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IFLS-Journal. Nr. 21, 2016
(2016)
Aus Wissen wird Gesundheit : das Magazin des Universitätsklinikums Frankfurt. Ausgabe 04/2016
(2016)
Aus Wissen wird Gesundheit : das Magazin des Universitätsklinikums Frankfurt. Ausgabe 03/2016
(2016)
CGC aktuell 02/2016
(2016)
CGC aktuell 01/2016
(2016)
Embryonale Stammzellen (ESCs) sind ein wichtiges Werkzeug zur Untersuchung der frühen embryonalen Entwicklung. ESCs können mit Hilfe neuer Technologien zur Modifikation von Genen (z.B. mit dem CRISPR/Cas9 System) genetisch manipuliert werden. Daraus resultierende „knockout“ ES Zelllinien können helfen, die physiologische Rolle von Proteinen während der Differenzierung zu verstehen.
Transkriptionsfaktoren, die schnell und spezifisch Signalwege regulieren, spielen während der Embryonalentwicklung und während der Differenzierung von ESCs in vielen verschiedenen Zelltypen eine essentielle Rolle. Der Transkriptionsregulator „Far Upstream Binding Protein 1“ (FUBP1) ist ein Protein, welches eine ganz bestimmte einzelsträngige DNA Sequenz, das „Far Upstream Sequenz Element“, erkennt, bindet, und dadurch Gene wie z.B c-myc oder p21 reguliert. Mit der Entwicklung zweier Fubp1 Genfallen Mausstämme (Fubp1 GT) sollte die Frage nach der physiologischen Funktion von FUBP1 beantwortet werden. Die homozygoten FUBP1-defizienten GT Embryonen sterben im Mutterleib ungefähr am Tag E15.5 der Embryonalentwicklung. Sie sind kleiner als Wildtypembryonen und zeigen ein anämisches Aussehen. Daher wurden diese Mausmodelle hinsichtlich der Hämatopoese untersucht, die zu diesem Zeitpunkt vor allem in der Leber stattfindet. Es konnte eine signifikante Reduktion der hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) festgestellt werden und zusätzlich war die langfristige Repopulation der FUBP1-/--Stammzellen im Knochenmark in Transplantationsexperimenten reduziert.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle von FUBP1 in einem weiteren Stammzellsystem analysiert und gleichzeitig seine Bedeutung in anderen Zelltypen der frühen Embryonalentwicklung untersucht.
Die Quantifizierung der FUBP1 Expression in den ESCs und während der Differenzierung zu sogenannten `embryoid bodies` (EBs) zeigten eine starke Expression auf mRNA- und auf Proteinebene. Nach der erfolgreichen Optimierung der Differenzierung von murinen ESCs wurden Fubp1 „knockout“ (KO) ESC Klone mit Hilfe der CRISPR/Cas9 Technologie etabliert. Die molekularbiologische Analyse der ESCs zeigte eine signifikante Erhöhung der Oct4 mRNA-Expression, während Nanog und die Differenzierungsmarker Brachyury, Nestin und Sox17 unverändert und in vergleichbarer Menge zu den Kontrollen vorhanden waren. Während der Differenzierung der Fubp1 KO Klone zu EBs zeigte sich eine signifikante Reduktion mesodermaler Marker wie Flk-1, SnaiI, Snai2, Bmp4 und FgfR2. Mit Hilfe durchflusszytometrischer Analysen bestätigte sich die verzögerte Bildung mesodermaler Zellen (Brachyury- und Flk-1-exprimierender Zellen) in den Fubp1 KO Klonen der EBs an den Tagen 3, 4 und 5 nach Beginn der Differenzierung.
