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Die Fähigkeit, negative und belastende Ereignisse in Worte zu fassen und sich mit den damit verbundenen Emotionen und Gedanken auseinanderzusetzen, ist eine wichtige Entwicklungsaufgabe des Kindesalters, die entscheidend von den Eltern geprägt wird (Nelson & Fivush, 2004). Mit Hilfe von Emotionsworten, mentalen Verben (kognitiv, perzeptiv und volitional) und globalen Evaluationen, zusammengefasst unter dem Begriff internal state language (ISL), kann das innere Befinden während eines Ereignisses ausgedrückt werden. Neben der Verwendung von ISL wird auch die Entwicklung der Emotionsregulation im Kindesalter insbesondere durch die Eltern geprägt (Morris, Silk, Steinberg, Myers & Robinson, 2007). Während sowohl die Verwendung von ISL als auch die die mütterliche Unterstützung bei der Emotionsregulation im Kindesalter bislang vielfach untersucht wurde, fehlen mitunter Studien im Jugendalter. Dabei ist diese Entwicklungsphase von besonderer Bedeutung, da hier u.a. kognitive sowie Emotionsregulationsfähigkeiten ausreifen, ebenso wie die Geschlechtsidentität (z.B. Hill & Lynch, 1983; Powers & Casey, 2015).
Die vorliegende kumulative Dissertation beschäftigte sich daher zum einen mit der Frage, ob das Alter und Geschlecht der Jugendlichen einen Einfluss darauf haben, wie sie und ihre Mütter von emotionalen Erlebnissen erzählen. Zum anderen wurde untersucht, wie Mütter ihre jugendlichen Kinder bei der Verarbeitung dieser Erlebnisse unterstützen. Zur Beantwortung dieser Frage wurden 60 Mutter-Kind Paare im Jugendalter von 12, 15 und 18 Jahren (gleichverteilt über Geschlecht und Alter) gebeten, sowohl allein als auch gemeinsam von drei emotionalen Ereignissen (Traurigkeit, Ärger, Glück) zu erzählen.
Das erste Manuskript untersuchte die Verwendung von ISL in allein erzählten Emotionserzählungen der Jugendlichen und konnte zeigen, dass ältere Jugendliche weniger Emotionsworte und mehr mentale Verben verwenden als jüngere. Während die selbstempfundene Emotionsintensität über alle Altersgruppen hinweg gleich blieb, wirkten Trauer- und Ärgererzählungen von älteren Jugendlichen auf unabhängige Beurteiler emotionaler als von jüngeren. Die Verwendung von ISL korrelierte nicht mit der selbstempfundenen Emotionsintensität, die Verwendung von kognitiven Verben allerdings mit der von Beurteilern eingeschätzten Emotionalität. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass im Verlauf des Jugendalters zunehmend kognitive Verben die Aufgabe übernehmen, Emotionalität zu vermitteln.
Das zweite Manuskript untersuchte die Verwendung von ISL in allein erzählten Emotionserzählungen der Jugendlichen sowie in gemeinsamen Mutter-Kind Erzählungen. Entgegen der Erwartung verwendeten Mütter Emotionsworte und globale Evaluationen gleich häufig mit Töchtern und Söhnen, jedoch mehr mentale Verben mit Jungen als mit Mädchen. Zudem benannten sie Traurigkeit gleich häufig über beide Geschlechter, Ärger aber häufiger mit Töchtern als mit Söhnen. Ebenfalls entgegen der Erwartung verwendeten weibliche und männliche Jugendliche Emotionsworte und mentale Verben gleich häufig. Lediglich globale Evaluationen wurden von Mädchen häufiger verwendet als von Jungen, jedoch nur in den allein erzählten Emotionserzählungen. Traurigkeit und Ärger wurden von beiden Geschlechtern gleich häufig benannt. Die Ergebnisse deuten an, dass sich die Geschlechtsunterschiede des Kindesalters im Jugendalter aufzulösen scheinen.
Das dritte Manuskript untersuchte, wie Mütter ihre jugendlichen Kinder bei der narrativen Emotionsregulation unterstützen. Anhand der Trauererzählung einer 12- und eines 18-Jährigen konnte exemplarisch gezeigt werden, dass Mütter die narrative Emotionsregulation durch die Identifizierung und Rechtfertigung von Emotionen, als auch durch die Neubewertung der Ereignisse unterstützen. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Mütter auch im Jugendalter einen wichtigen Beitrag zur Emotionsregulation ihrer Kinder leisten.
Insgesamt tragen die Ergebnisse wesentlich zum Verständnis dessen bei, wie Jugendliche emotionale Erlebnisse sprachlich verarbeiten und wie Mütter sie bei der Verarbeitung dieser Erlebnisse unterstützen.
Nukleäre Rezeptoren sind ligandenaktivierte Transkriptionsfaktoren, die das pharmazeutische Interesse als Zielstrukturen für antientzündliche Wirkstoffe und andere Indikationen erwecken. Entzündungen werden durch Noxen physikalischer, chemischer oder mikrobiologischer Art hervorgerufen. Dabei reagiert das geschädigte Gewebe mit zahlreichen Vorgängen, die vaskuläre und zelluläre Reaktionen mit Immunantworten verknüpfen und nach der Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands streben. Bei andauernder Wirkung können Entzündungen jedoch in einen schädlichen Prozess umschlagen, sodass in solchen Fällen eine therapeutische Intervention Notwendigkeit erlangt. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, neue Liganden nukleärer Rezeptoren als Kandidaten für antientzündliche Wirkstoffe zu identifizieren.
Leber X Rezeptoren (LXRs) sind Zielstrukturen für entzündliche und neurodegenerative Erkrankungen mit antiphlogistischem Potenzial. Zur Identifikation neuer LXR-Liganden wurde eine Datenbank mit zugelassenen Wirkstoffen mithilfe einer selbstorganisierenden Karte (SOM) auf Interaktion mit LXR gescreent. Die Retinoid X Rezeptor (RXR)-Agonisten Alitretinoin (37) und Bexaroten (38) konnten in der anschließenden in vitro Charakterisierung als potente duale LXRalpha/LXRbeta-Partialagonisten mit moderater Aktivierungseffizienz bestätigt werden. Während 37 und 38 synthetische LXR-Vollagonisten partiell antagonisierten, führten sie mit dem endogenen Partialagonisten 22(R)-Hydroxycholesterol (4) zur additiven Aktivierung von LXR. Die Charakterisierung von Alitretinoin (37) und Bexaroten (38) als duale LXR/RXR-Agonisten liefert nicht nur eine weitere Erklärung für in klinischen Studien beobachtete Nebenwirkungen, sondern könnte auch den Startpunkt zur Entwicklung neuer antientzündlicher LXR- und dualer LXR/RXR-Liganden bieten.
Der Peroxisomen Proliferator-aktivierte Rezeptor (PPAR) gamma ist ein nukleärer Rezeptor, der neben der Steigerung der Insulinsensitivität auch antientzündliche Effekte aufweist. Auf Grundlage seiner Y-förmigen und fettsäuremimetischen Struktur konnte das Urikosurikum Lesinurad (47) als PPARgamma-Partialagonist in vitro charakterisiert werden. Im Gegensatz zu PPARgamma-Vollagonisten wie Pioglitazon (31) oder Rosiglitazon (32) induzierte 47 nicht die Differenzierung muriner 3T3-L1 Zellen in reife Adipozyten, aber erhöhte in der humanen Leberzellkarzinomzelllinie HepG2 die Expression von Genen, welche die Insulinsensitivität und den Fettsäureabbau steigern könnten. Folglich erwies sich Lesinurad (47), das bei der Pharmakotherapie von Gicht Anwendung findet, als selektiver PPARgamma-Modulator (sPPARgammaM) ohne adipogene Nebenwirkungen. Insbesondere Patienten mit Komorbiditäten wie Diabetes mellitus Typ 2 oder anderen Erkrankungen des metabolischen Syndroms könnten von einer Behandlung mit 47 profitieren. Inwiefern PPARgamma an der Auflösung von Entzündungen bei Gicht beteiligt ist, bleibt in zukünftigen Studien zu klären.
Synthetische RXR-Agonisten haben ein vielversprechendes Potenzial zur Behandlung entzündlicher neurodegenerativer Erkrankungen, das jedoch von nachteiligen Eigenschaften dieser Rexinoide beeinträchtigt wird. Durch ein pharmakophorbasiertes Screening einer fokussierten Substanzbibliothek aus Fettsäuremimetika konnte ein fortschrittliches RXR-Ligandgerüst identifiziert werden. Eine geeignete Synthesestrategie wurde etabliert und die Leitstrukturen durch systematisches Studium der Struktur-Wirkungsbeziehung (SAR) optimiert. In vitro Experimente wie Reportergenassays und die Quantifizierung der Zielgenexpression bestätigten die RXR-partialagonistische Aktivität der dabei entwickelten nanomolaren Verbindung 89. Mit seiner hohen Selektivität, gesteigerten wässrigen Löslichkeit sowie reduzierter Lipophilie und Toxizität könnte 89 die Probleme bisheriger synthetischer RXR-Agonisten überwinden. Seine Präferenz von RXRgamma hinsichtlich der Aktivierungseffizienz könnte richtungsweisend für die Entwicklung subtypselektiver Liganden sein.
Die nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) ist eine Leberentzündung, die aus einer Steatose hervorgehen kann und deren multifaktorielle Natur eine hohe therapeutische Effizienz erfordert. Diese könnte durch duale Modulation der nukleären Rezeptoren Farnesoid X Rezeptor (FXR) und PPARdelta mit antientzündlichen Eigenschaften und unterschiedlichem Wirkprinzip erreicht werden. Zur Validierung dieses Ansatzes mit synergistischem Potenzial sollten duale PPARdelta/FXR-Agonisten ausgehend von einer in früheren Studien des Arbeitskreises identifizierten Leitstruktur mit moderater Potenz entwickelt werden. Dazu wurde ein fünfstufiges Verfahren zur Synthese von Derivaten der Leitstruktur erarbeitet und die Derivate hinsichtlich ihrer Aktivität auf den Zielstrukturen in vitro evaluiert. In systematischen SAR-Studien wurden dabei Strukturmotive charakterisiert, welche die Wirksamkeit und Maximalaktivierung auf PPARdelta und FXR steigerten. Darüber hinaus konnten Modifikationen identifiziert werden, welche eine Selektivität über PPARalpha und PPARgamma gewährten. Die Kombination dieser vorteilhaften Gruppen und Substituenten könnte neue Wirkstoffkandidaten zur Behandlung von NASH hervorbringen.
Insgesamt wurden in dieser Arbeit zahlreiche Wirkstoffe und Wirkstoffkandidaten erfolgreich als Liganden nukleärer Rezeptoren mit antientzündlichem Potenzial identifiziert. Alitretinoin (37) und Bexaroten (38) können als Leitstruktur zur Entwicklung neuer selektiver LXR- oder dualer LXR/RXR-Agonisten dienen. Die PPARgamma-partialagonistische Aktivität von Lesinurad (47) könnte einen Fortschritt in der Therapie von Gicht mit metabolischen Begleiterkrankungen bewirken. Zudem könnten im Zuge dieser Arbeit synthetisierte Serien von RXR- und dualen PPARdelta/FXR-Partialagonisten neue Therapieoptionen bei neurodegenerativen Erkrankungen oder NASH ermöglichen.
In der vorliegenden Arbeit konnte die Entwicklung und Evaluierung einer neuen Apparatur zur Untersuchung der Freisetzungseigenschaften von kolloidalen Arzneiträgern erfolgreich umgesetzt werden. Verschiedene Prototypen und Versionen des Dispersion Releasers konnten entwickelt und mit Hilfe der Werkstatt des Fachbereiches 14 umgesetzt werden. Dabei ermöglicht die letzte Optimierung (Version 3) den Einsatz beider relevanter Dialysemembranen. Sowohl regenerierte Cellulose als auch Celluloseacetat konnten zur Freisetzungsuntersuchung eingesetzt werden. Vorteilhaft ist diese Optionalität vor allem, da auf diese Weise Partikelsysteme und Wirkstoffe mit unterschiedlichen physiko-chemischen Eigenschaften in der gleichen Apparatur auf das Freigabeverhalten untersucht werden können. Darüber hinaus hat der Dispersion Releaser das Potential, sich im Bereich der Freisetzungsuntersuchungen kolloidaler Arzneiträger über den Arbeitskreis von Dr. Wacker hinaus zu einem bevorzugten Testsystem zu entwickeln. In diesem speziellen Gebiet der Freisetzungsuntersuchung von kolloidalen Arzneiträgern wie Nanopartikeln oder Liposomen existiert bisher keine Apparatur, die als sogenannter Gold-Standard angesehen werden kann. Untersuchungen mittels der Durchflusszelle, dem A4D oder Sample & Separate Methoden im Labormaßstab unterliegen kaum standardisierbaren Bedingungen und diversen Limitierungen. Der Dispersion Releaser ist einfach zu handhaben und mit wenig Aufwand in die Freisetzungsapparatur 2 nach Ph. Eur. einzubauen. Zu den zahlreichen Vorteilen gehören außerdem die Kontrolle der Rührgeschwindigkeit sowie der Temperatur und der mögliche Probenzug in beiden Kompartimenten der Dialysezelle. Würden mehr Freisetzungsuntersuchungen von kolloidalen Arzneiträgern mit der gleichen, im besten Falle standardisierten, Apparatur durchgeführt, so würde dies die Vergleichbarkeit der Resultate erheblich verbessern.
Die präparierten Modellarzneiformen der beiden Arzneistoffe mTHPC und Flurbiprofen konnten die Funktionalität des Dispersion Releasers mittels der erhobenen Freisetzungsprofile belegen. Es konnten sowohl schnell als auch langsamer freisetzende kolloidale Formulierungen produziert und identifiziert werden. Als Standard-Freisetzungsmedium diente ein 10 mM Phosphatpuffer versetzt mit Natrium- und Kaliumchlorid bei pH 7,4. Dieser im Hinblick auf pH-Wert, Osmolalität und Pufferkapazität dem Blut angepasste Puffer lieferte reproduzierbare Freisetzungsprofile für alle untersuchten Partikelsysteme. Der Zusatz von Plasmaproteinen erfolge durch Zufügen von FBS zu diesem Standardpuffersystem oder durch Verwendung des im Ph. Eur. gelisteten Phosphatpuffers pH 7,2 mit Rinderalbumin. Der Effekt der im Plasma natürlicherweise enthaltenen Komponenten, insbesondere der Plasmaproteine, auf das Freisetzungsprofil zeigt in dieser Arbeit, dass -wie erwartet- die Freisetzungseigenschaften in komplexen, bzw. physiologischen Medien deutlich von denen in einfachen Puffersystemen abweichen können. Die Anwesenheit von Plasmaproteinen führte zu einer veränderten Freisetzungsrate, sowohl im Falle von Flurbiprofen als auch im Falle von mTHPC. Für mTHPC konnte außerdem der Zusatz von lösungsvermittelndem Methyl-ß-cyclodextrin zum Freisetzungsmedium etabliert werden. Gegenüber üblicherweise eingesetzten Tensiden verändert dieses cyclische Zuckermolekül die Oberflächenspannung des Mediums und damit die Benetzbarkeit der Partikel nicht.
Die mittels Dispersion Releaser und Dialysesack erhobenen Freisetzungsdaten des Wirkstoffes Flurbiprofen wurden in Zusammenarbeit mit Frau Dr. Li Kirsamer einer mathematischen Auswertung unterzogen. Auf diese Weise konnte zunächst das Freisetzungsprofil beider Kompartimente der Dialyse dargestellt werden, wodurch weitere Erkenntnisse der Qualität des kolloidalen Trägers und seiner Eignung für den jeweiligen Arzneistoff abgeleitet werden können. Die Auswertung an Hand dieses Modells berücksichtigt zwar die Fraktion des freigesetzten Wirkstoffes in beiden Kompartimenten, ermittelt jedoch keine theoretische Freisetzungsrate welche ohne Membrankinetik messbar wäre. Dies wäre in der Auswertung von Freisetzungsdaten ebenfalls von Interesse, konnte jedoch im Rahmen dieser Arbeit nicht näher untersucht werden. Berechnungen wie diese können in weiterführenden Arbeiten möglicherweise dazu dienen, in vitro Freisetzungsdaten mit Plasmaprofilen zu korrelieren. Mit dem Erwerb der Rechte an dem Dispersion Releaser durch die Firma Pharma Test Apparatebau AG im Jahr 2016 wurde der Weg für eine mögliche breite und auch kommerzielle Nutzung der neuartigen Apparatur eingeleitet. Diese Transaktion und die andauernde Kooperation zwischen Pharmatest und dem Arbeitskreis von Herrn Prof. Dr. Wacker soll die erfolgreiche Beantwortung der Fragestellungen innerhalb der vorliegenden Arbeit mit dem Titel „Entwicklung einer Apparatur zur in vitro Testung der Wirkstofffreisetzung aus kolloidalen Arzneistoffträgern“ hervorheben.
Auf den Einsatz von Tieren im Rahmen der (Umwelt-)Risikobewertung von Stoffen kann nach wie vor nicht verzichtet werden. Dabei führen die Überprüfungen einer zunehmenden Anzahl neu entwickelter Stoffe, aber auch die gestiegenen Anforderungen der Gesetzgebungen zu einem hohen Verbrauch von Versuchstieren. Diese Untersuchungen sind wichtig, da viele der in Gebrauch befindlichen und in allen Bereichen genutzten Chemikalien potentiell endokrin wirksam sind, auf unterschiedlichen Wegen in die Umwelt gelangen und sich potentiell negativ auf die Gesundheit von Mensch und Tier auswirken können.
Bei den bisher verwendeten Methoden werden vor allem juvenile oder adulte Tiere, aber auch Tiere zur Untersuchung des kompletten Lebenszyklus über eine oder mehrere Generationen für die Beurteilung von Substanzen eingesetzt. Dabei ist bekannt, dass die Entstehung reproduktiver Störungen in der Embryonalphase der jeweiligen Individuen auftritt. Um den Tierverbrauch zu reduzieren, werden teilweise In-vitro-Testsysteme angewendet. Es zeigt sich aber, dass diese Tests lediglich einen bestimmten Zelltyp in einem bestimmten Entwicklungsstadium abbilden können, was die Aussagekraft über die tatsächliche Wirkung auf ein komplexes Gewebe und dessen Entwicklung, erst Recht für den kompletten Organismus, stark einschränkt. Die Aussagekraft dieser Methoden ist daher in bestimmten eingeschränkten Grenzen zu sehen. In der vorliegenden Arbeit wird eine alternative Ersatzmethode vorgestellt mit dem Ziel einer stärkeren Aussagekraft bei toxikologisch und ökotoxikologisch relevanten Endpunkten. Im Fokus stehen hierbei die Effekte von androgenen und estrogenen Substanzen auf die Geschlechtsentwicklung von Hühnerembryonen (Gallus gallus domesticus) auf Ebene der Expression der mRNA, vereint mit Effekten auf Ebene der Organhistologie und – morphologie, verglichen mit den Normalzuständen unbehandelter Individuen. Die neu entwickelte Methode zur Beurteilung solcher Substanzen kann im Rahmen der human- und umwelttoxikologischen Risikobewertung von Stoffen eingesetzt werden und ist ein geeignetes Werkzeug, um die notwendigen Untersuchungen mit der gefordert hohen Beurteilungsqualität durchzuführen. Gleichzeitig kann mit dieser Tierversuchsersatzmethode bei hoher Aussagekraft auch der Verbrauch an weiter und höher entwickelten Versuchstieren verringert werden, was auch einem gesellschaftlich-ethischen Bedürfnis gerecht wird.
Die Superfamilie der nukleären Rezeptoren umfasst 48 ligandenabhänige Transkriptionsfaktoren, die durch Veränderungen in der Genexpression unterschiedlichste (patho-)physiologische Vorgänge wie Metabolismus, Entzündungen und Zelldifferenzierung beeinflussen.
Für die Vertreter der Retinoid X Rezeptoren (RXRs) und Peroxisomen Proliferator-aktivierten Rezeptoren (PPARs) wurden in den letzten Jahren vielversprechende Effekte auf neurodegenerative Erkrankungen berichtet. Beide Rezeptorklassen beeinflussen u.a. Bildung, Transport und Abbau des neurotoxischen Amyloid-β, das als eine der Ursachen für die Entstehung einer Alzheimer Demenz (AD) vermutet wird. Außerdem gibt es Hinweise darauf, dass durch gezielte Modulation der RXRs (besonders RXRγ) eine Remyelinisierung auto-immun demyelinisierter Neurone und damit eine regenerative Therapie für die Multiple Sklerose (MS) möglich sein könnte. Die aktuell zur Verfügung stehenden Liganden der RXRs besitzen unzureichende Subtypenselektivität und meist unvorteilhafte physikochemische Eigenschaften, die der weiteren Erforschung im Wege stehen. Um diese Hindernisse zu überwinden, sollten im Rahmen dieser Arbeit neuartige RXR-Agonisten synthetisiert und umfassend charakterisiert werden.
Ein kürzlich publizierter RXR-Agonist besitzt eine ungewöhnlich lineare Biphenylgrundstruktur und offenbart ein attraktives Aktivitätsprofil: Während alle drei RXR-Subtypen mit einem ähnlichen EC50-Wert (RXRα/β/γ = 12/12/14 µM) adressiert werden, führt die Bindung an RXRα nur zu einer minimalen Aktivierung (max. 5-fache Aktivierung im Vergleich zur Grundaktivität), während RXRβ und γ deutlich stärker aktiviert werden (60-70-fache Aktivierung). Da für diesen Chemotyp bislang noch keine systematischen Studien vorlagen, wurden seine Struktur-Wirkungs-Beziehungen (SAR) erforscht. Durch Synthese und in vitro Charakterisierung von 24 Derivaten konnten sowohl selektivitäts- als auch potenzfördernde Strukturmerkmale identifiziert werden, die sich auch kombinieren ließen. Es wurden ein RXRβ-selektives Derivat, mehrere RXRα/β-präferierende Analoga und ein potentes Derivat mit annähernd 100-fach gesteigerter Potenz ((EC50(RXRα/β/γ) = 0,08/0,15/0,22 µM) erhalten. Im Zuge der Charakterisierung wurden außerdem strukturelle Variationen identifiziert, die eine Umgehung des LXR/RXR-Heterodimers ermöglichen könnten. Zusätzlich gelang die Kristallisation der Ligandbindedomäne (LBD) von RXRα im Komplex mit dem potentesten Vertreter der Serie und offenbarte Potential für weitere Optimierungen, u.a. der Möglichkeit eine kovalente Bindung mit Cys432 zu etablieren und damit eine weitere Potenzsteigerung zu erreichen.
Neben der mangelnden Subtypenpräferenz behindern auch die ungünstigen physikochemischen Eigenschaften von RXR-Liganden die weitere Entwicklung von RXR-basierten Therapieoptionen. Deshalb sollte eine neue Leitstruktur mit überlegenen physikochemischen Eigenschaften identifiziert und durch systematische SAR-Untersuchungen weiterentwickelt werden. Für den experimentellen Wirkstoff Wy14,643, einem dualen Agonisten an PPARα und γ, wurden im Laufe der letzten vier Jahrzehnte wiederholt Effekte patentiert, die sich mit dem bislang bekannten Aktivitätsprofil nicht erklären ließen. Er zeigte u.a. in einem Tiermodell der MS einen immunmodulierenden Effekt und reduzierte in vitro die Bildung von Amyloid-β.Im Rahmen dieser Arbeit konnte Wy14,643 als potenter RXR-Agonist (EC50 (PPARα/γ/δ) = 36/54/- µM¸ EC50(RXRα/β/γ) = 9,1/13/31 µM) mit überlegenen physikochemischen Eigenschaften (z.B. Löslichkeit in Wasser = 48,6 mg/L) identifiziert und dadurch dessen Wirkungen erklärt werden.
Wy14,643 wurde als Startpunkt einer systematischen Untersuchung der Ligand-Rezeptor-Interaktionen sowohl an den PPARs und den RXRs ausgewählt. Dabei wurden ein potenter selektiver PPAR-Agonist und ein potenter und ausgeglichener panRXR/panPPAR-Agonist erhalten. Der panRXR/panPPAR-Agonist konnte im Komplex mit der LBD von PPARγ kristallisiert werden, wo der Ligand gleich doppelt gebunden vorliegt. Eines der Moleküle bindet in einer alternativen Bindungstasche. Diese Erkenntnis könnte die Grundlage für die Entwicklung einer neuen Klasse von PPARγ-Modulatoren legen.
Durch Kombination des erlangten SAR-Wissens wurde ein selektiver RXR-Agonist (EC50 (PPARα/γ/δ) = -/-/- µM¸ EC50(RXRα/β/γ) = 0,09/0,14/0,36 µM) mit annähernd 100-fach gesteigerter Potenz synthetisiert, der die günstigen physikochemischen Eigenschaften der Leitstruktur erhalten konnte (Löslichkeit in Wasser = 14,3 mg/L). Mit diesem Profil ist es gelungen einen RXR-Agonisten zu kreieren, der dem bisherigen Goldstandard Bexaroten bei vergleichbarer Potenz in physikochemischen Eigenschaften überlegen ist.
Die Kristallstruktur des RXR-selektiven Derivats im Komplex mit der LBD von RXRα zeigte einen orthosterischen Bindemodus und legte weitere Optimierungen nahe: So gibt es sowohl ungenutzten Raum, der zukünftig durch strukturbasierte Substitutionen adressiert werden könnte, als auch die Möglichkeit eine kovalente Bindung zum Rezeptor (Cys432) zu initiieren. Durch diese Arbeit konnten nicht nur eine Reihe von potenten RXR-Liganden identifiziert werden, durch die Entwicklung eines Sets aus PPAR-selektiven, dual PPAR/RXR-aktiven und RXR-selektiven Derivaten gleichen Chemotyps, entstand auch ein nützliches pharmakologisches Werkzeug zur weiteren Entschlüsselung des Zusammenspiels dieser Rezeptoren.
