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White matter abnormalities across different epilepsy syndromes in adults: an ENIGMA Epilepsy study
(2019)
The epilepsies are commonly accompanied by widespread abnormalities in cerebral white matter. ENIGMA-Epilepsy is a large quantitative brain imaging consortium, aggregating data to investigate patterns of neuroimaging abnormalities in common epilepsy syndromes, including temporal lobe epilepsy, extratemporal epilepsy, and genetic generalized epilepsy. Our goal was to rank the most robust white matter microstructural differences across and within syndromes in a multicentre sample of adult epilepsy patients. Diffusion-weighted MRI data were analyzed from 1,069 non-epileptic controls and 1,249 patients: temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis (N=599), temporal lobe epilepsy with normal MRI (N=275), genetic generalized epilepsy (N=182) and nonlesional extratemporal epilepsy (N=193). A harmonized protocol using tract-based spatial statistics was used to derive skeletonized maps of fractional anisotropy and mean diffusivity for each participant, and fiber tracts were segmented using a diffusion MRI atlas. Data were harmonized to correct for scanner-specific variations in diffusion measures using a batch-effect correction tool (ComBat). Analyses of covariance, adjusting for age and sex, examined differences between each epilepsy syndrome and controls for each white matter tract (Bonferroni corrected at p<0.001). Across “all epilepsies” lower fractional anisotropy was observed in most fiber tracts with small to medium effect sizes, especially in the corpus callosum, cingulum and external capsule. Less robust effects were seen with mean diffusivity. Syndrome-specific fractional anisotropy and mean diffusivity differences were most pronounced in patients with hippocampal sclerosis in the ipsilateral parahippocampal cingulum and external capsule, with smaller effects across most other tracts. Those with temporal lobe epilepsy and normal MRI showed a similar pattern of greater ipsilateral than contralateral abnormalities, but less marked than those in patients with hippocampal sclerosis. Patients with generalized and extratemporal epilepsies had pronounced differences in fractional anisotropy in the corpus callosum, corona radiata and external capsule, and in mean diffusivity of the anterior corona radiata. Earlier age of seizure onset and longer disease duration were associated with a greater extent of microstructural abnormalities in patients with hippocampal sclerosis. We demonstrate microstructural abnormalities across major association, commissural, and projection fibers in a large multicentre study of epilepsy. Overall, epilepsy patients showed white matter abnormalities in the corpus callosum, cingulum and external capsule, with differing severity across epilepsy syndromes. These data further define the spectrum of white matter abnormalities in common epilepsy syndromes, yielding new insights into pathological substrates that may be used to guide future therapeutic and genetic studies.
Background: Computerized virtual patients (VP) have spread into many areas of healthcare delivery and medical education. They provide various advantages like flexibility in pace and space of learning, a high degree of teaching reproducibility and a cost effectiveness. However, the educational benefit of VP as an additive or also as an alternative to traditional teaching formats remains unclear. Moreover, there are no randomized-controlled studies that investigated the use of VP in a dental curriculum. Therefore, this study investigates VP as an alternative to lecturer-led small-group teaching in a curricular, randomized and controlled setting.
Methods: Randomized and controlled cohort study. Four VP cases were created according to previously published design principles and compared with lecturer-led small group teaching (SGT) within the Oral and Maxillofacial Surgery clerkship for dental students at the Department for Cranio-, Oral and Maxillofacial Plastic Surgery, Goethe University, Frankfurt, Germany. Clinical competence was measured prior (T0), directly (T1) and 6 weeks (T2) after the intervention using theoretical tests and a self-assessment questionnaire. Furthermore, VP design was evaluated using a validated toolkit.
Results: Fifty-seven students (VP = 32; SGT = 25) agreed to participate in the study. No competence differences were found at T0 (p = 0.56). The VP group outperformed (p < .0001) the SGT group at T1. At T2 there was no difference between both groups (p = 0.55). Both interventions led to a significant growth in self-assessed competence. The VP group felt better prepared to diagnose and treat real patients and regarded VP cases as a rewarding learning experience.
