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Purpose: Subcutaneous allergen-specific immunotherapy (SCIT) is a well-established and clinically effective method to treat allergic diseases, such as rhinitis and asthma. It remains unclear how soon after initiation of an ultra-short course of grass pollen immunotherapy adjuvanted with monophosphoryl lipid A (MPL)-specific bronchial tolerance can be induced.
Methods: In a prospective study of 69 children double-sensitized to birch and grass pollens (51 males, average age 11.1 years), development of bronchial tolerance after 1 cycle of SCIT for grass was evaluated. In all the patients, the bronchial allergen provocation test (BAP) was performed before and after treatment. According to the results of the first BAP, the patients were divided into 2 groups: those showing a negative BAP with a decrease in FEV1 of <20% (seasonal allergic rhinitis [SAR] group, n=47); and those showing a positive BAP with a decrease in FEV1 of ≥20% (SAR with allergic asthma [SAR and Asthma] group, n=22). All the patients received MPL-adjuvanted, ultra-short course immunotherapy for birch, but only those with a positive BAP to grass received MPL-SCIT for grass.
Results: After the pollen season, the BAP in the SAR group remained unchanged, while it was improved in the SAR and Asthma group (decrease in FEV1 of 28.8% vs 12.5%, P<0.01). The IgG4 levels increased after SCIT (median before SCIT 0.34 to 11.4 after SCIT), whereas the total and specific IgE levels remained unchanged.
Conclusions: After 1 cycle of MPL-SCIT, specific bronchial tolerance may be significantly induced, whereas in patients without SCIT, bronchial hyperactivity may remain unchanged.
Ubiquitination plays a critical role in the activation of host immune responses to infection and serves as a signal for pathogen delivery to phagophores along the xenophagy pathway. We recently performed systematic ubiquitination site profiling of epithelial cells infected with Salmonella Typhimurium. Our findings specifically highlight components of the NFKB, membrane trafficking pathways and RHO GTPase systems as ubiquitination hubs during infection. In addition, a broad spectrum of bacterial effectors and several outer membrane proteins are ubiquitinated in infected cells. This comprehensive resource of ubiquitinome dynamics during Salmonella infection enables further understanding of the complex host-pathogen interplay and may reveal novel targets for the inhibition of Salmonella invasion and inflammation.
Purpose: The Action Plan for Medication Safety by the German Federal Ministry of Health introduced a standardized medication plan (MP), a printable document for the patient. The practical handling needs to be tested before the nationwide implementation in Germany. Therefore, the aims of our study were 1) to develop an instrument to evaluate the usage of the standardized MP, 2) to assess if patients can locate, and 3) understand important information. Moreover, we explored patients’ opinion and suggestions regarding the standardized MP template.
Patients and methods: We conducted a cross-sectional study to evaluate the practical handling of the standardized MP. We interviewed 40 adult patients in seven community pharmacies in Germany, who took at least five medicines regularly and gave their written informed consent. The interview consisted of questions regarding finding and understanding information provided on a mock-up MP, patients’ opinion and the execution of the information on the MP by filling pill boxes. We eventually developed a new evaluation method to quantify the practical handling of the MP by rating the pill boxes filled by the patients.
Results: Overall, the participants rated the MP positively. Thirty-nine (98%) participants found important information on a mock-up standardized MP. Patients were questioned to identify if they understood information on medical intake as it relates to meals. In particular, they were questioned about medicine intake "1 hour before a meal", which 98% (n=39) interpreted correctly, and "during a meal", which 100% (n=40) interpreted correctly. The less precise advice of "before a meal" was interpreted correctly by 73% (n=29), and only 15% (n=6) correctly interpreted the term "after the meal". The evaluation of the filled pill boxes resulted in the "Evaluation Tool to test the handling of the Medication Plan" (ET-MP) – a weighted scoring system.
Conclusion: The standardized MP is clearly arranged, and patients are able to find important information. The findings of this study resulted in minor but important revisions of the standardized MP template. The developed evaluation tool ET-MP may serve as an objective instrument to assess patients’ ability to transfer written information on the MP into practical handling of medicines.
Premise of the study: Polymorphic microsatellite markers were developed for the lichen species Cetraria aculeata (Parmeliaceae) to study fine-scale population diversity and phylogeographic structure.
Methods and Results: Using Illumina HiSeq and MiSeq, 15 fungus-specific microsatellite markers were developed and tested on 81 specimens from four populations from Spain. The number of alleles ranged from four to 13 alleles per locus with a mean of 7.9, and average gene diversities varied from 0.40 to 0.73 over four populations. The amplification rates of 10 markers (CA01– CA10) in populations of C. aculeata exceeded 85%. The markers also amplified across a range of closely related species, except for locus CA05, which did not amplify in C. australiensis and C. "panamericana," and locus CA10 which did not amplify in C. australiensis.
Conclusions: The identified microsatellite markers will be used to study the genetic diversity and phylogeographic structure in populations of C. aculeata in western Eurasia.
Background: n-Butanol can serve as an excellent gasoline substitute. Naturally, it is produced by some Clostridia species which, however, exhibit only limited suitability for industrial n-butanol production. The yeast Saccharomyces cerevisiae would be an ideal host due to its high robustness in fermentation processes. Nevertheless, n-butanol yields and titers obtained so far with genetically engineered yeast strains are only low.
Results: In our recent work, we showed that n-butanol production via a clostridial acetoacetyl-CoA-derived pathway in engineered yeast was limited by the availability of coenzyme A (CoA) and cytosolic acetyl-CoA. Increasing their levels resulted in a strain producing up to 130 mg/L n-butanol under anaerobic conditions. Here, we show that under aerobic conditions. this strain can even produce up to 235 mg/L n-butanol probably due to a more efficient NADH re-oxidation. Nevertheless, expression of a bacterial water-forming NADH oxidase (nox) significantly reduced n-butanol production although it showed a positive effect on growth and glucose consumption. Screening for an improved version of an acetyl-CoA forming NAD+-dependent acetylating acetaldehyde dehydrogenase, adhEA267T/E568K/R577S, and its integration into n-butanol-producing strain further improved n-butanol production. Moreover, deletion of the competing NADP+-dependent acetaldehyde dehydrogenase Ald6 had a superior effect on n-butanol formation. To increase the endogenous supply of CoA, amine oxidase Fms1 was overexpressed together with pantothenate kinase coaA from Escherichia coli, and could completely compensate the beneficial effect on n-butanol synthesis of addition of pantothenate to the medium. By overexpression of each of the enzymes of n-butanol pathway in the n-butanol-producing yeast strain, it turned out that trans-2-enoyl-CoA reductase (ter) was limiting n-butanol production. Additional overexpression of ter finally resulted in a yeast strain producing n-butanol up to a titer of 0.86 g/L and a yield of 0.071 g/g glucose.
Conclusions: By further optimizing substrate supply and redox power in the form of coenzyme A, acetyl-CoA and NADH, n-butanol production with engineered yeast cells could be improved to levels never reached before with S. cerevisiae via an acetoacetyl-CoA-derived pathway in synthetic medium. Moreover, our results indicate that the NAD+/NADH redox balance and the trans-2-enoyl-CoA reductase reaction seem to be bottlenecks for n-butanol production with yeast.