Die systematische Entwicklung einer Leitstruktur, wie sie in den vorangegangenen Projekten praktiziert wurde, kann je nach deren Komplexität eine kostenintensive und synthetisch anspruchsvolle Aufgabe darstellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine computergestützte Optimierung einer Leitstruktur als Teil einer selektiven Optimierung von Nebenaktivitäten (SOSA) etabliert, um den präparativen Aufwand der Strukturoptimierung zu reduzieren. Als Modellsubstanz wurde das Fettsäuremimetikum Cinalukast ausgewählt, das einen potenten Cysteinylleukotrienrezeptor 1 (CysLT1R)-Antagonisten darstellt, für den eine schwache Aktivität an PPARα entdeckt wurde. Ein automatisierter Arbeitsablauf testete eine virtuelle Bibliothek von annähernd 8000 Cinalukastanaloga auf ihre PPARα-Aktivität und die Derivate mit der besten vorhergesagten PPARα-Aktivität wurden durch maschinelles Lernen nach ihrem CysLT1R-Antagonismus klassifiziert. Die Synthese und Charakterisierung eines virtuell bevorzugten Derivats zeigte selektiven PPARα-Agonismus und konnte so den computergestützten Arbeitsablauf als wertvolles Instrument zur Optimierung von Fettsäuremimetika bestätigten.
Die vorliegende Arbeit hat bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung von zwei neuen Chemotypen als RXR-Liganden erreicht. Die Klasse der Biphenyl-Analoga kann als Ausgangspunkt für eine weitere Entwicklung von subtypenselektiven RXR-Agonisten dienen und könnte gleichzeitig die gezielte Umgehung einzelner Heterodimere ermöglichen. Das Set aus drei Derivaten von Wy14,643 mit identischem Chemotyp, aber drastisch unterschiedlichen Aktivitätsprofilen an den PPARs und RXRs ermöglicht eine intensive pharmakologische Untersuchung der beiden Rezeptorfamilien und deren Zusammenspiel. Außerdem entstand aus dieser Klasse einer der zurzeit fortschrittlichsten RXR-Agonisten. Zukünftig kann außerdem der im Zuge der Arbeit etablierte computergestützte Arbeitsablauf die Optimierung von Fettsäuremimetika deutlich beschleunigen.
Entwicklung und Inbetriebnahme zweier supraleitender 217 MHz CH-Strukturen für das HELIAC-Projekt
(2019)
Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeit wurden zwei baugleiche CH-Strukturen für das im Bau befindliche HELIAC-Projekt (HELmholtz LInear ACcelerator) entwickelt und während der Produktion bis hin zu den finalen Kalttests bei 4.2 K begleitet. Zusammen mit der CH-Struktur des Demonstrator-Projektes ermöglichen sie die vollständige Inbetriebnahme und den ersten Strahltest des ersten Kryomoduls des HELIAC's, welcher aus vier Kryomodulen mit insgesamt 12 CH-Strukturen besteht. Im Vergleich zu bisherigen CH-Strukturen wurde das Design der Kavitäten im Rahmen dieser Dissertation grundlegend überarbeitet und optimiert. Durch die Entfernung der Girder und die konisch geformten Endkappen konnte die Stabilität der neuen CH-Strukturen deutlich erhöht werden, sodass die Drucksensitivität im Vergleich zur ersten CH-Kavität des Demonstrator-Projektes um ca. 80% reduziert werden konnte. Durch die nach außen gezogenen Lamellen der dynamischen Tuner konnte die mechanische Spannung sowie die benötigte Anzahl an Lamellen und damit das Risiko für das Auftreten von Multipacting reduziert werden. Das verringerte Risiko für Multipacting durch die entsprechenden Optimierungen der Kavitäten konnte durch die dauerhafte Überwindung aller Multipacting-Barrieren in den späteren Messungen verifiziert werden. Die Optimierung beider Kavitäten erfolgte dabei mit Hilfe der Simulationsprogramme CST Studio Suite und Ansys Workbench.
Beide Kavitäten wurden von der Firma Research Instruments (RI) gefertigt und während der gesamten Konstruktion durch diverse Zwischenmessungen überwacht. Nach jedem einzelnen Produktionsschritt wurden alle Einflüsse auf die Resonanzfrequenz so präzise ermittelt, dass die Zielfrequenz bei 4.2 K auf mehr als 1‰ genau erreicht werden konnte. Sowohl während der Zwischenmessungen als auch während den finalen Messungen bei 4.2 K wurden automatisierte Aufzeichnungsroutinen verwendet, welche eine sekundengenaue Auslese der Messdaten und damit eine hohe Messgenauigkeit ermöglichten. Im Hinblick auf die Komplexität der CH-Strukturen sind die geringen Abweichungen von der Zielfrequenz der direkte Beweis dafür, wie erfolgreich und präzise die Auswertungen und daraus folgenden Abschätzungen der einzelnen Zwischenmessungen waren. Insgesamt konnten bis auf die mechanischen Eigenmoden alle Ergebnisse der Simulationen durch entsprechende Messungen in guter Näherung verifiziert werden. In jeder Kavität wurden zwei dynamische Tuner verbaut, welche statische und dynamische Frequenzabweichungen im späteren Betrieb ausgleichen können. Die dynamischen Tuner wurden hinsichtlich ihrer mechanischen Stabilität und der erzeugbaren Frequenzänderung sowie ihrer mechanischen Eigenfrequenzen ausführlich mit Hilfe der Simulationsprogramme CST Studio Suite und Ansys Workbench untersucht und optimiert. Um die Ergebnisse der Simulationen zu überprüfen wurden ein eigens dafür entworfener und in der Werkstatt des Instituts für Angewandte Physik gefertigter Messaufbau verwendet, welcher es ermöglichte alle entscheidenden Eigenschaften der dynamischen Tuner präzise zu vermessen. Insgesamt stellen die ausführlichen Messungen mit Hilfe des entworfenen Aufbaus die bisher umfassendsten Messungen dynamischer Balgtuner innerhalb supraleitender CH-Strukturen dar und zeigen, mit welchen Abweichungen zwischen Simulationen und Messungen bei zukünftigen Kavitäten zu rechnen ist. Auch die Feldverteilung entlang der Strahlachse wurde während der Produktion der Kavitäten mit Hilfe der Störkörpermessmethode überprüft. Die dadurch ermittelten Werte stimmten mit einer maximalen Diskrepanz von 9% sehr gut mit den Simulationen überein.
Um eine möglichst gute Oberflächenqualität zu garantieren wurden an der Innenfläche beider Strukturen mindestens 200µm mit einer Mischung aus Fluss-, Salpeter und Phosphorsäure in mehreren Schritten abgetragen. Durch das Aufteilen der Behandlung in einzelne Schritte konnte der Einfluss der Oberflächenbehandlung auf die Resonanzfrequenz besser abgeschätzt und vorausgesehen werden. Dies führte, zusammen mit den Messungen zur Bestimmung der Drucksensitivität und der thermischen Kontraktion der Kavität beim Abkühlen, zu der hohen Übereinstimmung der gemessenen finalen Resonanzfrequenz mit der Zielfrequenz.
Die abschließenden Kalttests der beiden Kavitäten, ohne Heliummantel, wurden am Institut für Angewandte Physik der Johann Wolfgang Goethe Universität in einem vertikalen Bad-Kryostaten durchgeführt. Die erste CH-Struktur konnte erfolgreich bis zu einem maximalen Feldgradienten von 9.2 MV/m getestet werden, was einer effektiven Spannung von 3.37 MV entspricht. Die unbelastete Güte fiel dabei von anfangs 1.08 ∙ 109 auf 2.6 ∙ 108 ab. Die Vorgaben des HELIAC-Projektes liegen bei einem Beschleunigungsgradienten von 5.5 MV/m mit einer unbelasteten Güte von mindestens 3 ∙ 108. Diese Werte wurden von der ersten Kavität deutlich übertroffen, sodass sie für den Betrieb innerhalb des ersten Kryomoduls uneingeschränkt verwendet werden kann.
Bei der zweiten Kavität trat beim Abkühlen auf 4.2 K ein Vakuumleck auf, welches unter Raumtemperatur nicht detektierbar war. Aufgrund der schlechten Vakuumbedingungen innerhalb der Kavität konnten somit keine Messungen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit durchgeführt werden, solange das Kaltleck vorhanden war. Ein erneuter Kalttest der Kavität nach Beseitigung des Lecks konnte zeitlich nicht mehr im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt werden und ist aus diesem Grund Gegenstand nachfolgender Untersuchungen.
Insgesamt stellen die Entwicklungen, Untersuchungen und Messungen im Rahmen der hier vorgestellten Dissertation einen entscheidenden Schritt zur Inbetriebnahme des ersten Kryomoduls des HELIAC's sowie der Entwicklung weiterer CH-Kavitäten dar. Das überarbeitete Design der CH-Strukturen hat sich als erfolgreich erwiesen, weswegen es als Ausgangspunkt für die Entwicklung aller nachfolgenden CH-Strukturen des HELIAC, bis hin zur Fertigstellung des kompletten Beschleunigers, verwendet wird.
Als Plasmafenster wird ein Aufbau bezeichnet, welcher zwei Bereiche unterschiedlicher Drücke voneinander trennt, Teilchenstrahlen jedoch nahezu verlustfrei passieren lässt.
Diese Anwendung einer kaskadierten Bogenentladung wurde von A. Hershcovitch vorgeschlagen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein solches Plasmafenster mit Kanaldurchmessern von 3.3 mm und 5.0 mm aufgebaut sowie die erreichbaren Druckunterschiede untersucht.
Auf der Bestimmung des Einflusses der Plasmaparametern und deren Abhängigkeit von äußeren Parametern auf die erreichbare Trennung der Druckbereiche liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit.
Ein ausgeklügeltes optisches System ermöglicht die simultane Aufnahme mehrerer Spektren entlang der Entladungsachse, welche die gleichzeitige Bestimmung der Elektronendichte und -temperatur ermöglichen.
Für die Analyse der Plamaparameter aus über 6700 Spektren wird eine selbst entwickelte Software genutzt.
Die gemessenen Elektronendichte reicht von 8e14 cm^-3 bis zu 4.2e16 cm^-3.
Sie skaliert sowohl mit der Entladungsstromstärke als auch dem Teilchenfluss.
Für die Elektronentemperatur stellen sich Werte zwischen 1 eV und 1.3 eV ein, sie variiert nur leicht mit der Stromstärke und dem Teilchenfluss.
Wie später gezeigt wird, stimmen die hier präsentierten Daten gut mit Ergebnissen aus Simulationen und Experimenten anderer Arbeitsgruppen überein.
Als Betriebsgas wurde eine 98%Ar-2%H2 Mixtur genutzt, da die Stark-Verbreiterung der H-beta-Linie sowie die physikalischen Eigenschaften von Argon gut beschrieben sind und somit eine akkurate Elektronendichte- und -temperaturbestimmung ermöglichen.
Während die Drücke auf der Niederdruckseite einigen mbar entsprechen, werden auf der Hochdruckseite Drücke bis zu 750 mbar bei Teilchenflüsse zwischen 4.5e20 s^-1 und 18e20 s^-1 sowie Stromstärken von 45 A bis 60 A erreicht.
Die erzielten Druckverhältnisse entsprechen Werten zwischen 40 und 150, was eine Steigerung um einen Faktor von bis zu 12 gegenüber dem Druckverhältnis einer einfachen differentiellen Pumpstufe entspricht.
Zusätzlich zur Trennung der Druckbereiche kann am vorgestellten Experiment die Starkverbreiterung von Emissionslinien untersucht werden.
Vorteilhaft gegenüber anderen Aufbauten ist hier die Möglichkeit, zeitgleich Spektren unterschiedlicher Elektronendichten aufzunehmen.
Die entwickelte Software ist in der Lage, akkurate Halbwertsbreiten zu bestimmen und daher für eine solche Anwendung gut geeignet.
Alleinstellungsmerkmale dieses Aufbaus sind unter anderem die angesprochene Möglichkeit der simultanen Bestimmung von Plasmaparamertern und Linienverbreiterungen sowie der Verzicht auf Keramikisolatoren zwischen den Kühlplatten des Aufbaus.
Optische Analysen ergaben keine signifikante Schädigung der Bestandteile des Aufbaus nach einer Betriebsdauer von über 10 h; einzig die Kathodenspitzen müssen alle 5 h ausgetauscht werden.
Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeit wurden eine Master- sowie Bachelorarbeit betreut und erfolgreich zum Abschluss gebracht.
Wie im Rahmen dieser Arbeit gezeigt, ist das entwickelte Plasmapfenster in der Lage, zwei Bereiche unterschiedlicher Drücke zu trennen und diese Trennung sicher aufrecht zu erhalten.
Die zugrundeliegenden Plasmaparameter sind erforscht und ihr Einfluss auf die Trennungseigentschaft des Plasmafensters beschrieben.
Als nächsten Schritt bietet sich die Erschließung technischer Einsatzmöglichkeiten des Plasmafensters an, so könnte dieses als Plasmastripper oder zum Schutz einer Beschleunigerstruktur vor durch Kollisionsexperimente entstandene radioaktive Isotope oder Sekundärteilchen.
Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt in der erfolgreichen Entwicklung von vier neuen Methoden zur Darstellung von Sulfonen und von einer neuen Methode zur Synthese von N-Aminosulfonamiden. Dabei sollen die Strukturmotive von Sulfonen und Sulfonamiden aus stabilen Startmaterialien in einer einfachen Durchführung, vorzugsweise in einer Eintopf-Synthese oder Multikomponenten-Reaktion, aufgebaut und der Reaktionsmechanismus weitestgehend experimentell aufgeklärt werden. In diesem Rahmen konnte die Lücke einer Nickel-katalysierten Darstellung von Diarylsulfonen sowohl unter thermischen als auch unter photochemischen Bedingungen gefüllt werden. Zusätzlich konnten im Bereich der SO2-Fixierung Sulfonylradikale mittels Diaryliodoniumsalzen und sichtbaren Licht erzeugt werden, die mit dem entsprechenden Quencher zum Sulfonamid oder Sulfon weiter reagieren konnten.
Zielsetzung: Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss des neuen, rauschoptimierten virtuell monoenergetischen Rekonstruktionsalgorithmus (VMI+) von abdominellen Dual-Energy CT (DECT) Aufnahmen bei Patienten mit gastrointestinalem Stromatumor (GIST) hinsichtlich der objektiven und subjektiven Bildqualität zu evaluieren sowie die Vorteile dessen im Vergleich zu den bislang verwendeten Algorithmen aufzuzeigen.
Material und Methoden: 45 DECT Datensätze von 21 Patienten mit GIST (12 Männer und 9 Frauen, durchschnittliches Alter: 63.4 ± 9.2 Jahre) wurden sowohl mit einem linear gemischten Algorithmus (M_0.6), mit dem traditionellen virtuell monoenergetischen Algorithmus (VMI) als auch mit dem rauschoptimierten VMI+ Algorithmus in 10 keV Intervallen von 40 bis 100 keV rekonstruiert. Zur objektiven Berechnung des Signal-zu-Rausch Verhältnisses („signal-to-noise ratio“=SNR) sowie des Kontrast-zu-Rausch Verhältnisses („contrast-to-noiseratio“=CNR) wurde die Signalabschwächung der GIST-Läsionen und abdomineller Metastasen in den drei Rekonstruktionsvarianten in Hounsfield Units (HU) gemessen. Die Beurteilung der subjektiven allgemeinen Bildqualität, der Abgrenzbarkeit der Läsionen, der Bildschärfe sowie des Bildrauschens im jeweiligen Rekonstruktionsalgorithmus wurde von drei Radiologen unter Verwendung von Likert-Skalen durchgeführt.
Ergebnisse: Die objektive Bildqualität wies die höchsten Werte in den 40 keV VMI+ Serien auf (SNR: 11.0 ± 4.7; CNR: 9.0 ± 4.1) und war somit signifikant besser als die M_0.6 Serie (SNR: 7.5 ± 2.8; CNR: 5.5 ± 2.7) und alle VMI Serien (bei allen P < 0.001). Bezüglich der subjektiven Bildqualität und der Bildschärfe wurden die 60 keV VMI+ Rekonstruktionen bevorzugt (Median: 5; P ≤ 0.008). Die subjektive Einschätzung bezüglich der Abgrenzbarkeit der GIST Läsionen erzielte die besten Werte in den 40 keV und 50 keV VMI+ Rekonstruktionen (beide Mediane: 4). Das Bildrauschen wurde in den 90 keV und 100 keV VMI und VMI+ Rekonstruktionen als am geringsten beurteilt (alle Mediane: 5).
Schlussfolgerung: Niedrigenergetische VMI+ Rekonstruktionen erhöhen signifikant das Signal-zu-Rausch Verhältnis sowie das Kontrast-zu-Rausch Verhältnis verglichen mit den traditionellen VMI Rekonstruktionen und der linear gemischten M_0.6 Bildserie und verbessern sowohl die objektive als auch die subjektive Bildqualität abdomineller DECT Aufnahmen bei Patienten mit GIST signifikant.
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Langzeitüberleben von Patienten, die sich einer MitraClip-Implantation unterzogen haben, zu untersuchen. Da-bei wurden die beiden Ätiologien der MI gesondert betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass es zwischen Patienten mit degenerativer und funktioneller Insuf-fizienz keine nennenswerten Unterschiede in Bezug auf den Langzeitverlauf gibt.
Es konnten jedoch Parameter herausgestellt werden, mit deren Hilfe man eine prognostische Aussage über das Langzeitüberleben treffen könnte. Diese Arbeit erbrachte Hinweise darauf, dass die TAPSE durchaus Einfluss auf das Langzeitüberleben bei Patienten haben kann. Aktuelle Studien bele-gen einen solchen Zusammenhang ebenfalls.
Es bleibt abzuwarten, ob sich dieses Verfahren weiterhin etablieren kann und welchen Stellenwert die katheterbasierte Cliptherapie der Mitral-klappe im Vergleich zu chirurgischen und anderweitig interventionellen Klap-pentherapieverfahren einnehmen wird.
Die Prognose eines malignen Glioms ist trotz verschiedener Therapiemöglichkeiten noch immer sehr schlecht. Zwar hat sich für die Primärsituation seit 2005 eine Standardtherapie etabliert, doch im Rezidivfall fehlt es weiterhin an einer einheitlichen Behandlung. Das Ziel dieser retrospektiven Datenerfassung war es, den prognostischen Stellenwert klinisch- pathologischer Parameter zu vergleichen und eine Konsensempfehlung zu erarbeiten. Zusätzlich wurde ein Teil dieser Daten im Rahmen einer multizentrischen retrospektiven Analyse des DKTKs zur Validierung des im Zuge dessen entwickelten prognostischen RRRSs erhoben und verwendet.
Grundlage dafür bildeten die in der internen Datenbank „Orbis“ und in archivierten Patientenakten gespeicherten Daten von Patienten, die zwischen 07/2009 und 02/2017 in der Klinik für Strahlentherapie am Universitätsklinikum Frankfurt am Main therapiert wurden. Hierbei handelte es sich um Patienten mit einem histologisch gesicherten Glioblastomen WHO Grad IV zum Zeitpunkt der ReRT. Die mediane Gesamtdosis betrug 28 Gy (20-60 Gy), die mediane Einzeldosis 3,5 Gy/Tag (1,8-4 Gy).
Es wurden 102 Patienten eingeschlossen, wobei zwei Patienten als primäre Diagnose ein niedriggradiges Gliom WHO Grad I/II, sechs ein Astrozytom WHO Grad III und 96 ein Glioblastomen WHO Grad IV aufwiesen. Das durchschnittliche Alter betrug 55 Jahre und die mittlere Zeit zwischen initialer und erneuter RT 21,07 Monate. Im Rezidivfall unterzogen sich 40 Patienten einer chirurgischen Intervention, bei welcher es sich in 32 der Fälle um eine totale und acht Mal um eine subtotale Resektion handelte. Des Weiteren erhielten 52 der Patienten eine Chemotherapie mit Temozolomid, 20 eine mit CCNU, 17 mit Avastin und fünf bzw. acht ein anderes oder kein Chemotherapeutikum.
Das mOS nach initialer Diagnosestellung eines malignen Glioms ergab 42,64 Monaten, das progressionsfreie Überleben 14,77 Monate. Das mOS nach der ReRT lag bei 11,8 Monaten und der mediane Zeitraum bis zu einem erneuten Progress betrug 4,25 Monate.
Bezüglich der Primärdiagnose konnten die initiale Histologie (p = 0,002), das Alter (p = 0,016) und der MGMT-Promotor-Status (p = 0,001) als statistisch signifikante Einflussfaktoren identifiziert werden. Demnach wiesen jüngere Patienten mit einer niedriggradigeren Histologie sowie einer Hypermethylierung des MGMT-Promotors eine bessere Prognose auf. Der KPS (p < 0,001), die Zeit zwischen erster und zweiter Bestrahlung (p = 0,003), der MGMT-Promotor-Status (p = 0,025) und das Tumorwachstum (p = 0,024) waren determinante Faktoren hinsichtlich des Outcomes nach der ReRT. Außerdem zeigte sich, dass eine Gesamtstrahlendosis von mehr als 28,90 Gy auf statistisch signifikante Art und Weise (p = 0,042) mit einem längeren OS nach erneuter RT assoziiert war, sowie eine Parietal- bzw. Temporallappenlokalisation (p = 0,009) mit einem längeren progressionsfreien Überleben. Was die Therapiemodalitäten angeht, zeigte sich keine der anderen überlegen.
Die erneute Validierung dieser Daten mit dem RRRS ergab ebenfalls ein statistisch signifikantes Ergebnis bezogen auf die durchschnittliche Überlebenszeit zwischen den einzelnen prognostischen Gruppen ab dem Zeitpunkt der ReRT.
Die Ergebnisse dieser Arbeit legen dar, dass noch immer keine optimale Therapie für Patienten mit rezidivierendem Glioblastomen existiert und weiterhin Forschungsbedarf in der Modifizierung bestehender Behandlungsoptionen sowie in der Entwicklung neuer Therapiemöglichkeiten besteht. Des Weiteren unterstreichen sie die Wichtigkeit und den Wert spezifischer Einflussfaktoren zur Prognoseabschätzung und die Notwendigkeit des Einschlusses bedeutender neuer molekularer Marker anhand der WHO- Klassifikation von 2016 für zukünftige Studien.
Die Extrauteringravidität (EUG) ist eine relativ häufige und bei zu spätem Erkennen schwerwiegende bis tödliche Anomalie der Schwangerschaft. Rund 2 % aller Schwangerschaften befinden sich extrauterin, z. B. im Eileiter, im Eierstock oder in der Bauchhöhle. Das Symptomspektrum kann vielfältig sein und reicht u. a. von Symptomfreiheit bis hin zu Schockzuständen durch innere Blutungen. Die maternale Sterblichkeit lag zu Beginn des letzten Jahrhunderts noch sehr hoch, da die Diagnose nicht oder zu spät gestellt wurde bzw. keine adäquate Therapie verfügbar war. Durch sensible Schwangerschaftstest, welche die β-Untereinheit des hCGs nachweisen, und den transvaginalen Ultraschall können heute pathologische Schwangerschaftsverläufe früh detektiert und ebenso früh interveniert werden. Je nach Fortschritt und Lokalisation der EUG stehen verschiedene Therapiemöglichkeiten zu Verfügung. Ambulant kann eine einmalige Methotrexatinjektion erfolgen. Auch chirurgische Methoden sind eine Therapieoption.
In dieser Arbeit wurden die 8.040 Publikationen, die zwischen 1900 und 2012 zum Thema EUG erschienen sind und ins Web of Science aufgenommen wurden, szientometrisch analysiert, um quantitative und qualitative Aussagen bezüglich der Publikationen und dem Forschungsverhalten treffen zu können. Quantitativ wurden u. a. die Publikationsleistung einzelner Länder, Autoren und Fachzeitschriften sowie verschiedene Kooperationen evaluiert. Die qualitative Beurteilung betrachtete neben Zitationszahlen, Zitationsraten und modifizierten H-Indizes auch Impact-Faktoren (IF). Eine derartige Untersuchung existiert zum jetzigen Zeitpunkt nicht.
