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Adults with autism spectrum disorder (ASD) are frequently prescribed selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs). However, there is limited evidence to support this practice. Therefore, it is crucial to understand the impact of SSRIs on brain function abnormalities in ASD. It has been suggested that some core symptoms in ASD are underpinned by deficits in executive functioning (EF). Hence, we investigated the role of the SSRI citalopram on EF networks in 19 right-handed adult males with ASD and 19 controls who did not differ in gender, age, IQ or handedness. We performed pharmacological functional magnetic resonance imaging to compare brain activity during two EF tasks (of response inhibition and sustained attention) after an acute dose of 20 mg citalopram or placebo using a randomised, double-blind, crossover design. Under placebo condition, individuals with ASD had abnormal brain activation in response inhibition regions, including inferior frontal, precentral and postcentral cortices and cerebellum. During sustained attention, individuals with ASD had abnormal brain activation in middle temporal cortex and (pre)cuneus. After citalopram administration, abnormal brain activation in inferior frontal cortex was ‘normalised’ and most of the other brain functional differences were ‘abolished’. Also, within ASD, the degree of responsivity in inferior frontal and postcentral cortices to SSRI challenge was related to plasma serotonin levels. These findings suggest that citalopram can ‘normalise’ atypical brain activation during EF in ASD. Future trials should investigate whether this shift in the biology of ASD is maintained after prolonged citalopram treatment, and if peripheral measures of serotonin predict treatment response.
Modulation des Chemokin-Profils beim Prostatakarzinom : neue Ansätze in Diagnostik und Therapie
(2006)
Zahlreiche Studien postulieren einen Einfluss löslicher Chemokine und ihrer Liganden auf die Malignität des Prostatakarzinoms. Es gibt Hinweise, dass die CXC-Untergruppe der Chemokin Familie eine besondere Rolle bei der Progression und Metastasierung des Prostatakarzinoms spielt. Da wenig über das Expressionsprofil der CXC Chemokine (CXCL) und ihrer korrespondierenden Rezeptoren (CXCR) beim Prostatakarzinom bekannt ist, wurde in dieser Arbeit die Erstellung eines Chemokin-Profils angestrebt. An 50 Gewebsproben wurde die Expression der CXCR und CXCL an Karzinomgewebe analysiert und jeweils mit dem Muster im tumorfreien Probenmaterial verglichen. Mittels reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) wurde dabei die Genaktivität der Chemokine CXCL1, CXCL2, CXCL4, CXCL5, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CXCL12, CXCL13 sowie ihrer Rezeptoren CXCR1-CXCR6 ermittelt. Des Weiteren wurde durch konfokale Laserscanmikroskopie die Verteilung der CXC Rezeptoren an Prostatatumorzellen (LNCaP) evaluiert. Im Vergleich zum Normalgewebe zeigte sich eine veränderte Expression von sowohl CXCL als auch CXCR im Tumorareal. Als bemerkenswert ist die deutlich reduzierte Expression von CXCL13 und CXCR5 mRNA im Tumorgewebe einzuordnen. Hervorzuheben sind ferner Unterschiede im Verhältnis einzelner Chemokine zueinander. Obwohl signifikante Differenzen am Tumormaterial hinreichend belegt werden konnten, trifft dies nicht in gleichem Maße zu, wenn die ermittelten Daten in Relation zum histopathologischen Grading, der Tumorinvasivität und Gleason Score gesetzt wurden. Insgesamt lässt sich ableiten, dass die Progression des Prostatatumors mit Alterationen verschiedener CXC Chemokine einhergeht. Die Modulation eines komplexen Chemokin-Profils ist dabei für die Tumormalignität von größerer Relevanz, als die Veränderung eines einzelnen Chemokins. Die biologische Bedeutung der veränderten Expression ist bislang unklar. Da aber das lokale Wachstum und die lokale Metastasierung des Prostatakarzinoms möglicherweise direkt über Veränderungen des Chemokin-Profils beeinflusst werden, erlaubt die Analyse der CXCL/CXCR-Achse wichtige Schlüsse zur Prognose der Erkrankung. Auch sind innovative Therapiekonzepte denkbar, die in die Regulation der Chemokine eingreifen und so einem progredienten Krankheitsverlauf entgegensteuern.
