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Ubiquitylation is a three-step process, which results in the attachment of the small protein ubiquitin (Ub) to lysine residues on a substrate protein. SUMO proteins are ubiquitin (Ub)-related modifiers implicated in the regulation of gene transcription, cell cycle, DNA repair and protein localization. The molecular mechanisms by which the sumoylation of target proteins regulates diverse cellular functions remain poorly understood. During my PhD I isolated and characterized SUMO1 and SUMO2 binding motifs. Using Yeast Two Hybrid system, bioinformatics and NMR spectroscopy we defined a common SUMO-interacting motif (SIM) and map its binding surfaces on SUMO1 and SUMO2. This motif forms a β-strand that could bind in parallel or anti-parallel orientation to the β2-strand of SUMO due to the environment of the hydrophobic core. A negative charge imposed by a stretch of neighboring acidic amino acids and/or phosphorylated serine residues determines its specificity in binding to distinct SUMO paralogues and can modulate the spatial orientation of SUMO-SIM interactions. Mutation of the SUMO interacting motif of TTRAP (TRAFS and TNF receptor associated protein) influences both its localization and dynamic behaviour in living cells. Ubiquitin (Ub)-binding domains (UBDs) are key elements in conveying Ub-based cellular signals. UBD-containing proteins interact with ubiquitylated targets and control numerous biological processes including receptor trafficking, DNA repair, virus budding and gene transcription. They themselves undergo UBD-dependent monoubiquitylation, which promotes intramolecular binding of the UBD to the attached Ub and consequently leads to their functional inhibition. During the second part of my PhD I could show that, in contrast to the established ubiquitylation pathway, the presence of UBDs allows the monoubiquitylation of host protein independently of classical E3 ligases. UBDs of different types including UBA, UIM, UBM, NFZ and UBZ, can directly cooperate with E2 Ub-conjugating enzymes to promote monoubiquitylation of their host proteins. Using FRET technology I verified that the E2 enzyme and the substrate directly interact in cells. Moreover, UBD-containing proteins Stam2 and Sts2 promote self-ubiquitylation and not ubiquitylation of other targets or form polyUb chains from free Ub. Our study revealed a yet unappreciated role of E2 enzymes in ubiquitylation reactions of UBD containing proteins.
Evaluation der Effektivität der kombinierten TACE von Bletilla striata (mit und ohne Ligatur) im Vergleich zur TACE ohne Bletilla striata als Therapie des hepatozellulären Karzinoms HCC im tierexperimentellen Modell an der ACI-Ratte. Material und Methoden: Insgesamt wurden 30 ACI-Ratten in drei Gruppen eingeteilt: In Gruppe A (Kontrollgruppe) dienten 10 ACI-Ratten als Kontrolltiere. In Gruppe G und H (Therapiegruppen) wurden jeweils 10 ACI-Ratten als Versuchstiere untersucht. Den Tieren wurde dazu zu Beginn des Versuches ein Tumor implantiert (2mm ³), der aus einem Tier (Spendertumor) außerhal b des eigentlichen Versuches entnommen wurde. Jedem Tier der Therapie- und Kontrollgruppe wurde dieser zwei Kubikmillimeter große Tumor unter die Lebe rkapsel des Lobus sinistra eingepflanzt (Intrahepatische Tumorimplantation, IHTI). Diese Tumorstücke wurden aus dem Spendertumor, der aus Tumorzellen des Morris- Hepatoms 3924A innerhalb von vierzehn Tagen im Spendertier heranwuchs, zugeschnitten. Dreizehn Tage nach der
Tumorimplantation erfolgte eine erste Kernspinuntersuchung (MRT1). Einen Tag später wurde bei den Tieren, durch eine retrograd e Injektion in die A. gastroduodenalis, die
Therapie mit Bletilla striata (BS) begonne n. Es wurde den Ratten mit Sandwichtechnik über einen Zeitraum von 20 Minuten Mitomy cin (0,1 mg) + Lipiodol (0,1 ml) + BS appliziert. In Therapiegruppe G wurde diese Therapie mit und in Gruppe H ohne
Ligatur der A. hepatica propria durchgeführt. In der Kontrollgruppe A wurde die TACE ohne BS und ohne Ligatur angewandt. Es wurden von jedem Tier zwei Kernspinaufnahmen gemacht (MRT 1 und MRT2). Vor der Applikation wurde die erste
(MRT1) und 13 Tage nach der Opera tion wurde eine zweite (MRT 2) der Tiere erstellt. Von jedem Tier wurden anschließend die Kernspinaufnahmen miteinander verglichen und die Volumenzunahmen festgestellt (MRT1 / MRT2 = V1 / V2).
