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Dendritic spines are small membranous protrusions covering the dendritic tree of principal telencephalic neurons, such as the GC or CA2-pc. The CA2-subregion is crucial for social memory. Dendritic spines are a main site of synaptic plasticity, which is a key element of learning and memory. The plasticity-related protein Synaptopodin (SP) is essential to form the spine apparatus (SA), a spine-specific organelle involved in synaptic plasticity. SP stabilizes dendritic spines. This thesis investigated, for the first time, the dendritic SP-distribution and its influence on spine density and spine head size under different conditions in adult mice ex vivo: 1) SP-overexpression (gain-of-function), 2) SP-deficiency (loss-of-function), and 3) wild type-level of SP-expression in male and female mice (sex-differences in dCA2). SP-overexpression in adult male CSPtg-mice led to a ~doubled ratio of SP+ spines in the OML of the DG, while the spine density, the average spine head size and the average SP-puncta size were not affected. Consistently, SP-deficiency in adult male SP-KO animals had no significant effect on average spine head size. Of importance, under SP-overexpression, many small spines and a few large spines become SP+, assumingly assembling a SA. On a functional level, this may indicate an activation of silent synapses. dCA2 showed sex specific differences in spine density and spine morphology in a layer-specific manner: In males, pc-spines of the basal dCA2-compartment showed larger spine heads than females in the diestrus stage of their cycle (females (diestrus), while spine density was not significantly different. In the apical dCA2-compartment (sr), females (diestrus) showed an increased spine density, while spine head size was still shifted towards larger head sizes in males. In addition, dCA2 showed significant layer-specific differences in spine head size, but in a sex-independent manner: In both sexes, average spine head size in the apical sr was significantly smaller than in the basal so. This findings could reflect a yet unknown compartment-specific difference in synaptic plasticity in the basal compartment, which is preferentially targeted by neuromodulatory input from extrahippocampal sources such as the PVN or SUM99,101,170,189-195. In so of dCA2, there was no sex-specific difference in SP-puncta size or in the ratio of SP+ spines, indicating that SP is distributed in a sex-independent manner in dCA2 in adult mice.
Untersuchung von Arachidonsäuremetaboliten im Zusammenhang mit "Post exercixe hypotonia" (PEH)
(2023)
Post exercise hypotonia (PEH) ist das Phänomen kurzfristiger Blutdrucksenkung in der Erholungsphase nach einer Sporteinheit. Bei der Ausprägung von PEH besteht eine hohe interindividuelle Variabilität, allerdings gibt es eine Korrelation zwischen PEH und langfristigen Erfolgen von Sporttherapie bei Hypertonikern.
Die Mechanismen sind unklar und man geht davon aus, dass lokale, vasoaktive Substanzen – und unter diesen möglicherweise sogenannte bioaktive Lipide – eine Rolle spielen. Ziel dieser Arbeit war, in einer Pilot-Studie Arachidonsäure-Metabolite im Zusammenhang mit PEH zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die untersuchten AA-Metabolite (Hydroxyeicosatetraensäuren (HE-TEs), Dihydroxyeicosatriensäuren (DHETs), Prostaglandin E2 (PGE2) und Thromboxan (TXA)) mit einer schnellen Kinetik in der frühen Erholungsphase im Plasma anfluten. Konzentrationsveränderungen von 15-HETE korrelierten mit der Ausprägung von PEH, allerdings unabhängig von AA-Spiegeln. Eine direkte vasoaktive Funktion von 15-HETE wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Das 15-HETE-produzierende Enzym 15-LOX aber wird als induzierbarer Endothelium-Derived Hyperpolarizing Factor (EDHF) diskutiert. Möglicherweise könnte 15-HETE somit eine Indikatorsubstanz für die Induktion von 15-Lipoxygenase (LOX) und somit weiteren, direkt vasoaktiven 15-LOX Produkten sein.