Im betrachteten Zeitraum sind die Publikations- und Zitationszahlen stetig gestiegen. Dies lässt auf ein gestiegenes wissenschaftliches Interesse für EUGen schließen. Außerdem ist über die Jahre auch die Anzahl der Autoren pro Publikation gestiegen, was auf eine vermehrte Zusammenarbeit zwischen Autoren, Institutionen und Ländern hindeutet. Als meistpublizierend kristallisierten sich die USA heraus. Auch bezüglich des modifizierten H-Index`, der erhaltenen Zitierungen und der meisten Institutionen, die das Thema EUG beforschen, sind die USA führend. Im Gegensatz dazu ist Israel mit einem weitaus geringeren BIP unter den 5 meistpublizierenden Ländern zu finden. Israels Publikationszahl pro BIP zeigt, dass die Forschung einen hohen Stellen¬wert hat, aus der qualitativ hochwertige Ergebnisse resultieren, was durch die hohe Zitationsrate und den modifizierten H-Index untermauert wird. Unter den Zeitschriften sind Fertility and Sterility, American Journal of Obstetrics & Gynecology und Obstetrics & Gynecology quantitativ die Spitzenreiter. Werden jedoch qualitative Parameter wie der IF betrachtet, siedeln sich die genannten Periodika im hinteren Drittel ein. Im Gegensatz zu Journalen mit hohen IF, wie das New England Journal of Medicine (IF = 51,658) und The Lancet (IF = 39,060) haben die meistpublizierenden Journale ein eingeschränktes Themengebiet, was erheblichen Einfluss auf den IF hat. Unter den 15 meistpublizierenden Fachjournalen werden 14 in englischer Sprache veröffentlicht. Nur die Fachzeitschrift Geburtshilfe und Frauenheilkunde publiziert deutschsprachige Fachbeiträge. Parallel dazu sind mehr als 92 % der Veröffentlichungen in Englisch publiziert worden. Ursächlich hierfür sind unter anderem die Vorauswahl, die vom WoS getroffen wird und die Anerkennung der englischen Sprache als Sprache der Wissenschaft. Mit Abstand die meisten Publikationen wurden im Themengebiet Obstetrics & Gynecology veröffentlicht. Da die EUG ein gynäkologisches Krankheitsbild ist, ist dies wenig verwunderlich. Weltweit führende Institution hinsichtlich der Publikationen ist die University of London. Mit 168 Publikationen reihen sich die weltbekannten amerikanischen Universitäten aus Pennsylvania, Yale und die Harvard University hinter der britischen Einrichtung ein. Hinsichtlich der Zahl der Zitierungen liegt die Londoner Universität hinter dem Center for Disease Control, das in den USA angesiedelt ist. Unter den Autoren genießt der Amerikaner Kurt T. Barnhart (81 Publikationen) großes Ansehen. Diese Veröffentlichungen wurden über 1.000 Mal zitiert. Sein modifizierter H-Index von 19 wird von Hervé Fernandez (mod. H-Index 24) noch übertroffen. Mit 79 Publikationen reiht er sich hinter Barnhart ein. Durch die Genderanalyse wird ersichtlich, dass weitaus weniger Frauen als Autoren in Erscheinung treten, wobei nur ca. 22 % der Autorennamen ihrem Geschlecht zugeordnet werden konnten.
Diese szientometrische Analyse zum Thema EUG liefert einen Überblick über die quantitative und qualitative Entwicklung der internationalen Forschung zeigt die wissenschaftliche Anerkennung auf, interpretiert Ergebnisse und hinterfragt sie kritisch.
Filmgespräche und Contact-sheets als Mittel der Analyse von Dokumentarfilmen des Uncontrolled Cinema
(2019)
In dieser Arbeit betrachte ich den Herstellungsprozess von Dokumentarfilmen aus der subjektiven Sicht der Filmemacher. Anhand von ausgewählten Filmen hinterfrage ich die Umstände ihrer Entstehung. Es ist eine Filmgespräch zentrierte Arbeit. Bevor ich den Filmemacher oder die Filmemacherin besuche schaue ich mir einige seiner Filme an und spreche dann gezielt über ein, zwei oder drei verschiedene Filmprojekte mit ihm. Ich nehme den Filmemacher mit der Kamera auf und bin dabei gleichzeitig auch Gesprächspartner. Zu Beginn meiner Arbeit wurde mir einmal geraten, doch mit Büchern zu arbeiten und auf Interviews zurückzugreifen, die schon verschriftlicht worden sind. Doch jedes Buch verfolgt seine eigene Agenda, seine eigene Zielsetzung, und der Herstellungsprozess wird meistens nur fragmentarisch behandelt. Das Filmemachen ist eine gesellschaftliche ästhetische Praxis, die sehr komplex ist und sehr vielen Einflüssen unterliegt, wie zum Beispiel 1.) ständig wechselnde Orte, an denen ein Filmteam über einen längeren Zeitraum zusammenarbeitet; 2.) Protagonisten, mit denen man über einen längeren oder kürzeren Zeitraum etwas zu tun hat und wodurch sich auch noch nach den Dreharbeiten Freundschaften entwickeln können; 3.) das Arbeiten mit einer Kamera- und Tontechnik, die sich immer wieder verändert, wodurch man sich auf neue Technik einlassen muss und lernen muss, damit umzugehen; 4.) finanzielle Probleme, weil das Filmemachen als freier Filmemacher teuer ist und Fördermittel beantragt werden müssen; 5.) die Frage, ob mit dem gefilmten Bildmaterial am Ende eine Geschichte erzählt werden kann und ob die Protagonisten sich damit wohl fühlen.
Filmgespräche und Contact-sheets als Mittel der Analyse von Dokumentarfilmen des Uncontrolled Cinema
(2019)
In dieser Arbeit betrachte ich den Herstellungsprozess von Dokumentarfilmen aus der subjektiven Sicht der Filmemacher. Anhand von ausgewählten Filmen hinterfrage ich die Umstände ihrer Entstehung. Es ist eine Filmgespräch zentrierte Arbeit. Bevor ich den Filmemacher oder die Filmemacherin besuche schaue ich mir einige seiner Filme an und spreche dann gezielt über ein, zwei oder drei verschiedene Filmprojekte mit ihm. Ich nehme den Filmemacher mit der Kamera auf und bin dabei gleichzeitig auch Gesprächspartner. Zu Beginn meiner Arbeit wurde mir einmal geraten, doch mit Büchern zu arbeiten und auf Interviews zurückzugreifen, die schon verschriftlicht worden sind. Doch jedes Buch verfolgt seine eigene Agenda, seine eigene Zielsetzung, und der Herstellungsprozess wird meistens nur fragmentarisch behandelt. Das Filmemachen ist eine gesellschaftliche ästhetische Praxis, die sehr komplex ist und sehr vielen Einflüssen unterliegt, wie zum Beispiel 1.) ständig wechselnde Orte, an denen ein Filmteam über einen längeren Zeitraum zusammenarbeitet; 2.) Protagonisten, mit denen man über einen längeren oder kürzeren Zeitraum etwas zu tun hat und wodurch sich auch noch nach den Dreharbeiten Freundschaften entwickeln können; 3.) das Arbeiten mit einer Kamera- und Tontechnik, die sich immer wieder verändert, wodurch man sich auf neue Technik einlassen muss und lernen muss, damit umzugehen; 4.) finanzielle Probleme, weil das Filmemachen als freier Filmemacher teuer ist und Fördermittel beantragt werden müssen; 5.) die Frage, ob mit dem gefilmten Bildmaterial am Ende eine Geschichte erzählt werden kann und ob die Protagonisten sich damit wohl fühlen.
Die meisten Informationen, die uns über Frauen im Römischen Reich zur Verfügung stehen, wurden von Männern in literarischen Texten und Rechtsquellen aufgeschrieben. Ein Thema, mit dem das Leben von Frauen des Römischen Reichs näher beleuchtet werden kann, sind Rechtstexte, die sich mit Themen beschäftigen, in denen Frauen eine zentrale Rolle spielen.
Weite Teile der Bevölkerung des Römischen Reichs konnten im zweiten und dritten nach- christlichen Jahrhundert zwischen lokalen und römischen Rechtsangeboten wählen, um be- stimmte Probleme des Alltags zu lösen. Innerhalb des römischen Reichs entstanden zu dieser Zeit Rechtstexte unterschiedlicher Kulturen und verschiedene Rechtssysteme entwickelten unterschiedliche Lösungen für sich inhaltlich überschneidende Themenbereiche und Probleme.
In Rom verschriftlichten römische Juristen ihre Gedanken zu theoretischen Fallbeispielen und gewannen in großen Teilen des römischen Reichs Ansehen. Teile davon liegen uns heute als die im fünften und sechsten Jahrhundert zusammengetragenen Digesten vor. In der römischen Provinz Palaestina lebten jüdische Gelehrte, Rabbinen, die über Jahrhunderte mündlich weitergegebenes Wissen und entwickelte Rechtsbestimmungen aufschrieben, die als die Schriften der Mischna und Tosefta überliefert wurden.
In der Dissertation werden anhand der Lebensabschnitte einer Frau wie sie in der Mischna gezeichnet werden – die Kindheit und Jugend in der Familie des Vaters, das Leben als Ehefrau und das Leben als Witwe – untersucht, welche Handlungsspielräume sich für Frauen in den Texten ergeben und welche Erwartungen an Frauen gestellt werden. Die untersuchten Abschnitte der Mischna und Tosefta werden mit Texten aus den Digesten verglichen.
Obwohl die jüdischen und römischen Rechtstexte auf Traditionen beruhen, die unabhängig voneinander entstanden, beschäftigen sie sich mit den gleichen Themen, nämlich mit dem Erwachsenwerden von jungen Frauen, Fragen des Erbrechts, der Heirat und dem Ende von Ehen durch den Tod des Ehemannes oder eine Scheidung. Weiterhin wird deutlich, dass die Autoren der jüdischen Rechtstexte als Bewohner des Römischen Reichs sich mithilfe von Bestimmungen für das Verhalten verschiedener Mitglieder ihrer Gesellschaft zugleich als Teil der griechisch–römischen Welt sahen und sich von dieser durch eigene Traditionen abgrenzten. Aus der Sicht der Rabbinen konnte das Verhalten von Frauen ihre Gruppenzugehörigkeit nach außen sichtbar machen.
Die Kenntnis der Struktur von Biomolekülen und der biologischen Abläufe, in welche diese involviert sind, ist grundlegend für die Entwicklung von medizinischen Behandlungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Systeme zur Untersuchung von Biomolekülen, insbesondere Proteinen, hergestellt. Im Mittelpunkt stand die Entwicklung von Materialien, welche neue Möglichkeiten zur Präparation von Proteinen zur Untersuchung derer Struktur mittels Kryo-Transmissionselektronenmikroskopie (Kryo-TEM) eröffnen. In zwei weiteren Projekten wurden biomimetische Systeme aufgebaut, welche die Oberfläche eines Biomoleküls oder biologischen Ensembles nachahmen und hierdurch deren Untersuchung ermöglichen. Hier wurden Systeme zur einfachen Nachbildung biologischer Membranen oder Proteinoberflächen betrachtet.
Eine wichtige Methode zur Untersuchung der dreidimensionalen Struktur von Biomolekülen ist die Kryo-TEM. Zur Mikroskopie werden die Biomoleküle in wenige Mikrometer großen Löchern eines amorphen Kohlenstofflochfilms mittels einer wenige Nanometer dicken Schicht aus amorphem Eis fixiert. Hierfür wird ein dünner Film einer wässrigen Probe auf den Kohlenstofflochfilm aufgebracht und gefroren. Insbesondere für Membranproteine ist die Herstellung derartiger Proben schwierig, da die Proteinpartikel zur Aggregation und Adsorption an dem Kohlenstofflochfilm neigen, wodurch keine Partikel in den Löchern des Kohlenstofffilmes auftreten, welche mikroskopiert werden können.
In dieser Arbeit wurden Materialien zur Verbesserung der Präparation von Proteinen für die Kryo-TEM entwickelt. Es wurden hierfür verschiedene biorepulsive Materialien, auch solche, welche eine spezifische Anbindung der Biomoleküle erlauben, untersucht. Da in der TEM die Probe durchstrahlt wird, eignen sich Nanometer dünne Membranen dieser Materialien als Trägermaterial für die Biomoleküle, da sie nur zu einem geringen Hintergrund führen. Zum einen wurden Nanomembranen durch die chemische Quervernetzung von Nanometer dicken Hydrogelfilmen mit verschiedenen quervernetzenden Molekülen hergestellt. Zum anderen wurden Trägerfilme, wie amorphe Kohlenstofffilme oder Kohlenstoffnanomembranen (engl. carbon nanomembranes, CNM) biorepulsiv funktionalisiert. Darüber hinaus wurde eine Nitrilotriessigsäure(NTA)-funktionalisierte Hydrogel-beschichtete Nanomembran entwickelt, welche markierte Proteine selektiv über einen His-Tag bindet.
Neben der Entwicklung von Materialien zur Untersuchung von Proteinen mittels Kryo-TEM wurden Beschichtungen hergestellt, welche die Oberfläche eines Biomoleküls oder eines Ensembles von Biomolekülen nachahmen. Diese Modelloberflächen sollten ebenfalls die Untersuchung von Eigenschaften der biologischen Systeme ermöglichen. Biologische Membranen bestehen aus einem Ensemble von Biomolekülen. Eine Vielzahl verschiedener Biomolekülen tritt in einer komplexen Anordnung in diesen dünnen Membranen auf. Es wurde versucht, strukturierte Membranen mit lokalen Variationen der physikalischen und chemischen Eigenschaften, jedoch weitaus weniger komplexen Aufbau, herzustellen. Die hergestellten Membranen mit biologisch relevanten Strukturen im Mikrometer- bis Zentimeterbereich, können nach weiterer Forschung als einfache Modellsysteme zur Nachahmung ihrer komplexen biologischen Vorbilder dienen.
In einem weiteren Projekt wurde eine Modelloberfläche für die Bindungstasche des Proteins FimH, welches eine wichtige Rolle in der bakteriellen Adhäsion spielt, entwickelt. In dem Kooperationsprojekt mit der Arbeitsgruppe Lindhorst wurde ein Modellsystem entwickelt, welches dazu dient, herauszufinden, inwiefern eine Funktionalisierung einer Aminosäurevon FimH über eine vorgeschlagenen Ligationsstrategie möglich ist. Das Modellsystem besteht aus einer biorepulsiven Hydrogel-Matrix, aus welcher die Seitenkette der Aminosäure Tyrosin in die Lösung exponiert ist. Die Substrat-katalysierte Reaktion der Aminosäuren-Seitenkette mit dem Photoschalter wurde mithilfe eines Bakterienadhäsionstests untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sich die vorgeschlagene Ligationsstrategie unter Berücksichtigung von Nebenreaktionen zur Modifizierung des Proteins eignet.
Es konnten vier neuartige Systeme, welche die Probenpräparation zur Untersuchung von Proteinen mittels Kryo-TEM vereinfachen, entwickelt werden. Die Ergebnisse sind von wissenschaftlicher Relevanz, da sie die Strukturbestimmung vieler Proteine deutlich vereinfachen und hierdurch beschleunigen können. Außerdem wurden biomimetische Beschichtungen entwickelt, welche entweder Proteinoberflächen oder Biomembranen nachahmen. Die entwickelten Modellsysteme erweitern das Spektrum an Möglichkeiten, Biomoleküle oder biologische Ensembles zu untersuchen.
Generierung CMV-spezifischer T-Zellen aus mononukleären Zellen von CMV-seronegativen Spendern
(2019)
Die positive Entwicklung der adoptiven Zelltherapie zu einer effektiven und sicheren Therapieform ist enorm wichtig für die Behandlung von Patienten mit einer opportunistischen Infektion, wie bspw. mit CMV oder EBV, nach einer Stammzelltransplantation.
Bei (CMV-)seropositiven Spendern besteht die Möglichkeit der Selektion von VST und somit eine Therapieoption für den CMV-Infizierten Empfänger. Aufgrund der nicht vorhandenen VST bei einem negativen Spender, besteht die Option einer Infusion von selektierten VSTs bei einem CMV-infizierten Empfänger nicht. Dies ist ein besonderes Problem bei seropositiven Patienten, die die Stammzellen eines seronegativen Spenders erhalten haben und bei denen die Gefahr einer Reaktivierung des Virus besonders hoch ist.
Um einen möglichen Lösungsansatz hierfür zu finden, wurde in dieser Arbeit versucht Zellen zu generieren, die eine adoptive Zelltherapie bei dem oben genannten Spender/Empfänger-Konstellation ermöglichen.
Der Forschungsansatz dahinter war, aus naiven T-Zellen des seronegativen Spenders, durch Priming mit einem CMV-spezifischen Antigens, in diesem Fall CMV-pp65, VST zu generieren. Um diese herstellen zu können wurden mehrere Versuchsabläufe getestet. Zunächst inkubierte man unmanipulierte PBMCs mit CMV-pp65-geprimten Monozyten in verschiedenen Koinkubation-Ratios. Dies führte nicht zum gewünschten Erfolg.
In dieser Arbeit erfolgte die Selektion der Monozyten via Adhärenzmethode und mittels Microbeads. Da die Monozytenreinheit nachweislich Microbeads-Methode signifikant höher war, als die Reinheit mittels der Adhärenzmethode verließ man diese und arbeitete nur noch mit Microbeads, um ein besseres Verhältnis der Koinkubation zu erzielen.
Um einen möglichen Erfolg zu erzielen wurden in einem nächsten Schritt die selektierten Monozyten zu dendritischen Zellen (DC) weiterentwickelt und wiederum mit unmanipulierten PBMCs inkubiert.
Leider konnten auch mit dieser Herangehensweise keine VST in der Zellkultur nachgewiesen werden. Weiterführend orientierte man sich in dieser Arbeit an einem Protokoll von Wölfl et al46. Hierbei wurden statt unmanipulierten PBMCs, nur CD45RA+ naive T-Zellen aus den PBMCs verwendet, die mit CMV-pp65-geprimten DCs geprimt wurden.
Orientierend an dem Protokoll von Wölfl et al. entwickelten wir einen Versuchsaufbau bestehend aus DC-Generierung, CD45RA+-Zellselektion und Koinkubation der Zellen. Dieses 13-tägige Protokoll wurde bei 5 seronegativen Spendern durchgeführt und zeigte in der FACS Analyse CMV-spezifische T-Zellen.
Der prozentuelle Anteil der VST betrug zwischen 0,33-5,70%.
Somit konnte gezeigt werden, dass es möglich ist VST aus seronegativem Spenderzellen zu generieren und ermöglicht somit Patienten mit seronegativen Stammzellspendern, die an einer CMV-Reaktivierung/Infektion leiden, die Option der adoptiven Zelltherapie, trotz Nichtvorhandenseins von VST im Spenderblut.
Das Strukturgleichungsmodell (SEM) wird in den Sozial- und Verhaltenswissenschaften oft verwendet, um die Beziehung zwischen latenten Variablen zu modellieren. In der Analyse dieser Modelle spielt die Bewertung der Modellgüte eine wesentliche Rolle, wobei geprüft werden soll, ob das untersuchte Modell (Zielmodell) zu den erhobenen Daten passt. Dafür werden verschiedene inferenzstatistische und deskriptive Gütemaße verwendet. In nichtlinearen SEM, in denen nichtlineare Effekte, wie beispielsweise Interaktionseffekte, modelliert werden, gibt es bisher allerdings keine Verfahren, um die Modellgüte ausreichend prüfen zu können. Insbesondere der χexp2-Test ist für verschiedene nichtlineare SEM nicht geeignet (vgl. Klein & Schermelleh-Engel, 2010; Mooijaart & Satorra, 2009).
In dieser Arbeit werden zwei unterschiedliche nichtlineare SEM betrachtet. Das erste dieser Modelle wird für die Analyse von Interaktions- und quadratischen Effekten verwendet (quadratisches SEM, QSEM). Das zweite Modell ist das Heterogene Wachstumskurvenmodell (HGM; Klein & Muthén, 2006). In diesem Modell wird das latente Wachstumskurvenmodell (LGM), mit dem individuelle Wachstumsverläufe modelliert werden können, um eine heterogene Varianzkomponente des Slope-Faktors erweitert. Diese Heterogenität des Slope-Faktors ist abhängig von den Ausgangswerten und Kovariaten.
Ziel dieser Arbeit war es, die Bewertung der Modellgüte für das QSEM und das HGM zu verbessern. Für das QSEM und das HGM wurde jeweils ein globaler Modelltest entwickelt („Quasi-Likelihood-Ratio-Test“; QLRT). Darüber hinaus wurden Differenztests für diese Art der Modelle diskutiert. Außerdem wurde für beide Modelle je ein Gütemaß bereitgestellt, um fehlende Nichtlinearität, wie fehlende nichtlineare Terme bzw. fehlende Heterogenität der Slope-Varianzen, aufdecken zu können (der Homoscedastic Fit Index, HFI, für das QSEM und der hhet-Test für das HGM).
Die Entwicklung der neuen Gütemaße ist im Wesentlichen von der verwendeten Schätzmethode abhängig. Für beide Modelle, das QSEM und das HGM, wurde in dieser Arbeit die Quasi-Maximum-Likelihood-Methode (Quasi-ML-Methode; Wedderburn, 1974) ausgewählt, mit der für beide betrachteten Modelle geeignete Schätzungen erzielt werden können (Klein & Muthén, 2006, 2007). Die Quasi-ML-Methode ist vergleichbar mit der Maximum-Likelihood-Methode, berücksichtigt allerdings Fehlspezifikationen der LogLikelihood-Funktion, wie beispielsweise kleinere Abweichungen von der angenommenen Verteilung. Für das QSEM wurde im Rahmen der Entwicklung der Modelltests eine zur Schätzung von QSEM entwickelte Quasi-ML-Methode (QML-Methode; Klein & Muthén, 2007) vereinfacht zu der „simplified QML“-Methode (sQML-Methode; Büchner & Klein, 2019). Für die sQML-Methode ist es erheblich einfacher als für die QML-Methode einen globalen Modelltest zu entwickeln. In einer Simulationsstudie konnte gezeigt werden, dass die sQML-Methode ähnlich gute Schätzeigenschaften wie die QML-Methode aufweist.
Die Idee der neuen globalen Modelltests für das QSEM und das HGM besteht darin, statt des für das lineare SEM verwendeten χexp2-Tests, der ein Likelihood-Quotienten-Test („Likelihood Ratio Test“, LRT) ist, einen Quasi-LRT (QLRT) zu verwenden, der auf der Quasi-ML-Methode basiert (Büchner & Klein, 2019; Büchner, Klein & Irmer, 2019). Wie für den χexp2-Test soll das Zielmodell mit einem unbeschränkten Vergleichsmodell verglichen werden. Ist der Unterschied zwischen den Modellen groß, wird darauf geschlossen, dass das Zielmodell nicht gut zu den Daten passt. Die Schwierigkeit bei der Entwicklung solcher QLRT liegt dabei in der Definition eines Vergleichsmodells. Die hier verwendete Idee für solche Vergleichsmodelle besteht darin, wie im χexp2-Test, die Beschränkungen durch das Zielmodell im Vergleichsmodell aufzuheben. Eine weitere Herausforderung ist die Bestimmung der asymptotischen Verteilung der QLRT-Statistiken, die nicht, wie viele LRT-Statistiken, asymptotisch χexp2-verteilt sind. Deshalb wurde die korrekte asymptotische Verteilung dieser Teststatistiken bestimmt, die das Ermitteln von p-Werten ermöglicht.
Globale Modelltests sind zwar geeignet, wichtige Aussagen zur Passung des Modells zu machen, ermöglichen aber keine direkte Aussage über den Vergleich zweier konkurrierender Modelle. Ein solcher Modellvergleich ist aber wichtig, um ein möglichst sparsames Modell zu erhalten. Zum Vergleich ineinander geschachtelter Modelle werden häufig Differenztests verwendet. Diese werden auch in der Arbeit mit dem QSEM und dem HGM empfohlen. Allerdings ist zu beachten, dass die Teststatistiken für mit der Quasi-MLMethode geschätzten Modelle nicht χexp2-verteilt sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine korrekte asymptotische Verteilung angegeben. Im Speziellen wurde der Differenztest für den Vergleich zwischen einem HGM und einem LGM vorgestellt, mit dem getestet wird, ob die im HGM modellierten heterogenen Slope-Varianzen notwendig sind.
Ein weiteres Ziel bestand darin, fehlende Nichtlinearität, die nicht in einem Modell berücksichtigt ist, aufzudecken. Dafür wurde ein Test für Regressionsmodelle, der hhet-Test (Klein, Gerhard, Büchner, Diestel & Schermelleh-Engel, 2016), angepasst. Für das SEM wurde dieser Test zu einem Fit-Index, dem HFI (Gerhard, Büchner, Klein & SchermellehEngel, 2017), weiterentwickelt und darin die Verteilung der Residuen der abhängigen Variable bewertet. Der HFI deckt dabei Veränderungen in der Verteilung auf, die durch fehlende nichtlineare Terme verursacht sind. Für das LGM wird der hhet-Test verwendet, um fehlende heterogene Entwicklungsverläufe aufzudecken. Es wird die Verteilung der mit dem LGM standardisierten beobachteten Variablen geprüft.
Für alle vorgeschlagenen Gütemaße wurden Simulationsstudien durchgeführt, um ihre Eignung für die Bewertung des QSEMs bzw. des HGMs zu prüfen. Die α-Fehler-Raten waren meistens nahe an dem erstrebten 5%-Niveau. Für den QLRT für das QSEM bei kleinen Stichproben und für den HFI bei komplexeren Modellen waren sie allerdings erhöht. Darüber hinaus zeigten die Tests insgesamt eine gute Teststärke für das Aufdecken von Fehlspezifikationen. Wie in allen statistischen Tests muss dafür die Stichprobengröße ausreichend groß sein. Die praktische Anwendbarkeit der beiden QLRTs, des hhet-Tests und des Differenztests für das HGM wurde anhand von empirischen Beispielen aufgezeigt.
Der VEGF-neutralisierende Antikörper Bevacizumab ist ein wichtiger Bestandteil der modernen Tumortherapie. Auch in der Glioblastom Therapie wird Bevacizumab eingesetzt, da in klinischen Studien eine Verlängerung des progressionsfreien Überlebens beobachtet wurde. Leider entwickeln sich schnell Resistenzen und das Gesamtüberleben konnte durch Bevacizumab in der Erstlinientherapie von Glioblastomen nicht verlängert werden.
Die genaue Wirkungsweise von Bevacizumab und somit auch die Resistenzentwicklung sind nur teilweise bekannt. Es wird vermutet, dass es durch Gefäßveränderungen zu einer Mangelsituation und zu Hypoxie kommt. Einige Studien deuten darauf hin, dass es neben der Wiedererlangung einer VEGF-unabhängigen Gefäßversorgung auch zu Resistenz gegen das durch Bevacizumab hervorgerufene, von Sauerstoffmangel gekennzeichnete Mikromilieu kommt. So konnte gezeigt werden, dass Bevacizumab-resistente Tumoren einen stark glykolytischen, sauerstoff-unabhängigen Zellmetabolismus aufweisen und vermehrt Laktat produzieren. Darüber hinaus wurde in Folge der Bevacizumab-Behandlung eine Fehlfunktion von Mitochondrien beobachtet. Unklar ist noch, ob die beschriebenen metabolischen Veränderungen ein Epiphänomen der Nährstoffmangelsituation sind oder ob sie kausal mit der Resistenzentwicklung in Zusammenhang stehen.