Das natürlich vorkommende Polyphenol Resveratrol (3,4‘,5-(E)-Trihydroxystilben) ist eine potente chemopräventive Substanz, die in vielen verschiedenen Krebszelllinien wirksam ist. Außerdem verfügt sie über anti-inflammatorische, anti-oxidative und pro-apoptotische Wirkungen. Da Resveratrol auch in Tiermodellen des Typ-2-Diabetes und der nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung gute Effekte gezeigt hat, wird in Erwägung gezogen es zur Prävention und Behandlung von metabolischen Erkrankungen einzusetzen. Allerdings liegen, aufgrund von schneller Metabolisierung und geringer Bioverfügbarkeit, die wirksamen Konzentrationen im mikromolaren Bereich. Eine geeignete Strategie, um die anti-tumorale Wirkung und die Bioverfügbarkeit von Resveratrol zu verbessern, scheint die Methylierung der freien Hydroxylgruppen zu sein. Allerdings liefern einige Studien Hinweise darauf, dass diese strukturelle Modifikation der Stilbengrundstruktur zu einer Veränderung des antiproliferativen Wirkmechanismus der methylierten Substanzen führt. Daher führten wir im ersten Teil dieser Arbeit genauere Untersuchungen durch, um die Veränderungen der biologischen Wirkung, die durch die Methylierung der freien Hydroxylgruppen von (E)- und (Z)-Resveratrol verursacht werden, zu charakterisieren. Einen Schwerpunkt bildete die Bestimmung der metabolischen Effekte der methylierten Substanzen. Dabei sollte aufgeklärt werden, ob die Analoga noch immer in der Lage sind bekannte Resveratrol-Targets, wie AMPK, SIRT1 und Phosphodiesterasen, zu modulieren. Zunächst bestätigten wir, dass die methylierten Resveratrolanaloga ST911 (3,4‘,5-Z)-Trimethoxystilben) und ST912 (3,4‘,5-(E)-Trimethoxystilben) einen starken antiproliferativen Effekt auf verschiedene Krebszelllinien ausüben. Wie bereits zuvor beschrieben, konnten wir beobachten, dass ST911 und ST912 das Wachstum von Tumorzellen stärker beeinflussen, als die hydroxylierten Substanzen (E)- und (Z)-Resveratrol. Dies, in Verbindung mit einer vernachlässigbaren zytotoxischen Wirkung und einer deutlich geringeren antiproliferativen Wirkung auf Primärzellen, legt nahe, dass ST911 als potentielles neues Chemotherapeutikum weiter untersucht werden sollte. Zudem zeigten ST911 und ST912 signifikante pro-apoptotische Wirkungen in CaCo-2-Zellen. Auch Resveratrol konnte in diesen Zellen Apoptose auslösen, allerdings erst nach Behandlung mit deutlich höheren Konzentrationen, verglichen mit ST911 und ST912. Eine genauere Charakterisierung der antitumoralen Wirkung von ST911 in HT-29-Zellen zeigte, dass ST911 die Polymerisation von Tubulin zu Mikrotubuli beeinflusst und einen Arrest des Zellzyklus in der Mitose-Phase auslöst. Im Gegensatz dazu führt Resveratrol zu einem Zellzyklus-Arrest in der S-Phase und beeinflusst die Tubulinpolymerisation nicht. Diese Beobachtungen verstärkten die Annahme, dass ST911 ein Mitosehemmer ist und betonten noch einmal die mechanistischen Unterschiede zwischen Resveratrol und den methylierten Analoga. Interessanterweise konnte ST911 die hepatische Fettakkumulation in einem in-vitro-Steatosemodell nicht beeinflussen, während eine Behandlung mit Resveratrol zu einer signifikanten Reduktion der intrahepatischen Triglyzeride führte. Dieses Experiment lässt vermuten, dass die stärkere antiproliferative Wirkung von ST911, keine erhöhte Aktivität in metabolischen Krankheitsmodellen nach sich zieht. Die beobachteten Unterschiede im Steatosemodell führten zu der Frage, ob die methylierten Analoga noch immer in der Lage sind die gleichen metabolischen Targetgene zu modulieren, die in der Literatur für Resveratrol beschrieben sind. Vor kurzem wurden Phosphodiesterasen (PDEs) als direkte Targets von Resveratrol identifiziert. Die Inhibition von PDEs durch Resveratrol führt zu einem Anstieg der intrazellulären cAMP-Konzentration. Diese wiederum aktiviert die bekannten Resveratrol-Targetgene AMPK und SIRT1. Unsere Experimente zeigten, dass ST911 und ST912 keinen Einfluss auf die intrazelluläre cAMP-Konzentration haben. Zusätzlich konnten wir keine AMPK- oder SIRT1-abhängigen Veränderungen der Genexpression beobachten. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Substanzen ihre zellulären Effekte vermutlich nicht über eine Modulation von PDEs, AMPK oder SIRT1 vermitteln. Zusammenfassend liefert der erste Teil der Arbeit Beweise dafür, dass ST911 keine positiven Effekte in metabolischen Krankheitsmodellen ausübt. Dies liegt vermutlich in einem Aktivitätsverlust gegenüber den metabolischen Targetgenen von Resveratrol begründet. Des Weiteren unterstützen unsere Ergebnisse frühere Arbeiten, die zeigen konnten, dass ST911 an Tubulin bindet und die Polymerisation zu Mikrotubuli verhindert. Weiterhin bestätigen unsere Daten, dass die Methylierung von Resveratrol zu einer grundlegenden Veränderung des Wirkmechanismus dieser Substanzen führt, die von einem kompletten Verlust der metabolischen Aktivität begleitet wird. Dies sollte bei zukünftigen Leitstrukturoptimierungen mit Resveratrol berücksichtigt werden. Im ersten Teil dieser Arbeit konnte außerdem gezeigt werden, dass Resveratrol die Gentranskription des nukleären Rezeptors SHP (aus dem Englischen: small heterodimer partner) stark induziert. Der Mechanismus dieser Induktion scheint von der Aktivität von AMPK und SIRT1 abhängig zu sein. Diese Ergebnisse konnten unser Verständnis der vielseitigen biologischen Wirkungen von Resveratrol erweitern. Dennoch sollte die Relevanz der SHP-Induktion für die Effekte von Resveratrol auf metabolische Krankheiten und Tumorwachstum noch weiter untersucht werden. Während der Experimente für den ersten Teil der Arbeit stellten wir fest, dass der AMPK-Inhibitor Compound C (CC) in der Lage war, die wachstumshemmende Wirkung von ST911 signifikant zu reduzieren. Die Untersuchung dieses sogenannten „Rescue-Effektes“ wird durch die Tatsache bestärkt, dass eine steigende Anzahl von Tumoren resistent gegenüber Chemotherapeutika ist. Außerdem fehlen spezifische Antidota für akute Intoxikationen mit Mitosehemmern. Daher zielten die folgenden Experimente darauf ab den Rescue-Effekt näher zu charakterisieren und die zugrundeliegenden Wirkmechanismen aufzuklären. Zunächst zeigten Knockdown-Experimente, dass