Ein weiteres Ziel der Arbeit war die Untersuchung eines möglichen Zusammenhangs zwischen Immunzellregulation und PEH nach Sport. Starke körperliche Aktivität führt zu komplexen immunologischen, inflammatorischen und metabolischen Prozessen. Ein Anstieg von Leukozyten im peripheren Blut nach Sport ist seit Langem bekannt. Der Neutrophilen/Lymphozyten (N/L)-Index hat in den vergangenen Jahren im Rahmen der Risikoeinschätzung kardiovaskulärer Erkrankungen zunehmend an Bedeutung gewonnen. Im Rahmen dieser Studie konnten wir zeigen, dass unter den gegebenen Bedingungen nicht der N/L-Index, sondern viel mehr der verzögerte Lymphozytenanstieg in der Erholungsphase mit der
Ausprägung von PEH korreliert. Fettsäure-metabolisierende Enzyme in Neutrophilen stiegen im Rahmen der Sportintervention signifikant. Die Expressionsanalyse verschiedener inflammatorischer Enzyme ergab eine negative Korrelation von Cyclooxygenase (COX)-2 Expression mit der Ausprägung von PEH. Somit lässt sich die Hypothese aufstellen, dass eine stärkere Ausprägung inflammatorischer Signalwege mit COX-2 Expressionssteigerung eine PEH reduzieren könnte. Peroxisom-Proliferator-aktivierte Rezeptoren (PPAR) als nukleäre Rezeptoren für bioaktive Lipide stellen ein Bindeglied für metabolische und entzündliche epigenetische Effekte im Rahmen von Sport dar. Im Rahmen der Studie konnten wir eine starke Korrelation zwischen der Induktion von PPAR-delta und der COX-2 Expressionssteigerung in Neutrophilen feststellen. Im Rahmen dieser explorativen Pilotstudie konnte gezeigt werden, dass AA und ihre Metabolie einer schnellen Kinetik nach Sport unterliegen und 15-HETE sowie im Blut zirkulierende Immunzellen möglicherweise bei der Ausprägung von PEH eine Rolle spielen und als Prädiktoren des Therapieerfolgs oder als Parameter zur Therapieindividualisierung für Sportprogramme bei Hypertonikern genutzt werden könnten.
Zehn Jahre Mitmenschlichkeit
(2024)
Bei THS handelt sich um einen operativen Eingriff der Neurochirurgie, bei dem Impulse in tiefere Hirnstrukturen appliziert werden, ohne diese zu beschädigen. Die THS stellt eine etablierte Behandlungsoption bei Bewegungsstörungen von Morbus Parkinson, essentiellem Tremor und Dystonie dar. Zugleich besteht ein zunehmendes Interesse an weiteren Anwendungsmöglichkeiten für neurologische und psychiatrische Erkrankungen. Insoweit wird von einem weiterwachsenden Therapieverfahren in der Neurochirurgie auszugehen sein.
Die bislang implantierten THS-Systeme sind nicht bzw. nur eingeschränkt MRT-fähig.
Aufgrund der in den letzten Jahren zu beobachtenden steigenden Anzahl an Bildgebungen, insbesondere bei MRT-Untersuchungen, stellt sich hier die Frage nach dem Umgang mit einem bildgebenden Verfahren und der Notwendigkeit MRT-fähiger THS-Systeme für das Patientenkollektiv.
Hierzu wurde in der vorliegenden Dissertation analysiert, wie viele der mit THS versorgten Patienten überhaupt ein MRT - nach erfolgreicher Implantation - benötigt haben und zu welchen Konsequenzen dies gegebenenfalls geführt hat.
Die in diesem Zusammenhang retrospektiv gesammelten Patientendaten stammen sowohl aus dem digitalen Patientensystem als auch aus telefonischen Interviews mit Patienten, die seit mindestens 12 Monaten ein THS-System implantiert bekommen haben. Es wurde erfasst, bei wem und aus welchem Grund eine CT- oder MRT-Untersuchung stattgefunden hat. Zusätzlich sind diese Daten von einem unabhängigen Neurologen dahingehend beurteilt worden, ob ein MRT anstatt eines CTs sinnvoller gewesen wäre.
Bei 28 der 54 hier teilnehmenden Patienten ist mindestens eine Bildgebung im Rahmen einer CT- oder MRT-Untersuchung erfolgt. In 16 Fällen ist dabei bei 14 dieser Patienten die Frage aufgekommen, ob ein MRT durchgeführt werden solle. In diesem Zusammenhang sind letztlich sieben MRT-Untersuchungen an sieben Patienten durchgeführt worden, drei kraniale MRT-Untersuchungen und vier Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen.
In sieben Fällen bei sechs Patienten hätte der unabhängige Neurologe zu einer MRT-Untersuchung anstatt der durchgeführten CT-Untersuchung geraten.
Von den durchgeführten MRT-Untersuchungen haben alle kranialen sowie zwei Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen zu einer konservativen Therapie geführt. Zu einer operativen Therapie haben zwei der durchgeführten Wirbelsäulen MRT-Untersuchungen geführt. Während der in diesem Patientenkollektiv durchgeführten MRT-Untersuchungen ist es zu keiner kritischen Situationen oder Folgeschäden gekommen. Aus Gründen der Patientensicherheit wird trotzdem empfohlen, soweit möglich, bei Patienten mit einem THS-Implantat eine CT-Untersuchung durchzuführen.
