610 Medizin und Gesundheit
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Human lymph nodes play a central part of immune defense against infection agents and tumor cells. Lymphoid follicles are compartments of the lymph node which are spherical, mainly filled with B cells. B cells are cellular components of the adaptive immune systems. In the course of a specific immune response, lymphoid follicles pass different morphological differentiation stages. The morphology and the spatial distribution of lymphoid follicles can be sometimes associated to a particular causative agent and development stage of a disease. We report our new approach for the automatic detection of follicular regions in histological whole slide images of tissue sections immuno-stained with actin. The method is divided in two phases: (1) shock filter-based detection of transition points and (2) segmentation of follicular regions. Follicular regions in 10 whole slide images were manually annotated by visual inspection, and sample surveys were conducted by an expert pathologist. The results of our method were validated by comparing with the manual annotation. On average, we could achieve a Zijbendos similarity index of 0.71, with a standard deviation of 0.07.
Lack of sensitive diagnostic tests impairs the understanding of the epidemiology of histoplasmosis, a disease whose burden is estimated to be largely underrated. Broad-range PCRs have been applied to identify fungal agents from pathology blocks, but sensitivity is variable. In this study, we compared the results of a specific Histoplasma qPCR (H. qPCR) with the results of a broad-range qPCR (28S qPCR) on formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) tissue specimens from patients with proven fungal infections (n = 67), histologically suggestive of histoplasmosis (n = 36) and other mycoses (n = 31). The clinical sensitivity for histoplasmosis of the H. qPCR and the 28S qPCR was 94% and 48.5%, respectively. Samples suggestive for other fungal infections were negative with the H. qPCR. The 28S qPCR did not amplify DNA of Histoplasma in FFPE in these samples, but could amplify DNA of Emergomyces (n = 1) and Paracoccidioides (n = 2) in three samples suggestive for histoplasmosis but negative in the H. qPCR. In conclusion, amplification of Histoplasma DNA from FFPE samples is more sensitive with the H. qPCR than with the 28S qPCR. However, the 28S qPCR identified DNA of other fungi in H. qPCR-negative samples presenting like histoplasmosis, suggesting that the combination of both assays may improve the diagnosis.
The present study considered the entire leg alignment and links static parameters to the external joint moments during gait in patients with hip osteoarthritis. Eighteen patients with unilateral hip osteoarthritis were measured using the EOS® system. Clinical leg alignment and femoral parameters were extracted from the 3D reconstruction of the EOS images. A 3D gait analysis was performed and external knee and hip adduction moments were computed and compared to 18 healthy controls in the same age group. The knee adduction moments of the involved leg were strongly correlated to the femoral offset and the varus/valgus alignment. These parameters alone explained over 50% of the variance in the knee adduction moments. Adding the pelvic drop of the contralateral side increased the model of femoral offset and varus/valgus alignment and explained 78% of the knee adduction moment during the first half of the stance phase. The hip adduction moments were best associated with the hip kinematics and not the leg alignment.
Determination of the effective dose of bone marrow mononuclear cell therapy for bone healing in vivo
(2020)
Introduction: Cell-based therapy by bone marrow mononuclear cells (BMC) in a large-sized bone defect has already shown improved vascularization and new bone formation. First clinical trials are already being conducted. BMC were isolated from bone marrow aspirate and given back to patients in combination with a scaffold within some hours. However, the optimal concentration of BMC has not yet been determined for bone healing. With this study, we want to determine the optimal dosage of the BMC in the bone defect to support bone healing.
Material and methods: Scaffolds with increasing BMC concentrations were inserted into a 5 mm femoral defect, cell concentrations of 2 × 106 BMC/mL, 1 × 107 BMC/mL and 2 × 107 BMC/mL were used. Based on the initial cell number used to colonize the scaffolds, the groups are designated 1 × 106, 5 × 106 and 1 × 107 group. Bone healing was assessed biomechanically, radiologically (µCT), and histologically after 8 weeks healing time.
Results: Improved bone healing parameters were noted in the 1 × 106 and 5 × 106 BMC groups. A significantly higher BMD was observed in the 1 × 106 BMC group compared to the other groups. Histologically, a significantly increased bone growth in the defect area was observed in group 5 × 106 BMC. This finding could be supported radiologically.
Conclusion: It was shown that the effective dose of BMC for bone defect healing ranges from 2 × 106 BMC/mL to 1 × 107 BMC/mL. This concentration range seems to be the therapeutic window for BMC-supported therapy of large bone defects. However, further studies are necessary to clarify the exact BMC-dose dependent mechanisms of bone defect healing and to determine the therapeutically effective range more precisely.
Background Polypharmacy interventions are resource-intensive and should be targeted to those at risk of negative health outcomes. Our aim was to develop and internally validate prognostic models to predict health-related quality of life (HRQoL) and the combined outcome of falls, hospitalisation, institutionalisation and nursing care needs, in older patients with multimorbidity and polypharmacy in general practices.
Methods Design: two independent data sets, one comprising health insurance claims data (n=592 456), the other data from the PRIoritising MUltimedication in Multimorbidity (PRIMUM) cluster randomised controlled trial (n=502). Population: ≥60 years, ≥5 drugs, ≥3 chronic diseases, excluding dementia. Outcomes: combined outcome of falls, hospitalisation, institutionalisation and nursing care needs (after 6, 9 and 24 months) (claims data); and HRQoL (after 6 and 9 months) (trial data). Predictor variables in both data sets: age, sex, morbidity-related variables (disease count), medication-related variables (European Union-Potentially Inappropriate Medication list (EU-PIM list)) and health service utilisation. Predictor variables exclusively in trial data: additional socio-demographics, morbidity-related variables (Cumulative Illness Rating Scale, depression), Medication Appropriateness Index (MAI), lifestyle, functional status and HRQoL (EuroQol EQ-5D-3L). Analysis: mixed regression models, combined with stepwise variable selection, 10-fold cross validation and sensitivity analyses.