der Rescue-Effekt unabhängig von der AMPK-inhibierenden Wirkung von CC vermittelt wird. Da CC ein ATP-kompetitiver Inhibitor der AMPK ist und zuvor bereits gezeigt wurde, dass es auch eine große Zahl anderer Kinasen inhibieren kann, vermuteten wir, dass der Rescue-Effekt mit diesen Off-Target-Effekten von CC zusammenhängt. Als nächstes testeten wir, ob die wachstumshemmenden Effekte von anderen Mitosehemmern auch durch CC aufgehoben werden können. Wir wählten verschiedene etablierte Substanzen, die dafür bekannt sind mit Mikrotubuli zu interagieren: Colchicin, das Vinca-Alkaloid Vinblastin, Disorazol A und das aus Taxus-Arten isolierte Paclitaxel. Die ersten drei dieser Substanzen haben eine depolymerisierende Wirkung auf die Mikrotubuli, während Paclitaxel zu einer stärkeren Polymerisierung führt. Zudem binden diese Substanzen an drei verschiedenen Bindestellen am Tubulin. Interessanterweise zeigten unsere Versuche, dass CC die antiproliferative Wirkung aller getesteten Mitosehemmer auf HT-29-Zellen, unabhängig von der Bindestelle, abschwächen kann. Des Weiteren konnte CC die Wirkung der pro-apoptotischen Substanz Staurosporin nicht reduzieren. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass eher die tubulinbindenden, als die pro-apoptotischen Eigenschaften, von ST911 für den Rescue-Effekt verantwortlich sind. Um zu untersuchen, ob der Rescue-Effekt mit einer kompetitiven Bindung von CC und Mitosehemmern an Mikrotubuli erklärt werden kann, führten wir eine Immunfluoreszenzfärbung von ?-Tubulin durch. Wir konnten beobachten, dass die Tubulinpolymerisation und die Funktion des Spindelapparates in Zellen, die mit Mitosehemmern behandelt wurden, deutlich eingeschränkt waren. Außerdem stellten wir fest, dass CC nicht in der Lage ist die Zerstörung des Tubulingerüstes durch die Mitosehemmer zu verhindern. Eine Einzelbehandlung mit CC hatte keine Wirkung auf die Polymerisation des Tubulin zu Mikrotubuli. Insgesamt legen diese Daten nahe, dass CC nicht direkt an Mikrotubuli binden kann, um mit den Mitosehemmern um eine Bindung zu kompetitieren. Um diese Hypothese zu stärken, führten wir, in Kooperation mit Dr. Jennifer Herrmann (Helmholtz Institut für Pharmazeutische Forschung, Saarbrücken) SPR-Experimente mit Chips durch, auf denen Tubulin immobilisiert wurde. Die Messungen zeigten, das CC nicht in der Lage war gebundenes Disorazol A von der Bindestelle am Tubulin zu verdrängen. Dies zeigte nun deutlich, dass der Rescue-Effekt nicht auf einer Kompetition von CC und Mitosehemmern um Tubulinbindestellen beruht. Zellzyklusanalysen zeigten, dass die kombinierte Behandlung mit ST911 und CC zu einer Abschwächung des durch ST911 verursachten G2/M-Arrestes führt. Da wir zuvor bereits eine Beeinflussung der direkten Targets von CC und Mitosehemmern, AMPK oder Tubulin, ausgeschlossen hatten, schlussfolgerten wir, dass CC vermutlich mit anderen zellulären Signalwegen interagiert, die zu den beschriebenen Veränderungen des Zellwachstums und der Zellzyklusprogression führen. Eine Literaturrecherche ergab, dass ein erhöhter intrazellulärer Polyaminspiegel, die Aktivierung des PI3K/Akt-Signalweges oder eine erhöhte Aktivität des Transkriptionsfaktors c-Myc zu einer Abschwächung eines G2/M-Arrestes führen können. Daher fokussierten wir die weiteren Experimente auf die Untersuchung einer möglichen Beteiligung dieser Targets an der Vermittlung des Rescue-Effektes. Wir zeigten, dass CC die Expression der Spermidin/Spermin-N1-Acetyltransferase (SSAT) erhöhen kann. Die SSAT ist ein Enzym, das an der Biosynthese der Polyamine beteiligt ist. Zusätzlich beobachteten wir, dass die Behandlung mit CC nach 4 h zu einer Erhöhung von phosphoryliertem und damit aktiviertem Akt (pAkt) führt. Die zusätzliche Behandlung mit Wortmannin, einer Substanz, welche die Phosphorylierung von Akt hemmen kann, führte zu einer Abschwächung des Rescue-Effektes. Insgesamt weisen diese Ergebnisse darauf hin, dass eine Aktivierung von Akt-Signalwegen und ein Einfluss auf die Polyaminbiosynthese, zumindest teilweise, mit dem Rescue-Effekt zusammenhängen können. Die Überexpression von c-Myc, einem Transkriptionsfaktor, der eng mit dem Akt-Signalweg und der Biosynthese von Polyaminen zusammenhängt, ist oft mit einer erhöhten Zellproliferation verbunden. Wir untersuchten die zellulären Proteinmengen von c-Myc mittels Western Blot und entdeckten, dass nach der Behandlung mit Mitosehemmern zusätzliche Banden für c-Myc auf den Blots auftauchten. Diese Ergebnisse geben einen Hinweis auf eine posttranslationale Modifikation von c-Myc nach der Behandlung mit Mitosehemmern. Durch Kombination mit CC wurden die zusätzlichen Banden abgeschwächt und die Gesamtmenge an c-Myc-Protein nahm nach längeren Inkubationszeiten rapide ab. Dies legt nahe, dass die posttranslationale Modifikation von c-Myc zum Abbau des Proteins führt und, dass CC dies abschwächen kann. Verschiedene Arbeiten zeigten bereits, dass c-Myc phosphoryliert wird und nach Konjugation mit Ubiquitin vom Proteasom abgebaut wird. Daher überprüften wir, ob eine Inhibition des Proteasoms mit MG-132 zu einem ähnlichen Rescue-Effekt führt wie mit CC. Tatsächlich führte die Behandlung mit ST911 in Kombination mit MG-132 zu einer Zunahme der Zellproliferation, wie sie vorher bereits für CC beobachtet wurde. Dies bestärkte die Theorie, dass der proteasomale Abbau von c-Myc eine Rolle beim Rescue-Effekt spielen kann. Als nächstes untersuchten wir die Phosphorylierungen von c-Myc am Ser62 und Thr58. Diese Phosphorylierungen spielen eine wichtige Rolle beim Abbau von c-Myc, indem Sie das Protein für die Konjugation mit Ubiquitin markieren. Die densitometrische Auswertung der Western Blots ergab, dass die Behandlung mit ST911 initial zu einem Anstieg von phospho-c-Myc führt, dem eine schnelle Abnahme zu späteren Zeitpunkten folgt. Außerdem konnte gezeigt werden, dass dieser Anstieg von phospho-c-Myc durch Kombination mit CC reduziert wurde. Dies unterstützt die Hypothese, dass ST911 den proteasomalen Abbau von c-Myc begünstigt und CC dies verhindern kann. Dies ist eine mögliche Erklärung für die erhöhte Zellproliferation, die für die durch CC „geretteten“ Zellen beobachtet wurde. Allerdings konnte das direkte