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Plasticity resembling spike-timing dependent synaptic plasticity: the evidence in human cortex
(2010)
Spike-timing dependent plasticity (STDP) has been studied extensively in a variety of animal models during the past decade but whether it can be studied at the systems level of the human cortex has been a matter of debate. Only recently newly developed non-invasive brain stimulation techniques such as transcranial magnetic stimulation (TMS) have made it possible to induce and assess timing dependent plasticity in conscious human subjects. This review will present a critical synopsis of these experiments, which suggest that several of the principal characteristics and molecular mechanisms of TMS-induced plasticity correspond to those of STDP as studied at a cellular level. TMS combined with a second phasic stimulation modality can induce bidirectional long-lasting changes in the excitability of the stimulated cortex, whose polarity depends on the order of the associated stimulus-evoked events within a critical time window of tens of milliseconds. Pharmacological evidence suggests an NMDA receptor mediated form of synaptic plasticity. Studies in human motor cortex demonstrated that motor learning significantly modulates TMS-induced timing dependent plasticity, and, conversely, may be modulated bidirectionally by prior TMS-induced plasticity, providing circumstantial evidence that long-term potentiation-like mechanisms may be involved in motor learning. In summary, convergent evidence is being accumulated for the contention that it is now possible to induce STDP-like changes in the intact human central nervous system by means of TMS to study and interfere with synaptic plasticity in neural circuits in the context of behavior such as learning and memory. Keywords: spike-timing dependent plasticity, long-term potentiation, long-term depression, paired associative stimulation, transcranial magnetic stimulation, human, cortex, translational neuroscience
Disruptive behaviour disorders are reflected by a great variety of symptoms ranging from impulsive-hot tempered quarrels to purposeful and goal directed acts of cruelty. A growing body of data indicates that there are neurobiological factors that increase the risk for developing disruptive behaviour disorders. In this review, we give a broad overview of recent studies investigating physiological, neural, genetic factors, and specific neurotransmitter systems. We also discuss the impact of psychosocial risk and consider the effects of gene-environment interactions. Due to the heterogeneity of disruptive behaviour disorders, it is concluded that specific subtypes of disruptive behaviour should be considered both in terms their biological basis and in regard to specific treatment needs.
Leben bedeutet eine fortdauernde Anpassung an Umweltbedingungen durch ein hoch entwickeltes Informationsverarbeitungssystem. Diese Anpassung wird durch das neuroendokrine und autonome Nervensystem gewährleistet. Eine tages- und jahreszeitliche Organisation des neuroendokrinen und autonomen Systems findet durch das Photoneuroendokrine System (PNS) statt. Erst in jüngster Zeit konnte gezeigt werden, dass neben peptidergen Substanzen auch lipiderge Signalmoleküle des Endocannabinoidsystems eine essentielle Rolle bei der interzelluären Kommunikation spielen. Hierbei zählen Anandamid (AEA) und 2-Arachidonoylglycerol (2-AG) zu den umfassend erforschten Endocannabinoiden. ...
Tubular carbonate concretions of up to 1 m in length and perpendicular to bedding, occur abundantly in the Upper Pliensbachian (upper Amaltheus margaritatus Zone, Gibbosus Subzone) in outcrops (Fontaneilles section) in the vicinity of Rivière-sûr-Tarn, southern France. Stable isotope analyses of these concretions show negative delta 13C values that decrease from the rim to the center from - 18.8‰ to - 25.7‰ (V-PDB), but normal marine delta 18 O values (- 1.8‰). Carbon isotope analyses of Late Pliensbachian bulk carbonate (matrix) samples from the Fontaneilles section show clearly decreasing C-isotope values across the A. margaritatus Zone, from +1‰ to - 3‰ (V-PDB). Isotope analyses of coeval belemnite rostra do not document such a negative C-isotope trend with values remaining stable around +2‰ (V-PDB). Computer tomographic (CT) scanning of the tubular concretions show multiple canals that are lined or filled entirely with pyrite. Previously, the formation of these concretions with one, two, or more central tubes, has been ascribed to the activity of an enigmatic organism, possibly with annelid or arthropod affinities, known asTisoa siphonalis. Our results suggest tisoan structures are abiogenic. Based on our geochemical analyses and sedimentological observations we suggest that these concretions formed as a combination of the anaerobic oxidation of methane (AOM) and sulfate reduction within the sediment. Fluids rich in methane and/or hydrocarbons likely altered local bulk rock carbon isotope records, but did not affect the global carbon cycle. Interestingly, Tisoa siphonalis has been described from many locations in the Grands Causses Basin in southern France, and from northern France and Luxemburg, always occurring at the same stratigraphic level. Upper Pliensbachian authigenic carbonates thus possibly cover an area of many thousand square kilometers. Greatly reduced sedimentation rates are needed to explain the stabilization of the sulfate-methane transition zone in the sedimentary column in order for the tubular concretions to form. Late Pliensbachian cooling, reducing run-off, and/or the influx of colder water and more vigorous circulation could be responsible for a halt in sedimentation. At the same time (thermogenic) methane may have destabilized during a major phase of Late Pliensbachian sea level fall. As such Tisoa siphonalis is more than a geological curiosity, and its further study could prove pivotal in understanding Early Jurassic paleoenvironmental change.