Conclusions: VP cases are an effective alternative to lecture-led SGT in terms of learning efficacy in the short and long-term as well as self-assessed competence growth and student satisfaction. Furthermore, integrating VP cases within a curricular Oral and Maxillofacial Surgery Clerkship is feasible and leads to substantial growth of clinical competence in undergraduate dental students.
Toll-like Rezeptoren (TLRs) spielen als Pathogen-Erkennungsrezeptoren eine wichtige Rolle und vermitteln die angeborene Immunität. Nach Erkennung spezifischer Pathogene lösen sie in der Rezeptor tragenden Zelle eine Entzündungsreaktion aus und es kommt unter anderem zur Aktivierung von Proteinkinasen, des Transkriptionsfaktors NF-κB und zur Sekretion von Zytokinen. Während der TLR4 für die Erkennung von Lipopolysacchariden (LPS) verantwortlich ist, dient der TLR2 unter anderem als Rezeptor für Peptidoglycan, Lipoteichonsäure und Lipoproteine von gram-positiven Bakterien. In dieser Dissertation wurde das Vorkommen der TLR2 und TLR4 in den circumventriculären Organen (CVO), speziell im Subcommissuralorgan (SCO), untersucht. Im Hinblick darauf, dass die circumventriculären Organe durch das Fehlen einer Blut-Hirn-Schranke gekennzeichnet sind, ist das Vorkommen einer Abwehr durch das angeborene Immunsystem im Sinne von TLR2 und TLR4 von besonderem Interesse gewesen. Zur Darstellung der Verteilung der beiden Rezeptoren wurden immunhistochemische Färbungen an Gewebeschnitten von Wistar-Ratten durchgeführt.
Es konnte ein Vorkommen beider Rezeptor-Typen in den circumventriculären Organen und dem Plexus choroideus nachgewiesen werden. Vor allem zeigt sich ein verstärktes Vorkommen von TLRs an Gefäßen und dem fenestrierten Endothel der circumventriculären Organe sowie den umgebenden perivaskulären Räumen. Das SCO zeigte vor allem dort eine starke Tingierung, wo es in Kontakt zu den Ependymzellen des dritten Ventrikels steht. Die Rezeptoren scheinen auf Eventualitäten an prädisponierten Stellen entwickelt zu sein. Dies ermöglicht eine sofortige Abwehrreaktion auch bei raschem Eindringen von Pathogenen. Es wurden kaum immunreaktive Neurone oder Perikaryen gefunden, was auf eine Auseinandersetzung der Pathogene im zentralen Nervensystem (ZNS) mit den Epithelbarrieren spricht. Die frühzeitige Inhibition der Schadenskaskade durch die TLRs bereits an den Gefäßen der CVOs könnte neuroprotektive Bedeutung haben.
Das Ziel dieser Studie war der retrospektive Vergleich zweier fortschrittlicher robotergestützter Angiographie-Systeme in Bezug auf Strahlendosis und Bildqualität bei der Bildgebung im Rahmen der konventionellen transarteriellen Chemoembolisation (cTACE) von bösartigen Lebertumoren.
Dafür haben wir 106 Patienten (insgesamt 57 Frauen und 49 Männer; Durchschnittsalter 60 ± 11 Jahre), welche eine cTACE Therapie an einem der zwei Generationen von Roboter-Angiographieplattformen erhalten hatten, einbezogen. Die Patienten wurden in zwei Gruppen eingeteilt (n=53): Gruppe 1 (Behandlung am Gerät der ersten Generation) und Gruppe 2 (Behandlung am Gerät der zweiten Generation). Die Strahlendosis für die Fluoroskopie und die digitale Subtraktions-Angiographie (DSA) wurde zwischen den Angiographiegeräten der ersten bzw. zweiten Generation verglichen. Zu den besonderen Merkmalen des Systems der zweiten Generation- im Vergleich zum System der ersten Generation - gehörten ein verfeinertes kristallines Detektorsystem, zur verbesserten Rauschunterdrückung und eine fortschrittliche CARE-Filtersoftware, zur Senkung der Strahlendosis. Die Strahlendosis wurde mit einer herkömmlichen im Gerät verbauten Ionisationskammer gemessen. Die Bildqualität wurde von drei unabhängigen Radiologen anhand einer 5-Punkt-Likert-Skala bewertet. Beide Gruppen waren in Bezug auf Anzahl und Lage der Läsionen sowie Körpergewicht, BMI-Werte und anatomische Varianten der versorgenden Leberarterien vergleichbar (alle p > 0,05).
