Doctoral Thesis
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Die Zielsetzung der Arbeit bestand darin, den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Positionierung der Hüftpfanne in der Endoprothetik zu untersuchen und darzustellen. Anhand der ermittelten Daten wurde geprüft, inwieweit sich Dislokationen, die sich innerhalb oder außerhalb einer festgelegten Sicherheitszone der Pfannenpositionierung befanden, hinsichtlich ihrer Häufigkeit voneinander unterschieden. Weiterhin wurde geprüft, ob die Positionierung der Prothese abhängig ist vom Body Mass Index (BMI) des Patienten, der präoperativen Überdachung des Pfannendaches, dem Operateur und der Verwendung minimal invasiver Technik. Zu diesem Zweck wurden 500 aufeinander folgende Hüfttotalendoprotheseoperationen untersucht, von denen 400 mit dem üblichen vorderen Operationszugang und 100 mit dem minimal invasiven Zugang durchgeführt wurden. In der Gruppe der Hüftpfannenposition außerhalb der festgelegten Sicherheitszone von Inklination und Anteversion wurde keine vermehrte Anzahl an Dislokationen festgestellt. Die Pfannenpositionierung zeigte sich abhängig von der präoperativen Überdachung des Pfannendaches, dem Operateur und der minimal invasiven Technik. Eine Einflussnahme des BMI wurde nicht nachgewiesen. Die Variabilität der Hüftpfannenplatzierung war größer als erwartet und dabei nicht einem bestimmten Operateur zuzuordnen, sondern dem gesamten Kollektiv erfahrener Operateure. Diese Ergebnisse lassen es wünschenswert erscheinen, durch eine Verbesserung der chirurgischen Technik und der Operationsbedingungen konstantere Ergebnisse in der Platzierung der Hüftpfannen zu erzielen.
Customer channel migration
(2006)
Customer Channel Migration deals with the active management of a customer's channel usage behavior with the aim to increase her profitability and lifetime. Hence, the dissertation answers two distict questions: on one hand, it investigates the impact of channel use on a customer's profitability and lifetime. On the other hand, it is researched how a customer's channel usage behavior can be influenced and managed. The cumulative dissertation consists of five articles: the first article describes the matching method and its application to marketing problems. The matching method is necessary to estimate the unbiased impact of channel use on a customer's profitability and lifetime. The second article describes the application of the matching method in order to determine the monetary implications of using the internet in the financial services industry. The third article investigates the impact of the internet use on a customer's lifetime. The forth and the fifth article of the dissertation both investigate the management of a customer's channel usage behavior. The forth article designs a scale to measure a customer's perceived channel value. The fifth article builds upon these findings and develops a model which explains a customer's channel usage behavior. Based on these insights this article derives some managerial implications on how to manage customers between different channels.
The aim of the thesis was to identify structure activity relationships (SAR) in the primary screening data of high-throughput screening (HTS) assays. The strategy was to perform a hierarchical clustering of the molecules, assign the primary screening data to the created clusters and derive models from the clusters. The models should serve to identify singletons, clusters enriched with actives, not confirmed hits and false-negatives. Two hierarchical clustering algorithms, NIPALSTREE and hierarchical k-means have been developed and adapted for this purpose, respectively. A graphical user interface (GUI) has been implemented to extract SAR from the clustering results. Retrospective and prospective applications of the clustering approach were performed. SAR models were created by combining the clustering results with different chemoinformatic methods. NIPALSTREE projects a data set onto one dimension using principle component analysis. The data set is sorted according to the scoring vector and split at the median position into two subsets. The algorithm is applied recursively onto the subsets. The hierarchical k-means recursively separates a data set into two clusters using the k-means algorithm. Both algorithms are capable of clustering large data sets with more than a million data points. They were validated and compared to each other on the basis of different structural classes. NIPALSTREE provided with the loading vectors first insights into SAR whereas the hierarchical k-means yielded superior results. A GUI was developed allowing the display of and the navigation in the clustering results. Functionalities were integrated to analyse the clusters in the dendrogram, molecules in a cluster, and physicochemical properties of a molecule. Measures were developed to identify clusters enriched with actives, to characterize singletons and to analyse selectivity and specificity. Different protease inhibitors of the COBRA database were examined using the hierarchical k-means algorithm. Supported by similarity searches and nearest neighbour analyses thrombin inhibitor singletons were quickly isolated and displayed in the dendrogram. By scaling enrichment factors to the logarithm of the dendrogram level, clusters enriched with different structural classes of factor Xa inhibitors were simultaneously identified. The observed co-clustering of other protease inhibitors provided a deeper insight into selectivity and specificity and shows the utility of the approach for constructing focussed screening libraries. Specificity was analyzed by extracting and clustering relative frequencies of the protease inhibitors from the clusters of dendrogram level 7. A unique ligand based point of view on the pocketome of the protease enzymes was obtained. To identify not confirmed hits and false-negatives in the primary screening data of HTS assays, three assays were retrospectively analysed with the hierarchical k-means algorithm. A rule catalogue was developed judging hits in terminal clusters based on the cluster size, the percent control values of the entries in a cluster, the overall hit rate, the hit rate in the cluster and the environment of a cluster in the dendrogram. It resulted in the identification of a high proportion of not confirmed hits and provided for each hit a rating in context of related non-hits. This allows prioritizing compounds for follow-up studies. Non-hits and hits were retrieved from terminal clusters containing hits. Molecules bearing false-negative scaffolds were co-extracted and enriched. To minimize the number of false-positives in the extracted lists, Bayesian regularized artificial neutral network classification models were trained with the data. Applying the models marked improvement of enrichment factors for the false-negatives was obtained. It proofs the scaffold-hopping potential of the approach. NIPALSTREE, the hierarchical k-means algorithm and self-organising maps were prospectively applied to identify novel lead candidates for dopamine D3 receptors. Compounds with novel scaffolds and low nanomolar binding affinity (65 nM, compound 42) were identified. To provide a deeper insight into the SAR of these molecules, different alternative computational methods were employed. Support vector-based regression and partial least squares were examined. Predictive models for dopamine D2 and D3 receptor binding affinity values were obtained. Important features explaining SAR were extracted from the models. The prospective application of the models to the diverse and novel virtual screening data was of limited success only. Docking studies were performed using a homology model of the dopamine D3 receptor. The visual inspection of the binding modes resulted in the hypothesis of two alternative binding pockets for the aryl moiety of dopamine D3 receptor antagonists. A pharmacophore model was created simultaneously requiring both aryl moieties. Virtual screening with the model identified a nanomolar hit (65 nM, compound 59) corroborating the hypothesis of the two binding pockets and providing a new lead structure for dopamine D3 receptors. The presented data shows that the combined approach of hierarchically clustering a data set in combination with the subsequent usage of the clusters for model generation is suited to extract SAR from screening data. The models are successful in identifying singletons, clusters enriched with actives, not confirmed hits and false-negative scaffolds.
In dieser Arbeit wurde das Proteom synaptischer Vesikel mit Hilfe vier verschiedener elektrophoretischer Techniken in Kombination mit Massenspektrometrie eingehend charakterisiert. Die bisherigen Proteomansätze resultierten in der Identifizierung einer deutlich geringeren Anzahl von Proteinen. Bis auf wenige Ausnahmen wurden alle in der Literatur beschriebenen Proteine detektiert. Dies zeigt, daß die Verwendung der eingesetzten Techniken die umfassende Charakterisierung der Proteinbestandteile der Vesikel zuläßt. Ferner kann aus den Analysen geschlossen werden, daß zum jetzigen Zeitpunkt die technischen Grenzen für die Charakterisierung nicht weiter subfraktionierter synaptischer Vesikel erreicht sind. Die Anwendung der drei Techniken legt nahe, daß jede Technik ihre Vor- und Nachteile für die Identifizierung bestimmer Proteinklassen besitzt. Dies wurde bisher noch nicht in dieser Form gezeigt und liefert wertvolle Informationen für weitere Proteomanalysen. Zu den in der Summe 238 identifizierten Proteinen gehören neun Proteine, für die weder Lokalisations- noch Funktionsdaten vorliegen. Die zwei ausgewählten Proteine Svap30 und SV35 zeigen eine gliale bzw. neuronale Verteilung. SV35 befindet sich in Subpopulationen von Neuronen, die nach immunhistochemischer Untersuchung als GABAerg und glutamaterg zu werten sind. Welche Funktion dieses Protein in diesen Neuronen ausübt, bleibt zu klären. Analysen mittels RNA-Intereferenz in PC12-Zellen und Untersuchungen zur Änderung der catecholaminergen Transmitterausschüttung könnten erste Indizien liefern. Zudem könnte über Transfektion des Proteins in Oozyten die Identität des putativ transportierten Substrates bestimmt werden. All diese Arbeiten werden in Zukunft zu einer eingehenden Charakterisierung des Proteins beitragen.