Background: Abnormalities of 11q23 involving the MLL gene are found in approximately 10% of human leukemias. To date, nearly 100 different chromosome bands have been described in rearrangements involving 11q23 and 64 fusion genes have been cloned and characterized at the molecular level. In this work we present the identification of a novel MLL fusion partner in a pediatric patient with de novo biphenotypic acute leukemia. Methods: Cytogenetics, fluorescence in situ hybridization (FISH), molecular studies (RT-PCR and LDI-PCR), and bioinformatic sequence analysis were used to characterize the CT45A2 gene as novel MLL fusion partner in pediatric acute leukemia. Results: Fluorescence in situ hybridization of the patient G-banded metaphases demonstrated a cryptic insertion of 11q23 in Xq26.3 involving the MLL gene. Breakpoint fusion analysis revealed that a DNA fragment of 653 kb from 11q23, containing MLL exons 1-9 in addition to 16 other 11q23 genes, was inserted into the upstream region of the CT45A2 gene located at Xq26.3. In addition, a deletion at Xq26.3 encompassing the 3' region of the DDX26B gene (exons 9-16) and the entire CT45A1 gene was identified. RNA analysis revealed the presence of a novel MLL-CT45A2 fusion transcript in which the first 9 exons of the MLL gene were fused in-frame to exon 2 of the CT45A2 gene, resulting in a spliced MLL fusion transcript with an intact open reading frame. The resulting chimeric transcript predicts a fusion protein where the N-terminus of MLL is fused to the entire open reading frame of CT45A2. Finally, we demonstrate that all breakpoint regions are rich in long repetitive motifs, namely LINE/L1 and SINE/Alu sequences, but all breakpoints were exclusively identified outside these repetitive DNA sequences. Conclusion: We have identified CT45A2 as a novel spliced MLL fusion partner in a pediatric patient with de novo biphenotypic acute leukemia, as a result of a cryptic insertion of 11q23 in Xq26.3. Since CT45A2 is the first Cancer/Testis antigen family gene found fused with MLL in acute leukemia, future studies addressing its biologic relevance for leukemogenesis are warranted.
Background: The enhancer of zeste homolog 2 (EZH2) gene exerts oncogene-like activities and its (over)expression has been linked to several human malignancies. Here, we studied a possible association between EZH2 expression and prognosis in patients with renal cell carcinoma (RCC). Methods: EZH2 protein expression in RCC specimens was analyzed by immunohistochemistry using a tissue microarray (TMA) containing RCC tumor tissue and corresponding normal tissue samples of 520 patients. For immunohistochemical assessment of EZH2 expression, nuclear staining quantity was evaluated using a semiquantitative score. The effect of EZH2 expression on cancer specific survival (CSS) was assessed by univariate and multivariate Cox regression analyses. Results: During follow-up, 147 patients (28%) had died of their disease, median follow-up of patients still alive was 6.0 years (range 0 - 16.1 years). EZH2 nuclear staining was present in tumor cores of 411 (79%) patients. A multivariate Cox regression analysis revealed that high nuclear EZH2 expression was an independent predictor of poor CSS (>25-50% vs. 0%: HR 2.72, p = 0.025) in patients suffering from non-metastatic RCC. Apart from high nuclear EZH2 expression, tumor stage and Fuhrman's grading emerged as significant prognostic markers. In metastatic disease, nuclear EZH2 expression and histopathological subtype were independent predictive parameters of poor CSS (EZH2: 1-5%: HR 2.63, p = 0.043, >5-25%: HR 3.35, p = 0.013, >25%-50%: HR 4.92, p = 0.003, all compared to 0%: HR 0.36, p = 0.025, respectively). Conclusions: This study defines EZH2 as a powerful independent unfavourable prognostic marker of CSS in patients with metastatic and non-metastatic RCC.
If insufficiently treated, Lyme borreliosis can evolve into an inflammatory disorder affecting skin, joints, and the CNS. Early innate immunity may determine host responses targeting infection. Thus, we sought to characterize the immediate cytokine storm associated with exposure of PBMC to moderate levels of live Borrelia burgdorferi. Since Th17 cytokines are connected to host defense against extracellular bacteria, we focused on interleukin (IL)-17 and IL-22. Here, we report that, despite induction of inflammatory cytokines including IL-23, IL-17 remained barely detectable in response to B. burgdorferi. In contrast, T cell-dependent expression of IL-22 became evident within 10 h of exposure to the spirochetes. This dichotomy was unrelated to interferon-gamma but to a large part dependent on caspase-1 and IL-1 bioactivity derived from monocytes. In fact, IL-1beta as a single stimulus induced IL-22 but not IL-17. Neutrophils display antibacterial activity against B. burgdorferi, particularly when opsonized by antibodies. Since neutrophilic inflammation, indicative of IL-17 bioactivity, is scarcely observed in Erythema migrans, a manifestation of skin inflammation after infection, protective and antibacterial properties of IL-22 may close this gap and serve essential functions in the initial phase of spirochete infection.