Die Anwendung einer Ko-Kultivierung auf OP9 Zellen zur Differenzierung der ESCs in hämatopoetische Linien sollte zeigen, ob der Fubp1 KO ESCs ein Defekt in der frühen Entwicklung hämatopoetischer Stammzellen zu beobachten ist. Erneut konnte am Tag 5 der ESC-Differenzierung in der OP9 Ko-Kultur eine signifikante Reduktion der mesodermalen (Flk-1+) Zellen festgestellt werden. Die weitere Differenzierung zu hämatopoetischen CD45+ Zellen zeigte jedoch keinen Unterschied im prozentualen Anteil CD45+ Zellen am Tag 12 der Differenzierung. Auch die gezielte Differenzierung zu erythroiden Zellen durch Zugabe des Zytokins EPO zum Medium zeigte keinen signifikanten Unterschied im Differenzierungsgrad der erythroiden Zellen zwischen Kontroll- und Fubp1 KO Klonen.
In weiteren Experimenten habe ich in dieser Arbeit die Expression von FUBP1 in WT Embryos an den Tagen E9.5 und E13.5 der Embryonalentwicklung untersucht. Hierbei zeigte sich in beiden Entwicklungsstadien eine immunhistochemische Anfärbung von FUBP1 in den meisten Zellen des Embryos. Die Annahme, dass die Abwesenheit von FUBP1 in der Embryonalentwicklung zu verstärkten apoptotischen Vorgängen führen könnte und gleichzeitig die massive Expansion von Zellen gestört sein könnte wurde mit Hilfe immunhistochemischer Färbung von „cleaved Caspase 3“ (Apoptosemarker) und „Ki-67“ (Proliferationsmarker) in den homozygoten Fubp1 GT Embryos an den Tagen E9.5 und E13.5 nicht bestätigt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen darauf schließen, dass die Regulation von Apoptose und Proliferation durch FUBP1 während der Embryonalentwicklung nicht die Hauptrolle von FUBP1 darstellt. Es zeigte sich jedoch, dass FUBP1 als Transkriptionsregulator wichtig für die mesodermale Differenzierung von ESCs ist. Zu beobachten war, dass es in den FUBP1-defizienten ESCs zu einer Verzögerung der mesodermalen Differenzierung kommt. Es konnte bereits gezeigt werden, dass FUBP1 essenziell für die Selbsterneuerung von HSCs ist. Dies macht deutlich, dass FUBP1 neben der Proliferation und Apoptose ein breiteres Spektrum an Signalwegen reguliert, die für Stammzellen und deren Differenzierung von Bedeutung sind.
Um den Stand der gegenwärtigen Verbreitung der drei in der Ufervegetation des Niederrheins vorkommenden Cuscuta-Arten C. lupuliformis KROCKER, C. europaea L. und C. gronovii WILLD. festzustellen, wurde eine Kartierung beider Rheinufer zwischen Monheim-Baumberg (Kr. Mettmann) und der niederländischen Grenze durchgeführt. Cuscuta europaea und Cuscuta lupuliformis sind im gesamten Rheinverlauf häufig zu finden, wobei letztere Art die Prallufer des Rheins bevorzugt. Die seltenere Art Cuscuta gronovii konnte an vier Fundorten nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde die soziologische Eingliederung der Cuscuta-Arten in der Ufervegetation untersucht. Die Auswertung von insgesamt 112 Vegetationsaufnahmen ergab, daß sich Cuscuta lupuliformis und Cuscuta europaea aus vegetationskundlicher Sicht deutlich unterscheiden. Vom Cuscuto europaeae-Calystegietum Tx. 1947 wurde deswegen ein Cuscuto lupuliformis-Rubetum caesii ass. nov. abgegliedert und neu beschrieben.