Das Maßgebliche Tumorvolumen vor Applikation (V 1) war in Gruppe G 0,0374 cm 3, in Gruppe H 0,0573 cm 3 und in Kontrollgruppe A 0,0380 cm 3. Nach Applikation (V 2) war das Maßgebliche Tumorvolumen in Gruppe G 0,0355 cm 3 (BS mit Ligatur), in Gruppe H 0,2248 cm 3 (nur BS) und in Kontrollgruppe A 0,3674 cm 3. Das Maßgebliche Verhältnis (V 2 / V 1) war in Gruppe G 1,5324, in Gruppe H 6,2791 und in Kontrollgruppe A 9,1382. Nach Analyse der Daten durch den Dunnett ́s Test (1)(ANOVA), konnte für Therapiegruppe G eine signifikante Eindämmung des Tumorwachstums (P < 0,01) und für Gruppe H keine Eindämmung (P > 0,05) nachgewiesen werden. Nach Student-New man-Keuls Test gab es signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen G und A (P < 0,05). Die besten therapeutischen Ergebnisse konnten In Gruppe G erzielt werd en. Keines der Tiere starb während der Implantation bzw. der postoperativen Ph ase, es ließ sich jedoch die Bildung von intrahepatischen Metastasen bei zwei Tieren der Kontrollgruppe feststellen. Schlussfolgerung: Die Effektivität der TACE im tierexperimentellen Modell wird durch die kombinierte Applikation mit Bletilla striata und Ligatur der A.hepaticapropria im Vergleich zur klassischen Anwendung der TACE ohne Modifikation deutlich gesteigert. Bletilla striata ist in der Anwendung für die Chemoembolisation ein wirkungsvolles und verlässliches Embolisat . Es stellt sich nun die Aufgabe, experimentell und klinisch zu verifizieren, in welchem Maße der Einsatz einer Ligatur zum tragen kommt.
Since the discovery of the ozone hole [Farman et al., 1985], the dynamics of the stratosphere and the transport of anthropogenic trace gases from the surface to the higher atmosphere has come into the focus of interest. In the tropics, air rises high into the stratosphere and is transported poleward. Trace gases like the CFCs1, photochemically stable in the troposphere, are thus transported into regions where they are photolyzed. The products of the photolysis reactions (eg. Cl, Br) interact in the catalytic ozone cycles and lead to enhanced ozone depletion. Regarding the transport of trace gases, the so-called lowermost stratosphere (LMS) is a very interesting region, where the troposphere and the stratosphere directly interact and air masses out of both regions are mixed. It is the lowest part of the stratosphere between the tropopause and the 380 K isentrope. Tropospheric air can enter this region directly via isentropic transport across the extra-tropical tropopause whereas stratospheric air descends across the 380 K isentrope via the mean meridional circulation. Stratosphere-troposphere exchange (STE) controls the chemical composition of the LMS as well as of the tropopause region and thus has an important effect on the radiative and chemical balance of these regions and the climate system. STE exhibits a strong seasonality [Holton et al., 1995]. While downwelling of stratospheric air across the 380 K isentrope is the dominant process in winter, troposphere-to-stratosphere transport (TST) gains importance in summer, when the downwelling from the stratosphere is only weak. Isentropic transport across the extra-tropical tropopause occurs in regions where the tropopause is strongly disturbed and is connected to tropopause folds, streamer events, frontal zones, polar and subtropical jets, warm conveyor belts and cut-off low systems. A short introduction into STE, the LMS region, and methods to study atmospheric transport is given in Chapter 1. One useful tool to analyse the motions of air and transport processes are longlived trace gases. Since the lifetimes of these tracers are longer than the time scale of the transport processes they are involved in, the distribution of tracers in the atmosphere is mostly determined by dynamics. In the context of this thesis, measurements of such long-lived tracers were performed and used to study transport into the LMS region in the northern hemisphere. During the Vintersol/EuPLEx and ENVISAT validation campaigns in winter 2003, long-lived tracers such as N2O, CH4, CFC-12, CFC-11, H-1211, H2, SF6 and CO2 were measured with the High Altitude Gas Analyser (HAGAR), a two channel in-situ gas chromatograph combined with a CO2 instrument, based on nondispersive infrared absorption. Combined with measurements taken during campaigns in Forli/Italy (ENVISAT validation) in July and October 2002, tracer data were gathered from the tropopause up to altitudes around 20 km during 25 flights on board the Russian high-altitude aircraft M55 Geophysica. Thus, a substantial set of high quality tracer data has been obtained covering the polar vortex region as well as the mid latitudes of the northern hemisphere. Chapter 2 gives an overview of the HAGAR instrument and necessary improvements of the instrumental set up (implementing a CH4 channel) that were performed in the context of this thesis, and review data processing, the measurement campaigns. In order to study transport into the LMS it is assumed that air basically enters the LMS via three different pathways: a) quasi-isentropic transport from the troposphere, b) downward advection from the middle stratosphere through the 380 K surface and c) in the polar vortex region subsidence of air from of the polar vortex. Fractions of air originating in each of these source regions are determined with a simple mass balance calculation by using observations of a subset of the above species with distinct lifetimes (N2O, CH4, CFC-11, H-1211, H2 and O3) yielding complementary constraints on transport from each region. Details of the mass balance calculation and the results are presented in Chapter 3. During the mid-latitude measurement campaigns in Forlí the passing of a cut-off low system associated with an elongated streamer over Europe was observed. The impacts of this event on the trace gas mixing ratios in the LMS are examined in Chapter 4. Finally, a summary is given in Chapter 5.