Modulation der Zytokinproduktion durch Interaktionen von IRAK4 und p47phox mit den TLR-Signalwegen
(2015)
p47phox wird als ein in mehreren Strukturen involviertes Protein beschrieben, welches in seiner Funktion einen großen Einfluss auf das Immunsystem nehmen kann und damit zu schweren Erkrankungen führen kann. Wegen der Vielfalt der Interaktionen ist es schwierig die Effekte von p47phox einer bestimmten Wechselwirkung zuzuordnen. Dennoch ist es unserer Arbeitsgruppe gelungen eine negative Rückkopplung von p47phox auf die Produktion von IL-12p70 [1] festzustellen. Ausgehend von dieser Interaktion und der Phosphorylierung von p47phox durch IRAK4 [2], wurde daher in dieser Doktorarbeit der Zusammenhang einer Modulation der IL-12p70-Produktion durch IRAK4 näher untersucht.
Das Hormon Erythropoetin (EPO) ist ein hitzestabiles Glykoprotein, welches als wesentlicher Wachstumsfaktor an der Erythropoese beteiligt ist. EPO wird sauerstoffabhängig in Leber und Niere synthetisiert. Da EPO in Zellen nicht gespeichert wird, ist seine Sekretionsrate durch die Syntheserate bestimmt. Unter Hypoxie wird über einen hypoxieinduzierbaren Faktor (HIF-1) die Transkription des EPO-Gens angeregt. Mycophenolat Mofetil (MMF) wird erfolgreich bei transplantierten Patienten als Immunsuppressivum eingesetzt. MMF ist ein nichtkompetitiver, reversibler Hemmer der Inosinmonophosphatdehydrogenase (IMPDH), die essentiell für die de novo Purinsynthese in Lymphozyten ist. MMF soll selektiv antiproliferativ auf Lymphozyten wirken, ohne einen unspezifischen knochenmarkdepressiven Effekt zu haben. Trotzdem wurden bei bis zu 15% der nierentransplantierten und nahezu der Hälfte aller herztransplantierten Patienten unter immunsuppressiver Therapie mit MMF Anämien beschrieben. Die Genese dieser Anämien ist noch unklar und könnte durch eine reduzierte EPO-Produktion unter MMF bedingt sein. In dieser Untersuchung wird deshalb der Effekt von MMF auf die EPO-Freisetzung aus HepG2-Zellen in vitro analysiert. HepG2 und Hep3B Zellen sind ein etabliertes Zellkulturmodell zur Untersuchung der Regulierung hypoxieabhängiger EPO-Sekretion. MMF vermindert zeit- und konzentrationsabhängig die mittels ELISA gemessene EPO-Konzentration im Zellüberstand von HepG2-Zellen – im Mittel etwa auf die Hälfte des Ausgangswertes (p < 0, 001). Dieser Effekt ist signifikant ab einer Konzentration von 0,1 µM MMF und maximal bei 5 µM MMF. Eine signifikante Inhibition der EPO-Sekretion war erst nach 48stündiger Inkubation mit MMF nachweisbar. Unspezifische Effekte auf Proliferation und Proteinsynthese sowie zytotoxische Effekte wurden mittels verschiedener unabhängiger Methoden weitgehend ausgeschlossen. Der Effekt von MMF auf die EPO-Sekretion konnte durch Zugabe von Guanosin aufgehoben werden, was für eine kausale Rolle der IMPDH in diesem Zusammenhang spricht. Analog zu der sezernierten EPO-Menge verminderte sich auch die Menge der gebildeten EPO-mRNA unter MMF. Zudem ist die Aktivität von HIF-1 unter MMF gemindert. Im Gegensatz zu MMF zeigen andere Immunsuppressiva wie der Purinsynthesehemmer Azathioprin und die Calcineurininhibitoren Cyclosporin A und Tacrolimus keinen spezifischen Effekt auf die EPO-Freisetzung von HepG2-Zellen. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß die Minderung der EPO-Sekretion im Zellkulturmodell ein Erklärungsansatz für die beobachteten Anämien unter MMF sein könnte. Eine Therapie der Anämie mittels EPO-Substitution erscheint daher sinnvoll.