Im Bereich des Naturschutzgebietes "Untere Seegeniederung" (Landkreis Lüchow-Dannenberg/Niedersachsen), nahe der Elbe wurde nach Überschwemmungsjahren auf Ackerflächen die Quirltänel-Sand-binsengesellschaft (Elatino alsinastri-Juncetum tenageiae Libbert 1933) mit der Niederliegenden Teichbinse (Schoenoplectus supinus) gefunden. Dieses Vorkommen wird beschrieben, Verbreitung, Gefährdung und Schutzmaßnahmen werden besprochen. Das Elatino alsinastri-Juncetum tenageiae ist eine spezialisierte Gesellschaft sehr unregelmäßig überfluteter, offener nährstoff- und kalkarmer Sandböden im stärker kontinental getönten Klimabereich. Die allesamt höchst seltenen Charakterarten und die ebenso gefährdete Artenkombination, bedürfen intensiven Schutzes. Voraussetzung für das Vorkommen ist einerseits der ungestörte Überschwemmungsrhytmus der Elbe, andererseits die Beibehaltung der Nutzung.
Im Botanischen Garten Osnabrück wurden 1986 Dauerflächen zur Beobachtung von Vegetationsveränderungen bei verschiedenen Bewirtschaftungsformen angelegt und bis 1992 erfaßt. Ein Schwerpunkt lag in der Untersuchung des Diasporenvorrates im Boden, seiner Zusammensetzung sowie vertikalen Schichtung. Über das Auffangen von Samen wurde der Sameneintrag bei verschiedenen Fallengrößen festgestellt. Der Diasporenvorrat im Boden zeigt die zeitlichen Veränderungen der Vegetation an. Alle untersuchten Bodenproben weisen hohe Arten- und Diasporenzahlen auf. In allen Bodenschichten sind Diasporen vorhanden. Der Haupteintrag der Samen erfolgt mit Hilfe des Windes.
Auf den Randhöhen des einstigen Odertales stockten 1976 bei Niederfinow/O-Brandenburg auf sandig-kiesigen Böden: Spergulo-Festucetum psammophilae, Sileno-Koelerietum glaucae und Potentillo-Stipetum capillatae (Tab. 1-3). Nach 1980 erwiesen sich angrenzende Gebüsche des Salici lambertianae-Hippophaetum reich an Arrhenatherum bulbosum (Tab. 4). Erneute Vegetationsuntersuchungen (ab 1991) dokumentieren das Eindringen von Arrhenatherum in Trockenrasen und partiell deren Umwandlung in die Agropyretea-Einheiten Asparago-Chondrilletum junceae und Poo-Sedetum maximae (Tab. 3, 5-6). Vergleichende Oberbodenanalysen geben Aufschluß über die edaphisch-ökologischen Bedingungen. Abschließend wird die systematische Stellung der Syntaxa erörtert und aufgezeigt.
Im montanen Gipfelbereich des Hartmannswillerkopfes in den Vogesen wurde durch Kriegsereignisse und Feuer vor 60 bzw. 80 Jahren die gesamte Waldvegetation zerstört. Die sich einstellende Sukzession konnte über mehrere Jahrzehnte - bis heute - fast ungestört ablaufen. Aufgrund standörtlicher Unterschiede haben sich mehrere Vorwaldgesellschaften herausgebildet. Auf reichen, gut mit Wasser versorgten Bräunerden löste ein Bergahorn-Eschen-Spitzahorn-Wald (Fraxino-Aceretum typicum) den vorangegangenen salweiden-reichen Vorwald ab. Auf mittleren und ärmeren Standorten hielt sich die Salweide bis heute als die wichtigste Baumart, vergesellschaftet mit Edellaubhölzern (mittlere Standorte) bzw. Hasel (ärmere Standorte). Die Sukzessionsstadien azonaler Standorte sind heute als eschenreicher Quellwald (Carici remotae-Fraxinetum bzw. Stellario-Alnetum), als Bergahorn-Eschen-Schluchtwald mit Silberblatt (Fraxino-Aceretum lunarietosum; schattige Blockhänge), als Haselgebüsch (sonnige Blockhänge), und als Traubeneichen-Wald (Betulo-Quercetum petraeae; sonnige Felshänge) anzusprechen. Die Bedeutung der Vorwälder im Hinblick auf Waldbau, Vegetationskunde und Naturschutz wird diskutiert.