IL-12-related cytokines produced by dendritic cells are considered to be major inducers of adaptive immune system activation upon innate antigen-sensing. IL-23 specifically is currently being discussed to support the differentiation of potentially auto-aggressive Th17 cells. Prostaglandins as bystander cell products are known to modulate the translation of this process. While previous studies focused therefore on IL-12, ignoring the existence of new IL-12-related cytokines IL-23 and IL-27, this study analysed effects of prostaglandin E2, D2 and 15d-PGJ2 on the secretion pattern of these subunits in the murine immature Langerhans cell line XS52 and the murine immature myeloid dendritic cell line JawsII under TLR4 (LPS) and TLR9 (CpG) stimulation as well as effects of prostaglandins on the murine Th1 cell line IF12 in coculture and upon Con A treatment. In serial semi-quantitative RT-PCR of the IL-12 related cytokines of the XS52 cell line and the JawsII cell line, the p40 subunit was upregulated in both DC cell lines upon TLR-stimulation, the IL-23p19 subunit constantly expressed in XS52 and upregulated in JawsII upon TLR-stimulation, while the IL-27p28 subunit was only weekly expressed under additional stimulating aCD40 Ab treatment. IL-12p35 could only be detected in the immature myeloid cell line. The protein expression of the p40 subunit was measured in Western blot assays following SDS-PAGE under reducing conditions in XS52. The Western blot-based antibody specification allowed the establishment of a p40-specific ELISPOT assays, where overadditive upregulation of the number of LPS-stimulated spot forming XS52 cells was observed under stimulation with PGE2 while PGD2 depressed the number of LPS-stimulated cytokine secreting cells. Contrary IL-12p40 could not be detected in supernatants of the JawsII cell line. Both DC cell lines were further tested for differential response towards different TLR stimulation described as a defining feature of DC subsets. While subunit expression on transcription level did not differ, only LPS-treatment led to constant IL-12p40 expression in supernatants of XS52. CpG-treatment of XS52 cells led to constantly high IL-12p40 levels under additional aCD40 Ab treatment. In IFN-g ELISPOT assays, prostaglandin effects were further analysed in IF12 Th1 cells upon Con A treatment or alternatively upon treatment in a coculture model with the syngeneic cell line XS52 and the T lymphocyte-specific protein ovalbumin. While PGE2 depressed the amount of activated Th1, PGD2 showed no effect. In conclusion, a coculture model has been generated that allows the analysis of DC and TC interactions. The importance of prostaglandins as differential regulators in time- and tissue-dependence in inflammatory processes has been demonstrated. These results accord with recent observations of an upregulation of IL-23 secretion upon PGE2 treatment.
Bei der Transplantation von hämatopoietischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSC/HPC) spielt das koordinierte “Homing“ dieser Zellen in ihr Zielorgan eine wichtige Rolle. Es wurde ein in vitro System der Interaktion von HPC mit Endothel unter Flussbedingungen etabliert. Die Selektin- und Integrinvermittelten Schritte des Homings transplantierter hämatopoietischer Vorläuferzellen wurden analysiert. Das Homing-Verhalten repopulierender Stammzellen wurde nach Knochenmarktransplantation im kompetitiven Repopulationsmodell untersucht. Überraschend wurde eine sehr weite Verteilung der repopulierenden Stammzellen über verschiedene Gewebe und Organe gemessen. P- und E-Selektin wurden als Schlüsselregulatoren für die Interaktion von AML-Blasten mit Endothelzellen identifiziert. Weiterhin zeigte sich, dass Plättchen-Mikropartikel (PMP) einen potenten Stimulus zur Verhinderung der Adhäsion von HPC an Endothel unter Flussbedingungen darstellen. Die Daten bilden die Grundlage für Studien zur Aufklärung von Signalwegen, die HSC bei ihrer Interaktion mit Endothelzellen während wichtiger Krankheitsprozesse spielen.
