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The inflammatory response plays an important role in the pathophysiology of multiple injuries. This study examines the effects of severe trauma and inflammatory response on markers of neuronal damage. A retrospective analysis of prospectively collected data in 445 trauma patients (Injury Severity Score (ISS) ≥ 16) is provided. Levels of neuronal biomarkers (calcium-binding Protein B (S100b), Enolase2 (NSE), glial fibrillary acidic protein (GFAP)) and Interleukins (IL-6, IL-10) in severely injured patients (with polytrauma (PT)) without traumatic brain injury (TBI) or with severe TBI (PT+TBI) and patients with isolated TBI (isTBI) were measured upon arrival until day 5. S100b, NSE, GFAP levels showed a time-dependent decrease in all cohorts. Their expression was higher after multiple injuries (p = 0.038) comparing isTBI. Positive correlation of marker level after concomitant TBI and isTBI (p = 0.001) was noted, while marker expression after PT appears to be independent. Highest levels of IL-6 and -10 were associated to PT und lowest to isTBI (p < 0.001). In all groups pro-inflammatory response (IL-6/-10 ratio) peaked on day 2 and at a lower level on day 4. Severe TBI modulates kinetic profile of inflammatory response by reducing interleukin expression following trauma. Potential markers for neuronal damage have a limited diagnostic value after severe trauma because undifferentiated increase.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Reaktionsmikroskop (REMI) nach dem Messprinzip COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectrometry) neu konstruiert und aufgebaut. Die Leistungsfähigkeit des Experimentaufbaus konnte sowohl in diversen Testreihen als auch anschließend unter realen Messbedingungen an der Synchrotronstrahlungsanlage SOLEIL und am endgültigen Bestimmungsort SQS-Instrument (Small Quantum Systems) des Freie-Elektronen-Lasers European XFEL (X-ray free-electron laser) eindrucksvoll unter Beweis gestellt werden.
Mit der Experimentiertechnik COLTRIMS ist es möglich, alle geladenen Fragmente einer Wechselwirkung eines Projektilteilchens mit einem Targetteilchen mittels zweier orts- und zeitauflösender Detektoren nachzuweisen. In einem Vakuumrezipienten wird die als Molekularstrahl präparierte Targetsubstanz inmitten der Hauptkammer zentral mit einem Projektilstrahl (z.B. des XFEL) zum Überlapp gebracht, sodass dort eine Wechselwirkung stattfinden kann. Bei den entstehenden Fragmenten handelt es sich um positiv geladene Ionen sowie negative geladene Elektronen. Elektrische Felder, erzeugt durch eine Spektrometer-Einheit, sowie durch Helmholtz-Spulen erzeugte magnetische Felder ermöglichen es, die geladenen Fragmente in Richtung der Detektoren zu lenken. Die Orts- und Zeitmessung eines einzelnen Teilchens (z.B. eines Ions) findet in Koinzidenz mit den anderen Teilchen (z.B. weiteren Ionen bzw. Elektronen) statt. Mit dieser Messmethode können die Impulsvektoren und Ladungszustände aller geladenen Fragmente in Koinzidenz gemessen werden. Da hierbei die geometrische Anordnung der einzelnen Komponenten für die Leistungsfähigkeit des Experiments eine entscheidende Rolle spielt, mussten bei der Neukonstruktion des COLTRIMS-Apparates für den Einsatz an einem Freie-Elektronen-Laser (FEL) einige Rahmenbedingungen erfüllt werden. Besonders wurden die hohen Vakuumvoraussetzungen an den Experimentaufbau aufgrund der enormen Lichtintensität eines FEL beachtet. Das Zusammenspiel der vielen Einzelkomponenten konnte zunächst in mehreren Testreihen überprüft werden. Unter anderem durch Variation der Vakuumbauteile in Material und Beschaffenheit konnten die zuvor ermittelten Vorgaben schließlich erreicht werden. Das neu konstruierte Target-Präparationssystem zur Erzeugung molekularer Gasstrahlen erlaubt nun den Einsatz von bis zu vier unterschiedlich dimensionierten, differentiell gepumpten Stufen. Zudem wurden hochpräzise Piezo-Aktuatoren verbaut, welche die Bewegung von Blenden im Vakuum erlauben, wodurch eine variable Einstellung des lokalen Targetdrucks ermöglicht wird. Die Anpassung der elektrischen Felder des Spektrometers für ein jeweiliges Experiment wurde mittels Simulationen der Teilchentrajektorien, Teilchenflugzeiten sowie der Detektorauflösung durchgeführt.