Background: Familial hemophagocytosis (FHL) is a rare disease associated with defects in proteins involved in CD8+ T-cell cytotoxicity. Hyperactivation of immune cells results in a perilous, Th1-driven cytokine storm. We set out to explore the regulation of cytokines in an FHL patient who was clinically stable on low-dose immunosuppressive therapy after bone marrow transplantation over a six-month period. During this period, chimerism analyses showed that the fraction of host cells was between 1 and 10%. Both parents of the patient as well as healthy volunteers were studied for comparison. Methods/Principal Findings: Using ELISA, quantitative real-time PCR, and clinical laboratory methods, we investigated constitutive and inducible cytokines, polymorphisms, and clinical parameters in whole blood and whole blood cultures. Although routine laboratory tests were within the normal range, the chemokines IP-10 and IL-8 as well as the cytokine IL-27p28 were increased up to 10-fold under constitutive and stimulated conditions compared to healthy controls. Moreover, high levels of IFNgamma and TNFalpha were produced upon stimulation. Unexpectedly, IFNgamma induction of IL-18 binding protein (IL-18BP) was markedly reduced (1.6-fold vs 5-fold in controls). The patient's mother featured intermediately increased cytokine levels, whereas levels in the father were similar to those in the controls. Conclusions/Significance: Since IL-18 plays a major role in perpetuating hemophagocytosis, the failure of IFNgamma to induce IL-18BP may constitute a fundamental pathogenetic mechanism. Furthermore, increased production of IL-8 and IL-27 appears to be associated with this disease. Such dysregulation of cytokines was also found in the heterozygous parents, providing a novel insight into genotype-phenotype correlation of FHL which may encourage future research of this rare disease.
Purpose. The aim of this prospective longitudinal clinical pilot study was the evaluation of the effect on the Oral Health Impact Profile (OHIP) and patient-centered results of the envelope technique for Connective Tissue Graft (CTG). Methods. Sixteen patients (11 females) 24 to 71 years of age (42.6±11.1) received CTG that had been harvested from the palate and grafted using the envelope technique. Prior to and 3 months after surgery, all patients were examined clinically, completed the OHIP-G49 questionnaire, and were asked to judge the results of surgery. Results. Mean baseline recession depth of 2.5±0.8 mm was reduced by 1.2±0.9 mm (P<.001). Root coverage amounted to 48±39%. In 5 of 16 defects complete root coverage was achieved. Pain at the donor site was more pronounced than at recipient site regarding prevalence (8/6; P=.007), intensity (2.1±2.3/1.1±1.9 [visual analogue scale]; P=.016), and duration (1.4±2.3/0.8±1.4 days; P=.042). Baseline OHIP (15.7±12.1) was decreased by 3.6±8.5 three months after surgery (P=.139). Thirteen patients (81%) would undergo CTG surgery for similar reasons again. Conclusions. Root coverage using CTG according to the envelope technique provided improvement of OHIP as early as 3 months after surgery. Over all, patients were reasonably satisfied with the surgical technique and its results.
Die Gamma-Glutamyl-Carboxylase spielt eine Schlüsselrolle im menschlichen Organismus, da sie für die posttranslationale Modifikation sämtlicher Vitamin-K-abhängiger Proteine verantwortlich ist. Ein hereditärer Mangel aller Vitamin-K-abhängigen Faktoren aufgrund eines Defekts in der Gamma-Glutamyl-Carboxylase (VKCFD1) ist sehr selten und geht mit einer gesteigerten Blutungsneigung einher. Aktuelle Arbeiten zeigen eine weitere Manifestation von Mutationen im Gamma-Glutamyl-Carboxylase-Gen, die ein dermatologisches Krankheitsbild, ähnlich der Pseudoxanthoma elasticum, darstellt. In diesen Fällen zeigen die Patienten sowohl dermatologische Effloreszenzen im Sinne der PXE als auch eine Verminderung der Vitamin-K-abhängigen Faktoren. Es wird vermutet, dass die PXE-ähnlichen Hautveränderungen auf eine Funktionsstörung des Matrix-Gla-Proteins zurückzuführen sein könnten. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Mutationsdiagnostik bei vier Patienten mit kongenitalem Mangel aller Vitamin-K-abhängigen Gerinnungsfaktoren durchgeführt. Insgesamt wurden dabei fünf Mutationen nachgewiesen, davon vier Missense-Mutationen und eine Stopp-Mutation. Zwei der Patienten wiesen eine „compound Heterozygotie“ auf. Bei den gefunden Mutationen wurden drei im Rahmen dieser Arbeit erstmals aufgezeigt, die anderen zwei waren in der Literatur bereits beschrieben. Bei einer der Mutationen konnte ein „Founder“-Effekt in Bezug auf einen anderen Patienten aus der Literatur nachgewiesen werden. Sollte zukünftig diese Mutation in Deutschland vorkommen und sich auch auf die „Founder“-Mutation zurückführen lassen, böte sich dieser Mechanismus als eine Erklärung für das gehäufte Vorkommen der VKCFD Typ 1 in Deutschland an. Ein Hinweis auf eine PXE-like Disorder konnte bei keinem der Patienten nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde die genetische Variabilität des Gamma-Glutamyl-Carboxylase-Gens in der Normalbevölkerung untersucht. Für die Untersuchungen wurde zunächst die DNA einer phänotypisch unauffälligen Kontrollgruppe, bestehend aus 200 gesunden Blutspendern, auf Genvariationen im GGCX-Gen analysiert. Nach der Isolierung und der Amplifikation der DNA wurde mit sämtlichen Proben zunächst ein Mutations-Screening mittels dHPLC durchgeführt. Auffällige Abschnitte und solche, bei denen häufige und/oder mehrere Polymorphismen bereits bekannt waren, wurden sequenziert. Auf diese Weise wurden acht Polymorphismen in den codierenden bzw. die Exone flankierenden Genabschnitten nachgewiesen. Davon wurden zwei erstmals beschrieben (c.43+33T>A; c.1288-38T>C). Schließlich sollte mit dieser Arbeit versucht werden zu klären, wie eine möglichst effiziente Diagnostik von Mutationen bzw. Polymorphismen des GGCX-Gens möglich ist. In unseren Untersuchungen wurde sowohl mit der dHPLC (Wave-System) als Screening-Methode gearbeitet als auch Genabschnitte sequenziert. Mittels der dHPLC kann ein hohes Probenaufkommen in kurzer Zeit mit vergleichsweise geringem Aufwand und vergleichsweise geringeren Kosten (ca. 30 € pro Genuntersuchung vs. Komplettsequenzierung ca. 300 €) bewältigt werden. Bei Genabschnitten mit vielen oder häufigen Polymorphismen ist dies ineffektiv, weil es nur das Vorhandensein einer Veränderung, nicht jedoch die Veränderung selbst beschreiben kann. Daher empfiehlt es sich, beide Methoden zu kombinieren, welches sich als die effizienteste und rationalste Methode für die Mutationsdiagnostik darstellt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sind von grundsätzlichem Interesse für die biomedizinische Forschung. Eventuell wird es damit dann möglich sein, Krankheitsentstehungen und ihre Verläufe bei Mutationen der Gamma-Glutamyl-Carboxylase besser zu verstehen und damit eine noch effektivere und nebenwirkungsärmere Therapie einzusetzen.