Ziel der Arbeit war die Verifizierung der MR-Thermometrie mit verschiedenen MR Sequenzen für die laserinduzierte Thermotherapie mittels fluoroptischer Temperaturmessung bei 0,2 und 1,5 Tesla, bei Temperaturen bis 80 Grad Celsius. Bei ex-vivo Schweineleber und Agarose-Phantomen wurde unter MR-Bildgebung eine laserinduzierte Thermotherapie (LITT) durchgeführt. Die Messungen erfolgten pro Tomograph mit zwei verschiedenen Empfangsspulen. Die Temperaturdarstellung basierte auf der Änderung der Protonenresonanzfrequenz (PRF) und der longitudinalen Relaxationszeit (T1). Die PRF wurde mit vier verschiedenen MR-Sequenzen gemessen: zwei Gradientenecho-Sequenzen (FLASH), einer TurboFLASH- und einer Multiecho-TRUFI-Sequenz. Bei der T1-Methode wurden ebenfalls vier verschiedene MR-Sequenzen eingesetzt: eine konventionelle Gradientenecho-Sequenz (FLASH), eine TrueFISP-Sequenz (TRUFI), eine Saturation Recovery Turbo-FLASH-Sequenz (SRTF) und eine Inversion Recovery Turbo-FLASH-Sequenz (IRTF). Die Temperatur wurde mit einem faseroptischen Thermometer kontrolliert und mit der MRT-Temperatur korreliert. Es wurde eine gute lineare Korrelation zwischen der am MRT geschätzten und der faseroptisch gemessenen Temperatur erreicht. Bei 1,5 Tesla unter Einsatz einer Kopfspule erwies sich bei Messungen an der Schweineleberprobe PRF-FLASH von Siemens mit einer mittleren Temperaturabweichung von 5,09°C als optimal. Mit einem Bodyarray ergab hier IRTF die präzisesten Temperaturbestimmungen mit einer mittleren Abweichung von 8,02°C. Die Genauigkeiten und die Linearitäten von SRTF und PRF-TFL unterschieden sich davon nur geringfügig, sie können also als gleichwertig betrachtet werden. Bei 0,2 Tesla mit einer Kopfspule ergab die Messung mit SRTF mit 6,4°C die geringste mittlere Temperaturabweichung, mit einer Multipurpose-Coil erwiesen sich TRUFI und FLASH als optimal mit einer mittleren Temperaturabweichung von 15,62°C. bzw. 14,48°C. Mit den erreichten Temperaturgenauigkeiten kann der Thermoeffekt der LITT in Echtzeitnähe kontrolliert werden. Bei 1,5 T sind PRF-FLASH oder TFL aufgrund der Exaktheit und der Gewebeunabhängigkeit vorzuziehen. PRF-TRUFI mit einer Akquisitionszeit von 1,09 s ist die schnellste implementierte Sequenz. Bei 0,2 T sind die T1-Sequenzen genauer.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Strahllagemonitor entwickelt, der nur aufgrund der Signale aus den HOM-Dämpfern einer Linearbeschleunigerstruktur die Strahllage mit hoher Genauigkeit bestimmen kann. Ein solcher Monitor hat gegenüber anderen Konzepten einige einzigartige Vorteile. Der HOM-Dämpfer-Strahllagemonitor benötigt keine zusätzlichen Einbauten im Strahlrohr oder der Beschleunigerstruktur. Daher wird keine zusätzliche Länge benötigt. Auch wird eine zusätzliche Emittanzerhöhung durch zusätzliche Impedanzen der Einbauten vermieden. Beide Punkte sind wichtig für den Betrieb eines linearen Kolliders. Ein zweiter Vorteil ist die Messung der Strahllage bezüglich der elektrischen Achse der verwendeten Dipolmode. Wenn als Dipolmode die höhere Mode mit dem störendsten Einfluß auf den Strahl verwendet wird, verfährt die Positionsregelung der Struktur diese automatisch auf die Position, an der der Einfluß dieser Mode minimal ist. Da die anderen Dipolmoden ähnliche Feldgeometrien haben, ist anzunehmen, das ihr Einfluß damit auch weitestgehend minimiert wird. Zur eindeutigen Bestimmung der Strahlposition in der Ebene wurde ein Verfahren entwickelt, daß die Amplituden und die Startphasendifferenz zwischen einer Dipolmode und einer höheren Monopolmode ausnutzt. Durch passende Wahl der Hohlleitergeometrie kann eine monopolartigen Mode in den Dämpferzellen etabliert werden, die das nötige Monopolsignal liefert und in der Frequenz mit der Dipolmode übereinstimmt. Diese Mode vereinfacht erheblich die entwickelte Signalverarbeitungsschaltung. Die Shuntimpedanz dieser Mode wird durch die Geometrie der Hohlleiter bestimmt und kann so eingestellt werden, daß sie für den Betrieb des Strahllagemonitors ausreicht, aber den Strahl noch nicht nennenswert beeinflußt. Durch die Verwendung einer strahlinduzierten Monopolmode als Phasenreferenz ist der Monitor unabhängig von externen Referenzsignalen und funktioniert ohne eingeschaltete