Struktur, Zusammensetzung und Standortsverhältnisse der Waldgesellschaften in der hochmontanen und subalpinen Höhenstufe des Mangfallgebirges - eines Teiles der Bayerischen Kalkalpen - werden beschrieben. Möglichkeiten für die synsystematische Fassung dieser Wälder werden aufgezeigt. Die Vor- und Nachteile regelmäßig verteilter Probeflächen bei der pflanzensoziologischen Aufnahme von Gebirgswäldern werden diskutiert.
Das von Tüxen (1956) vorgestellte Konzept der potentiellen natürlichen Vegetation ist im Laufe der Zeit weiterentwickelt worden und hat eine systematische Darstellung durch Kowarik (1987) erfahren, die alle neu aufgetretenen Aspekte behandelt. Die Methoden der Feldkartierung haben bei der praktischen Durchführung neue Probleme bewältigen müssen und sind dementsprechend ergänzt worden. Am Beispiel einer Karte "Potentielle natürliche Vegetation im unteren Inntal" werden neu aufgetretene Probleme des theoretischen Konzeptes und der Feldkartierung und ihrer Ergebnisse behandelt. Die vielseitige Anwendung der PNV bei der Landnutzungsplanung und seit zwei Jahrzehnten zunehmend auch im Naturschutz ist weiterentwickelt worden, hat jedoch auch neue Kritiker gefunden.
Bei Cryptochromen handelt es sich um Blaulichtrezeptoren der Cryptochrom-Photolyase-Proteinfamilie (CPF). Mitglieder dieser Proteinfamilie sind in allen Domänen des Lebens zu finden und haben eine essentielle Rolle in der Reparatur der DNA sowie der lichtgesteuerten Regulation der Expression. Cryptochrome sind in der Regel keine DNA-reparierenden Proteine. Sie sind regulativ an der Steuerung der inneren Uhr und des Zellzyklus der Organismen beteiligt. In der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum konnten bisher sechs phylogenetisch unterschiedliche Mitglieder der CPF identifiziert werden. Bei CryP handelt es sich um das einzige pflanzenähnliche Cryptochrom der photoautotrophen Diatomee. Für das Protein CryP konnte bereits ein blaulichtinduzierter Photozyklus durch die Absorption der Chromophore 5-Methenlytetrahydrofolat (MTHF) und Flavinadenindinukleotid (FAD) gezeigt werden. Außerdem ist eine regulative Wirkung des Proteins auf die Lichtsammelkomplexe (Lhc) der Diatomee bekannt. Für eine weitere Charakterisierung des CryPs wurde in dieser Arbeit zunächst das Absorptionsverhalten unter verschiedenen Wellenlängen beobachtet, um so einen Einblick in eine mögliche Aktivierung und Deaktivierung des Proteins durch Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu erlangen. Es zeigte sich hierbei eine mit pflanzlichen Cryptochromen vergleichbare Anreicherung verschiedener Redoxzustände des FADs in Abhängigkeit von der Wellenlänge.
Für eine Aufklärung der Wirkungsweise des CryP-Proteins wurden verschiedene Hypothesen untersucht: Die phylogenetische Nähe und ein ähnliches Absorptionsverhalten des CryPs zu Cryptochromen mit Reparaturfähigkeit für einzelsträngige DNA (Cry-DASH) führte zu einer Untersuchung des Proteins als möglicher Transkriptionsfaktor. Hierfür konnte eine Kernlokalisation des Proteins nachgewiesen werden, was Rückschlüsse auf eine potentielle Regulation der Expression mittels DNA-Bindung zulässt. Außerdem wurde gezeigt, dass CryP DNA-Bindefähigkeit besitzt. Die bisher nachgewiesenen Bindungen waren jedoch unspezifischer Art. Dies konnte auch für die Promotersequenz eines der durch CryP regulierten Gene lhcf1 festgestellt werden. Auf Grund der unspezifischen DNA-Bindung wurde eine zweite Hypothese für CryP untersucht: CryP wirkt regulativ auf die Expression verschiedener Gene durch Protein-Protein-Interaktionen und ist Teil einer Reaktionskaskade zur Signalweiterleitung in P. tricornutum.