Es wurden 167 Patienten an 171 Hüften in den Jahren 1984 bis 2000 mit einer Hüftgelenktotalprothese versorgt und anhand der Auswertung von Röntgenbildern und Krankenblattunterlagen in einer randomisierten retrospektiven Studie betrachtet. Risikogruppen wurden mit erfasst. Es fanden sich unter den Untersuchten 56 Männer und 111 Frauen. Das vordergründige Untersuchungsziel bestand darin, den Einfluss dreier unterschiedlicher Bestrahlungsfeldgrößen auf die Suppression der Heterotopen Ossifikationen zu erfassen. Zum anderen sollte die Auswirkung des zeitlichen Abstandes des Bestrahlungstermins zum Operationszeitpunkt untersucht werden. Darüber hinaus ging es darum, durch eine umfangreiche Registrierung von Laborparametern und weiterer Kriterien Aufschluss über möglicherweise vorliegende Risikofaktoren für verstärkte Bildung von Heterotopen Ossifikationen zu erhalten. Alle Patienten wurden einzeitig (unfraktioniert ) mit einer Herddosis von 7 Gy (ca. 700 rad) bestrahlt. Die Feldgröße betrug in Gruppe 1 (102 operierte und radiotherapierte Hüften) 3 cm x 8,5 cm bis 5 cm x 10 cm. Gruppe 2 (29 Hüften) wurde mit einer konstanten Feldgröße von 10 cm x 10 cm therapiert. Zuletzt lieferte die Gruppe 3 (40 Hüften) Ergebnisse eines Bestrahlungsfeldes der Größe von 14 cm x 14 cm bis 17 cm x 20 cm. Die Nachuntersuchung erfolgte erstmals 14 bis 16 Wochen nach dem Eingriff und bezog sich primär auf den radiologischen Befund. In Gruppe 1 betrugen die klinisch und radiologisch relevanten Knochenneubildungen 4,9 %, und Gruppe 3 war mit 12,5 % vertreten. Eine Patientin war als „non responder“ zu bezeichnen. Sofern man diese Patientin herausrechnet, beziffern sich die Prozentangaben in Gruppe 1 auf 3,9 %, in Gruppe 2 auf 0,0 % und in Gruppe 3 auf 7,5 % klinisch und radiologisch relevante Knochenneubildungen. Der postoperative Bestrahlungstermin lag zwischen Tag 0 und 6. Dabei wurden 94,2 % der Hüften innerhalb der Tage 1 bis 4 therapiert. Die Patenten der Gruppen 1 und 2 wurden mittels eines 6 MV-Linearbeschleunigers nachbestrahlt. Die Patienten aus der Gruppe 3 wurden mittels Telekobalt 60-Isotop radiotherapiert. Ein Einfluss der Strahlengenerierung auf die Ossifikation ließ sich nicht nachweisen. Strahleninduzierte Wundheilungsstörungen fanden sich nicht. Es wurde 39-mal eine vollzementierte Prothese, 7-mal eine zementfreie Prothese und 125-mal eine Hybridprothese implantiert. Ein Zusammenhang zwischen verwendeten Prothesenarten und vermehrter Entstehung von HO konnte nicht aufgezeigt werden. Der operative Zugang erfolgte bei allen Eingriffen über den antero-lateralen Zugang nach Watson-Jones. Bezüglich der Operationsdauer, die im Mittel bei 68 Minuten lag, konnte die bisherige Erfahrung, wonach höhergradige Ossifikationen infolge langandauernder Eingriffe verstärkt auftreten, erneut bestätigt werden. Es wurden multiple labortechnische Parameter analysiert, ohne nachweisbaren Einfluss auf vermehrte HO. Die unfraktionierte Kleinfeldbestrahlung mit 7 Gy, idealerweise zwischen Tag 0 - 2, jedoch nicht später als bis zum 4. postoperativen Tag appliziert, konnte weiterhin als sinnvolle, schonende und für Patient und Personal weniger unaufwendige sowie kostengünstige Therapiestrategie herausgearbeitet werden. Von der Großfeldbestrahlung ist aufgrund schlechterer Ergebnisse hinsichtlich relevanter Ossifikationen und der größeren Strahlenbelastung des Gewebes unter dem Aspekt einer Malignomprävention, künftig besser kategorisch abzusehen. Die Bestrahlung mittlerer Feldgröße lieferte hinsichtlich der Verhinderung höhergradiger Ossifikationen die besten Ergebnisse, jedoch um den Preis einer etwas größeren Strahlenbelastung. Unter dem Aspekt des Schutzes des gesunden Gewebes, sollte künftig im Sinne des Shieldings mit der kleinen oder mittleren Feldgröße therapiert werden. Wobei sich hier bzgl. der Verwendung der Feldgrößen eine Gradwanderung in der Risiko-Nutzen-Relation vollzieht.
In der vorliegenden Arbeit wurden neue Interaktionspartner des einwärtsrektifizierenden, renalen ROMK-Kaliumkanals identifiziert und funktionell in Xenopus Oozyten untersucht. Zunächst wurde mit Hilfe eines modifizierten Hefe-Zwei-Hybrid-Systems und dem zytosolischen C-Terminus von ROMK als Köderprotein eine cDNS-Bibliothek der humanen Niere durchmustert. Eine Besonderheit hierbei war, daß das Köderprotein im Gegensatz zu dem herkömmlichen Hefe-Zwei-Hybrid-System in der nativen, tetrameren Konformation vorlag. Die Interaktion der isolierten Proteine mit dem ROMK-C-Terminus wurde anschließend in der Hefe in direkten Bindungsstudien bestätigt. Auf diese Weise konnten 25 neue Interaktionspartner für ROMK gefunden werden. Aufgrund ihrer teilweise bekannten Funktionen und Strukturen wurden einige, insbesondere das Golgi-Protein Golgin-160, das Adapterprotein GRB7 und die Serin/Threonin-Proteinphosphatase-Untereinheit PP2A B56β, für eine weitergehende Charakterisierung ausgewählt. Die vermutete Beteiligung von Golgin-160 am vesikulären Membrantransport machte die gefundene Interaktion mit ROMK besonders interessant, da über den Transport des Kanals vom Endoplasmatischen Retikulum über den Golgi-Apparat bis an die Zelloberfläche nur wenig bekannt ist. Zunächst konnte die Bindung von Golgin-160 an das ROMK Kanalprotein durch Koimmunpräzipitation beider Proteine aus Lysaten transfizierter Säugerzellen unterstützt werden. Immunfluoreszenzmikroskopische Untersuchungen bestätigten weiterhin, daß beide Proteine tatsächlich und ausschließlich im Bereich des Golgi-Apparats kolokalisiert sind. Dies verstärkte die Vermutung, daß Golgin-160 am Membrantransport von ROMK beteiligt ist. Funktionelle Untersuchungen in Xenopus Oozyten mit Hilfe der Zwei-Elektroden-Spannungsklemme ergaben nach Koexpression beider Proteine reproduzierbar eine Verdopplung der ROMK-Stromamplitude. Mittels einer Chemolumineszenz-Oberflächenexpressionsanalyse konnte dies auf eine Zunahme der Dichte des Kanalproteins in der Plasmamembran zurückgeführt werden. Ähnliche Resultate wurden auch für das nahe verwandte Kir2.1-Kanalprotein erhalten. Diese Untersuchungen zeigten zudem, daß nur das Kanalprotein an der Zelloberfläche, nicht aber die Gesamtmenge des Proteins in der Zelle erhöht war. Dementsprechend waren auch die biophysikalischen und pharmakologischen Eigenschaften des ROMK-Kanals durch das koexprimierte Golgin-160 nicht verändert. Um die Bedeutung der gefundenen Interaktion näher zu untersuchen, wurden Bindungsstudien mit C-terminalen Bartter-Mutanten von ROMK durchgeführt. Alle untersuchten Punkt- und Trunkationsmutanten waren noch zur Bindung von Golgin-160 fähig, und zwei Punktmutanten konnten durch Golgin-160 auch funktionell stimuliert werden. Daraus kann geschlossen werden, daß diese hochkonservierten Aminosäurereste des Kanalproteins nicht an der Bindung von Golgin-160 beteiligt sind, und daß der defekte Membrantransport dieser krankheitsverursachenden Mutanten nicht auf einer gestörten Interaktion mit dem untersuchten Golgi-Protein beruht. Mit diesen Untersuchungen wurde erstmalig gezeigt, daß Golgin-160 am Golgi-Apparat selektiv mit transportierten Membranproteinen interagiert und dadurch deren Zelloberflächenexpression reguliert. Eine spezifische Rolle beim Transport von Oberflächenproteinen zur Plasmamembran wird durch das Ergebnis unterstrichen, daß auch die Oberflächenexpression der entfernt verwandten Kv1.5- und Kv4.3-Kanalproteine stimuliert wird, aber nicht die des HERGKaliumkanals. In weiteren funktionellen Untersuchungen konnten auch für GRB7 und PP2A B56β erstmalig Einflüsse auf die ROMK-Kanalaktivität gezeigt werden. Die Koexpression von GRB7 führte sowohl bei ROMK als auch bei verwandten Kir2-Kanalproteinen zu einer Verringerung der Stromamplitude. Bei PP2A B56β war der Effekt von der Expressionshöhe dieser regulatorischen Phosphatase- Untereinheit abhängig. So waren die ROMK-Ströme bei geringen Mengen an injizierter PP2A B56β erhöht, nach Injektion größerer Mengen dagegen reduziert. Die Regulation der ROMK-Kanalaktivität wird größtenteils durch die Kontrolle der Kanaldichte an der Zelloberfläche erzielt. Da unterschiedliche Signalwege die Häufigkeit des Kanalproteins an der Zelloberfläche modulieren können, kann vermutet werden, daß nicht nur Golgin-160 sondern auch GRB7 und PP2A B56β an der Regulation der Oberflächenexpression von ROMK beteiligt sind (Abb. 36). Die Identifizierung dieser neuen Interaktionspartner stellt deshalb einen ersten wichtigen Schritt bei der Aufklärung der dieser Regulation zugrundeliegenden molekularen Mechanismen dar.