Beschleunigungshochfrequenz oder bei falscher Phasenlage des Strahls. Dies ermöglicht es, die Beschleunigerstrukturen auch dann genau zu justieren, wenn der restlichte Beschleuniger noch nicht richtig eingestellt ist oder wenn zu Wartungszwecken einzelne Sektionen während des Betriebs nicht mit Hochfrequenz versorgt werden. Um die Eignung des vorhandenen SBLC-HOM-Dämpfers als Strahllagemonitor zu überprüfen wurden dreidimensionale numerische Feldberechnungen im Frequenz- und Zeitbereich und Messungen an der Dämpferzelle durchgeführt. Für die Messungen ohne Strahl wurde ein Strahlsimulator konstruiert und aufgebaut, der computergesteuerte Messungen mit variablen Ablagen des simulierten Strahls mit einer Auflösung von 1,23 μm erlaubt. Da die vollständige 6 m lange, 180-zellige Beschleunigerstruktur nicht für Messungen zur Verfügung stand und sich auch mit den verfügbaren Computern nicht dreidimensional simulieren ließ, wurde ein eindimensionales ersatzkreisbasiertes Modell des Vielzellers untersucht. Das Ersatzbild aus 879 konzentrierten Bauelementen berücksichtigt die Verstimmung von Zelle zu Zelle, die Zellenverluste, die Dämpferverluste und die Strahlanregung in Abhängigkeit von der Ablage. An dem Ersatzkreis lassen sich die gefangenen Moden und die Wirkung der Dämpfer beobachten. Es liefert bei der Simulation im Zeitbereich als Ergebnis Signale, die verwendet wurden, um die Funktion der Signalverarbeitungsschaltung an der vollständigen Beschleunigerstruktur zu untersuchen. Das eindimensionale Modell hat jedoch auch einige Einschränkungen. Es berücksichtigt nicht die Änderung der Randbedingungen in den Einzelzellen in Abhängigkeit vom Phasenvorschub. Auch beschränkt sich die Simulation auf einen kleinen Teil des durch den Strahl angeregten Frequenzbereiches. Es ist nicht auszuschließen, daß andere Frequenzen die Signalverarbeitungsschalung negativ beeinflussen. Ebenfalls unberücksichtigt bleibt der Einfluß der von Sendeklystron eingespeisten Hochfrequenzleistung. Um diese Einflüsse zu untersuchen wäre es erforderlich, Messungen am realen 180-Zeller mit Strahl und Klystron durchführen zu können. Die vorgenommenen Messungen am Einzeller zeigen, daß das Meßprinzip funktioniert, der vorhandene HOM-Dämpfer als Strahllagemonitor verwendbar ist und die entwickelte Signalverarbeitungsschaltung geeignet ist genaue Positionsinformationen zu liefern. Abgesehen von den ober angesprochenen Einschränkungen bestätigen die Simulationen des 180-Zellers die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Vielzeller. Die Messungen und Simulationen lassen eine Auflösung des fertigen Strahllagemonitors am 180-Zeller in der Größenordnung 1–10 μm und eine relative Genauigkeit kleiner 6,2 % erwarten. Es hat sich gezeigt, daß zur Erzielung hohe Genauigkeit zwei Komponenten des Strahllagemonitors besondere Aufmerksamkeit zu schenken ist. Zum einen muß der HOM-Dämpfer mit den paarweisen Auskoppelstellen präzise, mit guter Symmetrie gefertigt sein. Zum anderen hat der 180°-Hybrid am Eingang der Signalverarbeitungsschaltung großen Einfluß auf die erzielbare Genauigkeit. Beide Komponenten sind wichtig, um die monopol- und dipolartigen Komponenten aus dem ausgekoppelten Signalgemisch sauber voneinander trennen zu können. Wie die Messungen zeigten, ist ein schmalbandiger, auf die verwendete Meßfrequenz spezialisierter, selbst gefertigter Ringhybrid für diese Aufgabe erheblich besser geeignet als ein kommerziell erhältlicher Breitbandhybrid. Bei dem Ringhybrid gibt es jedoch auch noch Verbesserungsmöglichkeiten. Der Ringhybrid wurde präzise gefertigt. Er hat jedoch keine Abgleichmöglichkeit. Eine Korrekturmöglichkeit der Amplitude und Phase an den Eingängen könnte die Auflösung und Genauigkeit noch etwas steigern. Wenn bei der Simulation ein idealer 180°-Hybrid angenommen wird verschwindet ein Großteil des Fehlers. Der nächste Schritt bei der Weiterentwicklung der Signalverarbeitung könnte darin bestehen, die zur Zeit noch getrennt aufgebauten Hochfrequenzkomponenten auf einer gemeinsamen Platine zu integrieren. Zusammen mit dem Mikroprozessorsystem auf einer zweiten Platine entsteht so ein kompaktes System, daß sich preisgünstig in der für einen linearen Kollider erforderlichen großen Stückzahl fertigen läßt.