Da die in dieser Arbeit besprochenen Messungen und Ergebnisse die Wechselwirkungsprozesse von Röntgenstrahlung bzw. Synchrotronstrahlung mit Materie thematisieren, wird die Erzeugung von Synchrotronstrahlung sowohl in Kreisbeschleunigern als auch in den modernen Freie-Elektronen-Lasern (FEL) erklärt und hergeleitet. Der im Röntgenbereich arbeitende Freie-Elektronen-Laser European XFEL, welcher u.A. als Strahlungsquelle für die hier gezeigten Experimente diente, ist eine von derzeit noch wenigen Anlagen ihrer Art weltweit. Seine Lichtintensität in diesem Wellenlängenbereich liegt bis zu acht Größenordnungen über den bisher verwendeten Anlagen für Synchrotronstrahlung.
Beim ersten Einsatz der neuen Apparatur an der Synchrotronstrahlungsanlage SOLEIL wurde der ultraschnelle Dissoziationsprozess von Chlormethan (CH3Cl) untersucht. Während des Zerfallsprozesses nach Anregung durch Röntgenstrahlung werden hochenergetische Auger-Elektronen emittiert, welche in Koinzidenz mit verschiedenen Molekülfragmenten nachgewiesen wurden. Durch den Zerfallsmechanismus der ultraschnellen Dissoziation wird die Auger-Elektronenemission nach resonanter Molekülanregung während der Dissoziation des Moleküls beschrieben. Die kinetische Energie des Auger-Elektrons ist dabei abhängig von seinem Emissionszeitpunkt. Somit können die gemessenen Auger-Elektronen ein „Standbild“ der zeitlichen Abfolge des Dissoziationsprozesses liefern.
Es wird eine detaillierte Beschreibung der Datenanalyse vorgenommen, welche aus Kalibrationsmessungen und einer Interpretation der Messdaten besteht. Die abschließende Betrachtung besteht in der Darstellung der Elektronenemissionswinkelverteilungen im molekülfesten Koordinatensystem. Die Winkelverteilung der Auger-Elektronen wird am Anfang der Dissoziation vom umgebenden Molekül- potential beeinflusst und zeigt deutliche Strukturen entlang der Bindungsachse. Entfernen sich die Bindungspartner voneinander und das Auger-Elektron wird währenddessen emittiert, so verschwinden diese Strukturen zunehmend und eine Vorzugsemissionsrichtung senkrecht zur Molekülachse wird sichtbar.
Die Analyse der Messdaten zur Untersuchung von Multiphotonen-Ionisation an Sauerstoff-Molekülen am Freie-Elektronen-Laser European XFEL ermöglichte unter anderem die Beobachtung „hohler Moleküle“, also Systemen mit Doppelinnerschalen- Vakanzen. Solche Zustände können vor allem durch die sequentielle Absorption zweier Photonen entstehen, wobei die hierbei nötige Photonendichte nur von FEL- Anlagen bereit gestellt werden kann. Hier konnte das Ziel erreicht werden, erstmalig die Emissionswinkelverteilungen der Photoelektronen von mehrfach ionisierten Sauerstoff-Molekülen (O+/O3+-Aufbruchskanal) als Folge der ablaufenden Mechanismen femtosekundengenau zu beobachten. Hierzu wurde ein vereinfachtes Schema der verschiedenen Zerfallsschritte erstellt und schließlich ermittelt, dass der Zerfall durch eine PAPA-Sequenz beschrieben werden kann. Bei dieser handelt es sich um die zweimalige Abfolge von Photoionisation und Auger-Zerfall. Somit werden vier positive Ladungen im Molekül erzeugt. Das zweite Photon des XFEL wird dabei während der Dissoziation der sich Coulomb-abstoßenden Fragmente absorbiert, weshalb es sich um einen zweistufigen Prozess aus Anrege- und Abfrage- Schritt (Pump-Probe) handelt. Schlussendlich gelang zudem der Nachweis von Doppelinnerschalen-Vakanzen im Sauerstoff-Molekül nach Selektion des O2+/O2+- Aufbruchkanals. Hierfür konnten die beiden Möglichkeiten einer zweiseitigen oder einseitigen Doppelinnerschalen-Vakanz getrennt betrachtet werden und ebenfalls erstmalig das Verhalten der Elektronenemission dieser beiden Zustände verglichen werden.