Durch die Untersuchung der zweiten Hypothese konnten drei Interaktionspartner für CryP identifiziert und eine Interaktion verifiziert werden. Hierbei handelt es sich um das Protein AAA mit einer bisher unbekannten Funktion und das Protein BolA, welches Teil der zuerst in Escherichia coli identifizierten BolA-like-Proteinfamilie ist. Außerdem konnte eine Interaktion mit dem Cold-Shock-Domänen-Protein CSDP gezeigt werden. Bei den Proteinen BolA und CSDP handelt es sich um potentiell regulierende Faktoren der Transkription und Translation, was Teil einer Reaktionskaskade sein kann. Die aus anderen Organismen bekannten Funktionen des BolA-Proteins überschneiden sich mit den in CryP-Knockdown-Mutanten beobachteten Effekten. Sie zeigen eine erhöhte Sensitivität für Stresssituationen wie abweichende Nährstoffkonzentration, Osmolaritäten und Temperaturen. Diese Beobachtungen stellen einen Zusammenhang der durch einen CryP-Knockdown beobachteten Effekte und der CryP-BolA-Interaktion her. Durch Homologien zu Cold-Shock-Proteinen aus Chlamydomonas reinhardtii gibt die CryP-Interaktion mit dem Protein CSDP Hinweise auf einen potentiellen Mechanismus zur Regulation der Lhc-Proteine, für welche zuvor ein CryP-abhängiger Effekt beschrieben war.
Über die Protein-Protein-Interaktionen hinaus wurde die Phosphorylierung des CryPs als Möglichkeit der Signalweiterleitung untersucht. Es konnte eine reversible Phosphorylierung des heterolog aus E. coli isolierten CryPs gezeigt werden. Diese zeigt Ähnlichkeiten zu bekannten Phosphorylierungen pflanzlicher Cryptochrome und gibt Hinweise auf einen Mechanismus der Signalweiterleitung.
Durch die Untersuchung der CryP-regulierten Transkription mit P. tricornutum CryP-Knockdown-Mutanten durch Next-Generation-Sequencing (NGS) konnte die Hypothese der regulativen Proteinkaskade und der Signalweiterleitung weiter bestätigt werden. Die Auswirkungen des CryPs auf die Transkription erwiesen sich als nicht auf einen Teilbereich des Metabolismus begrenzt, sondern sind in einem großen Teil der funktionellen Gengruppen in P. tricornutum zu sehen. Außerdem konnten drei Klassen CryP-regulierter Gene festgestellt werden. Kategorie 1: die ausschließlich unter Blaulicht regulierten Gene; Kategorie 2: die sowohl unter Blaulicht als auch im Dunkeln regulierten Gene und Kategorie 3: die ausschließlich im Dunkeln regulierten Gene. Ein im Dunkeln und unter Blaulicht jeweils unterschiedlicher regulativer Effekt deutet auf eine Doppelfunktion des CryPs hin. Möglicherweise hat das Cryptochrom unterschiedliche lichtabhängige und lichtunabhängige Funktionen.
Durch die Analyse der CryP-regulierten Genexpression konnte außerdem ein Zusammenhang zwischen CryP und weiteren Photorezeptoren gezeigt werden. Der CryP-Proteingehalt in der Zelle hat einen regulativen Einfluss auf das CPF1-Protein, eine Photolyase mit dualer Funktion aus der gleichen Proteinfamilie. Zusätzlich konnte auch ein Einfluss auf die Lichtsensitivität der Genexpression des Rotlichtrezeptors Phytochrom (DPH) durch CryP gezeigt werden. Vergleichbar mit höheren Pflanzen scheint ein regulatives Netzwerk der Photorezeptoren auch in der Diatomee P. tricornutum vorhanden zu sein.