In der vorliegenden Arbeit wurde in einer Fall-Kontroll-Studie mit 483 Fällen und 300 Kontrollen das Risiko für die berufsbedingte Supraspinatussehnenruptur durch Arbeiten auf oder über Schulterniveau untersucht. Dabei ergab sich eine statistisch signifikante Risikoerhöhung durch das Arbeiten auf oder über Schulterniveau. Eine Dosis-Antwortbeziehung zeigte einen Zusammenhang der Ereignisse. Am stärksten war die Risikoerhöhung bei Patienten, die lebenslang kumulativ mindestens 3195 Stunden auf oder über Schulterniveau arbeiteten. Die adjustierte Odds Ratio dafür betrug 2,1 (CI 1,2-3,7), das Ergebnis ist statistisch signifikant. Neben dem beruflichen Arbeiten auf oder über Schulterniveau gibt es andere Faktoren, die die Entstehung einer Rotatorenmanschettenruptur begünstigen. Dabei sind Alter, Heben/Tragen von Lasten über 20 kg und Arbeiten mit handgeführten vibrierenden Werkzeugen zu nennen. Deshalb wurden die Daten hinsichtlich dieser Faktoren adjustiert. Auch einige Sportaktivitäten können das Risiko für die Rotatorenmanschettenruptur erhöhen. Deshalb wurden die Daten auch für Geräteturnen, Kugelstoßen, Speer- und Hammerwerfen, Ringen und Tennis adjustiert, und die sportliche Anstrengung wurde als Confounder behandelt. Die Ergebnisse stehen im Einklang mit Ergebnissen früherer Studien, die ebenfalls eine Risikoerhöhung für die Entstehung der Rotatorenmanschettenruptur durch Arbeiten auf oder über Schulterniveau zeigen. Eine genaue Dosis, die zu dieser Risikoerhöhung führt, wurde in der Literatur bisher nicht genannt. Die vorliegende Arbeit liefert die Evidenz für die Annahme eines erhöhten Risikos der Ruptur der Sehne des M. supraspinatus bei Arbeiten auf oder über Schulterniveau. Weiterhin besteht ein Potential für eine primäre Prävention, indem Arbeiten auf oder über Schulterniveau möglichst ganz vermieden wird. Daher sollte die Ruptur der Sehne des M. supraspinatus als eigene Berufskrankheit in die Liste der Berufskrankheiten aufgenommen und die Betroffenen bei kumulativem Arbeiten von mindestens 3200 Stunden auf oder über Schulterniveau entschädigt werden.
Zur Korrektur der Myopie bietet die refraktive Chirurgie prinzipiell die Möglichkeiten entweder die Kornea zu modulieren oder eine phake Intraokularlinse einzusetzen. Bei der Beseitigung einer hochgradigen Myopie von über 6 dpt haben sich jedoch die pIOL durchgesetzt. Besonders irisfixierte Linsen weisen sehr gute Refraktionsergebnisse bei einem geringen Komplikationsprofil auf. Zwei Modelle der Artisan-Linse (optische Zone 5 mm n = 48, optische Zone 6 mm n = 264) wurden in 312 Augen von 176 hochgradig myopen Probanden in der Universitätsaugenklinik Frankfurt am Main eingesetzt. Die Untersuchung und Auswertung erfolgte hinsichtlich der Refraktionsqualität und Komplikationsrate. Zur Beurteilung der Refraktion wurden die Standardparameter der refraktiven Chirurgie (Sicherheit, Wirksamkeit, Vorhersagbarkeit und Stabilität) gemessen und analysiert. Bei Erhebung und Analyse des Komplikationsprofils wurde besonderes Augenmerk auf den Verlust der EZD gerichtet. Die Untersuchungen wurden präoperativ, nach einem Tag, einer Woche, einem Monat und anschließend im Jahresrhythmus durchgeführt. Der präoperative mittlere BKSM von 0,82 wurde bei keiner Folgeuntersuchung unterschritten, so dass der Sicherheitsindex stets über 1 betrug. Kein Patient verlor mehr als eine Zeile beim BKSM. Ein UKSM von 0,8 oder mehr wurde nach einem Jahr in 78%, nach zwei Jahren in 81%, nach drei Jahren in 76%, nach vier Jahren in 60% und nach fünf Jahren in 65% der Fälle beobachtet. Im Vergleich dazu betrug der präoperative BKSM bei 78% der Augen 0,8 oder mehr. Die Vorhersagbarkeit erwies sich innerhalb des gesamten Beobachtungszeitraums als sehr hoch. Bei vier der fünf Jahreskontrollen lagen alle Augen (98% bei der 3-Jahresuntersuchung) innerhalb einer Spannweite von ± 2 dpt und stets mindestens 86% der Augen innerhalb von ± 1 dpt der angestrebten refraktiven Korrektur. Das mittlere sphärische Äquivalent betrug präoperativ -11,24 ±4,46 dpt. Einen Monat nach der Implantation der irisfixierten Linse ergab sich ein Wert von -0,54 ±0,55 dpt. Es kam zu keinen größeren Veränderungen der Refraktion während des Nachbeobachtungszeitraums (Minimum: -0,78 dpt nach fünf Jahren; Maximum: -0,41 dpt nach einem Jahr). Im Mittel betrug die präoperative Endothelzellzahl 2751 ±331 Zellen/mm2 (2004 bis 3508) und verringerte sich durchschnittlich um 2,6% / Jahr auf 2387 ±322 Zellen/mm2 (1605 bis 3164) nach fünf Jahren. Bei Auswertung der EZD der konsekutiven Kohorte wurde an zwei Augen ein Verlust von über 30% registriert (34% bzw. 38%). An keinem Auge wurde ein intrastromales Korneaödem oder eine Trübung der Hornhaut festgestellt. Eine signifikante Assoziation zwischen Pigmentdispersion und erhöhtem intraokularem Druck konnte beobachtet werden (p = 0,047). Schwere Nebenwirkungen wie eine chronische Entzündung oder Glaukom sind nicht aufgetreten. An 