Stellenwert der Teststreifen-basierten Analyse der INR für die Behandlung von Blutungskomplikationen
(2020)
Das Ziel der hier vorliegenden Studie war es einen Zusammenhang zwischen den Ergebnissen von konventioneller versus Teststreifen-basierter INR-Messung zu untersuchen und die Analysedauern der beiden Methoden zu vergleichen. Wir haben in dieser prospektiven Mono-Center Studie 24 hämorrhagische Patienten und Patientinnen inkludiert und aus infrastrukturellen Gesichtspunkten in zwei Gruppenkollektive aufgeteilt. Das eine Studienkollektiv bildeten 12 hämorrhagische Patientinnen der Klinik für Gynäkologie und Geburtshilfe des Universitätsklinikums Frankfurt. Die Blutproben dieser Patientinnen wurden mittels einem personengebundenen Transportdienst in das Zentrallabor der Universitätsklinik geliefert. Das zweite Gruppenkollektiv bildeten 12 Patienten aus dem Schockraum der zentralen Notaufnahme. Die Blutproben dieses Kollektivs wurden mittels Rohrpost direkt in das Zentrallabor übermittelt. Wir untersuchten mittels konventioneller Gerinnungsdiagnostik und mittels Teststreifen-basierter POC-Diagnostik (CoaguChek II Pro®, PT Test, Roche Diagnostics AG) die INR eines jeden Patienten. Zudem erfolgte die Erfassung von Transport- und Analysedauer. Für die Auswertung der Daten errechneten wir die Spearman-Korrelationskoeffizienten sowohl auf Gruppenebene als auch für das Gesamtkollektiv und führten eine Bland-Altman Analyse zum direkten Methodenvergleich durch.
Es zeigte sich, dass die mittels POCT ermittelte INR im Gesamtkollektiv signifikant mit den im Zentrallabor gemessenen Werten korreliert (r=0,79). Auch auf Gruppenebene zeigte sich in Gruppe 1 (Schockraum) r=0,91 und in Gruppe 2 (Kreißsaal) r=0,83 eine signifikante Korrelation. Die Bland-Altmann Analyse ergab, dass die Ergebnisse der Teststreifen-basierten POC-Methode um 0,082 (SD±0,19) niedriger waren als die Ergebnisse der konventionellen Gerinnungstests. Die Untersuchung der Analyse- und Transportzeiten brachte hervor, dass die Bereitstellungsdauer der POC-Messmethode signifikant kürzer war (2 (1,04/2,85) Minuten) als die Dauer bis zur elektronischen Ergebnisbereitstellung nach laboranalytischen Untersuchungen (58,2 (38,28/88) Minuten). Es ergab sich zudem, dass die Transportdauer mittels Rohrpost mit 8 (3,25/10,1) Minuten signifikant kürzer war als die des personengebundenen Transportdienstes 18,5 (14,5/33) Minuten (p<0,001).Die in der Studie ermittelten konsistenten Ergebnisse lassen vermuten, dass Teststreifen-basierte Systeme als Methoden zur Notfalldiagnostik hämorrhagischer Patienten geeignet sein können, weil ihre Messergebnisse verglichen mit der klassischen Gerinnungsdiagnostik im Zentrallabor deutlich schneller und mit vergleichbarer Ergebnisqualität vorliegen. Die Teststreifen-basierten Methoden können als diagnostische Elemente in Hämotherapie-Algorithmen eingesetzt werden und dazu beitragen, eine zeitnahe und zielgerichtete Hämotherapie umzusetzen, die sich positiv auf das klinische Ergebnis der Patienten auswirken kann.
Das Gehirn weist in mehreren Bereichen anatomische Asymmetrien zwischen beiden Hemisphären auf, so auch in Bereichen der Hörrinde. Zudem ist bereits langjährig bekannt, dass menschliche Sprache vorrangig in der linken Gehirnhälfte, d.h. linksseitig lateralisiert, verarbeitet wird. Daraus folgend stellt sich die Frage, ob dies eine besondere Spezialisierung ist, oder ob es noch weitere lateralisierte Hirnfunktionen gibt. Viele akustische Signale haben dabei frequenzmodulierte (FM) Komponenten, die im Hörsystem für die Erkennung nach Parametern wie Richtung und Dauer der Modulation analysiert werden müssen. Ob die Analyse von FM-Komponenten oder einzelner Reizparameter im Gehirn lateralisiert stattfindet, wurde in der Literatur meist mit bildgebenden Verfahren untersucht.
Für das Erkennen und Unterscheiden der Modulationsrichtung weist eine Vielzahl von Studien auf eine erhöhte Aktivität in der rechten Hörrinde hin. Für die Analyse von Stimulusdauern ist es bisher allerdings noch unklar bzw. umstritten, ob diese lateralisiert erfolgt. Für die Untersuchung der Lateralisierung einfacher Sprachkomponenten werden häufig Konsonant-Vokal-Silben (CV-Silben) verwendet. In einer Vielzahl von Studien konnte eine linkslastige Lateralisierung, wie bei der Spracherkennung, gezeigt werden.