In der vorliegenden Arbeit sollte deshalb geprüft werden, ob die metabolische Umstellung hin zu einem glykolytischen, anaeroben Phänotyp eine hinreichende Bedingung zur Entwicklung einer Hypoxie- und Bevacizumabresistenz darstellt.
Hierzu wurden Glioblastomzellen (LNT229) derart verändert, dass sie keine oxidative Phosphorylierung durchführen konnten und rein auf die glykolytische Energiegewinnung angewiesen waren (rho0-Zellen). Diese Veränderung führte in-vitro zu einer Hypoxieresistenz der Zellen. Außerdem waren rho0-Zellen empfindlicher gegenüber Glukoseentzug und einer Behandlung mit dem Glykolyse-Inhibitor 2-Deoxyglucose (2DG). Des Weiteren waren im Mausmodell intrakranielle rho0-Tumorxenografts resistent gegenüber Bevacizumab. Diese Resistenz konnte durch zusätzliche Therapie mit 2DG wieder aufgehoben werden.
Somit konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass die Hemmung der oxidativen Phosphorylierung zu einem glykolytischen Phänotyp führt, der hinreichend ist, um eine Hypoxieresistenz und in Folge dessen eine Bevacizumabresistenz in Glioblastomzellen zu verursachen. Dies lässt einen kausalen Zusammenhang zwischen bereits in anderen Studien beschriebenen metabolischen Veränderungen und einer Bevacizumabresistenz in Tumoren vermuten. Der zelluläre Glukosestoffwechsel ist damit ein vielversprechender therapeutischer Angriffspunkt zur Vermeidung und Überwindung einer Bevacizumabresistenz.
Das Wirken des dänischen Bildhauers Niels Hansen Jacobsen (1861-1941) fällt in eine Zeit politischer Wirrungen infolge der Deutsch-Dänischen Kriege 1848-1850 und 1864. Dänemark unterliegt 1864 im Zweiten Deutsch-Dänischen Krieg, welcher im Namen des Deutschen Bundes gemeinsam von Preußen und Österreich gegen Dänemark geführt wird. Die Niederlage bedeutet das Ende des dänischen Gesamtstaats und Dänemark muss die Herzogtümer Schleswig, Holstein und Lauenburg an Deutschland abtreten. Im nördlichen Schleswig gerät die dänisch sprachige Bevölkerung dadurch unter preußische Herrschaft. Hat man hier zuvor bereitwillig geistesgeschichtliche und künstlerische deutsche Strömungen adaptiert, tritt nun eine politisch motivierte Abgrenzung von Deutschland auf.
Die Spannungen zwischen Dänemark und Deutschland äußern sich auch in den Kunstwerken Hansen Jacobsens. Zu seinem künstlerischen Gesamtwerk zählen unter anderem Großplastiken, von denen eine Auswahl in der vorliegenden Arbeit vorgestellt wird, um sein OEuvre zu charakterisieren und in den kulturellen und politischen Kontext seiner Zeit zu setzen. Stilistisch und thematisch unterscheiden sich diese Werke von dem Gros der dänischen Bildhauerei um die Jahrhundertwende: Hansen Jacobsen orientiert sich nicht an der kanonisierten klassizistischen Formensprache des einflussreichen dänischen Bildhauers Bertel Thorvaldsen (1770-1844), sondern entwickelt seinen eigenen Stil. Er wendet sich stilistisch gegen die klassizistische Tradition, um sich von Deutschland abzugrenzen und sich gegen die Verschiebung der Landesgrenze auszusprechen. Mit demselben Ziel wählt er oftmals die nordische Mythologie als Themengrundlage und intendiert eine Einflussnahme auf das politische Zeitgeschehen anhand seiner Kunstwerke. Dabei richtet er seine expressive Formensprache nach den zu vermittelnden Inhalten aus. Der kompromisslose Stil und die Sujets werden in den Kunstwerken Hansen Jacobsens zu Werkzeugen politischer Kritik.
Ziel: Es erfolgte eine Untersuchung der Langzeitergebnisse der mikrochirurgischen Dekompression bei lumbaler Spinalkanalstenose (LSS) in Bezug auf die Lebensqualität.
Material und Methoden: Zwischen 10/2010 – 12/2015 wurden 272 Patienten in der Klinik für Neurochirurgie des Universitätsklinikums Frankfurt am Main aufgrund einer LSS mikrochirurgisch dekomprimiert. Von ihnen wurden retrospektive Daten bezüglich demographischer und klinischer Kriterien erhoben. Ihre Lebensqualität wurde mithilfe des 36-Item Short Form Health Survey (SF-36) und den dazugehörigen Summenskalen bei einem Follow-Up von 3-8 Jahren beurteilt. 250 Patienten erfüllten die Einschlusskriterien, von denen 103 den Fragebogen vollständig ausfüllten.
Ergebnisse: Das präoperative Vorliegen einer Spondylolisthese °I, was signifikant mit dem weiblichen Geschlecht assoziiert ist, beeinflusste nicht das Outcome. Die relative Häufigkeit postoperativer Instabilität war bei präoperativem Vorliegen einer Spondylolisthese höher (2,4% vs. 1,3%). Die stationäre Liegedauer hängt signifikant mit der OP-Dauer zusammen, was mit einem niedrigen BMI signifikant mit einer niedrigeren Summenskala für körperliche Gesundheit (SKKÖ) zusammenhängt. Frauen erzielten insgesamt eine niedrigere psychische Summenskala als Männer.
Schlussfolgerung: Ein niedriger BMI, eine möglichst kurze OP-Zeit und eine kurze Liegedauer sind positive Prädiktoren, um langfristig eine gute körperliche Gesundheit zu erhalten. Frauen neigen eher dazu, eine Spondylolisthese zu entwickeln, während dies mit einer postoperativen Instabilität und der Notwendigkeit einer Fusion einhergehen kann. Das Outcome ist nicht vom präoperativen Vorliegen einer Spondylolisthese abhängig; De Novo-Listhesen traten nur zu 1,3% auf. Insgesamt ist das Outcome der Patienten bezüglich ihrer körperlichen Gesundheit im Follow-Up altersentsprechend und zufriedenstellend.
Einleitung: Ataxia telangiectasia (A-T) ist eine lebenslimitierende autosomal-rezessiv vererbte Systemerkrankung, die durch eine Mutation im ATM Gen hervorgerufen wird. Symptome wie Neurodegeneration, Immundefizienz, Teleangiektasien, Wachstums- und Gedeihstörungen, endokrine Dysfunktionen, erhöhte Strahlensensitivität, sowie Malignomprädisposition sind charakterisierend für die Erkrankung. Des Weiteren zeigen viele Patienten eine progrediente Lebererkrankung, die bis jetzt nur unzureichend untersucht wurde.
Zielsetzung: Untersuchung der laborchemischen und strukturellen Veränderungen im Rahmen der Hepatopathie bei A-T Patienten. Des Weiteren soll der Zusammenhang der Körperzusammensetzung, der Muskelkraft und der Lebensqualität mit der Lebererkrankung analysiert werden.
Methoden: Von November 2016 bis Mai 2018, wurden 31 A-T Patienten in die Studie eingeschlossen. Die Patienten wurden zur Auswertung in zwei Gruppen eingeteilt (21 Patienten ≤ zwölf Jahre, zehn Patienten > zwölf Jahre). Neben der Bestimmung der Laborparameter wurden die Veränderungen der Leber anhand der transienten Elastographie und des FibroMax® erhoben. Die Körperzusammensetzung wurde mit Hilfe der bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA) ermittelt, die Muskelkraft anhand des Five-Times-Sit-to-Stand-Tests (FTSST). Zur Erfassung der Lebensqualität wurde der EuroQol-Fragebogen 5Q-5D-5L durchgeführt.
Ergebnisse: Bei der transienten Elastographie zeigte sich bei zwei (10%) jüngeren im Vergleich zu neun (90%) älteren Patienten eine Steatose. Eine Fibrose lag bei fünf (50%) älteren Patienten vor. Die Leberenzyme (AST (37.8 ± 7.9 U/l vs. 49.8 ± 15.2 U/l, p<0,05), ALT (25.1 ± 9.6 U/l vs. 71.6 ± 25.8 U/l, p<0,001), GGT (13.2 ± 4,5 U/l vs. 123.7 ± 99.6 U/l, p<0,0001)), das Alpha-Fetoprotein (AFP) (313.4 ± 267,2 ng/ml vs. 540.8 ± 275.8 ng/ml, p<0,05), der HbA1c (4,8 ± 0,4 % vs. 5,7 ± 0,6 %, p<0,0001) sowie die Triglyceride (66.5 ± 34.3 mg/dl vs. 200.4 ± 98.8 mg/dl, p<0,0001) waren signifikant in der älteren Patientengruppe erhöht. Zusätzlich zeigte sich eine signifikante Korrelation der Steatose und Fibrose mit dem Alter (r=0,82, p<0,0001; r=0,59, p<0,001), der AST (r=0,39, p<0,05; r=0,42, p<0,05), der ALT (r=0,77, p<0,0001; r=0,53, p<0,01), der
GGT (r=0,83, p<0,0001; r=0,67, p<0,0001), dem HbA1c (r=0,59, p<0,01; r=0,63, p<0,001) und den Triglyceriden (r=0,74, p<0,0001; r=0,62, p<0,001). Die transiente Elastographie und der SteatoTest des FibroMax zeigten übereinstimmende Ergebnisse.
Eine Magermasse unterhalb der zehnten Perzentile wiesen elf (52%) jüngere im Gegensatz zu neun (90%) älteren Patienten auf. Auch der Phasenwinkel lag bei neun (43%) jüngeren und acht (80%) älteren Patienten unterhalb der zehnten Perzentile. Die jüngeren Patienten waren beim FTSST signifikant schneller (10,8 ± 6,1s vs. 19,4 ± 5,6s, p < 0,01). Die Auswertung des EuroQol-Fragebogen 5Q-5D-5L zeigte einen signifikanten Unterschied der Einschätzung der Beweglichkeit / Mobilität der Patienten (3 (1-4) vs. 4 (2-5), p<0,05).
Schlussfolgerung: Eine Hepatopathie im Sinne einer nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) bzw. nicht-alkoholische Steatohepatitis (NASH) tritt bei fast allen älteren A-T Patienten auf. Charakteristisch hierfür sind erhöhte Leberenzyme und eine Fettleber bis hin zur Leberfibrose und Zirrhose. Oxidativer Stress, Inflammation und ein partielles metabolisches Syndrom in Form einer Dyslipidämie und Dysglykämie tragen zu diesem Prozess bei. Die Lebererkrankung im Rahmen der A-T sollte regelmäßig qualifiziert erfasst werden, um Langzeitfolgen, wie beispielsweise die Entwicklung eines hepatozellulären Karzinoms rechtzeitig zu detektieren. Die transiente Elastographie stellt hierfür eine gut reproduzierbare, nicht invasive Methode dar, mit der bereits frühe Stadien der Lebererkrankung erkannt werden können.
Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, zu einem vertieften und zusammenhängenden Verständnis von Taijiquan beizutragen, in der praktischen Rezeption in der westlichen Moderne. Ausgehend von der zunehmenden Popularität ostasiatischer Formen der Leibesübungen lässt sich die Frage formulieren, was allgemein von diesen Praktiken zu erwarten sein kann, welche Potentiale und Grenzen mit diesen verbunden sein können, für die individuelle Lebensführung, die soziale Praxis sowie spezifische Anwendungsfelder wie z.B. Schule, Sport oder Arbeit.
Im Zentrum der Arbeit steht eine qualitative empirische Studie, für die folgende forschungsleitende Fragen formuliert wurden:
1. Effekte und Erfahrungen: Welche Wirkungen bzw. Effekte verbinden Langzeitpraktizierende mit Taijiquan auf Basis ihrer Erfahrungen?
2. Hermeneutik: Welche Bedeutung, welchen Sinn schreiben Langzeitpraktizierende im Taijiquan ihrer Taijiquan-Praxis zu?
In zwei Erhebungsregionen wurden insgesamt 20 qualitative Interviews mit einer Dauer von je ca. 50 bis 100 Minuten geführt. Zentrales Rekrutierungskriterium war die individuelle Dauer der Taijiquan-Praxis (mindestens 3 Jahre).
Das Datenmaterial wurde in einem dreistufigen Verfahren analysiert:
1. zusammenfassende strukturierende inhaltsanalytische Auswertung mit Kategorienbildung,
2. hermeneutisch orientierte Analyse auf Basis einer multi-disziplinären Heuristik aus anthropologisch-philosophischen Konzepten, Ansätzen der Selbstkultivierung / Lebenskunst, leibphänomenologischen und körpersoziologischen Konzepten sowie Positionen der Sport- / Bewegungspädagogik,
3. phänomenologisch orientierte Analyse spezifischer Erfahrungsbereiche.
Die Befunde weisen darauf hin, dass Taijiquan vor allem in langjährigen Übungsbiographien (≥ 10 Jahre) als eine „leibhafte Lebenskunst“ verstanden werden kann: Die leiblich-transformatorischen Effekte und die Inkorporierung philosophischer Vorstellungen durchdringen Selbst und Lebenspraxis. Die Befragten erfahren in der Regel leibliche Zustandsveränderungen, die mit einem Wandel von Haltungs-, Wahrnehmungs- und Verhaltensmustern in Lebensvollzügen einhergehen.
Aus der Perspektive der westlichen Moderne erscheinen vor allem die empirischen Hinweise auf die Ausbildung eines selbstbewahrenden bzw. selbstökologischen Verhaltens, einer leiblichen Intelligenz sowie veränderter sozialer Interaktionsweisen relevant, weil hierin Potentiale zu sehen sind, die Aufgabe des Leibseins in modernen Gesellschaften zu unterstützen.
Gleichwohl bedürfen die Befunde einer vertieften kritischen Reflexion aus soziologischer, pädagogischer und ethischer Perspektive.
Zudem besteht weiterer Forschungsbedarf, u.a. um (a) die Ergebnisse kurzfristiger bzw. weniger intensiver Praxen zu evaluieren, (b) weiterführende Vergleiche mit anderen Leibespraktiken sowie zum Sport bzw. westlich orientierten Bewegungskonzepten zu ermöglichen und (c) geeignete Programme zu identifizieren, die die Ausbildung von Selbstökologie und leiblicher Intelligenz in unterschiedlichen Handlungsfeldern unterstützen.
Dieser Arbeit war zum Ziel gesetzt, Methoden zur Simulation von neuronalen Prozessen zu entwickeln, zu implementieren, einzusetzen und zu vergleichen. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf der Frage, wo eine volle räumliche Auflösung der Modelle benötigt wird und wo darauf zugunsten von vereinfachenden niederdimensionalen Modellen, die wesentlich weniger Ressourcen und mathematischen Sachverstand erfordern, verzichtet werden kann. Außerdem wurde speziell bei der Beschreibung der verschiedenen Modelle für die Elektrik der Nervenzellen das Anliegen verfolgt, deren Zusammenhänge und die Natur vereinfachender Annahmen herauszuarbeiten, um deutlich zu machen, an welchen Stellen Probleme bei der Benutzung der weniger komplexen Modelle auftreten können.
In etlichen Beispielen wurde daraufhin untersucht, inwieweit die Vereinfachung auf ein eindimensionales Kabelmodell sowie der Verzicht auf die Betrachtung einzelner Ionensorten die realistische Darstellung der zellulären Elektrik beeinträchtigen können. Dabei stellte sich heraus, dass alle betrachteten Modelle für das rein elektrische Verhalten der Neuronen im Wesentlichen dieselben Ergebnisse liefern, weshalb zu dessen Simulation in den allermeisten Fällen ein 1D-Kabelmodell völlig ausreichend und angezeigt sein dürfte.
Nur wenn Größen von Interesse sind, die in diesem Modell nicht erfasst werden, etwa das Außenraumpotential oder die Ionenkonzentrationen, muss auf genauere Modelle zurückgegriffen werden. Außerdem ist in einer Konvergenzstudie exemplarisch vorgeführt worden, dass bereits eine recht grobe Darstellung der zugrundeliegenden Rechengitter genügt, um korrekte Ergebnisse bei der Simulation der rein elektrischen Signale sicherzustellen.
In scharfem Kontrast steht hierzu die Simulation von einzelnen Ionen-Dynamiken. Bereits in der Untersuchung des Poisson-Nernst-Planck-Modells für das Membranpotential erwies sich, dass für eine korrekte Simulation der diffusiven Anteile der Ionenbewegung wesentlich feinere Gitter benötigt werden.
Noch viel deutlicher wurde dies in Simulationen von Calcium-Wellen in Dendriten, wo -- neben anderen Einsichten -- aufgezeigt werden konnte, dass nicht nur eine feine axiale
(und Zeit-) Auflösung der Dendritengeometrie zur Sicherstellung exakter Ergebnisse notwendig ist, sondern auch die räumliche Auflösung in die übrigen Dimensionen wichtig ist, weswegen eine eindimensionale Kabeldarstellung der Calcium-Dynamik erheblich fehlerbehaftet und
(jedenfalls im Zusammenhang mit Ryanodin-Rezeptorkanälen) von deren Nutzung dringend abzuraten ist. Auch die Darstellung von Kanälen als eine kontinuierliche Dichte in der Membran kann, wie darüber hinaus vorgeführt wurde, problematisch sein.
Ihre exaktere Modellierung, etwa durch Einbettung auch probabilistischer Einzelkanaldarstellungen in das räumliche Modell sollte in zukünftigen Arbeiten noch mehr thematisiert werden.
Mit Blick auf die Wiederverwendbarkeit bereits implementierter Funktionalität innerhalb dieser Arbeiten wurden spezielle Teile dieser Funktionalität hier in einem gesonderten
Kapitel genauer beschrieben. Als komplexes Beispiel für das, was simulationstechnisch bereits im Bereich des Machbaren
liegt, und gleichsam für eine Anwendung, die zeigt, wie möglichst viele der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Methoden miteinander kombiniert werden können, wurde die
Calcium-Dynamik eines kompletten Dendriten innerhalb eines großen aktiven neuronalen Netzwerks simuliert.
Die Differenzierung zwischen Teilpopulationen hin zu unterschiedlichen Arten kann nur erfolgen, wenn zwischen diesen Teilpopulationen reproduktive Isolation besteht. Wie die unterschiedlichen Arten von reproduktiver Isolation zusammenwirken und welche Voraussetzungen bestehen müssen, um neue Arten zu bilden, muss in jedem Studiensystem untersucht werden. Ein idealer Ansatzpunkt sind Arten, die sich mehrfach an anspruchsvolle Habitate angepasst haben, deren Artbildung also von ökologischen Habitatparametern bestimmt wird. Dieser Vorgang wird als Ökologische Artbildung bezeichnet. Im Artkomplex Poecilia spec., der im Süden Mexikos mehrere schwefelangepasste Ökotypen ausgebildet hat, wurden erste Hinweise auf eine Korrelation zwischen der Selektionsstärke von natürlicher und sexueller Selektion gefunden, deren Einfluss zusammen die bestehenden reproduktiven Barrieren zwischen Klarwasser- und Schwefelökotyp formen. Wie diese Reproduktionsbarrieren beschaffen sind und wie die Umweltvariable Schwefel auf die Morphologie und das Verhalten der Poeciliiden Einfluss nimmt, wurde in der vorliegenden Arbeit anhand von fünf Fragestellungen untersucht. (1) Die Körperfärbung kann ein aussagekräftiges Signal für die Qualität des potentiellen Partners bei der Fortpflanzung sein. Wie beeinflusst die extreme Umweltvariable Schwefel die Ausbildung von Färbung? (2) Sind die gefundenen Anpassungen der Färbung erblich oder werden sie plastisch entsprechend des Nahrungsangebots ausgebildet? (3) In einem der untersuchten Flusssysteme konnte unvollständige reproduktive Isolation zwischen der Klarwasser- und Schwefelpopulation nachgewiesen werden. Sind in den Mischzonen zwischen diesen beiden Habitaten Hybriden genetisch nachweisbar und bilden diese die Färbungsanpassungen der Klarwasser-, der Schwefelpopulation oder eine intermediäre Form aus? (4) Die Gelbfärbung der Flossen bei Männchen scheint ein geeignetes Merkmal für die Anzeige der Qualität zu sein, da es möglicherweise unabhängig vom Nahrungsangebot ausgebildet wird. Besteht eine weibliche Präferenz für dieses Merkmal? (5) Auch die weibliche Partnerwahlpräferenz wird vom Habitat und dem eigenen Zustand beeinflusst. Wie verändert sich die Präferenz für Männchen mit gutem Ernährungszustand bei Weibchen, die hungrig sind?
Um diese Fragen zu beantworten, wurden in mehreren Jahren Männchen und Weibchen der Arten Poecilia mexicana und Poecilia sulphuraria aus sieben Populationen im Studiengebiet in Südmexiko gefangen und auf ihre Färbung untersucht sowie Laborpopulationen getestet. Es konnten generelle Anpassungen der Färbung an die Umweltvariable Schwefel nachgewiesen werden. Dazu gehören die Aufhellung der Körperregionen, die durch Tarnung (konkret: countershading und background matching) vor Entdeckung durch Prädatoren schützen, und die Reduktion von Gelb- und Rottönen. Diese Anpassung ist vermutlich auf das geringe Angebot an Karotinoiden in den schwefelbelasteten Extremhabitaten zurückzuführen. Außerdem konnten zahlreiche flusssystem¬spezifische Anpassungen beschrieben werden, deren Ursachen in den Unterschieden zwischen den Schwefelhabitaten untereinander begründet sind. Das Flusssystem des Río Tacotalpa stellt hier eine Besonderheit dar, da Männchen eine besonders starke Gelbfärbung der Flossen aufweisen. Wildgefangene und laborgeborene Männchen dieses Flusssystems wurden verglichen, um einen Hinweis auf den Einfluss des Nahrungsangebots auf dieses Merkmal zu untersuchen. Tatsächlich ist die Ausprägung dieses Merkmals, die Gelbfärbung der Flossen, unabhängig vom Angebot an Karotinoiden. Während die hier verwendeten genetischen Analysen nicht geeignet waren, Hybriden aus den Mischzonen zwischen Schwefel- und Klarwasserhabitat nachzuweisen, ergaben die Untersuchungen von Individuen aus den Mischzonen keine eindeutigen Ergebnisse über eine etwaige intermediäre Ausbildung der Färbung. Die Präsentation von Männchen, deren Gelbintensität an den Flossenspitzen künstlich verändert wurde, konnte bei Weibchen keine eindeutige Präferenz für stärker gefärbte Männchen aufzeigen. Vielmehr weist dieses Ergebnis auf eine starke Korrelation zwischen mehreren Merkmalen (z. B. weitere morphologische Merkmale, Verhalten) hin, die für die Beurteilung der männlichen Qualität herangezogen werden. Die weibliche Präferenz für konditionsabhängige Merkmale wird bei schwefelangepassten Weibchen leicht verstärkt, wenn diese hungrig sind. Eine solche flexible Präferenz sollte gerade in Habitaten mit starken Fluktuationen im Nährstoffangebot existieren. Dabei waren Weibchen, denen Videoaufnahmen präsentiert wurden, eher in der Lage, das qualitativ hochwertigere Männchen zu identifizieren, als Weibchen, denen animierte Bilder präsentiert wurden. Auch hier wird davon ausgegangen, dass die Reduktion auf eines oder wenige Merkmale, die für die Partnerwahl zur Verfügung stehen, keine ausreichend starke Reaktion auslösen können. Vielmehr ist der Zugriff auf alle Aspekte der männlichen Erscheinung wichtig, um die Qualität des potentiellen Partners zu beurteilen.
Färbung ist also generell geeignet, den Ökotyp eines Individuums zu bestimmen und ein solches Merkmal kann der Artbestimmung im ersten Schritt der Partnerwahl dienen. Dasjenige männliche Färbungsmerkmal, das über mehrere Generationen gleichbleibend ausgeprägt wurde – die Gelbfärbung der Flossen – reicht jedoch nicht aus, um bei der weiblichen Partnerwahl eine Reaktion auszulösen. Vielmehr deuten die Ergebnisse auf eine enge Korrelation der Färbung mit weiteren Merkmalen in Morphologie und Verhalten eines Individuums hin, die vom wählenden Weibchen stets gemeinsam entsprechend der Multiple-message-Theorie betrachtet werden. Auch der Vergleich zwischen Videoaufnahmen und animierten Fotografien als Stimuli bei der Partnerwahl ergab, dass der Aspekt Verhalten (nur verfügbar mit Videoaufnahmen) für eine Partnerwahlentscheidung von Bedeutung ist.
Meine Arbeit konnte den bestehenden Wissensschatz um die bestehenden reproduktiven Barrieren im Studiensystem um den Aspekt der Färbung erweitern. Meine Ergebnisse zeigen weitere spannende Fragestellungen auf. Je größer das Verständnis der vorliegenden Selektionskräfte und Mechanismen reproduktiver Isolation ist, desto besser kann die Wissenschaft verstehen, welche Umgebungsvariablen welchen Einfluss auf den Prozess der Artbildung haben.