Results Most important predictors of EQ-5D-3L at 6 months in best model (Nagelkerke’s R² 0.507) were depressive symptoms (−2.73 (95% CI: −3.56 to −1.91)), MAI (−0.39 (95% CI: −0.7 to −0.08)), baseline EQ-5D-3L (0.55 (95% CI: 0.47 to 0.64)). Models based on claims data and those predicting long-term outcomes based on both data sets produced low R² values. In claims data-based model with highest explanatory power (R²=0.16), previous falls/fall-related injuries, previous hospitalisations, age, number of involved physicians and disease count were most important predictor variables.
Conclusions Best trial data-based model predicted HRQoL after 6 months well and included parameters of well-being not found in claims. Performance of claims data-based models and models predicting long-term outcomes was relatively weak. For generalisability, future studies should refit models by considering parameters representing well-being and functional status.
Background: The prevalence of multimorbidity is increasing in recent years, and patients with multimorbidity often have a decrease in quality of life and require more health care. The aim of this study was to explore the evolution of multimorbidity taking the sequence of diseases into consideration.
Methods: We used a Belgian database collected by extracting coded parameters and more than 100 chronic conditions from the Electronic Health Records of general practitioners to study patients older than 40 years with multiple diagnoses between 1991 and 2015 (N = 65 939). We applied Markov chains to estimate the probability of developing another condition in the next state after a diagnosis. The results of Weighted Association Rule Mining (WARM) allow us to show strong associations among multiple conditions.
Results: About 66.9% of the selected patients had multimorbidity. Conditions with high prevalence, such as hypertension and depressive disorder, were likely to occur after the diagnosis of most conditions. Patterns in several disease groups were apparent based on the results of both Markov chain and WARM, such as musculoskeletal diseases and psychological diseases. Psychological diseases were frequently followed by irritable bowel syndrome.
Conclusions: Our study used Markov chains and WARM for the first time to provide a comprehensive view of the relations among 103 chronic conditions, taking sequential chronology into consideration. Some strong associations among specific conditions were detected and the results were consistent with current knowledge in literature, meaning the approaches were valid to be used on larger data sets, such as National Health care Systems or private insurers.
Selectivity remains a challenge for ATP-mimetic kinase inhibitors, an issue that may be overcome by targeting unique residues or binding pockets. However, to date only few strategies have been developed. Here we identify that bulky residues located N-terminal to the DFG motif (DFG-1) represent an opportunity for designing highly selective inhibitors with unexpected binding modes. We demonstrate that several diverse inhibitors exerted selective, non-canonical binding modes that exclusively target large hydrophobic DFG-1 residues present in many kinases including PIM, CK1, DAPK and CLK. Using the CLK family as a model, structural and biochemical data revealed that the DFG-1 valine controlled a non-canonical binding mode in CLK1, providing a rational for selectivity over the closely-related CLK3 which harbors a smaller DFG-1 alanine. Our data suggests that targeting the restricted back pocket in the small fraction of kinases that harbor bulky DFG-1 residues offers a versatile selectivity filter for inhibitor design.
Selectivity remains a challenge for ATP-mimetic kinase inhibitors, an issue that may be overcome by targeting unique residues or binding pockets. However, to date only few strategies have been developed. Here we identify that bulky residues located N-terminal to the DFG motif (DFG-1) represent an opportunity for designing highly selective inhibitors with unexpected binding modes. We demonstrate that several diverse inhibitors exerted selective, noncanonical binding modes that exclusively target large hydrophobic DFG-1 residues present in many kinases including PIM, CK1, DAPK, and CLK. By use of the CLK family as a model, structural and biochemical data revealed that the DFG-1 valine controlled a noncanonical binding mode in CLK1, providing a rationale for selectivity over the closely related CLK3 which harbors a smaller DFG-1 alanine. Our data suggest that targeting the restricted back pocket in the small fraction of kinases that harbor bulky DFG-1 residues offers a versatile selectivity filter for inhibitor design.
Background: Ataxia telangiectasia (A-T) is a rare autosomal-recessive multisystem disorder characterized by pronounced cerebellar ataxia, telangiectasia, cancer predisposition and altered body composition. In addition, evidence is rising for endocrine dysfunction.
Objectives: To determine the evolution of diabetes and its prevalence in a larger A-T cohort.
Methods: A retrospective analysis of the patient charts of 39 subjects from the Frankfurt A-T cohort was performed between August 2002 and 2018 concerning HbA1c and oral glucose tolerance (OGTT). The median follow-up period was 4 years (1–16 years). In addition, in 31 A-T patients aged 1 to 38 years HbA1c and fasting glucose were studied prospectively from 2018 to 2019.
Results: In the retrospective analysis, we could demonstrate a longitudinal increase of HbA1c. The prospective analysis showed a significant increase of HbA1c and fasting glucose with age (r = 0.79, p ≤ 0.0001). OGTT has a good sensitivity for insulin resistance screening, whereas HbA1c can be used to evaluate individual courses and therapy response. Seven out of 39 (17.9%) patients suffered from diabetes. Metformin did not always lead to sufficient diabetes control; one patient was treated successfully with repaglinide.
Conclusion: Diabetes is a common finding in older A-T patients and often starts in puberty. Our data clearly demonstrate the need for an annual diabetes screening in patients > 12 years.
Background: Rare Diseases (RDs), which are defined as diseases affecting no more than 5 out of 10,000 people, are often severe, chronic and life-threatening. A main problem is the delay in diagnosing RDs. Clinical decision support systems (CDSSs) for RDs are software systems to support clinicians in the diagnosis of patients with RDs. Due to their clinical importance, we conducted a scoping review to determine which CDSSs are available to support the diagnosis of RDs patients, whether the CDSSs are available to be used by clinicians and which functionalities and data are used to provide decision support.