In der vorliegenden Arbeit wurde nun untersucht, ob ein eindeutigeres Muster von Lateralisierung zu finden ist, wenn diese in Wahrnehmungsexperimenten, untersucht wird. Dabei wurde ein zu untersuchender Teststimulus (FM-/CV-Stimulus) auf einem Ohr mit einem kontralateralen breitbandigen Rauschen auf dem anderen Ohr gleichzeitig präsentiert. Durch die Struktur der Hörbahn kann dabei davon ausgegangen werden, dass in einer Hemisphäre des Vorderhirns vorrangig Informationen aus dem kontralateralen Ohr verarbeitet und Informationen aus dem ipsilateralen Ohr unterdrückt werden und sich somit Rückschlüsse auf die Funktion/Beteiligung einer Hemishpäre ziehen lassen. Das Rauschen diente dabei zur unspezifischen Aktivierung der gegenüberliegenden Hemisphäre.
Die Lateralisierung wurde systematisch für unterschiedlich komplexe Reize untersucht. Dazu wurden in zwei Versuchsreihen Unterscheidungsexperimente durchgeführt, die sich in mehrere Messungen (mit mehreren Durchläufen) mit unterschiedlichen Parametereinstellungen gliederten. Pro Durchlauf musste sich die Versuchsperson immer zwischen zwei Antwortmöglichkeiten entscheiden (2-AFC-Verfahren). Der Schalldruckpegel des Rauschens war dabei für alle Messungen konstant. Der Schalldruckpegel der Teststimuli blieb zwar während einer Messung konstant, wurde jedoch innerhalb eines Experimentes von Messung zu Messung reduziert.
In einer gemeinsamen Analyse wurden jeweils die Fehlerraten und Reaktionszeiten beider Ohren, getrennt nach Seite und FM-/ CV-Stimulus, miteinander verglichen, um so auf eine mögliche Lateralisierung schließen zu können. Damit die Daten der Versuchspersonen bei vergleichbarer Schwierigkeit analysiert werden konnten, wurde als Vergleichswert zwischen allen Versuchspersonen der Schalldruckpegel der ersten Messung mit einer Fehlerrate von mindestens 15,0 % gewählt (15 %-Kriterium). Um auszuschließen, dass das Hörvermögen der Versuchspersonen Unterschiede zwischen beiden Ohren aufweist, wurde vor jeder Messung der „Punkt subjektiver Gleichheit“ für die Lautstärke-wahrnehmung zwischen linkem und rechten Ohr bestimmt.
In der ersten Versuchsreihe wurde dabei die Verarbeitung der Modulationsrichtung und der Stimulusdauer von FM-Stimuli untersucht. Es zeigte sich für beide Experimente, dass ein sinkender Schalldruckpegel des FM-Stimulus zu einer steigenden Fehlerrate führte. Unter Anwendung des 15 %-Kriteriums waren die Fehlerraten für die Unterscheidung der Modulationsrichtung signifikant geringer, wenn der FM-Stimulus auf dem linken Ohr präsentiert wurde. Dies ist ein deutlicher Hinweis für eine rechtslastige Lateralisierung.
Für die Unterscheidung der Stimulusdauer gab es dagegen keinen signifikanten Unterschied zwischen den Fehlerraten beider Ohren. Somit muss davon ausgegangen werden, dass beide Hemisphären für diese Aufgabe benötigt werden und eine bilaterale Verarbeitung stattfindet. In den Reaktionszeiten konnten in beiden Experimente keine signifikanten Unterschiede gezeigt werden. Die Unterscheidung der Modulationsrichtung wurde dabei von allen Versuchspersonen als einfacher eingestuft als die Unterscheidung der Stimulusdauer, was sich auch in niedrigeren Antwortschnelligkeit und Fehlerraten bei vergleichbaren Schalldruckpegeln zeigte.
In der zweiten Versuchsreihe wurde als Referenzmessung nochmals die Unterscheidung der Modulationsrichtungen von FM-Stimuli durchgeführt. Anschließend wurde die Unterscheidung von „da“ und „ga“ untersucht. Diese CV-Silben differieren ausschließlich in der FM-Komponente. Die Untercheidung von CV-Silben ohne Unterschied in der FM-Komponente wurde mittels „ta“ und „ka“ getestet. Für alle drei Experimente zeigte sich, dass ein geringerer Schalldruckpegel des FM- oder CV-Stimulus zu einer steigenden Fehlerrate führte. Unter Anwendung des 15 %-Kriteriums zeigte sich für die Unterscheidung der Modulationsrichtung ein Trend zu niedrigeren Fehlerraten bei der Präsentation des FM-Stimulus auf dem linken im Vergleich mit dem rechten Ohr. In den Reaktionszeiten konnten keine signifikanten Unterschiede gezeigt werden.