The physiological role of amyloid precursor protein (APP) has been extensively investigated in the rodent hippocampus. Evidence suggests that APP plays a role in synaptic plasticity, dendritic and spine morphogenesis, neuroprotection and—at the behavioral level—hippocampus-dependent forms of learning and memory. Intriguingly, however, studies focusing on the role of APP in synaptic plasticity have reported diverging results and considerable differences in effect size between the dentate gyrus (DG) and area CA1 of the mouse hippocampus. We speculated that regional differences in APP expression could underlie these discrepancies and studied the expression of APP in both regions using immunostaining, in situ hybridization (ISH), and laser microdissection (LMD) in combination with quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-qPCR) and western blotting. In sum, our results show that APP is approximately 1.7-fold higher expressed in pyramidal cells of Ammon’s horn than in granule cells of the DG. This regional difference in APP expression may explain why loss-of-function approaches using APP-deficient mice revealed a role for APP in Hebbian plasticity in area CA1, whereas this could not be shown in the DG of the same APP mutants.
Climate change and its impacts already pose considerable challenges for societies that will further increase with global warming (IPCC, 2014a, b). Uncertainties of the climatic response to greenhouse gas emissions include the potential passing of large-scale tipping points (e.g. Lenton et al., 2008; Levermann et al., 2012; Schellnhuber, 2010) and changes in extreme meteorological events (Field et al., 2012) with complex impacts on societies (Hallegatte et al., 2013). Thus climate change mitigation is considered a necessary societal response for avoiding uncontrollable impacts (Conference of the Parties, 2010). On the other hand, large-scale climate change mitigation itself implies fundamental changes in, for example, the global energy system. The associated challenges come on top of others that derive from equally important ethical imperatives like the fulfilment of increasing food demand that may draw on the same resources. For example, ensuring food security for a growing population may require an expansion of cropland, thereby reducing natural carbon sinks or the area available for bio-energy production. So far, available studies addressing this problem have relied on individual impact models, ignoring uncertainty in crop model and biome model projections. Here, we propose a probabilistic decision framework that allows for an evaluation of agricultural management and mitigation options in a multi-impact-model setting. Based on simulations generated within the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISI-MIP), we outline how cross-sectorally consistent multi-model impact simulations could be used to generate the information required for robust decision making.
Using an illustrative future land use pattern, we discuss the trade-off between potential gains in crop production and associated losses in natural carbon sinks in the new multiple crop- and biome-model setting. In addition, crop and water model simulations are combined to explore irrigation increases as one possible measure of agricultural intensification that could limit the expansion of cropland required in response to climate change and growing food demand. This example shows that current impact model uncertainties pose an important challenge to long-term mitigation planning and must not be ignored in long-term strategic decision making.
In order to achieve climate change mitigation, long-term decisions are required that must be reconciled with other societal goals that draw on the same resources. For example, ensuring food security for a growing population may require an expansion of crop land, thereby reducing natural carbon sinks or the area available for bio-energy production. Here, we show that current impact-model uncertainties pose an important challenge to long-term mitigation planning and propose a new risk-assessment and decision framework that accounts for competing interests.
Based on cross-sectorally consistent simulations generated within the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISI-MIP) we discuss potential gains and limitations of additional irrigation and trade-offs of the expansion of agricultural land as two possible response measures to climate change and growing food demand. We describe an illustrative example in which the combination of both measures may close the supply demand gap while leading to a loss of approximately half of all natural carbon sinks.
We highlight current limitations of available simulations and additional steps required for a comprehensive risk assessment.
