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Objectives To examine the dose-response relationship between cumulative exposure to kneeling and squatting as well as to lifting and carrying of loads and symptomatic knee osteoarthritis (OA) in a population-based case-control study. Methods In five orthopedic clinics and five practices we recruited 295 male patients aged 25 to 70 with radiographically confirmed knee osteoarthritis associated with chronic complaints. A total of 327 male control subjects were recruited. Data were gathered in a structured personal interview. To calculate cumulative exposure, the self-reported duration of kneeling and squatting as well as the duration of lifting and carrying of loads were summed up over the entire working life. Results The results of our study support a dose-response relationship between kneeling/squatting and symptomatic knee osteoarthritis. For a cumulative exposure to kneeling and squatting > 10.800 hours, the risk of having radiographically confirmed knee osteoarthritis as measured by the odds ratio (adjusted for age, region, weight, jogging/athletics, and lifting or carrying of loads) is 2.4 (95% CI 1.1-5.0) compared to unexposed subjects. Lifting and carrying of loads is significantly associated with knee osteoarthritis independent of kneeling or similar activities. Conclusions As the knee osteoarthritis risk is strongly elevated in occupations that involve both kneeling/squatting and heavy lifting/carrying, preventive efforts should particularly focus on these "high-risk occupations".
Background The EGF receptor has been shown to internalize via clathrin-independent endocytosis (CIE) in a ligand concentration dependent manner. From a modeling point of view, this resembles an ultrasensitive response, which is the ability of signaling networks to suppress a response for low input values and to increase to a pre-defined level for inputs exceeding a certain threshold. Several mechanisms to generate this behaviour have been described theoretically, the underlying assumptions of which, however, have not been experimentally demonstrated for the EGF receptor internalization network. Results Here, we present a mathematical model of receptor sorting into alternative pathways that explains the EGF-concentration dependent response of CIE. The described mechanism involves a saturation effect of the dominant clathrin-dependent endocytosis pathway and implies distinct steady-states into which the system is forced for low vs high EGF stimulations. The model is minimal since no experimentally unjustified reactions or parameter assumptions are imposed. We demonstrate the robustness of the sorting effect for large parameter variations and give an analytic derivation for alternative steady-states that are reached. Further, we describe extensibility of the model to more than two pathways which might play a role in contexts other than receptor internalization. Conclusions Our main result is that a scenario where different endocytosis routes consume the same form of receptor corroborates the observation of a clear-cut, stimulus dependent sorting. This is especially important since a receptor modification discriminating between the pathways has not been found. The model is not restricted to EGF receptor internalization and might account for ultrasensitivity in other cellular contexts.
Background Medical students come into contact with infectious diseases early on their career. Immunity against vaccine-preventable diseases is therefore vital for both medical students and the patients with whom they come into contact. Methods The purpose of this study was to compare the medical history and serological status of selected vaccine-preventable diseases of medical students in Germany. Results The overall correlation between medical history statements and serological findings among the 150 students studied was 86.7 %, 66.7 %, 78 % and 93.3 % for measles, mumps, rubella and varicella, conditional on sufficient immunity being achieved after one vaccination. Conclusions Although 81.2 % of the students medical history data correlated with serological findings, significant gaps in immunity were found. Our findings indicate that medical history alone is not a reliable screening tool for immunity against the vaccine-preventable diseases studied.
Background The inhibitor telaprevir (VX-950) of the hepatitis C virus (HCV) protease NS3-4A has been tested in a recent phase 1b clinical trial in patients infected with HCV genotype 1. This trial revealed residue mutations that confer varying degrees of drug resistance. In particular, two protease positions with the mutations V36A/G/L/M and T54A/S were associated with low to medium levels of drug resistance during viral breakthrough, together with only an intermediate reduction of viral replication fitness. These mutations are located in the protein interior and far away from the ligand binding pocket. Results Based on the available experimental structures of NS3-4A, we analyze the binding mode of different ligands. We also investigate the binding mode of VX-950 by protein-ligand docking. A network of non-covalent interactions between amino acids of the protease structure and the interacting ligands is analyzed to discover possible mechanisms of drug resistance. We describe the potential impact of V36 and T54 mutants on the side chain and backbone conformations and on the non-covalent residue interactions. We propose possible explanations for their effects on the antiviral efficacy of drugs and viral fitness. Molecular dynamics simulations of T54A/S mutants and rotamer analysis of V36A/G/L/M side chains support our interpretations. Experimental data using an HCV V36G replicon assay corroborate our findings. Conclusion T54 mutants are expected to interfere with the catalytic triad and with the ligand binding site of the protease. Thus, the T54 mutants are assumed to affect the viral replication efficacy to a larger degree than V36 mutants. Mutations at V36 and/or T54 result in impaired interaction of the protease residues with the VX-950 cyclopropyl group, which explains the development of viral breakthrough variants.
Viele Patienten, die zum Radiologen geschickt werden, um eine Röntgenaufnahme ihrer Lunge machen zu lassen, fragen besorgt: Aber die Röntgenstrahlen sind doch schädlich, muss das denn wirklich sein? Solche Einwände kommen selbst von langjährigen Rauchern und Menschen, die ansonsten bereit sind, gesundheitliche Gefährdungen auf sich zu nehmen. Bald könnte es jedoch eine Alternative zur Röntgenuntersuchung der Lunge geben. In der Abteilung Pneumologie des Universitätsklinikums Frankfurt wird derzeit ein Verfahren zur bildhaften Darstellung der Lunge erprobt, das sich an den Luftschwingungen in der Lunge orientiert und ganz auf Röntgenstrahlen verzichtet.
Psychische Störungen überschreiten alle Grenzen – es gibt sie in allen Kulturen, zu allen Zeiten, in allen soziodemografischen Schichten und in jedem Lebensalter. Sie sind häufige Themen sowohl in Talkshows, Fernsehserien und Illustrierten als auch in Literatur, Theater und bildender Kunst. Jeden können sie treffen, und beinahe jeder kennt zumindest eine Person, die an einer klinisch bedeutsamen psychischen Störung leidet. Zu deren Behandlung und Erforschung sowie zur Ausbildung von Psychologischen Psychotherapeuten wurde 1999 am Fachbereich Psychologie und Sportwissenschaften der Universität Frankfurt die Verhaltenstherapie-Ambulanz eingerichtet. Primäres Ziel der universitären Ambulanz ist dabei, die Forschung und Lehre des Fachs »Klinische Psychologie und Psychotherapie « mit der praktischen therapeutischen Arbeit an Klienten zusammenzuführen, um damit die Verbindung aus Forschung, Lehre, Ausbildung und Praxis herzustellen.
Background: The evaluation of local mental health care remains difficult. For this reason systematic development of appropriate services is barely possible.
Methods: We examined involuntary hospitalization in the city of Frankfurt/Main with regard to diagnoses, socio-demographic data, complementary psychosocial outpatient care, and circumstances of hospitalization. There are four psychiatric clinics, each serving a catchment area of more than 165.000 inhabitants. These clinics are responsible for all psychiatric in-patient treatments regardless of the admission modus. During a one year period, 677 patients were involuntarily hospitalized. Statistical analyses were performed subsequent to pooling the data.