Für die Unterscheidung von „da“ und „ga“ ließ sich unter Anwendung des 15 %-Kriteriums in den Fehlerraten und Reaktionszeiten kein Vorteil eines Ohres nachweisen. Dagegen zeigten sich klare Unterschiede bei einzelnen Versuchspersonen. So waren die Fehlerraten für Versuchspersonen, die vorwiegend „da“ erkannt bzw. gehört hatten signifikant höher, wenn der CV-Stimulus auf dem rechten Ohr präsentiert wurde, für „ga“-Hörer war das Gegenteil der Fall. In den Reaktionszeiten konnte kein signifikanter Zusammenhang nachgewiesen werden. Somit ließ sich zeigen, dass je nach Strategie der Versuchsperson bzw. deren individueller Wahrnehmung der CV-Silben, Unterschiede in der Lateralisierung erreicht werden können.
Für die Unterscheidung von „ta“ und „ka“ zeigten sich unter Anwendung des 15 %-Kriteriums signifikant niedrigere Fehlerraten und Reaktionszeiten, wenn der CV-Stimulus auf dem linken Ohr präsentiert wurde. Dies weist deutlich auf eine rechtslastige Lateralisierung hin. Vergleicht man alle drei Experimente ließ sich zudem zeigen, dass die Unterscheidung der Modulationsrichtung einfacher war als die Unterscheidung verschiedener CV-Stimuli. Dabei war die Unterscheidung von „da“ und „ga“ für die Versuchspersonen schwieriger als die Unterscheidung von „ta“ und „ka“. Allerdings konnte in den Lateralisierungsdaten kein direkter Zusammenhang zwischen den FM- und „da“-/„ga“-Stimuli gezeigt werden.
Zusammenfassend konnte in allen fünf Experimenten eine verschieden stark lateralisierte Verarbeitung von akustischen Stimuli bei gleichzeitigem kontralateralen Rauschen gezeigt werden. Der Vorteil eines Ohres (bzw. einer Hemisphäre) war sowohl von der Aufgabe als auch vom Stimulustyp abhängig. Dabei gab es zum Teil starke Unterschiede in der Effektstärke und dem Grad der Lateralisierung zwischen den einzelnen Versuchspersonen. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass sich die hier angewendete psychophysische Methode gut eignet, um Ergebnisse zur Lateralisierung von akustischen Stimuli zu gewinnen und somit die Verhaltensrelevanz von Ergebnissen aus Studien mit bildgebenden Verfahren zu überprüfen.
Uni-Highlights August 2020 : Einladungen zu ausgewählten Veranstaltungen der Goethe-Universität
(2020)
The application of natural products (NPs) as drugs and lead compounds has greatly improved human health over the past few decades. Despite their success, we still need to find new NPs that can be used as drugs to combat increasing drug resistance via new modes of action and to develop safer treatments with less side effects.
Entomopathogenic bacteria of Xenorhabdus and Photorhabdus that live in mutualistic symbiosis with nematodes are considered as promising producers of NPs, since more than 6.5% of their genomes are assigned to biosynthetic gene clusters (BGCs) responsible for production of secondary metabolites. The investigation on NPs from Xenorhabdus and Photorhabdus can not only provide new compounds for drug discovery but also help to understand the biochemical basis involved in mutualistic and pathogenic symbiosis of bacteria, nematode host and insect prey.
Nonribosomal peptides (NRPs) are a large class of NPs that are mainly found in bacteria and fungi. They are biosynthesized by nonribosomal peptide synthetases (NRPSs) and display diverse functions, representing more than 20 clinically used drugs. Although a large number of NRPs have been identified in Xenorhabdus and Photorhabdus, the advanced genome sequencing and bioinformatic analysis indicate that these bacteria still have many unknown NRPS-encoding gene clusters for NRP production that are worth to explore. Therefore, this thesis focuses on the discovery, biosynthesis, structure identification, and biological functions of new NRPs from Xenorhabdus and Photorhabdus.
The first publication describes the isolation and structure elucidation of seven new rhabdopeptide/xenortide-like peptides (RXPs) from X. innexi, incorporating putrescine or ammonia as the C-terminal amines. Bioactivity testing of these RXPs revealed potent antiprotozoal activity against the causative agents of sleeping sickness (Trypanosoma brucei rhodesiense) and malaria (Plasmodium falciparum), making them the most active RXP derivatives known to date. Biosynthetically, the initial NRPS module InxA might act iteratively with a flexible methyltransferase activity to catalyze the incorporation of the first five or six N-methylvaline/valine to these peptides.