Methods: We searched PubMed for CDSSs in RDs published between December 16, 2008 and December 16, 2018. Only English articles, original peer reviewed journals and conference papers describing a clinical prototype or a routine use of CDSSs were included. For data charting, we used the data items “Objective and background of the publication/project”, “System or project name”, “Functionality”, “Type of clinical data”, “Rare Diseases covered”, “Development status”, “System availability”, “Data entry and integration”, “Last software update” and “Clinical usage”.
Results: The search identified 636 articles. After title and abstracting screening, as well as assessing the eligibility criteria for full-text screening, 22 articles describing 19 different CDSSs were identified. Three types of CDSSs were classified: “Analysis or comparison of genetic and phenotypic data,” “machine learning” and “information retrieval”. Twelve of nineteen CDSSs use phenotypic and genetic data, followed by clinical data, literature databases and patient questionnaires. Fourteen of nineteen CDSSs are fully developed systems and therefore publicly available. Data can be entered or uploaded manually in six CDSSs, whereas for four CDSSs no information for data integration was available. Only seven CDSSs allow further ways of data integration. thirteen CDSS do not provide information about clinical usage.
Conclusions: Different CDSS for various purposes are available, yet clinicians have to determine which is best for their patient. To allow a more precise usage, future research has to focus on CDSSs RDs data integration, clinical usage and updating clinical knowledge. It remains interesting which of the CDSSs will be used and maintained in the future.
Hintergrund: Patienten, die präoperativ an einer eisendefizitären Erythropoese (IDE) oder Anämie leiden, haben unabhängig von anderen Erkrankungen ein erhöhtes Risiko für postoperative Morbidität. Ein Eisenmangel ist der häufigste Grund für eine Anämie und kann, wenn er frühzeitig diagnostiziert wird, effizient mittels Eisensubstitution behandelt werden. Zink-Protoporphyrin (ZnPP) ist im Vergleich zu klassischen Parametern wie Ferritin ein vielversprechender Parameter, um eine IDE zu diagnostizieren. Bisher wurde der Parameter im Blut gemessen. Nun soll geprüft werden, ob eine nicht-invasive Messung valide Ergebnisse liefert.
Methoden: Von März 2017 bis April 2018 wurden am Universitätsklinikum Frankfurt Patienten, die für eine Operation mit einem erwarteten Blutverlust von >10% geplant waren, auf eine IDE untersucht. Die Messung von nicht-invasivem ZnPP (ZnPP-NI) wurde mit der ZnPP-Referenz-Messung des ZnPP/Häm-Verhältnisses mittels Hochleistungsflüssigchromatographie (ZnPP-HPLC) verglichen. Die analytische Performance beim Nachweis einer IDE wurde mit im Blut gemessenen klassischen Eisenstatusparameter (Ferritin, Transferrinsättigung [TSAT], löslicher Transferrinrezeptor [sTfR] und sTfR-Index [sTfR-F]) verglichen.
Ergebnis: In dieser prospektiven Studie konnten 285 chirurgische Patienten präoperativ untersucht werden. Die Limits of Agreement zwischen ZnPP-NI und ZnPP-HPLC betrugen 20,3 μmol/mol Häm (95% -Konfidenzintervall 18,0-21,3; Akzeptanzkriterien 24,4 μmol/mol Häm; absolute Bias -0,3 μmol/mol Häm). Die analytische Performance zum Nachweis einer IDE der im Blut gemessenen Parameter war: ZnPP-HPLC (0,95), sTfR (0,90), sTfR-F (0,89), ZnPP-NI (0,88), TSAT (0,87) und Ferritin (0,65).
Fazit: Beim Nachweis einer IDE ist ZnPP-NI besser geeignet als Ferritin und vergleichbar valide wie TSAT. Der Vergleich mit einem Multiparameter-Index-Test ergab, dass ZnPP-NI von ≤40 μmol/mol Häm den Ausschluss einer IDE ermöglicht und ein Wert von ≥65 μmol/mol Häm eine IDE wahrscheinlich macht. ZnPP-NI kann daher für eine schnelle Erstbewertung in der IDE-Diagnostik und im Anämie Management ohne Blutentnahme verwendet werden.
Purpose: The management of patients with suspected appendicitis remains a challenge in daily clinical practice, and the optimal management algorithm is still being debated. Negative appendectomy rates (NAR) continue to range between 10 and 15%. This prospective study evaluated the accuracy of a diagnostic pathway in acute appendicitis using clinical risk stratification (Alvarado score), routine ultrasonography, gynecology consult for females, and selected CT after clinical reassessment.
Methods: Patients presenting with suspected appendicitis between November 2015 and September 2017 from age 18 years and above were included. Decision-making followed a clear management pathway. Patients were followed up for 6 months after discharge. The hypothesis was that the algorithm can reduce the NAR to a value of under 10%.
Results: A total of 183 patients were included. In 65 of 69 appendectomies, acute appendicitis was confirmed by histopathology, corresponding to a NAR of 5.8%. Notably, all 4 NAR appendectomies had other pathologies of the appendix. The perforation rate was 24.6%. Only 36 patients (19.7%) received a CT scan. The follow-up rate after 30 days achieved 69%, including no patients with missed appendicitis. The sensitivity and specificity of the diagnostic pathway was 100% and 96.6%, respectively. The potential saving in costs can be as much as 19.8 million €/100,000 cases presenting with the suspicion of appendicitis.
Conclusion: The risk-stratified diagnostic algorithm yields a high diagnostic accuracy for patients with suspicion of appendicitis. Its implementation can safely reduce the NAR, simultaneously minimizing the use of CT scans and optimizing healthcare-related costs in the treatment of acute appendicitis.