Die Cytochrom c Oxidase von Paracoccus denitrificans katalysiert die Reduktion von Sauerstoff zu Wasser und „pumpt“ zusätzlich vier Protonen von der cytoplasmatischen Seite auf die periplasmatische Seite der Cytoplasmamembran. Die Spaltung des molekularen Sauerstoffes im binuklearen Zentrum erfolgt im katalytischen Zyklus des Enzyms bei der Umwandlung des Intermediates A, in welchem molekularer Sauerstoff an das Häm a3 Eisen gebunden ist, in das Intermediat PM durch spontane elektronische Umorganisation. Drei der dazu benötigten vier Elektronen werden von den Metallzentren geliefert. Das vierte Elektron wird sehr wahrscheinlich von einer Aminosäure in der Nähe des binuklearen Zentrums durch Bildung eines Aminosäureradikals beigesteuert. Dieses Radikal sollte in den Intermediaten PM und F• des katalytischen Zyklus der Cytochrom c Oxidase vorhanden sein. Durch Reaktion von stöchiometrischen Mengen an Wasserstoffperoxid mit dem vollständig oxidierten Enzym lassen sich PM; F• und F-Intermediate künstlich erzeugen und durch ihre Maxima in Absorptionsdifferenzspektren charakterisieren. Mit paramagnetischer Elektronenresonanzspektroskopie (EPR-Spektroskopie) können Struktur und Dynamik paramagnetischer Zentren in Proteinmolekülen untersucht werden. Mit dieser Methode konnte in mit Wasserstoffperoxid generierten PM und F•-Intermediaten ein Tyrosinradikal nachgewiesen werden. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit war die Identifikation dieses Tyrosins mittels einer Mutagenesestudie. Dazu wurden Tyrosinvarianten (Y35F, Y167F, Y267F, Y280H, Y328F und Y414F) aus Untereinheit I, die einen maximalen Abstand von 25 Angström vom binuklearen Zentrum aufweisen, mit Hilfe von Absorptions- und EPR-Spektroskopie charakterisiert. Auf diese Weise konnte nachgewiesen werden, dass Tyrosin 167 eindeutig der Ursprungsort des Tyrosinradikals ist, das bei der Generierung von PM- und F•-Intermediaten der Cytochrom c Oxidase mit Wasserstoffperoxid entsteht. Da die Variante Y167F jedoch eine hohe katalytische Aktivität aufwies und in der Lage war, die Oxoferrylintermediate PM; F• und F zu bilden, konnte gleichzeitig gezeigt werden, dass dieses Tyrosin nicht der primäre Donor des vierten Elektrons sein kann, das im katalytischen Zyklus des Enzyms für die Spaltung der Sauerstoffbindung benötigt wird. Diese Ergebnisse wurden dahingehend interpretiert, dass Tyrosin 167 eine thermodynamische Senke darstellt, in die das von einem unbekannten kurzlebigen Elektronendonor bei der Wasserstoffperoxidreaktion gebildete Radikal verschoben wird. Als Donor des vierten Elektrons für die Sauerstoffspaltung kommt auch Tryptophan 272 infrage. Daher wurde auch die Variante W272M spektroskopisch charakterisiert. Diese Variante war katalytisch inaktiv und nicht in der Lage in Reaktion mit Wasserstoffperoxid die Intermediate PM, F• und F zu bilden. Es ließen sich weder das Tyrosin-167-Radikal noch ein anderes Radikal nachweisen. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass Tryptophan 272 möglicherweise der ursprüngliche Donor des vierten Elektrons für die Sauerstoffspaltung im katalytischen Zyklus der Cytochrom c Oxidase sein könnte. Während des PM zu F-Übergangs im katalytischen Zyklus der Cytochrom c Oxidase werden zwei Protonen gepumpt. Diese können vom Enzym entweder über den D-Weg oder den K-Weg aufgenommen werden. Eine Untersuchung des PM zu F-Übergangs von D-Weg- und K-Weg-Varianten der Cytochrom c Oxidase kann Aufschluss über die Beteiligung der beiden Protonenaufnahmewege des Enzyms an diesem Schritt des katalytischen Zyklus geben. Daher wurde die Reaktion der D-Weg Varianten D124N, N131D, Y35F und E278Q und der K-Weg Variante K354M mit Wasserstoffperoxid absorptionsspektroskopisch untersucht. Durch diese Experimente konnte die zentrale Bedeutung des D-Weges für die Protonentranslokation im PM zu F-Übergangs bestätigt, aber auch ein gewisser Einfluss des K-Weges nicht ausgeschlossen werden. Außerdem wurde der PM zu F-Übergang der Variante R437N, die eventuell Teil des noch nicht konkret identifizierten Protonenaustrittsweg der Cytochrom c Oxidase ist, untersucht.
Pneumoperitoneum mit Kohlendioxid steht im Verdacht, die Proliferation intraabdomineller Tumorzellen zu beeinflussen. Vorangegangene Versuche haben bereits gezeigt, daß isobares Kohlendioxid die Proliferation von Kolonkarzinomzellen in vitro und in der Ratte stimulieren. In der vorliegenden Arbeit wurden Zellen des Colon-Karzinoms CX-2 und des Pancreas-Karzinoms DAN-G mit Kohlendioxid unter iso- und hyperbaren Bedingungen behandelt. Das Tumorwachstum wurde bis zum 15. Tag nach der Exposition durch DNA-Färbung mit Pico-Green gemessen. An den ersten vier Tagen nach Expositon ist das Tumorwachstum bei beiden Zellinien signifikant vermindert. Ab dem fünften Tag ist das Wachstum von DAN-G bei allen Drücken bis zum Ende des Untersuchungszeitraumes signifikant erhöht. Bei CX-2 hängen Ausmaß und Dauer der Proliferationssteigerung von der Höhe der jeweiligen Drücke ab. Schlußfolgerung: Kohlendioxid beeinflußt das Wachstum humaner Karzinomzellen. Das Ausmaß des Effektes hängt im Wesentlichen von der Höhe des Gasdruckes während der Exposition ab.