The second publication focuses on the structure elucidation of seven unusual methionine-containing RXPs that were found as minor products in E. coli carrying the BGC kj12ABC from Xenorhabdus KJ12.1. To confirm the proposed structures from detailed HPLC-MS analysis, a solid-phase peptide synthesis (SPPS) method was developed for the synthesis of these partially methylated RXPs. These RXPs also exhibited good effects against T. brucei rhodesiense and P. falciparum, suggesting RXPs might play a role in protecting insect cadaver from soil-living protozoa to support the symbiosis with nematodes.
The third publication presents the identification of a new peptide library, named photohexapeptide library, which occurred after the biosynthetic gene phpS was activated in P. asymbiotica PB68.1 via promoter exchange. The chemical diversity of the photohexapeptides results from unusual promiscuous specificity of five out of six adenylation (A) domains being an excellent example of how to create compound libraries in nature. Furthermore, photohexapeptides enrich the family of the rare linear D-/L-peptide NPs.
The fourth publication concentrates on the structure elucidation of a new cyclohexapeptide, termed photoditritide, which was produced by P. temperata Meg1 after the biosynthetic gene pdtS was activated via promoter exchange. Photoditritide so far is the only example of a peptide from entomopathogenic bacteria that contains the uncommon amino acid homoarginine. The potent antimicrobial activity of photoditritide against Micrococcus luteus implies that photoditritide can protect the insect cadaver from food competitor bacteria in the complex life cycle of nematode and bacteria.
The last publication reports a new family of cyclic lipopeptides (CLPs), named phototemtides, which were obtained after the BGC pttABC from P. temperata Meg1 was heterologously expressed in E. coli. The gene pttA encodes an MbtH protein that was required for the biosynthesis of phototemtides in E. coli. To determine the absolute configurations of the hydroxy fatty acids, a total synthesis of the major compound phototemtide A was performed. Although the antimalarial activity of phototemtide A is only weak, it might be a starting point towards a selective P. falciparum compound, as it shows no activity against any other tested organisms.
Uni-Highlights September 2020 : Einladungen zu ausgewählten Veranstaltungen der Goethe-Universität
(2020)
Uni-Highlights Oktober 2020 : Einladungen zu ausgewählten Veranstaltungen der Goethe-Universität
(2020)
Beyond their role in pathogen recognition and the initiation of immune defense, Toll-like receptors (TLRs) are known to be involved in various vascular processes in health and disease. We investigated the potential of the lipopeptide and TLR2/6 ligand macrophage activating protein of 2-kDA (MALP-2) to promote blood flow recovery in mice. Hypercholesterolemic apolipoprotein E (Apoe)-deficient mice were subjected to microsurgical ligation of the femoral artery. MALP-2 significantly improved blood flow recovery at early time points (three and seven days), as assessed by repeated laser speckle imaging, and increased the growth of pre-existing collateral arteries in the upper hind limb, along with intimal endothelial cell proliferation in the collateral wall and pericollateral macrophage accumulation. In addition, MALP-2 increased capillary density in the lower hind limb. MALP-2 enhanced endothelial nitric oxide synthase (eNOS) phosphorylation and nitric oxide (NO) release from endothelial cells and improved the experimental vasorelaxation of mesenteric arteries ex vivo. In vitro, MALP-2 led to the up-regulated expression of major endothelial adhesion molecules as well as their leukocyte integrin receptors and consequently enhanced the endothelial adhesion of leukocytes. Using the experimental approach of femoral artery ligation (FAL), we achieved promising results with MALP-2 to promote peripheral blood flow recovery by collateral artery growth.
Background: Chronic hepatitis C virus (HCV) infections are causally linked with metabolic comorbidities such as insulin resistance, hepatic steatosis, and dyslipidemia. However, the clinical impact of HCV eradication achieved by direct-acting antivirals (DAAs) on glucose and lipid homeostasis is still controversial. The study aimed to prospectively investigate whether antiviral therapy of HCV with DAAs alters glucose and lipid parameters. Methods: 50 patients with chronic HCV who were treated with DAAs were screened, and 49 were enrolled in the study. Biochemical and virological data, as well as noninvasive liver fibrosis parameters, were prospectively collected at baseline, at the end of treatment (EOT) and 12 and 24 weeks post-treatment. Results: 45 of 46 patients achieved sustained virologic response (SVR). The prevalence of insulin resistance (HOMA-IR) after HCV clearance was significantly lower, compared to baseline (5.3 ± 6.1 to 2.5 ± 1.9, p < 0.001), which is primarily attributable to a significant decrease of fasting insulin levels (18.9 ± 17.3 to 11.7 ± 8.7; p = 0.002). In contrast to that, HCV eradication resulted in a significant increase in cholesterol levels (total cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), and high-density lipoprotein (HDL-C) levels) and Controlled Attenuated Score (CAP), although BMI did not significantly change over time (p = 0.95). Moreover, HOMA-IR correlated significantly with noninvasive liver fibrosis measurements at baseline und during follow-up (TE: r = 0.45; p = 0.003, pSWE: r = 0.35; p = 0.02, APRI: r = 0.44; p = 0.003, FIB-4: r = 0.41; p < 0.001). Conclusion: Viral eradication following DAA therapy may have beneficial effects on glucose homeostasis, whereas lipid profile seems to be worsened.