Comparing projections of future changes in runoff from hydrological and biome models in ISI-MIP
(2013)
Future changes in runoff can have important implications for water resources and flooding. In this study, runoff projections from ISI-MIP (Inter-sectoral Impact Model Intercomparison Project) simulations forced with HadGEM2-ES bias-corrected climate data under the Representative Concentration Pathway 8.5 have been analysed for differences between impact models. Projections of change from a baseline period (1981–2010) to the future (2070–2099) from 12 impacts models which contributed to the hydrological and biomes sectors of ISI-MIP were studied. The biome models differed from the hydrological models by the inclusion of CO2 impacts and most also included a dynamic vegetation distribution. The biome and hydrological models agreed on the sign of runoff change for most regions of the world. However, in West Africa, the hydrological models projected drying, and the biome models a moistening. The biome models tended to produce larger increases and smaller decreases in regionally averaged runoff than the hydrological models, although there is large inter-model spread. The timing of runoff change was similar, but there were differences in magnitude, particularly at peak runoff. The impact of vegetation distribution change was much smaller than the projected change over time, while elevated CO2 had an effect as large as the magnitude of change over time projected by some models in some regions. The effect of CO2 on runoff was not consistent across the models, with two models showing increases and two decreases. There was also more spread in projections from the runs with elevated CO2 than with constant CO2. The biome models which gave increased runoff from elevated CO2 were also those which differed most from the hydrological models. Spatially, regions with most difference between model types tended to be projected to have most effect from elevated CO2, and seasonal differences were also similar, so elevated CO2 can partly explain the differences between hydrological and biome model runoff change projections. Therefore, this shows that a range of impact models should be considered to give the full range of uncertainty in impacts studies.
Background: Immunosuppression with calcineurin inhibitors remains the mainstay of treatment after kidney transplantation; however, long-term use of these drugs may be associated with nephrotoxicity. In this regard, the current approach is to optimise available immunosuppressive regimens to reduce the calcineurin inhibitor dose while protecting renal function without affecting the efficacy. The ATHENA study is designed to evaluate renal function in two regimens: an everolimus and reduced calcineurin inhibitor-based regimen versus a standard treatment protocol with mycophenolic acid and tacrolimus in de novo kidney transplant recipients.
Method/Design: ATHENA is a 12-month, multicentre, open-label, prospective, randomised, parallel-group study in de novo kidney transplant recipients (aged 18 years or older) receiving renal allografts from deceased or living donors. Eligible patients are randomised (1:1:1) prior to transplantation to one of the following three treatment arms: everolimus (starting dose 1.5 mg/day; C0 3–8 ng/mL) with cyclosporine or everolimus (starting dose 3 mg/day; C0 3–8 ng/mL) with tacrolimus or mycophenolic acid (enteric-coated mycophenolate sodium at 1.44 g/day or mycophenolate mofetil at 2 g/day) with tacrolimus; in combination with corticosteroids. All patients receive induction therapy with basiliximab. The primary objective is to demonstrate non-inferiority of renal function (eGFR by the Nankivell formula) in one of the everolimus arms compared with the standard group at month 12 post transplantation. The key secondary objective is to assess the incidence of treatment failure, defined as biopsy-proven acute rejection, graft loss, or death, among the treatment groups. Other objectives include assessment of the individual components of treatment failure, incidence and severity of viral infections, incidence and duration of delayed graft function, incidence of indication biopsies, slow graft function and wound healing complications, and overall safety and tolerability. Exploratory objectives include evaluation of left ventricular hypertrophy assessed by the left ventricular mass index, evolution of human leukocyte antigen and non-human leukocyte antigen antibodies, and a cytomegalovirus substudy.
Discussion: As one of the largest European multicentre kidney transplant studies, ATHENA will determine whether a de novo everolimus-based regimen can preserve renal function versus the standard of care. This study further assesses a number of clinical issues which impact long-term outcomes post transplantation; hence, its results will have a major clinical impact.
Trial registration: Clinicaltrials.gov: NCT01843348, date of registration – 18 April 2013; EUDRACT number: 2011-005238-21, date of registration – 20 March 2012