Im Forschungsgebiet der Proteomik hat sich die Massenspektrometrie als essenzielles Werkzeug etabliert. Zur Probengewinnung und deren Präparation für die chromatogra-phische Trennung und massenspektrometrische Analyse existieren eine Vielzahl von Protokollen, deren Verwendung jedoch unterschiedlichste Vor- und Nachteile mitbringt. Im Idealfall wäre ein solches Protokoll schnell und kostengünstig durchführbar, würde mit hoher Robustheit die Proteine aus den Ausgangszellmaterial quantitativ extrahieren und Probenverluste auf ein Minimum beschränken. Ziel dieser Arbeit war es, in einem strukturierten Ansatz sich diesem Ideal zu nähern und mögliche Kompatibilitaten mit anderen Methoden wie dem Arg-C analogen Proteinverdau zu untersuchen. Als Maß-stäbe dienen hierbei die aktuellen Standardprotokolle: die Acetonfällung der Proteine mit anschließender Solublisieung und das FASP-Protokoll, bei dem die zur Proteinpro-zessierung notwendigen Arbeitsschritte auf einer Größenausschlussmembran stattfinden. Dazu wurde zunächst das Adsorptionsverhalten von Proteinen auf den Silica-Oberflächen paramagnetischer Beads untersucht und dabei insbesondere der Einfluss von Chemikalien zur Zell-Lyse und den im Anschluss verwendeten Reduktions- und Alkylierungsreagenzien analysiert. Dabei wurde festgestellt, dass die Proteine aus dem Totalzelllysat sehr effektiv an die Silicaoberfläche binden und dass der Prozess der Re-duktion von Disulfidbrücken mit nachfolgender Carbamidomethylierung positiv zur Adsorption beiträgt und negative Einflüsse auf die Immobilisierung negieren kann. Dar-aus wurde ein Protokoll zur kombinierten Lyse, Aufreinigung, Modifikation und Proteo-lyse (abgekürzt: ABP) entwickelt. Parallel dazu konnte die Kompatibilität des Protokolls mit dem ArgC-analogen Verdau gezeigt werden und in der Folge konnte die Komple-mentarität der Methoden erfolgreich getestet werden. Mit frischen Zell-Lysaten wurde der Einfluss der Lysisreagentien unter Einschluss einer kommerziellen Variante ("Bug-buster" Lysis-Puffer) bestimmt und Harnstoff konnte als Mittel der Wahl definiert wer-den, da mit diesem höhere Identifikationszahlen erreicht wurden, lipophile Proteine vermehrt in der Probe erhalten blieben und größere Ionscores ermittelt werden konnten. Das Potential von ABP wurde im Direktvergleich mit FASP und dem Verdau in Lösung anhand eines humanen Proteoms genauestens untersucht, wobei eine konsequente Ver-besserung gegenüber beiden Methoden festgestellt werden konnte, insbesondere im Hinblick auf Praktikabilität und die Zahl der erforderlichen Arbeitsschritte, Reprodu-zierbarkeit und Zahl der identifizierten Peptide. Ein Bias des ABP zugunsten spezieller Proteineigenschaften konnte nach ausführlicher Analyse der identifizierten Proteine und Peptide nicht festgestellt werden. Eine vermehrt auftretende Oxidation von Methionin wurde identifiziert, allerdings zeigten sich keine negativen Auswirkungen auf die Pro-teinidentifizierungen. Zur Unterdrückung potentieller und unerwünschter Nebenpro-dukte in Form von Methylierungen, die als Folge des ursprünglichen ArgC-analogen Verdaus36 auftreten, wurde mit Verwendung von Acetonitril eine Alternative erfolg-reich getestet. Ein humanes Proteom wurde mittels des formulierten Protokolls sowohl tryptisch als auch mit ArgC-analogen Verdau (mit Acetonitril bzw. Methanol) analysiert. In diesem Zusammenhang wurde die Vollständigkeit der Modifikation der Lysine unter Verwendung von ACN mit zufriedenstellenden 99% bestätigt und die unerwünschte Carbamylierung der Aminosäure durch Harnstoff als Lysisreagenz konnte ausgeschlos-sen werden. Beide Ansätze zum ArgC-analogen Verdau erwiesen sich zudem gegenüber der tryptischen Variante als überlegen, was sich in einer Erhöhung der Identifikations-zahlen des humanen Proteoms widerspiegelt. Insbesondere wenig abundante Proteine, Histone und membranassoziierte Proteine bildeten den Großteil der zusätzlich identifi-zierten Proteine. Zusätzlich konnte eine günstigeres Fragmentierungsverhalten beobach-tet werden. Die effektiven Grenzen des ABP im Hinblick auf die erforderliche Protein-menge wurden untersucht und beschrieben. Der zu erwartende Zusammenhang zwi-schen abnehmender Proteinmenge und Identifikationszahlen niedrig abundanter Protei-ne wurde bestätigt und ein effektiver Grenzwert von 5µg Ausgangsmenge humanen Proteoms ermittelt. Abschließend wurden Dauer und Aufwand der Probenvorbereitung durch Etablierung paralleler Reduktion, Carbamidomethylierung und Propionylierung minimiert und damit zusätzlich Probenverluste reduziert. Die dadurch erreichte Erhö-hung der Identifikationszahlen ergab sich wiederum aus der höheren Repräsentanz nied-rig abundanter Proteine.
Im Rückblick ist es überraschend, dass die Verwendung der Adsorptionstendenzen von Proteinen bisher keine größere Rolle in der Probenvorbereitung proteomischer Analysen eingenommen hat. Die symbiotisch wirkende, aktive Denaturierung als Resultat der durchgeführten Derivatisierung zur Analysenpräparation macht die Adsorption auf Sili-ca-Oberflächen zum prädestinierten Mittel der Probengewinnung und schafft die Vo-raussetzung für die erreichte Verkürzung der Arbeitsabläufe und Verbesserung der Ergebnisse.
Es ist wissenschaftlich belegt, dass hohe Feinstaubbelastungen direkt mit gesundheitlichen Schäden vergesellschaftet sind. Insbesondere in Städten, in denen die Konzentrationen besonders hoch sind, stellt dies ein ernstzunehmendes Problem dar . Ein wesentlicher Beitrag der Feinstaubbelastung ist auf anthropogene Prozesse und insbesondere auf verkehrsbedingte Emissionen zurückzuführen. Hierbei sind Abgase aus Verbrennungsmotoren sowie Brems- und Reifenabrieb zu nennen.
Für die gesundheitliche Risikobewertung einzelner Verkehrsteilnehmer werden mehrheitlich Daten stationärer Messnetzwerke herangezogen. Die Aussagekraft dieser Daten für diesen Zweck wird jedoch mitunter kritisch bewertet.
Um die Feinstaubexposition gegenüber einem Fahrzeuginsassen realistischer beurteilen zu können, erfolgt die Messung der Feinstaubkonzentration im Innenraum eines PKW mit einem mobilen Aerosolspektrometer und GPS-gestützter Standortbestimmung in Frankfurt am Main. Hierbei werden die Konzentrationen für die Partikelfraktionen PM10, PM2,5, PM1 und PMcoarse unter unterschiedlichen Bedingungen kontinuierlich gemessen.
Neben einem Vergleich der mobil gemessenen Feinstaubkonzentrationen mit Daten des stationären Messnetzwerks, werden auch lokale Konzentrationsvariationen sowie Expositionsdifferenzen zwischen Fahrten mit geöffnetem und geschlossenem Fenster analysiert.
Um einzelne Feinstaubquellen identifizieren zu können, wird die Fahrzeugumgebung mit einer Videokamera überwacht.
Im Fahrzeuginnenraum wurden Spitzenkonzentrationen von 508 µg m-3 für PM10, 133,9 µg m-3 für PM2,5, 122,9 µg m-3 für PM1 und 109,8 µg m-3 für PMcoarse (2,5-10 µm) erreicht. Die Konzentration und die Partikelgrößenverteilung im Fahrzeuginnenraum waren stark von der Umgebungsluft abhängig. Die Konzentration feinerer Partikel (PM2,5, PM1) zeigte nur geringe Schwankungen innerhalb der Stadt mit einigen signifikanten Spitzen in der Innenstadt und auf stark befahrenen Straßen. Im Gegensatz dazu wies die PMcoarse-Konzentration starke Schwankungen auf. Die höchsten Werte wurden ebenfalls in der Innenstadt und auf stark befahrenen Straßen gemessen. Durch Analyse des Videomaterials war es möglich, einige Konzentrationsspitzen mit ihren charakteristischen Partikelgrößenspektren den jeweiligen Quellen zu zuordnen.
Die absoluten Partikelkonzentrationen unterschieden sich signifikant zwischen den mobilen und den stationären Messungen, obwohl für feinere Partikel gute Korrelationen beobachtet werden konnten. Insbesondere die bei geöffnetem Fenster gemessenen Fahrzeuginnenraumkonzentrationen waren für alle Partikelgrößen deutlich höher als die entsprechenden Werte der Messstation. Schließlich erfolgte ein direkter Vergleich der Feinstaubkonzentrationen im Fahrzeug zwischen Fahrten mit geöffnetem und geschlossenem Fenster. An jedem Tag wurde nach dem Schließen des Fensters eine Konzentrationsreduktion bei allen Größenfraktionen beobachtet. Grobe Partikel (2,5-10 µm) wurden um 87,9 bis 97,4 %, feinere Partikel (1-2,5 µm) um 77,9 bis 88,2 % und die feinsten Partikel (<1 µm) um 13 bis 52 % reduziert.
Nach Interpretation der vorliegenden Daten sind mobile Messungen für eine Risikoanalyse der Feinstaubexposition auf einen Fahrzeuginsassen unerlässlich. Die Partikelkonzentration im PKW war über alle Fahrten hinweg mäßig bis hoch, wobei die Konzentration von groben Partikeln leicht durch Schließen des Fensters und Nutzung der Klimaanlage reduziert werden konnte. Die Konzentration der feineren Partikel konnte durch diese Maßnahmen nur geringfügig herabgesetzt werden.
Basierend auf den vorliegenden Ergebnissen sollte in zukünftigen Studien auf die Quantifizierung ultrafeiner Partikel eingegangen werden sowie eine ergänzende chemische Analyse der Partikel erfolgen.
Lange ging man davon aus, dass die Physiologie der Thyroidhormone weitestgehend erforscht ist und nahm an, dass sämtliche Thyroidhormon-Wirkungen auf einer Bildung von L-Thyroxin (T4) und einer anschließenden Deiodierung zu Triiodthyronin (T3) beruhen, welches an die nukleären Thyroidhormon Rezeptoren (THRs) bindet. Über die THRs werden genomische Signalwege vermittelt, die während der Wachstums- und Entwicklungsphase essentiell sind. Beim Erwachsenen werden zudem vorwiegend katabole Stoffwechsel-Prozesse induziert. Jedoch zeigte sich in den letzten 20 Jahren, dass die Signalwege der Thyroidhormone komplexer sind als bisher angenommen. Vor allem die Metabolite des in der Schilddrüse gebildeten T4s, zeigen ein breites Interaktions-Profil mit anderen molekularen Zielstrukturen. Thyronamine, die decarboxylierten Thyroidhormon-Metabolite, binden beispielsweise den G-Protein-gekoppelten Trace Amine Associated Receptor 1 (TAAR1). Wird dieser Rezeptor aktiviert, kommt es innerhalb kürzester Zeit zu einem rapiden Abfall der Köpertemperatur, sowie zu einer akuten Bradykardie. Die durch oxidative Deaminierung gebildeten Iodthyroacetate Tetraiodthyroacetat (TETRAC) und Triiodthyroacetat (TRIAC) sind Antagonisten des Membran-Rezeptors Integrin αVβ3 und besitzen antiproliferative und pro-apoptotische Eigenschaften.
In dieser Arbeit sollte die Hypothese untersucht werden, ob Thyroidhormone neben diesen neuen zumeist nicht-genomischen Signalwegen, auch THR-unabhängige genomische Wirkmechanismen besitzen.
Mit Hilfe eines Gal4-Luciferase-Reportergen-Assays wurde in einem Screening die Aktivität einiger Thyroidhormone und Thyroidhormon-Metabolite an elf THR-ähnlichen Rezeptoren und den drei Retinoid X Rezeptor (RXR)-Subtypen untersucht. Es konnte detektiert werden, dass Thyroidhormone, vor allem TETRAC, potente Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor (PPAR)γ-Agonisten sind, die zum Teil zusätzlich dessen Heterodimer-Partner RXR aktivieren können. Diese PPARγ- und RXR-Aktivität wurde zunächst mit Hilfe eines Coaktivator-Rekrutierungs-Assays, einer Isothermen Titrationskalorimetrie (ITC) und einer Kristallstrukturanalyse genauer charakterisiert. Zum einen konnte nachgewiesen werden, dass sowohl PPARγ, als auch RXR in artifizielleren Testsystemen durch Thyroidhormone aktiviert werden. Zum anderen konnte die für permissive Heterodimere, wie das PPARγ/RXR-Heterodimer, typische additive Transaktivierungs-Effizienz nach Bindung beider Heterodimer-Partner bestätigt werden. Außerdem zeigte die Untersuchung der Kristallstruktur von TETRAC und PPARγ, dass Thyroidhormone einen abweichenden Bindungsmodus im Vergleich zu anderen PPARγ Agonisten, wie den Glitazonen und entsprechende Fettsäuren oder Fettsäuremimetika, besitzen.
Die Evaluation der biologischen Relevanz der PPARγ/RXR-Heterodimer-Aktivierung ergab zudem, dass TETRAC, als potentester PPARγ-Agonist, in der Lage ist die Differenzierung von Präadipocyten zu Adipocyten zu induzieren. Außerdem wurde die mRNA-Expression wichtiger PPARγ-regulierter Gene in Hepatozyten trotz knockdown beider THR-Isoformen signifikant durch Thyroidhormone induziert.
Für eine erste Abschätzung einer möglichen physiologischen Relevanz der PPARγ/RXR-Aktivierung durch Thyroidhormone, wurde die Bildung von TETRAC nach Inkubation von Hepatozyten mit T4 quantifiziert. Es konnte festgestellt werden, dass ausreichend TETRAC in den Hepatozyten gebildet werden kann, um PPARγ zu aktivieren. Auch in einem in vivo-Experiment, bei dem Mäusen ein mit Brom substituiertes T4-Analog (Br-T4) appliziert wurde, um Interferenzen mit der endogenen Thyroidhormon-Produktion zu verhindern, konnte gezeigt werden, dass die PPARγ-regulierte Genexpression in den Lebern der Tiere induziert wurde. Dies deutete auf eine physiologisch relevante Bildung von Br-TETRAC hin, da Br-TETRAC analog zu TETRAC eine hohe Bindungs-Aktivität an PPARγ besaß, während Br-T4 keine Aktivität an diesem Rezeptor aufwies.
Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass Thyroidhormone neben den THR-vermittelten Effekten auch andere genomische Wirkmechanismen besitzen, indem sie das PPARγ/RXR-Heterodimer aktivieren. Diese biologische Aktivität könnte sowohl eine physiologische als auch eine pharmakologische Relevanz besitzen. Die beiden T4-Metabolite T3 und TETRAC sind in der Lage komplementäre Signalwege zu induzieren. Wird T4 deiodiert kommt es zur Bildung von T3, welches den THR aktiviert. Durch oxidative Deaminierung des T4s bildet sich TETRAC, das wiederum PPARγ bindet und aktiviert. Durch die vermehrte Bildung von TETRAC und anschließende Aktivierung von PPARγ könnte die katabole Wirkung der THR-Signalwege abgeschwächt werden und so eine Art negative Rückkopplung gewährleistet werden. Die physiologische Bedeutung der Interaktion von Thyroidhormonen mit PPARγ/RXR muss jedoch noch genauer untersucht werden.
Aber auch pharmakologisch könnte die Iodthyroacetat-Aktivität an PPARγ eine Rolle spielen. TETRAC könnte durch seinen individuellen Bindungsmodus als Leitstruktur für neue PPARγ-Partialagonisten mit verbessertem Nebenwirkungs-Profil dienen. Außerdem wird das Thyroidhormon-Derivat TRIAC schon jetzt als Leitstruktur für die Entwicklung von Thyroidhormon-Analoga mit THRβ-Selektivität verwendet. Durch die zusätzliche PPARγ-Aktivität könnte zukünftig ein dualer THRβ/PPARγ-Agonist bei Erkrankungen, die mit einer Insulinresistenz einhergehen, Verwendung finden.
Zusammenfassend stellt die Entdeckung der Aktivität von Thyroidhormonen an PPARγ und RXR einen weiteren Baustein im komplexen System der Thyroidhormone dar.
Schätzungen der WHO zufolge waren 2015 weltweit rund 71 Millionen Menschen von einer chronischen Hepatitis C-Infektion betroffen. Die chronische Hepatitis C ist mit einem erhöhten Risiko für die Entstehung einer Leberzirrhose und eines hepatozellulären Karzinoms assoziiert. Die NS3/4A-Protease als zentraler Bestandteil der Replikationsmaschinerie des Virus spaltet das HCV-Polyprotein und ist in die Inaktivierung antiviraler Proteine involviert. Durch ihren maßgeblichen Einfluss auf die virale Fitness stellt sie einen entscheidenden Faktor für die chronische Persistenz des Virus im Wirtsorganismus dar. Die Protease ist auch eine wichtige Zielstruktur für spezifische antivirale Medikamente in der Behandlung der chronischen Hepatitis C. Der natürlich vorkommende Polymorphismus Q80K in der NS3/4A-Protease ist bei bis zu 47 % der Patienten schon vor Therapiebeginn feststellbar, insbesondere beim Genotyp 1a. Q80K führt zum Therapieversagen bei makrozyklischen Proteaseinhibitoren, insbesondere Simeprevir. Phylogenetische Analysen konnten zeigen, dass 96 % aller HCV-Gensequenzen mit Q80K von einem gemeinsamen, genetischen Vorfahren abstammen und sich die Mutation seit Mitte des 20. Jahrhunderts scheinbar stabil ausgehend vom nordamerikanischen Kontinent etabliert hat. Daneben wurden mit A91S/T und S174N sogenannte second site-Austausche identifiziert, die assoziiert mit Q80K vorkommen. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, welchen Einfluss diese second site-Austausche auf die Enzymaktivität und Proteinfaltung der Protease haben und ob sie mögliche Veränderungen durch den Q80K-Polymorphismus kompensieren. Nach Expression und Aufreinigung der NS3/4A-Protease wurden die Effekte von Q80K, A91S/T und S174N auf die Enzymaktivität und Thermostabilität mittels fluoreszenzbasierter Verfahren untersucht und im Zusammenhang mit einer in silico-3D-Strukturanalyse der Protease interpretiert. Es zeigte sich, dass A91S/T und S174N jeweils zu einer Angleichung der Thermostabilität des Proteins an den Wildtyp führen und somit Defizite in der Faltung der Protease durch Q80K kompensiert werden. Aufgrund der experimentellen Daten und der Topografie dieser Austausche innerhalb der NS3-Protease-Helikase-Struktur ist von indirekten Effekten der second site-Austausche auf die replikative Fitness der Virusvarianten auszugehen. Die hier charakterisierten Austausche in der NS3/4A-Protease tragen durch eine Stabilisierung der Proteinfaltung kritisch zur Stabilität des Q80K-Polymorphismus im Proteasegen des HCV Genotyp 1a bei.
In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an zwei verschiedenen Retinalproteinen durchgeführt. Das erste analysierte Retinalprotein, Channelrhodopsin 2, wurde hauptsächlich auf die Beziehung zwischen Retinalisomerisierung und Photozyklus bzw. Funktionalität untersucht. Hierfür wurde das Chromophor all-trans Retinal durch verschiedene, sterisch anspruchsvolle, Retinalanaloga ersetzt. Das 9,12-Phenylretinal wurde bereits in BR erfolgreich eingesetzt, um die Isomerisierung des all-trans Retinals zum 13-cis Retinal in der Bindetasche zu verhindern und die Funktionalität des Proteins zu stoppen. In ChR2 hingegen kann das Phenylretinal nach Lichtanregung isomerisieren und ein Photoprodukt bilden, welches anschließend einen modifizierten Photozyklus durchläuft. In diesen Photozyklus zerfällt das erste Photoprodukt P1' sehr schnell und bildet ein zusätzliches Intermediat, Px, welches zeitlich zwischen dem P1' und P2' Intermediat liegt und eine grundzustandsähnliche Absorptionsbande besitzt. Im Vergleich zum Wildtyp läuft der modifizierte Photozyklus schneller ab als im Wildtyp und das Protein behält seine Funktion. Ein weiteres Retinalanalogon ist das trans-locked Retinal, welches sich als schwierig in das Protein einzubauen erwies. Dies resultierte in zwei verschiedenen Absorptionsbanden, wobei nicht klar war, welche die mit dem korrekt eingebauten Retinal war. Beide Banden wurden in Ultrakurzzeitexperimenten angeregt, hierbei stellte sich heraus, dass die bathochrom verschobene Spezies das korrekt eingebaute Retinal besitzt, da diese auch eine Schwingungsfeinstruktur, wie auch der Wildtyp, zeigt. Das trans-locked Retinal kann ChR2 erfolgreich an der Isomerisierung hindern und zeigt nach dem Zerfall des angeregten Zustandes keine Photoprodukt-Bildung.
Bei dem zweiten Retinalprotein, welches in dieser Arbeit untersucht wurde, handelt es sich um Krokinobacter eikaustus rhodopsin 2. Zuerst wird in dieser Arbeit die Primärreaktion des Proteins untersucht. Diese wurde unter verschiedenen Salzbedingungen, welche wichtig für die spätere Funktion des Proteins sind, jedoch auch Einfluss auf die Ultrakurzzeitdynamik des Proteins nehmen, analysiert. Der angeregte Zustand des Proteins zerfällt biexponentiell, wobei die erste Komponente den reaktiven Pfad und die langsamere Komponente den nicht-reaktiven Pfad beschreibt. Der reaktive Pfad bildet innerhalb einiger hundert Femtosekunden das bathochrom verschobene, isomerisierte J Intermediat, welches durch Kühlprozesse auf der unteren Pikosekundenzeitskala in das K Intermediat übergeht. Beim nicht-reaktiven Pfad zerfällt der angeregte Zustand innerhalb einiger Pikosekunden und geht in den Grundzustand über, ohne dass eine Isomerisierung des Retinals stattfindet. Sind Na+ oder K+ Ionen in der Lösung anwesend, sind diese Prozesse gleich schnell. In Abwesenheit dieser Ionen wird der nicht-reaktive Pfad stärker populiert und zerfällt langsamer. Das gleiche salzabhängige Verhalten konnte mit der Mutante H30A gezeigt werden. Die Aminosäure H30 sitzt im Interface zweier Oligomere in der Nähe der extrazellulären Na+ Bindestelle. Durch die Mutation von Histidin zu Alanin, wird das Protein fast ausschließlich zu einer Na+-Pumpe und pumpt kaum noch Protonen. Die Ultrakurzzeitdynamik bleibt jedoch unbeeinflusst davon und unterscheidet sich nicht vom Wildtyp. Neben dem normalen all-trans Retinal wurden auch hier, wie schon für Channelrhodopsin 2, Retinalanaloga im Wildtyp untersucht, hier hauptsächlich unter dem Aspekt der Farbanpassung. Die hier verwendeten Analoga waren das A2 Retinal und das MMA Retinal (MMAR), die beide durch die Erweiterung des -Systems zum Grundzustand rotverschobene Absorptionsspektren aufweisen. Das A2 Retinal besitzt eine weitere Doppelbindung und das MMAR zwei weitere Doppelbindungen im -Jonen Ring im Vergleich zum Retinal. Das MMAR hat zusätzlich noch eine weitere Methylamino-Gruppe. Durch das größere -System hat das MMAR auch die größere Rotverschiebung im Spektrum. Beide Retinalanaloga zeigen sehr breite ESA Banden und isomerisieren nur zu einem geringen Prozentsatz, die Hauptpopulation der angeregten Moleküle geht über den nicht-reaktiven Pfad zurück in den Grundzustand.
Der Photozyklus von KR2 wurde ebenfalls untersucht. Hierbei wird unter anderem das Verhalten des Proteins unter verschiedenen pH- und Salzbedingungen analysiert. Hierbei konnte festgestellt werden, dass die Dynamik des Natrium-Pump-Zyklus unabhängig vom pH Wert ist. In einem pH Bereich zwischen 6 und 9.5 ändern sich die Lebenszeiten des Zyklus nicht signifikant, jedoch wird die Amplitude des O Intermediats, welches als Indikator für den (nicht Protonen) Ionentransport genutzt wird, bei niedrigem pH Wert geringer. Die geringere Amplitude weist auf einen geringeren Na+-Transport hin. Dies liegt an der Kompetition der zu transportierenden Ionen, in diesem Fall Na+ und H+. Ist die H+ Konzentration viel höher als die Na+ Konzentration, so fängt das Protein an H+ zu pumpen. Unter physiologischen Bedingungen handelt es sich bei KR2 jedoch um eine reine Na+-Pumpe. Sind Kalium-Ionen bei pH 9.5 anwesend, so zeigt das Protein wie auch beim Natrium-Pump-Zyklus ein starkes O Intermediat, was darauf hindeutet, dass auch K+ transportiert werden kann. Dies konnte von Dr. Janina Sörmann (Arbeitsgruppe Bamberg, MPI für Biophysik Frankfurt) auch in elektrophysiologischen Messungen gezeigt werden. Bisher wurde in der Literatur davon ausgegangen, dass K+ vom Wildtyp nicht transportiert werden kann. Um die Photozyklusdynamik des Natrium-Pumpzyklus besser verstehen zu können, wurde die Temperaturabhängigkeit des Photozkylus mit Hilfe der Target Analysis untersucht. Hierbei stellte sich heraus, dass das simple sequentielle Modell K -> L -> M -> O -> GS die besten Fitresultate liefert, obwohl viele verschiedene Modelle mit Verzweigungen oder Rückraten ebenfalls getestet wurden. Resultat der Target Analysis sind unter anderem die Evolution Associated Difference Spectra (EADS). Diese beinhalten die Differenzspektren der einzelnen Zustände, welche um das Grundzustandsbleichen korrigiert werden können, um die Evolution Associated Spectra (EAS) zu bilden. Durch Entfaltung dieser EAS (auf der Energieskala) konnten die Reinspektren der einzelnen Photointermediate K, L, M und O berechnet werden. Auffällig hierbei war, dass das M Intermediat eine geringere Blauverschiebung als erwartet aufwies, was höchstwahrscheinlich an der Elektrostatik in der Retinal-Bindetasche liegt. Durch die Entfaltung der Spektren konnten ebenfalls die Gleichgewichte, welche zu schnell sind, um in der Target Analysis aufgelöst zu werden, bestimmt werden. Die K, L und M Intermediate stehen, je nach Temperatur, in verschiedenen Gleichgewichten zueinander, während das O Intermediat, keine Gleichgewichte eingeht und nur separiert von den anderen Intermediaten auftaucht. Dies bedeutet, dass sich zwischen M und O Intermediat ein unidirektionaler Schritt im Photozyklus befinden muss. Dieser hängt wahrscheinlich mit dem Na+-Transport zusammen, da das Ion beim Übergang vom M zum O aufgenommen und an der Schiffbase vorbei transportiert werden muss.