The N-terminus of the hepatitis B virus (HBV) large surface protein (LHB) differs with respect to genotypes. Compared to the amino terminus of genotype (Gt)D, in GtA, GtB and GtC, an additional identical 11 amino acids (aa) are found, while GtE and GtG share another similar 10 aa. Variants of GtB and GtC affecting this N-terminal part are associated with hepatoma formation. Deletion of these amino-terminal 11 aa in GtA reduces the amount of LHBs and changes subcellular accumulation (GtA-like pattern) to a dispersed distribution (GtD-like pattern). Vice versa, the fusion of the GtA-derived N-terminal 11 aa to GtD causes a GtA-like phenotype. However, insertion of the corresponding GtE-derived 10 aa to GtD has no effect. Deletion of these 11aa decreases filament size while neither the number of released viral genomes nor virion size and infectivity are affected. A negative regulatory element (aa 2–8) and a dominant positive regulatory element (aa 9–11) affecting the amount of LHBs were identified. The fusion of this motif to eGFP revealed that the effect on protein amount and subcellular distribution is not restricted to LHBs. These data identify a novel region in the N-terminus of LHBs affecting the amount and subcellular distribution of LHBs and identify release-promoting and -inhibiting aa residues within this motive.
The term fatigue is not only used to describe a sleepy state with a lack of drive, as observed in patients with chronic physical illnesses, but also a state with an inhibition of drive and central nervous system (CNS) hyperarousal, as frequently observed in patients with major depression. An electroencephalogram (EEG)-based algorithm has been developed to objectively assess CNS arousal and to disentangle these pathophysiologically heterogeneous forms of fatigue. The aim of this study was to test the hypothesis that fatigued patients with CNS hyperarousal score higher on depressive symptoms than those without this neurophysiological pattern. Methods: Subjects with fatigue (Multidimensional Fatigue Inventory sum-score > 40) in the context of cancer, neuroinflammatory, or autoimmune diseases were drawn from the 60+ cohort of the Leipzig Research Center for Civilization Diseases. CNS arousal was assessed by automatic EEG-vigilance stage classification using the Vigilance Algorithm Leipzig (VIGALL 2.1) based on 20 min EEG recordings at rest with eyes closed. Depression was assessed by the Inventory of Depressive Symptomatology (IDS-SR). Results: Sixty participants (33 female; median age: 67.5 years) were included in the analysis. As hypothesized, fatigued patients with CNS hyperarousal had higher IDS-SR scores than those without hyperarousal (F1,58 = 18.34; p < 0.0001, η2 = 0.240). Conclusion: hyperaroused fatigue in patients with chronic physical illness may be a sign of comorbid depression.
Access to specialized care is essential for people with Parkinson´s disease (PD). Given the growing number of people with PD and the lack of general practitioners and neurologists, particularly in rural areas in Germany, specialized PD staff (PDS), such as PD nurse specialists and Parkinson Assistants (PASS), will play an increasingly important role in the care of people with PD over the coming years. PDS have several tasks, such as having a role as an educator or adviser for other health professionals or an advocate for people with PD to represent and justify their needs. PD nurse specialists have been established for a long time in the Netherlands, England, the USA, and Scandinavia. In contrast, in Germany, distinct PDS models and projects have been established. However, these projects and models show substantial heterogeneity in terms of access requirements, education, theoretical and practical skills, principal workplace (inpatient vs. outpatient), and reimbursement. This review provides an overview of the existing forms and regional models for PDS in Germany. PDS reimbursement concepts must be established that will foster an implementation throughout Germany. Additionally, development of professional roles in nursing and more specialized care in Germany is needed.
Central banks unexpectedly tightening policy rates often observe the exchange value of their currency depreciate, rather than appreciate as predicted by standard models. We document this for Fed and ECB policy days using event studies and ask whether an information effect, where the public attributes the policy surprise to an unobserved state of the economy that the central bank is signaling by its policy may explain the abnormality. It turns out that many informational assumptions make a standard two- country New Keynesian model match this behavior. To identify the particular mechanism, we condition on multiple asset prices in the event study and model implications for these. We find that there is heterogeneity in this dimension in the event study and no model with a single regime can match the evidence. Further, even after conditioning on possible information effects driving longer term interest rates, there appear to be other drivers of exchange rates. Our results show that existing models have a long way to go in reconciling event study analysis with model-based mechanisms of asset pricing.