Ziel aller medizinischen und naturwissenschaftlichen Forschung seit Beginn der Ära der Operationen am offenen Herzen unter Einbeziehung der Herz-Lungen-Maschine ist die Untersuchung ihrer Pathogenität auf den menschlichen Körper. Den schädigenden Einfluss der extrakorporalen Zirkulation zu limitieren und damit die Induktion gerinnungsaktiver Substanzen so gering wie möglich zu halten ist eine der vordringlichen Ziele im Rahmen dieser Forschung. Die vorliegende Studie mit sechsundsiebzig eingeschlossenen Patienten hatte das Ziel, unter doppelblind - randomisierten - Bedingungen zu klären, ob beschichtete extrakorporale Kreisläufe wie das SMA - System der Firma COBE® insbesondere im Hinblick auf Drainageblutverlust, Substitutionsparameter und spezielle Gerinnungsparameter fiir den herzchirurgischen Patienten Vorteile bieten. Durchgängig ist bei den analysierten Parametern wie Blutverlust, Substitution von Erythrozytenkonzentraten und FFP' s, Nachbeatmungszeit, Intensivaufenthalt, Thrombozyten, Thrombozytenfunktion, Prothrombinfragmente F1+2, D - Dimer, und Antithrombin III ein Trend pro SMA zu erkennen, welcher allerdings insgesamt nicht signifikant ausflUlt. Positiv ist dabei zu erwähnen, dass das hier untersuchte SMA - System für den Patienten ein sicher eiuzusetzender extrakorporaler Kreislauf ist, welcher im Vergleich zum Standardsystem keinerlei Nachteile bietet. Die Gesamtheit der Werte gibt aber keine Veranlassung unter Routinebedingungen Kreisläufe mit SMA - Kopolymerbeschichtung herkömmlichen Standardsystemen vorzuziehen, da sie filr den Patienten mit keinem spürbaren klinischen Vorteil verbunden, derzeit aber noch ungleich teurer als das sonst verwendete vergleichbaren Standardsystem sind. Es ist somit noch ein weiter Weg zu wirklich biokompatiblen Oberflächen, welcher über verschiedenste Ansatzpunkte beschritten werden kann und noch sehr viel Forschung, Arbeit und Mühen fordern wird. Die Kopolymerbeschichtung extrakorporaler Oberflächen wie bei SMA kann in dieser Forschung entweder mit Verbesserungen weiterentwickelt und kombiniert werden, oder zugunsten vielversprechender anderweitiger Methoden wieder verlassen werden.