Das Mammakarzinom ist die häufigste Krebserkrankung der Frau. Aufgrund der zu ver-zeichnenden steigenden Erkrankungs- als auch Überlebensraten werden stetig mehr Frauen mit der Diagnose Brustkrebs und ihren Folgen konfrontiert. Seit den 1990er Jah-ren wird eine kognitive Dysfunktion von Patientinnen nach Krebstherapie in der For-schung diskutiert, wobei die Hintergründe und Zusammenhänge dieses Phänomens bis heute strittig sind. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der kognitiven Leistungsfä-higkeit mit einem Fokus auf Aufmerksamkeitsleistungen vor und nach einer adjuvanten Krebstherapie. In diesem Zusammenhang soll besonders der Einfluss von psychischem Stress auf die Aufmerksamkeit und ferner auch die subjektive kognitive Leistungsfähig-keit von Brustkrebspatientinnen beleuchtet werden.
Dazu wurde die Aufmerksamkeitsfähigkeit von 20 Patientinnen, die in der Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe des Universitätsklinikums Frankfurt am Main ange-bunden waren, zu jeweils zwei Messzeitpunkten anhand einer neuropsychologischen Testbatterie (Trail-Making Test, NeuroCogFX) untersucht. Die erste Messung erfolgte vor Therapieeinleitung, eine zweite Messung nach Beendigung einer adjuvanten Krebs-therapie. Gleichzeitig wurden Werte zu Depressivität, Angst, krankheitsbezogener Le-bensqualität und der kognitiven Funktionsfähigkeit mittels verschiedener Fragebögen (HADS, EORTC-QLQ C30, EORTC-QLQ BR23) erhoben. Eine Kontrollgruppe von gesunden Probandinnen (N=13) wurde nach den gleichen Vorgaben untersucht.
30% der Patientinnen hatten eine kombinierte Chemotherapie erhalten, eine Radiatio war bei 70% und eine antihormonelle Therapie bei 75% erfolgt. Die Testungen der Pati-entinnen fanden im Mittel 12 (SD 15,4) Tage nach OP statt. Die T2-Messungen erfolg-ten im Mittel 10,3 (SD: 3,2) Monate nach den T1-Messungen für Patientinnen und 7,3 (SD: 1,8) Monate für Kontrollprobandinnen. Alter, IQ und Bildungsniveau waren zwi-schen beiden Gruppen gleich, Unterschiede zeigten sich hinsichtlich der BMI- Werte und der sportlichen Aktivität. Es zeigten sich weder zum ersten noch zum zweiten Messzeitpunkt signifikante Unterschiede der Aufmerksamkeitsleistungen zwischen Pati-entinnen und der Kontrollgruppe. Unterschiede fanden sich lediglich zwischen beiden Zeitpunkten in der einfachen Reaktionszeit mit schlechteren Testleistungen während T2 sowie im TMT Teil B mit besseren Ergebnissen während T2 für beide Gruppen. Hoch-signifikant unterschieden sich dagegen Patientinnen von der Kontrollgruppe mit schlechteren Werten hinsichtlich Angst und Depression, der Lebensqualität sowie der empfundenen kognitiven Funktionen. Dabei war keine signifikante Veränderung der Werte zwischen T1 und T2 messbar. Eine Korrelation zwischen aufmerksamkeitsbezo-genen Testleistungen und psychischem Stress bestand nicht, weiterhin fand sich kein Zusammenhang zwischen subjektiver kognitiver Leistungsfähigkeit und objektiven Testergebnissen. Hochsignifikant korrelierten dagegen schlechtere Werte der subjektiven kognitiven Fähigkeiten mit erhöhten Werten für Angst und Depression.
Auf Grundlage dieser Arbeit lässt sich kein relevanter Einfluss einer adjuvanten Krebs-therapie auf die Aufmerksamkeitsleistungen ableiten. Die Ergebnisse belegen aber signi-fikant erhöhte Werte für Depression und Angst von Brustkrebspatientinnen und den Einfluss von erhöhtem psychischem Stress auf die subjektive kognitive Funktionsfähig-keit. Diesbezüglich sollten zukünftige Behandlungsstrategien auch die subjektive kogni-tive Funktionsfähigkeit und in diesem Zusammenhang auch die spezifische Therapie von psychischem Stress in den Fokus rücken.
Das Glioblastom ist der häufigste bösartige primäre Hirntumor im Erwachsenenalter. Trotz intensiver Forschungsbemühungen inklusive zahlreicher Therapiestudien liegt die mediane Gesamtüberlebenszeit selbst von Patienten in gutem Allgemeinzustand noch immer unter zwei Jahren. Deshalb ist die Erforschung möglicher Resistenzmechanismen sowie neuer therapeutischer Angriffspunkte dringend erforderlich, um effizientere Therapien zu entwickeln.
Insbesondere der Tumormetabolismus hat in den vergangenen Jahren an Bedeutung in der Krebsforschung gewonnen. Hier zeigte sich in anderen Tumorentitäten, dass der Metabolismus der Aminosäure Serin, insbesondere des Schlüsselenzyms der Serin-Biosynthese, der 3-Phosphoglyceratdehydrogenase (PHGDH), ein Ansatzpunkt für neue Therapien sein kann. Wir stellten uns die Frage, ob auch im Glioblastom der Serinstoffwechsel von Bedeutung für Wachstum und Überleben der Tumorzellen ist und ob dieser somit einen neuen therapeutischen Angriffspunkt darstellen kann.
Zur Untersuchung dieser Fragestellung wurden initial verschiedene Tumorzelllinien hinsichtlich ihrer basalen Expression von PHGDH und weiterer Schlüsselenzyme des Serinstoffwechsels auf mRNA- und Protein-Ebene analysiert. Anschließend wurde untersucht, ob sich die Expression dieser Enzyme durch Zellstress verändert. Zur weiteren Evaluierung der PHGDH als möglichem Ansatz für neue Therapien wurde deren Aktivität pharmakologisch und genetisch inhibiert. In Wachstumsanalysen wurde ferner die Abhängigkeit der Zellen von verschiedenen Serinquellen untersucht. Unter Bedingungen des Tumormikromilieus wurden Zelltod- und Redox-Stress-Parameter untersucht. Abschließend wurden die Ergebnisse durch eine PHGDH-Überexpression validiert.