Die vorliegende Untersuchung wurde im Rahmen des Verbundprojekts „BIOTA West Afrika“ durchgeführt und befasst sich mit der raum/zeitlichen Analyse der Landbedeckung und der räumlichen Modellierung von Mustern der Pflanzenvielfalt in drei Untersuchungsgebieten in Burkina Faso und Benin. Der erste Teil der Untersuchung beinhaltet die Dokumentation und Analyse der Landbedeckung und Landnutzung und ihrer raum/zeitlichen Veränderungen entlang eines Klimagradienten vom ariden Norden Burkina Fasos bis in den semiariden Norden Benins. Auf der Basis von multitemporalen LANDSAT - Satellitendaten und umfangreichen Geländedaten werden im sahelischen und den sudanischen Untersuchungsgebieten Karten der Landbedeckung mit hoher räumlicher und thematischer Auflösung erstellt. Je nach Untersuchungsgebiet können zwischen zehn und fünfzehn Landbedeckungsklassen differenziert werden. Die Gesamtklassifikationsgüte erreicht Werte zwischen 74% und 87%. In den sudanischen Untersuchungsgebieten werden Landnutzungsveränderungen mit Hilfe von LANDSAT - Satellitendaten, Luftbildern und Geländedaten über einen Zeitraum von ca. 15 Jahren (1986 – 2001) dokumentiert. Für beide Untersuchungsgebiete werden gravierende Landnutzungsveränderungen festgestellt. Der Anteil der ackerbaulich genutzten Fläche steigt für das nordsudanische Untersuchungsgebiet von 17% auf 41% und für das südsudanische Untersuchungsgebiet von 10% auf 14%. Im Mittelpunkt des zweiten Teils dieser Untersuchung steht die Frage nach den räumlichen Mustern der Pflanzenvielfalt und ihrer zeitlichen Veränderungen in den Untersuchungsgebieten der Sahel-, der Nord- und Südsudanzone. Zur Bearbeitung dieser Aufgabenstellungen kommt ein breites Methodenspektrum zur Anwendung. Kernstück der Untersuchung ist die Entwicklung eines verbesserten methodischen Ansatzes der Biodiversitätsmodellierung. Dazu werden bereits existierende räumliche Modellierungsansätze durch die Einbindung von Satellitendaten weiterentwickelt. Auf der Basis von georeferenzierten botanischen Daten (aktuell über 4500 pflanzensoziologische Aufnahmen mit insgesamt 104000 Datensätzen) werden für das sahelische, nord- und südsudanische Untersuchungsgebiet modellierte Verbreitungskarten von 138, 123 und 165 Pflanzenarten erstellt. Die Güte der Karten wird auf der Basis von unabhängigen Geländedaten überprüft. Die einzelnen Verbreitungskarten werden gebietsweise zusammengefasst, so dass im Ergebnis für jedes Untersuchungsgebiet eine hochauflösende Karte der Pflanzenvielfalt vorliegt. Im Rahmen einer Fallstudie werden die zeitlichen Veränderungen der Verbreitungsgebiete von Nutzbaumarten über einen Zeitraum von 13 Jahren untersucht. Es werden aktuelle und historische Verbreitungsgebiete der Nutzbaumarten auf der Basis von hochauflösenden Satellitendaten modelliert und die Veränderungen der Verbreitungsgebiete vor dem Hintergrund des Landnutzungswandels im Untersuchungsgebiet analysiert. Für 17 der 18 untersuchten Baumarten werden rückgängige Verbreitungsgebiete beobachtet.
Glycin ist ein wichtiger inhibitorischer Neurotransmitter im zentralen Nervensystem. Um die glycinerge Erregungsübertragung zu sichern, muss die Glycinkonzentration an Synapsen präzise reguliert werden. Hierfür sind die Glycintransporter, GlyT1 und GlyT2, verantwortlich. Der GlyT2 ist ein präsynaptisches Protein, das in glycinergen Nervenendigungen nahe der aktiven Zone lokalisiert ist. Das über den Transporter aus dem extrazellulären Raum aufgenommene Glycin steht anschließend für die Befüllung der synaptischen Vesikel durch den vesikulären inhibitorischen Aminosäuretransporter (VIAAT) zur Verfügung. Die GlyT2-Defizienz führt in Mäusen zu einem letalen Phänotyp und verdeutlicht die Notwendigkeit eines hochaffinen Glycinaufnahmesystems in glycinergen Neuronen. Um mögliche Mechanismen zu untersuchen, die zur präzisen Lokalisation des GlyT2 in der Präsynapse führen, wurde das PDZ-Domänenbindungsmotiv (PDZ-DBM) am extremen C-Terminus bzw. die lange N-terminale Domäne dieses Transporters deletiert. Durch biochemische und pharmakologische Analysen von transfizierten HEKT-Zellen konnte gezeigt werden, dass der Verlust des PDZ-DBM oder der N-terminalen Domäne die Proteinexpression, die Glykosylierung und die Transportaktivität des GlyT2 nicht beeinflussten. Längere