Aus den dieser Arbeit zu Grunde liegenden Daten lässt sich konstatieren, dass der Einsatz MRT-fähiger THS-Geräte nicht zwingend geboten ist, dies insbesondere bei jüngeren Patienten jedoch durchaus in Betracht gezogen werden sollte.
Das Harnblasenkarzinom ist einer der häufigsten Tumoren weltweit. Insbesondere die muskelinvasiven Tumoren haben eine schlechte Prognose und stellen sich morphologisch sehr unterschiedlich dar. Diese Heterogenität wird bislang bei Therapieentscheidungen nicht beachtet. Um Patienten zukünftig individuell auf den vorliegenden Subtyp des muskelinvasiven Harnblasenkarzinoms (MIBC, muscle invasive bladder cancer) behandeln zu können und dadurch unnötige Belastungen durch Chemotherapien vermeiden zu können, ist eine einfache und kostengünstige Diagnostik erforderlich. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einsatz bestimmter immunhistochemischer Färbungen als ein mögliches diagnostisches Routineverfahren zur Bestimmung der vorliegenden Subtypen auszutesten. Hierzu wurde die Expression von „luminalen“ und „basalen“ Proteinen mit histologischen Subtypen des MIBCs korreliert. In einem zweiten Schritt wurde der Einfluss auf das Überleben mit und ohne adjuvante Chemotherapie untersucht.
Es wurden insgesamt 181 Tissue-Microarray-Spots analysiert. Alle histologischen Patientenproben sowie klinischen Daten stammten aus dem Universitätsklinikum Frankfurt am Main. Aus den entsprechenden Gewebeblöcken wurden Stanzen zur Erstellung eines Tissue-Microarrays (TMAs) entnommen. Diese wurden konventionell angeschnitten und histologisch mit Hämatoxylin-Eosin (H/E) sowie immunhistochemisch mit Cytokeratin 5/6 (CK5/6), Cytokeratin 20 (CK20), Glutamyl Aminotransferase-Untereinheit A bindendem Protein 3 (GATA3), Tumorsuppressor- protein p53 und Synaptophysin (SYNAPT) gefärbt.
Anhand der H/E-Schnitte wurden die vorliegenden histologischen Subtypen lichtmikroskopisch bestimmt und es folgte eine statistische Auswertung der Färbeergebnisse. Die deskriptive statistische Analyse zeigte insbesondere für die beiden Färbungen CK5/6 und GATA3 signifikante Ergebnisse. Deshalb wurden in einem zweiten Schritt alle Fälle der Studienkohorte den bekannten vier Gruppen: CK5/6 positiv, GATA3 positiv, doppelt positiv und doppelt negativ zugeordnet und näher untersucht. Es folgte eine Überlebensanalyse nach Kaplan Meier Schätzer sowie uni- und multivariate Analysen.
Die Ergebnisse zeigten eine Assoziation der Expression von CK5/6 mit einer squamösen Differenzierung (96%) und eine Assoziation der Expression von GATA3 mit einer mikropapillären Differenzierung (100%). Die adjuvante Chemotherapie ging mit einem Überlebensvorteil (HR 0,15 95%KI 0,1-0,3; p<0,001) der Patienten mit MIBC einher. Immunhistochemisch doppelt negative Patienten mit MIBC wiesen ein verringertes Gesamtüberleben auf (HR 4,96; 95%KI 1,6-15,6; p=0,006); in der Gruppe der doppelt negativen MIBCs fanden sich fünf verschiedene histologische Subtypen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die immunhistochemische Klassifizierung des MIBCs mit histologischen Subtypen assoziiert ist und dabei helfen kann, Fälle in der pathologischen Routine in „luminal“ und „basal“ zu unterteilen. Jedoch ist ein auf zwei Markern basierendes Klassifizierungssystem nicht ausreichend, um die Heterogenität des MIBCs abzubilden und die Basis für Therapieentscheidungen zu bilden.
Die vorliegende Arbeit behandelt den Vergleich zweier Geräte - „Endotrust MiFusion TLS 2“ und „Medtronic LigaSure Maryland System“ - zur endoskopischen Entnahme der Arteria radialis (RA) zur Verwendung als Bypass-Gefäß in der Herzchirurgie.
Grundsätzlich kommen in der Bypass-Chirurgie zur Herstellung eines Free-Grafts am Herzen neben der Verwendung der Thoraxarterien die Vena Saphena Magna (VSM) sowie die RA in Frage. In den aktuellen europäischen Leitlinien zur Behandlung von hochgradigen Stenosen wird die Verwendung der RA empfohlen („Class 1 Level B“-Empfehlung).