9 Augen mußte eine Reenklavation erfolgen, ursächlich hierfür war in einem Fall eine Dezentrierung, in einem anderen eine Iritis und in den übrigen Fällen zu wenig eingehaktes Irisgewebe in den Linsenhaptiken. Eine Explantation war an keinem Auge indiziert. Um ein besseres Refraktionsergebnis zu erzielen, wurde in 21 Augen mittels LASIK und in 9 Augen mittels LRI nachkorrigiert. Diese Langzeitergebnisse der irisfixierten Linse zur Korrektur einer hochgradigen Myopie erweisen sich hinsichtlich Sicherheit, Wirksamkeit, Vorhersagbarkeit und Stabilität als sehr gut. Im Vergleich zum natürlichen Verlust der EZD ist dieser nach Einsatz der pIOL signifikant erhöht, so dass bei jüngeren Patienten strengere Ausschlusskriterien eingeführt werden sollten. Insgesamt erweist sich aber die irisfixierte Linse als eine sehr sichere und komplikationsarme Option zur Beseitigung einer hochgradigen Myopie.
One of the earliest and most striking observations made about HIV is the extensive genetic variation that the virus has within individual hosts, particularly in the hypervariable regions of the env gene which is divided into 5 variable regions (V1-V5) and 5 more constant (C1-C5) regions. HIV evolves at any time over the course of an individual’s infection and infected individuals harbours a population of genetically related but non-identical viruses that are under constant change and ready to adapt to changes in their environment. These genetically heterogeneous populations of closely related genomes are called quasispecies [65]. Tuberculosis or tubercle forming disease is an acute and/or chronic bacterial infection that primarily attacks the lungs, but which may also affect the kidneys, bones, lymph nodes, and brain. The disease is caused by Mycobacterium tuberculosis (MTB), a slow growing rod-shaped, acid fast bacterium. It is transmitted from person to person through inhalation of bacteria-carrying air droplets. Worldwide, one person out of three is infected with Mycobacterium tuberculosis – two billion people in total. TB currently holds the seventh place in the global ranking of causes of death [73]. In 2008, there were an estimated 9.4 (range, 8.9–9.9 million) million incident cases (equivalent to 139 cases per 100 000 population) of TB globally [75]. A complex biological interplay occurs between M. tuberculosis and HIV in coinfected host that results in the worsening of both pathologies. HIV promotes progression of M. tuberculosis either by endogenous reactivation or exogenous reinfection [77, 78] and, the course of HIV-1 infection is accelerated subsequent to the development of TB [80]. Active TB is associated with an increase in intra-patient HIV-1 diversity both systemically and at the infected lung sites [64,122]. The sustainability or reversal of the HIV-1 quasispecies heterogeneity after TB treatment is not known. Tetanus toxoid vaccinated HIV-1 infected patients developed a transient increase in HIV-1 heterogeneity which was reversed after few weeks [121]. Emergence of a heterogeneous HIV-1 population within a patient may be one of the mechanisms to escape strong immune or drug pressure [65,128]. The existence of better fitting and/or immune escape HIV-variants can lead to an increase in HIV-1 replication [129,130]. It might be that TB favourably selected HIV-1 variants which are sources for consistent HIV-1 replication. Understanding the mechanisms underlying the impacts of TB on HIV-1 is essential for the development of effective measures to reduce TB related morbidity and mortality in HIV-1 infected individuals. In the present study we studied whether the increase in HIV-1 quasispecies diversity during active TB is reversed or preserved throughout the course of antituberculous chemotherapy. For this purpose Two time point HIV-1 quasispecies were evaluated by comparing HIV-1 infected patients with active tuberculosis (HIV-1/TB) and HIV-1 infected patients without tuberculosis (HIV-1/non TB). Plasma samples were obtained from the Frankfurt HIV cohort and HIV-1 RNA was isolated. C2V5 env was amplified by PCR and molecular cloning was performed. Eight to twenty five clones were sequenced from each patient. Various phylogenetic analyses were performed including tree inferences, intra-patient viral diversity and divergence, selective pressure, co-receptor usage prediction and two time point identity of quasispecies comparison using Mantel’s test. We found out from this study that: 1) Active TB sustains HIV-1 quasispecies diversity for longer period 2. Active TB increases the rate of HIV-1 divergence 3) TB might slow down evolution of X4 variants And we concluded that active TB has an impact on HIV-1 viral diversity and divergence over time. The influence of active TB on longitudinal evolution of HIV- 1 may be predominant for R5 viruses. The use of CCR5-coreceptor inhibitors for HIV-1/TB patients as therapeutic approach needs further investigation.