Deletionen des N-Terminus (ΔAA1-184) setzten jedoch die Effizienz der Glycinaufnahme herab und ergaben im Vergleich zum wt-Protein einen um 60% reduzierten vmax-Wert, während die apparente Glycinaffinität (KM-Wert) unverändert blieb. Lokalisationsstudien und Oberflächenbiotinylierungen zeigten GlyT2 wt-Immunreaktivität an der Plasmamembran, die sich qualitativ und quantitativ nicht von denen der N- und C-terminalen Mutanten unterschied. Das PDZDBM und die N-terminale Domäne spielen folglich in der Prozessierung und der Transportfunktion des GlyT2 eine untergeordnete Rolle. Möglicherweise reduziert die fast vollständige Deletion der N-terminalen Domäne jedoch die Stabilität des GlyT2. In transfizierten hippocampalen Neuronen wurde der Einfluss des PDZ-DBM und der N-terminalen Domäne hinsichtlich der GlyT2 Lokalisation analysiert. Die transfizierten Mutantenproteine zeigten eine diffuse Verteilung mit partiellen Anreicherungen von GlyT2-Immunreaktiviät. Das wt-Protein kolokalisierte mit Synaptophysin, exzitatorischen synaptischen Markern wie PSD95 und mit den inhibitorischen Markern Gephyrin und VIAAT. Nach Deletion des PDZ-DBM hingegen zeigte der GlyT2 eine um ca. 50% verminderte Kolokalisation mit allen untersuchten synaptischen Markern. Damit konnte hier erstmals eine Funktion des PDZ-DBM für die Anreicherung von GlyT2 an Synapsen gezeigt werden. Mit N-terminalen Deletionsmutanten transfizierte hippocampale Neurone wiesen kolokalisierende GlyT2ΔN-PSD95-Puncta zumeist in MAP2-positiven Neuriten auf, während das wt-Protein zumeist in MAP2-negativen Neuriten kolokalisierte. MAP2 ist ein mikrotubuli-assoziertes Protein, das in Dendriten, aber nicht in Axonen, auftritt und somit eine Unterscheidung derselben ermöglicht. Aufgrund der Überexpression in transfizierten Neuronen war die GlyT2-Immunreaktivität aber sowohl in axonalen als auch dendritischen Neuriten zu beobachten. Zusätzlich zu der in größeren Clustern gefundenen synaptischen GlyT2ΔN-Immunreaktivität war eine Färbung hauptsächlich in sehr kleinen Strukturen (<= 1 μm) nachzuweisen, die Transportvesikeln entsprechen könnten. Dies ist mit einem längeren Verbleib der Deletionsmutanten in intrazellulären Strukturen erklärbar. Im Hippocampus wird GlyT2 endogen nur sehr schwach in einer Subpopulation von putativ glycinergen Neuronen exprimiert. Um die Lokalisation der N-terminalen GlyT2-Proteine in Zellen zu untersuchen, die eine hohe endogene GlyT2-Expression aufweisen, wie spinalen Neuronen, die sich aber nur schlecht transfizieren lassen und in Kultur keine adulte GlyT2-Lokalisation aufweisen, wurden BAC-transgene Mäuse generiert, die myc-markierte GlyT2ΔN-Proteine unter Kontrolle des GlyT2-Promotors exprimieren. Der Vorteil von BAC-transgenen Mauslinien ist, dass sie aufgrund der Verwendung des endogenen Promotors das Transgen nur schwach überexprimieren. Founder-Mäuse, in denen der jeweilige modifizierte BAC-Klon (mGlyT2 wt, ΔAA14-174 oder ΔAA14-184) integriert wurde, wurden identifiziert und mit C57BL/6J-Mäusen verpaart, um so transgene Mauslinien zu etablieren und die Lokalisation der mutierten GlyT2-Proteine zu analysieren. Zusätzlich wurde eine BAC-transgene Cre-Mauslinie generiert, die die Cre-Rekombinase in GlyT2-positiven Zellen exprimiert. Durch die Verpaarung mit konditionalen oder transgenen Mauslinien soll mit diesen GlyT2/Cre-Mäusen die Funktion einzelner Genprodukte in glycinergen Zellen untersucht werden. In dieser Arbeit wurden außerdem die Glycinrezeptor (GlyR) α-Untereinheiten (UE) in GlyT2-defizienten Mäusen untersucht. GlyT2 -/- Tiere sterben in der zweiten postnatalen Woche nach der Geburt und zeigen einen starken neuromotorischen Phänotyp. Da in demselben Zeitraum ein Austausch der embryonalen α2- durch die adulte α1-UE erfolgt, wurde die Entwicklung der α1- und der Gesamt-α- Immunreaktivität in Rückenmarksschnitten von wt und GlyT2 -/- Tieren analysiert und miteinander verglichen. Die Daten zeigen, dass der α-UE-Austausch in den GlyT2-defizienten Tieren ähnlich wie in wt Tieren erfolgt. In α1-GlyRs ist die Öffnungszeit des aktivierten Kanals kürzer als bei α2-GlyRs. Zusammen mit der geringeren Ausschüttung an Glycin aufgrund der GlyT2-Defizienz lässt sich so das Auftreten des Krampf-Phänotyps der GlyT2 -/- Mäuse nach erfolgtem UE-Austausch erklären.