Results: During a period of one year, 103 out of 100.000 inhabitants of Frankfurt/Main were admitted involuntarily. The rate of involuntary admissions related to all admissions was 10.98 percent. Any complementary psychosocial care was missing in more than 70 percent of patients admitted involuntarily. Only about 10 percent of patients were examined by a physician before reaching the hospital and in disappointing 1.3 percent the municipal mental health service had been consulted prior to involuntarily admission.
Conclusion: Our results show that a systematic improvement of precautionary complementary psychosocial care for risk patients is needed as well as the obligation of psychiatric emergency consultation before involuntary hospitalization.
Background The arterial in line application of the leukocyte inhibition module (LIM) in the cardiopulmonary bypass (CPB) limits overshooting leukocyte activity during cardiac surgery. We now studied in a porcine model whether LIM may have beneficial effects on cardiac function after CPB. Methods German landrace pigs underwent CPB (60 min myocardial ischemia; 30 min reperfusion)without (group I; n=6) or with LIM (group II; n=6). The cardiac indices (CI) and cardiac function were analyzed pre and post CPB with a Swan-Ganz catheter and the cardiac function analyzer. Neutrophil labeling with technetium, scintigraphy, and histological analyses were done to track activated neutrophils within the organs. Results LIM prevented CPB-associated increase of neutrophil counts in peripheral blood. In group I, the CI significantly declined post CPB (post: 3.26 +/- 0.31; pre: 4.05 +/- 0.45 l/min/m2; p<0.01). In group II, the CI was only slightly reduced (post: 3.86 +/- 0.49; pre 4.21 +/- 1.32 l/min/m2; p=0.23). Post CPB, the intergroup difference showed significantly higher CI values in the LIM group (p<0.05) which was in conjunction with higher pre-load independent endsystolic pressure volume relationship (ESPVR) values (group I: 1.57 +/- 0.18; group II: 1.93 +/- 0.16; p<0.001). Moreover, the systemic vascular resistance and pulmonary vascular resistance were lower in the LIM group. LIM appeared to accelerate the sequestration of hyperactivated neutrophils in the spleen and to reduce neutrophil infiltration of heart and lung. Conclusions Our data provide strong evidence that LIM improves perioperative hemodynamics and cardiac function after CPB by limiting neutrophil activity and inducing accelerated sequestration of neutrophils in the spleen.
Background: Chronic congestive heart failure (CHF) is a complex disease with rising prevalence, compromised quality of life (QoL), unplanned hospital admissions, high mortality and therefore high burden of illness. The delivery of care for these patients has been criticized and new strategies addressing crucial domains of care have been shown to be effective on patients' health outcomes, although these trials were conducted in secondary care or in highly organised Health Maintenance Organisations. It remains unclear whether a comprehensive primary care-based case management for the treating general practitioner (GP) can improve patients' QoL. Methods/Design: HICMan is a randomised controlled trial with patients as the unit of randomisation. Aim is to evaluate a structured, standardized and comprehensive complex intervention for patients with CHF in a 12-months follow-up trial. Patients from intervention group receive specific patient leaflets and documentation booklets as well as regular monitoring and screening by a prior trained practice nurse, who gives feedback to the GP upon urgency. Monitoring and screening address aspects of disease-specific selfmanagement, (non)pharmacological adherence and psychosomatic and geriatric comorbidity. GPs are invited to provide a tailored structured counselling 4 times during the trial and receive an additional feedback on pharmacotherapy relevant to prognosis (data of baseline documentation). Patients from control group receive usual care by their GPs, who were introduced to guidelineoriented management and a tailored health counselling concept. Main outcome measurement for patients' QoL is the scale physical functioning of the SF-36 health questionnaire in a 12-month follow-up. Secondary outcomes are the disease specific QoL measured by the Kansas City Cardiomyopathy questionnaire (KCCQ), depression and anxiety disorders (PHQ-9, GAD-7), adherence (EHFScBS and SANA), quality of care measured by an adapted version of the Patient Chronic Illness Assessment of Care questionnaire (PACIC) and NTproBNP. In addition, comprehensive clinical data are collected about health status, comorbidity, medication and health care utilisation. Discussion: As the targeted patient group is mostly cared for and treated by GPs, a comprehensive primary care-based guideline implementation including somatic, psychosomatic and organisational aspects of the delivery of care (HICMAn) is a promising intervention applying proven strategies for optimal care. Trial registration: Current Controlled Trials ISRCTN30822978.
Keine Bevölkerungsgruppe wächst so schnell wie die Gruppe der über 80-jährigen, 2050 werden es in Deutschland voraussichtlich zehn Millionen Menschen sein. Ganz ähnlich wie in vielen anderen Ländern auf allen Kontinenten, mit Ausnahme von Afrika. Aber ist die Medizin auf diese unausweichliche Entwicklung vorbereitet? »Noch nicht,« sagt Privatdozent Dr. Rupert Püllen, Altersmediziner und Chefarzt der Medizinisch-Geriatrischen Klinik der Frankfurter Diakonie- Kliniken. »Die Geriatrie führt unter den vielfältigen medizinischen Fachdisziplinen noch immer ein Schattendasein. Es mangelt an ausgebildeten Altersmedizinern ebenso wie an verlässlichen wissenschaftlichen Daten, aus denen sich evidenzbasierte Behandlungsstrategien für diese Altersgruppe ableiten lassen.« ...
Das Altenpflegeheim ist für die Heimbewohner einerseits ihr Zuhause, andererseits wird es aber von vielen alten Menschen als der erzwungene Daueraufenthalt bis zum Lebensende empfunden. Dies ruft in den Beziehungen zwischen Heimbewohnern, ihren Angehörigen und den Pflegenden oftmals Spannungen hervor, die das zentrale Recht der Bewohnerinnen und Bewohner, aber auch das zentrale Anliegen der Pflegenden tangieren: die Erhaltung und Förderung der Selbstbestimmtheit des alten Menschen. Viele der betroffenen Heimbewohner sind vor allem aufgrund von Demenzerkrankungen unterschiedlicher Genese nicht mehr einwilligungsfähig. Dennoch äußern sie durch Gestik und Mimik in recht differenzierter Weise ihre Freude, ihre Vorlieben, ihre Ängste und ihren Unwillen. So zeigen sie oftmals, ob sie einer therapeutischen oder pflegerischen Maßnahme zustimmen oder sie ablehnen. Diese außerordentlich schwer zu interpretierenden Willensäußerungen sind zweifellos eine erhebliche Herausforderung, die nur in Kooperation aller Beteiligten gelöst werden kann.