Das Proteus-Syndrom zeichnet sich durch variable Manifestationen und überlappende Symptomatik mit anderen Syndromen aus, die mit partiellem Riesenwuchs assoziiert sind. Die extreme klinische Variabilität wirft diagnostische Schwierigkeiten auf. Da das verantwortliche Gen noch nicht gefunden wurde, kann die Diagnose des Proteus-Syndroms nur klinisch gestellt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden 11 Patienten mit der anfänglichen Diagnose des Proteus-Syndroms am Institut für Humangenetik der Johann Wolfgang Goethe Universität Frankfurt am Main vorgestellt, untersucht und deren Verlauf dokumentiert. Die mittlere Verlaufdokumentation lag bei 10 ½ Jahren. Die diagnostischen Kriterien vom National Institute of Health dienten als Grundlage für die Diagnostik des Proteus-Syndroms. Diese wurden durch zwei Aspekte ergänzt: die Beteiligung des ZNS und ophthalmologische Veränderungen. Bei vier Patienten konnte das Proteus-Syndrom diagnostiziert werden. Bei zwei Patienten konnte das Proteus-ähnliche Syndrom, bei zwei die Macrodystrophia lipomatosa progressiva sowie jeweils bei einem die Macrodactylia simplex congenita, das Bannayan-Zonana-Syndrom und das Klippel-Trenaunay-Syndrom festgestellt werden. Die Daten von vier Patienten wurden 51 publizierten Proteus-Syndrom Patienten gegenübergestellt, die als Vergleichsbasis zur Syndrombeschreibung sowie Abgrenzung gegenüber anderen Syndromen, die mit partiellem Riesenwuchs assoziiert sind, dienten. Die übrigen sieben Patienten wurden zur Unterstreichung der Differentialdiagnosen vorgestellt. Durch unsere Studie konnte Folgendes herausgearbeitet werden: Beim Proteus-Syndrom ist der partielle Riesenwuchs das im Vordergrund stehende Merkmal, welches bei allen Patienten in unterschiedlicher Ausprägung auftrat. Dabei können sowohl die Extremitäten (95%), der Knochen in Form von Hyperostosen des Schädels (44%) und des Gehörkanals (17%) als auch innere Organe wie die Milz (4%) und die Nieren (10%) betroffen sein. Im Laufe des Wachstums bildete sich bei 85% der Patienten eine Skoliose aus. Das Auftreten einer zerebriformen Weichteilhypertrophie (47%) neben anderen Befunden gilt als pathognomonisches Merkmal, welches für die Diagnosestellung ausreicht. Epidermale Nävi wurden bei 67 % der Patienten beobachtet. Zu den häufigsten Tumoren zählen Lipome (62%) und vaskuläre Malformationen, wie Hämangiome (50%), Varizen (16%) und Lymphangiome (22%). Bereiche mit atrophierter Subkutis (31%) können neben Lipomen beim gleichen Patienten beobachtet werden. Die Inzidenz von seltenen Neoplasien wie beidseitigem ovariellen Zystadenomen (10%), Parotisadenomen (2%) oder Meningiomen (6%) ist mit insgesamt 29% im Vergleich zur Gesamptpopulation (0,17%) deutlich erhöht. Auch thrombo-embolische Ereignisse und zystische Lungenveränderungen (10%), die vorzeitigen Tod (20%, n=97) bedingen können sind gehäuft. Ophthalmologische Veränderungen wurden bei 35% der Patienten angetroffen. Das ZNS ist in Form von zerebralen Veränderungen bei 36% der Patienten involviert, eine mentale Retardierung lag bei 27% vor. Die Krankheit tritt sporadisch auf, der Verlauf ist progredient bei mosaikhafter Verteilung der Läsionen. Als Ursache dafür wird ein somatisches postzygotisches Mosaik postuliert, welches im Nicht-Mosaik-Zustand letal wäre. Das Wiederholungsrisiko für Geschwister ist daher als gering einzuschätzen. Eine engmaschige multidisziplinäre Betreuung der Patienten durch Spezialisten ist unerlässlich. Chirurgische Eingriffe sollen nur nach sorgfältiger Abwägung der Risiken durchgeführt werden.
Zur Erforschung der in vivo Effekte von UVA-Strahlung, Creme-PUVA-Behandlung und der Alterungsprozesse auf die kleinmolekularen Antioxidantien in humaner Haut, insbesondere auf die wasserlöslichen Formen Askorbinsäure und Harnsäure sowie das fettlösliche alpha-Tokopherol, entnahmen wir Hautproben von 9 Patienten, die sich einer UVA-Provokation unterzogen, und Hautproben von 11 Patienten, die eine Creme-PUVA-Bestrahlung erhielten. Jedem Probanden wurden eine Kontrollbiopsie und eine Biopsie unmittelbar nach der Bestrahlung entnommen. Zusätzlich wurden Proben nach 48 h gewonnen. Da relativ geringe Mengen an Probenmaterial zur Verfügung standen, wurde eine neue Methode zur Extraktion von wasser- und fettlöslichen Antioxidantien im Gewebe in einem Arbeitsschritt etabliert. Um die Unterschiede in den Hautschichten zu berücksichtigen, wurden die gefrorenen Hautbiopsien horizontal in eine 1.5 mm dicke obere Schicht und eine 1.5 mm dicke untere Schicht getrennt. Wir fanden einen signifikanten Unterschied zwischen der Menge von Askorbinsäure und alpha- Tokopherol im oberen Kompartiment der Haut (Epidermis und obere Dermis) im Vergleich zum unteren Kompartiment der Haut (untere Dermis und obere Subkutis). Askorbinsäure hatte eine 7-fach höhere Konzentration in den oberen 1.5 mm (p < 0.0001), wohingegen alpha-Tokopherol eine 7-fach größere Konzentration in den unteren 1.5 mm der Haut aufwies (p < 0.0003). Die Konzentration von Harnsäure war geringfügig höher in den oberen 1.5 mm (p < 0.005). Beim Vergleich der unbehandelten Hautproben mit den UVA-bestrahlten Proben, fanden wir eine Erniedrigung der Askorbinsäure in den oberen 1.5 mm der Haut nach Behandlung (p < 0.05), aber keine signifikanten Unterschiede für Harnsäure und alpha-Tokopherol. In der Creme-PUVA-behandelten Haut fanden wir keine Veränderungen bzgl. der hydrophilen Antioxidantien, wohingegen sich alpha-Tokopherol direkt nach der Bestrahlung im unteren Kompartiment signifikant erhöhte (p < 0.01). Bezüglich möglicher altersabhängiger Veränderungen der kleinmolekularen Antioxidantien ergab sich keine signifikante Korrelation zwischen den Konzentrationen von Askorbinsäure, Harnsäure und alpha-Tokopherol in unbehandelter Haut und dem chronologischen Alter der Probanden. Die hier vorliegenden Untersuchungen zeigen damit, dass Askorbinsäure sich bei Dosen von UVA-Bestrahlung verringert, bei denen alpha-Tokopherol und Harnsäure noch unverändert bleiben. Unsere Daten lassen vermuten, dass Creme-PUVA-Behandlung keinen verringernden Effekt auf die kleinmolekularen Antioxidantien in humaner Haut hat und daher aus oxidativer Sicht eine sichere Therapie darstellt. Vielmehr scheint sich die Konzentration von alpha-Tokopherol in unteren Schichten der Haut während der PUVA-Behandlung zu erhöhen, obwohl nur eine sehr geringe Menge an alpha;-Tokopherol in der PUVA-Creme enthalten ist. Der genaue Grund hierfür bleibt unklar und sollte Gegenstand künftiger Untersuchungen sein.
Einleitung Da allseits bekannt ist, dass die Zufuhr von exzessiven Jodmengen zur Induktion einer Hashimoto Thyreoiditis führen kann, war das Ziel unserer Studie die Beziehung zwischen der Jodurinkonzentration und der Anti-TPO-Antikörperkonzentration aufzuzeigen um einen Cut-off point für eine sichere Joddosis festzulegen. Des weiteren untersuchte die Studie, ob unter diätisch zugeführtem Jod, im Sinne einer freiwilligen Jodmangelprophylaxe, bereits die empfohlene Tagesdosis überschritten wird und daher Risiko besteht, eine Hashimoto-Thyreoititis zu entwickeln. Methodik Zwischen 2001 und 2002 wurden 475 Kinder, Jugendliche und Erwachsene untersucht, die in der Universitätskinderklinik Frankfurt a.M. vorstellig wurden. Das Patientenkollektiv wurde nach Geschlecht und Altersgruppen unterteilt. Es wurden sowohl morgendlicher Spontanurin zur Jod- und Kreatininanalyse als auch Serum für die Bestimmung der anti-TPO-Ak gesammelt. Ergebnisse Daten von 302 Patienten gingen in die Auswertung ein. Die Prävalenz von positiven anti-TPO-Ak betrug 3,7% mit einer Geschlechterverteilung weiblich zu männlich von 2,7:1. Insgesamt konnte keine Korrelation zwischen Jodurinkonzentration und anti-TPO-Ak Konzentration festgestellt werden (r= 0,0544, p>0,05). Analysen nach Alter und Geschlecht ergaben jedoch bei weiblichen Erwachsenen eine leichte, aber signifikante Korrelation der beiden Parameter (r= 0,3939, p< 0,05). Eine Jodkonzentration über 300 µg J/g Kreatinin stellte sich als unabhängiger Risikofaktor heraus (p<0,05). Vergleicht man Jodkonzentrationen kleiner 300 µg/ g Kreatinin und Jodkonzentrationen größer 300 µg/ g Kreatinin von jugendlichen und erwachsenen weiblichen Probanden, waren positive anti-TPO-Ak wesentlich häufiger mit Jodkonzentrationen über 300 µg/g Kreatinin assoziiert (x 2=9,2238; p<0,005). Adäquate Jodkonzentrationen wurden bei 69,5%, überschiessende Jodkonzentrationen bei 16,9% des Studienkollektivs gefunden. Unter leichtem Jodmangel litten 9,9%, unter moderatem 0,7% und unter schwerem Jodmangel 3,0% der Probanden. Schlussfolgerung Die Prävalenz positiver anti-TPO-Ak unter nutritiver Jodzufuhr beträgt 3,7%. Frauen neigen eher dazu, anti-TPO-Ak zu entwickeln, besonders mit steigendem Alter und Jodkonzentrationen im Urin von über 300 µg/ g Kreatinin. Insgesamt konnte keine Korrelation zwischen Jodkonzentrationen im Urin und anti-TPO-Ak Konzentrationen im Blut festgestellt werden. Daher war es auch nicht möglich, einen Cut-off-point für eine sichere Dosis an diätisch zugeführtem Jod zu determinieren. Es sei darauf hingewiesen, dass 16,9% des Studienkollektivs Jodkonzentrationen von über 300 µg/ g Kreatinin im Urin aufwiesen, was sich als unabhängiger Risikofaktor zur Entwicklung positiver anti-TPO-Ak herausstellte (p<0,05). Betrachtet man die durch die Jodkampagnen in den letzten 10 Jahren stetig steigenden Jodkonzentrationen der deutschen Bevölkerung, so schein es zukünftig nötig zu sein Konzepte zu entwickeln, um Überdosierungen von Jod in deutschen Haushalten zu vermeiden.
