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Ferrocenbasierte Polymere haben in den vergangenen Jahrzehnten reges Interesse hervorgerufen, welches in ihren einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften begründet ist. Diese sind auf die Anwesenheit der redoxaktiven Eisenionen sowie auf kooperative Effekte entlang des Polymerstrangs zurück zu führen. Die substanzspezifischen Merkmale hängen dabei nicht nur von der Position der Ferroceneinheiten im Makromolekül ab, sondern auch von der chemischen Natur der verbrückenden Einheiten. Hier bewähren sich solche Atome und Gruppen, die in der Lage sind, Elektronendichte zu übertragen. Ein in dieser Hinsicht besonders viel versprechendes Element ist Bor, da es im sp2-hybridisierten Zustand ein leeres p-Orbital besitzt und dieses für die Übertragung von Ladungsdichte zur Verfügung stellen kann. Vor diesem Hintergrund galt es nun auf der Basis neuartiger Kondensationsreaktionen zunächst Diferrocenylborane zu synthetisieren und anhand ausgewählter Derivate Kenntnisse über charakteristische Eigenschaften dieser Substanzklasse zu gewinnen. Die kurzkettigen Moleküle dienten als Modellverbindungen für Poly(ferrocenylen)e, welche im Mittelpunkt des zweiten Teils dieser Arbeit standen. .... In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass sich das neuartige Polymer [-fc-B(Br)-]n (33) hervorragend als Edukt eignet, um vielfältige borverbrückte Poly(ferrocenylen)-Derivate sowohl mit trigonalen als auch mit tetragonalen Borzentren darzustellen. Die beschriebenen Systeme weisen eindeutige Merkmale von Eisen-Eisen-Wechselwirkungen entlang der Polymerhauptkette auf, wobei sich das Ausmaß dieser Interaktionen über die Wahl der Substituenten an den Boratomen gezielt beeinflussen lässt. Die dargestellten Materialien besitzen somit großes Potential für die Entwicklung „Molekularer Drähte“ auf der Nanoskala.
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.
Die drei Atolle Glovers Reef, Lighthouse Reef und Turneffe Islands vor der belizischen Küste im Karibischen Meer unterscheiden sich in Geomorphologie, Lagunentiefe, Sedimentbeschaffenheit, Mangroven- und Seegrasbewuchs, Wellen- und Strömungseinfluss sowie in ihren Sedimentationsraten und ihrem Entstehungsalter. Um herauszufinden, ob die Bivalven-Vergesellschaftungen verschiedener Lagunenzonen diese Unterschiede widerspiegeln, wurden 32 bis 44 rezente Sedimentproben auf jedem Atoll entnommen (Gesamtprobenzahl: 111). Deren Datensatz von insgesamt 32 122 Bivalvenschalen wurde anschließend Q-Mode-Cluster-Analysen unterzogen. Neben der Verteilung charakteristischer Arten wurde auch die Verteilung von Bivalven unterschiedlicher Lebens- und Ernährungsweise untersucht. Chione cancellata, ein flach grabender Suspensionsfresser, besiedelt bevorzugt (1) flache, wellen- und strömungsbeeinflusste Lagunenzonen. Die Sedimente (2) sehr hoch energetischer Flachwasserbereiche enthalten zudem hohe Anteile tiefer grabender Suspensionsfresser der Gattung Ervilia. Im (3) Rückriffbereich und am Atollrand sind tief grabende, Detritus fressende Telliniden häufig. Gouldia cerina, wie Chione ein flach grabender Suspensionsfresser, ist typisch für (4) geschlossene Flachwasserbereiche, während die Chemosymbionten-tragende, ebenfalls flach grabende Parvilucina sp. A. vorwiegend in (5) geschlossenen, tiefen Lagunenzonen vorkommt. Charakteristisch für (6) Mangrovengebiete ist Crassinella lunulata, ein sehr flach grabender Suspensionsfresser. Die Anteile taphonomischer Signaturen auf den Schalen, wie Bohrspuren, Inkrustationen, Fragmentierung und Abrasion sowie Diversität, Evenness und Richness sind auf Glovers Reef am höchsten und nehmen über Lighthouse Reef nach Turneffe Islands ab. Da in die gleiche Richtung zunehmende Sedimentationsraten auf den drei Atollen zu verzeichnen sind (GISCHLER 2003), ist vermutlich der abnehmende Effekt des Time-averaging für diesen Trend verantwortlich. Neben der rezenten Fauna wurden auch die Bivalven aus Vibrationsbohrkernen (ein Kern von jedem Atoll) untersucht. Die fossilen Bivalven-Vergesellschaftungen der inneren Lagunen von Glovers Reef, Lighthouse Reef und Turneffe Islands zeigen seit deren Entstehung eine für das jeweilige Atoll typische Fauna, die sich seit ~7000 YBP weiter entwickelte. Sie reflektieren damit die bereits im Anfangsstadium charakteristischen Unterschiede der drei Atolle.
Resistenzen gegen Medikamente sind ein grundlegegendes Problem in der Therapie der HIV-Erkrankung. Durch Kombinationstherapien (Highly Active Antiretroviral Therapy, HAART) und den vermehrten Einsatz von Genotypisierungen wird versucht der Entwicklung von therapieassoziierten Mutationen entgegenzuwirken. Zwischen Januar 1995 und Oktober 2001 wurde in 1403 Patientenproben der Frankfurer HIV-Ambulanz die Genotypisierung der Reversen Transkriptase untersucht und auf therapierelevante Mutationen hin ausgewertet. Die Auswertung der allgemeinen Mutationsprävalenzen zeigt die höchste Prävalenz der während einer Nukleosidanaloga-Therapie vorgefundenen Mutationen im Gesamtkollektiv auf Position 184 (50%) sowie 215 (49%), 41 (42%), 67 (31%) und 210 (30%). Aufgrund der Häufung dieser Mutationen ist von einer deutlich reduzierten Sensitivität gegen mindestens vier wichtige Kombinationswirkstoffe einer HAART (AZT, d4T, 3TC, ABC) auszugehen. Damit entspricht das Frankfurter Kollektiv internationalen Studien (Chantratita et al., 2002; Tanuri et al., 2002). Die mit 20% häufigste NNRTI-Mutation ist K103N. Aufgrund der mit der Mutation assoziierten Gruppenresistenz gegen alle derzeit verfügbaren NNRTIs ist der Einsatz dieser Medikamentenklasse in einer HAART eingeschränkt. Primäre Resistenzen gegen ddI und ddC werden insgesamt selten detektiert. Bezogen auf die einzelnen Kalenderjahre weist die Auswertung der einzelnen Mutationen über die Jahre 1995 bis 2001 hinweg einen deutlicher Rückgang der Mutationen vor allem zwischen 1998 und 2000 auf. Insbesondere konnten Multiresistenzen, vermittelt über entweder L210W+T215Y/F oder M184V+>3TAMs, und beginnende AZT-/d4T-Resistenz, Leitmutation ist T215Y/F, aber auch NNRTI-Resistenz, hauptsächlich hervorgerufen durch K103N, reduziert werden. Hingegen bleibt L210W als späte AZT-/d4T-Mutation von 1995 bis 2001 auf etwa gleichem Niveau. Anhand der NNRTI-Mutationen kann aufgezeigt werden, welchen Einfluss die Zulassung der Medikamente auf die Ausbildung der Mutationen hat. In den letzten Jahren häufen sich Anfragen nach Sequenzierungen bei Low-Level-Patienten (< 1000 Viruskopien/ml). Anhand der Auswertung der 33 Low-Level-Patientenproben lässt sich nachweisen, dass die Qualität von Genotypisierungen im Low-Level-Bereich (< 1000 bis 250 Viruskopien/ml) im Gegensatz zu Herstellerempfehlungen nicht beeinträchtigt ist. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, mit Resistenzen assoziierte Mutationen frühzeitig entdecken und so ein virologisches Versagen bzw. eine weitere Selektion von Mutationen verhindern zu können. Durch Therapiewechsel können Viruslasten (VL) langfristig unter Nachweisgrenzenniveau gesenkt werden, was die Entwicklung von Mutationen erschwert. Die ausgewerteten Low-Level-Patientenverläufe weisen gehäuft zwei Mechanismen der Aufrechterhaltung der niedrigen VL auf. Zum einen kommt es selbst nach langjähriger HAART zur Entwicklung nur der M184V-Mutation, welche die Entwicklung weiterer TAMs verzögert. Bei anderen Patienten vermitteln genotypisch nachgewiesene Multiresistenzen eine Reduktion der viralen Fitness mit Einschränkung der Replikationsfähigkeit.
ATP-binding cassette (ABC) Transporter sind ubiquitäre Membranproteine, die die Hydrolyse von ATP in der Regel an die Translokation unterschiedlichster Substrate über biologische Membranen koppeln. Sie bilden eine der größten Familien von aktiven Transportern, werden in allen drei Reichen des Lebens gefunden und sind an einer Vielzahl physiologischer und pathophysiologischer Vorgänge beteiligt. Auf Grund ihrer zentralen Bedeutung für viele zelluläre Prozesse wurden in der hier vorliegenden Arbeit ausgewählte ABC-Transporter bzw. ihre Komponenten strukturell untersucht, mit dem Ziel einen Beitrag zur Aufklärung ihrer molekularen Mechanismen zu leisten. Das erste untersuchte System war der MDR-ABC-Transporter LmrA aus L. lactis, der auf Grund seiner funktionalen Austauschbarkeit mit dem humanen P-Glykoprotein ein geeignetes Modellsystem zur strukturellen Untersuchung dieser medizinisch relevanten Klasse von ABC-Transportern darstellte. In einem ersten Schritt zu seiner Kristallisation wurde durch die Analyse von 43 Protein-Detergens-Kombinationen eine für strukturbiologische Untersuchungen geeignete Proteinpräparation etabliert. Unter Verwendung von FOS-CHOLINE-16 wurde eine bis zur Homogenität gereinigte, monodisperse und stabile Proteinlösung zur Kristallisation gewonnen, mit der eine breit angelegte Analyse des n-dimensionalen Kristallisationsraums von LmrA durchgeführt wurde. Im Zuge der Analyse von insgesamt 9600 Bedingungen wurden vier verschiedene Kristallformen erhalten. Die Datenaufnahme lieferte für die Kristallform 2 unter Verwendung von Synchrotronstrahlung eine schwache Streuung bis zu einer Auflösung von 20 Å. In einem weiteren Projekt wurden die molekularen Grundlagen der Substratspezifität des ABC-Importers Ehu aus S. meliloti untersucht. Hierfür wurde die Kristallstruktur seines Substratbindeproteins EhuB im Komplex mit den kompatiblen Soluten Ectoin bzw. Hydroxyectoin mit einer Auflösung von 1,9 Å bzw. 2,5 Å gelöst. Die beiden erhaltenen Strukturen zeigten einen für Substratbindeproteine der Gruppe II typischen Aufbau aus zwei globulären Domänen, die durch zwei Segmente der Polypeptidkette verbunden wurden. Die Substratbindungsstelle von EhuB war, wie für Substratbindeproteine erwartet, in der Spalte zwischen den beiden globulären Domänen lokalisiert. Ihre Analyse zeigte eine Interaktion des Proteins mit der negativ geladenen Carboxylat-Gruppe der Substrate durch die Bildung von Salzbrücken mit der Seitenkette von Arg85 sowie mittels Wasserstoffbrückenbindungen mit den Hauptketten-Stickstoffatomen von Phe80 und Thr133. Im Unterschied dazu waren für die Bindung des kationischen Anteils der Substrate wesentlich seine Wechselwirkungen mit den aromatischen Resten Phe24, Tyr60 und Phe80 verantwortlich, die durch ihre räumliche Anordnung eine optimale Bindungsstelle für die delokalisierte positive Ladung der Substrate bildeten. Die Bedeutung dieser wahrscheinlich auf Kation-TT und van der Waals Interaktionen beruhenden Wechselwirkungen für die Substratbindung konnten – aufbauend auf der Kristallstruktur – in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. E. Bremer (Universität Marburg) bestätigt werden. Neben den beschriebenen Interaktionen wurde der kationische Anteil der Substrate durch zwei Salzbrücken mit der Seitenkette von Glu21 sowie durch eine Wasserstoffbrückenbindung mit der Hauptketten-Carbonyl-Funktion von Gly78 gebunden. Bei der Bindung des Substrats Hydroxyectoin wurde im Vergleich zu Ectoin eine zusätzliche Wasserstoffbrückenbindung zwischen der Seitenkette von Glu134 und der lediglich in diesem Substrat vorhandenen Hydroxyl-Gruppe beobachtet, die für die dreieinhalbfach höhere Bindungsaffinität von EhuB für Hydroxyectoin gegenüber Ectoin verantwortlich zu sein scheint. Der Vergleich der an der Substratbindung beteiligten Interaktionen in EhuB mit den ebenfalls für kompatible Solute spezifischen Substratbindeproteinen ProX aus E. coli, ProX aus A. fulgidus und OpuAC aus B. subtilis enthüllte gemeinsame Prinzipen der untersuchten Proteine zur Bindung dieser Klasse von Substraten. Von besonderer Bedeutung waren dabei die von bestimmten aromatischen Resten ausgehenden Wechselwirkungen mit dem kationischen Anteil der Substrate, die wahrscheinlich auf Kation-TT und van der Waals Interaktionen beruhen. Im Detail zeigten die Substratbindungsstellen der untersuchten Proteine jedoch signifikante Unterschiede, die eine Anpassung an die für ihre Aufgabe benötigte Bindungsaffinität und das zu bindende Substrat zu sein scheinen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene proteomanalytische Methoden untersucht und evaluiert, die, basierend auf der Verwendung 2D-gelelektrophoretischer, 2D-chromatographischer und massenspektrometrischer Techniken, die differentielle, quantitative Proteinanalyse zweier unterschiedlicher muriner Fibroblasten-Zelllinien ermöglichen. Hierfür wurden zunächst unterschiedliche Methoden für die 2D-elektrophoretische Proteinauftrennung analysiert. Im Hinblick auf eine größtmögliche Auflösung und Gel-zu- Gel-Reproduzierbarkeit wurden innerhalb der ersten Dimension (IEF) die Lademethode, die Fokussierungszeiten und der Reduktionsschritt (DTT oder HED) optimiert. Desweiteren wurde eine auf isoelektrischer Fokussierung basierende Vorfraktionierungsmethode auf ihre Anwendbarkeit bei einer quantitativen Proteomanalyse getestet. Für die Proteingelfärbung wurde unter anderem ein selbst synthetisierter Fluoreszenzfarbstoff eingesetzt, der hinsichtlich Färbesensitivität und MS-Kompatibilität mit etablierten Protokollen verglichen wurde. Eine Doppelfärbungs-Methode von Proteingelen (Silberfärbung nach Fluoreszenzfärbung) wurde auf ihre MS-Kompatibilität nach tryptischen Verdau untersucht. Desweiteren wurden manuelle und automatisierte Verdauprotokolle für eine möglichst hohe Peptide Recovery optimiert. Die zunächst durch die Anwendung von klassischen Färbe- und Quantifizierungsmethoden nach 2DE gewonnenen Ergebnisse wurden mit neueren Labelling-Methoden zur relativen Proteinquantifizierung verglichen. Dabei kamen zwei unterschiedliche Multiplexing-Verfahren zum Einsatz, die sich in der Proteinquantifizierung grundlegend unterscheiden (DIGE: gelbasierte Proteinquantifizierung; iTRAQ: LC-MS/MS basierte Peptidquantifizierung). Die für diese beiden Methoden bestehenden Protokolle wurden für die Anwendbarkeit auf die Fibroblasten-Proteinextrakte angepasst. Es konnte gezeigt werden, daß diese beiden Labelling-Methoden in Bezug auf Reproduzierbarkeit und quantitativer Aussagekraft dem klassischen 2DE-Experiment (Proteinfärbung nach der Auftrennung auf einzelnen Gelen) überlegen sind. Die statistische Absicherung der analysierten relativen Quantitätsunterschiede verbesserte sich durch die zusätzliche Anwendung der beiden neuen Labelling-Methoden erheblich. Dabei stützt sich die Signifikanz der quantitativen Bestimmung sowohl auf die große statistische Sicherheit, die innerhalb dieser beiden Multiplexing-Methoden erreicht wird, als auch auf die Wiederholbarkeit in unterschiedlichen Experimenten (21 Proteine wurden in unterschiedlichen Ansätzen bestätigt). Die beiden Labelling-Methoden DIGE und iTRAQ unterscheiden sich außer in der Quantifizierungsstrategie auch grundsätzlich in dem Ansatz der Auftrennung (DIGE: Proteine, 2DElektrophorese; iTRAQ: Peptide, 2D-Flüssigchromatographie). Damit besitzen sie unterschiedliche Limitierungen in Bezug auf die physiko-chemischen Eigenschaften der Peptide/Proteine, die mit der jeweiligen Methode aufgetrennt werden können. Der daraus resultierende komplementäre Charakter beider Methoden konnte anhand mehrerer Proteine verdeutlicht werden. Durch die relative Quantifizierung konnten insgesamt 30 Proteine identifiziert werden, die aufgrund der An- oder Abwesenheit des MLL-Proteins in den beiden murinen Zelllinien differentiell reguliert sind. Die alleine schon durch die unterschiedliche Morphologie der untersuchten murinen Fibroblasten vermutete Deregulation von Struktur- und Stressproteinen (Actin, HSP27, HSP70) konnte bestätigt werden. Weitere Expressionsunterschiede zwischen Mll-/-- und Mll+/+-Fibroblasten zeigten sich vor allem bei Proteinen, die funktionell der Gruppe RNA-prozessierender Proteine (Polyadenylate Binding Protein, PTB-associated Splicing Factor, hnRNPs) zugeordnet werden können. Ein Vergleich der quantitativen Proteomdaten dieser Arbeit mit den mRNA-Expressionsprofilen der gleichen Zellen zeigt nur eine sehr geringe Korrelation bezüglich der Regulationen einzelner Gene/Proteine. Die meisten der bisherigen Studien, die eine Untersuchung des mRNA/Protein-Verhältnisses zum Gegenstand haben, bestätigen das Fehlen einer Korrelation. Diese Tatsache unterstreicht die Wichtigkeit der Kombination genomischer und proteinanalytischer Daten zur Aufklärung zellulärer molekularer Prozesse.
Diese Dissertation versucht neue und andere Wege in der Diagnostik der fokalen Leberläsionen FNH und HCC zu beschreiten, indem unter anderem bislang in der Untersuchung der Leber selten genutzte Untersuchungstechniken wie die multiplanare Rekonstruktion einer Volume-interpolated-breath-hold T1-3d-GRE Sequenz zum Einsatz kommen. In dieser Arbeit ging es darum, die Anwendung von Resovist® in der MRT für die fokalen Leberläsionen FNH und HCC zu bewerten. Dazu wurden von 40 Patienten in der Screeningphase die 36 Patienten, die den Goldstandard erfüllten mittels folgender Sequenzen untersucht: T2-Haste, T2-TSE-FS und T1-GRE jeweils prä und post Kontrastmittelgabe und als dynamische Aufnahme T1-3DGRE als Volume-interpolated-breath-hold, die später multiplanar rekonstruiert wurde. 4 weitere Personen mußten, wegen durch Bewegungsartefakte nicht mehr zu bewertende Bilder, leider noch aus der Studie ausgeschlossen werden, so dass letztendlich noch 31 Personen in der Studie eingeschlossen waren (16 Patientinnen mit einer FNH und 15 Patienten mit einer HCC). Aus den mit Region -of -Interest (ROI) gemessenen Signalintensitäten wurden in Signal- intensity –Ratio (SIR) und Percentage –Signal- intensity –Loss (PSIL) für die Sequenzen T2-Haste, T2-TSE-FS und T1-GRE und in SIR, Percentage – Enhancement (PE) und Contrast- to- Noise- Ratio (CNR) für die T1-3D-GRE VIBE und MPR berechnet. Gemessen wurde die Signalintensität der jeweiligen Läsionen, des linken und rechten Leberlappens, je ein Wert aus dem oberen und unteren Milzviertel, die Aorta in Höhe der Leber, ebenso die Vena cava und die Vena porta. Die so erhaltenen Messwerte wurden mit Hilfe des t-Tests und des u-Tests auf ihre Signifikanz (p<0,05) überprüft. Des Weiteren wurden Spezifität und Sensitivität in der Diagnose der Läsion vor und nach Kontrastmittelapplikation bestimmt und ebenfalls auf ihre Signifikanz überprüft. Dabei läßt sich eine signifikante Steigerung beider Parameter durch die Anwendung des SPIO nachweisen. Als Erstes wurden die Werte der Strukturen auf ihre jeweiligen Änderungen nach bzw. im Verlauf der Kontrastaufnahme hin bewertet, danach erfolgte ein Abgleich, inwieweit die als Arbeitshypothesen aufgestellten Vermutungen, dass sich die Signalintensitäten der Milz, der Leberlappen und der Vena porta als zuführendes Gefäß der Leber im Mitteldruck bei Vorliegen einer Leberzirrhose (n=14) gegenüber dem Fehlen einer solchen (n=17) unterscheiden. Eine solche Veränderung konnte für die Leber bestätigt, musste für die Milz und die Vena porta jedoch abgelehnt werden. Für die VIBE und MPR erfolgte ein Vergleich der Werte auf signifikante Unterschiede, um zu überprüfen, inwieweit die Rekonstruktion, die optisch ansprechendere Bilder liefert als ihre Vorlage VIBE, diese auch in Punkto Validität der Signalmessungen zu ersetzen vermag. Wenn man eine generelle Signalerhöhung von ca. 20 akzeptiert, muss man diesen Versuch als gelungen ansehen. Für die grundsätzliche Unterscheidung zwischen HCC und FNH konnten die Literaturberichte bestätigt werden, dass die FNH auf Grund einer größeren Anzahl von kontrastmittelaufnehmenden Kupffer- Zellen und geringere Dysplasie sowie Fehlen von den Zellstoffwechsel beeinflussenden Atypien, ein dem normalen Lebergewebe ähnlichere, wenn auch weit geringere, Signalintensität und –änderung aufwiesen als die HCC. Dennoch waren die Unterschiede in den Signalintensitäten und ihren Veränderungen zwischen FNH und normalem Parenchym groß genug, um auch hier eine sichere Abgrenzung zu bieten. Insgesamt boten die HCC einen stärkeren Läsion-zu-Leber-Kontrast (CNR) als die FNH. Die FNH wurden nach ihrer Morphologie in FNH mit und ohne Nidus eingeteilt und auf Unterschiede innerhalb dieser beiden Gruppen untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die SIR in allen Sequenzen für die FNH mit Nidus signifikant gegenüber den FNH ohne zentrale Narbe erhöht war, in der PSIL ließ sich dieser Trend ebenfalls als signifikant beweisen. In der dynamischen Bildgebung mittels VIBE und MPR konnte für SIR, PE und CNR eine Erhöhung der Werte ebenfalls für die FNH mit Nidus festgestellt werden. Auch zeigte sich, dass die gemessenen und errechneten Werte auch für das jeweils umgebende Lebergewebe analog zu den Läsionen erhöht war, allerdings nur soweit, dass immer noch eine genügend hohe CNR gemessen werden konnte. Innerhalb der Gruppe der HCC erfolgte eine Aufteilung in solitär gegen multifokal vorliegende HCC, diese beiden Einheiten wurden ebenfalls wie die FNH auf Unterschiede und Gemeinsamkeiten überprüft. Leider waren auf Grund der Aufteilung der HCC in solitär und multifokal keine Vergleiche mit bisherigen Arbeiten möglich, da diese Unterscheidung bisher noch nicht gewählt worden war.