Background & Aims: NAFLD is a growing health concern. The aim of the Fatty Liver Assessment in Germany (FLAG) study was to assess disease burden and provide data on the standard of care from secondary care. Methods: The FLAG study is an observational real-world study in patients with NAFLD enrolled at 13 centres across Germany. Severity of disease was assessed by non-invasive surrogate scores and data recorded at baseline and 12 months. Results: In this study, 507 patients (mean age 53 years; 47% women) were enrolled. According to fibrosis-4 index, 64%, 26%, and 10% of the patients had no significant fibrosis, indeterminate stage, and advanced fibrosis, respectively. Patients with advanced fibrosis were older, had higher waist circumferences, and higher aspartate aminotransferase and gamma-glutamyltransferase as well as ferritin levels. The prevalence of obesity, arterial hypertension, and type 2 diabetes increased with fibrosis stages. Standard of care included physical exercise >2 times per week in 17% (no significant fibrosis), 19% (indeterminate), and 6% (advanced fibrosis) of patients. Medication with either vitamin E, silymarin, or ursodeoxycholic acid was reported in 5%. Approximately 25% of the patients received nutritional counselling. According to the FibroScan-AST score, 17% of patients presented with progressive non-alcoholic steatohepatitis (n = 107). On follow-up at year 1 (n = 117), weight loss occurred in 47% of patients, of whom 17% lost more than 5% of body weight. In the weight loss group, alanine aminotransferase activities were reduced by 20%. Conclusions: This is the first report on NAFLD from a secondary-care real-world cohort in Germany. Every 10th patient presented with advanced fibrosis at baseline. Management consisted of best supportive care and lifestyle recommendations. The data highlight the urgent need for systematic health agenda in NAFLD patients. Lay summary: FLAG is a real-world cohort study that examined the liver disease burden in secondary and tertiary care. Herein, 10% of patients referred to secondary care for NAFLD exhibited advanced liver disease, whilst 64% had no significant liver scarring. These findings underline the urgent need to define patient referral pathways for suspected liver disease.
This article discusses the potential of a historical approach to sustainability transformations. Using environmental issues and governance structures as case studies, it first describes how historical “sustainability transformations” can be conceptualized. It then suggests that 19th-century constitutional reforms can be read as attempts at reaching fiscal sustainability, whereas some social reforms can be interpreted as attempts to render the capitalist economy sustainable. In conclusion, the article highlights that the primary value of historical approaches to sustainability transformations will not lie in models, but in encouraging more creative questions.
Primary breast lymphoma accounts for 0.04%-0.5% of all breast malignancies. Primary non-Hodgkin’s lymphomas of the breast are extremely rare and represent approximately 0.38%-0.7% of all cases. Epstein-Barr virus (EBV) has been postulated to play an important role in the pathogenesis of Hodgkin’s lymphoma. We present a case of EBV-positive primary Hodgkin’s lymphoma of the breast. Although there is no sufficient data on this challenging diagnosis, it is known that it could be misdiagnosed with inflammatory breast carcinoma. A crucial part of the proper histopathologic diagnosis is immunohistochemistry. Different modalities of treatment include operative procedure, chemotherapy and radiotherapy. Recent studies suggest chemotherapy and radiotherapy to be initial treatment for patients with primary breast lymphomas.
In the fish embryo toxicity (FET) test with zebrafish (Danio rerio) embryos, 3,4-dichloroaniline (3,4-DCA) is often employed as a positive control substance. Previous studies have characterized bioconcentration and transformation of 3,4-DCA in this test under flow-through conditions. However, the dynamic changes of chemical concentrations in exposure media and embryos were not studied systematically under the commonly used semi-static exposure conditions in multiwell plates. To overcome these limitations, we conducted semi-static exposures experiments where embryolarval zebrafish were exposed to 0.5, 2.0, and 4.0 mg L−1 of 3,4-DCA for up to 120 hpf, with 24-h renewal intervals. During each renewal interval, concentrations of 3,4-DCA were quantified in water samples at 0, 6, 18, and 24 h using high-performance liquid chromatography with diode array detection. Levels of 3,4-DCA in larvae were measured after 120 h exposure. Concentrations of 3,4-DCA in the test vessels decreased rapidly during exposure. Taking these dynamics into account, bioconcentration factors in the present study ranged from 12.9 to 29.8 L kg−1, depending on exposure concentration. In summary, this study contributed to our knowledge of chemical dynamics in the FET test with embryolarval zebrafish, which will aid in defining suitable exposure conditions for future studies.