Ziel der vorliegenden Arbeit war eine mehrdimensionale Analyse der Trainingsqualität von Leistungssportlern in ausdauerorientierten Sportarten aus Akteurssicht. Im Theorieteil wurden zunächst strukturelle Besonderheiten des Leistungssportsystems aus systemtheoretischer Perspektive kritisch analysiert, um einen gegenstandsadäquaten Qualitätsbegriff zu konzeptualisieren. Innerhalb dieses Theorieteiles wurden aktuelle - innerhalb von ausdauerorientierten Sportarten zumeist an der Trainingsquantität orientierte - Steuerungsmodalitäten, deren Ziele und Veränderungstendenzen aufgezeigt. Dies beinhaltetet die Darstellung gängiger kybernetischer Steuerprogramme sowie neuerer, synergetischer Ansätze bezüglich der Steuerungsmöglichkeiten sportlicher Leistungsentwicklungen. Zudem wurden handlungsleitende Rationalitäten herausgestellt, die von der sportlichen Organisation kommuniziert werden. Hierzu gehören Leitbilder, die sich in der sportlichen Förderstruktur in Form von Kaderstrukturen sowie Rahmentrainingsplänen zeigen. Neuere Studien, die solche Leitbilder und deren Effektivität empirisch überprüften, führen zu einer notwendigen Relativierung gängiger Steuerungsannahmen. Besonders betont wurde innerhalb der systemtheoretischen Ausführungen die vorherrschende dominierende Orientierung der am (Sport-)System Beteiligten an der systemspezifischen Codierung Sieg/Niederlage und die gegenwärtige Diskussion um die Rolle der Einflussnahme externer Interessen auf die Akteure (also auf die Athleten). Der Darstellung der strukturellen Aspekte im Leistungssportes folgte die Darstellung subjektorientierter Forschungsprojekte im Leistungssport. Insbesondere den Nachwuchsleistungssport betreffende Forschungsprojekte rückten hier ins Zentrum. Hierzu wurden solche Studien reflektiert, die die Lebenswelt der Athleten sowie deren Trainingsalltag untersuchten. Die Zielperspektive solcher Studien liegt im Interesse, mögliche Bildungspotentiale im Leistungssport zu explorieren. Die historisch gesehen kritische Haltung der Sportpädagogik gegenüber des Leistungssports zeigte sich bisher in der Ambivalenz der Zielorientierung leistungssportlichen Engagements, die sich aus struktureller Perspektive ausschließlich am Siegen bzw. der maximalen Leistung orientiert, aus pädagogischer Perspektive jedoch die Entfaltungsmöglichkeit des Subjektes vorsieht (insbesondere dessen Reflexionsfähigkeit sowie dessen Selbstbestimmtheit, also am Leitbild des „mündigen Athleten“ sensu LENK 1979). Diese sich zunächst konfligierend gegenüberstehenden Ansprüche begründeten die bisherige Abwehrhaltung der Sportpädagogik gegenüber dem Leistungssport. In der Analyse von Projekten, die sich mit der Entwicklung und Förderung sportlichen Talentes befassen, wurde eine weitere Facette deutlich, die in der vorliegenden Arbeit ins Zentrum gerückt wird: „Pädagogische“ Zieldimensionen wie Reflexionsfähigkeit sowie Selbstbestimmtheit des eigenen Tuns avancieren auch in leistungssportlichen Zusammenhängen als wichtige, talentbewahrende Komponente (PROHL 1996, Kapitel 2.3.1). Diese Einordnung pädagogischer Zieldimensionen ist Ausgangspunkt des hier verwendeten mehrdimensionalen Qualitätsverständnisses leistungssportlichen Trainings, welches zum einen die Ermächtigung (Empowerment) und zum anderen die Weiterentwicklung (Enhancing) der Agierenden im Prozess (im Training) vorsieht. Der in dem hier konzeptualisierten Qualitätsmodell individuelle, auf Transformation (Kapitel 2.3.3.2) abzielende Zugang zum leistungssportlichen Training, basiert nicht auf angenommenen Interventionsprogrammatik einer linearen Förderstrategie. Neben dem pädagogische Zugang weist Training dienstleistungstypische Kriterien auf wie das „uno-actu-Prinzip“ (Konsumption und Produktion fallen zeitlich zusammen) sowie die Wichtigkeit der instrumentellen Qualität (Zielerreichung) und einer subjektiven Qualität (Kundenzufriedenheit). Diese wichtigen Qualitätskriterien wurden in einer triangulativen Studie in Form eines quasi längsschnittlichen Unersuchungsdesigns analysiert. Zentrale Fragestellungen betrafen den Forschungsdefiziten entsprechend die Rolle der subjektiven Qualität (Athletenzufriedenheit) und deren Zusammenhang mit der sportlichen Leistung sowie die Rolle der o.g. pädagogischen Qualitätskriterien (Empowerment und Enhancing). Dabei sollen solche Rationalitäten, die per se bei den Athleten vorliegen und die auf den oben genannten (institutionalistischen, systemspezifischen) Annahmen beruhen, durch faktische Praktiken und deren nutzbringende bzw. hemmende Folgen für das Subjekt exploriert werden. Die Stichprobe setzte sich aus 20 Bundeskaderathleten zusammen, die ausdauerorientierte Sportarten (Triathlon, Radrennsport, Speedskaten) betreiben. Die oben beschriebenen Qualitätsdimensionen wurden zum einen durch einen Fragebogen (AZL, FESSLER 1992) erhoben, zum anderen wurden problemzentrierte Interviews mit den Athleten durchgeführt. Die im Forschungsstand aufgeführten Aspekte konnten im quantitativen Fragenblock (Fragenblock A und B, vgl. Kapitel 2.4.2) zu entsprechenden Arbeitshypothesen verdichtet werden, die explorativen, qualitativ untersuchten Fragestellungen (Fragenblock C) erhielten keinen hypothesenprüfenden Charakter. Innerhalb dieses Abschnittes wurde die Stichprobe der Kaderathleten sowie relevante statistische sowie insbesondere die qualitativen Daten betreffende Auswertungsmodalitäten dargestellt. Die nachfolgenden Ergebnisse sind hervorzuheben und erheben keinen Anspruch auf Repräsentativität: • Die Daten der Fragebogenerhebung zeigen eine hohe Athletenzufriedenheit an. Dies beinhaltet die Zufriedenheit mit dem Trainer, dem Training, den Trainingsbedingungen, der Trainingsgruppe und Wettkampfleistung. Diese hohe Zufriedenheitsstruktur ließ sich in den Interviews nicht wiederfinden. Die Ergebnisse zeigen, dass durch Fragebögen nur ein Ausschnitt erfasst werden konnte, ein für die Praxis relevanter Mehrwert entstand allerdings nur durch eine mehrperspektivische und individuelle Betrachtung (Interview) der Akteure. • In Bezug auf das Qualitätskriterium Empowerment ist zu resümieren, dass sich in der vorliegenden Studie viele Athleten „selbst“ ermächtigt haben, eine Förderung (bspw. durch Trainer) der Selbstbestimmung und der Selbstreflexion liegt in äußerst wenigen Fällen vor. • Die Mitbestimmung im Trainingsprozess sowie die Selbstbestimmung im Leistungssport werden aus Athletensicht vom Sportsystem kritisch wahrgenommen und restriktiv gehandhabt. • Viele Athleten betrieben vor ihrer derzeitigen Hauptsportart eine weitere Sportart. • In Bezug auf das Qualitätskriterium Enhancing (Weiterentwicklung) lässt sich zusammenfassen, dass die Karriereverläufe sehr heterogen sind. Eine „klassische“ Kaderkarriere (vom D- zum A-Kader) weisen nur sehr wenige Athleten auf. • In Bezug auf die instrumentelle Qualität von Training seien folgende Erkenntnisse aufgeführt: Zwar zeigte die Analyse der instrumentellen Qualitätsdimension, dass die Athleten ihre langfristige Entwicklung positiv belegen („habe meine Leistungsziele in den letzten Jahren erreicht“, vgl. Analyse in Kapitel 4.4.1). Bezogen auf die letzte Saison bewerten die Athleten ihre Leistungszielerreichung ausgewogen zustimmend und ablehnend (Kapitel 4.4.1). Die Bezeichnung „instrumentell“ trägt dem Inhalt des angenommenen „Outputs“ von Training jedoch nicht Rechnung, da „instrumentell“ im klassischen dienstleistungsorientierten Verständnis den unmittelbaren, also kurzfristigen „Output“ beschreibt. Deswegen sollte „instrumentell“ adäquat in die (pädagogische) Bezeichnung „Enhancing“ modifiziert werden. Enhancing fasst die langfristige Entwicklung als Qualitätskriterium individueller und prozessbezogener. • Bzgl. der Einordnung der Trainingsquantität in Ausdauersportarten ist folgendes Ergebnis von Relevanz: Die Daten geben keinen Hinweis darauf, dass dann, wenn mehr trainiert wird, auch die Leistungsziele oder Platzierungen eher erreicht wurden. Diese Arbeit konnte zeigen, dass die Sportpädagogik durch eine qualitative Betrachtung von leistungssportlichem Tun ihren Platz im Sinne der Praxisverantwortung und durch die Formulierung der Gegenstandspflicht (indem im Forschungsprozess auch hinterfragt wird, was Qualität überhaupt bedeutet, vgl. PROHL 2006a, 219) einnehmen kann - insbesondere dadurch, dass es den mündigen Athleten in einer pluralistischen Gesellschaft offen steht, sich leistungssportlich zu engagieren und gleichzeitig leistungssportliches Engagement als etwas begriffen wird, das Bildungspotential in sich birgt, allerdings ausschließlich unter den hier genannten Voraussetzungen der Mündigkeit.