Einleitung: In der vorliegenden Studie wurde die laparoskopisch durchgeführte Thermoinzision der Ovarialoberfläche, eine operative Behandlungsmöglichkeit des polyzystischen Ovarsyndroms (PCOS), im Hinblick auf die Auswirkungen auf Zyklustempus und Fertilität untersucht.
Material und Methode: Zwischen März 1999 und April 2002 unterzogen sich 55 PCOS-Patientinnen, mittleres Alter 30,4 Jahre, im Zentrum für Frauenheilkunde und Geburtshilfe der Universitätsklinik Frankfurt am Main und in der Abteilung für gynäkologische Endokrinologie und Fertilitätschirurgie im Bürgerhospital Frankfurt am Main einer Thermoinzision der Ovarialoberfläche. Alle Patientinnen litten an unerfülltem Kinderwunsch, 20 von ihnen hatten zusätzlich einen unregelmäßigen Menstruationszyklus, 7 gaben eine vermehrte Behaarung. 16 Patientinnen hatten sowohl einen unregelmäßigen Menstruationszyklus als auch Hirsutismus. 37 Patientinnen hatten bereits vor der Operation frustrane Hormonbehandlungen hinter sich. Bei 18 Patientinnen wurde die Thermoinzision der Ovarialoberfläche als primärer Therapieansatz im Rahmen einer Laparoskopie zur Sterilitätsdiagnostik gewählt. Die Nachbeobachtung fand durch schriftliche Befragung und das Einsehen der Krankenblätter und der Operationsberichte statt. Der Fragebogen umfasste im Wesentlichen drei Punkte: 1) Die allgemeine Zufriedenheit mit der Behandlung 2) Den Behandlungserfolg zum Zeitpunkt der Befragung im Vergleich zu vor der Operation (Schwangerschaften, Zyklusregelmäßigkeit, Hirsutismus) 3) Die zusätzlich zur Thermoinzision der Ovarien in Anspruch genommenen Behandlungen (z.B. Medikamente) Die mittlere Nachbeobachtungszeit betrug 31 Monate.
Ergebnisse: Die Schwangerschaftsrate nach durchgeführter Thermoinzision betrug in dieser Studie 51%. Davon traten 90% innerhalb des ersten postoperativen Jahres auf. Der Anteil der Patientinnen mit regelmäßigem Zyklus stieg von 35% auf 58%. Damit war der Einfluss der Thermoinzision auf den Menstruationszyklus signifikant Bei 39% kam es zur Verbesserung des Hirsutismus. Die Abortrate nach Thermoinzision lag in dieser Studie bei 21%. Insgesamt waren 85% der operierten Patientinnen zufrieden bis sehr zufrieden mit dieser Behandlungsmethode. In der Gruppe der Patientinnen mit Nikotinkonsum sind 36% schwanger geworden, im Gegensatz zur Nichtrauchergruppe mit einer Schwangerschaftsrate von 57%. Zwischen Body Mass Index und postoperativer Zyklusregelmäßigkeit / Schwangerschaftsrate, sowie zwischen Alter und postoperativer Zyklusregelmäßigkeit / Schwangerschaftsrate bestand kein Zusammenhang.
Diskussion und Schlussfolgerung: Die Thermoinzision der Ovarialoberfläche ist eine effektive Methode zur Behandlung von Zyklusunregelmäßigkeiten und Sterilität bei PCOS-Patientinnen. Zudem zeigt sie auch Erfolg in der Behandlung des Hirsutismus bei diesen Patientinnen. Da es sich um einen operativen Therapieansatz handelt, sollte die Thermoinzision als Therapie der zweiten Wahl, nach versuchter medikamentöser Therapie, eingesetzt werden.
Die sekretorischen Phospholipasen A2 (sPLA2) sind eine Familie von Enzymen, die die Fähigkeit besitzen, die Hydrolyse der mittleren (sn-2) Esterbindung aus Phospholipiden zu katalysieren. Die Produkte dieser Hydrolyse, freie Fettsäuren und Lysophospholipide, sind nicht nur Bausteine für die Synthese von Lipiden, sondern sie haben wichtige Funktionen als Lipid „second-messenger“ in zellulären Signaltransduktionsprozessen. In der Klasse der sekretorischen PLA2 wurden in Säugern bisher 10 Isoenzyme identifiziert, wobei die sPLA2-IIC beim Menschen nur als Pseudogen vorkommt. In der murinen Epidermis scheinen eines oder mehrere dieser Enzyme eine Rolle bei der Bildung der epidermalen Permeabilitätsbarriere zu spielen. Darüber hinaus kontrollieren sie die Freisetzung von Arachidonsäure für die Produktion von Eicosanoiden, die sowohl für die Proliferation der Keratinozyten als auch für inflammatorische Prozesse und die Entstehung von Tumoren in der Haut von entscheidender Bedeutung sind. Da bislang weder das detaillierte Expressionsmuster der einzelnen sPLA2-Enzyme noch deren spezifische Funktionen in muriner Epidermis bekannt war, wurde in der vorliegenden Arbeit eine umfassende Analyse an Schnitten von neonataler Maushaut und an murinen Papillomschnitten durchgeführt. Zusätzlich zum Nachweis der sPLA2-Expression in vivo wurden primäre murine Keratinozyten in vitro verwendet, um die Auswirkungen der Differenzierung der Keratinozyten auf die Expression der verschiedenen sPLA2-Enzyme zu untersuchen. Die Tumorzellinie HEL30 wurde zur Durchführung funktioneller Studien und für Kolokalisationsstudien verwendet. Im ersten Teil dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass in den Keratinozyten der neonatalen Maushaut in vivo sowie in isolierten primären murinen Keratinozyten alle bisher bekannten sPLA2 Enzyme exprimiert sind. Für die sPLA2-IB, -IIE, -IIF, -V und -XII konnte sowohl in den Keratinozyten der neonatalen Maushaut als auch in den primären Keratinozyten eine Expression vor allem in den differenzierten Zellen nachgewiesen werden. Dass diese Enzyme somit wahrscheinlich mit Differenzierungsprozessen gekoppelt sind, zeigte sich am Beispiel der sPLA2-V, die im murinen Papillom, welches vorwiegend aus proliferierenden Keratinozyten steht, nicht exprimiert war. Hingegen waren sPLA2 -IIA, -IID, und -X fast ausschließlich in Keratinozyten der Basalzellschicht der Epidermis und in den proliferierenden primären Keratinozyten exprimiert. Dies läßt vermuten, dass diese Enzyme eventuell eine Rolle bei der (Hyper-)Proliferation von Keratinozyten spielen. Darüber hinaus sind diese Enzyme auch in der Lage, Arachidonsäure freizusetzen, und sind somit eventuell an der Eicosanois-Homöostase beteiligt. Um eine eventuelle Beteiligung der basal exprimierten sPLA2 Enzyme an der Eicosanoidbiosynthese nachzuweisen, wurden Immunfluoreszenzstudien an neonataler Maushaut und an murinen Hautpapillomen des 2-Stufen-Tumorpromotionsmodells durchgeführt. Wie zuvor beschrieben waren alle drei Enzyme in der Basalzellschicht der neonatalen Maushaut exprimiert. Im Gegensatz dazu war die sPLA2-IIA im murinen Papillom nur am äußersten, nicht mehr hochproliferativen, Papillomrand zu detektieren. Die sPLA2-X dagegen zeigte eine starke Expression in den hochproliferativen basalen Keratinozyten dieses Gewebes. Für die sPLA2-IID konnte im Papillom ein Expressionsmuster festgestellt werden, das bis in die suprabasalen Schichten reicht. Betrachtet man die Expression der phospho-cPLA2, so konnte dieses Enzym in der neonatalen Maushaut vor allem in der Basalzellschicht, aber auch suprabasal im Stratum spinosum detektiert werden. Im Papillom zeigt dieses Enzym dagegen eine sehr starke Expression im gesamten Gewebe. Wie erwartet konnte COX-2 in der neonatalen Maushaut nicht detektiert werden, während das Expressionsmuster dieses Enzymes im Papillom mit dem der sPLA2-IID und phospho-cPLA2 korreliert Um Hinweise über die Expression und Funktion von sPLA2 –IID, -X und cP LA2 im Karzinom zu bekommen, wurde als Modellsystem die murine Karzinomzelllinie HEL30 verwendet. Diese Zellen produzieren bereits konstitutiv eine hohe Menge an PGE2. Eine TPA Stimulation dieser Zellen induziert eine zusätzlich stark erhöhte PGE2 Produktion. Anhand der Ergebnisse aus den Western Blot Analysen konnte gezeigt werden , dass sPLA2-IID und -X in den HEL30-Zellen auf Proteinebene exprimiert sind, jedoch konnte keine Veränderung der Proteinexpression dieser beiden Enzyme nach TPA-Behandlung der HEL30 Zellen detektiert werden. Dies führte zu der Annahme, dass diese Enzyme eventuell, wie die cPLA2, über ihre Enzymaktivität oder eine zelluläre Translokation reguliert werden. Durch den Einsatz des sPLA2-Inhibitors Me-Indoxam konnte jedoch weder die konstitutive noch die TPA-stimulierte PGE2 Produktion gehemmt werden, was vermutlich, wie die anschließenden siRNA Studien zeigen, auch an der Eigenschaft dieses Inhibitors liegen könnte nicht membrangängig zu sein. Weiterhin konnte durch den Einsatz des COX-2-spezifische Inhibitors Celecoxib und des COX-1-präferierende Inhibitor Indomethazin gezeigt werden, dass COX-2 vor allem an der TPA induzierte PGE2-Freisetzung, und COX-1 sowohl an der konstitutiven als auch an der der TPA induzierten PGE2-Freisetzung aus HEL30 Zellen beteiligt sind. Die Ergebnisse der Untersuchungen mit dem cPLA2-Inhibitor Pyrrolidin-1 lassen vermuten, dass in diesen Zellen die cPLA2 vor allem an der TPA induzierten PGEs-Synthese beteiligt ist, aber nicht an der konstitutiven Freisetzung. Während in unbehandelten HEL30 Zellen die sPLA2-IID im Cytosol exprimiert ist und eine schwache Kolokalisation mit COX-2 zeigt, verlagert sich dieses Enzym nach 20 minütiger TPA Stimulation, in Richtung Kernmembran und zeigt nun eine sehr starke Kolokalisation mit COX-2. Nach Inkubation der HEL30 Zellen mit einer siRNA, die die Expression der sPLA2-IID ausschalten sollte, war sowohl die konstitutive als auch die TPA-induzierte PGE2-Biosynthese signifikant reduziert. Gleichzeitig konnte durch den Einsatz der siRNA eine Reduktion des sPLA2-IID-Proteins beobachtet werden. Dies deutet an, dass die sPLA2-IID mit beiden Cyclooxygenasen gekoppelt sein könnte und ihr Substrat je nach Stimulation und Änderung der Lokalisation dem einen oder dem anderen Enzym zur Verfügung stellt. Somit konnte in der vorliegenden Arbeit zum ersten Mal gezeigt werden, dass die sPLA2-IID intrazellulär katalytisch aktiv ist und signifikant zur PGE2-Biosynthese beiträgt. Um genauere Aussagen über die Bedeutung dieser sehr interressanten Ergebnisse machen zu können, sind weitere Untersuchungen nötig, um herrauszufinden, ob die Herunterregulierung der sPLA2-IID - z.B. in Form einer sPLA2-IID-knockout-Maus - Konsequenzen für die Hyperproliferation derKeratinozyten hat, und somit einen Einfluß auf die Progression der Tumorpromotion ausüben könnte. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit ein spezifisches Expressionsmuster für die Gruppen I, II, V, X und XII sPLA2 in der murinen Haut beschrieben werden, welches mit der Regulation von Wachstum und Differenzierung verbunden ist. Hieraus läßt sich schließen, dass die einzelnen sPLA2 Enzyme unterschiedliche Funktionen in der epidermalen Homöostase sowohl unter normalen als auch pathologischen Bedingungen ausüben.
Im Rahmen der vorliegenden retrospektiven Arbeit wurden die, bezogen auf die diagnostischen Möglichkeiten der peripheren Gefäßkrankheiten, Aufnahmequalitäten der als Goldstandard zu beurteilenden Untersuchungsmethode der intraarteriellen Digitalen Subtraktionsangiographie (i.a. DSA) mit der trotz bereits jahrelanger Anwendung immer noch „innovative“ Methode der kontrastmittelunterstützten Magnetresonanzangiographie verglichen. Insbesondere wurde die Frage der Qualität der Interventionsplanung und der Aspekt der aus den durch die Unterschiede der Imagequalität entstehenden Konsequenzen für den Patienten beleuchtet und so der Stellenwert für die KM-MRA in der präinterventionellen Diagnostik evaluiert. Die Bedeutung der kritischen Auseinandersetzung mit den beiden Untersuchungsmethoden liegt in den, durch die mögliche Ablösung der i.a. DSA aus der Position des Goldstandards, entstehenden Vorteilen für den Patienten. Zu nennen sind der Wegfall der Strahlenbelastung und des invasivinterventionellen Risikos, die renale Entlastung und die Verkürzung des Krankenhausaufenthaltes. Als zusätzlicher eindeutiger Nutzen der KM-MRA kann die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Gefäßsegmente, durch die z.B. in dieser Studie 23 nicht vermutete zusätzliche Gefäßläsionen enttarnt werden konnten, gesehen werden. Im Zeitraum von Januar 2001 bis Dezember 2002 wurden 100 Patienten mit Gefäßläsionen und einer klinischen Symptomatik der Claudatio intermittens, eingeteilt nach Fontaine I-IV, durch beide Diagnosemethoden untersucht. Beide Untersuchungsmethoden wurden zur Sicherstellung der gleichen morphologischen Pathologie innerhalb von 4 Wochen durchgeführt. Dabei wurden von Observer 1 insgesamt 871 (Observer 2: 845) Stenosen in der KM-MRA und in der i.a. DSA Observer 1: 848 (Observer 2: 887) diagnostiziert. In 90,01%(=Observer 1) der Fälle stimmten die Befunde der beiden Aufnahmetechniken überein (Observer 2: 93,14%). Ein zusätzlicher Informationsgewinn durch die KM-MRA ließ sich ausschließlich bei Observer 1 mit 2,64% evaluieren. Anhand der guten Ergebnisse dieses großen Kollektivs, des hohen Positiven Vorhersagewertes von über 97,36% (bzw. 100%), sowie den insgesamt beachtlichen statistischen Werten für die Sensitivität, die Spezifität, Kappa und die Signifikanz, ist die KM-MRA mit Gadolinium (Gadobutrol=Gadovist) in hochdosierter 1,0 molarer Konzentration und die hier verwendeten technischen Möglichkeiten wie Tischverschiebung und der peripheren MRA-Spule eine exzellente Screening- und Nachuntersuchungsmethode bei der pAVK. Durch die im Vergleich mit der i.a. DSA ebenfalls akkurate Diagnostik mit insgesamt 11 therapeutisch-relevanten Abweichungen, gilt die KM–MRA als eine nichtinvasive empfehlenswerte Alternative zur Abstimmung der präinterventionellen Therapieplanung. Gerade für Patienten mit einer Re-stenose oder einer Re-okklusion ergibt sich mit der KM-MRA eine akkurate nicht-invasive diagnostische Alternative und eine Erleichterung der Behandlungsplanung.
Identification and characterization of TNFalpha responsive genes in human breast cancer cells
(2006)
One of the hallmarks of cancer is the escape of the transformed cells from apoptosis. Therefore, the identification of survival genes, allowing cancer cells to circumvent programmed cell death, could provide new diagnostic markers as well as targets for therapeutic intervention. A well known transcription factor regulating the balance between pro- and anti- apoptotic factors is NF-kappaB, which is strongly induced by tumor necrosis factor alpha (TNFalpha). When cells are stimulated by TNFalpha their response is biphasic with an initial NF-kappaB induction of survival genes which is overridden by the subsequent activation of initiator caspases triggering apoptosis. By combining gene trap mutagenesis with site specific recombination a strategy was developed, which enriches for genes induced by TNFalpha in the human breast cancer cell line MCF-7. The strategy relies on a one way gene expression switch based on Cre/loxP mediated recombination, which uncouples the expression of a marker gene from the trapped cellular promoter thereby enabling the recovery of genes that are only transiently induced by TNFalpha. The marker gene used in these experiments was a dominant negative variant of the TNFalpha-receptor associated protein FADD (dnFADD), which blocks the apoptotic branch of the TNFalpha induced signaling pathway. Initial experiments indicated that MCF-7 cells expressing high levels of dnFADD were insensitive to TNFalpha induced apoptosis and therefore suitable for the installment of a one way gene expression switch susceptible to Cre/loxP mediated recombination. A MCF-7 reporter clone harboring the recombinase dependent gene expression switch was infected with the gene trap retrovirus U3Cre, which inserts the Cre recombinase gene into a large collection of chromosomal sites. Insertion of Cre downstream of an active cellular promoter induces dnFADD expression from the gene expression switch enabling the cells to block TNFalpha triggered apoptosis. From a gene trap integration library containing approximately 2000000 unique proviral integrations, 69 unique TNFalpha inducible gene trap insertion sites were recovered in a two step selection procedure. Sequencing of the genomic regions adjacent to the insertion sites, which were obtained by inverse PCR (gene trap sequence tags, GTSTs), and data base analysis revealed that 42% of the GTSTs belonged to annotated genes, 13% to known cDNAs with open reading frames, 17% to Genscan predicted genes, 9% to ESTs, 9% to repetitive sequences and 10% to unannotated genomic sequence. Overall, 44% of the annotated genes recovered in this screen were directly or indirectly related to cancer, indicating that the gene trap strategy developed here is suitable for the identification of cancer relevant genes. Analysis of the expression patterns of the trapped and annotated genes in wild type cells revealed that 19 out of 24 genes were either up- or down- regulated by a factor of at least 1.45 by TNFalpha. A large fraction of the gene trap insertions were located upstream, in introns or in opposite orientation to annotated transcripts, indicating that the strategy efficiently recovers non-coding RNAs (ncRNAs). While the biological significance of these transcripts still needs to be elucidated, they fall into two main categories. The first category includes gene trap insertions upstream of genes, which could either represent regulatory RNAs interacting with promoter elements or transcripts driven by bidirectional promoters. The second includes inverse orientation gene trap insertions in introns of annotated genes suggesting the presence of natural antisense transcripts (NATs). Interestingly, more than 50% of all antisense integrations are located downstream of transcription start sites predicted by different algorithms supporting the existence of RNAs transcribed from the corresponding genomic regions. Intronic integrations on the coding strand could be derived from cryptic splicing, alternative promoter usage or additional, so far uncharacterized transcripts. Preliminary functional analysis of two genes recovered in this screen encoding the transcription factor ZFP67 and the FLJ14451 protein revealed that FLJ14451 but not ZFP67 inhibited anchorage independent growth in soft agar, suggesting that FLJ14451 might have some tumor suppressor functions. In summary, besides identifying a putative tumor suppressor protein, the present experiments have shown that gene trapping is useful in identifying non-coding transcripts in living cells and may turn out to be the method of choice in characterizing these transcripts whose functions are still largely unknown.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit war es die Hypothese, dass die chronische Rhinosinusitis auf eine immunologische Reaktion auf eingeatmete Pilzelemente zurückgehe, zu prüfen. An der Untersuchung nahmen 26 Patienten (medianes Alter: 47,1) und 6 Kontrollprobanden ohne nasale Entzündung (medianes Alter: 25) teil. Durch serologische Untersuchungen haben wir die CRS-Patienten in 35% Allergiker ohne und 19% mit Eosinophilie sowie 19% nicht-Allergiker ohne und 27% mit Eosinophilie mit eingeteilt. Mit einer verfeinerten Technik gelang es uns Pilze in nur 12% bei CRS-Patienten und in 17% bei der Kontrollgruppe mikrobiologisch nachzuweisen. Des Weiteren haben wir Pilzfragmente in 35% bei CRS-Patienten im Nasen-sekretausstrich gefunden, hingegen in keinem Fall in der Kontrollgruppe. Verteilt auf die CRS-Gruppen ergab sich folgendes Bild, wobei Kulturen und Ausstriche zusammen gezählt wurden: Bei 20% der Allergiker mit und bei 44% ohne Eosinophilie wurden Pilze im Nasenschleim nachgewiesen. In der Gruppe der nicht-Allergiker mit Eosinophilie konnten in 29% der Fälle Pilze gefunden werden. Bei 14% der Fälle wurden Pilze mit Allergic Mucin im Nasenschleim identifiziert. Nicht-Allergiker ohne Eosinophile wiesen in 20% der Fälle Pilze im Nasensekret auf. Folglich konnten wir nicht feststellen, dass bei nahezu jeder Untersuchungsperson Pilze im Nasenschleim sich nachweisen ließen. Bei den CRS-Patienten hatten 4% die Kriterien des EFRS-Krankheitsbildes erfüllt. Betrachtet man die Gruppe der nicht-Allergiker isoliert, so waren es dann 14%. Durch immunologische Serumuntersuchungen konnte ein signifikanter Unterschied (p  0,01) bezüglich der Gesamt-IgE-Werte zwischen der Kontroll- und der CRS-Patientengruppe festgestellt werden, allerdings ohne die übrigen zytologischen und histologischen Kriterien der AFS zu erfüllen. Der Gesamt-IgE-Wert bzw. Gesamt-IgE-Titer war ein hilfreicher Parameter zur Abgrenzung einer allergischen Komponente bei bestehender chronischer Rhinosinusitis, besaß aber keine Aussagfähigkeit über vorliegen einer AFS. Zudem wurde auch der pilzspezifische-IgE-Spiegel gemessen. Insgesamt resultierte bei 12% der CRS-Patienten ein positiver Nachweis von zirkulierenden pilzspezifischen IgEs im Serum. Ein Zusammenhang zwischen pilzspezifischen IgE und Eosinophilie mit Clusterbildung und Pilznachweis konnte in keinem Fall beobachtet werden. Mit Hilfe des biochemischen Entzündungsmarker ECP bestimmten wir die eosinophile Entzündungsaktivität im Nasensekret und im Serum. Die ECP-Konzentration im Nasensekret zeigte einen signifikanten Unterschied (p = 0,02) zwischen CRS- und der Kontrollgruppe auf, hingegen im Serum war der Unterschied geringfügig (p = 0,11). Für das Monitoring von Entzündungs-geschehen im Nasenschleim sind Analysen des Nasensekrets daher gegenüber Blutanalysen zu bevorzugen. Die ECP-Nasensekretwerte der CRS-Patienten ohne Nachweis von Pilzelementen im Ausstrich waren insgesamt ähnlich hoch verteilt wie die der mit Nachweis von Pilzelementen im Ausstrich. Somit bestand kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den ECP-Werten mit und ohne Pilznachweis im Nasensekret-ausstrich (p = 0,87). Das ECP im Nasensekret erscheint zum Screening der pilzassoziierten chronischen Rhinosinusitis ungeeignet. Die These, dass Pilze das ätiologische Agens der Polyposis nasi et sinuum oder gar der chronischen Sinusitis allgemein sind, ist weiterhin sehr kritisch zu werten. Da Pilze über potente Antigene verfügen, kann eine Verstärkung eines bereits bestehenden Entzündungsreizes nicht sicher ausgeschlossen werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass es möglich ist durch einfache pathomorphologische Verfahren eindeutige Informationen zum Vorkommen von Pilzen und eosinophile Zellen bereits im Ausstrich-Präparat zu erhalten. Bei Problemfällen kann der Hinweis auf ein positiven Pilzbefund in der Histologie wertvoll sein, da differentialdiagnostisch ein zusätzlicher potenzierender Entzündungsfaktor zu berücksichtigen ist. Es liegt dann an der Erfahrung des HNO-Arztes und dem klinischen Verlauf welche therapeutischen Optionen dann nützlich sind. Unklar bleibt weiterhin bis dato was das erste Signal bei der eosinophilen Entzündungsreaktion darstellt. Nach unseren Untersuchungen scheinen Pilze nicht primär in Frage zu kommen.