Das Dosisflächenprodukt (DAP) für die Fluoroskopie war in Gruppe 2 signifikant niedriger (1,4 ± 1,1 Gy·cm2) als in Gruppe 1 (2,8 ± 3,4 Gy·cm2; p = 0,001). Für DSA war DAP in Gruppe 2 (2,2 ± 1,2 Gy·cm2) signifikant niedriger (p = 0,003) gegenüber Gruppe 1 (4,7 ± 2,3 Gy·cm2). Die Ergebnisse für die DSA-Bildqualität (IQ) zeigten signifikante Verbesserungen für Gruppe 2 um 30% im Vergleich zu Gruppe 1 (p = 0,004). In der Fluoroskopie waren die Werte für den IQ in Gruppe 2 76% höher als in Gruppe 1 (p = 0,001). Eine gutes bis sehr gutes Inter-rater-agreement mit Kappa- Fleiss-Koeffizienten von κ = 0,75 für Gruppe 1 und κ = 0,74 für Gruppe 2 wurde erreicht.
Zusammenfassend ließ sich feststellen, dass die neueste Generation der robotergestützten Angiographiegeräte im Zusammenhang von cTACE der Leber eine erhebliche Reduzierung der Strahlendosis bei gleichzeitiger Verbesserung der Bildqualität in der Fluoroskopie und DSA-Bildführung ermöglicht.
Ziel dieser Arbeit war es, eine vergleichende Bewertung der Erkennbarkeit der apikalen Aufhellung in den dreidimensionalen DVT-Aufnahmen und den konventionellen Panoramaschichtaufnahmen im Oberkiefer unter den folgenden Gesichtspunkten vorzunehmen:
Werden die apikalen Aufhellungen sowohl bei zwei- als auch bei dreidimensionalen Aufnahmen gleichermaßen erkannt?
Spielt die Stärke der Kompakta eine Rolle in der radiologischen Diagnose einer apikalen Aufhellung?
Zu diesem Zweck wurden 351 Patienten aus der Datenbank einer privaten Praxis in Stuttgart ausgewählt. Davon erfüllten 199 Patienten die Einschlusskriterien. Es wurden insgesamt 2223 Zähne durch den Untersucher ausgewertet. Es konnten 144 apikale Aufhellungen mittels der DVT diagnostiziert werden, wovon lediglich 23 (15,9 %) mittels der OPT erkannt wurden. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen insgesamt einen signifikanten Unterschied zwischen den DVT- und den OPG-Befunden hinsichtlich der Sichtbarkeit der apikalen Aufhellungen im Oberkiefer. Andere Parameter wie die Tiefe, die Breite und die Länge der apikalen Aufhellungen wurden ebenfalls untersucht. Die Messungen erfolgten mittels der Software i-CatVision 2008 für die DVT-Aufnahmen und mittels DBSWIN von Dürr Dental für die OPG- Aufnahmen. Es ergab sich daraus, dass die apikalen Läsionen, die im OPG und in der DVT sichtbar waren, signifikant größere Breiten hatten als die, die nur in der DVT sichtbar waren. Es zeigte sich hierbei ein signifikanter Unterschied (U- Test, p =0,018). Dies weist daraufhin, dass insbesondere schmale apikale Läsionen nicht sicher in OPG-Aufnahmen diagnostiziert werden, während sie in der DVT nachweisbar sind. Des Weiteren wurde in der Studie die Kompaktadicke gemessen. Es bestand kein signifikanter Zusammenhang zwischen der Sichtbarkeit der apikalen Aufhellung und der Kompaktadicke. Zusammenfassend lässt sich anhand der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit feststellen, dass die Kompaktadicke keine Rolle bei der Sichtbarkeit der apikalen Läsionen spielt und dass die OPT im Nachweis apikaler Läsionen der DVT eindeutig unterlegen ist. Es wurden dadurch nur 19 % der apikalen 64 Aufhellungen diagnostiziert und damit ist eine Unterdiagnose sehr wahrscheinlich.