Ziel der Untersuchungen ist die Klärung der Frage, ob die Inhalation von LPS eine lokale und systemische Inflammation induziert und wenn dies der Fall ist, wie diese Inflammation nachgewiesen werden kann. Insbesondere soll dabei – im Hinblick auf die Ausführungen in der Einleitung – die Frage beantwortet werden, ob eine LPS-Inhalation zu einer signifikant erhöhten NO-Konzentration in der Ausatemluft führt und deren Messung im klinischen Bereich als einfache, aber sichere Methode zum Nachweis einer Inflammation verwendet werden kann. Zur Klärung dieser Fragestellungen wurden insgesamt 30 gesunde junge Erwachsene in die Studie eingeschlossen (10 Männer, 20 Frauen, mittleres Alter 27,7 ± 4,20 Jahren) und wurden mittels LPS provoziert, um einen lokalen Entzündungsreiz zu setzen. Die Dosen des inhalierten LPS wurden alle 30 Minuten gesteigert (2,5 Mikrogramm, 10,5 Mikrogramm, 42 Mikrogramm and 45 Mikrogramm LPS) bis zu einer kumulativen Höchstdosis von 100 Mikrogramm. Im Verlauf der Untersuchung während und nach der LPS-Provokation reagierten 1/3 (10 von 30) aller Probanden mit subjektiven Beschwerden. Drei Probanden klagten über Husten und Brustschmerzen, drei über bronchiale Obstruktion und die restlichen vier über ein Schwächegefühl und Schüttelfrost. Es fanden sich zudem signifikant (p<0,05) erhöhte Temperaturwerte (Median 8h = 36,78 °C vs. Median 0h = 36,17 °C). Als weiteres Zeichen der Entzündung zeigten sich im Labor signifikant erhöhte Leukozyten (Median 24h = 6,22/nl (Range 3,97 – 10,60) vs. Median 0h = 4,93/nl (Range 2,91 – 7,72)), neutrophile Granulozyten (Median 24h = 3,75/nl (Range 1,9 – 7,3) vs. Median 0h = 2,6/nl (Range 1,2 – 5,1)) und CRP Werte (Median 24h = 0,8 mg/dl (Range 0,1 – 3,2) vs. Median 0h = 0,1mg/dl (Range 0,1 – 0,5)). Signifikant ist der Anstieg der LBP Konzentration (Median 24h = 13,05 Mikrogramm/ml (Range 4,6 – 30,4) vs. Median 0h = 5,95 Mikrogramm/ml (Range 2,6 – 12,6)). Obwohl es einen Anstieg der Konzentration der eosinophile Granulozyten gab (Median 24 h = 0,15/nl (Range 0,04 – 0,77) vs. Median 0 h = 0,13/nl (Range 0,05 – 0,43), konnte die Signifikanz in diesem Fall nicht nachgewiesen werden. Die NO-Messungen ergaben als Basis einen NO (Median 24 h = 12,2 ppb (Range 5,7 – 29,5) vs. Median 0 h = 11,00 ppb (Range 5,8 - 26,4 ppb). Somit konnte nach Inhalation mit LPS kein signifikanter Anstieg der Konzentration des exhalierten NO festgestellt werden. Zwar bestätigte sich die Annahme, dass aus einem lokalen Entzündungsreiz eine systemische Inflammation resultiert, die durch die verschiedenen Entzündungsparameter eindeutig nachgewiesen werden konnte. Auch der Nachweis des kausalen Zusammenhangs zwischen dieser systemischen Inflammation und der LPS-Provokation konnte geführt werden. Im Gegensatz dazu konnte im Rahmen dieser Studie nicht gezeigt werden, dass die Inflammation auf einfache Weise zu einer Erhöhung der NO-Konzentration führt.
Die Herstellung von Poly(butylcyanoacrylat)-Nanopartikeln (PBCA-NP) ist seit fast 25 Jahren bekannt. Sie erfolgt meist durch anionische Emulsionspolymerisation von Butylcyanoacrylat unter Verwendung von Dextran 70.000 als Stabilisator. Vereinzelt wurde in früheren Arbeiten bereits Pluronic® F68 als Emulgator für die Polymerisationsreaktion verwendet. Diese Arbeit hat ihren Schwerpunkt in der Herstellung von PBCA-NP mit F68 als Stabilisator. Es konnte gezeigt werden, dass sich mit diesem Hilfsstoff ebenfalls nanopartikuläre Trägersysteme reproduzierbar und im gewünschten Größenbereich um 200 nm herstellen lassen. Diese Partikel besitzen im Gegensatz zu Dextran-stabilisierten NP eine sehr enge Größenverteilung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die hergestellten NP im Bezug auf ihr Molekulargewicht und ihre Dichte charakterisiert. Ein Partikel besitzt die Masse von ca. 2,5 * 109 Dalton und hat eine Dichte von etwa 1,148 g/cm³. Bei einem PBCA-Nanopartikel handelt es sich jedoch nicht um ein Riesenmolekül, vielmehr wird er durch Agglomeration von relativ kurzen Polymerketten gebildet. Ein Partikel besteht aus ca. einer Million Polymerketten, welche ein Molekulargewicht von ca. 2500 g/mol besitzen. Der Einfluss der Herstellungsparameter auf leere und arzneistoffbeladene Partikel wurde untersucht. Die Partikel wurden hierbei durch die Parameter Partikelgröße, Polydispersität, Partikelausbeute, Zetapotential und Molekulargewicht charakterisiert. Neben der Herstellung durch anionische Emulsionspolymerisation wurden NP durch radikalische Emulsionspolymerisation und Nanopräzipitation erhalten. Auch unter Verwendung dieser Verfahren wurden Trägersysteme im gewohnten Größenbereich um 200 nm gebildet. Zusätzlich zur Herstellung von NP hat sich diese Arbeit auch mit den Charakterisierungsmethoden für kleinpartikuläre Arzneiformen auseinandergesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass die häufig angewendete dynamische Lichtstreuung ein geeignetes Verfahren zur Ermittlung des mittleren Partikeldurchmessers darstellt. Die Ergebnisse dieser Methode stimmen weitgehend mit den Resultaten der zusätzlich verwendeten mikroskopischen Verfahren und der analytischen Ultrazentrifugation überein. Der Einsatz der analytischen Ultrazentrifugation lieferte die best aufgelöste Partikelgrößenverteilung und ermöglichte darüber hinaus die Bestimmung der Dichte der Partikel. Neben der mittleren Größe der Trägersysteme wurde auch das mittlere Molekulargewicht der gebildeten Polymerketten bestimmt. Die hierfür als Standard eingesetzte Gel-Permeations-Chromatographie wurde mit einem relativ neuen Verfahren, der MALDI TOF Massenspektrometrie verglichen. Beide Verfahren lieferten ein zahlenmittleres Molekulargewicht der Polymerketten von 2500 – 3000 Da. Lediglich im Bezug auf das gewichtsmittlere Molekulargewicht zeigten sich größere Unterschiede zwischen beiden Messverfahren, welche jedoch auf das zugrunde liegende Messprinzip und nicht auf das untersuchte PBCA zurückzuführen sind. Mit Hilfe der Massenspektrometrie konnte die chemische Struktur der Polymerketten näher aufgeklärt werden. Neben den Produkten des seit langem postulierten Reaktionsmechanismus finden sich Derivate des Polymers, welche formal durch Abspaltung bzw. Anlagerung von Formaldehyd entstehen. Die Menge an frei vorliegendem Formaldehyd scheint jedoch so gering zu sein, dass sie kaum die Hauptursache für die relative Toxizität der PACA-NP darstellen kann. Darüber hinaus ist es möglich, durch Wahl der Reaktionsbedingungen die Bildung von Derivaten des Ursprungspolymers und von Formaldehyd zu minimieren. Die Ergebnisse in der Herstellung und Charakterisierung von leeren Pluronic® F68-stabilisierten PBCA-NP ließen die Verwendung von Doxorubicin-beladenen NP unter Verwendung dieses Stabilisators für die Gehirntumor-Therapie viel versprechend erscheinen. Die hergestellten Nanopartikel zeigten eine im Vergleich zu Dextran-stabilisierten Doxorubicin-NP signifikant niedrigere Arzneistoffbeladung. Die dessen ungeachtet durchgeführte experimentelle Chemotherapie an Glioblastom-tragenden Ratten lieferte jedoch ermutigende Ergebnisse. Die neu entwickelte Zubereitung führte zu einem vergleichbaren Prozentsatz an Remissionen wie die bisherige Standard-PBCA-Formulierung. Die F68-stabilisierte Formulierung und die bisherige Standard-Formulierung mit Polysorbat 80 zeigten nach Inkubation mit humanem Plasma ein vergleichbares Adsorptionsmuster an Plasmaproteinen. Auf Basis der vorangegangenen Studien und dieser Arbeit erscheint es möglich, eine potente nanopartikuläre Doxorubicin-Zubereitung zu entwickeln, welche ausreichend charakterisiert ist, um ihre Anwendung am Menschen zu vertreten.