Tourismus in Pakistan : Darstellung, Stellenwert und Perspektiven aus entwicklungspolitischer Sicht
(2006)
Für das Verständnis der Proteinfaltung ist es von Interesse, die phi,psi-Torsionswinkelverteilung und deren Abhängigkeiten innerhalb einer Polypeptidkette zu kennen. Mit der in dieser Arbeit verwendeten Kombination aus MD-Simulation und NMR-Spektroskopie wird die Abhängigkeit der Konformationsverteilung kurzer alaninbasierter Modellpeptide mit einer Genauigkeit von 5 % bestimmt. Die Berechnung der thermischen Populationen der einzelnen Konformationen beruht auf einer Minimierung der Differenz aus experimentellen und berechneten skalaren Kopplungskonstanten. Trialanin populiert überwiegend den Bereich der Polyprolin Typ II Helix (~ 90 %) und daneben den beta-Faltblattbereich mit ca. 10%, jedoch nicht den alphaR-helicalen Bereich. Diese Konformationsverteilung ändert sich nicht signifikant mit zunehmender Kettenlänge in der Peptidreihe Ala3 bis Ala7. Das in der Seitenkette verzweigte Trivalin populiert dagegen alle drei Konformationsbereiche signifikant. Aufgrund der Periodizität der Torsionswinkel populiert Triglycin einen zusammenhängenden Bereich, der sich an den vier Ecken des Ramachandran-Diagramms befindet. Zudem befindet es sich in einem langsamen konformationellen Gleichgewicht zwischen der cis- und trans-Konformation der Peptidbindung. Die Temperaturabhängigkeit der Konformationsverteilung wird am Beispiel von Trialanin untersucht. Die 3J(HN,Ha) Kopplungskonstanten nehmen linear mit der Temperatur zu. Dies ist auf eine Zunahme des beta-Faltblattanteils zurückzuführen und kann theoretisch beschrieben werden. Die Konformationsverteilung der Trialaninsequenz innerhalb einer heteropolymeren Aminosäuresequenz ist von der Kettenlänge der an dem N- und C-Terminus angefügten heteropolymeren Aminosäuresequenz abhängig. Dies wird an zwei Peptiden, abgeleitet von der Sequenz des Proteins Lysozym aus Hühnereiweiß, gezeigt. Das kürzere Peptid hat an beiden Enden jeweils drei Aminosäurereste angefügt, das längere jeweils acht Aminosäurereste. Die Konformationsverteilung der Trialanisequenz des kürzeren Peptids entspricht nahezu der in der Peptidreihe Ala3 bis Ala7. Die Verteilung des längeren Peptids ist dagegen deutlich verschieden (~ 35% alphaR-helicaler Anteil). Die 1HN und 15N chemischen Verschiebungen der Trialaninsequenz des längeren Peptids sind mit denen des entfalteten Lysozym-Proteins identisch und demzufolge aller wahrscheinlichkeit nach auch die Konformationsverteilung. Kurze homopolymere Peptide eignen sich deshalb nicht als Modell für Aminosäuresequenzen in längeren heteropolymeren Peptiden.
Die Arbeit befasst sich mit der Zusammenhangsstruktur einer Vielzahl von Aufmerksamkeitskomponenten, welche aus deutlich unterscheidbaren theoretischen Perspektiven postuliert werden. Untersucht wird insbesondere die Frage, inwieweit zu den auf konzeptueller Ebene differenzierten Aufmerksamkeitskomponenten entsprechende kognitive Fähigkeiten empirisch separiert und in ein gemeinsames, theorienübergreifendes Aufmerksamkeitsmodell integriert werden können. Zunächst wurde unter Fragestellung 1 untersucht, ob fünf häufig postulierte Aufmerksamkeitskomponenten in der Tradition Posners (s. Posner & Boies, 1971; Posner & Rafal, 1987), Alertness, räumliche Aufmerksamkeit, fokussierte Aufmerksamkeit, Aufmerksamkeitswechsel und geteilte Aufmerksamkeit, empirisch unterscheidbare kognitive Fähigkeiten darstellen. Im Anschluss daran wurde unter Fragestellung 2 analysiert, welchen Beitrag die Aufmerksamkeitskomponenten in der Tradition Posners zur Erklärung konzeptuell unterscheidbarer Aufmerksamkeitskomponenten aus Sicht der Handlungstheorie (Neumann, 1992), aus der Arbeitsgedächtnisperspektive (Baddeley, 1986) sowie aus Sicht der psychometrischen Konzentrationsforschung (z.B. Brickenkamp, 1994; Moosbrugger & Goldhammer, 2006) leisten. Unter Fragestellung 3 wurde eine faktorenanalytische Integration aller einbezogenen Aufmerksamkeitskomponenten in ein theorienübergreifendes, integratives Aufmerksamkeitsmodell vorgenommen. In Anlehnung an Theorien, welche Aufmerksamkeit sowohl auf perzeptive Prozesse als auch auf die exekutive Kontrolle bei der Bearbeitung komplexer Aufgaben beziehen (Bundesen, 1990; Logan & Gordon, 2001), wurden zwei Basisdimensionen bzw. grundlegende Aufmerksamkeitsfaktoren vermutet, nämlich perceptual attention und executive attention, welche interindividuelle Fähigkeitsunterschiede über die verschiedenen Aufmerksamkeitskomponenten hinweg erklären. Schließlich wurde unter Fragestellung 4 auf theoretischer wie auch auf empirischer Ebene untersucht, inwieweit sich Konzentration in den Erklärungsrahmen mehrdimensionaler Aufmerksamkeitsmodelle eingliedern lässt, indem eine konzeptuelle sowie statistische Rückführung von Konzentration auf mehrdimensionale Aufmerksamkeit vorgenommen wurde. An einer Stichprobe von 232 Studierenden wurde die Leistung in 13 Aufmerksamkeits- und Konzentrationstests erfasst. Konfirmatorische Faktorenanalysen zeigten, dass die fünf Aufmerksamkeitskomponenten in der Tradition Posners miteinander in Beziehung stehen, jedoch klar separierbar sind. Aus den getesteten Strukturgleichungsmodellen ging hervor, dass diese Aufmerksamkeitskomponenten signifikant und in unterschiedlicher Weise zur Erklärung von konzeptuell unterscheidbaren Aufmerksamkeitskomponenten beitragen. In hypothesenkonformer Weise erwiesen sich Aufmerksamkeitswechsel und geteilte Aufmerksamkeit als bedeutsam für die Erklärung von Konzentration sowie von handlungsorientierten Aufmerksamkeitskomponenten. Hinsichtlich des integrativen Aufmerksamkeitsmodells konnte die vermutete 2-Faktorenstruktur, welche einen Generalfaktor perceptual attention sowie einen spezifischen Faktor executive attention enthält, bestätigt werden. Das vielfach von Aufmerksamkeit getrennt behandelte Konzentrationskonstrukt konnte auf theoretischer Ebene durch Aufzeigen konzeptueller Entsprechungen in den Erklärungsrahmen mehrdimensionaler Aufmerksamkeit eingegliedert werden. In konsistenter Weise ließ sich Konzentration auf empirischer Ebene durch Aufmerksamkeitskomponenten nach Posner sowie die beiden Faktoren des postulierten integrativen Aufmerksamkeitsmodells substanziell erklären.
In der vorliegenden Arbeit konnte die β-Carotin-Ketolase aus dem Cyanobakterium Synechocystis PCC 6803 nach heterologer Expression in E. coli gereinigt und enzymatisch charakterisiert werden. Die Funktion der β-Carotin-Ketolase wurde in vivo durch Komplementierung von β- Carotin-produzierenden E. coli-Transformanten überprüft. Die β-Carotin-Ketolase agierte hier auch als Diketolase und synthetisierte sowohl Echinenon als auch Canthaxanthin. Untersuchungen der Substratspezifität der β-Carotin-Ketolase in vivo und in vitro ergaben, daß nur Carotinoide erkannt werden, die einen β-Iononring ohne Hydroxygruppe in Position C3 aufwiesen. So wurden die Carotinoide β-Carotin, Echinenon, β-Cryptoxanthin und α-Carotin als Substrate erkannt und zu Echinenon, Canthaxanthin, 3’-Hydroxyechinenon und 4-Keto-α-Carotin umgesetzt. Zeaxanthin, 3’-Hydroxyechinenon, 4-Ketozeaxanthin sind keine Substrate der β-Carotin-Ketolase. Die β-Carotin-Ketolase kann einen ε-Iononring, wie in α-Carotin, nicht modifizieren. Die β-Carotin-Ketolase mit einer apparenten Molmasse von 61 kDa wurde durch pPQE30crtO und pPEU30crtO als rekombinantes Polypeptid mit sechs N-terminalen Histidinen in E. coli heterolog exprimiert. Die kinetischen Parameter der β-Carotin-Ketolase konnten in in vitro-Enzymaktivitätstests bestimmt werden. Der KM-Wert für das Substrat β-Carotin lag bei 41,6 μM und der dazugehörende Vmax-Wert bei 1,318 μmol mg-1 h-1. Für das Substrat Echinenon wurde ein KM-Wert von 35,3 μM und ein Vmax-Wert von 0,339 μmol mg-1 h-1 ermittelt. Die Spezifität der β-Carotin-Ketolase war für β-Carotin dreimal höher als für Echinenon. Es konnte keine Kofaktorabhängigkeit nachgewiesen werden, aber eine starke Abhängigkeit der β-Carotin-Ketolase von molekularem Sauerstoff. Die Zugabe des Detergenz Nonidet P-40 in in vitro-Enzymaktivitätstests erhöhte die enzymatische Aktivität der β-Carotin-Ketolase deutlich. Durch die Metallionen-Affinitätschromatographie konnte das Enzym annährend zur Homogenität (93%) unter Erhalt seiner enzymatischen Aktivität gereinigt werden. Dabei blieb die enzymatische Aktivität der β-Carotin-Ketolase nicht nur erhalten, sondern steigerte sich im Vergleich zur Aktivität in der cytosolischen Fraktion um den Faktor 4,5. Die funktionelle Expression der β-Carotin-Ketolase in höheren Pflanzen Nicotiana tabacum, N. tabacum CrtZ Linie U3, N. glauca und Solanum tuberosum Baltica 47-18 erfolgte unter der Kontrolle des konstitutiven CaMV 35S-Promotors. Außer in der Transformante N. glauca CrtO schien die Integration der Ketolase in das Genom der Pflanzen und die Expression von CrtO die Fitness der Transformanten, gemessen am Chlorophyllgehalt und der photosynthetischen Effizienz, nicht negativ beeinflußt zu haben. Der Gesamtcarotinoidgehalt in den Blättern von N. tabacum CrtO und N. tabacum CrtZ Linie U3 CrtO änderte sich trotz der Integration des crtO-Gens kaum im Vergleich zu den Wildtypen. In Blättern von S. tuberosum Baltica 47-18 CrtO konnte eine leichte Erhöhung des Gesamtcarotinoidgehaltes beobachtet werden. Dagegen kann es in Blättern von N. glauca CrtO zu einer Verdoppelung des Carotinoidgehaltes bei gleichzeitig halbiertem Chlorophyllgehalt. In den Blättern akkumulierten Ketocarotinoide mit Anteilen von 5% in N. tabacum CrtO, 12% in S. tuberosum Baltica 47-18 CrtO, 18% in N. tabacum CrtZ Linie U3 CrtO und 16-33% in N. glauca CrtO. Die Anteile der synthetisierten Ketocarotinoide setzten sich in den Blättern von N. tabacum CrtO und N. tabacum CrtZ Linie U3 CrtO aus Echinenon, 3’-Hydroxyechinenon und Ketolutein zusammen, während in Blättern von N. glauca CrtO und S. tuberosum Baltica 47-18 CrtO Echinenon, 3’-Hydroxyechinenon und 4-Ketozeaxanthin enthalten waren. In Nektarien von N. tabacum CrtO und N. tabacum CrtZ Linie U3 CrtO wurde der Gesamtcarotinoidgehalt verdoppelt bis verdreifacht im Vergleich zu den Nektarien des entsprechenden Wildtyps. Es akkumulierten Echinenon, 3’-Hydroxyechinenon, 4-Ketozeaxanthin und Ketolutein. Dabei enthielten die Nektarien von N. tabacum CrtZ Linie U3 CrtO die meisten Ketocarotinoide. Die Nektarien von N. glauca CrtO enthielten deutlich weniger Ketocarotinoidanteile, obwohl der Gesamtcarotinoidgehalt fast dreimal so hoch ist wie in N. tabacum CrtO und N. tabacum CrtZ Linie U3 CrtO. Es akkumulierten nur Echinenon, 3’-Hydroxyechinenon und Ketolutein. Die anderen Blütenorgane von N. glauca CrtO wiesen deutlich höhere Anteile an Ketocarotinoiden auf, zeigten aber wie die Nektarien gegenüber dem Wildtyp keine deutlichen Unterschiede im Gesamtcarotinoidgehalt. Für die Synthese von Astaxanthin war eine Interaktion zwischen der β-Carotin-Hydroxylase und der β-Carotin-Ketolase von entscheidender Bedeutung. Die Akkumulation von „Intermediaten“ der Astaxanthin-Biosynthese in N. tabacum CrtO, N. tabacum CrtZ Linie U3 CrtO und N. glauca CrtO wies auf eine erfolgreiche Interaktion hin. Einzig in den Knollen der CrtO-Transformanten von S. tuberosum Baltica 47-18 konnte Astaxanthin mit einem Anteil von 2% am Gesamtcarotinoidgehalt nachgewiesen werden. Die Nektarien N. tabacum CrtZ Linie U3 CrtO erwiesen sich neben den Knollen als am besten für die Produktion von ketolierten und hydroxylierten Carotinoiden. Die Transformation von N. glauca mit einem Gen der Carotinoidbiosynthese wurde in der vorliegenden Arbeit erstmals durchgeführt, zeigte aber nicht die erwartete Produktion größerer Mengen an Ketocarotinoiden in Kronblättern. Außerdem ist es in der vorliegenden Arbeit erstmals gelungen, in der Kartoffelknolle durch die Einführung einer cyanobakteriellen β-Carotin-Ketolase die Biosynthese von Ketocarotinoiden zu etablieren, um das für die Ernährung wichtige Ketocarotinoid Astaxanthin zu akkumulieren.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Wiederaufbau der Stadt Frankfurt in den Jahren 1945 bis 1965. Die wichtigsten Stationen dieser Nachkriegsjahre werden mit der Architektengemeinschaft Alois Giefer und Hermann Mäckler verknüpft. Giefer und Mäckler haben in dieser Stadt viele Bauaufgaben vom Wohnungsbau über den Kirchenbau bis zum Ausbau des Frankfurter Flughafens übernommen. Mit der erstmaligen Präsentation des Gesamtwerkes dieser Architektengemeinschaft soll das Interesse für die Architekten und darüber hinaus auch für die Frankfurter Nachkriegsmoderne geweckt werden. Dieses Anliegen scheint besonders in der heutigen Zeit notwendig zu sein, da diese Architekturepoche in Frankfurt durch Abriß bedroht ist. ...
Das humane MLL-Gen (Mixed Lineage Leukemia) ist in chromosomale Translokationen mit mehr als 50 verschiedenen Partnergenen involviert. Alle diese Rearrangements sind mit akuter lymphatischer oder akuter myeloischer Leukämie assoziiert. Die reziproke Translokation t(4;11) ist ursächlich für die Entstehung einer akuten lymphatischen Leukämie, die gehäuft bei Kleinkindern auftritt. Die Prognose dieser aggressiven Leukämie ist sehr schlecht, da die leukämischen Blasten nahezu Therapie-resistent sind. Für einige MLL-Rearrangements konnte in Transduktions/Transplantations-Experimenten gezeigt werden, dass das MLL-Fusionsgen akute myeloische Leukämien in Mäusen induzieren kann. Aus diesem Grund steht immer noch das jeweilige MLL-Fusionsprotein im Mittelpunkt der Suche nach einem zugrunde liegenden Pathomechanismus. Die Versuche, ein Tiermodell mit dem MLL/AF4- Fusionsprodukt zu etablieren, blieben lange Zeit erfolglos. Erst Anfang dieses Jahres gelang es, durch eine knock-in Strategie, transgene Mäuse zu generieren, die das MLL/AF4 Translokationsprodukt tragen. Diese Mäuse entwickeln nach einer sehr langen Latenzzeit von bis zu 540 Tagen diffuse B-Zell-Lymphome. An der t(4;11) sind die Gene MLL auf Chromosom 11q23 und AF4 auf Chromosom 4q21 beteiligt. Die reziproke Translokation führt zur Entstehung von zwei Fusionsgenen (MLL/AF4 und AF4/MLL) mit intaktem Leserahmen. Wir nehmen an, dass beide Fusionsgene notwendig sind, um die Entartung der Zellen zu bewirken. Zum Einen ist der beschriebene Phänotyp der transgenen MLL/AF4 positiven Mäuse mit dem aggressiven Verlauf der t(4;11) Leukämie nicht vergleichbar, und zum Anderen findet man bei der Mehrzahl der Patienten mit einer t(4;11) beide Fusionstranskripte in den leukämischen Blasten. Um die Eigenschaften der Fusionsproteine AF4/MLL und MLL/AF4 zu untersuchen, wurden stabil transfizierte murine embryonale Fibroblasten-Linien etabliert, die entweder eines oder beide Fusionsgene regulierbar exprimierten. Mit Hilfe dieses in vitro Modells konnte man erstmals die Auswirkungen der gleichzeitigen Expression beider Fusionsgene auf das Verhalten der Zellen analysieren. Die Untersuchungen der Proliferation und der Apoptoseraten der verschiedenen transfizierten Zelllinien ergab, dass das AF4/MLL Fusionsprotein in den Zellen zu Wachstumstransformation führt, aber gleichzeitig die Zellen für den Zelltod durch bislang unbekannte Apoptosemechanismen sensitiviert. Das MLL/AF4 Translokationsprodukt war nicht in der Lage, eine Wachstumstransformation auszulösen. Vielmehr wurde deutlich, dass die Expression von MLL/AF4 die Proliferation der Zellen hemmt. Die Untersuchung der spezifischen Apoptoserate in den MLL/AF4 positiven Zellen ergab, dass die Zellen sowohl unter normalen Bedingungen als auch unter Stress-Konditionen Apoptose-resistent waren. Damit besitzen beide Fusionsproteine onkogene Eigenschaften. Da nur die mit AF4/MLL und MLL/AF4 transfizierten Zellen eine stark erhöhte Proliferation aufwiesen, im Wachstum transformiert waren und eine erhöhte Apoptoseresistenz zeigten, wurde deutlich, dass die Eigenschaften beider Fusionsproteine notwendig sind, um den vollständig transformierten Phänotyp auszulösen. Um die Veränderungen in den Zellen auf molekularer Ebene zu untersuchen, wurde mittels quantitativer PCR die Expression verschiedener Zellzyklus- und Apoptose-regulierender Gene untersucht. Dabei wurde deutlich, dass die Expression Zellzyklus- und Apoptose-regulierender Gene in allen drei Zellen verändert war. Genexpressionsprofil-Studien der Zellen ergaben schließlich, dass der Transkriptionsfaktor Nanog in den doppelt-transfizierten Zellen verstärkt exprimiert wurde. Nanog ist in die Aufrechterhaltung der Pluripotenz und des Selbsterneuerungspotenzials von embryonalen Stammzellen involviert. In dieser Arbeit konnte erstmals der Phänotyp einer Zelllinie beschrieben werden, die beide Fusionskonstrukte, AF4/MLL und MLL/AF4, stabil exprimierte. Dabei wurde deutlich, dass nur durch die Expression beider Fusionsgene ein Phänotyp erzeugt wird, der den Leukämoblasten sehr ähnlich ist. Die Expression von Nanog in diesen Zellen erklärt den Stammzell-Charakter der leukämischen Zellen.