Die basalen Expressionsniveaus der PHGDH unterschieden sich in den fünf analysierten Gliomzelllinien. Es zeigte sich keine Korrelation mit der Expression der
Serinhydroxymethyltransferase 1 und 2 (SHMT 1 und 2, zytoplasmatische bzw. mitochondriale Isoform), welche ebenfalls Schlüsselenzyme im Serinstoffwechsel sind. Unter Zellstress, welcher mittels Hypoxie oder Aktivierung des Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) induziert wurde, zeigte sich ein Anstieg der Expression von PHGDH und SHMT2. Im nächsten Schritt erfolgten Versuche mit CBR-5884, einem pharmakologischen Inhibitor der PHGDH. CBR-5884 reduzierte signifikant die intrazellulären Serin- und Glycin-Spiegel. Parallel zeigte sich eine dosisabhängige, signifikante Reduktion des Zellwachstums in allen getesteten Linien, ohne eine Induktion von Zelltod. Zelllinien mit niedriger PHGDH-Expression wurden zusätzlich bereits durch Entzug von Serin aus dem Kulturmedium signifikant in ihrem Wachstum gehemmt. Unter realistischen Bedingungen des Tumormikromilieus mit Sauerstoff- und Nährstoffmangel zeigte sich unter zusätzlicher PHGDH-Inhibition mittels CBR-5884 ein signifikanter Anstieg von Zelltod-Parametern und reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) einhergehend mit einer reduzierten NADPH/NADP+-Ratio. Die Ergebnisse der pharmakologischen PHGDHInhibition konnten durch eine PHGDH-Gensuppression reproduziert werden.
Umgekehrt bestätigte eine genetische PHGDH-Überexpression den protektiven Effekt eines aktiven Serinmetabolismus für die Tumorzellen.
Zusammenfassend zeigte sich in unseren Versuchen, dass unter Bedingungen des Tumormikromilieus einige Gliomzell-Linien den Serinmetabolismus induzieren, was einen protektiven Effekt für das Überleben unter widrigen Mikromilieusbedingungen zu haben scheint. Umgekehrt reduzierte eine Inhibition der PHGDH als Schlüsselenzym der Serinsynthese unter diesen Bedingungen das Wachstum von Glioblastom-Zellen und induzierte gleichzeitig Zelltod und Redoxstress. Diese Ergebnisse rechtfertigen eine weitere präklinische Testung in in vivo Modellen. Zusammenfassend legen unsere Ergebnisse nahe, dass der Serinmetabolismus einen vielversprechenden Angriffspunkt für neue Therapiestrategien im Glioblastom darstellen könnte.
Körpersymmetrie gilt unter Evolutionswissenschaftlern als Hinweis auf eine stabile Entwicklungsgeschichte von der Eizelle bis hin zum erwachsenen Lebewesen mit daraus resultierender Gesundheit. Symmetrie steht für gute Abwehrmechanismen trotz einflussnehmender Störfaktoren, die allgegenwärtig sind. Symmetrische Körper und Gesichter werden vom anderen Geschlecht bevorzugt und als attraktiver bewertet. Das Gegenstück der Symmetrie bildet die fluktuierende Asymmetrie als Abweichung von perfekter, bilateraler Symmetrie an verschiedenen Stellen des Körpers. Symmetrie kann somit als Fitnessindikator angesehen werden, also als ein Merkmal des erfolgreichen Umwerbens in der Partnerwahl. Dies geschieht typischerweise durch die Entwicklung eines Merkmals oder durch aufwändigeres Verhalten, dessen Ausbildung für ein weniger „fittes“ Individuum zu kostspielig wäre. Die Kernfragen der vorliegenden Studie waren, ob sich diese Anforderung des Fitnessindikators Symmetrie auf die verborgene Struktur des Kehlkopfes übertragen lässt und ob die Asymmetrie des Kehlkopfes mit der Attraktivität der Stimme assoziiert ist. Die fluktuierende Asymmetrie des Larynx wurde bisher noch nicht untersucht. An der Untersuchung nahmen 80 Versuchspersonen im Alter von 20 bis 70 Jahren teil. Hauptzielgrößen waren Larynxasymmetrie und Stimmattraktivität. Die Larynxasymmetrie wurde mittels Videolaryngostroboskopie und anschließender Asymmetriebewertung auf einer 7-stufigen Skala durch Experten erfasst. Die Attraktivität der Stimme wurde auf Basis eines vorgelesenen phonetischen Standardtexts durch Dritte bewertetet. Weitere Variablen waren die Gesichtsasymmetrie, die durch Vermessung von Fotografien bestimmt wurde, und die durch Dritte bewertete Gesichtsattraktivität. Mit Hilfe eines Fragebogens, der abgesehen von Alter, Geschlecht, Anzahl bisheriger Sexualpartner, Erkältungskrankheiten im vorherigen Jahr sowie eingenommener Medikamente und das Rauchverhalten die Beschwerdenliste nach Zerssen (1976) und die Kurzfassung des Voice Handicap Index (VHI-12) enthielt, wurde versucht, die Gesundheit zu registrieren. Darüber hinaus erbat der Fragebogen bei weiblichen Probanden Angaben zum Menstruationszyklus, um die Fertilität zum Messzeitpunkt zu erfassen. Der Erfassung der Körperkonstitution dienten die Messungen von Größe und Gewicht, des Körperfettanteils und der Muskelmasse sowie die Umfangsbestimmung von Hals, Schulter, Brust, Taille, Hüfte und Bizeps. Das 2D:4D-Längenverhältnis wurde mit Hilfe einer Fotokopie der palmaren Handseite als Indikator für pränatales Testosteron ermittelt. Der zentrale Zusammenhang zwischen Stimmattraktivität und Larynxasymmetrie bestätigte sich nur für Männer. Für diese bestand außerdem eine positive Relation