Die therapeutische Replantation von Zähnen zählt zu den endochirurgischen Eingriffen, wenn alternative Therapiemethoden nicht zum Erhalt des Zahnes oder der Zahnwurzel geführt haben oder aufgrund der bestehenden Risiken (z.B. Gefährdung des Nervus mandibularis bei einer Wurzelspitzenresektion) vom Patienten abgelehnt werden. Im Gegensatz zu Zahnreplantationen, die in Zusammenhang mit einem Trauma stehen, können therapeutische Zahnreplantationen geplant durchgeführt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Vergleich zwischen zwei unterschiedlichen Replantationsmethoden anhand von histologischen Serienschnitten und klinisch erhobenen Röntgenbilder in einer tierexperimentellen Studie an zwei Mantelpavianen durchzuführen. Die beiden Replantationsarten unterscheiden sich in der extraoralen Phase des Zahnes. In der konventionellen Methodik wird der Zahn in der Extraktionszange bzw. mit den Fingern gehalten und die Wurzelhaut mit Ringerlösung benetzt. In einer von LAUER [81] entwickelten Methodik wird der zu replantierende Zahn atraumatisch in einer speziellen Haltevorrichtung fixiert und dabei die Wurzeln in eine gekühlte, semisolide Nährlösung [72,81] eingebettet. Es besteht dadurch ein besserer Schutz des Desmodonts vor mechanischen, chemischen und thermischen Noxen während der extraoralen Therapiephase des Zahnes. Als Versuchsdesign wurde das Split-mouth-design gewählt. Jeder Zahn ist dabei eine Einheit für sich. Dadurch sind die Ergebnisse nicht nur vergleichbar, sondern auch präzise, da sie unter anderem vom Gesundheitszustand des Versuchstieres unabhängig sind. 82 Tage nach dem operativen Eingriff wurden die Versuchstiere geopfert. Vor den Replantationen und vor der Opferung wurden jeweils Röntgenbilder angefertigt. Die Auswertung der Röntgenbilder war aufgrund von Fehlinterpretationen, die anhand von Vergleichen zu histologischen Präparaten diagnostiziert wurden, nicht zielführend. Die histologische Aufarbeitung des Zahnhalteapparates erfolgte in axialen Serienschnitten zum Wurzelquerschnitt. In Anlehnung an ANDREASEN [9] wurde der Zustand des Desmodonts in fünf Klassen differenziert. Der Klassifizierungsdurchschnitt wies bei der die modifizierten Replantationsmethode nach LAUER mit einem Wert von 2,42 gegenüber der konventionellen Replantationsmethode mit einem Wert von 3,31 einen signifikant verbesserten Wert auf. Die nach der Lauer-Methode replantierten Zähne heilten besser ein, erreichten jedoch nicht die Vergleichswerte von nicht reimplantierten Zähnen (1,52). Auch die statistischen Testverfahren im Rahmen einer einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) zeigen signifikante Unterschiede bei der histologischen Bewertung des Desmodonts. Sowohl die Grundgesamtheit der Klassifizierungsmittelwerte pro Wurzel als auch die Grundgesamtheit der schlechtesten Desmodontbewertung pro Wurzel fallen bei keinem der angewandten Tests durch. Die Verteilung der Klassifizierungsmittelwerte pro Wurzel weist eindeutig auf einen Trend hin. Die innovative Replantationsmethode nach Lauer weist einen besser bewerteten Zustand des Desmodonts auf als bei der konventionellen Replantationsmethode. Die Ernährung, die Kühlung und der Kontaminationsschutz des Desmodonts während der extraoralen Therapiephase scheinen eine erhöhte Überlebensrate der Fibroblastenzelle zu verursachen. Dies führt zu der statistisch signifikant verbesserten Einheilung eines nach Lauer replantierten Zahnes.
Objective: Amyloid β (Aβ) depositions in plaques and cerebral amyloid angiopathy (CAA) represent common features of Alzheimer's disease (AD). Sequential deposition of post‐translationally modified Aβ in plaques characterizes distinct biochemical stages of Aβ maturation. However, the molecular composition of vascular Aβ deposits in CAA and its relation to plaques remain enigmatic.
Methods: Vascular and parenchymal deposits were immunohistochemically analyzed for pyroglutaminated and phosphorylated Aβ in the medial temporal and occipital lobe of 24 controls, 27 pathologically‐defined preclinical AD, and 20 symptomatic AD cases.
Results: Sequential deposition of Aβ in CAA resembled Aβ maturation in plaques and enabled the distinction of three biochemical stages of CAA. B‐CAA stage 1 was characterized by deposition of Aβ in the absence of pyroglutaminated AβN3pE and phosphorylated AβpS8. B‐CAA stage 2 showed additional AβN3pE and B‐CAA stage 3 additional AβpS8. Based on the Aβ maturation staging in CAA and plaques, three case groups for Aβ pathology could be distinguished: group 1 with advanced Aβ maturation in CAA; group 2 with equal Aβ maturation in CAA and plaques; group 3 with advanced Aβ maturation in plaques. All symptomatic AD cases presented with end‐stage plaque maturation, whereas CAA could exhibit immature Aβ deposits. Notably, Aβ pathology group 1 was associated with arterial hypertension, and group 2 with the development of dementia.