Im Jahr 1906 beschrieb Alois Alzheimer (1864 – 1915) erstmals krankhafte Eiweißablagerungen im Gehirn einer Patientin, bei der er einige Jahre zuvor eine Demenz diagnostiziert hatte. Diese Ablagerungen machte er für den geistigen Abbau verantwortlich. Über die zugrunde liegenden biologischen Ursachen der Krankheit (»Ätiologie«) konnte der Frankfurter Arzt jedoch nur Vermutungen anstellen. Inzwischen weiß man, dass die Gene mit darüber entscheiden, ob jemand im Alter an Alzheimer-Demenz (AD) erkrankt. Bei der seltener auftretenden familiären Form der AD sind die verantwortlichen Gene inzwischen bekannt. Doch auch bei der häufigeren sporadischen Form der Krankheit konnten verschiedene Arbeitsgruppen, einschließlich unserer eigenen, inzwischen einige »Risiko-Gene« identifizieren. Eine Erkrankung des Gehirns Aufbauend auf den Befunden von Alois Alzheimer beschäftigten sich in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts immer mehr Forschergruppen mit der Alzheimer-Krankheit. ...
Was passiert auf molekularer Ebene, wenn der Körper altert? Eine Antwort darauf lautet: Es häufen sich irreparable Schäden an Zellen, an Zellbestandteilen wie den Organellen, der DNA oder Eiweißen und anderen Molekülen. DassFehler passieren, ist unvermeidlich, denn jeder Stoffwechselvorgang birgt eine gewisse Störanfälligkeit in sich. Ein junger Organismus ist dank ausgefeilter Reparatursysteme in der Lage, Fehler zu korrigieren. Nimmt diese Fähigkeit mit dem Altern ab, so treten zwei Arten von Problemen mit besonders weitreichenden Folgen auf: Fehler bei der Replikation (dem Kopieren) der DNA und molekulare Schäden, die freie Radikale anrichten. So können Defekte der DNA einerseits die Entstehung von Tumoren verursachen, andererseits aber auch Alterungsprozesse beschleunigen.
Viele Menschen befürchten, die Medizin kenne am Lebensende keine Grenzen. Wie können Bürger in Fragen ihres eigenen Todes selbst bestimmen? Seit im Frühjahr zwei sehr verschiedene Gesetzentwürfe vorgelegt worden sind, wird in der Öffentlichkeit noch lebhafter darüber diskutiert, wie der Umgang mit Patientenverfügungen geregelt werden soll. Brauchen wir überhaupt Patientenverfügungen, in denen versucht wird, verschiedene Eventualitäten gedanklich vorwegzunehmen? Der Medizinethiker Stephan Sahm bezweifelt dies. Denn diese Dokumente erweisen sich als ein unzugängliches Instrument. Alternativen sind notwendig. Dazu zählen die »Natürliche Stellvertreterschaft durch Angehörige«, die Vorsorgevollmacht und der »Umfassende Vorsorgeplan«. Dabei handelt es sich um eine Strategie, die an den veränderten Bedürfnissen des Patienten ausgerichtet ist. Denn Sahm hat bei seinen empirischen Studien festgestellt, dass sich Blickwinkel und Vorstellungen deutlich verändern, ob man sich nun als Gesunder oder als Kranker mit diesem Thema beschäftigt.
Blutproben und Gewebe von Familien mit erblich bedingten degenerativen Erkrankungen wie Parkinson sind ein zentrales Forschungsobjekt der neu eingerichteten Forschungsprofessur »Molekulare Neurogenetik« innerhalb der Neurologischen Klinik der Universität Frankfurt. Sind die verantwortlichen Mutationen identifiziert, werden sie im Hirngewebe von Mäusen künstlich erzeugt. Aus der Untersuchung der krankhaften Veränderungen lassen sich Diagnostik und Therapie weiter entwickeln. Als bisherigen Höhepunkt unserer Forschungstätigkeit haben wir in einigen Parkinson- Familien als Krankheitsursache den Funktionsverlust eines Eiweißes namens PINK1 in den Mitochondrien nachgewiesen. Aufgrund dieser Beobachtung lässt sich oxidativer Stress als auslösender Schritt im Krankheitsgeschehen interpretieren. Experimentelle Therapien mit anti-oxidativen Medikamenten sind in Zellkultur getestet worden und sollen künftig auch im Mausmodell zum Einsatz kommen.
Mit meisterhafter Präzision und einem zuverlässigen Gespür für das Außergewöhnliche seines Falles beschrieb Alois Alzheimer vor über 100 Jahren erstmals die feingeweblichen (histologischen) Veränderungen derjenigen Krankheit, die später seinen Namen tragen sollte. Gleichwohl konnte Alzheimer mithilfe des Mikroskops und der damals modernsten Färbetechniken nur wenig über den Zusammenhang zwischen den zu Lebzeiten des Patienten beobachteten Krankheitssymptomen und spezifischen Gehirnveränderungen aussagen. Heute ist zwar der histologische Befund noch immer für die zuverlässige Sicherung der Diagnose Morbus Alzheimer notwendig, aber moderne Schnittbild- sowie elektrophysiologische Verfahren erlauben es erstmals, neuroanatomische und neurofunktionelle Veränderungen zu Lebzeiten der Patienten zu erfassen. Neben ihrem unverzichtbaren Einsatz in der Ausschlussdiagnostik anderer schwerwiegender Gehirnerkrankungen wie Blutungen, Schlaganfälle und Tumore eröffnen diese Verfahren der klinischen Psychiatrie aufregende neue Forschungsperspektiven.
Psoriasis vulgaris is a common and chronic inflammatory skin disease which has the potential to significantly reduce the quality of life in severely affected patients. The incidence of psoriasis in Western industrialized countries ranges from 1.5 to 2%. Despite the large variety of treatment options available, patient surveys have revealed insufficient satisfaction with the efficacy of available treatments and a high rate of medication non-compliance. To optimize the treatment of psoriasis in Germany, the Deutsche Dermatologische Gesellschaft and the Berufsverband Deutscher Dermatologen (BVDD) have initiated a project to develop evidence-based guidelines for the management of psoriasis. The guidelines focus on induction therapy in cases of mild, moderate, and severe plaque-type psoriasis in adults. The short version of the guidelines reported here consist of a series of therapeutic recommendations that are based on a systematic literature search and subsequent discussion with experts in the field; they have been approved by a team of dermatology experts. In addition to the therapeutic recommendations provided in this short version, the full version of the guidelines includes information on contraindications, adverse events, drug interactions, practicality, and costs as well as detailed information on how best to apply the treatments described (for full version, please see Nast et al., JDDG, Suppl 2:S1–S126, 2006; or http://www.psoriasis-leitlinie.de).
Adverse events triggered by non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are among the most common drug-related intolerance reactions in medicine; they are possibly related to inhibition of cyclooxygenase-1. Coxibs, preferentially inhibiting cyclooxygenase-2, may therefore represent safe alternatives in patients with NSAID intolerance. We reviewed the literature in a systematic and structured manner to identify and evaluate studies on the tolerance of coxibs in patients with NSAID intolerance. We searched MEDLINE (1966–2006), the COCHRANE LIBRARY (4th Issue 2006) and EMBASE (1966–2006) up to December 9, 2006, and analysed all publications included using a predefined evaluation sheet. Symptoms and severity of adverse events to coxibs were analysed based on all articles comprising such information. Subsequently, the probability for adverse events triggered by coxibs was determined on analyses of double-blind prospective trials only. Among 3,304 patients with NSAID intolerance, 119 adverse events occurred under coxib medication. All adverse events, except two, have been allergic/urticarial in nature; none was lethal, but two were graded as life-threatening (grade 4). The two non-allergic adverse events were described as a grade 1 upper respiratory tract haemorrhage, and a grade 1 gastrointestinal symptom, respectively. In 13 double-blind prospective studies comprising a total of 591 patients with NSAID intolerance, only 13 adverse reactions to coxib provocations were observed. The triggering coxibs were rofecoxib (2/286), celecoxib (6/208), etoricoxib (4/56), and valdecoxib (1/41). This review documents the good tolerability of coxibs in patients with NSAID intolerance, for whom access to this class of drugs for short-term treatment of pain and inflammation is advantageous.