Alzheimer’s Disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder marked by progressive loss of memory and cognitive ability. The pathology of AD is characterised by the presence of amyloid plaques, intracellular neurofibrillary tangles and pronounced cell death. The aim of this thesis was to investigate pathways involved in the Aß cascade of neurodegeneration. Since novel findings indicate that already this Aß species exerts neurotoxic effects long before hyperphosphorylated tau, neurofibrillary tangles and extracellular Aß plaques appear, the investigations were accomplished with specific regard to the effects of intracellular Aß. The Swedish double mutation in the APP gene results in six- to eightfold increased Aß production of both Aß1-40 and Aß1-42 compared to human wildtype APP cells (APPwt). Data obtained from PC12 cells indicate that it is possible to specifically increase the Aß load without enhancing APP expression levels. On the basis of these findings, it seemed possible to investigate dose-dependent effects of Aß in multiple experimental designs. These assay designs were created in order to mimick different in-vivo situations that are discussed to occur in AD patients: APPsw PC12 cells exhibit low physiological concentrations of Aß within picomolar range in contrast to APPsw HEK cells, expressing Aß levels within the nanomolar range. Of note, the APPsw HEK cells showed a specific and highly significant increase in the intracellular accumulation of insoluble Aß1-42. Moreover, an intracellular accumulation of Aß and APP was found in the mitochondria of the HEK APPsw cells suggesting a direct impact on mitochondrial function on these cells. This effect might finally lead to disturbances in the energy metabolism of the cell or to increased cell death. Furthermore, baseline g- and ß-secretase activity was assessed since these enzymes represent promising therapeutic targets to slow or halt the disease process. As expected, ß-secretase activity was significantly elevated in all APPsw cell lines. This might be due to the proximity of the Swedish double mutation next to the N-terminus of the Aß sequence. Interestingly, g-secretase activity was similarly increased in PC12 APPsw cells. In addition, the toxicity of different Aß species was investigated in SY5Y and PC12 cells with regard to their effect on cellular viability mirrored by mitochondrial activity using MTT assay. Here, it turned out that not monomers, but already dimers are neurotoxic correlates. Fibrillar Aß species showed the highest toxicity. In the next step, SY5Y cells forming endogenous, dimeric APP and Aß were investigated. In accordance with previous findings, these cells showed a decreased MTT reduction potential in comparison to APPwt and control SY5Y cells reflecting a decrease of cellular viability. The impaired energy metabolism of the cells was even more drastically mirrored by reduced baseline ATP levels. In the second part of this thesis, the expression and intracellular distribution of Bcl-2 family proteins and pro-apoptotic mitochondrial factors under baseline conditions and during oxidative stress were analyzed in the APPwt and APPsw bearing cells. The most prominent finding was the reduction of expression levels of the anti-apoptotic factor Bcl-xL in the cytosolic fractions of APPwt and APPsw PC12 cells. This might indicate that a lack of anti-apoptotic factors or their altered intracellular distribution, rather than an increase in caspase-dependent pro-apoptotic factors, could be responsible for the increased vulnerability of APPwt- and APPsw-transfected PC12 cells against oxidative stress. Since total Bcl-xL expression was unaffected in PC12 cells, in contrast to APPwt and APPsw-expressing SY5Y and HEK cells revealing significantly decreased Bcl-xL expression levels. Thus, alterations in Bcl-xL distribution seem to be an early event in the disease process. Increasing Bcl-xL expression might potentially be one promising strategy for AD modification. PC12 and HEK cells bearing APPsw or APPwt were treated with the potent g-secretase inhibitor DAPT. Of note, DAPT did not only efficiently block Aß production, but additionally led to an elevation of the MTT reduction potential, reflecting an increase in cellular viability. As another disease-modifying strategy, several efforts are undertaken to ameliorate AD-relevant symptoms by the treatment with nerve growth factor (NGF). Generally, it is known that substituted pyrimidines have modest growth-promoting effects. Here, KP544, a novel substituted pyrimidine, was characterised. This drug increased MTT reduction potential in terminally differentiated and undifferentiated PC12 cells. Furthermore, treatment with KP544 led to a reduction in Aß1-40 secretion. Thus, one may conclude that the target of KP544, GSK-3ß, represents a connecting link between the two main pathological hallmarks of AD and might thus be a very promising therapeutic target for AD.
Erfolgreich wurde die biochemische Synthese eines Kernbereiches der spleißosomalen U4/U6-RNA etabliert und die Sekundärstruktur mittels NMR-spektroskopischer Methoden charakterisiert. Die Konformationen von zwei molekularen Regeleinheiten, des auf Gramicidin A basierenden Ionenkanals Minigramicidin sowie einem aus zwei cis-Dekalinen aufgebautenmolekularen Schalters konnten in unterschiedlichen Umgebungen mit Hilfe der NMR-Spektroskopie erfolgreich bestimmt werden. Die Synthese des RNA-Konstruktes u4u6a46phh2 erfolgte durch Transkription von plasmidischer Templat-DNA mit T7-Polymerase und anschließender Aufreinigung mittels Gelelektrophorese und Homogenisierung am 3’-Ende mit Hilfe eines passenden Hammerhead-Ribozyms. u4u6a46phh2-RNA kann als Konstrukt für die Synthese von 13C/15N-gelabelter RNA dienen, da die Schneidreaktion und die daraus resultierende RNA definiert ist und die Integrale der Iminoprotonen für eine einzige Konformation der RNA sprechen. Das von Dr. Hans-Dieter Arndt in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Koert an der Humboldt-Universität zu Berlin hergestellte Minigramicidin ist aus zwei verkürzten Gramicidin A-Einheiten aufgebaut, die in einer Kopf-an-Kopf Anordnung durch einen Bernsteinsäure-Linker kovalent verknüpft sind. In dieser Arbeit wurden die Strukturen von Minigramicidin in zwei unterschiedlichen Umgebungen aufgeklärt: in Benzol/Aceton (10:1, v/v) ohne Zusatz von Kationen und in gesättigter Cäsiumchlorid-Chloroform/Methanol (3:1, v/v)-Lösung. Im ersten Fall findet man ein doppelt helikales linksgängiges Dimer von Minigramicidin mit ca. 5.7 Resten pro Windung. Diese Struktur hat eine Länge von ca. 38 Å und einen Durchmesser von ca. 1.2 Å. Mit Cäsium-Kationen liegt die Verbindung als Monomer vor. Sie bildet eine rechtsgängige pi-Helix mit ca. 6.3 Resten pro Windung. Die Struktur hat eine Länge von 17 Å und einen Durchmesser von ca. 4.5 Å. Es konnte erstmals eine zur ionenkanalaktiven Form des gA ähnliche Konformation eines auf gA basierenden künstlichen Ionenkanals in organischen Lösemitteln nachgewiesen werden. Der von Dr. Michael Karle aus der Arbeitsgruppe von Prof. Koert an der Philipps-Universität Marburg synthetisierte molekulare Schalter besteht aus zwei cis-Dekalineinheiten, die durch einen 14-gliedrigen Bislactam-Ring miteinander gekoppelt sind. Der Schaltprozeß wurde dabei durch die saure Spaltung des Ley-Acetals in 13 ausgelöst. Es wurde für die Verbindung 13 eine all-axial Stellung für den Makrozyklus gefunden. Diese Struktur wird auch durch die gefundenen Kopplungskonstanten gestützt. Nach dem Schaltprozeß wurde die Struktur von 16 ermittelt. Wie erwartet, wurde durch das Lösen der konformativen Klammer ein Doppelringflip im linken Dekalingerüst ausgelöst und durch den Makrozyklus auf das rechte Dekalingerüst übertragen. Die gefundenen ROE-Abstände und Kopplungskonstanten für bestimmte Dekalinprotonen bestätigen die umgeschaltete Struktur.