Der zunehmende Emigrantenzustrom bedeutet auch eine Zunahme an fremden Drogen in unseren Breitengraden. Kath, eine Droge, welche mehrheitlich im vorderen Orient verzehrt wird, hat so den Weg zu uns gefunden. Kathkonsumenten mit auffälligem Fahrverhalten werden durch die Polizei gestoppt und es gibt Anfragen der Gerichte an die forensischtoxikologischen Sachverständigen zu dieser Droge, da Kath unter den im § 315, 316 StGB genannten Begriff der „anderen berauschenden Mitteln“ fällt und somit Klärungsbedarf bestand in wie weit Kath als Droge die Fahrtüchtigkeit beeinflusst oder einschränkt. Gerade zum Thema Fahren unter Katheinfluss gab es keine Literatur, so dass eine Pilotstudie konzipiert wurde, um mit Methoden aus dem Bereich des MPU-Verfahrens diese Problematik zu untersuchen. Zur Untersuchung des Einflusses von Kath auf den Menschen wurde eine Pilotstudie mit vier Probanden durchgeführt, diese mussten eine Stunde lang authentisches Kath kauen, danach über einen Tag verteilt verschiedene Tests absolvieren, sich Blut und Vitalparameter untersuchen lassen. Der Untersuchungsablauf erfolgte nach einem festgelegten Schema. Zu den Testsystemen zählte das Wiener Determinationsgerät, der d2-Durchstreichtest, sowie die Befindlichkeitsskala. Es wurde ein routineanalytisches Verfahren etabliert, womit die Alkaloide des Kath mittels Festphasenextraktion und nach Derivatisierung gaschromatographisch-massenspektrometrisch im Blut analysiert wurden, die Quantifizierung erfolgte nach Kalibration mit Referenzsubstanzen. Das Verfahren wurde validiert und es zeigte sich, dass keine Störungen durch Matrixbestandteile auftraten, so dass die Alkaloide eindeutig detektiert werden konnten. Weiterhin wurde eine Stabilitätsstudie durchgeführt, um die Lagerungsbedingungen zu optimieren, insbesondere für das instabile Cathinon. Um authentische Fälle besser interpretieren zu können, erfolgte die pharmakokinetische Auswertung der Alkaloide aus dem Blut der Probanden. Es zeigte sich, dass bei der Konsumform des Kauens mehr als 90% der Alkaloide aus dem Blattmaterial aufgenommen wurden. Bei den Plasmakonzentrationen wurden Norephedrin und Cathin über 54 Stunden im Blutserum nachgewiesen, Cathinon weniger als 12 Stunden. Maximale Plasmakonzentrationen wurden (tmax) im Durchschnitt nach 2,3h (Cathinon) erreicht, 2,6h (Cathin) und 2,8h (Norephedrin). Die pharmakokinetische Auswertung zeigte, dass die Verteilung und Elimination am besten durch ein Zwei-Kompartiment-Modell mit Zweisegmentabsorbation charakterisiert war, wobei im ersten Segment am meisten absorbiert wurde (über 77%), höchstwahrscheinlich über die mucösen Membranen der Mundschleimhaut. Die psychophysischen Leistungstests zeigten im Falle des WD und des d2-Tests eine marginale Zunahme der richtig bearbeiteten Zeichen, wahrscheinlich durch einen Lerneffekt bedingt. Der Befindlichkeitstest zeigte nach über 3 Stunden eine Befindlichkeitsverschlechterung an. Bei den Blutdruck- und Pulsmessungen kam es zu keinen deutlichen Abweichungen. Insgesamt wurden keine eindeutigen psychophysischen Veränderungen festgestellt, was auf die aus ethischen Gründen bei der Pilotstudie verwendete geringe Drogenmenge und die fehlende Kontrollgruppe zurückzuführen sein dürfte. In Ergänzung zur Probandenstudie wurden Befunde an Kathkonsumenten in 39 forensischen Fällen ausgewertet und hinsichtlich der angeblichen Aufnahmemenge der Droge, der Alkaloidkonzentrationen im Blutserum und den Polizei- und Dienstarztaussagen interpretiert. Eine Korrelation zwischen Alkaloidkonzentrationen im Blut und den psychophysischen Defiziten wurde nicht gefunden. Die Auswertung zeigte, dass bei 54% der Betroffenen Reaktionen, die an amphetamininduzierte Zustände erinnern, wie Tremor, Nervosität, vegetative Symptome (Pupillenveränderungen, trockener Mund), Apathie, Beeinträchtigungen beim Stehen und Laufen auftraten. Andererseits wurden bei, laut eigener Angaben, chronischem Kathabusus (35%) häufig keine oder nur geringe Ausfallserscheinungen festgestellt. Aufgrund der hier erhobenen Befunde muss man schlussfolgern, dass sich durch Kath drogeninduzierte Zustände hervorrufen lassen, die allerdings in der Probandenstudie aufgrund des Studiendesigns nicht produziert werden konnten. Die bei authentischen Konsumenten beobachteten erheblichen Ausfälle in der Leistungsfähigkeit belegen eindeutig, dass Kath als „berauschendes Mittel“ klassifiziert werden muss. Bei den Kath-Konsumenten handelte es sich ausnahmslos um Personen mit Emigrationshintergrund, welche Kath gewohnheitsgemäß chronisch anwenden und bei denen die Einsicht fehlt, auf diese Droge zu verzichten. Für die Widerherstellung der Fahreignung ist daher bei nachgewiesenem Kathabusus in Verbindung mit Verkehrsdelikten eine strenge Abstinenz gemäß den Leitlinien zur Fahreignungsbegutachtung zu fordern. Die Erkenntnisse dieser Arbeit wurden unter anderem für ein Gutachten für den Bundesgerichtshof zur Bestimmung der „nicht geringen Menge“ für Cathinon herangezogen und im Urteil vom 28.Oktober 2004 (BGH, Urteil vom 28.10.04-4 StR 59/04- LG Münster) gewürdigt.