Target, das für die Vermittlung des Rescue-Effektes durch CC verantwortlich ist, bisher nicht identifiziert werden. DYRKs (aus dem Englischen: Dual-specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinases) sind wichtige Regulatoren von Proteinstabilität und –abbau während der Zellzyklusprogression. Vor kurzem wurde gezeigt, dass DYRK1A und DYRK2 c-Myc am Ser62 phosphorylieren können und es dadurch für den proteasomalen Abbau markieren. Interessanterweise wurde CC bereits in einer früheren Publikation als potenter Inhibitor verschiedener DYRKs beschrieben. Allerdings wurde die Hemmung der DYRKs durch CC in diesem Artikel nur in einer einzelnen Konzentration getestet. Daher bestimmten wir in einem in-vitro-Kinaseassay in Kooperation mit Dr. Matthias Engel (Universität des Saarlandes, Saarbrücken) die IC50-Werte für CC gegenüber DYRK1A, DYRK1B und DYRK2. Unsere Ergebnisse zeigten deutlich, dass CC ein bevorzugter Inhibitor von DYRK1A und DYRK1B (IC50-Wert von etwa 1 µM) ist, aber auch DYRK2 hemmen kann (IC50-Wert von etwa 5 µM). Da sich die vermutete Bindestelle von CC in der stark konservierten Kinasedomäne befindet, ist eine unspezifische Inhibition verschiedener DYRKs nicht überraschend. Genexpressionsanalysen zeigten, dass HT-29 und HepG2 vergleichbare Mengen an DYRK1A exprimieren, während DYRK1B und DYRK2 deutlich weniger in HepG2 vorhanden sind. Vorige Experimente hatten gezeigt, dass HepG2 weniger sensitiv für ST911 und den durch CC vermittelten Rescue-Effekt waren. Wir schlussfolgerten, dass die unterschiedliche Expression der DYRK-Formen eine mögliche Erklärung für diese Unterschiede sein könnte. Daher entschieden wir uns für eine nähere Untersuchung von DRK1B und DYRK2. Experimente mit verschiedenen Inhibitoren der DYRKs zeigten, dass diese Substanzen, ähnlich wie CC, in der Lage waren die antiproliferative Wirkung von ST911 abzuschwächen. Diese Ergebnisse wurden in nachfolgenden Knockdown-Experimenten bestätigt. Dies legt nahe, dass die DYRKs zumindest teilweise für die Vermittlung des Rescue-Effektes verantwortlich sind. Zusammenfassend man kann sagen, dass der Rescue-Effekt vermutlich mit der Biosynthese von Polyaminen, dem Akt-Signalweg und dem proteasomalen Abbau von c-Myc zusammenhängt. Des Weiteren scheint die direkte Inhibition von DYRKs durch CC ein vielversprechender Ansatz für die Erklärung des Effektes zu sein. Allerdings konnte in keinem der Experimente eine kompletten Aufhebung des Rescue-Effektes durch CC gezeigt werden. Daher gehen wir davon aus, dass verschiedene Targets in die Vermittlung des Rescue-Effektes involviert sind. Dies ist höchstwahrscheinlich auf eine unspezifische, ATP-kompetitive Hemmung verschiedener Kinasen durch CC zurückzuführen. Nichtsdestotrotz, sind eine nähere Untersuchung von DYRKs im Rahmen der Therapieresistenz von Tumoren und eine genauere Aufklärung der am Rescue-Effekt beteiligten Signalwege eine interessantes Feld für weitere Untersuchungen.
In addition to infectious viral particles, hepatitis B virus-replicating cells secrete high amounts of SVPs, which are ssembled by HBsAg in the shape of spheres and filaments but lack any capsid and genome. Filaments are characterized by a much higher amount of the surface protein LHBs as compared to spheres. Spheres are
released via the constitutive secretory pathway, while viral particles are ESCRT-dependently released via MVBs. The interaction of virions with the ESCRT machinery is mediated by α-taxilin that connects the PreS1 domain of LHBs with the ESCRT-component tsg101. Since viral particles and filaments contain a significant amount of LHBs, it is unclear whether filaments are secreted as spheres or released like viral particles. To study the release pathways of HBV filaments in the absence of viral particles, A core-deficient
HBV mutant (1.2×HBVΔCore) was generated by site-directed mutagenesis based on wt1.2x HBV. The start codon of core protein was mutated into stop codon, which was confirmed by DNA sequencing. Data from HBsAg ELISA, Western blot, immunofluorescence microscopy and immunoelectron microscopy showed that the lack of core protein did neither affect the production nor the secretion of HBV SVPs. The intracellular distribution of
LHBs and SHBs showed no difference between wtHBV and the core-deficient mutant expressing cells. Therefore, this system is suitable to investigate the release pathway of HBV filaments in the absence of viral particles. Confocal microscopy analysis of cells cotransfected core-deficient mutants with peYFPRab7 as marker for the endosomal/MVB pathway or with pGalT-eGFP as marker for the trans Golgi apparatus showed that YFP-Rab7, but not GalT-GFP, partially colocalized with LHBs. Furthermore, LHBs could be found in dilated MVBs by immune electron microscopy of ultrathin sections. This was confirmed by isolation of MVBs by cell fractionation using discontinuous sucrose gradient ultracentrifugation and percoll-based linear gradient ultracentrifugation, indicating that filaments enter MVBs in the absence of virion formation. Moreover, inhibition of MVB biogenesis by the small molecular inhibitor U18666A significantly abolished the release of filaments in a dose-dependent manner, but no inhibition could be observed in the production. In contrast, no inhibition on the secretion and production of spheres could be
detected. Inhibition of ESCRT-functionality by coexpression of transdominant negative mutants (Vps4A, Vps4B, CHMP3) abolished the release of filaments while secretion of spheres was not affected. These data indicate that in contrast Abstract 73 to spheres while are secreted via the secretory pathway, filaments are released via ESCRT/MVB pathway like infectious viral particles.
Im Folgenden werden die wichtigsten Fragen und Probleme, die die Genealogie der modernen Lesarten und 'rewritings' der Fesselung Isaaks aufwirft, sowie einige interessante Funde, die ich in meiner Studie skizziert habe, vorgestellt. Zum Schluss soll eine zentrale Frage erhoben werden: Wann genau wurde Isaak, das Möchtegern-Opfer im Buch Genesis, "der Grundpfeiler unseres religiösen Bundes" in Yehoshuas Worten, als Grundpfeiler des sog. modernen säkularen Nationalismus wiedererfunden?