Poster presentation Background Single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the TNF gene at positions -238 and -308 have earlier been associated with psoriasis vulgaris and psoriatic arthritis (PsA). However, a strong linkage disequilibrium at the chromosomal region 6p21 renders the interpretation of these findings difficult since also other risk factors for psoriasis (PSORS1) than SNPs of the TNF gene have bee mapped to that particular region. Therefore, in this study several SNPs of the TNF gene and of its neighbouring lymphotoxin alpha (LTA) gene were analysed independently and dependently on carrying the PSORS1 risk allele. Methods SNPs in the promoter of the TNF gene (-238G/A, -308G/A, -857C/T, -1031T/C), and one SNP of the LTA gene (+252A/G), of the TNLFRSF1A gene (+36A/G) and of the TNLFRSF1B gene (+676T/G), respectively, were genotyped in 375 psoriasis patients, 375 PsA patients, and 376 controls. The tryptophan–tryptophan–cysteine–cysteine haplotype of the CCHCR1 gene (CCHCR1*WWCC) was used to estimate the genetic impact of the PSORS1 risk allele. Results Whereas an earlier-described association of allele TNF*-238A with psoriasis could be confirmed, our study revealed that this association was completely dependent on concomitant carriage of the PSORS1 risk allele. For PsA, but not psoriasis vulgaris without joint manifestations, strong association with the allele TNF*-857T was detected (OR = 1.956; P value corrected for multiple testing, Pcorr = 0.0025) also in patients negative for the PSORS1 risk allele. Conclusion Our results indicate genetic differences between psoriasis vulgaris patients with and without joint manifestation. While the previously reported association between TNF*-238A and psoriasis seems to primarily reflect linkage disequilibrium with PSORS1, TNF*-857T may represent a risk factor for PsA independent of PSORS1. A potential pathophysiologic relevance of the elucidated genetic association is further suggested by previously reported experimental evidence for a functional impact of the respective TNF polymorphism on TNFalpha expression levels.
Antiaging ist en vogue. Viele Menschen nutzen diesen Begriff, verstehen darunter jedoch ganz unterschiedliche Dinge. Das Spektrum reicht von Gymnastik für ältere Menschen bis hin zu Maßnahmen der plastischen Chirurgie im Sinne einer »Schönheitschirurgie «, von sinnvollen und richtigen Angeboten bis hin zu Dingen, deren Nähe zur Scharlatanerie aus Sicht der Schulmedizin nicht zu verkennen ist. Dieser Artikel soll einen Überblick geben über die Aspekte des Antiaging, die einer Betrachtung aus Sicht der wissenschaftlich orientierten Medizin zugänglich sind.
cGMP- and cAMP-dependent protein kinases (cGK and cAK) mediate the inhibitory effects of endothelium-derived messenger molecules nitric oxide and prostacyclin on platelets. To understand the mechanisms involved in platelet inhibition we searched for new substrates of cGK and cAK. We identified Rap1GAP2, the only GTPase-activating protein of Rap1 in platelets. Rap1 is a guanine-nucleotide binding protein that controls integrin activity, platelet adhesion and aggregation. Rap1GAP2 is required to turn over Rap1-GTP to Rap1-GDP resulting in the inactivation of integrins and reduced cellular adhesion. Using phospho-specific antibodies we demonstrate phosphorylation of endogenous Rap1GAP2 on serine 7 by cGK and cAK in intact platelets. Yeast-two-hybrid screening revealed an interaction of the phosphoserine/-threonine binding adapter protein 14-3-3 with Rap1GAP2, and we mapped the 14-3-3 binding site to the N-terminus of Rap1GAP2 close to the cGK/cAK phosphorylation site. We could show that 14-3-3 binding to Rap1GAP2 requires phosphorylation of serine 9. Platelet activation by ADP and thrombin treatment induces Rap1GAP2 serine 9 phosphorylation and enhances the attachment of 14-3-3 to Rap1GAP2. In contrast, phosphorylation of serine 7 by cGK/cAK leads to the detachment of 14-3-3. Furthermore, Rap1GAP2 serine 7 phosphorylation correlates with the inhibition of Rap1-GTP formation by cGMP and cAMP in platelets. Cell adhesion experiments provide additional evidence that Rap1GAP2 is activated by the detachment of 14-3-3. Point mutants of Rap1GAP2 deficient in 14-3-3 binding inhibit Rap1-mediated cell adhesion significantly stronger than a Rap1GAP2 mutant that binds 14-3-3 constitutively. Our findings define a novel regulatory mechanism that might contribute to both platelet activation and endothelial inhibition of platelet adhesion and aggregation.
Bypassing of DNA lesions by damage-tolerant DNA polymerases depends on the interaction of these enzymes with the monoubiquitylated form of the replicative clamp protein, PCNA. We have analyzed the contributions of ubiquitin and PCNA binding to damage bypass and damage-induced mutagenesis in Polymerase {eta} (encoded by RAD30) from the budding yeast Saccharomyces cerevisiae. We report here that a ubiquitin-binding domain provides enhanced affinity for the ubiquitylated form of PCNA and is essential for in vivo function of the polymerase, but only in conjunction with a basal affinity for the unmodified clamp, mediated by a conserved PCNA interaction motif. We show that enhancement of the interaction and function in damage tolerance does not depend on the ubiquitin attachment site within PCNA. Like its mammalian homolog, budding yeast Polymerase {eta} itself is ubiquitylated in a manner dependent on its ubiquitin-binding domain.
Der Morbus Parkinson tritt in der Regel sporadisch auf und ist nach dem Morbus Alzheimer die häufigste degenerative Erkrankung des menschlichen Nervensystems. Sie ist bei nicht-menschlichen Wirbeltieren unbekannt und befällt außer dem Nervensystem keine anderen Organe. Wie bei vielen anderen Krankheiten auch erkennt der Kliniker nur die späten und bereits Symptome verursachenden Stadien des Morbus Parkinson. Spezielle Fehlfunktionen der Motorik, wie Hypokinese, Rigor, Ruhetremor weisen zwar auf die Erkrankung hin, können jedoch unter dem Bild eines »Parkinsonismus« auch bei anderen Krankheiten auftreten. Kennzeichnend dagegen ist ein eigenartiger pathologischer Prozess, der sich durch die Entwicklung von Einschlusskörpern in Nervenzellen auszeichnet. Der Prozess beschränkt sich auf wenige empfängliche Nervenzelltypen im zentralen, peripheren und enterischen Nervensystem. Die Einschlusskörper entwickeln sich nicht spontan und erscheinen auch nicht regelmäßig im Verlauf der Alterung des Nervensystems, selbst bei über Hundertjährigen nicht. Man hat also Grund, sie als pathologische Bildungen zu betrachten, auch wenn sie anfänglich in nur geringer Dichte im Nervengewebe auftreten. Die frühen symptomfreien Stadien der Krankheit lassen sich erst nach dem Tod der Patienten nachweisen. Wesentliche Kriterien für die Stellung einer postmortalen Diagnose sind die Einschlusskörper. Wie sie sich entwickeln und in den verschiedenen Stadien der Krankheit im Nervensystem ausbreiten, beschreiben Prof. Dr. Heiko Braak und Dr. Dr. Kelly Del Tredici.