Musik, Musikalität und Musikpraxis übten in allen Epochen der europäischen Kulturgeschichte eine große Faszination auf Künstler, Philisophen und Naturwissenschaftler aus. So setzten sich schon die Kirchenväter des Mittelalters oder Naturforscher wie Johannes Kepler mit musiktheoretischen Fragen auseinander. Seit dem 19. Jahrhundert aber wurde mit dem Aufkommen des Virtuosentums und mit dem Erscheinen von Künstlern wie Franz Liszt und Nocoló Paganini das technische Können des Instrumentalisten immer mehr in den Vordergrund gestellt. Die Konzerthäuser wurden zu einer musikalischen Hochleistungsarena. Ähnlich wie im Leistungssport gilt auch für den Musiker das Prinzip schneller, höher, weiter. Besonders in den letzten zwanzig Jahren sind die Anforderungen, die von Musikhochschulen und Konservatorien bei Aufnahmeprüfungen an die Bewerber gestellt werden, signifikant gestiegen. Die Studenten der Hochschulen und Frühbegabtenklassen werden immer jünger und immer besser. Das bedeutet gleichzeitig, daß schon kleinste Verletzungen und Irritationen – besonders im neurologischen Bereich – eine professionelle Musikerlaufbahn unmöglich machen. Nur geringe Koordinationsschwierigkeiten der Hände, ein Kribbeln oder eine geringe Verlangsammung der Bewegungsabläufe, können die Musikausübung auf so hohem Niveau entscheidend beeinträchtigen. Aus diesem Grund soll sich die vorliegende Arbeit speziell dem Gebiet der neurologischneurochirurgischen Erkrankungen widmen, weil diese das „Steuerungszentrum des Musikers“ – das Gehirn – direkt betreffen. Seit die 90-er Jahre des 20. Jahrhundert zur „Dekade des Gehirns“ erklärt wurden, rückte auch das Gehirn des Musikers in den Aufmerksamkeitsfocus der Neurowissenschaftler. Im Vordergund stand hierbei die Grundlagenforschung, weniger klinische Fragestellungen, die einen betroffenen Musiker direkt betreffen. Daher soll mit der vorliegen Arbeit ein Versuch unternommen werden, die Auswirkungen von neurologischen Erkrankungen, SchädelHirnVerletzungen oder Hirnoperationen auf die Musikausübung aufzuzeigen. Dies soll anhand historischer Fallstudien großer Komponisten vom Barock bis zum 20. Jahrhundert sowie zeitgenössischer MusikerPatienten geschehen. Auf dem Gebiet der Neurochirurgie wurden in den lezten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt und neue, schonende Operationstechniken entwickelt. So können Eingriffe am Zentralnervensystem heute immer präziser ausgeführt werden. Die Wahrscheinlichkeit, eine bleibende Behinderung davonzutragen, ist drastisch gesunken, jedoch kann ein solcher Eingriff trotz aller modernen Techniken auch heute noch für eine professionelle Musikerlaufbahn das Aus bedeuten. Problematisch ist, daß es weder aus dem medizinischen noch aus dem musikpädagigischen/musikwissenschaftlichen Bereich Empfehlungen oder Erfahrungen gibt, wie eine neurologische Rehabilitation für den Musiker durchgeführt werden könnte oder wie der Musiker mit einer solchen Erkrankung umgehen sollte. Auch für die technische Arbeit und einen möglichen Wiederaufbau erlernter Fertigkeiten am Instrument gibt es keine Erfahrungswerte. Wie bei jeder Rehabilitation sollte das Ziel sein, seine alten Fähigkeiten und Leitsungsniveaus wiederzuerlangen. Für den Musiker ist es jedoch sehr schwer, diesbezüglich Hilfe und Beratung zu bekommen. In ganz Deutschland gibt es an nur zwei Musikhochschulen Spezialsprechstunden für Musikermedizin, viel zu wenig, wenn man bedenkt, daß es in Deutschland etwa 30 000bis 40 000 Berufsmusiker gibt. Noch schwerer ist es für den Musiker, einen Arzt zu finden, der auf die neurologischen Grundlagen des Instrumentalspiels spezialisiert ist. Bei Verletzung und geplanten Operationen des Gehirns ist daher beim Musiker nicht nur eine neurochirurgische Behandlung notwendig. Schon bei der Planung der Operation muß bedacht werden, welche anatomischen Strukturen des Gehirns für die Musikausübung- und Wahrnehmung von Bedeutung sind und daher so weit wie möglich geschont werden müssen. Die Planung, Durchführung und Nachsorge einer solchen Behandlung macht daher die koordinierte Zusammenarbeit zwischen Patient, Arzt und Musikpädagogen notwendig, um dem betroffenen Musiker eine erfolgreiche Rehabilitation zu ermöglichen. Ziel der Arbeit ist es, anhand von Fallbeispielen Zusammenhänge von neurologischen Funktionen und Musikausübung darzustellen und die Chancen einer erfolgreichen neurologisch- neurochirurgischen Behandlung und Rehabilitation beim Musiker aufzudecken.
Natürliche Killerzell-vermittelte Zytolyse wird aktiviert und inhibiert durch die Interaktion mit bestimmten HLA-Klasse-I-Molekülen auf Zielzellen mit spezifischen immunoglobulinartigen Rezeptoren (KIRs) auf NK-Zellen. KIRs sind hochgradig polymorph und werden klonal auf NK-Zellpopulationen innerhalb des Individuums verteilt. Bis jetzt ist die Regulation der KIR-Expression durch individuelle HLA-Klasse-I-Moleküle noch nicht ausreichend verstanden. Um den möglichen Einfluss von HLA-Klasse-I-Phänotypen auf KIR-Verteilungsmuster zu verstehen, untersuchte ich die KIR-Verteilung in Individuen, die nach ihren Haupt HLA-C kodierten KIR-Epitopen (Gruppe C1 gegen Gruppe C2) unterteilt wurden. In dieser Dissertation untersuchte ich 99 hessische Blutspender und fand 8 Haplotypen (B5, B7, B8, B13, B14, B19, B21), die bisher nicht in Untersuchungen von deutschen Populationen beschrieben worden sind. In diesen Individuen wurden NK-Zellen nach ihrer KIR-Verteilung mittels Durchflusszytometrie und RNA basierter Expressions-Analyse untersucht. Die Resultate zeigen, dass KIR-Gene sehr ungleichmäßig verteilt werden mit zwei Hauptverteilungsmustern von KIR-Genotypen, die bereits als Gruppe A und Gruppe B (mit 21 verschiedenen Genotypen) beschrieben worden sind. Es gibt verschiedene Populationen, unterschiedlich stark CD158a und/ oder CD158b exprimierender NK-Zellen, die in allen Individuen koexistieren. Eine klare Korrelation zwischen KIR-Expression und zurzeit bekannten HLA-Klasse-I-Liganden wurde nicht beobachtet. Dies lässt den Schluss zu, dass die Oberflächenexpression von KIRs in Individuen mit unterschiedlichen HLAKlasse-I-Genotypen von anderen, nicht HLA-Klasse-I-kodierten Faktoren für die Ausprägung des KIR-Repertoires mitverantwortlich ist. Es scheint, dass hauptsächlich der KIR-Genotyp für die Ausprägung des KIR-Repertoires verantwortlich ist und dass lediglich die Anzahl der KIR-exprimierenden Zellen durch die spezifischen HLA-Liganden beeinflusst wird. Die molekularen und zellulären Faktoren einer KIR-Expression sind zum größten Teil unklar. Im Prinzip wird das exprimierte KIR-Repertoire von den kodierenden Genen bestimmt, wobei jedoch andere Faktoren angenommen werden, da Individuen mit identischen KIR-Phänotypen Variationen der Verteilung von peripheren NK-Zellen zeigen, die bestimmte KIRs exprimieren. Die Oberflächenexpression von KIRs bei bestimmten Individuen mit unterschiedlichen HLA-Klasse-I-Phänotypen in dieser Studie lässt vermuten, dass andere, als die beschriebenen HLA-Klasse-I-Phänotypen, möglicherweise als Liganden für KIRs dienen. Wie im Falle der Krankheitsentwicklung von HIV zu AIDS haben diese Faktoren einen enormen Einfluss und bieten, wenn sie näher charakterisiert werden können, unter Umständen die Möglichkeit eines neuen Behandlungsansatzes.
Das Ziel dieser Arbeit war, Unterschiede bezüglich der Körperbautypen an Elitekarateka zu eruieren. Hierzu wurden die Konstitutionstypologien nach Conrad, Knußmann, Parnell sowie Heath und Carter, Proportionsfiguren, und das Phantom stratagem verwendet, ebenso wie die Hautfettfalten-Dickenmessungen, die Bioelektrische-Impedanz-Analyse (BIA) und der Body-Mass-Index (BMI). Unter der Annahme Großmeisters Funakoshis, dass es durch ständiges Karatetraining zu körperbaulichen Konstitutionstypusänderungen kommt, wurde diese sportanthropologische Studie durchgeführt. Es sollte geklärt werden, ob innerhalb der Karatewettkampfdisziplinen Kata und Kumite unterschiedliche Körperbautypen, unter Einbeziehung des Sexualdimorphismus, zu finden sind. Die 80 untersuchten männlichen und weiblichen Karateka kamen aus den Disziplinen Kata (Schattenboxen) und Kumite (Freikampf). Im Vergleich dazu wurden 62 und 66 Breitensportkarateka als Kontrollgruppe gegenübergestellt. Das Vergleichskollektiv wurde aus zwei Fitnessstudios rekrutiert, in denen die Probanden 2 - 4 mal pro Woche trainierten. Die Messungen wurden unter standardisierten Bedingungen vom Verfasser dieser Arbeit (und einer Kollegin) durchgeführt. Die Ergebnisse wurden statistisch geprüft. Die Konstitutionstypognosen von Conrad, die durch die Betrachtungen der Somatocharts von Parnell bzw. Heath und Carter bestätigt wurden, zeigten Unterschiede der Leistungssportler gegenüber den Kontrollgruppen. Demnach ist der typische Kata- und Kumiteathlet kleiner und wiegt weniger als die Sportler des Vergleichskollektivs der Fitnessprobanden. Er ist athletischer gebaut und weist ein günstiges Verhältnis von aktiver und passiver Körpermasse auf. Des Weiteren sind innerhalb der Karatedisziplinen die Katasportler endomorpher als ihre Kollegen. Die Kumiteathleten nehmen mehr ektomorphe Positionen in den Somatocharts (Parnell, Heath und Carter) ein. Anhand der Ergebnisse lässt sich die ursprüngliche Vermutung Funakoshis nach differenzierten Konstitutionstypen sowohl für die beiden Untersuchungskollektive als auch innerhalb des Karate für die Wettkampfdisziplinen Kata und Kumite bestätigen. Die vorliegende Studie lässt den Schluss zu, dass es sowohl den Kata- als auch den Kumite-Konstitutionstypus im Karate gibt. Weiterer Forschungsbedarf besteht hinsichtlich longitudinaler Datenerhebungen des Konstitutionswandels jugendlicher Karateka im Laufe ihrer Wettkampfkarriere. Die Karriere beeinflussende Faktoren wie Trainingshäufigkeit, „Trainingsalter“ und Verletzungshäufigkeit, bezogen auf das Leistungsniveau, lassen Spielraum für weiterführende Untersuchungen. Dies gilt auch für eventuelle ethnische Körperbauunterschiede und das Leistungsniveau der Athleten.
One of the most important tasks in chemistry and especially in structural biology has always been the elucidation of three-dimensional molecular structures - either of small molecules or large biopolymers. Among the (bio)physical methods to acquire structural data at atomic resolution electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy is the most valuable technique for obtaining structural information about many different kinds of paramagnetic species. In biological systems, either paramagnetic metal ions/clusters, transient paramagnetic intermediates in electron transfer processes or artificially attached stable spin labels can be found. The usual approach to interpret EPR spectra is to perform simulations based on the so-called spin Hamiltonian (SH). This means that the well-defined numerical parameters (tensors) in the SH representing different types of interaction are obtained by fitting the experimental data. The SH parameters include electronic g-values, hyperfine coupling (HFC) and quadrupole coupling (&C) constants, zero-field splittings and constants to describe exchange and dipolar interactions between electron spin systems. However, since the SH only contains spin degrees of freedom, a direct translation of the SH EPR parameters into structural information is not straightforward. Therefore, methods to predict such SH interaction parameters starting from molecular structures are required. In this thesis it was investigated whether quantum chemical calculations of EPR parameters based on density functional theory (DFT) methods may be employed to overcome these problems thus enabling a correlation of experimental EPR data with molecular structure. It was the central goal of this work to point out the potential of a fruitful interplay between quantum chemistry and experiment and to study how both can benefit from each other. For this purpose DFT methods were applied to a variety of organic radical or transition metal systems to calculate different EPR parameters. Using the 'broken symmetry' formalism it was possible to compute the exchange coupling constant for a nitroxide biradical and furthermore decompose the exchange mechanism in different through-bond and through-space interactions. Spin density distributions, 14N and 1H HFC constants as well as dipole moments and polarizabilities were computed for a number of aromatic nitroxides to examine their properties and select promising candidates which may serve as DNA-intercalating spin labels. Systematic investigations of the influence of hydrogen bond geometry on the 14N QC parameters for imidazole-water and methylimidazole-benzosemiquinone complexes lead to the conclusion that especially the imidazole amino nitrogen &C parameters are very sensitive probes of the bond geometry, in particular of the hydrogen bond length. The results of this study may be applied to biological systems, e.g. to gain structural information about quinone binding sites. Moreover, quantum chemical methods were applied to elucidate the structure of a nitrogen-centered radical intermediate in the inhibition process of ribonucleotide reductase (RNR). It was possible to find a molecular structure in accordance with all experimentally available data, thus revealing the longsought structure of the No radical and providing evidence for the trapping of a 3'-ketonucleotide in the reduction process catalyzed by RNR. To test the capability of modern DFT methods to predict g- and molybdenum HFC tensors for MoV complexes, validation studies were carried out. Comparison of computed EPR parameters of a number of MoV compounds with corresponding experimental values showed that g- and HFC tensors could be predicted in good accuracy, although some systematic errors of the computational methods have to be considered for such heavy 4d1 transition meta1 systems. Furthermore, DFT calculations on a Mn2+ binding site model of the hammerhead ribozyme allowed to conclude that the structure of the binding site as studied by EPR spectroscopy in frozen solution is very likely to be identical to the site found occupied by Mn2+ in crystals. Finally, computational methods were employed to aid in the structural characterization of the Mn2+ binding site in Ras (rat sarcoma protein) by providing accurate starting parameters for spectral simulations and furthermore helping to interpret the experimental data. In conclusion, it was demonstrated in this thesis that the combination of sophisticated experimental and quantum chemical methods represents a powerful approach in the field of EPR spectroscopy and that it may be essential to employ EPR parameter computations to extract the full information content from EPR spectra. Therefore, great potential lies in future applications of DFT methods to the large number of systems where detailed and reliable experimental data is available but where an unequivocal correlation of these data with structural information is still lacking.
Spontaneous carotid artery dissection-associated medial changes in a selected autopsy population
(2006)
Spontaneous carotid artery dissection (SCAD) is a major cause of stroke in young adults, yet its pathogenesis remains unclear. Hereditary connective tissue diseases, hormonal influences, sympathomimetic drugs or upper respiratory tract infections may predispose to dissection. Mechanical stress or minimal trauma may also act as a trigger. Various lesions of the arterial wall have been described in association with SCAD, but no prospective autopsy study to evaluate the presence of these lesions in normal controls was found. We performed a histologic evaluation of the carotid bifurcation and the aortic arch in an autopsy series to establish a baseline anatomy of the bifurcation and to determine whether similar lesions could be observed. In seven of 54 (12.96%) selected cases we observed isolated changes closely resembling those described for medionecrosis, fibromuscular dysplasia, mucoid degeneration and elastinolysis; and in one case, prior carotid artery dissection and coiling with a patent false lumen. Generally, vascular microanatomy in the carotid bifurcation can be highly variable. Lesions similar to those associated with spontaneous dissection are present in controls and appear non-specific for spontaneous dissection. They can be explained as reactive changes of smooth muscle cells (SMC) and the vascular wall in response to various stressors. Recent advances in vascular physiology are discussed to illustrate the concept of SMC phenotypic modulation. Forensic pathology can provide a large control population for extensive vascular analyses and further the understanding of normal and pathological vascular wall changes to help elucidate spontaneous arterial dissection.
Im Jahre 1876 führte der bis dahin unbekannte Militärchirurg namens Nikolaj Vladimirovic Eck (1849-1908) in St. Petersburg weltweit erstmals erfolgreich eine Nahtverbindung zwischen zwei Blutgefäßen (V. cava und V. portae) durch. Im Gegensatz zu dieser bedeutenden chirurgischen Pioniertat in einer Zeit, in der zuvor nur einfache Gefäßnähte zur Rekonstruktion bei Arterienverletzungen durchgeführt worden waren, ist in der medizinhistorischen Literatur fast nichts über das Leben und das Werk dieses Chirurgen angegeben. Ziel dieser Arbeit war es daher, das Leben und Werk dieses russischen Chirurgen an Hand der noch vorhandenen russischen Quellen zu erforschen. In der vorliegenden Arbeit sollen deshalb die Werke dieses russ. Chirurgen zusammengestellt, aus der russischen Sprache übersetzt und seine Bedeutung für die Geschichte der Chirurgie aufgezeigt werden. Die von Eck erstmals durchgeführte portocavale Anastomose bei Tieren sollte die Möglichkeit prüfen, ob eine solche Gefäßverbindung möglicherweise bei Patienten mit Leberzirrhose zur Behandlung des Aszites eingesetzt werden könnte. Diese Gefäßverbindung ging seit etwa 1890 als „Eck’sche Fistel“ in die Weltliteratur ein. Bis dahin war in der medizinischen Literatur nur von Übernähungen, Umstechungen und Unterbindungen von Blutgefäßen, aber noch nicht von Gefäßanastomosierungen berichtet worden. 1911 wurde auf dem Berliner Chirurgenkongreß gefordert, bei Patienten mit „Ascites infolge von Lebercirrhose eine Eck´sche Fistel zur Beseitigung desselben anzulegen“. Noch im selben Jahr führte Paul Rosenstein in Berlin erstmals beim Menschen eine Seit-zu-Seit Anastomose bei einem Patienten mit Aszites durch. Nikolaj Vladimirovic Eck wurde am 9. November 1849 in St. Petersburg als Sohn des Arztes Vladimir Jegorovic Eck (1818-1875) geboren, der Professor an der Kaiserlichen Medizinisch-Chirurgischen Akademie für Militärärzte in St. Petersburg war. 1860 erfolgte die Einschulung N. V. Ecks in die dritte Klasse des Gymnasiums zu St. Petersburg, vorher hatte er Privatunterricht genossen. 1865-1871 studierte er an der Militärakademie seiner Heimatstadt. Für seine 1871 noch als Medizinstudent publizierte Arbeit "Über die Polypen des Kehlkopfes" bekam er eine Auszeichnung der Akademie. 1872-1878 war Eck Leiter der chirurgischen Abteilung des Militärkrankenhauses in St. Petersburg. 1877-1878 nahm er als Militärarzt am russisch-türkischen Krieg teil. Nach seiner Rückkehr nach St. Petersburg erfolgten seine Verabschiedung aus dem Militärdienst und eine Tätigkeit in verschiedenen Zivilkrankenhäusern. 1883-1884 war Eck Delegierter der russischen Regierung bei der internationalen Hygienekonferenz in Alexandria. Auch 1885 war er Delegierter der russischen Regierung bei der internationalen Hygienekonferenz in Rom. 1888 erfolgte die Publikation seiner Dissertation über die Sterblichkeit in Russland. Eck starb am 5. April 1908. Eck war einer der führenden Chirurgen Russlands. 1877 publizierte er im „Militärmedizinischen Journal“ einen Fallbericht über die in Russland erste erfolgreiche transabdominelle Entfernung des „supravaginalen Teiles der Gebärmutter“ bei einer Patientin mit einem Uterusmyom. Außerdem wurden von ihm mindestens drei operative Exstirpationen von großen, zystischen Ovarialtumoren per Laparotomie („Ovariotomien“) in Narkose (wahrscheinlich mit Chloroform) durchgeführt. 1882 wurde von Eck angeblich erstmals in Russland eine Pylorusresektion wegen Magenkarzinom erfolgreich durchgeführt (1 Jahr nach der ersten erfolgreichen Operation durch Theodor Billroth in Wien). Bereits 1882 forderte Eck nach der Magenresektion wegen Tumoren im Pylorusbereich auf eine direkte Anastomosierung des Magenrestes mit dem Duodenum zu verzichten, sondern den Duodenalstumpf durch Naht blind zu verschließen und eine Gastrojenunostomie anzulegen. Dieser Gedanke wurde dann 1885 von Billroth in Wien erstmals beim Menschen erfolgreich durchgeführt [Operation nach Billroth II].