Background: New drugs are constantly sought after to improve the survival of patients with malignant gliomas. The ideal substance would selectively target tumor cells without eliciting toxic side effects. Here, we report on the anti-proliferative, anti-migratory, and anti-invasive properties of the natural, nontoxic compound Curcumin observed in five human glioblastoma (GBM) cell lines in vitro. Methods: We used monolayer wound healing assays, modified Boyden chamber trans-well assays, and cell growth assays to quantify cell migration, invasion, and proliferation in the absence or presence of Curcumin at various concentrations. Levels of the transcription factor phospho-STAT3, a potential target of Curcumin, were determined by sandwich-ELISA. Subsequent effects on transcription of genes regulating the cell cycle were analyzed by quantitative real-time PCR. Effects on apoptosis were determined by caspase assays. Results: Curcumin potently inhibited GBM cell proliferation as well as migration and invasion in all cell lines contingent on dose. Simultaneously, levels of the biologically active phospho-STAT3 were decreased and correlated with reduced transcription of the cell cycle regulating gene c-Myc and proliferation marking Ki-67, pointing to a potential mechanism by which Curcumin slows tumor growth. Conclusions: Curcumin is part of the diet of millions of people every day and is without known toxic side effects. Our data show that Curcumin bears anti-proliferative, anti-migratory, and anti-invasive properties against GBM cells in vitro. These results warrant further in vivo analyses and indicate a potential role of Curcumin in the treatment of malignant gliomas.
Thema der vorliegenden Studie ist die Evaluation der Betazellfunktion bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2, für deren Bestimmung es bisher keine einfach anwendbare Methode gibt. Die Clamp-Methode erfordert eine kontinuierliche Überwachung und ist daher nicht geeignet für die Anwendung in der täglichen Klinikroutine. Nateglinide ist ein Derivat der Aminosäure D-Phenylalanin, das durch direkte Wirkung an den Betazellen der Langerhanns’schen Inseln des Pankreas die Insulinsekretion vor allem in der frühen Phase der Freisetzung stimuliert. Ziel der Arbeit war die Überprüfung eines Nateglinide-stimulierten oralen Glucosetole-ranztests als Instrument zur ambulanten Bestimmung der stimulierbaren Betazellkapa-zität sowie sekundär die Bestimmung von Grenzwerten für Blutzucker und Insulinsek-retion für die Entscheidung der Therapieeskalation einer oralen Therapie hin zu einer Insulin(unterstützten) Therapie. Im Rahmen dieser Studie führten wir an 30 gesunden Kontrollpersonen und 45 Patien-ten mit Diabetes mellitus Typ 2, die entweder diätetisch oder mit oralen Antidiabetika behandelt wurden, einen modifizierten oralen Glucosetoleranztest (50g) von dreistün-diger Dauer durch, der mit der Gabe von 120mg Nateglinide kombiniert wurde. Es erfolgte die Bestimmung der Basalwerte von Glucose, Insulin und C-Peptid sowie der Spiegel nach 30, 60, 120 und 180 Minuten. Aus den Ergebnissen wurden der HOMA-IR, HOMA-ß-cell-Index sowie die AUC von Insulin, C-Peptid und Glucose bestimmt. Die gesunden Kontrollpersonen wiesen zu allen Testzeitpunkten signifikant niedrigere Glucosewerte auf als die Patienten mit Typ-2-Diabetes (Maximum Glucose: 125,05±25,97 vs. 234,78±64,58mg/dl, p<0,001 und AUC Glucose: 15197,25±2798,9 vs. 34022,05±11142,17mg/dl, p=0,02), die zudem ihr Blutzuckermaximum zu einem späteren Testzeitpunkt erreichten (35,25±17,61 vs. 63,33±31,76 min, p<0,001). Zum Testzeitpunkt 120 Minuten konnte bei 18 Patienten mit Typ-2-Diabetes ein norm-wertiger Blutglucosespiegel <120mg/dl bestimmt werden, 7 hatten Werte vereinbar mit einer IGT und 20 wiesen diabetische Blutglucosespiegel >200mg/dl auf. Es fiel eine signifikante Korrelation vom Zeitpunkt der maximalen Insulinsekretion und dem Blutglucosemaximum auf. Je später der Zeitpunkt der maximalen Insulin- bzw. C-Peptid-Sekretion erreicht wird, desto höher ist die maximale Blutglucosekonzentration. Adipöse Patienten (BMI >30kg/m2) hatten während des gesamten Testverlaufs höhere Blutglucosewerte und eine geringere stimulierbare Insulinsekretionsleistung als die Patienten mit einem niedrigeren BMI. Die untersuchten Patienten mit Typ-2-Diabetes lassen sich in drei Gruppen unterteilen: eine mit vorherrschendem Insulinsekretionsdefizit (Maximum C-Peptid <4ng/ml, n=6), eine mit führender Insulinresistenz (HOMA-IR>2,5, n=16) und eine Gruppe mit einer Kombination aus beiden Störungen (n=3). Die Patienten mit kombinierter Störung hat-ten einen höheren HbA1c als die anderen Gruppen (10,2%±2,38 vs. 6,66%±0,46 und 6,91%±1,24, n.s.) und wiesen über den gesamten Testverlauf