Schlussfolgernd scheint die DVT ein zuverlässiges diagnostisches Mittel bezüglich des Erkennens der apikalen Läsionen zu sein. Mehrere Studien bezeichnen die DVT als Goldstandard und ziehen sie für die Diagnose der apikalen Aufhellungen den konventionellen Röntgenbildern vor. Dieses Vorgehen widerspricht jedoch dem Bestreben nach einer möglichst geringen Strahlenexposition gemäß dem ALARA-Prinzips. Damit bleibt die DVT derzeit eine Ergänzung zur konventionellen Bildgebung.
Background: Transplantation of human corneal tissue is associated with the potential risk of transmittance of viral infections. In accordance with European directives and federal laws, in Germany each tissue donor has to be tested for infectious diseases such as hepatitis B and C virus (HBV and HCV) and human immunodeficiency virus (HIV) infection. However, most of the currently available CE-marked serologic and nucleic acid screening systems are only validated for antemortem blood. Methods: Twenty related and paired ante- and postmortem blood samples from cornea donors were obtained and subsequently analyzed for hepatitis B surface antigen (HBsAg), hepatitis B antibody (anti-HBc), anti-HCV, HCV RNA, anti-HIV-1/2, and HIV p24 Ag using Abbott test systems. The sera were also spiked with reference materials in concentrations giving low and high positivity for HBV, HCV, and HIV markers. Results: The spiked ante- and postmortem sera from related donors showed similar results for HBsAg, anti-HBc, anti-HCV, HCV RNA, anti-HIV, and HIV p24 Ag, indicating a high stability of viral markers in cadaveric specimens. Three cornea donors had a medical history of HBV infection and revealed anti-HBc at similar levels in the ante- and postmortem sera. In addition, there was a single postmortem sample demonstrating a weak signal of anti-HIV-1 and HIV-1 p24 Ag. False-positive or false-negative results were not detected. The results obtained with the Abbott ARCHITECT analyzer and Abbott RealTime HCV PCR showed no significant differences. Conclusion: The analyzed screening assays are suitable for the detection of infectious markers of HBV, HCV, and HIV at similar levels in spiked ante- and postmortem sera from cornea donors.
Weltweit stellt das kolorektale Karzinom die dritthäufigste Krebsdiagnose bei Männern und die zweithäufigste bei Frauen dar. Von den bekannten beeinflussbaren Risikofaktoren sind Ernährung, Rauchen und körperliche Aktivität zu nennen, hingegen gelten Alter, familiäre Belastung und männliches Geschlecht als nicht beeinflussbare Risikofaktoren. Neben Genmutationen, welche beispielsweise bei der Familiären Adenomatösen Polyposis coli und beim “Lynch Syndrom” eine wichtige Rolle spielen, kann auch die pathologisch verstärkte Expression von tumorrelevanten Proteinen wie z.B. induzierbare COX-2, Cyclin A, B und D, c-Fos, EGF, MMP-9, VEGF sowie das ubiquitäre RNA-Bindeprotein HuR maßgeblich zur Entstehung des Kolonkarzinoms beitragen. Viele der bislang identifizierten Zielgene des HuRs sind an der Regulation tumorpromovierender Eigenschaften wie Proliferation, Invasion, Metastasierung und Apoptose beteiligt, was HuR zu einem hochattraktiven Target der molekularen Tumortherapie macht. Bislang ist bekannt, dass eine gesteigerte HuR-Bindung an AREs in der 3’UTR vieler Zielgene entweder zur Stabilisierung und/oder