Mathematische Methoden in der Biologie haben sich in den vergangenen 25 Jahren zunehmend etabliert. Etwa in den Bereichen der Entwicklung von Organen und Organismen sind große Anstrengungen in der Mathematik unternommen worden, die grundlegenden Mechanismen der Entwicklung aufzudecken. Der einfache Gedanke, auf dem diese Methode aufbaut, ist ein reduktionistischer: Man verwendet einen minimalen Satz von in der Biologie beobachteten Wechselwirkungen – etwa zwischen den Zellen, die das betrachtete Gewebe aufbauen –, übersetzt sie in ein mathematisches System von dynamischen Gleichungen, löst diese auf dem Computer und prüft, ob sich in der Lösung die erwartete Struktur zeigt. Wenn dies allein aufgrund experimenteller Daten aus der Biologie nicht möglich ist, ergibt sich der größte Nutzen der mathematischen Beschreibung: Dann sind neue Hypothesen im mathematischen Modell notwendig, um das reale System beschreiben zu können. Damit sagen die Theoretiker Zusammenhänge voraus, die aus der Biologie alleine nicht ableitbar sind. Diese können durch neue gezielte Experimente verifiziert werden. Ein ähnlicher Ansatz wurde in jüngerer Zeit von unserer Gruppe am Frankfurter Instute for Advanced Studies (FIAS) in der Immunologie verwendet.
Im Altenheim gehören Psychopharmaka ganz selbstverständlich zum Pflegealltag. Damit daraus keine gefährliche Routine entsteht, hat ein Team aus Gerontopsychiatern, Medizinethikern und Juristen der Johann Wolfgang Goethe-Universität ein Frankfurter Pflegeheim auf dessen Wunsch hin unter die Lupe genommen. Ihr Maßnahmenkatalog gibt allen beteiligten Personen und Institutionen und sogar der Politik Hinweise, wie mehr Achtsamkeit im Umgang mit diesen Medikamenten erreicht werden kann. Es geht nämlich keineswegs darum, Psychopharmaka generell zu verteufeln. In manchen Fällen bemängeln die Fachleute, dass notwendige Antidementiva oder Antidepressiva nicht verschrieben wurden, in anderen wurden dagegen Doppelmedikation und oft zu lange Therapiedauer gerügt. Die Wissenschaftler entwickeln über 70 Handlungsempfehlungen, mit denen die Versorgung optimiert und somit die Lebensqualität der Bewohner erhöht werden kann.
Anderer Fehler sind gute Lehrer « – so lautet ein nur wenig bekanntes altes deutsches Sprichwort. Für medizinische Fehler galt das die längste Zeit nicht: entweder totgeschwiegen oder als »Kunstfehler « in das Licht der Öffentlichkeit gezerrt, entzogen sich ärztliche Fehler einer systematischen Analyse. Damit hat die Medizin lange eine wichtige Chance vertan. Am Institut für Allgemeinmedizin der Universität Frankfurt beschäftigt sich seit einigen Jahren ein Team unter Leitung von Prof. Dr. Ferdinand Gerlach intensiv mit der Fehlerforschung. ...
Mitte März 2003 löste die WHO einen weltweiten Alarm aus, nachdem sich eine neuartige, schwere und unter bestimmten Umständen hochansteckende Atemwegserkrankung scheinbar unaufhaltsam über weite Teile der Welt auszubreiten schien. Am 15. März desselben Jahres landeten die ersten Patienten mit Verdacht auf Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom (SARS) in Frankfurt und wurden auf die Isolierstation des Universitätsklinikums aufgenommen. Auslöser war ein zuvor nicht bekanntes Coronavirus, das heute als SARS-CoV bezeichnet wird. Derzeit laufen Untersuchungen zur Biologie und Epidemiologie des neuen Erregers, zu antiviralen Hemmstoffen sowie zu Desinfektions- und Inaktivierungsmöglichkeiten und neuen Therapieoptionen. Daneben wird analysiert, wie sich das öffentliche Gesundheitswesen auf eine mögliche Wiederkehr vorbereiten muss. SARS ist ein Beispiel dafür, wie schnell sich eine Infektionskrankheit in der modernen Welt international ausbreiten kann und wie wichtig in einem solchen Falle eine gut koordinierte internationale Kooperation ist. Frankfurter Forscher berichten.
Background: West Nile virus (WNV) infection can cause severe meningitis and encephalitis in humans. Apoptosis was recently shown to contribute to the pathogenesis of WNV encephalitis. Here, we used WNV-infected glioma cells to study WNV-replication and WNV-induced apoptosis in human brain-derived cells. Results: T98G cells are highly permissive for lytic WNV-infection as demonstrated by the production of infectious virus titre and the development of a characteristic cytopathic effect. WNV replication decreased cell viability and induced apoptosis as indicated by the activation of the effector caspase-3, the initiator caspases-8 and -9, poly(ADP-ribose)polymerase (PARP) cleavage and the release of cytochrome c from the mitochondria. Truncation of BID indicated cross-talk between the extrinsic and intrinsic apoptotic pathways. Inhibition of the caspases-8 or -9 inhibited PARP cleavage, demonstrating that both caspases are involved in WNV-induced apoptosis. Pancaspase inhibition prevented WNV-induced apoptosis without affecting virus replication. Conclusions: We found that WNV infection induces cell death in the brain-derived tumour cell line T98G by apoptosis under involvement of constituents of the extrinsic as well as the intrinsic apoptotic pathways. Our results illuminate the molecular mechanism of WNV-induced neural cell death.
Why is it hard to divide attention between dissimilar activities, such as reading and listening to a conversation? We used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to study interference between simple auditory and visual decisions, independently of motor competition. Overlapping activity for auditory and visual tasks performed in isolation was found in lateral prefrontal regions, middle temporal cortex and parietal cortex. When the visual stimulus occurred during the processing of the tone, its activation in prefrontal and middle temporal cortex was suppressed. Additionally, reduced activity was seen in modality-specific visual cortex. These results paralleled impaired awareness of the visual event. Even without competing motor responses, a simple auditory decision interferes with visual processing on different neural levels, including prefrontal cortex, middle temporal cortex and visual regions.