höhere Blutglucosewerte auf. Mit dem Ziel, eine Hilfestellung bei der Entscheidung einer Therapieintensivierung bzw. –umstellung auf eine Insulintherapie zu geben, wurde ein Score aufgestellt, der die Parameter Blutzuckerspiegel zum Testzeitpunkt 120 min, maximaler C-Peptidspiegel, HOMA-IR sowie den Steigerungsfaktor von basalem zu maximalem C-Peptidspiegel umfasst. Beurteilt anhand der dort erreichten Punktzahl zeigen einerseits 23 der unter-suchten Patienten ein suffizientes Ansprechen auf die orale antihyperglykämische The-rapie, was die Fortführung der oralen Diabetestherapie unterstützt. Andererseits er-reichten auch 6 Patienten einen Punktebereich, bei dem von einer unzureichenden Betazellsekretion auszugehen ist und somit ein hohes Risiko für ein Sekundärversagen der oralen Diabetestherapie besteht, so dass eine Therapieumstellung auf eine Insu-lin(unterstützte) Therapie empfohlen wird. Basierend auf der limitierten Anzahl an Daten, die wir erhoben haben, empfehlen wir die Umstellung auf eine Insulintherapie, wenn im Nateglinide-Test mindestens drei der folgenden vier Punkte zutreffen: • Blutglucose zum Zeitpunkt 120min >200mg/dl • HOMA-IR >4 • Maximales C-Peptid <4ng/ml • Stimulierte C-Peptid-Steigerung <2fach Die hiesige Studie zeigt, dass der Nateglinide-Test ein in der täglichen Klinikroutine praktikables Instrument zur Evaluation der residualen Betazellfunktion darstellt. Er er-möglicht die gleichzeitige Beurteilung der noch vorhandenen Insulinsekretionskapazität und der Insulinresistenz bei Patienten mit Typ-2-Diabetes. In Kombination mit dem vorgestellten Score kann er helfen, eine Progression des Diabetes mellitus Typ 2 zu verhindern, indem der Zeitpunkt für den Beginn einer Insulintherapie genauer definiert wird.
Background: Complex care management is seen as an approach to face the challenges of an ageing society with increasing numbers of patients with complex care needs. The Medical Research Council in the United Kingdom has proposed a framework for the development and evaluation of complex interventions that will be used to develop and evaluate a primary care-based complex care management program for chronically ill patients at high risk for future hospitalization in Germany. Methods and design: We present a multi-method procedure to develop a complex care management program to implement interventions aimed at reducing potentially avoidable hospitalizations for primary care patients with type 2 diabetes mellitus, chronic obstructive pulmonary disease, or chronic heart failure and a high likelihood of hospitalization. The procedure will start with reflection about underlying precipitating factors of hospitalizations and how they may be targeted by the planned intervention (pre-clinical phase). An intervention model will then be developed (phase I) based on theory, literature, and exploratory studies (phase II). Exploratory studies are planned that entail the recruitment of 200 patients from 10 general practices. Eligible patients will be identified using two ways of 'case finding': software based predictive modelling and physicians' proposal of patients based on clinical experience. The resulting subpopulations will be compared regarding healthcare utilization, care needs and resources using insurance claims data, a patient survey, and chart review. Qualitative studies with healthcare professionals and patients will be undertaken to identify potential barriers and enablers for optimal performance of the complex care management program. Discussion: This multi-method procedure will support the development of a primary care-based care management program enabling the implementation of interventions that will potentially reduce avoidable hospitalizations.
Das Ziel dieser retrospektiven Untersuchung ist, die medikamentöse Therapie des neonatalen Entzugsyndroms mittels Clonidin und Chloralhydrat mit der sehr häufig angewendeten Kombinationstherapie aus Morphin und Phenobarbital zu vergleichen. Im dem Zeitraum zwischen 1998 und 2008 wurden in unserer Klinik 133 Neugeborene mit einem neonatalen Entzugssyndrom behandelt. Bei allen Patienten handelte es sich um Neugeborene drogenabhängiger Mütter, welche während der Schwangerschaft mit Methadon substituiert wurden. Bei 29 Patienten wurde eine Therapie mit Clonidin und Chloralhydrat und bei 64 Patienten eine Entzugstherapie mittels Morphin und Phenobarbital durchgeführt. In der Clonidingruppe konnte eine signifikant kürzere Behandlungsdauer (Median: 14 d vs. 35 d) festgestellt werden. Entsprechend war auch die gesamte Aufenthaltsdauer in der Clonidingruppe deutlich kürzer (Median: 32 d vs. 44 d). Außerdem konnte in der Clonidingruppe ein deutlich milderer Verlauf der Entzugssymptomatik festgestellt werden.