Im Rahmen dieser Dissertation sollte der Effekt der Zelldichte auf Proliferation und Apoptose bei der RKO-Rektumkarzinomzelllinie untersucht werden. Neben Invasion, Entdifferenzierung und Metastasierung kann bei Krebserkrankungen auch eine hohe Wachstumsgeschwindigkeit zu den Charakteristika der Malignität gezählt werden. Bei Leukämien, Lymphomen und bestimmten soliden Tumoren, bei denen eine chirurgische Resektion nur eingeschränkt möglich ist, bedeutet jedoch ein langsames Wachstum, d.h. eine geringe Proliferation der Tumorzellen, in der Regel keine verbesserte Prognose, da sie mit schlechterem Ansprechen auf Chemotherapie und Bestrahlung einhergeht. Die molekularen Ursachen dieser Behandlungsresistenz sind bisher nicht vollständig geklärt und wahrscheinlich nicht bei allen Krebserkrankungen auf identischen Mechanismen beruhend. Vorstellbar ist, dass sich das Gesamtsystem der Zelle während des Teilungsprozesses sensibler gegenüber Schädigungen der DNA, wie sie durch Bestrahlung und die meisten Chemotherapeutika ausgelöst werden, präsentiert. Dies kann durch unterschiedlichste molekulare Mechanismen verursacht sein. Um den möglichen Einfluss des Proliferationsverhaltens einer Zellpopulation auf das Apoptose-Verhalten zu untersuchen, wurde im Rahmen dieser Arbeit versucht, die Proliferationsgeschwindigkeit einer Zellkultur mittels Dichte-Arretierung zu senken. Hierzu wurden RKO-Zellen in konfluenter und subkonfluenter Dichte kultiviert. Ebenfalls wurden Unterschiede bei der Verteilung der Zellen auf die verschiedenen Zellzyklusphasen ermittelt. Durch Inkubation mit CD95L konnte dann ein Zusammenhang von Proliferation und Apoptosesensitivität ermittelt werden, d.h. die „Zellzyklusabhängigkeit“ der CD95L-induzierte Apoptose untersucht werden. Hierbei zeigten sich Zellen mit geringerer Proliferationsrate resistenter gegenüber CD95L. Verschiedene Methoden (z.B. Western-Blot-Analyse, FACS-Messungen) wurden zur Aufklärung der molekularen Ursachen genutzt. Die Arbeit zeigte auch das Vorhandensein eines molekular nicht identifizierten, autokrin in das Medium sezernierten Faktors, der zu verstärkter Resistenz gegenüber CD95L führte. Dieser Faktor erhöhte auch die Migration und Invasivität der RKO-Zellen und verstärkte damit die malignen Eigenschaften der Tumorzellen. Die zukünftige molekulare Identifikation dieses Faktors könnte therapeutisch bedeutsam sein.
Zielsetzung: Diese Arbeit zielte darauf, am selben Patienten das diagnostische Potential von kontrastmittelangereicherter MDCT und MRT mit Kontrastmittel bei Kopf-Hals-Tumoren zu evaluieren und zu vergleichen. Materialien und Methoden: 54 Patienten wurden am MDCT (Somatom Plus, Volume Zoom oder Sensation, Siemens, Erlangen) in axialer Ebene mit einer Schichtkollimation von 4×1 mm untersucht. Multiplanare Rekonstruktionen mit einer Schichtdicke von 3 mm wurden in koronarer und sagittaler Ebene erstellt. Alle Patienten willigten in eine zusätzliche MRT-Untersuchung ein. Im MRT wurden in axialer und koronarer Ebene native T2- und T1-gewichtete Sequenzen, eine T1-gewichtete kontrastmittelangereichte Sequenz in koronarer Orientierung, sowie eine T1-gewichtete fettunterdrückte Sequenz in axialer Schichtung erstellt. Sagittale T1-gewichtete Sequenzen waren optional. Die CT und MRT aller 54 Patienten wurden von zwei erfahrenen Radiologen anhand von definierten Kriterien ausgewertet. Ergebnisse: Die MRT war der CT in der Ermittlung der Tumorinfiltration (p<0,001), der Einschätzung des Pathologieausmaßes (p<0,001) und in der Gewebedifferenzierung (p<0,001) signifikant überlegen. In der MRT wurden alle Tumoren im TNM–System korrekt eingestuft. In der CT wurden drei Tumoren zu niedrig eingestuft und außerdem eine Lymphknotenmetastase übersehen. Zahnartefakte erschienen in der CT in 74% (40/54) aller Untersuchungen und schränkten die Beurteilbarkeit in 30% (12/40) ein; ein Tumor konnte nicht diagnostiziert werden, da er komplett von Zahnartefakten überlagert wurde. In der MRT dagegen erschienen Zahnartefakte in 28% (15/54) der Untersuchungen, wovon nur 7% (1/15) in ihrem diagnostischen Wert beeinträchtigt waren. In der MRT tauchten Bewegungs- oder Schluckartefakte in relevanten Sequenzen in 26% (14/54) der Untersuchungen auf. Daneben gab es 13 andere unkooperative Patienten, bei denen die Bewegungsartefakte jedoch in unrelevanten Sequenzen erschienen. Nur eine CT-Untersuchung enthielt Bewegungsartefakte. Pulssationsartefakte in der MRT und Aufhärtungsartefakte in der CT hatten lediglich einen gering störenden Effekt. In der CT traten zwar in 48% (26/54) der Untersuchungen Aufhärtungsartefakte auf, wovon aber nur 23% (6/26) an diagnostischem Wert verloren. In der MRT traten Pulssationsartefakte in 69% (37/54) auf, wovon 19% (7/37) in ihrer Beurteilbarkeit beeinträchtigt waren. Unter Berücksichtigung aller Faktoren war die MRT der CT in 57% (31/54) überlegen, wobei die CT die MRT nur in 15% (8/54) übertraf. In den restlichen 15 Fällen (28%) waren CT und MRT gleichwertig. Schlussfolgerung: Native und kontrastmittelangereicherte MRT sind der kontrastmittelangereicherten MDCT mit sekundären Rekonstruktionen in der Evaluierung der T-Klassifikation und Kontrastierung überlegen. Die MRT war der CT statistisch signifikant überlegen in der Einschätzung der Tumorinfiltration, der Gewebedifferenzierung und des Pathologieausmaßes. Die Kontrastmittelangereichte MDCT dagegen ist die optimale Alternative für unkooperative Patienten.
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.
HELEX Septal Occluder for transcatheter closure of patent foramen ovale : multicenter experience
(2006)
Aims Patients with cryptogenic embolic events and a patent foramen ovale (PFO) are at risk of paradoxical embolism causing recurrent cerebral events; however, transcatheter PFO closure remains controversial. The aim of this multicenter trial was to demonstrate the feasibility and safety of transcatheter closure of PFO with the HELEX Septal Occluder. Methods and results The study enrolled 128 patients (66 female; mean age, 50 years). Mean (± SD) PFO size was 10±3.7 mm; 38 patients also had an atrial septal aneurysm. Device implantation was successful in 127 patients. Device-related events during implantation or follow-up were device embolisation, wire-frame fracture, and retrieval cord breaks (two cases each; no sequelae). Other adverse events included atrial arrhythmia (two patients), migraine, convulsion, and transient ischaemic attack (one case each). There were no recurrent strokes, deaths, perforations, or accumulations of thrombi on the device. Within a mean follow-up period of 21±11 months, complete PFO closure using one device was achieved in 114 patients (90%). Five patients with a moderate to large residual shunt received a second device. Conclusion The HELEX Occluder can be used for PFO closure. Device- and procedure-related complications are rare. The closure procedure appears to reduce recurrence rates of stroke and transient ischaemic attack.