der Stimmattraktivität mit dem Schulter-Hüft-Verhältnis und dem Verhältnis von Brust zu Taille, d. h. Stimmen von Männern mit verhältnismäßig breiter Schulter und breiter Brust wurden attraktiver bewertet. Umgekehrt galt: Je niedriger der BMI, Körperfettanteil, Halsumfang, das Alter und die Anzahl eingenommener rezeptpflichtiger Medikamente, umso höher war die Attraktivitätsbewertung ihrer Stimme. Weibliche Stimmen wurden umso attraktiver bewertet, je jünger die Frauen waren, je größer das Brust-Taille- Verhältnis, je niedriger das Taille Hüft-Verhältnis, je geringen der Halsumfang, je niedriger der Stimmstörungsindex (VHI-12) und je weniger Zigaretten sie geraucht haben. Erwartungsgemäß korrelierte die Larynxasymmetrie bei Männern signifikant negativ mit der Gesichtsattraktivität sowie beinahe signifikant mit dem Schulter-Hüft-Verhältnis. Männliche Larynges wurden außerdem asymmetrischer bewertet, je älter die Person, je höher der BMI, der Körperfettanteil, der Halsumfang und die Anzahl eingenommener Medikamente war. Für Frauen einzig (positiv) signifikant wurde der Zusammenhang zwischen Larynxasymmetrie und Nikotinabusus. Die zusätzlich erfolgten Regressionsanalysen erzielten ein signifikantes Ergebnis für den Zusammenhang zwischen der Stimmattraktivität mit der Muskelmasse für beide Geschlechter, außerdem gelang es, einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Larynxasymmetrie und der SHR bei Männern darzustellen. Die (negativen) Korrelationen zwischen der Larynxasymmetrie für Männer mit Stimm- und Gesichtsattraktivität deuten darauf hin, dass Larynxasymmetrie als Fitnessindikator dienen kann. Darüber hinaus lieferte die vorliegende Studie keine einfach interpretierbaren Ergebisse; häufig waren sie geschlechtsspezifisch. Die Dissertation unterstrich damit die Komplexität der Zusammenhänge und wies auf den Stellenwert von Geschlechterunterschieden hin. Weiterführende Untersuchungen sind nötig, um die Ergebnisse zu bestätigen und um den Stellenwert der Larynxasymmetrie für Frauen zu klären.
Der Plexus tympanicus ist ein komplex aufgebautes Nervengeflecht in der Mukosa des Mittelohrs. Aus anatomischen Studien ist bekannt, dass zuführende und wegführende Verbindungen unterschiedlichen Hirnnerven und sympathischen Bahnen angehören. Insbesondere werden parasympathische und sympathische Innervationssysteme beschrieben und damit stellt der Plexus tympanicus einen Plexus des vegetativen Nervensystems dar.
Bisher fehlen detaillierte Analysen über die Chemoarchitektur dieses Plexus. In der vorliegenden Studie soll das Vorhandensein unterschiedlicher Neurotransmitter und -peptide untersucht werden, um Vorstellungen über die Funktion dieses komplexen Geflechts zu entwickeln.
Es wurden immuncytochemische Färbungen an sechs Parallelserien von Kryostatschnitten durchgeführt. Dabei wurden Primärantikörper benutzt, die gegen Cholinacetyltransferase (ChAT), Dopamin-β-Hydroxylase (DBH), Substanz P (SP), Vasoaktives intestinales Peptid (VIP) und Neuropeptid Y (NPY) gerichtet waren. Dadurch konnten sympathische Nervenfasern durch den Nachweis von DBH als Leitenzym für die Noradrenalinsynthese analysiert werden; parasympathische Strukturen konnten durch Anti-ChAT-AK, das Leitenzym für die Acetylcholinsynthese, differenziert werden.
Alle genannten Neurotransmitter und -peptide konnten in den Mittelohrschnitten nachgewiesen werden. Dabei wurden sie in folgenden Lokalisationen gefunden: VIP wurde vor allem in perikapillären Boutons und Gefäßwänden im gesamten Ohrbereich sowie basal im Drüsenbereich des Meatus acusticus externus nachgewiesen. In der Mittelohrschleimhaut war VIP weit verbreitet und gerade im Bereich des Promotoriums waren einzelne Zellen intensiv angefärbt, die Zeichen sekretorischer Aktivität trugen. SP wurde vor allem in netzartigen um Gefäße gelagerten Fasern und in beaded Nervenfasern in der Mittelohrschleimhaut gefunden. Auch im Bereich der Drüsen, vor allem an Talgdrüsen des äußeren Gehörgangs, wurde SP nachgewiesen. NPY-IR zeigte sich in Geflechten um große Gefäße, an motorischen Endplatten der benachbarten Muskulatur, in der Mittelohrschleimhaut, in Nervenstämmen, Ganglien des Mittelohrbereichs und weniger dicht an Drüsen. ChAT-ir Strukturen sind direkt auf dem Knochen aufliegend in der Mittelohrschleimhaut, gefäßbegleitend an motorischen Endplatten und basal an Drüsenzellen vorhanden. ChAT-ir Nervenzellperikaryen wurden in großer Zahl in Ganglien gefunden, außerdem waren die Nerven allgemein leicht positiv. DBH-ir Strukturen wurden zwischen den Drüsen, in den Gefäßwänden der Arterien im Mittelohrbereich und in Nervenstämmen nachgewiesen. Einige DBH-ir Nervenzellperikaryen befanden sich in den Ganglien innerhalb des Mittelohrbereichs und der zuführenden Hirnnerven. Auch in der Mittelohrschleimhaut wurden Perikaryen, teilweise ganglienartig organisiert, gefunden. In verschiedenen Strukturen im Innenohrbereich konnten alle Neurotransmitter und -peptide in unterschiedlich starker Tingierung nachgewiesen werden.