Background: Prospective, observational studies that enroll large numbers of patients with few exclusion criteria may better reflect actual ongoing clinical experience than randomized clinical trials. Our purpose was to obtain efficacy and safety information from a cohort of subjects exposed to latanoprost/timolol fixed combination (FC) for [greater than or equal to]18 months using a prospective, observational design. Methods: In all, 577 office-based ophthalmologists in Germany switched 2339 patients with glaucoma or ocular hypertension to latanoprost/timolol FC for medical reasons. Follow-up visits were scheduled for every 6 months over 24 months; physicians followed usual care routines. Intraocular pressure (IOP), visual field status, optic nerve head findings, and adverse events were recorded. Efficacy parameters were evaluated for the per protocol (PP) population; the safety population included subjects receiving [greater than or equal to]1 drop of FC. Physicians rated efficacy, tolerability, and subject compliance at month 24. Results: Of the 2339 subjects switched to latanoprost/timolol FC (safety population), the primary reasons for switching were inadequate IOP reduction (78.2%) and desire to simplify treatment with once-daily dosing (29.4%; multiple reasons possible). In all, 1317 (56.3%) subjects completed the study, and 1028 (44.0%) were included in the PP population. Most discontinuations were due to loss to follow-up. Change in mean IOP from baseline to month 6 was -4.0 +/- 4.31 mmHg, a reduction that was maintained throughout (P<0.05 for change at all time points). By investigator assessments, optic disc parameters and visual field were stable over 24 months, and there was no relationship between IOP reduction over 24 months and development of a visual field defect. More than 90% of physicians rated latanoprost/timolol FC as "very good" or "good" for efficacy (PP population), tolerability, and compliance. The FC was safe and well tolerated. No change in iris color was reported by most subjects (83.1%) at month 24. Conclusions: Over 24 months, latanoprost/timolol FC effectively lowers IOP levels and is well tolerated in patients with glaucoma or ocular hypertension who change from their previous ocular hypotensive therapy for medical reasons. Investigator assessments found optic disc parameters and visual field to be stable throughout 24 months of follow-up.
Background: FibroTest (FT) is the most frequently used serum fibrosis marker and consists of an algorithm of five fibrosis markers (alfa2-macroglobulin, apolipoproteinA1, haptoglobin, GGT, bilirubin). The Enhanced Liver Fibrosis (ELF) test consists of an algorithm of three fibrosis markers (hyaluronic acid, amino-terminal propeptide-of-type-III-collagen, tissue-inhibitor of matrix-metaloproteinase-1). While a systematic review has shown comparable results for both individual markers, there has been no direct comparison of both markers. Methods: In the present study, the ELF-test was analyzed retrospectively in patients with chronic liver disease, who received a liver biopsy, transient elastography (TE) and the FibroTest using histology as the reference method. Histology was classified according to METAVIR and the Ludwig's classification (F0-F4) for patients with chronic hepatitis C and B virus (HCV, HBV) infection and primary biliary cirrhosis (PBC), respectively. Results: Seventy-four patients were analysed: 36 with HCV, 10 with HBV, and 28 with PBC. The accuracy (AUROC) for the diagnosis of significant fibrosis (F[greater than or equal to]2) for ELF and FibroTest was 0.78 (95%CI:0.67-0.89) and 0.69 (95%-CI:0.57-0.82), respectively (difference not statistically significant, n.s.). The AUROC for the diagnosis of liver cirrhosis was 0.92 (95%CI:0.83-1,00), and 0.91 (95%CI:0.83-0.99), respectively (n.s.). For 66 patients with reliable TE measurements the AUROC for the diagnosis of significant fibrosis (cirrhosis) for TE, ELF and FT were 0.80 (0.94), 0.76 (0.92), and 0.67 (0.91), respectively (n.s.). Conclusion: FibroTest and ELF can be performed with comparable diagnostic accuracy for the non-invasive staging of liver fibrosis. Serum tests are informative in a higher proportion of patients than transient elastography.
Epoxyeicotrienoic acids (EETs) are cytochrome P450-dependent anti-hypertensive and anti-inflammatory derivatives of arachidonic acid, which are highly abundant in the kidney and considered reno-protective. EETs are degraded by the enzyme soluble epoxide hydrolase (sEH) and sEH inhibitors are considered treatment for chronic renal failure (CRF). We determined whether sEH inhibition attenuates the progression of CRF in the 5/6-nephrectomy model (5/6-Nx) in mice. 5/6-Nx mice were treated with a placebo, an ACE-inhibitor (Ramipril, 40 mg/kg), the sEH-inhibitor cAUCB or the CYP-inhibitor fenbendazole for 8 weeks. 5/6-Nx induced hypertension, albuminuria, glomerulosclerosis and tubulo-interstitial damage and these effects were attenuated by Ramipril. In contrast, cAUCB failed to lower the blood pressure and albuminuria was more severe as compared to placebo. Plasma EET-levels were doubled in 5/6 Nx-mice as compared to sham mice receiving placebo. Renal sEH expression was attenuated in 5/6-Nx mice but cAUCB in these animals still further increased the EET-level. cAUCB also increased 5-HETE and 15-HETE, which derive from peroxidation or lipoxygenases. Similar to cAUCB, CYP450 inhibition increased HETEs and promoted albuminuria. Thus, sEH-inhibition failed to elicit protective effects in the 5/6-Nx model and showed a tendency to aggravate the disease. These effects might be consequence of a shift of arachidonic acid metabolism into the lipoxygenase pathway.