HINTERGRUND Ziel dieser Studie war es Normwerte bei gesunden Frankfurter Kindern für die Fahrradergometrie in halbliegender Position mithilfe des Godfrey Protokolls zu erstellen. Normwerte Gesunder sind in der Kinderkardiologie der Uniklinik Frankfurt vor allem für die Untersuchung von herzkranken Kindern als Referenzwerte wichtig. METHODEN Die Fahrradspiroergometrie erfolgte bei 122 Schülern (65 Jungen und 57 Mädchen) im Alter von 7 bis 15 Jahren. Alle Tests fanden unter vergleichbaren Bedingungen statt und wurden von zwei erfahrenen Untersuchern durchgeführt. Die Belastung begann bei 20 Watt und wurde jede Minute entsprechend der Körpergröße gesteigert. Kinder, die kleiner als 150 cm groß waren, wurden um 15 Watt/min gesteigert, Kinder über 150 cm Körpergröße hatten Belastungsstufen von 20 Watt/min zu bewältigen. ERGEBNISSE Ein Fragebogen gab Auskunft über den alltäglichen Bewegungsumfang der Schüler neben dem Sportunterricht. Es zeigte sich, dass ein Großteil der Probanden im Vereinssport aktiv war und dass der Schulweg nur bis zu einer Distanz von etwa 2 km auch zu Fuß oder per Fahrrad zurückgelegt wird. Geschlechtsspezifische Unterschiede in der Fahrradergometrie konnten bereits in den präpubertären Jahrgängen zugunsten der Jungen festgestellt werden. Auch das Alter erwies sich bei den Schülern abgesehen von den weiblichen, älteren Jahrgängen (13-15 Jahre) als guter Bezugspunkt für Leistung. Ebenso auffällig wie die nahezu gleiche Leistung der Mädchen diesen Alters waren auch die annähernd gleichen Körpergrößen. Mithilfe linearer Regression konnte eine Normalverteilung der Leistung aller Probanden bezogen auf die Körpergröße belegt werden. Das Alter ist ein angemessener Bezugspunkt für die Leistung solange Kinder wachsen. Besser ist die Körpergröße, da sie auch die Leistung von Kindern, deren Größe nicht dem Alter entspricht, angemessen beurteilt. Verglichen mit vorherigen Fahrradergometriestudien fiel die niedrigere Leistung der Frankfurter Probanden auf. Der direkte Vergleich mit der Godfrey Studie (Godfrey 1974) ergab sowohl geringere Arbeitslasten bezogen auf die Körpergröße der Frankfurter Schüler, als auch höhere maximale Herzfrequenzen und Sauerstoffaufnahmen der Godfrey Probanden. Auch Kölner Schüler, die 1987 von Klemt (Klemt 1987) auf dem Fahrradergometer belastet wurden, zeigten eine größere Leistungsfähigkeit. Das Klemt Protokoll führt durch lang andauernde Belastungsstufen, die körpergewichtsabhängig definiert werden, zu langen Belastungszeiten. Darin könnte ein Grund für bessere Leistungen der Kölner Kinder liegen. Die WIAD Studie (WIAD 2003) stellte erhebliche Leistungsminderungen bei über 20.000 deutschen Schülern in Ausdauer-, Kraft-, und Koordinationstests fest. Die Abnahme der Leistungsfähigkeit liefert einen Grund für niedrigere maximale Arbeitslasten der Frankfurter Kinder. Dennoch stellte sich die Frage ob die Frankfurter Kinder tatsächlich ausbelastet waren und welchen Einfluss die halbliegende Position in der Ergometrie einnimmt. Die Bestimmung der Ausbelastung einzelner Probanden anhand von Ausbelastungskriterien stellte sich schwierig dar. Ein Plateauwert der maximalen Sauerstoffaufnahme konnte nicht zuverlässig ermittelt werden. Maximale Herzfrequenzen der Frankfurter Probanden streuten weit und lagen im Durchschnitt unter denen zur Ausbelastung geforderten Werten. Diesen niedrigen Herzfrequenzen standen hohe Werte der Atemäquivalente und des relativen Atemminutenvolumens entgegen, die eine Ausbelastung anzeigten. Wichtig erscheint es neben objektiven Messdaten, die je nach Untersuchungsbedingungen starken Schwankungen unterliegen, auch subjektive Ausbelastungskriterien zu berücksichtigen. Die überwiegende Mehrheit an Fahrradergometerstudien findet in sitzender Position statt. Veröffentlichte Daten der liegenden Fahrradergometrie berichten von niedrigeren maximalen Arbeitslasten und maximalen Herzfrequenzen. Diese Beobachtung konnte durch unsere Probanden gestützt werden. Unterschiedlich wurde der Einfluss der Position auf das pulmonale System beurteilt. Unserer Beobachtung zufolge führt die halbliegende Position zu niedrigeren maximalen Sauerstoffaufnahmen, höheren Atemminutenvolumina und Atemäquivalenten. Die Lunge arbeitet weniger ökonomisch als im Sitzen. Die Atemhilfsmuskulatur kommt weniger effizient zum Einsatz. Möglich ist, dass die maximalen Schlagvolumenwerte bei Belastung im Sitzen höher sind als im Liegen. Darin könnte ein Grund für niedrigere Sauerstoffaufnahmen in liegender Position gefunden werden. SCHLUSSFOLGERUNG Die Maximalleistung bei Kindern während der Fahrradergometrie wird bedeutend durch die Körpergröße, die körperliche Fitness, das Belastungsprotokoll und die Position des Probanden auf dem Ergometer beeinflusst. Diese Studie belegt reduzierte Leistungen der Probanden in halbliegender Position mit größeren Anforderungen an das ventilatorische System. Untersuchungen, die speziell sitzende und liegende Fahrradergometrie bei den selben Probanden durchführen, sind nötig, um vor allem die Hintergründe für die schlechtere Atemökonomie zu erforschen und die Reaktion des Schlagvolumens auf Belastung zu beobachten.
Studies and measurements of linear coupling and nonlinearities in hadron circular accelerators
(2006)
In this thesis a beam-based method has been developed to measure the strength and the polarity of corrector magnets (skew quadrupoles and sextupoles) in circular accelerators. The algorithm is based on the harmonic analysis (via FFT) of beam position monitor (BPM) data taken turn by turn from an accelerator in operation. It has been shown that, from the differences of the spectral line amplitudes between two consecutive BPMs, both the strength and the polarity of non-linear elements placed in between can be measured. The method has been successfully tested using existing BPM data from the SPS of CERN, since presently the SIS-18 is not equipped with the necessary hardware. The magnet strength of seven SPS extraction sextupoles was measured with a precision of about 10%. The polarities have been unambiguously measured. This method can be used to detect polarity errors and wrong power supply connections during machine commissioning, as well as for a continuous monitoring of the "nonlinearity budget" in superconducting machines. A second beam-based method has been studied for a fast measurement and correction of betatron coupling driven by skew quadrupole field errors and tilted focusing quadrupoles. Traditional methods usually require a time-consuming scan of the corrector magnets in order to minimize the coupling stop band |C|. In this thesis it has been shown how the same correction can be performed in a single machine cycle from the harmonic analysis of multi-BPM data. The method has been successfully applied to RHIC. It has been shown that the stop band |C| (also known in the American literature as Delta-Qmin) measured in a single machine cycle with the new algorithm is compatible with the value obtained by traditional methods. The measurement of the resonance phase Theta defines automatically the best corrector setting, which was found in agreement with the one obtained with a traditional scan. A third theoretical achievement is a new description of the betatron motion close to the difference resonance in presence of linear coupling. Compared to the matrix formalism the motion is parametrized as a function of the resonance driving term f1001 only (which is proven to be an observable), whereas making use of the matrix approach four parameters need to be measured. Formulae describing the exchange of RMS emittances when approaching the resonances have been already derived in the 70s in the smooth approximation. New formulae have been derived here making use of Lie algebra providing a better description of the emittance behavior. The emittance exchange curves are predicted by new formulae with excellent agreement with multi-particle simulations and the counter-intuitive emittance variation along the ring of the emittance is proven to be related to the variation of f1001. A new way to decouple the equations of motion and explicit expressions for the individual single particle invariants have been found. For the first time emittance exchange studies have been carried out in the SIS-18 of GSI. Transverse RMS emittances have been measured during 2005 from rest gas monitor (RGM) data. Crossing the linear coupling resonance, the transverse emittances exchange completely. It has been observed that this effect is reversible. Applications of this manipulation are: emittance equilibration under consideration for future operations of the SIS-18 as booster for the SIS-100; emittance transfer during multi-turn injection to improve the eficiency and to protect the injection septum in high intensity operations, by shifting part of the horizontal emittance into the vertical plane. The emittance exchange curves obtained experimentally have been compared with analytic formulae providing a fast measurement (in few machine cycles only) of the linear coupling stop band |C|. Technical problems prevented the use of the eight skew quadrupoles installed in the SIS-18 to compensate the linear coupling resonance. It has been observed that the emittance exchange curve is highly sensitive to the beam intensity. Multi-particle simulations with 2D PIC space-charge solver have been run to infer heuristic scaling laws able to quantify the observable stop band, to be used for the resonance compensation. The analysis of BPM and RGM data has been performed making use of new software applications developed for this purpose. The bpm2rdt code for the harmonic analysis of BPM data has been written and tested with real data. The software reads the BPM turn-by-turn data and the Twiss parameters. Then it performs the FFT of these data, finds the peaks of the Fourier spectra and infers the RDT fjklm, the strengths ^hjklm and the local terms lambda-jklm. All these observables are printed out together with the corresponding values of the model, computed from the nominal values of strengths and the Twiss parameters. From the FFT of dual-plane BPM data the linear optics (beta functions and phase advances Delta phi) at the corresponding location is also inferred. From the measurement of f1000, the linear coupling coeffcient C (amplitude and phase) is also computed. The code has been tested by using existing SPS data and new RHIC data. For the on-line analysis of RGM data the rgm2emitt code has been written. The application reads in input the raw data files from the RGM and the beam loss monitor (BLM) respectively, the latter created by the RGM on-line software itself. From the RGM data the transverse beam sizes and emittances are inferred and used together with the BLM data to compute the tune shift during the machine cycle.
Aortale Partikelfiltration zur Reduktion von neurologischen Komplikationen in der Koronarchirurgie
(2006)
Eine verminderte Neuropathogenität nach kardialen Eingriffen, die durch technischen Fortschritt erreicht werden könnte, wird durch das alternde Patientenkollektiv mit steigender Inzidenz für Arteriosklerose und erhöhtem Risiko zerebraler Komplikationen ausgeglichen. Zerebrale Dysfunktionen bleiben die häufigste Ursache für postoperative Morbidität und Mortalität. Als wichtigste Quelle partikulärer Embolien gilt die aortale Verkalkung. Der Zusammenhang zwischen partikulären Embolien und konsekutiver zerebraler Dysfunktion ist bekannt. Kritischer Zeitpunkt für die Embolisation der Gewebspartikel in das Gehirn ist die Öffnung der Aortenklemme. Es konnte gezeigt werden, dass die Platzierung eines intraaortalen Filters kurz vor Öffnung der Aortenklemme, die Inzidenz der neurologischen und neuropsychologischen Komplikationen in einer Hochrisiko-Patientengruppe reduzierte. Die vorliegende prospektiv randomisierte Studie untersuchte 50 Patienten mit niedrigem Risikoprofil, die sich im Zeitraum August 1999 bis Februar 2001 einer aortokoronaren Bypassoperation mit kardiopulmonalem Bypass, unterzogen. Bei 25 Patienten wurde der intraaortale Filter (Embol-X Inc, Mountain View, CA) eingesetzt. Zur Beurteilung der Effizienz der intraaortalen Filtration wurden neuropsychologische Untersuchungen (Mosaik-Test, Benton-Test, Zahlenverbindungs-Test, Zahlennachsprech-Test, d2-Test, Beck-Depressions-Inventar) erhoben und als laborchemisches Korrelat das S-100B-Protein und die NSE bestimmt. Die neuropsychologischen Untersuchungen wurden präoperativ, 5 Tage und 2 Monate postoperativ durchgeführt. Die Laborparameter wurden zu fünf Abnahmezeitpunkten bestimmt (vor Narkoseeinleitung, nach Beginn der extrakorporalen Zirkulation, 10 Minuten nach Öffnen der Aortenklemme, eine Stunde und 24 Stunden postoperativ) bestimmt. Die Patientengruppen zeigten hinsichtlich der demografischen und intraoperativen Daten keine statistisch signifikanten Unterschiede.Neurologische Komplikationen fanden sich in keiner der Gruppen. Die Ergebnisse der neuropsychologischen Untersuchungen zeigten im Gruppenvergleich für keinen Zeitpunkt einen signifikanten Gruppenunterschied. Die Mittelwerte des S-100B-Protein-Konzentration der Gruppe mit Filter waren zu allen Abnahmezeitpunkten niedriger als in der Gruppe ohne Filter, das Signifikanzniveau von 5% wurde nur zum Abnahmezeitpunkt nach Beginn der EKZ erreicht; es handelte sich hierbei also nicht um einen methoden-, sondern wahrscheinlich patientenbedingten Unterschied. Die Mittelwerte der NSE-Konzentration unterschieden sich im Gruppenvergleich nicht. Die Tatsache, dass sich weder aus den neuropsychologischen Untersuchungen, noch der NSE-Konzentration pathologische Werte ergaben, sehen wir im niedrigen Risikoprofil des Patientenkollektivs begründet. Bei sonst homogener Risikofaktorverteilung wurden bei 7 von 50 Patienten palpatorisch aortale Plaques oder Verkalkungen nachgewiesen (14%). Die Daten der zwei Patienten aus der Gruppe ohne Filter und der 5 Patienten aus der Gruppe mit Filter wurden gesondert ausgewertet. Trotz des erhöhten Risikos zeigte sich bezüglich der postoperativen Ergebnisse kein Unterschied. Ob dieser Risikoausgleich der intraaortalen Filtration zuzuschreiben ist, bleibt zum jetzigen Zeitpunkt eine Annahme. Zusammenfassend konnten wir in dieser Patientengruppe mit niedrigem Risikoprofil bezüglich der neurologischen und neuropsychologischen Ergebnisse keinen Behandlungsvorteil der intraaortalen Filtration feststellen. Weitere Untersuchungen von Patientengruppen mit aortaler Verkalkung oder Plaquebildung werden notwendig sein, um den Nutzen der aortalen Filtration beurteilen zu können.
Die Zusammensetzung der Plasmamembran tierischer Zellen kann unter anderem durch regulierte Exozytose und durch hydrolytische Abspaltung von Ektodomänen membran-assoziierter Proteine (Ectodomain Shedding) modifiziert werden. Regulierte Exozytose spezialisierter Vesikel, den sogenannten GSVs (GLUT4 containing small vesicles), dient der intrazellulären Speicherung des Glucosetransporters4 (GLUT4) sowie seinem insulin-abhängigen Einbau in die Plasmamembran. Die proteolytische Abspaltung der Ektodomänen von Zelloberflächenproteinen wie z.B. des Heparin-bindenden epidermalen Wachstums-faktors (heparin binding-epidermal growth factor = HB-EGF) führt zur Modifikation der Plasmamembranzusammensetzung. Wir zeigten, dass GSVs in vielen Säugerzellen für die intrazelluläre Speicherung spezifischer Plasmamembranproteine und deren stimulations-abhängigen Transfer in die Plasmamembran zuständig sind. Um GSVs eindeutig identifizieren zu können, wurden Rat1-Zellen stabil mit GLUT4myc als heterologem Marker für dieses spezifische Speicherkompartiment transfiziert. Die intrazelluläre GLUT4-Lokalisation in den als positiv identifizierten Rat1/GLUT4myc-Klonen entsprach dem für CHO/GLUT4-Zellen beschriebenen Verteilungsmuster. In der Folge wurden mehrere potentiell vesikel-assoziierte Membranproteine in die Untersuchungen zur Membran-zusammensetzung einbezogen: eine endogene proHB-EGF hydrolysierende Proteaseaktivität und die Metalloproteasen ADAM10 und TACE. Es zeigte sich, dass GSVs eine Proteaseaktivität enthielten, die VSVG-proHB-EGF hydrolysierte. Eine Colokalisation der beiden endogenen Metalloproteasen ADAM10 und TACE mit GLUT4 in GSVs konnte gezeigt werden. Untersuchungen zeigten, dass beide endogenen Proteasen ADAM10 und TACE in Rat1/GLUT4myc-Zellen mit einer Subpopulation von GSVs assoziiert zu sein scheinen. Die Stimulation des G-Protein-gekoppelten Thrombinrezeptors löste in diesen Zellen eine regulierte Exozytose der GSVs aus. Die Metalloproteasen-enthaltenden GSVs reagierten jedoch nicht auf diese Art der Stimulation. Sie bildeten möglicherweise eine Reservepopulation von GSVs, die erst bei stärkerer Stimulation mobilisiert werden kann. Unter Ruhebedingungen schien auch diese Vesikelpopulation über andere intrazelluläre Kompartimente, nicht jedoch über die Plasmamembran, zu rezirkulieren.
Today the structure of photosystem II, which is the enzyme responsible for the evolution of molecular oxygen by plants, algae and cyanobacteria, is known up to a resolution of about 3.0 Å in cyanobacteria (Loll et al., 2005). Photosystem II of higher plants, which shows some differences compared to the photosystem II of cyanobacteria, is not resolved in such high detail, yet (8-10 Å) (Rhee et al., 1998; Hankamer et al., 2001a). Therefore, the molecular structure of PSII of higher plants and its adjacent antenna complexes remains in the focus of the current research. One of the major problems when working with photosystem II is its relative instability during isolation. Together with the antenna proteins and several other proteins, some of which still have an unclear function, PSII forms a huge multi-protein-complex, which tends to fall apart during classical preparation methods. In order to achieve a faster and milder method of purification for PSII, four different His-tags have been added to one of the subunits of PSII. The gene targeted in this study is called psbE and codes for the α-chain of cytochrome b559, an integral part of PSII. The gene for PsbE is encoded in the chloroplast genome. The His-tags, which were employed in this work, consist of six or ten consecutive histidine aminoacid residues, which were fused to the N-terminus of the protein, either with or without a cleavage site for the protease “Factor Xa”. The N-terminus of PsbE is located on the more accessible stromal side of the thylakoid membrane. After inserting the psbE gene in a vector plasmid, in which the recognition site for the restriction endonuclease SacI had been eliminated, the different His-tags were generated by PCR with purposefully altered primers. In a final cloning step, a gene, which confers resistance to the antibiotics spectinomycin and streptomycin, was added to the DNA construct. Subsequently, the so-called biolistic transformation method (“gene gun”) was applied to introduce this genetically engineered plasmid DNA to Nicotiana tabacum chloroplasts (Bock & Hagemann, 2000). Through the processes of homologous recombination that take place in the chloroplast, the plastid encoded wildtype psbE gene was replaced by its His-tag containing counterparts. After several rounds of regenerating plants on antibiotic-containing medium, successful transformation was confirmed through PCR methods. By self fertilisation of fully regenerated plants, seeds were produced from tobacco strains, which carried only the mutated psbE gene. Plants cultivated from these seeds showed no distinctive phenotype under the chosen growth conditions, in respect to wildtype plants. The presence of the His-tag in this F1 generation was again confirmed with PCR methods. Measurements of oxygen evolution and pulse amplitude modulated fluorescence (PAM), carried out with preparations of wildtype and transgenic tobacco strains, revealed no differences for photochemical or non-photochemical quenching between both types. However, the oxygen evolution capacity of transgenic tobacco thylakoids compared to the wildtype was significantly reduced, although the chlorophyll content in relation to the leaf area was almost identical. This hints at a reduced amount of photosystem II complexes in the thylakoid membranes of transgenic tobacco. This alteration could be related to the mutation of cytochrome b559, because, amongst other functions, this subunit was shown to be important for the assembly of photosystem II (Morais et al., 1998). If solubilised thylakoid preparations of His-tagged plant strains were applied to a Ni-NTA column, photosystem II was selectively bound to the matrix. After washing away most of the contaminations, photosystem II core complexes could be eluted with imidazole-containing buffer. Photosystem II prepared in this way, displayed a drastic reduction of the peripheral light-harvesting complexes (LHCI & LHCII) and photo-system I reaction centres. This could be demonstrated by the loss of chlorophyll b and xanthophyll bands (LHCs) in absorption spectra, a small blue-shift of the chlorophyll a Qy absorption (PSI) and the respective band patterns in polyacrylamide gel electro-phoresis. The photosystem II complexes prepared in this way can now be put to use in different structural studies, like two-dimensional or three-dimensional crystallisation and spectroscopic measurements. Another photosynthetic pigment-protein complex of interest is the fucoxanthin-chlorophyll a/c-binding protein of diatoms, because eukaryotic algae, like diatoms, are important factors of oceanic ecosystems and account for a large part of marine biomass production. In order to facilitate ultra-fast time-resolved transient absorption spectroscopy and subsequent modelling of the kinetic traces, FCPs were prepared by sucrose-gradient ultra-centrifugation and their pigment stoichiometries determined by HPLC. Combining the spectroscopic data (Papagiannakis et al., 2005) with protein sequence alignments (Eppard & Rhiel, 1998) and the structure of the homologous higher plant LHCIIb (Kühlbrandt et al., 1994), a hypothetical model for the structure of FCP could be proposed (Fig. IV.3)
Ausgangspunkt für diese Arbeit war die Fragestellung ob eine periprothetische Osteopenie nach zementfreiem endoprothetischem Hüftgelenksersatz durch die Bestimmung von Knochenresorptionsmarkern im Serum, hier speziell der osteoklastenspezifischen aktiven Isoform 5b der Tartrat resistenten sauren Phosphatase (TRAP 5b) diagnostizierbar ist. Außer der Tartrat resistenten sauren Phosphatase wurden gleichzeitig das Osteocalcin, die Knochenspezifische Alkalische Phosphatase sowie die Serum Cross Laps mitgemessen. Die Blutentnahmen erfolgten an den 17 ausgewählten Patienten erstmalig am Tage vor der Operation als Blutreferenzwert. Die weiteren Blutentnahmen wurden 2 Wochen, 3, 6, 8, 12, 16 und 26 Wochen postoperativ durchgeführt. Gleichzeitig wurde eine Messung der periprothetischen Knochendichte mit dem etablierten Verfahren der DEXA durchgeführt. Diese Messungen erfolgten 1,2,8,16 und 26 Wochen nach der Operation in den 7 Arealen um die Prothese nach GRUEN. Um eine generelle Änderung der Knochendichte erfassen und somit eine Beeinflussung der ermittelten Ergebnisse auszuschließen bzw. erkennen zu können wurde präoperativ sowie 26 Wochen postoperativ eine Knochendichtemessung der Lendenwirbelkörper 1-4 durchgeführt. Die durchgeführten Messungen zeigten einen signifikanten postoperativen Anstieg der Konzentrationen des Knochenresorptionsmarkers TRAP 5b, der sich parallel zu dem Knochendichteabfall in den 7 Arealen um die Prothese nach GRUEN verhielt. Als Schlussfolgerung aus den erzielten Ergebnissen kann man sagen, dass der Knochenresorptionsmarker TRAP 5b in der Lage ist, sensitiv die in der frühen postoperativen Phase nach Hüftendoprothesenimplantation auftretende Osteopenie im Bereich des Prothesenschaftes anzuzeigen.