Um den Photozyklus besser untersuchen zu können, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Anlage zur transienten Blitzlichtphotolyse aufgebaut und die bestehende Breitband-Blitzlichtphotolyse automatisiert und verbessert. Hierfür wurden mithilfe von MATLAB und LABVIEW verschiedene Programme zur Datenakquisition, -verarbeitung und -analyse geschrieben. Für die transiente Blitzlichtphotolyse musste ein Datenreduzierungsprogramm entwickelt werden, um die mehrere Gigabyte großen Datensätze auf eine verarbeitbare Größe, mit gleichzeitiger Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, zu bringen. In der Breitband-Blitzlichtphotolyse konnte ein Pulsverzögerungsgenerator als zentrale Steuereinheit aller Komponenten der Breitband-Blitzlichtphotolyse eingesetzt und programmiert werden, um das Messverfahren zu automatisieren. Anschließend musste noch ein neues Datenverarbeitungsprogramm geschrieben werden, welches die Daten für die anschließende Analyse zusammenstellt und vorbereitet. Die neuen Programme gewähren einen reibungslosen Anschluss an die Analysesoftware OPTIMUS, welche in der Arbeitsgruppe genutzt wird.
Einleitung In ihrer klinischen Symptomatik lassen sich der ischämische Schlaganfall (IS) und die intrazerebrale Blutung (ICH) nicht sicher unterscheiden. Hinsichtlich der Akuttherapie, die eine möglichst schnelle Wiederherstellung der zerebralen Sauerstoffversorgung („time is brain“) zum Ziel hat, ist diese Differenzierung jedoch essentiell. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist der Nachweis serologischer Biomarker in der Frühphase des Schlaganfalls zur Differenzierung zwischen IS und ICH. Hypothesen-gestützt wurden aufgrund pathophysiologischer Überlegungen hierfür die ZNS-spezifischen Proteine GFAP, UCH-L1, pNf-H, MBP und Tau untersucht. In einem hypothesenfreien Ansatz wurden Serumproben von Schlaganfallpatienten massenspektrometrisch analysiert.
Material und Methoden Die Patientenrekrutierung für die vorliegende Arbeit erfolgte im Rahmen der prospektiven, multizentrischen BE FAST II-Studie zur Evaluation von GFAP als Biomarker der akuten ICH. Von Mai 2012 bis April 2014 wurden Serumproben von Patienten mit akuter Schlaganfallsymptomatik in der Klinik für Neurologie der Goethe-Universität Frankfurt am Main gesammelt. Mittels kommerziell verfügbaren ELISA-Kits wurden die Serumkonzentrationen der Proteine UCH-L1, pNf-H, MBP und Tau bestimmt. Die Analyse der GFAP-Serumkonzentration erfolgte durch Roche Diagnostics mit Hilfe des Elecsys®-Systems, einem Elektrochemiluminiszenz-Immunoassay. Für die Massenspektrometrie wurden Serumproben aus der BE FAST-I-Studie, die von Ende des Jahres 2010 bis Anfang des Jahres 2011 asserviert wurden, eingesetzt. Die massenspektrometrischen Untersuchungen wurden in der Abteilung „Funktionelle Proteomics“ im Fachbereich Medizin der Goethe-Universität Frankfurt am Main durchgeführt.
Ergebnisse Tau und MBP ließen sich in den meisten Serumproben nicht nachweisen. In der pNf-H-Messung lag die Konzentration bei 27 von 35 Patienten oberhalb der Nachweisgrenze, wobei sich kein signifikanter Unterschied zwischen IS und ICH ergab (p = 0,69). UCH-L1 ließ sich bei 28 von 29 Patienten nachweisen. In der IS-Gruppe war eine signifikant (p = 0,005) höhere UCH-L1-Konzentration nachweisbar (Median 5,71 ng/ml) als in der ICH-Gruppe (Median 2,37 ng/ml). GFAP war bei allen 45 Patienten nachweisbar mit signifikant (p < 0,00005) höherer Konzentration in der ICH-Gruppe (Median 2,87 ng/ml) verglichen mit der IS-Gruppe (Median 0,01 ng/ml). Zudem fand sich eine positive Korrelation der UCH-L1-Werte in der IS-Gruppe mit dem Patientenalter (r = 0,62, p = 0,01), sowie eine positive Korrelation der GFAP-Werte in der ICH-Gruppe mit dem Patientenalter (r = 0,54, p = 0,03), dem NIHSS-Wert (r = 0,69, p = 0,04) und mit dem ICB-Volumen (r = 0,60, p = 0,01). In der massenspektrometrischen Analyse ließ sich eine Top Liste aus 22 Proteinen erstellen, die jeweils signifikante Unterschiede zwischen IS und ICH aufweisen.
Diskussion Die Rolle des Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) und insbesondere von UCH-L1 beim IS ist bislang noch nicht abschließend geklärt. Nach einer zerebralen Ischämie ist jedoch eine Upregulation von UCH-L1 beschrieben, u.a. durch eine verstärkte UPS-Aktivität durch Aggregate fehlgefalteter Proteine. Daneben reagieren Neurone sensibler auf eine Hypoxie als Gliazellen mit einer dominierenden Freisetzung neuronaler Proteine wie UCH-L1. Bei ICH kommt es dagegen eher zu einer unspezifischen Destruktion des Hirngewebes mit vorwiegender glialer Schädigung und rascher Freisetzung glialer Proteine wie GFAP. Mit UCH-L1 und GFAP konnten zwei Proteine als erfolgsversprechende Kandidaten zur Differenzierung zwischen IS und ICH in der Frühphase identifiziert werden. Zur weiteren Validierung sind Untersuchungen an einer großen Population notwendig, die auch kleinere Infarkte und Hirnblutungen einschließt. Auch der Einfluss epidemiologischer und klinischer Faktoren wie z.B. dem Patientenalter muss weiter evaluiert werden.
Die mittels Massenspektrometrie erstellte Top Liste aus 22 Proteinen enthält vielversprechende Biomarker-Kandidaten, die signifikante Unterschiede zwischen IS und ICH aufweisen und ebenso an einem großen Patientenkollektiv weiter untersucht werden müssen.
Die vorliegende Arbeit behandelt einen Rechtsvergleich zwischen dem Neutralitätsgebot in der Bundesrepublik Deutschland und die Laizität in der Türkei aus der Perspektive des Religionsverwaltungsrechts im Referenzgebiet Medienrecht. Der Schwerpunkt liegt in der Darstellung des Türkischen Rechts.
Zu Beginn werden die beiden Begriffe des Neutralitätsgebots und der Laizität als Analyseinstrumente näher erörtert. Insbesondere erfolgt eine historische Begriffsgenese der Laizität im türkischen Rechtssystem in Bezug auf die Verfassungen der Türkei von Kanun-i Esasi 1876 bis hin zur aktuellen Verfassung von 1982. Darüber hinaus wird sowohl in der Rechtsprechung als auch in der Literatur erforscht, welchen Wandel der Laizitätsbegriff seit seiner Aufnahme in die Verfassung erfahren hat.
Es wird festgestellt, dass beide Begriffe einer Begriffskategorie angehören, wobei sie sich überwiegend durch ihre Intensität bei der Trennung vom Sakralem und Säkularem gerade hinsichtlich Kooperationen derselben und der vorherrschenden Koexistenz unterscheiden.
Zusätzlich wird auf die Funktion und die Auswirkungen des Diyanet sowohl auf den Laizitätsbegriff selbst als auch auf das Medienrecht eingegangen.
Im Folgenden wird das Medienrecht in beiden Ländern aus der Perspektive der öffentlichen Medien, insbesondere der Rundfunkanstalten untersucht. Hierbei werden in der Bundesrepublik Deutschland alle öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten, ihre Organisationsstruktur und Regelungen zur Vertretung der Religionsgemeinschaften behandelt, die gängigen Regelungen diesbezüglich ausführlich erörtert und aktuelle Unterschiede derselben bei der Vertretung der Religionsgemeinschaften im jeweiligen Rundfunkrat mitunter auch tabellarisch aufgezeigt. Durch die Behandlung der Vertretungsregelungen werden Mängel aufgewiesen. Diese ergeben sich beispielsweise in Hessen bei der Auswahl der vertretungsberechtigten Organisationen, da bei den parlamentarischen Überlegungen hierzu möglicherweise nicht hinreichend sachdienliche Gutachten herangezogen wurden. Eine andere Quelle für Fehler wird in der Anwendung von bestimmten Rechtsbegriffen als Parameter für die Eignung der Religionsgemeinschaften zur Vertretung gesehen, die ihrerseits auf christliche Religionsgemeinschaften zugeschnitten sind, jedoch gerade die innerhalb der Bevölkerung am stärksten vertretene Minderheitengruppe, nämlich die Muslime, mangels Körperschaftsstatus, außen vor lässt. Letztendlich werden auch gerade für die Bundesrepublik Deutschland Lösungsansätze herausgearbeitet.
Im türkischen Recht erfolgt eine ebensolche Darstellung, wobei als Besonderheit auch der TMSF als Einlagensicherungsfonds, sowie die These behandelt werden, dass durch die Eingriffe des TMSF öffentlich-rechtliche Printmedien vorhanden seien. Speziell werden die Entstehung und Entwicklung des Medienrechts, der Aufbau und die Kompetenzen der öffentlich-rechtlichen Medien und die Eingriffe auf diese dargestellt.
In der Türkei werden bereits in der verwaltungsrechtlichen Normierung der Kompetenzen einzelner Institutionen und erst Recht in der verwaltungsrechtlichen Praxis gravierende Mängel festgestellt.
Mit immer komplexeren Experimenten erhöhen sich die Anforderungen an die Detektoren und diese Arbeit ist ein neuer Beitrag für eine weiterentwickelte technologische Lösung. In der vorliegenden Dissertation wurde eine nichtinvasive optische Strahldiagnose für intensive Ionenstrahlen in starken Magnetfeldern entwickelt. Das optische System besteht aus miniaturisierten Einplatinen CMOS-Kameras. Sowohl die hardwareseitige Entwicklung als auch die softwareseitige Implementierung der Algorithmen zur Kamerakalibrierung, Netzwerksteuerung und Strahlrekonstruktion wurden in dieser Arbeit entwickelt. Die Leistungsstärke dieses neuartigen Diagnosesystems wurde dann experimentell an einem Teststand demonstriert. Dabei wurde das optische System ins Vakuumstrahlrohr eingebettet. Ein Wasserstoffionenstrahl mit einer Energie von 7keV bis 10keV und einem Strahlstrom bis 1mA wurde in einer Stickstoffatmosphäre bis 1E-5 mbar untersucht. Dabei wurde der Ionenstrahl entlang des Strahlrohres des Toroidsegmentmagnetes mit einer Bogenlänge von 680mm mit einem xy-Kamerasystem beobachtet.
Der Strahlschwerpunkt und die Breite des Strahlprofils wurden im Ortsraum rekonstruiert. Die analytisch berechnete und in anderen Arbeiten simulierte Gyrationsbewegung sowie der RxB-Drift des Strahlschwerpunktes konnte experimentell bestätigt werden.
Die peripartale Depression tritt während der Schwangerschaft und in den 12 Monaten nach der Geburt auf. Zusätzlich zu Symptomen einer depressiven Episode ist die peripartale Depression durch schwangerschafts- oder kindbezogene Symptome wie infantizidale Vorstellungen, Gefühlslosigkeit gegenüber dem Kind, Versagensängste oder Insuffizienzgefühle als Mutter gekennzeichnet. Die Prävalenz liegt bei 7 bis 10 % präpartal und 7 bis 20 % postpartal. Folge ist ein erhöhtes Risiko für frühzeitige Wehentätigkeit, geringes Geburtsgewicht, intrauterine Wachstumsstörungen, Verhaltensstörungen und gestörte kognitive Entwicklung des Kindes. Außerdem steigt die Wahrscheinlichkeit für Mutter und Kind, im weiteren Leben erneut an einer Depression zu erkranken. Therapieoptionen stehen insbesondere psychotherapeutische Verfahren wie Interpersonelle Psychotherapie und Kognitive Verhaltenstherapie und eine antidepressive Therapie zur Verfügung.
Ziel der Arbeit war es, die Publikationen zu Depression und Schwangerschaft nach szientometrischen Kriterien zu analysieren und Charakteristika und Tendenzen der Forschung zu erkennen und zu interpretieren.
Nach Definition des Suchbegriffes wurden mithilfe der Datenbank Web of Science bzw. Web of Science Core Collection alle Publikationen zu Depression im Rahmen der Schwangerschaft von 1900 bis 2012 inklusive aller bibliometrischer Daten analysiert. Die Daten wurden nach Bereinigung hinsichtlich qualitativer Gesichtspunkte und szientometrischer Parameter wie Zitierungen, Zitationsrate und modifiziertem h-Index der Publikationen, Autoren, Institutionen und Nationen untersucht. Dabei wurden zusätzlich Genderaspekte und sozioökonomische Faktoren berücksichtigt.
Insgesamt wurden 7.330 Veröffentlichungen zu Pregnancy and Depression analysiert. 95,9 % davon waren in englischer Sprache veröffentlicht. Seit 1982 konnte eine kontinuierliche Zunahme der jährlichen Publikationen verzeichnet werden. Die Zahl der Zitierungen stieg seit 1979 ebenso jährlich an. Dabei sank die Zitationsrate seit 1990. Besonders viele Arbeiten wurden im Journal of Affective Disorders und im Archives of Womens Mental Health veröffentlicht. Unter den Forschungseinrichtungen fielen die Harvard University und St. George’s, University of London durch besonders viele Publikationen auf.
Wichtigste Wissenschaftsstandorte waren die USA, Großbritannien, Australien und Kanada, was sich in den meisten Publikationen, Zitierungen und den höchsten modifizierten h Indizes äußerte, gefolgt von meist europäischen Staaten. Unter Berücksichtigung sozioökonomischer Faktoren ergaben sich mehrere Besonderheiten: Die skandinavischen Staaten Norwegen, Schweden und Finnland finden sich unter den produktivsten Ländern nach Bereinigung um die Bevölkerungszahl. Nationen mit mittlerem und niedrigem Einkommen (Low- and middle income countries = LAMICs) wie Pakistan, Südafrika und Äthiopien leisten einen relevanten Beitrag zur Forschung, berücksichtigt man das Bruttoinlandsprodukt oder die Zahl der Wissenschaftler. Internationale Kooperation dieser Nationen entstanden insbesondere mit Großbritan-nien. Durch diese Zusammenarbeit wurde einerseits auf die höhere Prävalenz von Perinataler Depression in Entwicklungs und Schwellenländern hingewiesen. Andererseits wurde die schwangerschaftsassoziierte Depression als wichtiges Element von Global Mental Health anerkannt.
Seit 1992 veröffentlichen pro Jahr mehr Frauen als Männer zu Peripartaler Depression. Die weibliche Autorenschaft liegt bei 63 %. Unter den produktivsten Wissenschaftlern sind 8 Autorinnen und 6 Autoren. Die produktivsten Autoren sind die US Amerikanerin K.L. Wisner und die Britin L. Murray. Letztere wurde am häufigsten zitiert und führt die Liste der modifizierten h Indizes mit einem Wert von 68 an. Für den britischen Autor und Begründer des Screening-Instruments Edinburgh Postnatal Depression Scale (EPDS) J.L. Cox wurde die höchste Zitationsrate berechnet.
Im Gegensatz zu Veröffentlichungen in gynäkologischen Fachzeitschriften oder szientometrischen Arbeiten zu psychiatrischen Erkrankungen wie Schizophrenie ist der Frauenanteil in allen untersuchten Teilbereichen dem Männeranteil überlegen. Einzige Ausnahme ist die Letztautorenschaft. Diese Ergebnisse stellen eine Besonderheit dar, da eine weibliche Dominanz der Wissenschaft im Schnittbereich zwischen Psychiatrie, Psychosomatik, Psychologie und Frauenheilkunde bisher nicht beschrieben ist.
Das kolorektale Karzinom ist eine der am häufigsten vorkommenden Tumorerkrankung weltweit. In den letzten Jahren wurden viele molekulare Zusammenhänge in der Entstehung des kolorektalen Karzinoms entdeckt. Aus diesen Erkenntnissen konnten neue Therapiemöglichkeiten entwickelt werden. Aktuell werden im europäischen Raum die UICC-Stadien zur Einschätzung der Tumoraggressivität angewandt um die bestmöglichen Therapieoptionen zu gewährleisten.
In der hier vorgestellten Arbeit konnte bei einem Kollektiv von 195 Patienten mit kolorektalen Karzinomen gezeigt werden, dass an H.E.-Schnitten morphologische Phänomene wie Tumor Budding und bestimmte morphologisch fassbare Veränderungen in der Tumorumgebung (Mikroenviroment, epithelialmesenchymale Transition) signifikant und zuverlässig diagnostiziert werden können und davon abgeleitet die Aggressivität eines kolorektalen Karzinoms eingeschätzt werden kann.
Hierbei wurden alle Fälle, bei denen eine Tumoreinzelzelle bzw. ein Zellcluster mit weniger als fünf Zellen mikroskopiert werden konnte, in die Gruppe der Tumorbudds aufgenommen. Der Nachweis von Tumorbudds war ein unabhängiger Marker auf eine systemische Tumorausbreitung.
Es fand sich überdurchschnittlich häufig ein Zusammenhang zwischen Tumor Budding und schlechteren Überlebensraten sowie einer fortgeschrittenen Tiefeninfiltration (höhere pT-Stadien), Lymphknoten- oder Fernmetastasen bzw. hohen UICC-Stadien III/IV.
Ein weiteres Hauptaugenmerk wurde auf morphologische Veränderungen des Mikroenviroments und hierbei insbesondere auf die Fibroblasten des den Tumor umgebenden Bindegewebes sowie Zellen des Immunsystems, u.a. Lymphozyten und Makrophagen gelegt. Es konnte ein signifikanter Zusammenhang einer fibroblastenreichen Umgebungsreaktion mit wenigen Makrophagen und Lymphozyten und einem positiven Lymphknotenstatus oder hohen UICC Stadien III/IV gezeigt werden.
Beim Vergleich der Umgebungsreaktion mit dem Tumor Budding wurden in Bezug auf den Lymphknotenstatus und dem UICC-Stadium signifikant häufiger eine fibroblastenreiche Reaktion in Kombination mit einem Tumor Budding als eine Gewebsreaktion in Kombination mit Tumor Budding bei Tumoren mit Lymphknotenmetastasen bzw. hohen UICC-Stadien III/IV nachgewiesen.
Vergleichende Untersuchungen zwischen den oben beschriebenen morphologischen Veränderungen und Mutationen des Exon 2 im KRAS-Gen blieben ohne eine statistische Signifikanz. Der Vergleich der Sequenziermethode nach Sanger mit der Pyrosequenzierung ergab eine geringfügig höhere Sensitivität für die Sangersequenzierung, wenngleich ohne statistische Signifikanz.
Die Ergebnisse der hier vorgelegten Arbeit bestätigen die hohe Wertigkeit des Tumor Buddings und der Umgebungsreaktion des Tumors für die Einschätzung der Tumoraggressivität. Die Veränderungen sind einfach an H.E.-Routineschnitten zu diagnostizieren. Diese morphologischen Veränderungen spiegeln wahrscheinlich den entscheidenden Übergang eines lokal aggressiv wachsenden Tumors in einen Tumor mit Lymphknoten- und Fernmetastasierung wieder. Möglicherweise spielt die Interaktion zwischen Fibrozyten/blasten und ortsständigen oder eingewanderten Makrophagen eine wichtigere Rolle in der körpereigenen Tumorabwehr als bisher angenommen.
Pharmakokinetik von JWH-018 und seinen Metaboliten in menschlichen Serum-, Urin- und Speichelproben
(2019)
Synthetische Cannabinoide sind seit Anfang der 2000er Jahre als Alternative zum Cannabiskonsum bekannt. Als erstes synthetisches Cannabinoid konnte JWH-018 in dem Produkt „Spice“ identifiziert werden. Aufgrund von teils behandlungspflichtigen, erheblichen Nebenwirkungen sowie von Todesfällen wurden bislang keine Probandenstudien durchgeführt.
Als erste kontrollierte Untersuchung wurde eine Pilotstudie mit sechs Probanden und sehr niedrigen Dosierungen (2 und 3 mg im Vergleich mit Placebo) mit der am besten erforschten Substanz, JWH-018, abgeschlossen. Mit der Entnahme von 14 Serum- und Speichel- sowie 5 Urinproben über einen Zeitraum von 12 Stunden nach Inhalation sollten Daten zur Pharmakokinetik und zum Metabolismus erhoben werden.
Blut, Urin und Speichel wurden nach flüssig-flüssig Extraktion mittels Flüssigchromatographie-Tandemmassenspektrometrie analysiert. Die Methoden wurden nach aktuellen Richtlinien vollständig validiert.
Serumkonzentrationen wurden zur Korrelation mit beobachteten Wirkungen bestimmt. Die maximale Serumkonzentration von JWH-018 erreichte bereits 5 min nach Inhalation 2,9-9,9 ng/ml und nahm innerhalb der nächsten 1,5 h deutlich ab, gefolgt von einem multiexponentiellen Abfall (t½ im Median 1,3 h und 5,7 h). Bei zwei Probanden lagen noch bis zu 4 Wochen nach der Applikation Spuren von JWH-018 vor. Die Konzentration des Pentansäuremetaboliten war etwas höher als die der 3-, 4- und 5-Hydroxypentylmetaboliten und des 6-Hydroxyindolmetaboliten. Bei der JWH-018 Pentansäure zeigte sich jedoch im Vergleich ein späteres Erreichen der Maximalkonzentration sowie eine deutliche Plateauphase, was sich durch enterohepatisches Cycling erklären lassen könnte.
Speicheltests dienen im forensischen wie klinischen Umfeld häufig als Schnelltest und als Indikator für anhaltende Wirkungen. Die Speichelasservierung und -lagerung erfolgte mit dem Quantisal-System. Maximale Konzentrationen von JWH-018 waren 2,2-2036 (Median 25,7) ng/ml direkt nach Inhalation und sanken in der nächsten Stunde auf nur 0,08-8,42 (Median 0,89) ng/ml, Metabolite wurden nicht nachgewiesen. Innerhalb der Eliminationsphase (mittlere Halbwertszeit 1,69 h) konnte JWH-018 während 6-12 (Median 8) h nachgewiesen werden (0,024 ng/ml Quantifizierungs-grenze). Das Konzentrationsverhältnis von Speichel zu Serum variierte intra- und interindividuell stark in einem Bereich von 0,05-555 (Median 1,38) ng/ml, was eine Extrapolation der Speichelkonzentrationen auf Serum/Plasma ausschließt.
Urin wurde zu mindestens 5 Zeitpunkten entnommen und sowohl mit, als auch ohne β Glukuronidasebehandlung analysiert. Die Muttersubstanz war nicht nachweisbar, dafür 13 ihrer Metaboliten, die alle hochgradig konjugiert vorlagen. Die Konzentrationen des vorherrschenden Metaboliten, JWH-018 Pentansäure, lagen unter 5 ng/ml, wurden aber bei zwei Probanden noch bis zu 4 Wochen nach der Einnahme nachgewiesen. Die JWH-073 Butansäure wurde in die Urinanalyse miteinbezogen, da es Hinweise auf eine metabolische Bildung gab. Die Untersuchungsergebnisse können klar belegen, dass die Butansäure als Metabolit nach Konsum von JWH-018 entsteht. Wie im Serum wurden die Metabolite 3-, 4- und 5-Hydroxypentyl- sowie 6-Hydroxyindol-JWH-018 nachgewiesen. Zusätzlich zeigten sich aber auch geringe Signale von 4-, 5- und 7 Hydroxyindol- sowie von 2-Hydroxypentyl-JWH-018 und ein Signal neben dem 3 Hydroxypentylmetaboliten, welches ein weiteres hydroxyliertes Isomer repräsentieren dürfte. Weiterhin zeigten sich wie bereits im Serum auch in allen Urinproben bis zu zwei Messsignale mit den gleichen Fragmenten wie die JWH-018 Pentansäure. In Anlehnung an eine in-vitro Metabolismusstudie ist davon auszugehen, dass es sich um dihydroxylierte und dehydrierte Isomere von JWH-018 handelt, die als Hydroxy-Keto-Metabolite postuliert wurden. Im Allgemeinen lagen hydroxylierte Metaboliten bereits 10 h nach der Inhalation in Konzentrationen von weniger als 1 ng/ml vor. Die unterschiedliche Ausscheidung von Carbonsäuren und hydroxylierten Metaboliten kann bei der Einordnung des Konsumzeitpunkts helfen. Alle Konzentrationen lagen deutlich niedriger als für Urinproben von authentischen JWH-018 Konsumenten beschrieben.