Background and Aims. Biliary complications are the most frequent complications after common liver surgeries. In this study, accuracy of hepatobiliary scintigraphy (HBS) and impact of hyperbilirubinemia were evaluated. Methods. Between November 2007 and February 2016, 131 patients underwent hepatobiliary scintigraphy after having liver surgery. 39 patients with 42 scans after LTX (n=13) or hepatic resection (n=26) were evaluated in the study; 27 were male, with mean age 60 years. The subjects underwent hepatobiliary scintigraphy with Tc-99m labeled Mebrofenin. The results were compared to ERCP as gold standard performed within one month after HBS. We calculated sensitivity, specificity, PPV, and NPV. We compared LTX patients to patients with other liver surgeries. Furthermore the influence of hyperbilirubinemia on HBS scans was evaluated. Results. HBS always provided the correct diagnosis in cases of bile leak in the liver-resected group (14/14). Overall diagnostic accuracy was 76% (19/25) in this group and 54% (7/13) in the LTX group. False negative (FN) diagnoses occurred more often among LTX patients (p=0.011). Hyperbilirubinemia (>5 mg/dL) significantly influenced the excretion function of the liver, prolonging HBS’s time-activity-curve (p=0.001). Conclusions. Hepatobiliary scintigraphy is a reliable tool to detect biliary complications, but reduced accuracy must be considered after LTX.
Mantle cell lymphoma (MCL) is a unique type of B-cell non-Hodgkin's lymphoma, which very rarely exhibits skin involvement. We herein describe the case of a 55-year-old woman, who initially presented with a nodular mass of the right infraorbital region. On histological analysis of the subcutaneous tissue, a diffuse neoplastic cell infiltration was identified, composed of medium‑sized lymphoid cells with irregular nuclei, which was diagnosed as MCL. The tumor cells were positive for CD5, CD20, CD79a, cyclin D1 and sex‑determining region Y-box 11, but negative for CD10 and CD23. Our patient received six cycles of R‑CHOP chemotherapy and intrathecal methotrexate as central nervous system prophylaxis. However, the patient relapsed 1 year later and was treated with two cycles of R‑DHAP and one cycle of intrathecal methotrexate. After achieving partial remission, the patient was consolidated with peripheral blood stem cell transplantation using the BEAM conditioning regime. While prior case studies suggest that skin invasion by MCL is associated with a poor prognosis, our patient remains alive almost 4 years after the initial presentation. Skin involvement as a first sign of systemic MCL is very rare and must be considered.
Study of hard core repulsive interactions in an hadronic gas from a comparison with lattice QCD
(2016)
We study the influence of hard-core repulsive interactions within the Hadron-Resonace Gas model in comparison to first principle calculation performed on a lattice. We check the effect of a bag-like parametrization for particle eigenvolume on flavor correlators, looking for an extension of the agreement with lattice simulations up to higher temperatures, as was yet pointed out in an analysis of hadron yields measured by the ALICE experiment. Hints for a flavor depending eigenvolume are present.
Zielsetzung. Diese Pilotstudie untersucht den therapeutischen Effekt des RelaxBogens in Bezug auf Bruxismus und Symptome einer kraniomandibulären Dysfunktion (CMD).
Probanden und Methoden. Untersucht wurde eine Gruppe von 10 Probanden. Auswahlkriterien waren ein vorliegender Bruxismus und erste Symptome einer CMD. Dies wurde durch die Anwendung einer Brux-Checker®-Folie für 2 Nächte und eine Schmerzanamnese verifiziert. Eingangs wurden neben einer ausführlichen zahnärztlichen Anamnese folgende CMDParameter erhoben: SL-NRS-Fragebogen sowie Palpation von 42 Muskeln im Kopf-HalsNacken-Bereich und der 6 Austrittspunkte des N. trigeminus. Nach der Voruntersuchung wurde der RelaxBogen mindestens 10 Wochen getragen. Danach wurden die genannten Parameter erneut erhoben und miteinander verglichen.
Ergebnisse. Die Vor- und Nachuntersuchungen zeigten starke Tendenzen der Reduktion sowohl der allgemeinen Symptomatik als auch der Schmerzempfindung im Kieferbereich. Nach dem Tragen des RelaxBogens konnte eine eindeutige Reduktion des durch Palpation ausgelösten, muskulären Schmerzes beobachtet werden. Ebenfalls deutlich positive Tendenzen ließen sich bei der Verbesserung des allgemeinen Wohlbefindens finden. Die Ergebnisse legen nahe, dass bei einer größeren Stichprobe eine statistische Signifikanz zu erwarten ist.
Schlussfolgerung. Der RelaxBogen führt nach den Ergebnissen dieser Pilotstudie bei Patienten, die unter Bruxismus- und CMD-Symptomen leiden, zu einer deutlichen Reduktion der Schmerzwahrnehmung sowie einer eindeutigen Steigerung des Wohlbefindens. Neben der Verringerung des Schmerzempfindens und einem reduzierten Spannungsgefühl in den großen Kiefermuskeln konnten auch positive Tendenzen im Bereich der Hals-, Nacken- und Schultermuskulatur festgestellt werden.
This is the last post in the blog series „Movements and Institutions“. Check out the introductory post for more information on the series and click here for all contributions.
This blog series reflected on the interactions between social movements and institutions. These interactions have proven to be among the most complicated areas of social movement research, especially because causality is very hard to establish: (how) do movements influence formal political institutions – and vice versa? How to study, understand and explain the consequences of the institutionalization of social movements? The difficulties of addressing these questions are also related to definitional problems as social movements and institutions can be understood and defined in various ways. All authors contributing to this blog series highlight the importance of studying interactions between social movements from one perspective or another.