Anhand des Verteilungsmuster lassen sich Kolokalisationen der Neuropeptide mit noradrenergen und cholinergen Neuronen vermuten, die bereits in anderen Studien für verschiedene Komponenten des vegetativen Nervensystems beschrieben wurden. Anhand der vorliegenden Analysen wurden Lokalisationsübereinstimmungen von ChAT und VIP, ChAT und SP und DBH und NPY gefunden.
Diese Studie soll als Grundlage für weitere Untersuchungen dienen. Insbesondere für das Verständnis von Funktionen und Pathologien des Nervengeflechts bedarf es weiterer Forschung. Die vorliegende Arbeit weist eindeutig nach, dass der Plexus tympanicus ein integratives System darstellt, das im Gegensatz zu früheren Vorstellungen einer reinen Durchgangsorganisation alle Voraussetzungen für ein Kontrollsystem erfüllt.
Hintergrund: Die chronische metabolischen Azidose (cmA) ist eine häufige Komplikation bei chronischer Niereninsuffizienz, deren Behandlung bei niereninsuffizienten Patienten mit Diabetes mellitus die Insulinresistenz verbessern kann. Um die aktuelle Therapiesituation der cmA im diabetologischen Umfeld abzubilden und mehr über die Zusammenarbeit von Diabetologen und Nephrologen zu erfahren, wurden diabetologisch tätige Haus- und Fachärzte zur cmA befragt.
Methoden An 5863 Ärzten mit diabetologischer Zusatzqualifikation wurde postalisch ein Fragebogen versandt. Alle 97 erhaltenen Antwortbögen wurden deskriptiv ausgewertet.
Ergebnisse Die meisten Teilnehmer sind Internisten mit diabetologischer Zusatzqualifikation (46 %) und behandeln im Median 50 (10; 112) Patienten mit Typ-1-Diabetes bzw. 210 (100; 450) Patienten mit Typ-2-Diabetes pro Quartal. Eine cmA wurde von 12 % der Teilnehmer in den letzten 12 Monaten bei median 4 (2; 6) Patienten mit Typ-1-Diabetes und 10 (3; 30) Patienten mit Typ-2-Diabetes beobachtet. Die cmA wird überwiegend durch Bestimmung des Serum-Bikarbonats (27; 28 %) und des Base Excess (19; 20 %) diagnostiziert. 38 (39 %) der Teilnehmer erhalten regelmäßig von Nephrologen die Empfehlung zur Behandlung der cmA. Sie wird von knapp 1 Drittel als relevant (29 %) und gut umsetzbar (27 %) betrachtet. Zur Behandlung der cmA wird vor allem orales Bikarbonat empfohlen (Bikarbonat: 39 %, Zitrat: 5 %, sonst: keine Angabe). Maßnahmen, die die Mehrheit der Diabetologen in der Verantwortung der Nephrologen sehen, sind ergänzende Diagnostik (87; 90 %) einschließlich Blutgasanalyse (59 %) sowie die Behandlung der cmA (62 %) und renalen Anämie (53 %). 34 % der Diabetologen gaben an, bisher noch keine cmA-Fälle in der Praxis behandelt zu haben. Die meisten Diabetologen überlassen die Behandlung und Überwachung der cmA dem Nephrologen (38 %). Dabei wird die Zusammenarbeit mit den Nephrologen als zufriedenstellend (81 %) bewertet. 38 % der Befragten haben in der täglichen Praxis beobachtet, dass die Einstellung der cmA auch die Insulinresistenz positiv beeinflusst. Eine CME-Fortbildung in der Diabetologie speziell zur cmA würden 76 (78 %) begrüßen.
Diskussion Bei der Behandlung der cmA wird die Kooperation zwischen Diabetologen und Nephrologen generell gut bewertet, wobei die Diagnose, Behandlung und Überwachung einer cmA in der Verantwortung des Nephrologen gesehen werden. Da die Behandlung der cmA die Insulinresistenz verringern kann, sollte der Stellenwert der cmA-Therapie im diabetologischen Umfeld nicht unterschätzt werden. Um die cmA-Behandlung bei diabetischer Nephropathie zu optimieren, wären CME-Fortbildungen zur cmA geeignet. Zudem könnten Schulungen im Rahmen einer interdisziplinären Kooperation mit Diätberatern die Umsetzbarkeit diätetischer Interventionen zur Behandlung der cmA verbessern.
Hintergrund: Die LCPUFA der Zellmembran sind Ausgangspunkt für die Synthese von Lipidmediatoren und können je nach freigesetzter Fettsäure von der Zelle in pro- oder antientzündliche Mediatoren verstoffwechselt werden. LCPUFA können das Reaktionsprofil von Zellen beeinflussen, indem sie selbst oder die aus ihnen entstandenen Lipidmediatorderivate an Rezeptoren binden oder auf Genebene ihre Wirkung entfalten. Sowohl das antientzündliche Potenzial der Einzelfettsäuren EPA, DHA, GLA und SDA als auch die Wirkung des n-6/n-3-Verhältnisses wurden bereits in zahlreichen Studien gezeigt. Jedoch wurde noch nicht ausführlich auf den Einfluss einer Kombination verschiedener LCPUFA eingegangen, die sich im Hinblick auf die Verstoffwechselung von n-3- und n-6-Fettsäuren durch gleiche Enzyme wechselseitig beeinflussen können.
Zielsetzung: Ziel dieser Arbeit war es deshalb, den Einfluss von mehrfach ungesättigten Fettsäuren allein und in Kombination auf die COX-2-abhängige Inflammation in A549-Lungenepithelzellen zu untersuchen. Die Inkubation der Zellen mit den Einzelfettsäuren EPA, DHA, GLA und SDA wurde einem LCPUFA-Mix aus diesen vier Fettsäuren gegenübergestellt. Es wurde die IL-6-Produktion und die COX-2-Expression in CM1-stimulierten A549-Zellen als Marker einer Entzündung mittels CBA bzw. Durchflusszytometrie gemessen.