Translationsveränderung von kurzlebigen mRNAs von tumorrelevanten Genprodukten führen kann. Eine pathologisch erhöhte zytosolische HuR Akkumulation, welche bekanntlich oft mit einer ungünstigen Prognose der Tumorpatienten korreliert, wird jedoch im Wesentlichen als Folge eines fehlerhaft regulierten erhöhten Exportes des überwiegend im Zellkern lokalisierten HuR Proteins ins Zytoplasma (sogenanntes “HuR-Shuttling”) betrachtet, während genomische oder epigenetische Mechanismen vermutlich nur eine untergeordnete Rolle spielen. Der Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Aufklärung der bisher nur wenig bekannten zugrunde liegenden Mechanismen des erhöhten HuR-Shuttlings in der Kolonkarzinom-Zelllinie DLD-1 unter besonderen Berücksichtigung PKCδ-abhängiger Signalwege. Durch Zugabe des pharmakologischen PKCδ-Inhibitors Rottlerin konnte die subzelluläre HuR-Lokalisation in den Kolonkarzinom Zelllinien DLD-1 und SW-620 deutlich reduziert werden, wobei die maximale Wirkung erst nach einer Inhibitionszeit von 16 Stunden erreicht wurde. Diese Beobachtung lässt vermuten, dass Rottlerin die PKCδ Aktivität in DLD-1 Zellen hemmt. Hingegen konnten Inhibitoren von verschiedenen MAPK-Kinasen (SB203580, SP600125, PD98059, Raf-1-Inhibitor) die basale zytoplasmatische HuR Lokalisation nicht beeinflussten, ebensowenig der pharmakologische Inhibitor der Calcium-abhängigen PKCs (PKCα und PKCβ) Gö6976. Auf der anderen Seite bewirkte das Phorbolester PMA eine deutliche Steigerung der PKC-Aktivität. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit nach tumorrelevanten Genen gesucht, deren Expression in humanen Kolonkarzinomzellen posttranskriptionell von HuR und gleichzeitig von PKCδ kontrolliert wird. Mit Hilfe von RNA-Pulldown Experimenten konnte gezeigt werden, dass die Hemmung der PKCδ funktionell zu einer starken Reduktion der an HuR-gebundenen mRNAs wie c-myc, cyclin A und D sowie COX-2 führt. Schließlich haben Aktivitätsmessungen der Gesamt-PKC-Aktivität gezeigt, dass diese in Kolonkarzinom-Zelllinien nachweisbar und damit basal aktiv ist. Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit können zum besseren Verständnis der pathophysiologischen Bedeutung des ubiquitären RNA-Bindeproteins HuR für die Kolonkarzinogenese sowie der prokarzinogenen Rolle der PKCδ im Kolongewebe beitragen.
The thrombopoietin receptor agonist eltrombopag was successfully used against human cytomegalovirus (HCMV)-associated thrombocytopenia refractory to immunomodulatory and antiviral drugs. These effects were ascribed to effects of eltrombopag on megakaryocytes. Here, we tested whether eltrombopag may also exert direct antiviral effects. Therapeutic eltrombopag concentrations inhibited HCMV replication in human fibroblasts and adult mesenchymal stem cells infected with six different virus strains and drug-resistant clinical isolates. Eltrombopag also synergistically increased the anti-HCMV activity of the mainstay drug ganciclovir. Time-of-addition experiments suggested that eltrombopag interferes with HCMV replication after virus entry. Eltrombopag was effective in thrombopoietin receptor-negative cells, and addition of Fe3+ prevented the anti-HCMV effects, indicating that it inhibits HCMV replication via iron chelation. This may be of particular interest for the treatment of cytopenias after haematopoietic stem cell transplantation, as HCMV reactivation is a major reason for transplantation failure. Since therapeutic eltrombopag concentrations are effective against drug-resistant viruses and synergistically increase the effects of ganciclovir, eltrombopag is also a drug repurposing candidate for the treatment of therapy-refractory HCMV disease.