Im Jahre 2002 wurde von der Food and Drug Administration (FDA) ein vermehrtes Auftreten von Meningitiden bei Cochlea-Implant (CI) -Trägern verzeichnet. Dies wurde durch eine retrospektive Studie des Centers for Disease Control (CDC) bestätigt: Unter 4264 Kindern musste ein mehr als 30fach erhöhtes Erkrankungsrisiko für Meningitis nach CI-Versorgung verzeichnet werden. Als häufigster Krankheitserreger ließ sich Streptococcus pneumoniae isolieren, dessen Pathogenität u.a. von speziellen Wirtsfaktoren - z.B. schlechte Abwehrlage, Z.n. Meningitis - abhängig ist. Zur Evaluierung bestehender Impfempfehlungen hinsichtlich Pneumokokkeninfektionen wurden in der Klinik für Pädaudiologie in Zusammenarbeit mit der Kinderimmunologie 174 CI-Träger untersucht hinsichtlich ihres Immunstatus und ihrer Ansprechbarkeit auf die Impfstoffe: Pneumokokken-Polysaccharid-Vakzine (PPV23) und Pneumokokken-Konjugat-Vakzine (PCV7). Es wurde eine Einteilung bezüglich Patientenalter sowie der Genese der Schwerhörigkeit vorgenommen. Es zeigte sich u.a. im Alter von 2 - 5 Jahren eine signifikant immunogenere Wirkung des PCV7 sowie eine schlechtere Immunsituation bei postmeningeal Ertaubten. Daher empfiehlt es sich, alle CI-Träger bis zum 5.Lebensjahr sowie Patienten mit zusätzlichen Risiken über das 5. Lebensjahr hinaus nach einem kombinierten Pneumokokken-Impf-Schema: PCV7 und PPV23 zu immunisieren.
Kurzfassung Vortrag: Fächerübergreifende Lehre und verpflichtende Fortbildung (CME) für Ärzte erfordern innovative Lernmethoden. Eine Lösung wird teilweise in der Nutzung elektronischer Medien gesehen. Unklar ist jedoch, wie konkret eine Umsetzung in der Aus-, Fort- und Weiterbildung im Fach Allgemeinmedizin bisher erfolgte, welche Chancen und Möglichkeiten es gibt und wie die weitere Entwicklung aussehen kann. Um einen Überblick über die aktuellen E-Learning-Aktivitäten zu erhalten, formierte sich eine universitäts- und bundesländerübergreifende Initiative. In drei Phasen soll die Grundlage für die Entwicklung einer Strategie für die effektive Nutzung elektronischer Lehr- und Lernmedien für das Fach Allgemeinmedizin geschaffen werden: Phase 1 - Nationales Expertentreffen (Juli 2005 in Frankfurt): Diskussion von Erfahrungen, Problemen und Möglichkeiten des Einsatzes elektronischer Medien in der Allgemeinmedizin. Phase 2 - Gründung eines Netzwerks: Zusammenarbeit, Koordination und gegenseitige Unterstützung bei der Entwicklung von E-Learning-Modulen. Phase 3 - Evaluation von E-Learning in der Allgemeinmedizin: systematische qualitative und quantitative Untersuchungen. Im Rahmen eines Workshops sollen die Erfahrungen aus dem Expertentreffen mit Lehrenden und Fortbildenden aus anderen Fachbereichen diskutiert werden. Kooperationen über die Allgemeinmedizin hinaus können weitere Synergien schaffen. Der Workshop dient dem Austausch über Chancen und Limitationen entsprechender Angebote.
Im Jahr 2003 begann die HNO-Universitätsklinik Frankfurt / Main mit der Einführung eines Qualitätsmanagement-Systems, die im August 2005 zur erfolgreichen Zertifizierung nach der vom Klinikumsvorstand geforderten DIN EN ISO 9001:2000 führte. Ziele unseres Qualitätsmanagements waren die Optimierung der internen Betriebsabläufe und die Standardisierung von Arbeitsvorgängen unter Einbeziehung von logistischen Schnittstellen mit externen Strukturen unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen einer Universitätsklinik. Neben einer grundsätzlichen Prüfung und Optimierung sämtlicher Organisationsabläufe wurden für die Kernprozesse unserer Klinik Zielvorgaben festgelegt. Diese Ziele betrafen die Qualität der Arbeitsabläufe für alle Bereiche der HNO-ärztlichen ambulanten und stationären Versorgung ebenso, wie Aufgaben in Forschung und Lehre, die durch ein Ausbildungscurriculum für Mitarbeiter und Sudenten abgebildet wurde. Es wurden aber auch Serviceaspekte, wie Terminvergabe und Befundübermittlung, sowie ökonomische und wirtschaftliche Aspekte unserer Arbeit optimiert. Durch Umstrukturierung und Neuorganisation konnte die Effizienz der Arbeitsabläufe deutlich gesteigert werden, wovon vor allem Patienten und Mitarbeiter erheblich profitieren. Die Einführung eines Qualitätsmanagementsystems in der Frankfurter HNO-Universitätsklinik war zunächst mit einem entsprechenden Arbeitsaufwand verbunden und erforderte ein Umdenken in den einzelnen Funktionsbereichen. Insgesamt überwiegt der positive Einfluss auf die Struktur und Arbeitsabläufe, sodass die Umsetzung eines Qualitätsmanagementsystems in der Universitätsklinik empfehlenswert ist.
k-MED entwickelte sich von einem fachbezogenen Projekt im Jahr 1999 zu einem e-Learning-Dienstleister mit umfangreichen Lehr-Lernangeboten sowie einer technischen und organisatorischen Infrastruktur für Autoren und Nutzer. Es bietet heute – Mitte 2006 – 5000 Studierenden, v.a. der Humanmedizin, ca. 170 Lernkurse aus 16 medizinischen Fächern. Das Projekt umfasst erfahrenes Fachpersonal und nutzt eine eigene Online-Autorenumgebung sowie eine internetbasierte Lernplattform, deren Funktionalitäten in Abstimmung mit evaluierten Lehr- und Lern-Szenarien ständig weiter entwickelt werden. Die wichtigste Aufgabe ist die Vollversorgung von Bildungseinrichtungen, darunter vor allem medizinische Fakultäten, mit Lehr-Lern- und Kommunikationsinstrumenten. Aktuelle Informationen sind zu finden unter http://www.k-med.org.
Die Vermittlung der Zusammenhänge zwischen psychologischen Funktionen und körperlichen Veränderungen sowie deren Relevanz für die Entstehung und Aufrechterhaltung von Krankheiten stellt ein zentrales Ziel der Ausbildung in Medizinischer Psychologie dar. Zur Veranschaulichung dieser Zusammenhänge führten wir ein Psychophysiologie-Praktikum im ersten vorklinischen Semester ein. Die Studierenden führten in Vierergruppen mit Hilfe ausführlicher schriftlicher Instruktionen jeweils ca. 30 Minuten andauernde praktische Übungen durch, die die folgenden Themen behandelten: (1) Stress (abhängige Variable: Herzrate), (2) "Lügendetektor" (abhängige Variable: Hautleitwertsreaktionen), (3) Biofeedback (abhängige Variable: Hauttemperatur) und (4) Elektroenzephalogramm (abhängige Variable: Amplituden der vier klassischen Frequenzbänder). Die praktischen Übungen wurden durch theoretische Gruppenarbeiten und einen Termin zur Zusammenfassung der Ergebnisse der Übungen ergänzt. Die studentische Evaluation des Praktikums war durchweg positiv. So wurde das Praktikum als Bereicherung des Kurses angesehen, und der selbstbeurteilte Kenntnisstand auf dem Gebiet der Psychophysiologie zeigte eine signifikante Verbesserung. Diese Ergebnisse sowie unsere Eindrücke während des Praktikums bekräftigten unseren Entschluss, ein Psychophysiologie-Praktikum als Teil des Kurses der Medizinischen Psychologie und Medizinischen Soziologie fest zu etablieren.