Die Geschichte der Folter und die der Märtyrer, das zeigt nicht erst Gallonio, gehen Hand in Hand. Bereits im Mittelalter bezeichnete 'cruciatus' auch die Folter und die Pein, ebenso wie das mhd. 'Marter' aus dem Leiden Christi über das Blutzeugnis die Bedeutung Folter entwickelt hat. Rein begrifflich landeten somit die Passion und das Martyrium wieder dort, wo sie ihren Ausgang genommen hatten: in der Geschichte des Rechts und seiner Zeugen. Im Martyrium ist immer schon ein gewisser Juridismus am Werk: Es beginnt mit einer Konfrontation vor Gericht, vollzieht sich in einer spezifischen Verbindung von Zwang und Zeugenschaft und bezeugt zuletzt, in seiner eschatologischen Dimension, die Hoffnung auf eine weltgeschichtliche Wiederherstellung des Rechts. Vergleichbar aber sind Folter und Martyrium auch darin, dass sie beide 'diskursive Praktiken' im strengen Sinn darstellen: Beide bestehen in einem Sprechakt, der durch einen Akt körperlicher Gewalt beglaubigt werden muss. Erst unter der Folter kommt das Bekenntnis oder Geständnis ganz zu sich, und so sehr die Marter und das Martyrium gerade über die sprachlose Evidenz der Schmerzen 'sprechen' machen, so sehr produzieren sie weitere Diskurse: Zuvorderst entstehen Protokolle der peinlichen Befragung oder des Bekenntnisses; und zuletzt wird ein rechtsgültiges Urteil oder aber die kanonische Beurteilung darüber zu den Akten genommen, ob es sich um einen Pseudomärtyrer, um ein gescheitertes Martyrium oder um einen wahren Blutzeugen gehandelt hat. In beiden Fällen sind es Schmerzen oder Leiden, die positiviert und - nach Maßgabe einer weltlichen oder geistlichen Macht - in einer Wahrheit aufgehoben werden. Somit ist selbst jene Selbstautorisierung, die die 'confessores' der ersten Stunde auszeichnet, nur von Gnaden einer Diskursgewalt, welche rechtsgültige Verbrecher 'ex post' in Leidende ('pathontes') und diese in Zeugen ('martyres') verwandelt. Im Archiv der Märtyrer lässt sich dieses Zusammenwirken unterschiedlicher Diskurspraktiken schon am Grundstock der frühchristlichen Märtyrerakten studieren: Zuweilen als Briefe verfasst und als solche an die gesamte expandierende Christenheit adressiert, vermischen sie Augenzeugenberichte und Dokumente, Urkunden und Fälschungen, Glaubensunterweisungen und Erzählungen, Protokolle und authentische Textzeugen. Stets präsentieren sie eine juristische Fallgeschichte und statuieren aus ihr ein heilsgeschichtliches Exempel. Als Gallonios Kollegen an der Wende zum 17. Jahrhundert die Märtyrerakten historisch-kritisch bearbeiteten, vereinigten sie die verstreuten Textzeugnisse und brachten die diskursive Ordnung der Blutzeugnisse auf den neuesten Stand. Martyrologie ist so gesehen immer auch eine fortlaufend aktualisierte Ableitung der Heils- aus der Rechtsgeschichte.
Die Krisenproteste in Frankfurt am Main und insb. das Blockupy-Bündnis und dessen Praxen zwischen 2012 und 2015 stehen im Mittelpunkt der folgenden Auseinandersetzung. Insgesamt stellt Blockupy den wohl breitesten Versuch dar, in Deutschland Widerstand gegen das „europäische Krisenregime“ zu organisieren. Hierfür trat das Bündnis 2012 und 2013 mit Aktionen des zivilen Ungehorsams in Frankfurt, im Mai 2014 mit dezentralen Aktionen in ganz Europa sowie der Mobilisierung gegen die Eröffnungsfeier des Neubaus der EZB im Frankfurter Ostend 2015 in Erscheinung. In dichter Form werden die Ereignisse skizziert und abschließend bewertet. Zentralgestellt werden in der Auseinandersetzung mit Blockupy dessen Praxen des Widerspruchs, die Aktionsformen sowie die Prozesse der Bündnisbildung. Gefragt wird nach Blockupys Organisation, den vollzogenen Lernprozessen sowie den inhaltlichen und praxisbezogenen Verschiebungen. Herausgearbeitet wird, dass Blockupy zunächst stark auf die Kritik an „Banken und Konzernen“ abzielte, dann aber immer expliziter auf die EZB fokussierte und eine antikapitalistische Position entwickelte. Immer stärker wird auch die internationale Ausrichtung des Bündnisses, womit die Zielsetzung der Etablierung eines ‚Europas von unten‘ entgegen der ‚autoritären EU von oben‘ einherging.
The future heavy-ion experiment CBM (FAIR/GSI, Darmstadt, Germany) will focus on measurement of very rare probes at interaction rates up to 10 MHz with data flow of up to 1 TB/s. The beam will provide free stream of beam particles without bunch structure. That requires full online event reconstruction and selection not only in space, but also in time, so-called 4D event building and selection.
The FLES (First-Level Event Selection) reconstruction and selection package consists of several modules: track finding, track fitting, short-lived particles finding, event building and event selection. A time-slice is reconstructed in parallel between cores within a same CPU, thus minimizing the communication between CPUs. After all tracks are found and fitted in 4D, they are collected into clusters of tracks originated from common primary vertices, which then are fitted, thus identifying 4D interaction points registered within the time-slice. Secondary tracks are associated with primary vertices according to their estimated production time. After that, short-lived particles are found and the full event building process is finished. The last stage of the FLES package is the selection of events according to the requested trigger signatures.
Mumien im Film
(2016)
Inhalt:
Hans J. Wulff: Von lebenden Toten, der Verfluchung der Lebenden und später Rache: Die Mumien der Filmgeschichte.
Hans J. Wulff: Mumien im Film. Filmographie.
Fiktionale Filme, Serien und Serienfolgen.
Dokumentationen, Dokumentarfilme, Reality-TV-Sendungen.
Eismumien im Film.
Prähistorische Moorleichen.
Die Mumienfilme der Universal Pictures (1940–1955).
Die Mumienfilme der Hammer Film Productions.
Die mexikanischen Mumienfilme.
Adaptionen von Bram Stokers Roman Jewel of Seven Stars.
Hans J. Wulff: Mumien im Film. Bibliographie.
Missionsfilme
(2016)
Inhalt:
Ludger Kaczmarek / Hans J. Wulff: Missionsfilm.
Missionsfilm. Ein filmo-bibliographisches Verzeichnis. Kompiliert von Gerlinde Waz mit Ergänzungen durch Hans J. Wulff.
1. Filmographie des deutschen Missionsfilms nach dem Ersten Weltkrieg (im Alphabet der Titel).
2. Chronologischer Index der Missionsfilme.
3. Bibliographie zum Missionsfilm.
Within the family of NADPH oxidases, NOX4 is unique as it is predominantly localized in the endoplasmic reticulum, has constitutive activity, and generates hydrogen peroxide (H2O2). We hypothesize that these features are consequences of a so far unidentified NOX4-interacting protein. Two-dimensional blue native (BN) electrophorese combined with SDS-PAGE yielded NOX4 to reside in macromolecular complexes. Interacting proteins were screened by quantitative SILAC (stable isotope labeling of amino acids in cell culture) co-immunoprecipitation (Co-IP) in HEK293 cells stably overexpressing NOX4. By this technique, several interacting proteins were identified with calnexin showing the most robust interaction. Calnexin also resided in NOX4-containing complexes as demonstrated by complexome profiling from BN-PAGE. The calnexin NOX4 interaction could be confirmed by reverse Co-IP and proximity ligation assay, whereas NOX1, NOX2, or NOX5 did not interact with calnexin. Calnexin deficiency as studied in mouse embryonic fibroblasts from calnexin(-/-)mice or in response to calnexin shRNA reduced cellular NOX4 protein expression and reactive oxygen species formation. Our results suggest that endogenous NOX4 forms macromolecular complexes with calnexin, which are needed for the proper maturation, processing, and function of NOX4 in the endoplasmic reticulum.