Bei der Auswertung der Messdaten in Bezug auf die 2 mg und die 3 mg Dosis ließen sich keine signifikanten Unterschiede nachweisen, was sich nach Untersuchung der nicht inhalierten Restmengen durch erhebliche Schwankungen in der Applikation erklären lässt.
Die Daten sprechen für eine ausgeprägte Mehrkompartimentkinetik und eine langsame terminale Eliminierung von JWH-018 und allen Metaboliten, was zu einer Akkumulation bei chronischen Konsumenten führen kann. Dies ähnelt den Erfahrungen mit dem Cannabiswirkstoff Tetrahydrocannabinol (THC) und legt langanhaltende Effekte und eine Toleranzentwicklung nahe.
Hintergrund: Die Komplexität einer medikamentösen Behandlung steigt mit der Anzahl der Medikamente, der Einzeldosen und der Darreichungsformen und bedroht dadurch die Adhärenz der Patienten. Patienten mit Multimorbidität benötigen oft flexible, individualisierte Behandlungsschemata. Häufige Medikationsänderungen im Verlauf der Behandlung können jedoch die Komplexität einer Therapie weiter erhöhen.
Ziel: Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, Medikationsveränderungen bei älteren Patienten mit Multimorbidität und Multimedikation in der hausärztlichen Praxis zu beschreiben und deren Abhängigkeit von soziodemographischen und weiteren Merkmalen zu untersuchen. Zudem sollten die Medikationsveränderungen in den Daten der cluster-randomisierten kontrollierten PRIMUM-Studie (Priorisierung der MUltimedication in Multimorbidity) analysiert werden, um Effekte der komplexen PRIMUM-Intervention zu untersuchen und damit einen Beitrag zur Prozessevaluation zu leisten.
Methoden: In der vorliegenden Arbeit wurden Daten der PRIMUM-Studie, die in 72 Allgemeinpraxen durchgeführt wurde, retrospektiv analysiert. Dazu wurde ein Algorithmus entwickelt, der die Wirkstoffe, die Wirkstärke, die Dosierung und die Darreichungsform zur Beurteilung von Änderungen an der von Ärzten berichteten Medikationsdaten während zweier Intervalle (Basiswert bis sechs Monate: Δ1; sechs bis neun Monate: Δ2) untersucht. Diese Veränderungen wurden auf Verordnungs- und Patientenebene deskriptiv sowie auf die Assoziation zu soziodemographischen und Versorgungsmerkmalen uni- und multivariat analysiert und auf Interventionswirkungen überprüft.
Ergebnisse: Von 502 Patienten (im Durchschnitt 72 Jahre, 52% weiblich) beendeten 464 die Studie. Medikationsveränderungen traten bei 98,6% der Patienten auf. Die maximale Anzahl an Medikationsänderungen pro Patient betrug 21 in Δ1 und 20 in Δ2. Die Gesamtzahl der Medikamente pro Patient blieb dabei weitgehend konstant und betrug im Median zu allen drei Messzeitpunkten 8 (IQR an T0 und IQR an T1: 6-9 und IQR an T2: 6-10). Änderungen bezogen auf den Wirkstoff während Δ1 und Δ2 traten bei 414 (82,5%) und 338 (67,3%) Patienten auf, Dosierungsänderungen bei 372 (74,1%) und 296 (59,2%) und in der Wirkstärke bei 158 (31,5%) bzw. 138 (27,5%). Die Darreichungsform wurde bei 79 (16%) der Patienten sowohl in Δ1 als auch in Δ2 geändert. Simvastatin, Ramipril, Metformin und Aspirin waren am häufigsten von Veränderungen betroffen. Am häufigsten verordnet waren ASS, Metoprolol und Bisoprolol sowie Simvastatin. Medikationsänderungen traten häufiger nach vorhergehenden Aufenthalten im Krankenhaus auf und Dosisreduktion war bei männlichen Patienten häufiger zu verzeichnen. In der Interventionsgruppe waren Medikationsänderungen um 19% wahrscheinlicher. Insbesondere waren Dosisreduktionen und das Ansetzen von neuen Medikamenten in der Interventionsgruppe signifikant häufiger.
Schlussfolgerungen: Bei älteren Patienten mit Multimedikation und Multimorbidität wurden die Therapiepläne häufig geändert. Auf Verordnungsebene ist dies hauptsächlich auf Absetzen und Dosisanpassungen zurückzuführen, gefolgt von Ansetzen und Wiederansetzen von Medikamenten. Dies kann die (longitudinale) Komplexität der Medikation für Patienten erhöhen und ggf. nachteilige Folgen für Therapieadhärenz und Arzneimitteltherapiesicherheit haben. Zudem wird deutlich, dass die medikamentöse Verordnungsqualität in querschnittlichen Erhebungen nicht zuverlässig beurteilt werden kann. In der PRIMUM-Studie wurden häufiger Änderungen in der Interventions- gegenüber der Kontrollgruppe vorgenommen - hauptsächlich das Ansetzen neuer Medikamente und Dosisreduktion. Damit konnten Effekte der komplexen Intervention gezeigt werden, die im Einklang mit den Zielen der Intervention zur Optimierung von Multimedikation steht.
Hintergrund
Das intrahepatische cholangiozelluläre Karzinom ist ein seltener, hoch aggressiver Tumor2, der zu den cholangiozellulären Karzinomen gehört1 und sich mit einem Fünfjahresüberleben von lediglich 18% durch seine ungünstige Prognose auszeichnet. Bei weltweit steigender Inzidenz und Mortalität stellt die radikale Resektion zum jetzigen Zeitpunkt die einzige kurative Behandlungsoption dar. Aufgrund der niedrigen Fallzahlen und uneinheitlichen Klassifikationen, ist der internationale Studienvergleich erschwert und die Frage nach Prognosefaktoren noch nicht abschließend geklärt.
Ziele
Ziel der Studie war es, Prognosefaktoren anhand von patienten-, tumor- und therapiespezifischen Charakteristika zu detektieren, um eine prognoseadjustierte Therapieentscheidung zu erleichtern und Ausblick hinsichtlich des Gesamtüberlebens geben zu können.
Methoden
Es handelt sich um eine retrospektive unizentrische Kohortenstudie aus der Klinik für Allgemein- und Viszeralchirurgie des Universitätsklinikums Frankfurt am Main. Eingeschlossen in die Analyse wurden 69 erwachsene Patienten mit intrahepatischem cholangiozellulärem Karzinom, die im Zeitraum von Juni 2001 und August 2013 in kurativer Absicht eine Operation als Primärtherapie erhielten.
Um den Einfluss auf das Gesamtüberleben festzustellen, wurden 48 Variablen zunächst mittels univariater Cox-Regressionsanalyse auf ihre Signifikanz getestet. Im Anschluss erfolgte eine multivariate Cox-Regressionsanalyse um Zusammenhangs-, bzw. Abhängigkeitsstrukturen zwischen den Variablen zu erkennen.
Ergebnisse
In der univariaten Cox-Regressionsanalyse ergaben sich, was die prätherapeutischen Symptome betrifft, Hinweise darauf, dass das Vorhandensein von Ikterus (p=,047), Nachtschweiß (p=,026) und Schmerzen (p=,023) die Prognose signifikant verschlechtern könnte, ebenso ein erhöhtes CEA (p=,021).
Bezüglich intraoperativer Merkmale, ließ sich außerdem ein signifikanter Zusammenhang zwischen Prognose und intraoperativem EK-Bedarf (p=,006) sowie der Anlage einer biliodigestiven Anastomose (p=,007) vermuten. Davon abgesehen konnten auch postoperative Komplikationen, wie die Galleleckage (p=,015), die schwerste eingetretene Komplikation, klassifiziert nach Dindo-Clavien (p=,001) und ein hoher CCI-Wert (p=,000) mit dem Gesamtüberleben in Verbindung gebracht werden, ebenso das Vorhandensein von Fernmetastasen (p=,015).
In der multivariaten Cox-Regressions-Analyse konnten Schmerzen, Nachtschweiß, die Anlage einer biliodigestiven Anastomose, eine postoperative Galleleckage, die schwerste Komplikation nach Dindo-Clavien und ein hoher CCI-Wert als störungsfreie, signifikante Prognosefaktoren mit unabhängigem Einfluss auf das Gesamtüberleben gewertet werden.
Schlussfolgerung
Limitiert wird die Übertragung unserer Studienergebnisse durch die relativ geringe Fallzahl. Dennoch konnten wir zeigen, dass es bestimmte Risikogruppen gibt, die nach Resektion in kurativer Intention eine schlechtere Prognose hinsichtlich des Gesamtüberlebens haben, sodass auf jene Patienten vermehrt geachtet werden sollte.
Nierensteine sind eine häufige Diagnose, welche Patient und Gesundheitssystem gleichermaßen belasten. In dieser Arbeit sollten deshalb bekannte präoperative und intraoperative Faktoren bestätigt und neue identifiziert werden, welche das Ergebnis bei der endourologischen Steintherapie durch rigide oder flexible Ureterorenoskopie vorhersagen können. Die untersuchten Outcome-Variablen waren die Steinfreiheit, die postoperative Schmerzfreiheit, sowie die ökonomischen Faktoren OP-Zeit und Verweildauer. Ist eine Prädiktion dieser Variablen möglich, so wird der Krankenhausaufenthalt für Patient und Kliniken besser planbar, zudem kann anhand der ökonomischen Faktoren abgeschätzt werden, wie rentabel die Behandlung sein wird. Zu diesem Zweck sollten aus den Prüfvariablen Scores erstellt werden, welche die Steinfreiheit möglichst zuverlässig vorhersagen und bei gleicher Prädiktionskraft einfacher anzuwenden sind als der bekannte S.T.O.N.E. Score zur Abschätzung der Steinfreiheit nach starrer und flexibler URS. Zudem sollten erstmals auch Outcome-Scores für die OP-Zeit, die Verweildauer und die postoperative Schmerzfreiheit erstellt werden.
Hierfür wurden zunächst Patientendaten, sowie radiologische und intraoperative Ergebnisse zusammengetragen und mittels statistischer univariater Analyse auf einen Zusammenhang mit den Outcome-Faktoren überprüft. Hierbei wurden die starre und die flexible URS getrennt analysiert. Im nächsten Schritt wurden in multivariater Analyse die unabhängigen Faktoren identifiziert, welche das Outcome beeinflussen. Aus diesen Variablen wurden schließlich Scores errechnet und deren Prädiktionskraft im Hinblick auf das klinische und ökonomische Outcome nach URS mittels ROC-Analyse untersucht und verglichen. Für die Vorhersage der Steinfreiheit konnte zu jedem Eingriff ein Score erstellt werden, der bei gleicher oder besserer Prädiktionskraft mit weniger Variablen auskommt, als der bisher bekannteste publizierte S.T.O.N.E. Score und somit leichter anzuwenden ist. Der Renewal-Score für die starre URS umfasst die Parameter Steinlänge, Steinlokalisation, Steinanzahl und initiale Notfallvorstellung der Patienten, der Flexfree-Score für die flexible URS beinhaltet hingegen die Steinlänge, eine präinterventionelle DJ-Kathetereinlage und die Erfahrung des Urologen. Auch für die ökonomischen Parameter Operations- und Verweildauer konnten erstmals spezifische Outcome-Scores erstellt werden, lediglich die Schmerzfreiheit ließ sich mit den gesammelten Daten nicht vorhersagen. Bei der flexiblen URS konnte der zur gemeinsamen Prädiktion von OP- und Verweildauer geeignete Fleconomy-Score aus den Variablen Steinbreite und Steinvorgeschichte errechnet werden. Bei der starren URS mussten getrennte Scores erstellt werden. Für die OP-Dauer wurde der Ritime-Score aus den Parametern Steinlänge, Steinbreite, Steinlokalisation und Notfallvorstellung errechnet. Auch der Renewal-Score zur Vorhersage der Steinfreiheit nach rigider URS eignete sich zur Prädiktion der Operationszeit. Der Ristay-Score zur Vorhersage der Verweildauer nach starrer URS umfasst hingegen die Faktoren präoperative DJ-Kathetereinlage, den präinterventionellen Kreatininwert und die OP-Zeit. Auch die ökonomischen Tests sind klinisch einfach zu bestimmen und kommen bei hoher Vorhersagegüte mit wenigen Variablen aus. Alle erstellten Scores sind praxistauglich und stellen eine Weiterentwicklung der bisher zur Verfügung stehenden Tools oder komplette Neuerungen zur Vorhersage des Outcomes nach endourologischer Steintherapie dar. Dies ist nicht nur für den Patienten von Bedeutung, sondern hilft auch den Kliniken OP- und Verweiltage besser zu planen und somit den Behandlungsertrag zu kalkulieren.
Die spontan bakterielle Peritonitis (SBP) ist eine spontan auftretende, bakterielle Infektion des Peritoneums und gilt als eine der schwerwiegendsten Akutkomplikationen der dekompensierten Leberzirrhose. Die Diagnosestellung der SBP erfolgt aufgrund der okkulten klinischen Symptome häufig verspätet, was mit einer deutlich verkürzten Lebenserwartung einhergeht. Auch im Falle einer Kolonisation oder Infektion durch multiresistente Erreger (MRE) ist die Prognose bei Patienten mit dekompensierter Leberzirrhose deutlich vermindert. Der pathophysiologische Zusammenhang sowie die prognostische Relevanz von MRE als Auslöser einer SBP sind bislang nicht bekannt. Die Prävalenz der MRE bei Patienten mit Leberzirrhose ist jedoch steigend. Die Identifizierung von Patienten mit hohem Risiko für eine Infektion mit MRE ist unerlässlich für eine frühzeitige Anpassung der Antibiotikatherapie bei diesen Patienten. In einem Ansatz, die Wahrscheinlichkeit einer durch MRE ausgelösten SBP (MRE-SBP) zu beurteilen, wurde untersucht, ob in Asziteskulturen nachgewiesene MRE auch durch nicht-invasive Screening-Verfahren ermittelt werden können.
Die vorliegende Arbeit wurde am Leberzentrum des Universitätsklinikums Frankfurt am Main durchgeführt. In einer retrospektiven Studie untersuchten wir Patienten aus den Jahren 2011 bis 2016 mit Diagnose einer SBP, bei denen aerobe und anaerobe Asziteskulturen entnommen worden sind und ein vollständiges MRE-Screening (multiresistente gram-negative Bakterien, Vancomycin-resistente Enterokokken (VRE) oder Methicillin-resistenter Staphylokokkus aureus (MRSA)) durchgeführt worden ist. Ziel der Studie war letztlich die Charakterisierung von Patienten mit SBP und MRE-Nachweis (MRE- SBP), die Untersuchung des Überlebens dieser Patienten und die Definition von Risikofaktoren für eine MRE-SBP.
133 Patienten erfüllten die Einschlusskriterien. Unter diesen hatten 75/133 Patienten (56%) positive Asziteskulturen und 22/133 (17%) eine SBP mit kulturellem MRE-Nachweis im Aszites (MRE-SBP). Von den Patienten mit positiven Asziteskulturen hatten 29/75 (39%) gram-positive, 25/75 (33%) gram- negative und 21/75 (28%) sowohl gram-positive als auch gram-negative Erreger
im Aszites. Multiresistente Erreger (multiresistente gram-negative Erreger, VRE oder MRSA) wurden insgesamt bei 72/133 Patienten (54%) ermittelt. Unter den Patienten mit MRE-SBP dominierten der multiresistente Escherichia coli (E.coli) (10/22; 46%) und VRE (7/22; 31%). Rektalabstriche identifizierten MRE bei 17/22 Patienten (77%), die eine MRE-SBP mit einer zeitabhängigen Sensitivität von 77% und 87% innerhalb von 30 bzw. 90 Tagen nach dem Screening entwickelten; der negativ prädiktive Wert betrug 83% bzw. 76%. Es bestand kein relevanter Unterschied des MELD-, CLIF-AD- und ALBI-Scores bei Patienten mit und ohne MRE-SBP. Eine Sepsis war auch bei Patienten mit MRE-SBP die Haupttodesursache (8/22; 36%; p<0.001) verglichen mit anderen Todesursachen in 7/22 Fällen (32%). Eine Umstellung der initialen antiinfektiven Therapie ging mit einem erhöhten Sterblichkeitsrisiko bei Patienten mit (p=0.002) und ohne MRE-SBP (p=0.014) einher.
Wir konnten zeigen, dass unabhängig von der Leberfunktion das Überleben bei Patienten mit MRE-SBP stärker beeinträchtigt ist als bei anderen Patienten mit SBP. Das Auftreten von multiresistenten Organismen ist eine schwerwiegende Komplikation bei Patienten mit dekompensierter Leberzirrhose und Ansätze zur Verbesserung des Überlebens dieser Patienten sind erforderlich. Unter Berücksichtigung der Hospitalisierungsdauer, MRE-Historie und ggfs. des zu erwartenden Erregerspektrums der hiesigen Stationen muss daher bereits initial eine individuelle, empirische antiinfektive Therapie gewählt werden. Eine entsprechende Anpassung nach Erhalt des Antibiogramms kann erforderlich sein. Weiterhin untersuchten wir den Nutzen eines nicht-invasiven Screenings (rektales, nasopharyngeales und kutanes MRE-Screening), um Patienten mit Risiko für eine MRE-SBP zu identifizieren. Das MRE-Screening kann als nicht- invasives diagnostisches Instrument hierfür dienen. Patienten mit dekompensierter Leberzirrhose sollten vom ersten Tag der stationären Behandlung auf Kolonisierung mit MRE untersucht werden.
Gegenstand der Untersuchung ist eine umfassende Analyse der zeitgenössischen Medienprominenz, hier deutschsprachige Singer-Songwriter, eingebettet in die Kontexte ‘psychische Störungen‘ (erhoben mit dem SKID-II/M.I.N.I.), ‘Kreativität‘ (TSD-Z) und ‘Perfektionismus hinsichtlich des Aussehens‘ (AAS), mit der Zielsetzung dieses heterogene Phänomen mittels einer ganzheitlichen Perspektive zu erfassen. An der Studie nahmen insgesamt 31 prominente und 31 nicht promiente deutschsprachige Singer-Songwriter teil, wobei 15 der prominenten Singer-Songwriter in Besitz von mindestens einem ‘ECHO‘, 14 in Besitz von mindestens einer ‘Goldenen Schallplatte‘ und 2 mit mehr als 200 Nennungen in der Gruner + Jahr Pressedatenbank verzeichnet sind. Zunächst geht die Arbeit der Fragestellung nach, ob sich die prominenten Singer-Songwriter in den Störungsbildern ‘affektive Störung‘, ‘narzisstische Persönlichkeitsstörung‘, ‘Borderline-Persönlichkeitsstörung‘, ‘Alkoholmissbrauch/-abhängigkeit und ‘Substanzmissbrauch/-abhängigkeit‘ von den nicht prominenten Singer-Songwritern unterscheiden. Die Ergebnisse zeigen auf, dass prominente Singer-Songwriter signifikant häufiger unter einer narzisstischen Persönlichkeitsstörung, Alkoholabhängigkeit und Substanzmissbrauchs leiden als nicht prominente Singer-Songwriter. Außerdem wird ersichtlich, dass die prominenten Singer-Songwriter vermehrt Kokain und die nicht prominenten Singer-Songwriter vermehrt Marihuana konsumieren. Die Werte der prominenten und nicht prominenten Singer-Songwriter in Bezug auf die narzisstische Persönlichkeitsstörung sowie Alkoholmissbrauch/-abhängigkeit übersteigen bei weitem die Prävalenzzahlen der deutschen Allgemeinbevölkerung. Als nächstes wurde geprüft, ob prominente Singer-Songwriter kreativer sind als nicht prominente Singer-Songwriter. Diese Annahme konnte, ebenso wie die darauffolgende Annahme, nämlich dass die Kreativität den Zusammenhang zwischen einer psychischen Störung und der Prominenz erklärt, nicht bestätigt werden. Die Kreativität stellt des Weiteren auch kein Moderatoreffekt dar und wirkt somit nicht, gemeinsam mit einer narzisstischen Persönlichkeitsstörung, verstärkend auf die Prominenz. Wiederum ergab sich hypothesenkonform, dass prominente Singer-Songwriter perfektionistischer hinsichtlich ihres Aussehens eingestellt sind als nicht prominente Singer-Songwriter. Zuletzt zeigen die Ergebnisse, dass die Prominenz den Zusammenhang zwischen einer narzisstischen Persönlichkeitsstörung und der perfektionistischen Einstellung hinsichtlich des Aussehens nicht erklärt, jedoch verstärkt die Prominenz den Einfluss einer Depression auf die soziale Isolation.
Chlorsilane stellen Schlüsselsubstanzen zur Herstellung von elementarem Silicium dar. Zum Beispiel ist HSiCl3 ein wichtiger Ausgangsstoff im Siemensprozess[1, 2]. Chlorsilane werden unter anderem zur Herstellung von Silikonen im Müller-Rochow-Prozess[3-5] verwendet. Bei beiden Prozessen werden Silylene[6-10] als Schlüsselmediate in den Reaktionen angenommen. So auch bei der Bildung von höheren Perchlorsilanen (Reaktion b), die nur in Form komplexer Polymergemischen erhalten werden. In der vorliegenden Dissertation wurde die Plausibilität eines auf Silylen basierenden Reaktionsmechanismus zur Bildung und Reaktivität von Chlorsilanen quantenchemisch untersucht.Mit den Berechnungen aus dieser Arbeit konnten diese molekularen Prozesse aufgeklärt werden[33-35].
Die quantenchemischen Rechnungen aus dieser Arbeit umfassen Kalibrierungsrechnungen an Chlorsilanen, um die Leistungsfähigkeit der quantenchemischen Methoden zu beurteilen.
Hierbei wurden berechnete Strukturen mit den experimentellen verglichen. Zusätzlich wurden Standardbildungsenthalpien berechnet, um diese auch mit den experimentellen Daten zu vergleichen. Nach Prüfung der Validität der Referenzmethoden wurde die Tragfähigkeit der rechengünstigeren Methoden der Dichtefunktionaltheorie evaluiert.
In Vereinbarung von Rechenaufwand und Genauigkeit einer Rechenmethode wurden thermochemische Stabilitäten, Reaktionsenergien zur Bildung von Chlorsilanen aus Schema 1 berechnet. Die Betrachtung der Reaktionsmechanismen erfolgte sowohl in der Gasphase als auch in Lösung. Dabei wurden die Bildung von cyclo-Chlorsilanen, kettenförmigen und verzweigten Chlorsilanen betrachtet. Unterstützend konnten alle Intermediate und Produkte unter Verwendung der ausgewählten quantenchemischen Methode mit 29Si-NMR-Rechnungen begleitet werden. Hierbei wurden auch Vergleichsdaten von nicht literaturbekannten 29Si-NMR Verschiebungen erstellt.
Das Glykoprotein AICL gehört zur Familie der C-Typ Lektin-ähnlichen Rezeptoren und wird nach Aktivierung humaner NK Zellen und Makrophagen auf deren Oberfläche exprimiert. Die Bindung von AICL an den genetisch gekoppelten, aktivierenden NKRezeptor NKp80, der auf allen reifen humanen NK Zellen exprimiert ist, induziert Effektorfunktionen von NK Zellen, wie Zytotoxizität und Zytokinsekretion. AICL Glykoproteine werden in ruhenden NK Zellen intrazellulär zurückgehalten und gelangen erst nach Zellaktivierung an die Oberfläche (Klimosch et al. 2013). Der Mechanismus dieser Regulation ist bisher unbekannt und sollte im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden, um weitere Einblicke in die Funktion des NKp80-AICL Rezeptor-Ligand-Paares im Rahmen einer Immunantwort zu ermöglichen.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass nach der Aktivierung von NK Zellen sowohl präformierte im Golgi-Komplex zurückgehaltene als auch de novo synthetisierte AICL Glykoproteine an die Zelloberfläche gelangen. Bei der intrazellulären Retention von AICL handelt es sich um eine intrinsische Eigenschaft von AICL, die auch im ektopen Kontext von Insektenzellen auftritt. Mechanistisch konnte gezeigt werden, dass die N-Glykosylierungen von AICL differentiell die AICLOberflächenexpression bestimmen. Die AICL Ektodomäne wird an einer nichtkonventionellen (N-X-C) und an drei konventionellen (N-X-S/T) N-Glykosylierungsstellen glykosyliert, wobei die Glykosylierung an ersterer ineffizient ist, sodass stets zwei Glykoisoformen vorhanden sind. Während die Glykosylierung zumindest einer konventionellen Stelle essenziell für die AICL-Oberflächenexpression ist, und diese mit zunehmender Glykosylierung konventioneller Stellen zunimmt, vermindert die nichtkonventionelle Glykosylierungsstelle die AICL-Oberflächenexpression. Für eine effiziente Oberflächenexpression ist auch die Ausbildung einer nicht-konservierten Disulfidbrücke erforderlich, die im membran-distalen Bereich der C-Typ Lektindomäne AICL-Homodimere miteinander verknüpft. Das Fehlen dieser Disulfidbrücke führt auch zu dem Verlust der NKp80-Bindung. Die intrazelluläre Reifung von AICL Glykoproteinen ist, im Gegensatz zu dem verwandten Glykoprotein KACL, in besonderem Maße abhängig von der Interaktion mit den ER-ständigen Proteinen der Proteinqualitätskontrolle. Insbesondere konnte mit Hilfe massenspektrometrischer Analysen eine starke Interaktion von AICL mit dem ER Chaperone Calnexin gezeigt werden. Entsprechend ist die zelluläre Expression von AICL in Abwesenheit von Calnexin stark reduziert. Massenspektrometrisch konnte auch eine spezifische Interaktion von AICL mit dem Protein ITM2A gezeigt werden, wobei allerdings eine funktionelle Relevanz in Folgeversuchen nicht bestätigt werden konnte. Schließlich konnte eine zusätzliche Regulation der AICL-Oberflächenexpression durch proteasomale Degradation nachgewiesen werden, die über zwei Lysine im kurzen zytoplasmatischen Bereich von AICL bestimmt wird.