Following publication of the data presented by von Minckwitz and colleagues it has been brought to our attention that some patients should be scored differently. Stable disease was seen in three of the eighteen patients instead of two of the eighteen patients: one patient with transitional cell carcinoma treated at 4 µg/kg scFv(FRP5)-ETA per day, and two breast cancer patients treated at 4 and 12.5 µg/kg scFv(FRP5)-ETA per day. Disease progression occured in 9 of the eighteen patients evaluated (see corrected Table 2 overleaf). This does not affect the conclusions of our study. In addition we would like to correct the following errors: patient IDs for patients U01 and U02 in the original Table 2 were interchanged. In addition, patient N03 had a grade 3 elevation of gamma-glutamyl transferase, and not grade 2 (see corrected Table 2 overleaf).
Aims: To analyze the relationship between exposure to chlorinated and aromatic organic solvents and malignant lymphoma in a multi-centre, population-based case-control study.
Methods: Male and female patients with malignant lymphoma (n=710) between 18 and 80 years of age were prospectively recruited in six study regions in Germany (Ludwigshafen /Upper Palatinate, Heidelberg/ Rhine-Neckar-County, Wurzburg/ Lower Frankonia, Hamburg, Bielefeld/ Gutersloh, and Munich). For each newly recruited lymphoma case, a gender, region and age-matched (+/- 1 year of birth) population control was drawn from the population registers. In a structured personal interview, we elicited a complete occupational history, including every occupational period that lasted at least one year. On the basis of job task-specific supplementary questionnaires, a trained occupational physician assessed the exposure to chlorinated hydrocarbons (trichloroethylene, tetrachloroethylene, dichloromethane, carbon tetrachloride) and aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, styrene). Odds ratios (OR) and 95% confidence intervals (CI) were calculated using conditional logistic regression analysis, adjusted for smoking (in pack years) and alcohol consumption. To increase the statistical power, patients with specific lymphoma subentities were additionally compared with the entire control group using unconditional logistic regression analysis.
Results: We observed a statistically significant association between high exposure to chlorinated hydrocarbons and malignant lymphoma (Odds ratio = 2.1; 95% confidence interval 1.1-4.3). In the analysis of lymphoma subentities, a pronounced risk elevation was found for follicular lymphoma and marginal zone lymphoma. When specific substances were considered, the association between trichloroethylene and malignant lymphoma was of borderline statistical significance. Aromatic hydrocarbons were not significantly associated with the lymphoma diagnosis.
Conclusions: In accordance with the literature, this data point to a potential etiologic role of chlorinated hydrocarbons (particularly trichloroethylene) and malignant lymphoma. Chlorinated hydrocarbons might affect specific lymphoma subentities differentially. Our study does not support a strong association between aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, or styrene) and the diagnosis of a malignant lymphoma.
Poster presentation: Light is the main phase-adjusting stimulus of the circadian clock located in the suprachiasmatic nucleus (SCN). A candidate pathway transmitting photic information at the postsynaptic site in the SCN is the extracellular signal-regulated kinase (ERK 1/2) which has been previously shown to be an essential element in the photoentrainment of the circadian rhythm. An upstream activator of the ERK signalling route is the small intracellular GTPase Ras. Here we observed that endogenous Ras activity in the SCN was subjected to rhythmic changes, reaching maximum levels at the late subjective day and minimum levels at the late subjective night (CT22). In order to investigate if Ras would modulate the circadian cycle, we used transgenic mice expressing constitutively activated Val-12 Ha-Ras selectively in neurons (synRas mice). In these mice Ras activity was also cycling during the circadian rhythm yet, Ras activities were up-regulated at each time point measured. We investigated if this change in Ras activity translates into a behavioral phenotype by monitoring free-running activity rhythms under conditions of constant darkness. SynRas mice exhibited circadian rhythms in locomotor activities similar to WT mice. However, when challenged by applying a 15 minutes light pulse at CT22 to promote phase advance shifts, synRas mice were completely non-responsive. As a first step towards the possible intracellular mechanism of this behavioral change we analyzed ERK1/2 activities in more details: We found a 1,7-fold increase of circadian peak levels of ERK 1/2 activities at CT10 and CT14 in synRas mice, while at minimum levels (CT18, CT22) no differences were found between ERK1/2 activities of WT and synRas mice. In WT animals the 15 minutes light pulse at CT22 resulted in rapid up regulations of Ras, ERK1/2 and CREB activities as described previously by others. However, in correlation with the lack of a behavioral response, ERK1/2 but not Ras and CREB activities remained unchanged in synRas mice, suggesting that Ras-dependent and Ras-independent pathways may co-exist to regulate ERK1/2 and behavioral phase shifts in response to the acute light treatment. Next we investigated the length "tau" of the locomotor activity rhythm during constant darkness and found a slight shortening by about 10 minutes in synRas mice as compared to the WT littermates. Recently, "tau" has been discussed to be modulated by the interaction between glycogen synthase 3beta (GSK3beta) and a clock gene product (Per 2) that is involved in the determination of circadian phase durations. We describe here a down-regulation of GSK3beta phosphorylation in synRas mice as a possible mechanism of "tau" shortening. Taken together, cycling of Ras activity at elevated levels in the SCN during the circadian rhythm results in a distinct pattern of behavioral phenotype changes correlating with de-regulated ERK1/2 or GSK3beta activities.
Poster presentation: Hyperphosphorylation of tau is a characteristic of Alzheimer's disease (AD). Our group has established a model for tau hyperphosphorylation by mutating 10 residues from Ser/Thr to Glu to simulate the negative charge of phosphorylated residues ("pseudohyperphosphorylated (PHP)-tau"). In order to analyze temporal and spatial effects of hyperphosphorylation of tau in a systemic context, we have established transgenic mouse lines that express human wild-type (wt)- or PHP-tau under the control of the CamKIIalpha-promoter that leads to a forebrain specific moderate expression in neurons, i.e. the region where also tau-pathology in AD is abundant. For the evaluation of tau-induced changes in the transgenic mice, we quantified spine densities in the neocortex and hippocampus of transgenic mice. The spine densitiy was significantly increased in PHP-tau compared to wt-tau expressing mice. It is known that AD is associated with aberrant pre- and postsynaptic sprouting. Axonal sprouting is also observed in transgenic mice expressing mutated amyloid precursor protein (APP), which suggests that Abeta plays a significant role in this process. We deduce from our results, that (pseudo)-hyperphosphorylation of tau is sufficient to induce aberrant sprouting in the absence of Abeta. Analyses whether this sprouting is induced by pre- or postsynaptic changes and if functionally active synapses are formed are in progress. It will be interesting to determine if stabilization of these newly formed synapses slows or – in contrary – accelerates the progression of the disease. Sprouting as observed in our PHP-tau expressing mice is part of neuronal differentiation. One family of enzymes that is involved in cell differentiation are mitogen-acitvated protein kinases (MAPK). Western blot analysis was performed with brain lysates from transgenic mice to check whether PHP-tau induced sprouting is associated with MAPK activation. In fact, we also observed an increased activation of the MAPK ERK1/2 evident by phosphorylation of the residues Thr202 and Tyr204. ERK1/2 is also known to phosphorylate tau at sites characteristic for AD. Our results suggest the presence of a vicious circle by which (pseudo)-hyperphosphorylated tau activates ERK1/2 which in turn phosphorylates tau.