Interpretation: Balance of Aβ maturation in CAA and plaques defines distinct pathological subgroups of β‐amyloidosis. The association of CAA‐related Aβ maturation with cognitive decline, the individual contribution of CAA and plaque pathology to the development of dementia within the defined Aβ pathology subgroups, and the subgroup‐related association with arterial hypertension should be considered for differential diagnosis and therapeutic intervention.
Myomas, also known as fibroids, are a specific characteristic of the human species. No other primates develop fibroids. At a cellular level, myomas are benign hyperplastic lesions of uterine smooth muscle cells. There are interesting theoretical concepts that link the development of myomas in humans with the highly specific process of childbirth from an upright position and the resulting need for greatly increased “expulsive” forces during labor. Myomas might be the price our species pays for our bipedal and highly intelligent existence. Myomas affect, with some variability, all ethnic groups and approximately 50% of all women during their lifetime. While some remain asymptomatic, myomas can cause significant and sometimes life-threatening uterine bleeding, pain, infertility, and, in extreme cases, ureteral obstruction and death. Traditionally, over 50% of all hysterectomies were performed for fibroids, leading to a significant healthcare burden. In this article, we review the developments of the past 20 years with regard to multiple new treatment strategies that have evolved during this time.
Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a major global health problem and is predicted to become the third most common cause of death by 2020. Apart from the important preventive steps of smoking cessation, there are no other specific treatments for COPD that are as effective in reversing the condition, and therefore there is a need to understand the pathophysiological mechanisms that could lead to new therapeutic strategies. The development of experimental models will help to dissect these mechanisms at the cellular and molecular level. COPD is a disease characterized by progressive airflow obstruction of the peripheral airways, associated with lung inflammation, emphysema and mucus hypersecretion. Different approaches to mimic COPD have been developed but are limited in comparison to models of allergic asthma. COPD models usually do not mimic the major features of human COPD and are commonly based on the induction of COPD-like lesions in the lungs and airways using noxious inhalants such as tobacco smoke, nitrogen dioxide, or sulfur dioxide. Depending on the duration and intensity of exposure, these noxious stimuli induce signs of chronic inflammation and airway remodelling. Emphysema can be achieved by combining such exposure with instillation of tissue-degrading enzymes. Other approaches are based on genetically-targeted mice which develop COPD-like lesions with emphysema, and such mice provide deep insights into pathophysiological mechanisms. Future approaches should aim to mimic irreversible airflow obstruction, associated with cough and sputum production, with the possibility of inducing exacerbations.
Modeling the effects of neuronal morphology on dendritic chloride diffusion and GABAergic inhibition
(2014)
Poster presentation at the Twenty Third Annual Computational Neuroscience Meeting: CNS*2014 Québec City, Canada. 26-31 July 2014.
Gamma-aminobutyric acid receptors (GABAARs) are ligand-gated chloride (Cl−) channels which mediate the majority of inhibitory neurotransmission in the CNS. Spatiotemporal changes of intracellular Cl− concentration alter the concentration gradient for Cl− across the neuronal membrane and thus affect the current flow through GABAARs and the efficacy of GABAergic inhibition. However, the impact of complex neuronal morphology on Cl− diffusion and the redistribution of intracellular Cl− is not well understood. Recently, computational models for Cl− diffusion and GABAAR-mediated inhibition in realistic neuronal morphologies became available [1-3]. Here we have used computational models of morphologically complex dendrites to test the effects of spines on Cl− diffusion. In all dendritic morphologies tested, spines slowed down longitudinal Cl− diffusion along dendrites and decreased the amount and spatial spread of synaptically evoked Cl− changes. Spine densities of 2-10 spines/µm decreased the longitudinal diffusion coefficient of Cl− to 80-30% of its value in smooth dendrites, respectively. These results suggest that spines are able to limit short-term ionic plasticity [4] at dendritic GABAergic synapses.