Die Frage, ob die RA für den Einsatz als Bypass-Gefäß offen oder endoskopisch entnommen werden sollte, ist in der Literatur weiterhin umstritten. In den aktuellen Leitlinien zur Behandlung von koronaren Herzkrankheiten wird aufgrund dieser insoweit uneindeutigen Studienlage keine Empfehlung ausgesprochen. Trotzdem ist die endoskopische Entnahme der RA im klinischen Alltag mittlerweile etabliert. Im Kontext dieser uneindeutigen Studienlage einerseits und der praktischen Bedeutung endoskopischer Entnahme andererseits ist es Zielsetzung der vorliegenden Arbeit, durch einen Gerätevergleich einen Beitrag zur Optimierung der endoskopischen Operationstechnik zu leisten. Es soll zudem aufgezeigt werden, inwieweit die endoskopische Entnahme der RA ein sicheres und effizientes Verfahren darstellt.
In der Literatur zum Vergleich von Operationstechniken zur Entnahme von Bypass-Gefäßen werden häufig histologische Untersuchungen angewendet. Diese ermöglichen eine zeitnahe Beurteilung der Qualität des entnommenen Grafts. Das ist auch in dieser Arbeit der wesentliche Grund dafür, dass die histologische Beurteilung der Qualität der RA als primärer Endpunkt angewendet wird. In Anlehnung an die Literatur wurde die strukturelle Integrität des Endothels und der Elastica interna beurteilt. Die histologische Beurteilung erfolgte nach Immunfluoreszenz-Bearbeitung der Proben.
Im Einklang mit der bestehenden Literatur zur Frage, ob die RA offen oder endoskopisch entnommen werden sollte, wurde in dieser Studie als sekundäre Endpunkte Kriterien bezüglich der Sicherheit und Effizienz der Entnahme verwendet. Dies betrifft das Auftreten von intra- und postoperativen Komplikationen, insbesondere im Hinblick auf neurologische Beeinträchtigungen am operierten Arm, sowie die Entnahmedauer und den operativen Aufwand zur Blutstillung.
Die in dieser Arbeit behandelte Studie wurde als prospektive, 1:1 randomisierte Studie mit zwei Gruppen mit jeweils 50 Patienten durchgeführt. Alle Operationen erfolgten im Zeitraum Januar 2017 bis Juli 2017 im Herzzentrum der Kerckhoff-Klinik Bad Nauheim.
Bezüglich der Resultate des Gerätevergleichs zeigte sich ein eindeutiges Ergebnis. Sämtliche Beurteilungskriterien, bei denen signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen aufgetreten sind, u.a. Integrität der Elastica interna, Entnahmedauer, Vorkommen von Residualblutungen, Auftreten von sensorischen Störungen fallen zugunsten des LigaSure-Systems aus.
Dabei ist unserer Meinung nach der wichtigste Einzelaspekt, dass die histologisch ermittelte Integrität der Elastica interna als Indikator für die Qualität des entnommen Grafts in der LigaSure-Gruppe signifikant besser war als in der MiFusion-Gruppe. Dagegen konnten aus der histologischen Untersuchung des Endothels keine klaren Rückschlüsse gezogen werden. Insofern besteht Unsicherheit, ob die Schädigung der Endothelschicht durch die Entnahme selbst oder durch die anschließende Präparierung der entnommenen Proben verursacht wurde.
Bezüglich der sekundären Endpunkte zeigten sich für die Mifusion-Patientengruppe im Vergleich zu anderen Studien zur endoskopischen Entnahme der RA zufriedenstellende bis gute und für die LigaSure Gruppe gute bis sehr gute Ergebnisse. Unabhängig vom verwendeten Gerät kann diese Studie deshalb als eine Bestätigung bisheriger Studien zur Vorteilhaftigkeit der endoskopischen RA-Entnahme angesehen werden. Letztlich fehlt jedoch weiterhin der Nachweis, dass eine endoskopische Entnahme unbedenklich im Hinblick auf den langfristigen kardiologischen Outcome ist. Dies bleibt zukünftiger Forschung vorbehalten.
Darüber hinaus trägt die Studie dazu bei, das klinische Erfahrungswissen über operationstechnische Details bei der Entnahme der Radialarterie zu erweitern und somit die Akzeptanz für die Verwendung der Radialarterie als Bypass-Gefäß in der koronaren Herzchirurgie zu verbessern.
Spezialwissen für SCALE
(2024)
Volker Zickermann und Eric Helfrich sind bei der Exzellenzcluster-Initiative SCALE (Subcellular Architecture of Life) dabei und werden dort ihre Expertise einbringen. Das Spezialgebiet des einen ist ein Proteinkomplex in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle. Der andere sucht schwerpunktmäßig bisher unbekannte Naturstoffe, die die Basis für neue Antibiotika sein könnten.