Hepatitis C virus (HCV) substantially affects lipid metabolism, and remodeling of sphingolipids appears to be essential for HCV persistence in vitro. The aim of the current study is the evaluation of serum sphingolipid variations during acute HCV infection. We enrolled prospectively 60 consecutive patients with acute HCV infection, most of them already infected with human immunodeficiency virus (HIV), and serum was collected at the time of diagnosis and longitudinally over a six-month period until initiation of antiviral therapy or confirmed spontaneous clearance. Quantification of serum sphingolipids was performed by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Spontaneous clearance was observed in 11 out of 60 patients (18.3%), a sustained viral response (SVR) in 43 out of 45 patients (95.5%) receiving an antiviral treatment after follow-up, whereas persistence of HCV occurred in six out of 60 patients (10%). C24-ceramide (C24-Cer)-levels increased at follow-up in patients with spontaneous HCV eradication (p < 0.01), as compared to baseline. Sphingosine and sphinganine values were significantly upregulated in patients unable to clear HCV over time compared to patients with spontaneous clearance of HCV infection on follow-up (p = 0.013 and 0.006, respectively). In summary, the persistence of HCV after acute infection induces a downregulation of C24Cer and a simultaneous elevation of serum sphingosine and sphinganine concentrations.
Influence of antibiotic-regimens on intensive-care unit-mortality and liver-cirrhosis as risk factor
(2016)
AIM: To assess the rate of infection, appropriateness of antimicrobial-therapy and mortality on intensive care unit (ICU). Special focus was drawn on patients with liver cirrhosis.
METHODS: The study was approved by the local ethical committee. All patients admitted to the Internal Medicine-ICU between April 1, 2007 and December 31, 2009 were included. Data were extracted retrospectively from all patients using patient charts and electronic documentations on infection, microbiological laboratory reports, diagnosis and therapy. Due to the large hepatology department and liver transplantation center, special interest was on the subgroup of patients with liver cirrhosis. The primary statistical-endpoint was the evaluation of the influence of appropriate versus inappropriate antimicrobial-therapy on in-hospital-mortality.
RESULTS: Charts of 1979 patients were available. The overall infection-rate was 53%. Multiresistant-bacteria were present in 23% of patients with infection and were associated with increased mortality (P < 0.000001). Patients with infection had significantly increased in-hospital-mortality (34% vs 17%, P < 0.000001). Only 9% of patients with infection received inappropriate initial antimicrobial-therapy, no influence on mortality was observed. Independent risk-factors for in-hospital-mortality were the presence of septic-shock, prior chemotherapy for malignoma and infection with Pseudomonas spp. Infection and mortality-rate among 175 patients with liver-cirrhosis was significantly higher than in patients without liver-cirrhosis. Infection increased mortality 2.24-fold in patients with cirrhosis. Patients with liver cirrhosis were at an increased risk to receive inappropriate initial antimicrobial therapy.
CONCLUSION: The results of the present study report the successful implementation of early-goal-directed therapy. Liver cirrhosis patients are at increased risk of infection, mortality and to receive inappropriate therapy. Increasing burden are multiresistant-bacteria.
Background and aims: Despite the clinical importance of atherosclerosis, the origin of cells within atherosclerotic plaques is not fully understood. Due to the lack of a definitive lineage-tracing strategy, previous studies have provided controversial results about the origin of cells expressing smooth muscle and macrophage markers in atherosclerosis. We here aim to identify the origin of vascular smooth muscle (SM) cells and macrophages within atherosclerosis lesions.
Methods: We combined a genetic fate mapping approach with single cell expression analysis in a murine model of atherosclerosis.
Results: We found that 16% of CD68-positive plaque macrophage-like cells were derived from mature SM cells and not from myeloid sources, whereas 31% of αSMA-positive smooth muscle-like cells in plaques were not SM-derived. Further analysis at the single cell level showed that SM-derived CD68+ cells expressed higher levels of inflammatory markers such as cyclooxygenase 2 (Ptgs2, p = 0.02), and vascular cell adhesion molecule (Vcam1, p = 0.05), as well as increased mRNA levels of genes related to matrix synthesis such as Col1a2 (p = 0.01) and Fn1 (p = 0.04), than non SM-derived CD68+ cells.
Conclusions: These results demonstrate that smooth muscle cells within atherosclerotic lesions can switch to a macrophage-like phenotype characterized by higher expression of inflammatory and synthetic markers genes that may further contribute to plaque progression.
Elevated tumor interstitial fluid pressure (TIFP) is a prominent feature of solid tumors and hampers the transmigration of therapeutic macromolecules, for example, large monoclonal antibodies, from tumor-supplying vessels into the tumor interstitium. TIFP values of up to 40 mm Hg have been measured in experimental solid tumors using two conventional invasive techniques: the wick-in-needle and the micropuncture technique. We propose a novel noninvasive method of determining TIFP via ultrasonic investigation with scanning acoustic microscopy at 30-MHz frequency. In our experimental setup, we observed for the impedance fluctuations in the outer tumor hull of A431-vulva carcinoma–derived tumor xenograft mice. The gain dependence of signal strength was quantified, and the relaxation of tissue was calibrated with simultaneous hydrostatic pressure measurements. Signal patterns from the acoustical images were translated into TIFP curves, and a putative saturation effect was found for tumor pressures larger than 3 mm Hg. This is the first noninvasive approach to determine TIFP values in tumors. This technique can provide a potentially promising noninvasive assessment of TIFP and, therefore, can be used to determine the TIFP before treatment approach as well to measure therapeutic efficacy highlighted by lowered TFP values.
Cryptochrome 1a, located in the UV/violet-sensitive cones in the avian retina, is discussed as receptor molecule for the magnetic compass of birds. Our previous immunohistochemical studies of chicken retinae with an antiserum that labelled only activated cryptochrome 1a had shown activation of cryptochrome 1a under 373 nm UV, 424 nm blue, 502 nm turquoise and 565 nm green light. Green light, however, does not allow the first step of photoreduction of oxidized cryptochromes to the semiquinone. As the chickens had been kept under ‘white’ light before, we suggested that there was a supply of the semiquinone present at the beginning of the exposure to green light, which could be further reduced and then re-oxidized. To test this hypothesis, we exposed chickens to various wavelengths (1) for 30 min after being kept in daylight, (2) for 30 min after a 30 min pre-exposure to total darkness, and (3) for 1 h after being kept in daylight. In the first case, we found activated cryptochrome 1a under UV, blue, turquoise and green light; in the second two cases we found activated cryptochrome 1a only under UV to turquoise light, where the complete redox cycle of cryptochrome can run, but not under green light. This observation is in agreement with the hypothesis that activated cryptochrome 1a is found as long as there is some of the semiquinone left, but not when the supply is depleted. It supports the idea that the crucial radical pair for magnetoreception is generated during re-oxidation.
Process pharmacology : a pharmacological data science approach to drug development and therapy
(2016)
A novel functional-genomics based concept of pharmacology that uses artificial intelligence techniques for mining and knowledge discovery in "big data" providing comprehensive information about the drugs’ targets and their functional genomics is proposed. In “process pharmacology”, drugs are associated with biological processes. This puts the disease, regarded as alterations in the activity in one or several cellular processes, in the focus of drug therapy. In this setting, the molecular drug targets are merely intermediates. The identification of drugs for therapeutic or repurposing is based on similarities in the high-dimensional space of the biological processes that a drug influences. Applying this principle to data associated with lymphoblastic leukemia identified a short list of candidate drugs, including one that was recently proposed as novel rescue medication for lymphocytic leukemia. The pharmacological data science approach provides successful selections of drug candidates within development and repurposing tasks.