Optogenetic stimulation of inhibitory interneurons has become a commonly used strategy for silencing neuronal activity. This is typically achieved using transgenic mice expressing excitatory opsins in inhibitory interneurons throughout the brain, raising the question of how spatially extensive the resulting inhibition is. Here, we characterize neuronal silencing in VGAT-ChR2 mice, which express channelrhodopsin-2 in inhibitory interneurons, as a function of light intensity and distance from the light source in several cortical and subcortical regions. We show that light stimulation, even at relatively low intensities, causes inhibition not only in brain regions targeted for silencing but also in their subjacent areas. In contrast, virus-mediated expression of an inhibitory opsin enables robust silencing that is restricted to the region of opsin expression. Our results reveal important constraints on using inhibitory interneuron activation to silence neuronal activity and emphasize the necessity of carefully controlling light stimulation parameters when using this silencing strategy.
Acute and chronic inflammation play a pivotal role in various diseases, such as rheumatoid arthritis, atherosclerosis, bacterial as well as viral infections and therefore are an everyday-challenge in clinical practice. In this context, biologically active products of the cyclooxygenases and the prostanoid synthases, e.g. prostaglandins, critically contribute to various aspects of the inflammatory response in almost every tissue of the body. Emerging evidence over the past decades has demonstrated that these mediators are not only responsible for a pro-inflammatory response, but also show anti-inflammatory and pro-resolving properties. The relevance of biologically active lipids in this context is strengthened by the clinical efficacy of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), e.g. Aspirin®, which block the biosynthesis of the mediators via the cyclooxygenase (COX) enzymes. Notably, microsomal prostaglandin E synthase-1 (mPGES-1)-derived prostaglandin E2 (PGE2) is a well-studied, functionally versatile PG, which promotes its effects via specific G protein-coupled receptors (GPCRs). Activation of these receptors elicits an internal signal transduction cascade, including activation of the adenylyl cyclase (AC). Active AC contributes to an elevated intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP) level, which in turn activates the transcription factor cAMP response element-binding protein (CREB) via phosphorylation.
While the role of PGE2 in the inflammatory context has been well-documented in previous literature, relatively little is known about CREB-dependent transcriptional changes in inflammation. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of mPGES-1-derived PGE2 on CREB-mediated transcriptional changes specifically in murine wild-type (WT) and mPGES-1 knock-out (KO) macrophages in an inflammatory context. To address this issue, bone marrow-derived macrophages (BMDMs) were treated with either the bacterial cell wall component lipopolysaccharide (LPS) in combination with interferon-γ (IFN-γ) or the yeast extract zymosan. To analyze effects on CREB activation we determined protein expression profiles of relevant PGE2-synthesizing enzymes, i.e. COX-2 and mPGES-1, as well as activity of the downstream transcription factor CREB. The activity of mPGES-1 was simultaneously determined by the analysis of the prostanoid kinetics. Under these experimental conditions we showed that COX-2 is strongly induced, and we also observed elevated activated CREB levels in WT as well as in mPGES-1 KO macrophages. Further, both LPS+IFN-γ and zymosan increased expression of mPGES-1 in WT but not in mPGES-1-deficient macrophages. These findings go in hand with largely similar alterations in the PGD2, TXB2, PGF2α profiles in WT and mPGES-1 KO macrophages upon stimulation. Of note, an elevated PGE2 production was also observed in mPGES-1-deficient macrophages at later stages upon inflammatory conditions. Subsequently, potential CREB-regulated targets were identified in macrophages upon inflammatory stimuli after 16 h by chromatin immunoprecipitation (ChIP) followed by Next-Generation-Sequencing (NGS). Surprisingly, despite equal levels of pCREB the characterization of CREB binding sites revealed different targetome profiles between WT and mPGES-1 KO macrophages. Specifically, the fatty acid metabolic processes-associated targets appeared to be selectively lost in mPGES-1-deficient vs. WT macrophages. We further validated one of those targets, i.e. the endoplasmic reticulum lipid raft-associated protein 1 (Erlin1), at the mRNA expression level, which indeed was differentially transcribed in response to different PGE2 synthesizing conditions.
Mechanistically, CREB is a well-characterized phosphorylation-dependent transcription factor in cell survival, proliferation, differentiation, and immune responses. Yet, our understanding of the functions of CREB in inflammation, specifically with respect to its activation by PGE2, is insufficient. Due to its biological relevance in inflammation it clearly requires additional studies to shed light on the details of CREB activation in macrophages to provide possibilities of therapeutic interventions.