On the molecular basis of novel anti-inflammatory compounds and functional leukocyte responses
(2006)
Inflammation is a complex pathophysiological event that can be triggered by activation of a number of distinct activation pathways eventually leading to the release of pro-inflammatory molecules and enzymes. Among all cells involved in inflammatory processes, neutrophils, monocytes and platelets are of major relevance. Activation of leukocytes occurs via binding of agonists to distinct GPCRs leading to activation of G proteins and proximate signaling cascades. In short, GPCR activation by pro-inflammatory agonists such as fMLP, PAF or LTB4 leads to activation of G proteins that are associated with the receptor at the cytosolic side of the plasma membrane. G proteins consist of a Gα- and a Gβγ-subunit which are associated in the inactive state. In this state, G proteins bind GDP. Upon activation, GDP is replaced by GTP that results in the dissociation of the Gα- from the Gβγ-subunit. Both subunits are capable of activating distinct PLC-β isoenzymes that catalyze the turnover of PtdIns(4,5)P2 into the second messengers Ins(1,4,5)P3 and DAG. Every GPCR holds a distinct pattern of associated G proteins which preferentially activate distinct PLC-β isoenzymes. Ca2+ channels within the SR/ER-membrane function as specific receptors for Ins(1,4,5)P3. Ligation of Ins(1,4,5)P3 to this receptor causes a release of Ca2+ from intracellular stores into the cytosol that is subsequently followed by the influx of Ca2+ e through channels in the plasma membrane. Ca2+ represents an important signaling molecule, involved in the regulation of cellular processes and enzymes that mediate inflammatory events such as ROS formation and the release of degradative enzymes. 5-LO and COXs are involved in the biosynthesis of pro-inflammatory eicosanoids and catalyze the turnover of AA into LTs and PGs, respectively. Both enzymes play pivotal roles in the initiation and maintenance of allergic diseases and inflammatory processes. LTB4 is regarded as a potent chemotactic and chemokinetic substance, whereas the cysteinyl-LTs cause smooth muscle contraction and increased vascular permeability. Therefore, 5-LO inhibitors are assumed to possess therapeutic potential for the treatment of diseases related to inflammation. Besides the intervention with 5-LO activity, inhibition of COX-activity is an effective way to suppress inflammatory reactions. The two COX isoenzymes, namely COX-1 and COX-2 show different patterns in terms of tissue expression and sensitivity towards inhibitors. COX-1 is supposed to be constantly expressed whereas COX-2 expression is upregulated at sites of inflammation. The extract of H. perforatum is commonly used for the treatment of mild to moderate depressive disorders, accompanied by a moderate profile of side effects. The extract´s efficacy as an antidepressant can be traced back to the content of the phloroglucinol hyperforin which represents the most abundant lipophilic constituent. However, in folk medicine hypericum extracts are additionally used for the treatment of inflammatory disorders such as rheumatoid arthritis or inflammatory skin diseases. In fact, it was shown that hypericum extracts and hyperforin possess anti-inflammatory potential. Hyperforin was described as a dual inhibitor of 5-LO and COX-1. The phloroglucinols MC and S-MC from M. communis significantly differ from the molecular structure of hyperforin. Hyperforin represents a monomeric prenylated derivative whereas MS and S-MC are non-prenylated oligomeric compounds. To date, the anti-inflammatory potential of SM and S-MC has not been investigated in detail. So far, solely antioxidant activity was attributed to MC and S-MC that indeed might qualify them as anti-inflammatory drugs. The phloroglucinols MC, S-MC and hyperforin are potent inhibitors of ROS formation and HLE release. However, any inhibitory potential of these compounds was only observed when cells were activated by GPCR agonists such as fMLP or PAF. In contrast, when cells were stimulated under circumvention of G protein-associated signaling cascades, the abovementioned inhibitors were not effective at all. In leukocytes, [Ca2+]i plays a pivotal role in signal transduction and regulation of the indicated pro-inflammatory cellular functions. We were able to show that MC, S-MC and hyperforin inhibited GPCR-mediated Ca2+ mobilization with approximately the same potency as the above-mentioned leukocyte responses. However, all of the indicated phloroglucinols were ineffective when cells were stimulated with ionomycin. Since ionomycin as well as GPCR agonists exert their effects by mobilizing Ca2+ i, it seems conceivable that MC, S-MC and hyperforin somehow interfere with G protein-associated signaling pathways. In order to investigate PLC as a potential target of hyperforin, the effects of hyperforin were compared to those of the broad spectrum PLC inhibitor U-73122. We found that both inhibitors acted in a comparable manner in terms of agonist-induced Ca2+ mobilization and in regard of the manipulation of basal Ca2+ levels in unstimulated cells. In this respect, significant differences between hyperforin and U-73122 were obvious for inhibition of total PLC activity in vitro. Thus, U-73122 blocked PLC activity whereas hyperforin was ineffective in this respect. This might indicate that only certain PLC isoenzymes are affected by hyperforin. Alternatively, other components within G protein-associated signaling pathways such as G proteins itself or the Ins(1,4,5)P3 receptor must be taken into account as putative targets of hyperforin. We were able to introduce MC and S-MC as novel dual inhibitors of 5-LO and COX-1. Interestingly, such a pattern was also described for hyperforin. MC and S-MC turned out to be direct inhibitors of 5-LO, based on the fact that they inhibit 5-LO not only in intact cells but also as purified enzyme in vitro. For MC and S-MC, great discrepancies were observed between the IC50 values concerning 5-LO inhibition and the concentrations that exert the antioxidative effects. It seems probable that 5-LO inhibition is not related to reduction of the active site iron as a result of the antioxidant activity of MC and S-MC but rather to direct interference with the 5-LO enzyme. The capability of MC and S-MC to suppress COX-1 activity seems not to be a unique effect of these phloroglucinols because for COX-1, the IBPC, present in both MC and S-MC, turned out to be the most active compound. ....
Fettsäuren erfühlen vielfältige Funktionen im Organismus. Sie sind Brennstoffmoleküle, intrazelluläre Signalmoleküle und sie stellen wichtige Bestandteile biologischer Membranen dar. Der Abbau von Fettsäuren findet im Mitochondrium statt. Da langkettige Fettsäuren nicht ohne weiteres die Mitochondrienmembran überwinden können, benötigen sie einen Transportmechanismus, das so genannte Carnitin-Palmitoyltransferase- System. Zu diesem System gehören die Carnitin-Palmitoyltransferase-(CPT)-I an der Aussenseite, und die CPT-II an der Innenseite der Mitochondrienmembran, welche beide maßgeblich am Transport der Acylgruppe der Fettsäuren in Form von Acyl-CoA in das Innere des Mitochondriums beteiligt sind. CPT-I ist bei diesem Transport der geschwindigkeitbestimmende Schritt und existiert in zwei Isoformen, eine vom hepatischen (CPT-Ialpha) und einem vom muskulären Typ (CPT-Iß). Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der CPT-Ialpha in kultivierten Mesangiumzellen der Rattenniere und primären Hepatocyten der Rattenleber unter Bedingungen, die an der Entstehung und Progression entzündlicher Prozesse in diesen Organen beteiligt sind:
1) Hypoxie,
2) Stickstoffmonoxid (NO),
3) extrazelluläre sekretorische Phospholipasen A2 (sPLA2). Die Wahl der o.g. Bedingungen wurde aus folgenden Gründe gewählt: Viele Entzündungsreaktionen zeichnen sich durch eine massive Produktion von NO und einer erhöhten Sekretion von sPLA2 sowie durch eine lokale Durchblutungsstörung des Gewebes aus, was zu einer Sauerstoff-Unterversorgung der Zellen führt. Die CPT-Ialpha ist zudem mit einem Schlüsselenzym der Ketogenese, der mitochondrialen Hydroxymethylglutaryl-CoA-Syntase (mHG-CoA-Syntase) gekoppelt. Daher wurde die Wirkung von Hypoxie und exogenen sPLA2s auch auf die mHG-CoA-Syntase Expression untersucht. Diese Arbeit ist in vier Teile gegliedert.
1.) Zunächst wurden optimale Bedingungen erarbeitet, die mit einem spezifischen Antiserum mittels Western-Blot-Analyse erfolgreich zur Detektion des CPT-Ialpha Proteins in den verwendeten Zellsystemen führten. Zudem wurde mit Hilfe des Proteinsynthese-Inhibitors Cycloheximid keine Abnahme der CPT-Ialpha Proteinmengen festgestellt. Unter unstimulierten Bedingungen scheint dieses Protein demnach einem langsamen ‚turn-over’ zu unterliegen.
2.) In einer früheren Arbeit in Mesangiumzellen wurde gezeigt, dass durch DETANO- und Interleukin 1ß (IL-1ß)-Stimulation freigesetztes NO einen stimulierenden Effekt auf die CPT-Ialpha-Protein und -mRNA Expression aufweist. In der vorliegenden Arbeit wurde nun der NO-stimulierende Effekt auf den CPT-Ialpha-Promotor untersucht, um die Regulation der Transkription dieses Enzyms zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass sowohl DETA-NO als auch IL-1ß eine signifikante Steigerung der Promotor-Aktivität des -4495/+19 CPT-Ialpha Promotorkonstrukts induzieren, die mit dem Anstieg der mRNA- und Proteinexpression korreliert. Bezogen auf frühere Untersuchungen in Ratten- Hepatocyten zur Beteiligung der cytosolische Guanylatcyclase (cGC) und cyclischem Guanosinmonophosphat (sGMP) an der CPT-Ialpha Aktivität, wurde nun auch in Mesangiumzellen die Rolle des NO/cGMP-Signal-Weges in der Regulation des CPT-Ialpha untersucht. Es zeigte sich, dass die NO-induzierte CPT-Ialpha Expression durch den sGC-Inhibitor ODQ gehemmt werden konnte. Zudem induzierte YC-1 (ein sGC–Aktivator) die CPT-Ialpha Proteinexpression. Daraus konnte gefolgert werden, dass in Mesangiumzellen das unter proinflammatorischen Bedingungen gebildete NO die Expression der CPT-Ialpha über die Aktivierung der cGMPvermittelten Signaltransduktion reguliert.
3.) Zur Untersuchung des Einflusses von Hypoxie auf die CPT-Ialpha und mHMG-CoA Synthase-Expression in Rattenmesangiumzellen und -hepatocyten wurden zwei verschiedene Hypoxie-Modelle gewählt: a) Stimulation der Zellen mit CoCl2 oder mit dem Fe2+-Chelator Desferrioxamin unter normoxischen Bedienungen oder b) Kultivierung der Zellen in einer luftdichten Kammer, die mit einer 3%igen oder 1%igen O2-Mischung begast wird. In Measangiumzellen wurde die CPT-Ialpha Protein- und mRNA- Expression durch CoCl2, Desferrioxamin und 3% O2- vermittelte Hypoxie verstärkt. In Gegensatz dazu erhöht CoCl2 in den Hepatocyten nur die CPT-Ialpha Proteinmenge, während die mRNA-Expression unbeeinflusst blieb. Dagegen wurde in den Hepatocyten die CPT-Ialpha mRNA-Expression durch Desferrioxamin verstärkt und durch 1% O2 Hypoxia gehemmt. Solche unterschiedliche Auswirkungen von zwei hypoxischen Modellsystemen auf die CPT-Ialpha Protein- und mRNA-Expression in Mesangiumzellen und Hepatocyten könnten durch zellspezifische Regulationsmechanismen erklärt werden. Weiterhin wurde in beiden Zellsystemen die mRNA-Expression der mHMG-CoA Synthase unter allen eingesetzten hypoxischen Bedingungen reduziert. Dies bedeutet, dass die Ketogenese O2-abhängig abläuft und unter Hypoxie herunter reguliert wird.
4.) Der letzte Teil der vorliegenden Arbeit befasst sich mit der Regulation der CPTIalpha Expression durch exogene sPLA2s in Mesangiumzellen und Hepatozyten. Auf Grund früherer Arbeiten war bekant, dass bei entzündlichen Prozessen sPLA2s in großen Mengen in Extrazellularräume und Körperflüssigkeiten sezerniert werden, um dort ein breites Spektrum von Fettsäuren aus Phospholipiden freizusetzen. Die Arbeitshypothese war, dass die auf diesem Weg freigesetzten Fettsäuren eine Hochregulation der CPT-Ialpha induzieren könnten. Es konnte gezeigt werden, dass es in Mesangiumzellen, die mit rekombinanten oder gereinigten sPLA2s exogen behandelt wurden, zu einer Erhöhung der CPT-Ialpha Expression auf Protein-, mRNAund Promotor-Ebene kommt. In Hepatocyten konnte ebenfalls eine verstärkte CPTIalpha-Proteinexpression festgestellt werden. Ein synergistischer Effekt mit TNF-alpha konnte nur auf Protein- und mRNA-Ebene, nicht jedoch auf Promotorebene beobachtet werden, was auf einen gemeinsamen Mechanismus der Promotor-Aktivierung durch sPLA2s und TNF-alpha schließen lässt. Wurden die Zellen gleichzeitig mit den Mitogen-aktivierten-Protein-Kinase (MAPK)-Inhibitoren PD 98059 and U0126 behandelt, wurde diese Hochregulation der CPT-Ialpha gehemmt. Daraus kann gefolgert werden, dass der sPLA2-induzierte Effekt auf die CPT-Ialpha -Expression durch die bereits bekannte sPLA2-induzierte Aktivierung der MAPK vermittelt wird. In Mesangiumzellen wurde weiterhin gezeigt, dass sPLA2s in Koinkubation mit TNF-alpha die mRNA Expression der mHMG-CoA Synthase stark induziert . In dieser Arbeit konnte also gezeigt werden, dass unter den gewählten proinflammatorischen Bedingungen die CPT-Ialpha sowohl auf der Ebene der Genexpression als auch auf Proteinebene reguliert wird. Auch die an die CPT-Ialpha gekoppelte mHMG-CoA Synthase wird in ihrer mRNA-Expression moduliert, sodass Effekte auf die Ketogenese zu vermuten sind. Zukünftige Arbeiten könnten zeigen, ob CPT-Ialpha als ein mögliches Target für die Entwicklung neuer Therapie- Strategien zur Verbesserung der Energiebilanz und damit auch der Überlebungsrate bei entzündlichen Erkrankungen dienen kann.
Die rheumatoide Arthritis stellt mit einer weltweit homogen verteilten Inzidenz von 30-300/100000 Menschen sowie einer Prävalenz von 1-2% eine häufig vorkommende, chronisch progredient verlaufende Autoimmunerkrankung dar. Der hohe Leidensdruck der Erkrankten, deren Lebenserwartung trotz moderner Therapeutika noch immer unter dem der Normalbevölkerung liegt, sowie die immensen volkswirtschaftlichen Kosten durch Minderung der Erwerbsfähigkeit und Therapie, fordern grundlegende Verbesserungen in der Diagnostik der RA. Die Hand- und Fingergelenke weisen mit über 90% Beteiligung im Verlauf sowie rund 40% Beteiligung in frühen Stadien der Erkrankung die häufigsten Gelenkveränderungen im Vergleich zu anderen Körperregionen auf. Aufgrund dieser statistischen prozentualen Gelenkbeteiligung wird als bildgebendes Verfahren der Früh- bzw. Erstdiagnostik meist ein Röntgenbild der Hände angefertigt. Hierfür ist ein Scoring-System mit Stadieneinteilung seit Längerem etabliert (nach Larsen). Eine gerade im Frühstadium der RA vorkommende Weichteilveränderung kann allerdings konstruktionsbedingt radiologisch nur unzureichend beurteilt werden, des Weiteren ist eine Strahlenbelastung nicht von der Hand zu weisen. Hier kann die Ultraschalluntersuchung als ergänzendes bzw. ersetzendes Mittel ihre eindeutigen Vorteile ausspielen, da die entzündlichen Veränderungen wie Erguss und Synovitis an den Gelenken sicher erkannt werden können und keinerlei schädliche Strahlung auftritt. In Ermangelung einer objektivierbaren Einteilung dieser arthrosonographisch erfasster Daten soll es Ziel dieser Arbeit sein, eine Stadieneinteilung der Weichteil-, Knorpel- und Knochenveränderungen der Knochenbinnenräume der rheumatoiden Hand analog der radiologisch erfassten Larsen-Stadien zu erstellen. Dieses Staging soll ein weites Spektrum von leichten Gelenkergüssen bis hin zur völligen Gelenkdestruktion umfassen. Als Patientengut dienen 35 Personen, bei denen von erfahrenen Rheumatologen ohne Kenntnis des Ultraschall-Befundes aus klinischen Aspekten die Diagnose RA gesichert ist. Um eine möglichst breit gefächerte Stadieneinteilung zu ermöglichen, handelt es sich bei den Patienten um Menschen verschiedenen Geschlechtes und Alters, Krankheitsdauer sowie –aktivität (ambulante, wenig betroffene bis schwer betroffene, stationäre Patienten) differieren ebenfalls stark. Alle Patienten erfüllen mind. 4 der in der Einleitung erwähnten Diagnosekriterien der ACR (von 1987). Als Kontrollgruppe fungieren 10 nicht an RA erkrankte Probanden verschiedenen Alters und Geschlechtes. Die arthrosonographischen Untersuchungen werden mittels moderner Ultraschallgeräte der Marke Siemens (Erlangen, Deutschland) mit 7,5 bzw. 10 MHz Linearschallkopf ohne Vorlaufstrecken durchgeführt. Diese Gerätetypen und Schallköpfe werden von der DEGUM als für diese Art der Untersuchung adäquat empfohlen. Die Untersuchung umfasst an beiden Händen die Carpal- (unterteilt in radiale und ulnare Seite), Carpometacarpal I-, Metacarpophalangeal I-V-, sowie IP I- und PIP II-V-Gelenke. Die Beurteilung erfolgt in definierten longitudinalen und transversalen Schnitten von dorsal und palmar. Kriterien sind Gelenkergüsse (im Gelenkspalt bzw. Recessus, eventuell mit pericapitaler Synovialitis), Erosionen, Usuren und Kortikalisdefekte bis hin zu schweren kortikalen Destruktionen. Analog zu den radiologischen Larsen-Stadien werden die Gelenkveränderungen in ansteigender Ausgeprägtheit von 0 bis 5 eingestuft. Stadium 0 stellt den Normalbefund dar. Stadium 1 beschreibt Veränderungen am Gelenk ohne ossäre Beteiligung. Dieses lässt sich weiter unterteilen in einen reinen Gelenkerguss im Gelenkspalt (Stadium 1a) bzw. im Recessus (Stadium 1b). Treten beide Veränderungen in einem Gelenk ohne ossäre Beteiligung auf, bezeichnen wir dies als Stadium 1c, evtl. unter Mitbeteiligung einer nur im power-Doppler zu differenzierenden Synovialitis. Stadium 2 beschreibt bereits ossäre Veränderungen im Sinne kleiner (unter 2mm) Erosionen eines Gelenkpartners. Sind diese Veränderungen stärker ausgeprägt (über 2mm), handelt es sich um Usuren (Stadium 3). Kortikalisdefekte, bei denen der Gelenkspalt noch zu differenzieren ist, definieren das Stadium 4, wohingegen beim Stadium 5 dies nicht mehr der Fall ist und auch keine knöchernen Leitstrukturen mehr erkennbar sind. Insgesamt gesehen lassen sich bei 60,9% der 897 untersuchten Gelenke Veränderungen feststellen. Stadium 0 (kein pathologischer Befund) ließ sich somit bei 39,1% der untersuchten Gelenke nachweisen. Die einzelnen Stadien nehmen prozentual von der Gesamtheit der Befunde mit der Zunahme der Ausgeprägtheit der Gelenkveränderungen ab. So kommt Stadium 1 bei 26,3% der untersuchten Gelenke vor, Stadium 2 bei 19,5%, Stadium 3 bei 10,4%, Stadium 4 bei 3,5%, Stadium 5 lediglich bei 1,2% vor. Der Vergleich der arthrosonographischen Untersuchungsergebnisse mit dem etablierten DAS 28 (disease activity score) ergibt einen signifikant hohen Korrelationskoeffizienten (nach Spearman) von 0,9, der mit den Parametern der klinischen Untersuchung (geschwollene Gelenke; druckschmerzhafte Gelenke) 0,83 bzw. 0,86. Diese Ergebnisse zeigen die hohe Aussagekraft des Untersuchungsverfahrens Arthrosonographie. Dieses Verfahren ist aufgrund seiner Vorteile (Erkennung von Weichteilveränderungen sowie Knorpel- und Knochendestruktionen, kostengünstig, beliebig oft wiederholbar, unschädlich, ubiquitär verfügbar) gegenüber anderen bildgebenden Verfahren (Röntgen, CT, MRT, Szintigraphie) zur (Früh-)Diagnostik der RA hervorragend geeignet.
Am Anfang dieser Arbeit wurde die CE als hervorragende Methode zur Identifizierung und Charakterisierung von Nukleinsäuren und Nukleinsäure-Analoga etabliert. Die Anwendung der kommerziell erhältlichen Gelkapillaren führte zwar zu guten Trennergebnissen, zeigte jedoch erhebliche Mängel im praktischen Umgang (Giftigkeit der Agentien), eingeschränkte Lebensdauer der Gele aufgrund von Degradations-prozessen, in der Sensitivität sowie in der Reproduzierbarkeit der erhaltenen Ergebnisse. Aus diesem Grund wurde die Methode im Bezug auf die Gelbildner und die verwendete Detektionsmethode erheblich verbessert. Die Verwendung von Cellulosederivaten als Gelbildner führte zu einer extrem robuster, sensitiven, preiswerten und ungiftigen Methode zur Trennung von komplexen Nukleinsäuregemischen. Die Möglichkeit die Trennmatrix für jeden Lauf zu erneuern, verbesserte die Reproduzierbarkeit der Methode enorm. Für verschiedene Trennprobleme kann durch einfache Veränderung der Viskosität oder der Konzentration des Gelbildners die Methode einfach und schnell optimiert werden. Die etablierte Standardmethode konnte zur Detektion und Charakterisierung unterschiedlichster DNA Fragmente herangezogen werden. So konnte eine Reinheitsprüfung für Oligonukleotide eingeführt werden, Mutationen detektiert werden oder ein weiterer Parameter zur Charakterisierung von Antisense Oligonukleotide etabliert werden. Die zusätzliche Einführung der laserinduzierten Detektion (LIF) in die Standardmethode führte zu einer enormen Steigerung der Sensitivität der Methode. Hiermit können 100-fach kleinere Konzentrationen von Nukleinsäuren detektiert werden, als mit der herkömmlichen UV-Detektion. Basierend auf diesen Optimierungen ist es gelungen die entwickelte CE Methode als ein wesentlichen Bestandteil eines hochselektiven und spezifischen zellbasierten Modells zur Detektion von apoptotischen Vorgängen zu etablieren. Dieses Modell hat, im Gegensatz zu den zahlreichen, existierenden Cytotox-Assays, den entscheidenden Vorteil, dass es auf Wirkebene detektiert und nicht nur Surrogatparameter, wie zum Beispiel Zellmembranschäden, erfasst. Trotzdem ist es einfach und schnell durchführbar. Dadurch ist das etablierte Modell zur klaren Unterscheidung von Apoptose und Nekrose in der Lage. Diese klare Unterscheidung macht ein Wirkstoff-Screening von potentiell apoptose-induzierenden Wirkstoffen einfach und schnell möglich. Wie gezeigt wurde, kann durch die Verwendung von Tumorzelllinien mit verschiedenen Prädispositionen die Unterscheidung von unspezifisch induzierter Apoptose, wie z.B. durch Serumentzug, und von spezifisch induzierter Apoptose, wie z.B. durch Etoposid bei Caspase-3 enthaltenden Zelllinien und Vitamin-D-Analoga bei Vitamin-D3-Rezeptor tragenden Tumorzelllinien, möglich gemacht werden. Das Potential des etablierten Modells kann durch Einsatz verschiedenster Tumorzellen erweitert werden. So kann man die Wirksamkeit sowie die Resistenz der Tumorzellen gegenüber vorhandenen und neuen Tumortherapeutika ohne größere Probleme zeigen.