Poster presentation: Here we investigated the role of the amyloid precursor protein (APP) in regulation of Ca2+ store depletion-induced neural cell death. Ca2+ store depletion from the endoplasmic reticulum (ER) was induced by the SERCA (Sarco/Endoplasmic Reticulum Calcium ATPase) inhibitor thapsigargin which led to a rapid induction of the unfolded protein response (UPR) and a delayed activation of executioner caspases in the cultures. Overexpression of APP potently enhanced cytosolic Ca2+ levels and cell death after ER Ca2+ store depletion in comparison to vector-transfected controls. GeneChipR and RT-PCR analysis revealed that the expression of classical UPR chaperone genes was not altered by overexpression of APP.Interestingly, the induction of the ER stress-responsive pro-apoptotic transcription factor CHOP was significantly upregulated in APP-overexpressing cells in comparison to vectortransfected controls. Chelation of intracellular Ca2+ with BAPTA-AM revealed that enhanced CHOP expression after store depletion occured in a Ca2+-dependent manner in APPoverexpressing cells. Prevention of CHOP induction by BAPTA-AM and by RNA interference was also able to abrogate the potentiating effect of APP on thapsigargin-induced apoptosis. Application of the store-operated channel (SOC)-inhibitors SK F96365 and 2-APB downmodulated APP-triggered potentiation of cytosolic Ca2+ levels and apoptosis after treatment with thapsigargin. Our data demonstrate that APP-mediated regulation of ER Ca2+ homeostasis significantly modulates Ca2+ store depletion-induced cell death in a SOC- and CHOP-dependent manner, but independent of the UPR.
Poster presentation: The transcription factor NF-kappaB plays a pivotal role in the development and maintenance of the central nervous system and its constitutive activation in neurons has been previously reported. NF-kappaB is post-translationally activated upon phosphorylation of the IkappaBalpha inhibitory protein by the activated IkappaB kinase (IKKalpha/beta) and the subsequent degradation of IkappaBalpha by the proteasome. Recently, we had demonstrated an unexpected accumulation of three components of the NF-kappaB cascade in the axon initial segment (AIS): Activated IKK, phosphorylated IkappaBalpha and phosphorylated-p65(Ser536). These are all associated with detergent-insoluble cytoskeletal components of the AIS. We observed further compartimentalization as pIKKalpha/beta primarily associated with the membrane cytoskeleton, whereas pIkappaBalpha was sequestered to fasciculated microtubules. Colchicine-induced depolymerization of microtubules was associated with reduced sequestration of pIkappaBalpha in the AIS, which could be blocked by use of proteasome inhibitors like Mg-132 or Lactacystin. Concurrently, enhanced nuclear immunoreactivity for the NF-kappaB subunit p65 was noted. Using NF-kappaB-dependent reporter gene assays, a significant increase in NF-kappaB activity was observed after depolymerization of microtubules and this was inhibited by the microtubule-stabilizing drug paclitaxel. The use of transiently transfected, photoactivatable-GFP p65 fusion proteins will allow us to specifically analyse the compartimentalized signal transduction pathways in unique spatial and temporal resolution. Taken together, these observations provide strong evidence for compartmentalized activation of NF-kappaB in the AIS and modulation of neuronal NF-kappaB activity by microtubule dynamics.
Poster presentation: The mammalian pineal organ is a peripheral oscillator, depending on afferent information from the so-called master clock in the suprachiasmatic nuclei of the hypothalamus. One of the best studied outputs of the pineal gland is the small and hydrophobic molecule melatonin. In all vertebrates, melatonin is synthesized rhythmically with high levels at night, signalling the body the duration of the dark period. Changes or disruptions of melatonin rhythms in humans are related to a number of pathophysiological disorders, like Alzheimer's disease, seasonal affective disorder or the Smith-Magenis-Syndrome. To use melatonin in preventive or curative interferences with the human circadian system, a complete understanding of the generation of the rhythmic melatonin signal in the human pineal gland is essential. Melatonin biosynthesis is best studied in the rodent pineal gland, where the activity of the penultimate and rate-limiting enzyme, the arylalkylamine N-acetyltransferase (AA-NAT), is regulated on the transcriptional level, whereas the regulatory role of the ultimate enzymatic step, achieved by the hydroxyindole O-methyltransferase (HIOMT), is still under debate. In rodents, Aa-nat mRNA is about 100-fold elevated during the night in response to adrenergic stimulation of the cAMP-signalling pathway, with AA-NAT protein levels closely following this dynamics. In contrast, in all ungulates studied so far (cow, sheep), a post-transcriptional regulation of the AA-NAT is central to determine rhythmic melatonin synthesis. AA-NAT mRNA levels are constantly elevated, and lead to a constitutive up-regulation of AA-NAT protein, which is, however, rapidly degraded via proteasomal proteolysis during the day. AA-NAT proteolysis is only terminated upon the nocturnal increase in cAMP levels. Similar to ungulates, a post-transcriptional control of this enzyme seems evident in the pineal gland of the primate Macaca mulatta. Studies on the molecular basis of melatonin synthesis in the human being are sparse and almost exclusively based on phenomenological data, derived from non-invasive investigations. Yet the molecular mechanisms underlying the generation of the hormonal message of darkness can currently only be deciphered using autoptic material. We therefore analyzed in human post-mortem pineal tissue Aa-nat and Hiomt mRNA levels, AA-NAT and HIOMT enzyme activity, and melatonin levels for the first time simultaneously within tissue samples of the same specimen. Here presented data show the feasibility of this approach. Our results depict a clear diurnal rhythm in AA-NAT activity and melatonin content, despite constant values for Aa-nat and Hiomt mRNA, and for HIOMT activity. Notably, the here elevated AA-NAT activity during the dusk period does not correspond to a simultaneous elevation in melatonin content. It is currently unclear whether this finding may suggest a more important role of the ultimate enzyme in melatonin synthesis, the HIOMT, for rate-limiting the melatonin rhythm, as reported recently for the rodent pineal gland. Thus, our data support for the first time experimentally that post-transcriptional mechanisms are responsible for the generation of rhythmic melatonin synthesis in the human pineal gland.