Ataxia telangiectasia (A-T) is a rare, progressive, multisystem disease that has a large number of complex and diverse manifestations which vary with age. Patients with A-T die prematurely with the leading causes of death being respiratory diseases and cancer. Respiratory manifestations include immune dysfunction leading to recurrent upper and lower respiratory infections; aspiration resulting from dysfunctional swallowing due to neurodegenerative deficits; inefficient cough; and interstitial lung disease/pulmonary fibrosis. Malnutrition is a significant comorbidity. The increased radiosensitivity and increased risk of cancer should be borne in mind when requesting radiological investigations. Aggressive proactive monitoring and treatment of these various aspects of lung disease under multidisciplinary expertise in the experience of national multidisciplinary clinics internationally forms the basis of this statement on the management of lung disease in A-T. Neurological management is outwith the scope of this document.
Convection-permitting climate model are promising tools for improved representation of extremes, but the number of regions for which these models have been evaluated are still rather limited to make robust conclusions. In addition, an integrated interpretation of near-surface characteristics (typically temperature and precipitation) together with cloud properties is limited. The objective of this paper is to comprehensively evaluate the performance of a ‘state-of-the-art’ regional convection-permitting climate model for a mid-latitude coastal region with little orographic forcing. For this purpose, an 11-year integration with the COSMO-CLM model at Convection-Permitting Scale (CPS) using a grid spacing of 2.8 km was compared with in-situ and satellite-based observations of precipitation, temperature, cloud properties and radiation (both at the surface and the top of the atmosphere). CPS clearly improves the representation of precipitation, in especially the diurnal cycle, intensity and spatial distribution of hourly precipitation. Improvements in the representation of temperature are less obvious. In fact the CPS integration overestimates both low and high temperature extremes. The underlying cause for the overestimation of high temperature extremes was attributed to deficiencies in the cloud properties: The modelled cloud fraction is only 46 % whereas a cloud fraction of 65 % was observed. Surprisingly, the effect of this deficiency was less pronounced at the radiation balance at the top of the atmosphere due to a compensating error, in particular an overestimation of the reflectivity of clouds when they are present. Overall, a better representation of convective precipitation and a very good representation of the daily cycle in different cloud types were demonstrated. However, to overcome remaining deficiencies, additional efforts are necessary to improve cloud characteristics in CPS. This will be a challenging task due to compensating deficiencies that currently exist in ‘state-of-the-art’ models, yielding a good representation of average climate conditions. In the light of using the CPS models to study climate change it is necessary that these deficiencies are addressed in future research.
The current intense political and public debate about the financing system for academic medicine in Germany lacks one major argument concerning the output of university hospitals and medical faculties. The following research project presents an economic discussion about the benefits of Academic Medicine Frankfurt am Main by determining the value-added, employment and tax effects for public authorities in addition to the pre-economic effects in 10 identified performance areas, with three core areas: teaching, patient care and research.
It is common practice to use a 30-year period to derive climatological values, as recommended by the World Meteorological Organization. However this convention relies on important assumptions, of which the validity can be examined by deriving the uncertainty inherent to using a limited time-period for deriving climatological values. In this study a new method, aiming at deriving this uncertainty, has been developed with an application to precipitation for a station in Europe (Westdorpe) and one in Africa (Gulu). The weather generator framework is used to produce synthetic daily precipitation time-series that can also be regarded as alternative climate realizations. The framework consists of an improved Markov model, which shows good performance in reproducing the 5-day precipitation variability. The sub-seasonal, seasonal and the inter-annual signals are introduced in the weather generator framework by including covariates. These covariates are derived from an empirical mode decomposition analysis with an improved stability and significance assessment. Introducing covariates was found to substantially improve the monthly precipitation variability for Gulu. From the weather generator, 1,000 synthetic time-series were produced. The divergence between these time-series demonstrates an uncertainty, inherent to using a 30-year period for mean precipitation, of 11 % for Westdorpe and 15 % for Gulu. The uncertainty for precipitation 10-year return levels was found to be 37 % for both sites.
This study aims to assess the skill of regional climate models (RCMs) at reproducing the climatology of Mediterranean cyclones. Seven RCMs are considered, five of which were also coupled with an oceanic model. All simulations were forced at the lateral boundaries by the ERA-Interim reanalysis for a common 20-year period (1989–2008). Six different cyclone tracking methods have been applied to all twelve RCM simulations and to the ERA-Interim reanalysis in order to assess the RCMs from the perspective of different cyclone definitions. All RCMs reproduce the main areas of high cyclone occurrence in the region south of the Alps, in the Adriatic, Ionian and Aegean Seas, as well as in the areas close to Cyprus and to Atlas mountains. The RCMs tend to underestimate intense cyclone occurrences over the Mediterranean Sea and reproduce 24–40 % of these systems, as identified in the reanalysis. The use of grid nudging in one of the RCMs is shown to be beneficial, reproducing about 60 % of the intense cyclones and keeping a better track of the seasonal cycle of intense cyclogenesis. Finally, the most intense cyclones tend to be similarly reproduced in coupled and uncoupled model simulations, suggesting that modeling atmosphere–ocean coupled processes has only a weak impact on the climatology and intensity of Mediterranean cyclones.
This paper is a contribution to the special issue on Med-CORDEX, an international coordinated initiative dedicated to the multi-component regional climate modelling (atmosphere, ocean, land surface, river) of the Mediterranean under the umbrella of HyMeX, CORDEX, and Med-CLIVAR and coordinated by Samuel Somot, Paolo Ruti, Erika Coppola, Gianmaria Sannino, Bodo Ahrens, and Gabriel Jordà.
Global climate change is one of the major driving forces for adaptive shifts in migration and breeding phenology and possibly impacts demographic changes if a species fails to adapt sufficiently. In Western Europe, pied flycatchers (Ficedula hypoleuca) have insufficiently adapted their breeding phenology to the ongoing advance of food peaks within their breeding area and consequently suffered local population declines. We address the question whether this population decline led to a loss of genetic variation, using two neutral marker sets (mitochondrial control region and microsatellites), and one potentially selectively non-neutral marker (avian Clock gene). We report temporal changes in genetic diversity in extant populations and biological archives over more than a century, using samples from sites differing in the extent of climate change. Comparing genetic differentiation over this period revealed that only the recent Dutch population, which underwent population declines, showed slightly lower genetic variation than the historic Dutch population. As that loss of variation was only moderate and not observed in all markers, current gene flow across Western and Central European populations might have compensated local loss of variation over the last decades. A comparison of genetic differentiation in neutral loci versus the Clock gene locus provided evidence for stabilizing selection. Furthermore, in all genetic markers, we found a greater genetic differentiation in space than in time. This pattern suggests that local adaptation or historic processes might have a stronger effect on the population structure and genetic variation in the pied flycatcher than recent global climate changes.