Die Aufrechterhaltung des physiologischen Gleichgewichtes in einem mehrzelligen Organismus erfordert Mechanismen, welche die Balance zwischen der Toleranz gegenüber Selbst-Antigenen und der Auslösung einer Immunantwort ermöglichen. Diese Mechanismen werden unter dem Begriff periphere Toleranz zusammengefasst. Regulatorische T-Zellen (Treg) sind eine T-Zell-Subpopulation, die für periphere Toleranz und Homöostase des Immunsystems von großer Bedeutung sind (Powrie et al., 2003). Durch ihre suppressiven Eigenschaften sind Treg in der Lage, die Proliferation von konventionellen T-Zellen (Tcon) sowohl in vivo als auch in vitro zu hemmen und so eine Immunantwort von autoreaktiven TZellen einzudämmen. Für die Hemmung von Tcon in vitro wird der direkte Zellkontakt zwischen Treg und Tcon benötigt (Thornton und Shevach, 1998). Der molekulare Mechanismus humaner Treg ist bislang jedoch nur unzureichend geklärt. In der hier vorgestellten Forschungsarbeit wurden TZR-abhängige Signaltransduktionskaskaden analysiert, um den molekularen Mechanismus humaner Treg sowohl auf Ebene der Treg als auch auf Ebene der gehemmten Tcon zu entschlüsseln. Hierzu wurden im Rahmen der hier beschriebenen Experimente in unserer Abteilung die ex vivo Isolation und die in vitro Expansion humaner Treg etabliert. Mit Hilfe sensitiver Analysemethoden der TZR-abhängigen Signaltransduktionskaskaden konnte für humane Treg gezeigt werden, dass sie nach Stimulation über ihren TZR einen geringeren Ca2+-Einstrom im Vergleich zu dem in Tcon aufweisen. Ein weiteres Ergebnis der hier vorliegenden Arbeit ist, dass Treg im Zuge ihrer Aktivierung eine geringere Phosphorylierung einiger, für die TZR-induzierte-Signalkaskade relevante Signalmoleküle wie ERK1/2 und p38MAPK aufweisen. Für gehemmte Tcon aus der Kokultur mit humanen Treg wurde in dieser Forschungsarbeit ein zu Kontroll-Tcon vergleichbarer Ca2+-Einstrom detektiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen außerdem, dass Tcon aus der Kokultur mit Treg eine verringerte Phosphorylierung der Signalmoleküle ERK1/2 und p38MAPK aufweisen. Die hier veröffentlichten Ergebnisse ermöglichen einen ersten Einblick in die molekulare Signaltransduktion von humanen Treg und zum ersten Mal auch in die von gehemmten Tcon. Dieses Verständnis stellt eine Grundlage für weitere Experimente dar und ermöglicht einen Schritt in Richtung der vollständigen Entschlüsselung des molekularen Mechanismus humaner Treg, die eine Voraussetzung für den therapeutischen Einsatz dieser Zellen ist. Eine weitere Zielsetzung dieser Arbeit war es, den Einfluss apoptotischer Zellen auf die Immunantwort zu untersuchen. Für die Gewebehomöostase mehrzelliger Organismen ist die effiziente und immunologisch unauffällige Eliminierung apoptotischer Zellen unabdingbar (Fadok et al., 1998; Lauber et al., 2004; Skoberne et al., 2005; Steinman und Nussenzweig, 2002). Im Rahmen der hier erläuterten Experimente wurden in vitro Studien durchgeführt, die einen inhibierenden Effekt apoptotischer Zellen auf die Reifung humaner dendritischer Zellen zeigen. Es konnte bestätigt werden, dass dendritische Zellen nach Phagozytose apoptotischer Zellen weniger proinflammatorische Moleküle sekretieren und eine geringere Oberflächenexpression kostimulatorischer Moleküle aufweisen. Nach Etablierung zweier in vitro Modellsysteme wurde in weiteren Experimenten gezeigt, dass T-Zellen durch dendritische Zellen, die zuvor apoptotische Zellen aufgenommen haben, eine geringere Stimulation erfahren. Diese Ergebnisse deuten auf einen anti-stimulatorischen Effekt dendritischer Zellen, die zuvor apoptotische Zellen aufgenommen haben hin, und sie bilden die Basis für eine anschließende in vitro Analyse der molekularen Auswirkungen auf dendritische Zellen und T-Zellen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Langzeitergebnissen nach der Versorgung von Humerusschaftfrakturen mit unaufgebohrten, verriegelbaren Marknägeln, sowie den Komplikationen, die bei einem solchen Verfahren auftreten können. Da die Outcomeparameter nach Humerusnagelung derzeit hauptsächlich mit Scores, wie dem Constant-Score, Neer-Score und DASH-Score bestimmt werden, prüft diese Studie die isometrische und isokinetische Kraftmessung als eine Möglichkeit, weitgehend objektiv das Outcome des Patienten zu bestimmen und die erhaltenen Daten mit den gängigen Scores (Neer-Score, DASH-Score) zu korrelieren. Dazu wurden im Universitätsklinikum Frankfurt am Main 33 Patienten, die zwischen Mai 2000 und Januar 2004 einen Humerusmarknagel erhalten hatten, erfasst und in Hinblick auf die Fragestellung ausgewertet. Hierzu wurden die OP-Berichte, Patientenakten und Röntgenbilder herangezogen, sowie nach einem halben Jahr der Neer- und DASH-Score erhoben, die Bewegungseinschränkung nach Blum ermittelt, sowie die knöcherne Konsolidierung der Fraktur anhand der Röntgenbilder beurteilt. Die isometrische und isokinetische Kraftmessung wurde als neuer, objektiver Parameter herangezogen, wobei folgende Faktoren gemessen wurden: Maximales Drehmoment, Zeit bis zum maximalen Drehmoment, Winkel beim maximalen Drehmoment, Variationskoeffizient, geleistete Arbeit bei bester Wiederholung, geleistete Gesamtarbeit, Ermüdungsindex, Leistung, Beschleunigung, Verzögerung und durchschnittliches maximales Drehmoment. Bei 28 Patienten konnte der Heilungsverlauf bis zur knöchernen Konsolidierung oder bis zum Auftreten einer Komplikation verfolgt werden, ein Patient starb, bevor die Heilung abgeschlossen war. 21 dieser 28 Patienten konnten klinisch nachuntersucht werden, wobei wiederum 15 Personen dieser Gruppe außerdem die Kraftmessung durchführten. 17 Frakturen heilten innerhalb von 6 Monaten aus, 3 heilten verzögert, bei 6 Frakturen bildete sich eine Pseudarthrose aus, in einem Fall kam es zur Sinterung der Fraktur und ein Patient musste intraoperativ einem Verfahrenswechsel unterzogen werden. Intraoperative Komplikationen traten in 7 Fällen auf. Wichtige Faktoren, die nach unseren Daten Einfluss auf den Heilungsverlauf nehmen, sind vor allem das Alter der Patienten, da der Heilungserfolg bei jungen Patienten signifikant höher war, die Art der Reposition, wobei die offene Reposition eine deutlich schlechtere Heilungsquote aufwies, als die geschlossene, sowie die korrekte anatomische Reposition der Frakturenden, da Patienten, die eine starke Dehiszenz der Frakturteile zeigten, ein schlechteres Endergebnis erreichten. Ein weiterer Parameter, der sich negativ auf die Frakturheilung auswirkt, ist das Auftreten von intraoperativen Komplikationen, die bei unserem Patientengut z.T. den Heilungsverlauf bis hin zum Verfahrenswechsel beeinträchtigten. Ebenfalls relevant für den Heilungsverlauf ist die Beteiligung des dominanten Armes, da Patienten mit einer Fraktur des dominanten Armes schlechtere Ergebnisse erzielten. Dagegen weisen polytraumatisierte Patienten im Vergleich zu monotraumatisierten Patienten keine signifikant schlechteren Endergebnisse bei der Heilung auf.. Des weiteren bestätigen unsere Ergebnisse, dass die antegrade Nagelung vor allem durch Schädigung der Rotatorenmanschette zur Bewegungseinschränkung im Schultergelenk führt. Die retrograde Nagelung geht hingegen nach unseren Daten mit keiner erhöhten Bewegungseinschränkungen im Ellenbogengelenk einher. Bei der Auswertung der Scores zeigten 10 von 21 Patienten ein unbefriedigendes Ergebnis und auch bei der Kraftmessung verzeichnete knapp die Hälfte ausgeprägte Defizite. Der Neer-Score und der DASH-Score korrelieren gut miteinander, wobei sich beide vor allem dadurch unterscheiden, dass der DASH-Score mehr auf die Bewältigung des Alltagsleben und den Allgemeinzustand des Patienten abzielt, während der Neer-Score sich stärker auf den Arm als solches konzentriert und mehr objektive Kriterien berücksichtigt. Die Kraftmessung zeigt, dass fast die Hälfte der untersuchten Patienten ein signifikantes Kraftdefizit im verletzten Arm aufweist, wobei vor allem die Innenrotation betroffen ist. Zusätzlich zu diesem Ergebnis ließ sich noch beobachten, dass die Patienten mit Pseudarthrose oder sehr schlechten Armfunktion gar nicht in der Lage waren, diese Kraftmessung durchzuführen. Berücksichtigt man bei der Gesamtbetrachtung noch diesen Punkt, so zeigt sich, dass Patienten mit einem Marknagel zum Großteil nicht mehr annähernd ihre Funktion vor der Fraktur erreichen. Die Kraftmessungswerte zeigen eine mäßige Korrelation mit den beiden Scores, wobei der Neer-Score insgesamt besser korreliert. In unserem Patientengut konnte eine hohe Komplikationsrate beobachtet werden. Bei der vorliegenden kleinen Fallzahl kann hieraus keine verbindliche Aussage getroffen werden, Indikationen und Technik müssen jedoch kritisch diskutiert werden. Die Kraftmessung mit dem Kraftmessungsgerät „System 3“ hat sich im Laufe der Studie als problematisch herausgestellt, da ein hoher Zeitaufwand notwendig ist, um diese Untersuchung durchzuführen (mind. 45 min) und vor allem die Messung nur bei solchen Patienten möglich ist, die schon einen Teil ihrer Kraft im Arm wiedererlangt haben, da ein relativ hoher Kraftaufwand nötig ist, um das Gerät zu bewegen. Außerdem zeigte sich, dass sich für die älteren Patienten keine therapeutischen Konsequenzen aufgrund der gemessenen Werte ergaben. Aus diesen Gründen ist eine routinemäßige Anwendung der Kraftmessung als Outcomeparameter nicht zu empfehlen.
Inhaltsverzeichnis Liste der wissenschaftlichen Beiträge .................................................................................. III Inhaltsverzeichnis ..............................................................................................................IV Abbildungsverzeichnis I List of Figures ................................................................................ VII Tabellenverzeichnis I List of Tables ..................................................................................... VIII Abkürzungsverzeichnis .......................................................................................................... IX 1 Einleitung 1.1 Problemstellung .............................................................................................................. 1 1.2 Einordnung und Ergebnisse der wissenschaftlichen Beiträge ....................................... 3 Literaturverzeichnis ................................................................................................................ 9 2 Langes Leben und Wohlstand im Alter: Ein Überblick über die finanzwirtschaftlichen Alternativen zur Ausgestaltung des Ruhestandes ... 10 2.1 Einführung .................................................................................................................... 10 2.2 Produktalternativen fiir die Ausgestaltung der Entnahmephase .................................. 12 2.2.1 Leibrenten .......................................................................................................... 12 2.2.1.1 Charakteristika von Leibrenten und deren historische Entwicklung .... 12 2.2.1.2 Leibrentenmarkt und -produkte in Deutschland ................................... 15 2.2.1.3 Determinanten von Leibrentenprämien ................................................ 22 2.2.2 Entnahmepläne ................................................................................................... 28 2.2.2.1 Charakteristika von Entnahmeplänen ................................................... 28 2.2.2.2 Entnahmepläne als Instrument der Ruhestandsplanung ....................... 31 2.2.2.3 Leibrenten vs. Entnahmepläne .............................................................. 33 2.3 Forschungsergebnisse zur Ausgestaltung der Entnahmephase .................................... 36 2.3.1 Einleitende Bemerkungen .................................................................................. 36 2.3.2 Positive Literatur ................................................................................................ 37 2.3.2.1 Theoretische Arbeiten zur Bedeutung von Leibrenten ......................... 37 2.3.2.2 Vererbungsmotive als Erklärungsansatz fiir geringe Nachfrage nach Leibrenten ... 39 2.3.2.3 Kosten als Erklärungsansatz fiir geringe Nachfrage nach Leibrenten .. 42 2.3.2.4 Weitere Erklärungsansätze rur geringe Nachfrage nach Leibrenten .... 44 2.3.3 Normative Literatur ............................................................................................ 47 2.3.3.1 Untersuchungen zu reinen Entnahmeplänen ......................................... 47 2.3.3.2 Untersuchung von Entnahmeplänen unter Berücksichtigung von Leibrenten ..... 50 2.3.4 Sonstige Arbeiten ............................................................................................... 56 2.4 Schlussbetrachtung ....................................................................................................... 57 Anhang A: Berechnung von Leibrentenprämien ................................................................. 59 Anhang B: Abbildung der Biometrie ................................................................................... 62 Literaturverzeichnis .............................................................................................................. 67 3 Betting on Death and Capital Markets in Retirement: A Shortfall Risk Analysis of Life Annuities versus Phased Withdrawal Plans... 76 3.1 Introduction .................................................................................................................. 76 3.2 The Case of Phased Withdrawal .................................................................................. 79 3.2.1 Withdrawal Plans with Fixed Benefits ............................................................... 80 3.2.2 Phased Withdrawal Rules with Variable Benefits ............ : ................................ 80 3.3 Risk and Reward Analysis of Phased Withdrawal Plans Conditional on Survival... ... 82 3.3.1 Research Design ................................................................................................. 82 3.3.2 Analysis of Expected Benefits ........................................................................... 84 3.3.3 Shortfall Risk Analysis ...................................................................................... 86 3.3.4 Analysis of Expected Bequests .......................................................................... 89 3.4 Risk-Minimizing Phased Withdrawal Strategies ......................................................... 90 3.4.1 Optimized Withdrawal Rules in a Risk-Return Context... ................................. 90 3.4.2 Comparative Results: Annuity versus Phased Withdrawal Plans ...................... 92 3.4.3 Phased Withdrawal Plans with Mandatory Deferred Annuities ........................ 97 3.4.4 Comparative Results ........................................................................................ 100 3.5 Summary and concluding remarks ............................................................................. 101 Appendix A: Determining Annuity Benefits ..................................................................... 104 Appendix B: Determining Expected Benefits, Expected Bequest and the Risk of a Consumption Shortfall for Phased Withdrawal Plans with given Benefit-to-Wealth Ratios .......................................................................................................................... 105 References .......................................................................................................................... 107 4 Leistungsgarantien in der Auszahlphase von investmentbasierten Altersvorsorgeverträgen: Entwicklung eines konditionalen Eigenkapitalsystems und Analyse seiner ökonomischen Implikationen ... 111 4.1 Einführung .................................................................................................................. 111 4.2 Altersvorsorgeverträge in der Auszahlphase ............................................................. 114 4.2.1 Gesetzliche Regelungen ................................................................................... 114 4.2.2 Entnahmepläne vs. Leibrenten ......................................................................... 115 4.3 Konditionales Eigenkapitalsystem fiir Altersvorsorgeverträge ................................. 117 4.3.1 Einleitende Vorbemerkungen ........................................................................... 117 4.3.2 Konzeptionelle Grundlagen eines konditionalen EK-Systems ........................ 119 4.3.3 Deduktion eines Eigenkapitalsystems fiir die Entnahmephase ........................ 121 4.4 Eigenkapitalanforderungen in der Entnahmephase .................................................... 126 4.4.1 Vorbemerkungen zur empirischen Untersuchung ............................................ 126 4.4.2 Ex post Analyse von Altersvorsorge-Entnahmeplänen ................................... 128 4.4.3 Untersuchung der Eigenkapitalanforderungen im ex ante Kontext ................. 132 4.4.3.1 Untersuchungsansatz und Modellannahmen ....................................... 132 4.4.3.2 Analysen auf Einzelvertragsbasis ....................................................... 135 4.4.3.3 Analysen im Rahmen eines Geschäfts- und Absatzmodells ............... 140 4.4.3.4 Robustheitsanalysen ............................................................................ 145 4.5 Schlussbetrachtung ..................................................................................................... 147 Literaturverzeichnis ............................................................................................................ 149 Lebenslauf ............................................................................................................................. 151 Ehrenwörtliche Erklärung: ................................................................................................. 154
1. Die einzelnen Schritte der instrumentellen Zahnextraktion in der Antike sind dem heutigen Vorgehen im Prinzip sehr ähnlich: das Ablösen des supraalveolären Faserapparates, die Luxation und das Herausziehen des gelockerten Zahnes aus der Alveole längs der Zahnachse. 2. Wurzelreste sollten – folgen wir der antiken Literatur – durch eine spezielle Wurzelfaßzange, der „rizagra“, entfernt werden. Die antiken Texte erwähnen nicht die operative Entfernung von Wurzelresten durch Osteotomie. Der Hebel zur Zahnentfernung war den Römern höchstwahrscheinlich unbekannt. 3. Aufgrund der unkalkulierbaren Risiken bildeten sich in der Antike immer wiederkehrende Therapieschritte heraus, die für die Behandlung eines schmerzhaften Zahnes von sämtlichen Autoren medizinischer Abhandlungen empfohlen wurden: - medikamentöse Schmerzausschaltung - medikamentöse Lockerung der Zähne durch Gifte und starke Ätzmittel - Ziehen des gelockerten oder des bereits durch pathologische Prozesse beweglichen Zahnes mit den Fingern - Extraktion des Zahnes mittels einer Zange 4. Die instrumentelle Entfernung des Zahnes wurde nur im äußersten Notfall vorgenommen und wurde in erster Linie von Allgemeinärzten durchgeführt. Ärzte, die auf Zahnbehandlungen spezialisiert waren, werden zwar erwähnt („medicus dentalis“), kommen aber hauptsächlich in den Großstädten (Rom, Alexandria) vor und bilden dadurch die Ausnahme. Von einer „Zahnärzteschaft“ in der Antike kann daher keine Rede sein; wir müssen eher von einem „Außenseiterstatus“ dieses Berufsstandes ausgehen. 5. Die Zahnzange („odontagra“, „forceps“, „dentiducum“) bestand in der Antike aus Eisen. 6. Griff- und Faßteil aller Zangen bilden eine Gerade und entsprechen nach moderner Klassifizierung von Zahnzangen dem Typus der Oberkieferzahnzange. Demnach handelt es sich bei den römischen Zangen um ein Instrument, das die Unterscheidung in Unter- und Oberkiefer nicht kannte. Die einzelne Zange wurde sowohl im Ober- als auch im Unterkiefer sowie auf der linken als auch auf der rechten Kieferseite eingesetzt. Daher könnte man von einer Universalzange sprechen, allerdings mit einer entscheidenden Einschränkung: Die Römer unterschieden den Einsatz von Zangen für den Front- und Seitenzahnbereich. Die Faßenden oder Branchen lassen sich in unterschiedlichen Größen nachweisen, die ähnliche Abmessungen haben wie heutige Zahnzangen. Möglich ist auch, daß es sich bei den „kleineren“ Exemplaren um die in der antiken Literatur beschriebene Wurzelfaßzange, die „rizagra“, handelt. Im Gegensatz hierzu kommen die medizinischen Zangen aus Bronze als Zahnzangen nicht in Betracht, da ihre größere Branchenbreite eine optimale Zahnextraktion nicht erlaubt. Sie fallen zu groß aus und würden bei Luxationsbewegungen wie auch beim Greifen die Nachbarzähne unweigerlich beschädigen. 7. Die bis heute aufgefundenen Zangen decken einen Zeitraum ab, der von der Zeitenwende bis in die Spätantike des 4. nachchristlichen Jahrhunderts reicht. Die ältesten Fundstücke aus datierbaren Fundkomplexen sind die Zangen aus dem Bereich des augusteischen Fundplatzes von Augsburg-Oberhausen (früheste Zangentypen) bis hin zu dem Grabfund von Gadara (Jordanien) aus der Mitte des 4. Jahrhunderts n. Chr. Innerhalb dieser Zeitspanne bleiben die wesentlichsten Konstruktionsmerkmale der Zangen – bis auf die Gestaltung der Enden der Branchen – konstant, eine Erscheinung, die uns auch von der übrigen materiellen Sachkultur der Römer bekannt ist. Bewährte Werkzeuge, Instrumente oder Waffen werden über Jahrhunderte kaum verändert. 8. Zu den wesentlichen Konstruktionsmerkmalen zählen: - die bajonettförmige Gestaltung der Faßenden / Aufbiegung der Branchen - Die Hebelverhältnisse zwischen Griff und Zangenbranchen, die sich zwischen 1:1,7 und 1:2,5 bewegten und damit deutlich unter den Werten heutiger Zahnzangen mit 1:5 liegen, erlaubten demnach nur eine verminderte Kraftwirkung bei der Extraktion. - Das mit einem Schmiermittel beschichtete Zangenschloß setzte sich wahrscheinlich immer aus einem Eisenstift zusammen, der durch zwei angenietete, weichere Buntmetallscheiben fixiert wurde. Die Scheiben setzten die Reibung herab und gaben gleichzeitig den beiden eisernen Schenkeln der Zange eine entsprechende Führung bei Zangenöffnung und Zangenschluß. - Die relativ dünn ausgebildeten, runden oder kantigen Griffe wurden wohl mit einer Griffumwicklung (Textil, Leder) versehen, wodurch ein ergonomisches Zufassen erlaubt und ein Abrutschen der Hand bei Luxations- und Zugbewegungen verhindert wurde. - Ein Abgleiten der organischen Griffumwicklung vom Metall wurde durch die auffälligen und unterschiedlich ausgeführten Verdickungen am Griffende unterbunden. - Durchgängig läßt sich bei der Ausbildung der Branchen eine Veränderung hin zu einer Zahnzange erkennen, die den Zahn mögichst vollständig umfaßt. Im Verlauf von drei Jahrhunderten wurde eine technische Verbesserung vorgenommen: Die anfängliche kneifzangenartige Gestaltung der Branchen wurde zugunsten einer vertieften und hohlkehlartig ausgeformten Gestaltung der Faßenden aufgegeben, aus der sich schließlich die jüngsten Fundstücke mit dornenartigen Branchen entwickelten. Damit wurde der Halt der Zange am Zahn deutlich verbessert und die Gefahr einer Kronenfraktur herabgesetzt. 9. Trotz der beschriebenen Veränderungen der Zahnzangen blieben diese Instrumente von Anfang an multifunktional einsetzbar, da sie nicht nur zum Zahnziehen, sondern auch zum Entfernen von Splittern, Geschossen und Pfeilspitzen verwendet wurden. Daraus resultiert, daß sich keine ausgeprägte Typenvielfalt entwickelte, ein Phänomen, das wir auch von anderen medizinischen Gerätschaften aus der Römerzeit kennen. Bewährte Instrumente wurden über Jahrhunderte eingesetzt, ohne wesentliche Veränderungen zu erfahren. 10. Offenbar verläuft die Entwicklung der Zahnzange parallel zur Herausbildung einer medizinischen Betreuung innerhalb der römischen Armee. Beginnend in der Regierungszeit des Augustus hält diese Entwicklung bis in die Spätantike an. Ein gewisser Einfluß aus Griechenland ist wahrscheinlich, eine Weiterentwicklung durch die Römer gesichert. Möglich ist aber auch, daß die Zahnzange in der vorliegenden Form eine römische Erfindung ist. 11. Der Typus der römischen Zahnzange war dem Mittelalter nach heutigem Stand der Forschung unbekannt. Das europäische Mittelalter nahm Neuerungen aus der Welt der Araber auf (z.B. den Hebel) und entwickelte eigene Instrumente (z.B. den Pelikan). Bis in die Neuzeit (der Zeit des Barock und des Absolutismus) hinein war die Zahnheilkunde weitgehend in den Händen von Handwerkern (Barbiere, Zahnbrecher, niedere Wundärzte). Ob die Kenntnis der römischen Zahnzangen an dieser Entwicklung etwas geändert hätte, ist unwahrscheinlich. Erst durch den technischen Fortschritt des 19. und 20. Jahrhunderts kann die Zahnextraktion sicher und vorhersehbar durchgeführt werden (anatomische Zahnzange, Lokalanästhesie, Röntgenstrahlen, elektrische Lichtquellen und Motoren, kompressorbetriebene Absauganlagen).
