinical studies were initiated. Not all results of these studies have are yet available, however, a first paper reports a failure in the DOT1L-inhibitor study although it was the most promising drug based on literature data. One possible explanation is that all of the above mentioned drugs also target the cognate wildtype proteins. Here, we want to strengthen the fact that efforts should be made to develop drugs or strategies to selectively inhibit only the fusion proteins. Some examples will be given that follow exactly this guideline, and proof-of-concept experiments have already demonstrated their feasibility and effectiveness. Some of the mentioned approaches were using drugs that are already on the market, indicating that there are existing opportunities for the future which should be implemented in future therapy strategies.
Tissue size regulation is critical for the normal functioning of the organ as well as to prevent unwanted pathogenesis such as cancer. The Hippo signaling pathway is well known for its robust regulation of tissue growth by the negative regulation of its nuclear effectors YAP1 and WWTR1. In this study, I have described the role of Yap1/Wwtr1 in zebrafish development, with a primary emphasis on the cardiovascular system.
I have generated zebrafish yap1 and wwtr1 mutants by CRISPR/CAS9. The mutant alleles are likely to be nonfunctional due to a premature stop codon and they show evidence of nonsense-mediated decay. Given that Yap1 and Wwtr1 are closely related proteins and have overlapping functions, I am given the opportunity to perform combinatorial analysis of the mutations on zebrafish development. Together with molecular probing tools, high-throughput sequencing and high-resolution imaging, I showed that
1. Double yap1;wwtr1 mutants exhibit severe posterior elongation phenotype, but somitogenesis appears to proceed as usual.
2. Yap1 and Wwtr1 may play an important role in PCV development and secondary angiogenic sprouting. However, key experiments will be needed to elucidate the direct role of Yap1 and Wwtr1 on these processes.
3. wwtr1-/- larvae hearts have a reduction in trabeculation, but in mosaic WT hearts, mutant cardiomyocytes prefer to populate the trabecular layer. My studies revealed that the mutant compact wall could not support trabeculation, which explains the hypotrabeculation phenotype of wwtr1-/- hearts. Additionally, Wwtr1 is required for myocardial Notch activity and can inhibit compact wall cardiomyocytes from entering the trabecular layer.
In summary, the Hippo signaling pathway, through Yap1/Wwtr1 has important regulatory functions in growth control. My work has revealed a surprising role for Yap1/Wwtr1 in tissue morphogenesis such as posterior tail morphogenesis and specific developmental processes of the cardiovascular system. It will be of interest to elucidate the regulation of Yap1/Wwtr1 in individual cells that translates into the complex cellular behaviors that drives morphogenesis.
Galunisertib, a Transforming growth factor-βRI (TGF-βRI) kinase inhibitor, blocks TGF-β-mediated tumor growth in glioblastoma. In a three-arm study of galunisertib (300 mg/day) monotherapy (intermittent dosing; each cycle =14 days on/14 days off), lomustine monotherapy, and galunisertib plus lomustine therapy, baseline tumor tissue was evaluated to identify markers associated with tumor stage (e.g., histopathology, Ki67, glial fibrillary acidic protein) and TGF-β-related signaling (e.g., pSMAD2). Other pharmacodynamic assessments included chemokine, cytokine, and T cell subsets alterations. 158 patients were randomized to galunisertib plus lomustine (n = 79), galunisertib (n = 39) and placebo+lomustine (n = 40). In 127 of these patients, tissue was adequate for central pathology review and biomarker work. Isocitrate dehydrogenase (IDH1) negative glioblastoma patients with baseline pSMAD2+ in cytoplasm had median overall survival (OS) 9.5 months vs. 6.9 months for patients with no tumor pSMAD2 expression (p = 0.4574). Eight patients were IDH1 R132H+ and had a median OS of 10.4 months compared to 6.9 months for patients with negative IDH1 R132H (p = 0.5452). IDH1 status was associated with numerically higher plasma macrophage-derived chemokine (MDC/CCL22), higher whole blood FOXP3, and reduced tumor CD3+ T cell counts. Compared to the baseline, treatment with galunisertib monotherapy preserved CD4+ T cell counts, eosinophils, lymphocytes, and the CD4/CD8 ratio. The T-regulatory cell compartment was associated with better OS with MDC/CCL22 as a prominent prognostic marker.
Die Erfassung von subjektiven Theorien von bildungsfernen Personen gestaltet sich schwierig, wenn die Personen nicht in der Lage sind, ihre Theorien formal zu abstrahieren. In dieser Publikation wird ein Verfahren beschrieben, mit welchen Schritten dennoch subjektive Theorien zur aufgestellten Forschungsfrage extrahiert werden können. Das Verfahren basiert auf einer systematischen Auswertung von transkribierten Interviews.