Ergebnisse: Durch die Oberflächencharakterisierung der A549-Zellen mittels Durchflusszytometrie konnte ihre Funktion im Immunsystem hervorgehoben werden. Die Inkubation mit den LCPUFA führte zur Aufnahme in die Zellmembran und zur weiteren Verstoffwechselung der Fettsäuren, wie sich gaschromatographisch nachweisen ließ. Der LCPUFA-Mix (0,02 pmol/Zelle) konnte die CM1 induzierte COX-2-Expression nur tendenziell erniedrigen. Im Gegensatz dazu ließ sich die COX-2-Expression durch eine gleiche Menge an EPA (0,02 pmol/Zelle) sehr signifikant (von 26,81% ± 2,78 auf 16,43% ± 1,45, p < 0,01) reduzieren. Die CM1-induzierte IL-6-Produktion wurde weder durch eine Einzellfettsäure EPA, DHA, GLA oder SDA noch den LCPUFA-Mix signifikant gesenkt.
Diskussion: In Übereinstimmung mit Corbière et al. wurden phänotypische Oberflächenmarker auf den A549-Zellen mittels Durchflusszytometrie gemessen, die sie zur Antigenpräsentation gegenüber T-Lymphozyten befähigen und zeigen, dass sie Teil des Immunsystems sind.[76] Im Gegensatz zum LCPUFA-Mix inhibierte EPA die COX-2-Expression. Zwar ist EPA die Hauptkomponente des LCPUFA-Mixes, dieser enthält aber zusätzlich DHA, GLA und SDA. Eine der vorgenannten drei Fettsäuren könnte den hemmenden Effekt des EPAs auf die COX-2 gemindert haben. Es ist aber auch denkbar, dass eine Interaktion der verschiedenen Fettsäuren zu einer geringeren Hemmung geführt hat. Auch andere Forschungsergebnisse bestätigen, dass die Stärke des Effektes von Fettsäuren abhängig von ihrer Kombination und Konzentration ist. Es stellt sich ein Wirkmaximum auf die Genexpression ein, das durch weitere Erhöhung der Fettsäuren nicht gesteigert werden kann und eventuell sogar ins Gegenteil umschlagen könnte. Gleissman et al. stellten erhöhte Spiegel an AA und COX-2 sowie einen geringeren Anteil an EPA und DHA in Tumorgeweben fest.[37] Für die A549-Zellen zeigten sich in der gaschromatographischen Messung ebenfalls im Vergleich zum AA-Anteil (5,72% ± 0,09) ein geringerer EPA- (0,95% ± 0,37) und DHA-Anteil (0,60% ± 0,07). Für COX-2-Inhibitoren konnten bereits antineoplastische Eigenschaften nachgewiesen werden.[94] Dies könnte ein Grund für die eingeschränkte Zellviabilität im XTT-Test bei höheren Fettsäure-Konzentrationen sein.
Fazit: Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass im Gegensatz zu DHA, GLA, SDA und dem LCPUFA-Mix nur EPA eine signifikante antiinflammatorische Wirkung auf die COX-2 ausübte. Jedoch konnte kein signifikanter antiinflammatorischer Effekt hinsichtlich der Produktion des proinflammatorischen Cytokins IL-6 festgestellt werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass weder einer alleinigen Fettsäure noch dem LCPUFA-Mix eine überlegene antiinflammatorische Wirkung auf alle hier untersuchten Parameter zugeordnet werden konnte.
Different experimental multiple trauma models induce comparable inflammation and organ injury
(2020)
Multiple injuries appear to be a decisive factor for experimental polytrauma. Therefore, our aim was to compare the inflammatory response and organ damage of five different monotrauma with three multiple trauma models. For this, mice were randomly assigned to 10 groups: Healthy control (Ctrl), Sham, hemorrhagic shock (HS), thoracic trauma (TxT), osteotomy with external fixation (Fx), bilateral soft tissue trauma (bsTT) or laparotomy (Lap); polytrauma I (PT I, TxT + HS + Fx), PT II (TxT + HS + Fx + Lap) and one multi-trauma group (MT, TxT + HS + bsTT + Lap). The inflammatory response and organ damage were quantified at 6 h by analyses of IL-6, IL-1β, IL-10, CXCL1, SAA1, HMGB1 and organ injury. Systemic IL-6 increased in all mono and multiple trauma groups, while CXCL1 increased only in HS, PT I, PT II and MT vs. control. Local inflammatory response was most prominent in HS, PT I, PT II and MT in the liver. Infiltration of inflammatory cells into lung and liver was significant in all multiple trauma groups vs. controls. Hepatic and pulmonary injury was prominent in HS, PT I, PT II and MT groups. These experimental multiple trauma models closely mimic the early post-traumatic inflammatory response in human. Though, the choice of read-out parameters is very important for therapeutic immune modulatory approaches.
Proper speech production requires auditory speech feedback control. Models of speech production associate this function with the right cerebral hemisphere while the left hemisphere is proposed to host speech motor programs. However, previous studies have investigated only spectral perturbations of the auditory speech feedback. Since auditory perception is known to be lateralized, with right-lateralized analysis of spectral features and left-lateralized processing of temporal features, it is unclear whether the observed right-lateralization of auditory speech feedback processing reflects a preference for speech feedback control or for spectral processing in general. Here we use a behavioral speech adaptation experiment with dichotically presented altered auditory feedback and an analogous fMRI experiment with binaurally presented altered feedback to confirm a right hemisphere preference for spectral feedback control and to reveal a left hemisphere preference for temporal feedback control during speaking. These results indicate that auditory feedback control involves both hemispheres with differential contributions along the spectro-temporal axis.