Frühere Untersuchungen hatten eine Bindung von sowohl AICL- als auch NKp80-Ektodomänen an K562 Zellen, eine Erythroleukämie-zelllinie, ergeben. Da K562 Zellen weder NKp80 noch AICL exprimieren, handelt es sich bei der gebundenen Struktur um einen potenziellen weiteren Liganden des NKp80-AICL Rezeptor-Ligand-Paares. Hier konnte gezeigt werden, dass es sich bei der Bindestruktur um ein Oberflächenprotein der K562 Zellen handelt, das allerdings nicht identifiziert werden konnte.
Insgesamt konnten im Rahmen dieser Arbeit mehrere AICL-spezifische, molekulare Mechanismen identifiziert und charakterisiert werden, die die aktivierungsabhängige Oberflächenexpression von AICL regulieren. Offensichtlich unterliegt diese einer strikten Kontrolle auf mehreren Ebenen, was vermutlich mit der Funktion von AICL als Ligand für einen aktivierenden Immunrezeptor auf zytotoxischen NK Zellen erklärbar ist. Weitere Untersuchungen zur AICL-Expressionsregulation und zur Funktion des NKp80-AICL Rezeptor-Ligand-Paares in vivo sind erforderlich, um ein besseres Verständnis der Immunbiologie von NK Zellen zu erreichen.
Infektionen durch multiresistente Erreger führen jährlich zum Tod von ca. 33.000 Menschen in Europa.192 Insbesondere ist eine weltweite Zunahme von multiresistenten Gram-negativen Bakterien zu verzeichnen.193 Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Projekte bezüglich der Resistenzmechanismen gegenüber Beta-Laktam-Antibiotika bei Gram-negativen Bakterien bearbeitet.
Das Gammaproteobakterium Psychrobacter sanguinis PS2578 wurde im März 2015 von einem Neonaten isoliert und verursachte eine early onset Neugeboreneninfektion. Aufgrund der insuffizienten Datenlage bezüglich Diagnostik, Antibiotikaresistenz und Pathogenität von Psychrobacter spp. wurden diese Aspekte weiter evaluiert. P. sanguinis zeigte geringes Wachstum auf Blutagar und keinerlei Wachstum in Standardnährmedien. Als optimales Nährmedium erwies sich das Spezialmedium BHI mit 10% Fetalem Kälberserum, wobei eine Abhängigkeit des Wachstums von FCS beobachtet wurde. Die Virulenz des klinischen Isolats sowie des Referenzstamms P. sanguinis DSM 23635 war in einem in vivo Infektionsmodell vergleichbar mit klinischen Escherichia coli und Klebsiella pneumoniae Isolaten sowie dem phylogenetisch nahe verwandten Acinetobacter calcoaceticus DSM 30006. Demnach ist die Spezies P. sanguinis moderat virulent und als humanpathogen anzusehen. Als molekulares Äquivalent der phänotypischen Penicillinresistenz wurde die Carbenicillinase CARB-8 (RTG-3) identifiziert, wodurch die These gestützt wird, dass der Genus Psychrobacter spp. ein mögliches Genreservoir von Carbenicillinasen darstellt.3 Im Rahmen dieser Arbeit konnte das Genom der Spezies erstmals komplett sequenziert werden. Es beinhaltete ein Chromosom von 2.946.289 bp, ein größeres Plasmid von 49.981 bp und ein kleineres Plasmid von 11.576 bp, welches blaCARB-8 kodierte.
Der Nachweis von Carbapenem-resistenten Gammaproteobacteria hat sich von 2010 zu 2017 in Deutschland mehr als verzehnfacht. Dabei ist OXA-48 die häufigste Carbapenemase in Europa und tritt vor allem bei den Spezies K. pneumoniae und E. coli auf.75 In dieser Arbeit wurden 62 klinische Stämme hinsichtlich ihres Plasmidtyps und ihres Verwandtschaftsgrads untersucht.
In der Klonalitätsanalyse gehörten 25 (n=44) K. pneumoniae derselben klonalen Linie an. Hiervon wurden 22 (n=25) Isolate in den Jahren 2010 und 2011 isoliert, was einen klonalen Ausbruch vermuten lässt.158 Bei der Spezies E. coli (n=8) waren lediglich zwei Stämme klonal verwandt. Insgesamt indizierten diese Ergebnisse eine hohe Diversität der klinischen Isolate. Die Plasmidtypisierung hingegen zeigte, dass 95% der Stämme (n=62) ein IncL Plasmid aufwiesen. Basierend auf den Selektionskriterien Klonalität und Plasmidtyp wurden 21 Stämme für weitere Analysen mittels Multilocus-Sequenz-Typisierung und Transkonjugation ausgewählt. Es konnten sehr hohe Konjugationsfrequenzen von 7,51 x 10-1 im Intraspezies- und von 8,15 x 10-1 im Intergenus- HGT für das blaOXA-48 IncL Plasmid in vitro ermittelt werden. Unter Verwendung von Galleria mellonella Larven als in vivo Transkonjugationsmodell wurde eine Transkonjugationsfrequenz von nahezu 100% detektiert. Daher lässt sich vermuten, dass der HGT von Antibiotikaresistenzgenen im Darm eines Patienten eine sehr viel höhere Effizienz aufweisen könnte, als bisher basierend auf in vitro generierten Daten angenommen. Dies impliziert, dass die globale Verbreitung von OXA-48 auf dem effizienten horizontalen Gentransfers eines einzigen IncL Plasmids beruht und nicht auf der Expansion einer bestimmten klonalen Linie.
Die Neurowissenschaften sind in Forschungsarbeiten für Schüler und Studierende immer wieder als eines der schwierigsten Teilgebiete der Biologie angeführt. Die Inhalte werden überwiegend nicht verstanden. Als mögliche Ursache gelten die seltenen praktischen Zugänge für die Lernenden aufgrund limitierter Ressourcen. Diese Ursache konnte in der vorliegenden Arbeit durch eine Befragung der Lehrkräfte zu ihren Praxisumsetzungen bestätigt werden. 70 % der Lehrkräfte gaben an, dass sie keine Experimente in der Schule zum Thema Nervenzellen anbieten. Experimente zur Verhaltensbiologie führen 65 % der Lehrkräfte nicht durch.
Um Schülern die Möglichkeit zu geben, sich experimentell mit den Themenfeldern der Neuro- und Verhaltensbiologie auseinanderzusetzen, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Schülerlabortage auf dem Feld der Neurowissenschaften konzipiert. Die Konzepte wurden schülerorientiert umgesetzt und neurowissenschaftliche Forschung durch den eigenen Umgang mit modernen Forschungsapparaturen erfahrbar gemacht. Die drei Labortage für die Sekundarstufe II wurden wissenschaftlich begleitet: 1) Verhaltensbiologie, 2) systemische Ebene der Elektrophysiologie, 3) elektrophysiologische Forschungsmethoden. Um die Qualität und Wirksamkeit der Labortage beurteilen zu können, wurden sie mit Feedbackerhebungen begleitet. Die drei Labortage wurden sowohl von den Lehrkräften als auch von den Schülern bezüglich ihrer Qualität positiv bewertet. Für die Schüler konnte gezeigt werden, dass die Beurteilung weitgehend unabhängig von einem zugrunde liegenden Interesse an Biologie und Forschung ausfällt. Anhand einer retrospektiven Erhebung wird außerdem gezeigt, dass alle drei Labortage eine höchst signifikante, selbsteingeschätzte Steigerung des „Wissens“, der „Anwendungszuversicht“ und des „Interesses“ bewirken. Schüler mit niedrigen Ausgangswerten zeigen einen besonders hohen Anstieg. Für das Interesse kann weiter gezeigt werden, dass auch Schüler mit hohem Ausgangswert eine große Interessenssteigerung durch den Labortag aufweisen. Das Interesse für den verhaltensbiologischen Labortag liegt etwas niedriger – die Labortage mit elektrophysiologischen Inhalten zeigen dagegen für die Anwendungszuversicht etwas niedrigere Werte.
Der Fokus der fachdidaktischen Forschung lag auf der Betrachtung des experimentellen Zugangs zur Elektrophysiologie über ein entwickeltes „EPhys-Setup“. Dabei handelt es sich um einen quasi-realen Messaufbau. Die Umsetzung kombiniert dazu Komponenten eines realen Elektrophysiologie-Setups (Hands-on Komponenten) mit einer speziell entwickelten schülerfreundlichen Software (Neurosimulation) und einem virtuellen Nervensystem in Form einer Platine. Als Modellnervensystem werden für diese Umsetzung Ganglien von Hirudo medicinalis verwendet – der Neurosimulation liegen originale elektrophysiologische Messspuren des Ganglions zugrunde. Experimentelle Vermittlungsansätze für die Elektrophysiologie finden sich kaum für den Schulbereich. Dem Bedarf einer entsprechenden Beforschung wurde mit verschiedenen Testinstrumenten nachgegangen, um den Vermittlungsansatz mit dem EPhys-Setup bewerten zu können. Dafür fand eine Wirksamkeitsanalyse über die Erhebung der Motivation der Schüler statt (Lab Motivation Scale; Dohn et al. 2016). Von Bedeutung war auch, inwiefern gegenüber der Umsetzung eine Technologieakzeptanz vorliegt (Technology Acceptance Model; Davis 1989), die im Schulkontext ausgehend von der steigenden Einbindung von Technologien einen entsprechenden Forschungsbedarf aufweist. Weiter wurde untersucht, ob sich die Bewertung des EPhys-Setups von der Bewertung einer Kontrollgruppe unterscheidet. Für die Kontrollgruppe wurde die Neurosimulation von den Hands-on Komponenten gelöst und die Schüler arbeiteten ausschließlich PC-basiert. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Umsetzungen die Motivation förderten und eine Technologieakzeptanz bei den Schülern aufwiesen. Der Unterschied der Untersuchungsgruppen fällt gering aus. Die Abhängigkeiten, die für die verwendete Simulationsumsetzung gefunden wurden, beziehen sich ausschließlich auf Komponenten der „Freude“. Somit wird der intrinsische Bereich von den Schülern die am EPhys-Setup gearbeitet haben höher bewertet. Zur weiteren Analyse der Testinstrumente wurde auch eine Abhängigkeit der Bewertung vom zugrunde liegenden Biologieinteresse sowie von den Computerfähigkeiten vergleichend betrachtet. Der Einfluss auf die Bewertungen der drei Testskalen ist in vielen Fällen höher als der Einfluss der verwendeten Simulation. Vom individuellen Biologieinteresse der Schüler zeigen alle untersuchten Komponenten eine Abhängigkeit. Die größeren Effekte beziehen sich auf die Komponenten der „Lernwirksamkeit“ oder der „Freude“. Von den individuellen Computerfähigkeiten der Schüler zeigen Komponenten zur „Zuversicht bezüglich der Methoden und der Inhalte“ eine Abhängigkeit.
Das Projekt „Geo-Social Analysis of Physicians' Settlement" (kurz GAP) wurde ins Leben gerufen, um potentielle Lücken in der ambulanten medizinischen Versorgung deutscher Großstädte aufzudecken, insbesondere in Bezug auf den sozioökonomischen Status der in einem Praxisumfeld lebenden Bewohner. In der vorliegenden Studie erfolgte die Untersuchung des Niederlassungsverhaltens von Ärzten und Psychotherapeuten in Berlin-West im Hinblick auf sozioökonomische, demographische und topographische Faktoren.
Das Untersuchungsgebiet Berlin-West wurde in 251 Praxisumfelder untergliedert. Für diese wurden Daten zu Einwohnerzahl, Altersstruktur und Wohnlage sowie Arbeitslosen- und Ausländerquoten zusammengetragen. In vergleichenden Analysen konnten dann die Unterschiede im Niederlassungsverhalten der 20 Fachgebietskategorien hinsichtlich des sozialen Status der Praxisumfelder herausgearbeitet werden. Weitere Auswertungen beinhalteten eine genderspezifische Praxisumfeld-Analyse sowie Analysen nach Praxisform, Fremdsprachenkenntnissen der Ärzte und Psychotherapeuten sowie des Praxis-Jahres-Überschusses als Maß für das ärztliche Einkommen.
Im Rahmen einer Fachgebiet-Sozialindikatoren-Analyse ergab sich weder für die hausärztliche noch für den Großteil der fachärztlichen Versorgung in Berlin-West eine signifikante Bevorzugung von Gebieten mit einem höheren sozialen Status. Lediglich für die Gruppe der Ärztlichen und Psychologischen Psychotherapeuten zeigte sich, dass diese eindeutig vermehrt in Gegenden mit hohem sozialen Status niedergelassen sind. In der Gender-Analyse konnte gezeigt werden, dass Ärztinnen und Psychotherapeutinnen sozial schwächere Gegenden seltener als Niederlassungsstandort wählen. Im Rahmen einer Störfaktoren-Analyse konnten Zentrumsdistanz und Einwohnerdichte als mögliche Einflussfaktoren auf die Standortwahl der Ärzte und Psychotherapeuten ausgeschlossen werden.
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass über eine Unterteilung der einzelnen Großstädte in mehrere Planungsbereiche – statt sie wie bisher als einen einzelnen großen zu betrachten – nachgedacht werden sollte. Um die medizinischen Bedürfnisse der sozial schlechter gestellten Bevölkerung besser abdecken zu können, wäre die Einführung eines Sozialfaktors, ähnlich dem des bereits existierenden Demographiefaktors (zur Anpassung an die Altersstruktur der Bevölkerung) für die Berechnung des tatsächlichen Ärztebedarfs empfehlenswert. Auf diese Art und Weise könnte zukünftig eine bedarfsgerechtere Planung der Ärzteverteilung erfolgen und somit ein gleichmäßigerer Zugang zu ambulanter vertragsärztlicher Versorgung für alle GKV-Versicherten gewährleistet werden.
Die Rede vom Tod Gottes ist eine Denkfigur, die bei Theoretikern und Philosophen wie Hegel, Nietzsche, Heidegger und Jean Paul behandelt wurde. Die philosophischen Theorien der letzten zwei Jahrhunderte waren entweder von der Dominanz oder der Verdrängung dieses Gedankens geprägt. Durch Maurice Blanchot erhielt dieser Gedanke Mitte des 20. Jahrhunderts eine Reflexion, welche die vorangegangenen Überlegungen aufnahm, bestätigte und im nächsten Schritt verwarf. Die Fragestellung, ob der Tod Gottes gedacht werden kann, wurde in Maurice Blanchots Werken wie von einem Echo aufgenommen, wiederholt und weitergeschrieben. Hierzu breiten sich seine Überlegungen in seinem theoretischen und literarischen Werk aus. Vor allem der Roman Le Très-Haut und der nahezu gleichzeitig erschienene Essay La littérature et le droit à la mort zeigen Blanchots Umgang mit dieser Fragestellung. Die vorliegende Studie untersucht in den philosophischen, philologischen und literarischen Texten Blanchots die Unmöglichkeit, den Tod Gottes zu denken, und versucht zu zeigen, inwiefern der Gedanke vom Tod Gottes auf ein sprachliches Problem stoßen muss. Hierzu werden die Texte jener Philosophen, die laut Blanchot den Tod Gottes zu denken versuchten, skizziert, um ihren Einfluss auf Blanchots Denken zu verdeutlichen und zu zeigen, inwiefern Blanchot den Tod Gottes anders gedacht hat. Bei der Lektüre von Maurice Blanchots Roman Le Très-Haut rücken auch der Roman Die Dämonen von Dostojewski, das Romanfragment Das Schloß von Franz Kafka und das Drama Les Mouches von Jean-Paul Sartre in den Blick der Arbeit. Diese Werke teilen unterschiedliche Motive mit Le Très-Haut, sodass sie zum Vergleich herangezogen werden, um zu verdeutlichen, inwiefern Maurice Blanchot den Gedanken vom Tod Gottes umgedacht und revolutioniert hat, und welche Konsequenzen für die Sprache und die Literatur dadurch gezogen werden müssen. ...
In dieser Dissertation wird die Parametrisierung von subgitterskaligen (SGS) Prozessen in Atmosphärenmodellen untersucht. Die Arbeit befasst sich mit den stochastisch angetriebenen Flachwassergleichungen, im ersten Teil in einer räumlichen Dimension und im zweiten Teil in zwei Dimensionen. Die Einteilung in aufgelöste und SGS-Variable erfolgt in beiden Fällen über lokale räumliche Mittel der Ursprungsvariable und deren Abweichungen vom lokalen Mittel.
Im eindimensionalen Fall liegt zwischen den Variablen eine deutliche Separation der charakteristischen Zeitskalen vor, wodurch die Anwendung der stochastischen Moden Reduktion (SMR) ermöglicht wird. Die SMR generiert ein reduziertes Modell der aufgelösten Variable mit einer stochastischen SGS-Parametrisierung, im Folgenden auch Schließung genannt. Die SMR-Schließung basiert auf den Grundgleichungen des Flachwassermodells und ist numerisch effizient einsetzbar, da sie nur eine geringe Anzahl von benachbarten Zellen koppelt. Sie verbessert die Ergebnisse des reduzierten Modells und übertrifft die Ergebnisse zweier zum Vergleich untersuchter empirischer stochastischer Schließungen. Den größten Zugewinn liefert sie im Energiespektrum, insbesondere für kleine Skalen. Das Ergebnis der SMR-Schließung kann verbessert werden, indem die Amplitude der stochastischen Schließungskomponente gedämpft wird. Die SMR-Schließung ist skalenabhängig im Sinne der räumlichen Modellauflösung. Untersucht wird die Schließung bei Halbierung und Viertelung der räumlichen Auflösung, wo sie ihre Überlegenheit gegenüber den empirischen Schließungen wiederholt bestätigt.
Im Unterschied zum eindimensionalen Fall ist in zwei Dimensionen auch die Corioliskraft enthalten und eine räumliche Divergenz der Schwerewellen möglich. Zwischen der aufgelösten und der SGS-Variable kommt es erneut zu einer Separation der charakteristischen Zeitskalen. Die Separation ist allerdings weniger stark ausgeprägt als im eindimensionalen Fall. Grund hierfür ist das Auftreten einer lang korrelierten geostrophisch balancierten Mode, welche auch auf die SGS-Variable projiziert. Das Vorgehen zur Bestimmung der SMR-Schließung für das zweidimensionale Modell verläuft analog zum eindimensionalen Fall. Es werden die Ergebnisse des hoch aufgelösten Referenzmodells und zweier Modelle ohne SGS-Schließung verglichen.
Die Rheumatoide Arthritis (RA) ist die häufigste chronisch-entzündliche Gelenkerkrankung, die inadäquat therapiert zu Gelenkzerstörung und resultierender Invalidität führen kann. Genetische Risikofaktoren sowie Lebensstileinflüsse führen in präklinischen Erkrankungsstadien zu posttranslationalen Modifikationen körpereigener Strukturen, die die immunologische Selbst-Toleranz brechen und zur immunologischen Fehlerkennung von Gelenkstrukturen durch B- und T-Lymphozyten führen.
Das Ziel der hier vorliegenden Arbeit war die Aufklärung von Wirkmechanismen eines für die immunmodulatorische Therapie der RA entwickelten innovativen Ansatzes zur Rekonstitution der immunologischen Autotoleranz mittels rekombinant hergestellter MHC-Klasse-II/Peptidkomplexe durch Induktion regulatorischer T-Zellen. Im Mittelpunkt der in vitro Studien steht hierbei eine über Speziesbarrieren hinweg evolutionär konservierte, von T-Lymphozyten auf dem Kollagen Typ-II (CII) erkannte, durch Glykosylierung posttranslational modifizierte, autoantigene Strukturdeterminante. Dieses T-Zellepitop (CII-Peptid) stellt sowohl in der humanen RA als auch in der murinen Experimentalerkrankung der CIA (Collagen induced arthritis) eine immunodominante Struktur der arthritogenen Autoimmunität dar. Für die modellhaften in vitro Studien zur Aufklärung der Wirkweise rekombinanter MHC-II/Peptidkomplexe auf humane T-Zellen, standen über eine Kooperation mit Prof. Rikard Holmdahl (Karolinska Institut, Stockholm) T-Zell-Hydridome mit transgener Expression des humanen MHC-II/Moleküls DR4 (DRA1/DRB1*04:01) mit unterschiedlicher Epitopspezifität (T-Zell-Hybridom 3H8, Spezifität: unmodifiziertes CII-Peptid und mDR1.1, Spezifität: galaktosyliertes CII-Peptid an Position K264) zur Verfügung. Das aus einer α- und β-Kette bestehende MHC-II/Molekül DR4 ist durch das DRA1-Gen und allelische Varianten des DRB1-Locus (stärkste RA-Assoziation: DRB1*04:01) kodiert und bildet die Form seiner Bindungstasche für die Präsentation antigener Peptide an den T-Zell-Rezeptor (TCR) auf der Oberfläche antigenpräsentierender Zellen (APC). In den Studien zur Stimulation der Hybridomzellen konnte gezeigt werden, dass die T-Zellstimulation und die daraus resultierende Zytokinausschüttung (IL-2 und IL-10) kontextabhängig ist. Je nach Stimulationsart, ob festphasengebunden- oder löslich, erfolgt die Stimulusperzeption über differente TCR-Anordnungen in Mikrodomänen der Zelloberfläche und resultiert in entsprechend modulierten Signalstärken. So führt die Zellaktivierung über die festphasengebundene Stimulation mittels MHC-II/Peptidkomplexen zur Ausbildung einer hohen TCR-Dichte, die über hohe Signalstärken zu einer spezifischen IL-2 Sekretion als Antwort führen. Die Stimulation mit monomeren DR4/CII-Peptidkomplexen in gelöster Form adressiert dagegen die auf der gesamten Zelloberfläche verteilten T-Zell-Rezeptoren, was in einer geringeren Aktivierungsdichte und einer attenuierten Gesamtsignalstärke sowie der Sekretion des immunsupressiv wirkenden IL-10 resultiert. Für den angestrebten pharmakologischen Einsatz der DR4/CII-Peptidkomplexe ist bedeutsam, dass die aktivierende TCR-Bindung der gelösten monomeren Komplexe nur partiell agonistisch wirkt und die Induktion immunregulatorischer IL-10 Zytokinantworten begünstigt. Neben der direkten T-Zellinteraktion konnte auch die Möglichkeit einer indirekten Aktivierung unter Vermittlung von APCs nach Endozytose der DR4/CII-Peptidkomplexe, ihrer lysosomalen Prozessierung und Präsentation auf endogenen neusynthetisierten DR4/Molekülen experimentell u.a. unter Verwendung der HLA-DR4- exprimierenden murinen Makrophagenlinie BL25 als APC-Modell belegt werden. Im Hinblick auf die intendierte Weiterentwicklung zu therapeutischen Anwendungen der MHC-II/CII-Peptidkomplexe unter Gesichtspunkten der Arzneimittelsicherheit ist wichtig, dass der aufgezeigte indirekte Weg der T-Zellaktivierung nach vorausgehender Prozessierung durch APCs ineffizient ist. Dieser Weg erfordert nämlich sehr hohe Konzentrationen an MHC-II/Peptidkomplexen, welche weit oberhalb der in tierexperimentellen Studien unter therapeutisch wirksamen Dosierungen erreichten Gewebespiegel liegen.
Darüber hinaus ist es uns gelungen, methodisch den Nachweis CII-spezifischer T-Zellen, die im Gesamtrepertoire der CD4+ T-Zellen im peripheren Blut von RA-Patienten (HLA-DRB1*04:01) nur in sehr niedriger Frequenz vorkommen, mittels T-Zellaktivierung und spezifischer Tetramerbindung als phänotypischen Marker zu verbessern. Für die Tetramerbindung wurden Monomere mit dem galaktosylierten CII-Peptid (CIIgal259-273) beladenen DR4/Moleküle über einen aminoterminal konjugierten Biotinrest mittels eines Fluorochromgekoppelten Streptavidins tetramerisiert. Unter Einsatz dieser Methoden ist es gelungen, aus den durchflusszytometrisch sortierten CII-spezifischen Zellen, mittels Nukleotidsequenzierung, ihr TCR-Repertoire zu analysieren und hinsichtlich präferentieller V-Genverwendung zu charakterisieren. Für zwei humane DR4-restringiert gal264CII-spezifische T-Zell-Rezeptoren aus RA-Patienten konnte die Funktionalität und Epitopspezifität durch rekombinante Expression demonstriert werden. Auf Basis der gemeinsamen Vorarbeiten mit Prof. Rikard Holmdahl im murinen CIA-Modell und den bekannten Daten zur Induktion regulatorischer T-Zellen (Tr1-Zellen) durch MHC-II/CII-Peptidkomplexe, wurden in vitro Differenzierungsexperimente an humanen PBMCs DR4-positiver RA-Patienten unter dem Einfluss von DR4/gal264CII-Peptidkomplexen durchgeführt. Die Studien belegen, dass die Komplexe mit den antigenspezifischen T-Zellen interagieren und zur Induktion von Markern eines Tr1-Phänotyps, darunter PD-1 und IL-10 führen. Zukünftige Kristallstrukturanalysen eines TCR/DR4/gal264CII-Komplexes sollen dem verbesserten molekularen Verständnis der TCR-Erkennung von CII als Autoantigen insbesondere bzgl. des flexibleren Galaktoserestes für Arthritogenität und Tolerogenität dienen. Fernziel ist die Entwicklung einer wirksamen und sicheren immunmodulatorischen Therapie der RA durch Induktion regulatorischer T-Zellen.