Although in general cells are genetically identical in multicellular organisms, the differential expression of genomic information enables cell type definition and specific organ function. In eukaryotic cells, the DNA is associated with histone and non-histones proteins into a restrictive structure called chromatin. Assembly into chromatin does not only protect and package the linear double stranded DNA into the nucleus but is fundamental for the execution of diverse genetic programs. Posttranslational modifications of histones regulate the accessibility of the DNA to transcription factors and serve as scaffold for binding of regulatory proteins. Nuclear receptors are transcription factors that bind specific target sequences on the DNA and recruit transcriptional coregulators at the promoter. These are able to modify the chromatin structure in an activating or repressing manner. The contribution of corepressors to the biological actions of nuclear receptors has turned out to be essential. Impaired corepressor function can be the cause of endocrine malfunctions, neoplastic diseases or severe developmental abnormalities. To better understand the role of the nuclear receptor corepressor N-CoR the unknown function of the extreme C-terminus was investigated. In this thesis the interaction of N-CoR with the non-POU-domain containing octamer-binding protein Non0/p54nrb, that was found tobe a potential interaction partner in a yeast-two-hybrid screen, was confirmed. This protein contains two RNA recognition motifs (RRM) and is described as a multifunctional protein since it is involved in transcription Initiation as well as in pre-mRNA processing. The RRM1 motif was determined to be essential and sufficient for the interaction with N-CoR. Obtaining dominant negative effect with the Non0/p54nrb RRM1 deletion mutant in functional reporter assays, data support that NonO modulates the capacity of N-CoR to repress and alters the recruitment of N-CoR by nuclear receptors to targeted Promoters. Additional analyses suggest that the N- and C- terminus of N-CoR are involved in intramolecular interactions and that they regulate each other. Taken results together a functional model is proposed that supports the biological relevance of the interaction of N-CoR with NonO and the function of N-CoR C-terminus acting as asensor that evaluates the ratio of corepressors and coactivators in the nuclear receptor environment. N-CoR repressive capacity would be altered by modulating factors like NonO that interacts with N-CoR C-terminus. The mechanism support that splicing and transcription regulation are physically and functionallylinked to ensure the appropriate amount of messager RNA to be transcript and process in response to stimulation intensity and cell context.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, Chronologie und Erscheinungsform volkssprachlicher Schriftzeugnisse zwischen ca. 750 und 1250 im fränkischen Gesamtreich, im ostfränkischen Reich, im entstehenden ‚Deutschen Reich‘, als Folge geistesgeschichtlichen und politischen Wandels in dieser Zeitspanne darzustellen. Explizite soll die disparate Erscheinungsform ‚deutscher‘, volkssprachlicher Texte als Folge sich wandelnder Ziele der Herrscher dargestellt werden: Zielsetzungen, die sich aus dem sich verändernden Weltbild und der sich verändernden politischen Lage ergeben und die das Handeln des Herrschers bestimmen. Anders gefragt: Welche politischen Gründe können fränkische und sächsische Könige und Kaiser im Mittelalter bewogen haben, die ‚deutsche‘ Volkssprache zu fördern und – steht das in Zusammenhang mit der jeweils gültigen Reichsideologie?
In dieser Arbeit werden die Antidepressiva der neueren Generation im Hinblick auf ihre Relevanz für den Straßenverkehr untersucht. Die Notwendigkeit der Arbeit ergab sich dadurch, dass trotz der relativ guten Verträglichkeit der neuen Antidepressiva wenig Wissen über ihre mögliche Beeinflussung der Fahrtüchtigkeit von Verkehrsteilnehmern vorhanden ist. Der rechtsmedizinische Gutachter wird bei Verkehrsdelikten jedoch aufgefordert, den möglichen Einfluß von Medikamenten auf die Fahrtüchtigkeit aufgrund wissenschaftlicher Fakten darzulegen. Seine Beurteilung hat wesentliche strafrechtliche und versicherungsrechtliche Konsequenzen. Die juristischen Voraussetzungen für die Teilnahme am Straßenverkehr und die Anforderungen an die Verkehrsteilnehmer in der heutigen Verkehrssituation werden in der Einleitung der Arbeit erörtert. Die Problemstellung beinhaltet nicht nur die Darlegung der komplexen, von vielen Komponenten abhängigen Beurteilungslage der sachverständigen Rechtsmediziner, sondern auch die Beschreibung der vielfältigen kognitiven und psychomotorischen Leistungsanforderungen an die Kraftfahrer. Hinzu kommt die schwierige, aber geforderte, Selbstbeurteilung der Fahrtüchtigkeit durch die Verkehrsteilnehmer, die in einer eigenen Befragung von 100 Patienten untersucht und erörtert wurde. Die angeführte Routineerhebung des Instituts für forensische Toxikologie der Universität Frankfurt gibt Auskunft über die Häufigkeit des Vorkommens und über die Blutkonzentrationen von neuen Antidepressiva. Die grundsätzliche Wirkungsweise der einzelnen Antidepressiva wurde beschrieben. Diese werden in 4 große Gruppen mit verschiedenen biochemischen Reaktionen unterteilt: SSRI (Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer), SNARI (Selektive Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmer), SNRI (Selektive Serotonin-Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmer) und NASSA (Noradrenerge und spezifisch serotonerge Antidepressiva). Die einzelnen Medikamente dieser Gruppen werden detailliert nach folgenden Kriterien untersucht: der biochemischen Wirkung, mit ihren möglichen verkehrsrelevanten Nebenwirkungen, ihren Interaktionen mit anderen Medikamenten und nach ihrer Bearbeitung in Studien zur Verkehrsrelevanz in der neueren internationalen wissenschaftlichen Literatur. In der eigenen Erhebung wird der Frage nach den Nebenwirkungen der Antidepressiva in der Praxis und und der Frage der Selbstbeurteilung der Patienten über ihre Fahrtüchtigkeit nachgegangen. Die aufgezeigte Routine des Instituts für forensische Toxikologie gibt über die bei Blutkontrollen gefundenen Präparate und deren Blutspiegel Auskunft. Bei den neueren Antidepressiva mit Aunahme von dem NASSA Mirtazapin wird von den Pharmafirmen angegeben, dass sie die Fahrtüchtigkeit in der Regel nicht beeinflussen. (Ausnahmen behalten sich die Pharmafirmen immer vor). In Tests wurde jedoch durchaus bei den SSRIs Citalopram, Fluoxetin und Paroxetin eine Beeinträchtigung der Langzeitvigilanz und des Gedächtnisses gefunden, die auf die serotonerge Stimulation zurückzuführen sind. Ob hierdurch in der realen Fahrsituation die Fahrtüchtigkeit beeinträchtigt ist oder Defizite kompensiert werden können, ist eine offene Frage. In der eigenen Untersuchung wurde hierzu festgestellt, dass Patienten durchaus über fraglich verkehrsrelevante Nebenwirkungen klagten, aber der Meinung waren, ihre Fahrtüchtigkeit sei nicht beeinträchtigt, weswegen sie sich ans Steuer setzten. Es zeigte sich, dass es nur wenige Studien gibt, die die einzelnen Medikamente in Bezug auf ihre Verkehrsrelevanz testeten. Es wurden überwiegend die kognitiven und psychomotorischen Leistungen unter Einnahme der Medikamente durch computergestützte Tests untersucht. Es gibt noch keine Studien von Antidepressiva an einem Fahrsimulator mit Einspielung von möglichen akuten Ereignissen im Straßenverkehr. Der Fahrtest auf der Strasse, bei dem die laterale Abweichung von einer Ideallinie gemessen wird, korreliert nicht mit den Studiotests. Auch korreliert eine subjektiv empfundene Müdigkeit nicht mit den computergestützten Tests. Die Aussagen über die Fahrtüchtigkeit unter Medikamenten werden überwiegend nach den Testergebnissen über kognitive und psychomotorische Beeinflussungen durch die Medikamente getroffen. Alle diese Tests sind nicht sensitiv genug, um die reale Situation im Straßenverkehr zu erfassen, geben jedoch Hinweise auf die Wirkungsweise der Medikamente. Daraus ist die äußerst schwierige Situation für den begutachtenden Sachverständigen zu erkennen. Es gibt keine generellen Grenzwerte der Blutkonzentrationen der verschiednen Medikamente, bei denen, wie bei Alkohol, eine Fahruntüchtigkeit vorliegt. Die Einzelfallbeurteilung ist unumgänglich. Hierbei müssen diverse personenbezogenen Faktoren, die für die Teilnahme im Straßenverkehr wichtig sind, erfasst werden. In der Diskussion werden diese Faktoren erörtert und aufgelistet. Diese müssen in Beziehung gesetzt werden zu den möglichen Nebenwirkungen der Medikamente. Andererseits muß auch berücksichtigt werden, dass durch die Medikamente eine Fahrtüchtigkeit wiederhergestellt werden kann, die durch die Grunderkrankung infrage gestellt war. Diese Arbeit soll dem Rechtsmediziner wissenschaftlich fundierte Fakten liefern, die er für eine Begutachtung verwerten kann.
In der Arbeit wurde der Deutschunterricht im Iran in Bezug auf seine Gegenstände, Ziele, Methoden und die ihn anbietenden Institutionen auf diskurstheoretischer Grundlage besonders im Hinblick auf Aspekte interkultureller Kommunikation beschrieben und untersucht. Wenn gerade die kommunikativen Aspekte des Deutschunterrichts in den Blick genommen werden, darf nicht übersehen werden, dass dabei nicht nur rein sprachliche, sondern auch kulturelle Aspekte des Lehrens und Lernens zu berücksichtigen sind. Die Ziele der Arbeit in Fragen der Deutschdidaktik ergeben sich aus besonderer Beachtung dieser Aspekte und sind auf Forschung, Lehre und Analysemethoden bezogen. Die einzelnen Kapitel sind explorativ und vermitteln insgesamt einen Eindruck von der Vielfalt der Fragestellungen und so auch von den neueren Entwicklungen und Fragestellungen, die sich in der unterrichtlichen Kommunikation bei iranischen Deutschlernern und –lehrern aufgetan haben. Das umfangreiche Material, das hier erstmals in einer bearbeitungsfähigen Form zur Verfügung gestellt wurde, bietet den Lesern reiche Möglichkeiten, weitere Phänomene interkultureller Kommunikation selbst zu entdecken und zu untersuchen. Darüber hinaus wird sprachliches Handeln im DaF-Unterricht im Hinblick auf „interkulturelle Kommunikation“ und auf die Möglichkeit, die „Diskursanalyse“ als Untersuchungsmethode darauf anzuwenden, beleuchtet.
Nuclear matter, that takes the form of protons and neutrons under normal conditions, is subject to a phase transition at high temperatures and densities, liberating the quarks and gluons that are usually confined in nucleons and creating a medium of free partons: the Quark-Gluon-Plasma. It is generally believed that this state of matter can be created in relativistic collisions of heavy nuclei. The study of the medium created in these collisions is the subject of heavy-ion physics. One topic within this field are particles with high transverse momentum, that are created in initial hard collisions between partons of the incoming nuclei. The energetic partons lose energy due to interactions with the medium before they fragment into a jet of hadrons. Due to momentum conservation, these jets are usually created as back-to-back pairs, or less commonly as three-jet or photon-jet events, where a single jet is balanced by a hard photon. The energy loss can be measured using correlations between particles with high transverse momenta. A trigger particle is selected with very high transversemomentum and the distribution of the azimuthal angle of associated particles in the same event is studied, relative to the azimuth of the trigger particle.These azimuthal correlations show a peak for opening angles around 0 from particles selected from the same jet, and a second peak at opening angles around 180 degrees from back-to-back di-jets. Random combinations with the underlying event generate a flat background, extending over the full range of opening angles. The STAR experiment observed a modification of these correlations in central Au+Au collisions, where trigger particles with 4GeV < pT(trigger) < 6GeV and associated particles with 2GeV < pT(trigger) < 4GeV were selected. A strong suppression has been observed for away-side correlations in central Au+Au collisions, relative to p+p, d+Au and peripheral Au+Au data. This can be explained by assuming two partons going in opposite directions, where at least one has to travel a large distance through the medium, causing energy loss and effectively removing the event from the analysis. For near-side correlations, no significant modification has been observed, which can be explained by surface emission, assuming that the observed jets have travelled only a short distance in themedium, not leaving enough time for interactions with the medium. Both trigger- and associated particles in a correlation analysis with charged hadrons are subject to modifications due to the medium. This can be avoided by using photon-jet events instead of di-jets, because the photon does not interact with the medium and therefore provides the best available measure of the properties of the opposite jet in the presence of the underlying event. This thesis studies azimuthal correlations between regions of high energy deposition in the electro-magnetic calorimeter as trigger- and charged tracks as associated particles. The data sample had been enriched by online event selection, allowing for the selection of trigger particles with a transverse energy of more than 10GeV and associated particles with more than 2,3 or 4 GeV. The away-side yield per trigger particle is strongly suppressed like in correlations between charged particles. The near-side yield is also reduced by about a factor two, clearly different from charged correlations. The trigger particles are a mixture of photon pairs from the decays of neutral pions and single photons, mainly from photon-jet events, with small contributions from other hadron decays and fragmentation photons. Pythia simulations predict a ratio of neutral pions to prompt photons of 3.5:1 in p+p collisions with the same cuts as in the presented analysis. Single particle suppression further reduces this ratio in central Au_Au collisions, down to about 0.8:1, indicating that the majority of trigger particles in central Au+Au collisions are prompt photons. The increasing fraction of prompt photon triggers without an accompanying jet and therefore zero associated yield reduces the average yield per trigger particle. The magnitude of the observed effect agrees well with the expectation from Pythia simulations and the assumption of a single particle suppression by a factor 4-5. An analysis of away-side correlations is more difficult, because both photon-jet and di-jet events contribute. The aim is the separation of these two contributions. As a clear separation is not possible with the available dataset, a comparison with two different scenarios is given, where a surprisingly small suppression by only a factor of about 5 is favoured for both dijet- and photon-jet-correlations. A separate measurement of both contributions will be possible by a shower-shape analysis with the EM calorimeter or a comparison with charged correlations in the same kinematic region.
Die funktionelle Integrität des Endothels ist von essentieller Bedeutung für den Organismus. Die Entstehung und Progression vaskulärer Erkrankungen, wie z.B. der Atherosklerose, ist daher oftmals ursächlich mit einer Dysfunktion des Endothels verbunden. Vor diesem Hintergrund ist insbesondere die Aufklärung der molekularen Grundlagen der Regulation von Endothelzellfunktionen, ein zentraler Aspekt heutiger Forschung. Homeobox- (Hox) Transkriptionsfaktoren nehmen eine Schlüsselposition bei der Regulation einer Vielzahl zellulärer Prozesse, wie Proliferation, Migration und Gewebe-spezifischer Differenzierung ein. Die Identifikation sowie die Analyse der Funktion und Regulation von Hox-Transkriptionsfaktoren in Endothelzellen, leistet deshalb einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Endothelzellbiologie. Als ein zentraler Befund dieser Arbeit, konnte mit der Histon-Methyltransferase MLL erstmals die funktionelle Rolle eines epigenetischen Hox-Regulators auch in differenzierten Endothelzellen nachgewiesen werden. MLL erwies sich hierbei von essentieller Bedeutung für pro-angiogene Endothelzell-Funktionen. Die bedeutende Rolle von MLL bei der Migration von Endothelzellen konnte mit der transkriptionellen Regulation der beiden Hox-Transkriptionsfaktoren HoxA9 und HoxD3 in Verbindung gebracht werden, die hier erstmals als direkte Zielgene von MLL in Endothelzellen beschrieben wurden. Als funktionelle Mediatoren der MLLabhängigen Migration konnten zudem der EphB4-Rezeptor sowie die Integrine αVβ3 und α5β1, als Zielgene von HoxA9 bzw. HoxD3 nachgewiesen werden. Neben der Migration konnte für MLL auch eine essentielle Rolle für das Sprouting von Endothelzellen nachgewiesen werden, die sich im Gegensatz zur Migration, nicht auf die Regulation von HoxA9 oder HoxD3 zurückführen ließ. Diese Beobachtung lässt auf die Involvierung zusätzlicher MLLabhängiger Faktoren schließen, und verdeutlicht damit die zentrale Rolle von MLL bei der Regulation komplexer, pro-angiogener Prozesse in Endothelzellen. Über die genannte Rolle von MLL hinaus konnte im Rahmen dieser Arbeit das Wissen um Hox-Transkriptionsfaktoren mit funktioneller Relevanz für Endothelzellen, um die beiden Hox-Transkriptionsfaktoren HoxB4 und HoxB5 erweitert werden. Hier konnte für HoxB4 eine Rolle für die Fähigkeit von Endothelzellen zur Ausbildung zwei- und 3-dimensionaler Gefäßstrukturen nachgewiesen werden, während HoxB5 in die Proliferation, die Expression des endothelialen Markergens eNOS sowie die morphologische Beschaffenheit von Endothelzellen eingreift. Zusätzlich konnte die Rolle von transkriptionellen Hox Co-Faktoren, als Modulatoren von Hox-Funktionen, am Beispiel der Interaktion von Meis1 und HoxA9 bei der Transaktivierung des eNOS-Promoters aufgezeigt werden. Zusammenfassend leisten die hier gezeigten Daten einen Beitrag zum Verständnis der Rolle von Hox-Transkriptionsfaktoren als molekulare Regulatoren endothelialer Zellfunktionen.
In allen bislang durchgeführten Experimenten zur Mutagenese von embryonalen Stammzellen war auffällig, dass Gene, die für sekretierte oder membranständige Proteine kodieren, stark unterrepräsentiert waren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Genfallen untersucht, die speziell diese Gene mutieren sollten. Als Selektionskassetten tragen beide Genfallen den 5' Bereich des humanen CD2, der eine kryptische Spleißakzeptorsequenz enthält und für eine Transmembrandomäne kodiert, als Fusion mit der bakteriellen Neomycinphosphotransferase. U3Ceo trägt diese Kassette als klassische retrovirale Genfalle im LTR des Mouse Molony Leukemia Virus, wogegen die ebenfalls retrovirale FlipRosaCeo Genfalle die Selektionskassette im Viruskörper enthält. Diese wird von Rekombinaseerkennungssequenzen flankiert, welche eine konditionale Aktivierung der Mutation für die spätere Analyse in einem Mausmodell ermöglichen. Beide Genfallen zeigten mit ca. 80% aller Integrationen eine hohe Spezifität für Gene, die für sezernierte und membranständige Proteine kodieren. Allerdings war die Frequenz für Insertionen in sogenannte „hot spots“ bei beiden Genfallen aufgrund der geringeren Zahl an Zielgenen höher als bei anderen im GGTC verwendeten Genfallen (z.B. FlipRosabetageo). Innerhalb dieser „hot spots“ zeigte sich die bekannte Präferenz retroviraler Genfallenvektoren, in das 5’ Ende von Genen zu integrieren, wobei hier meist die größten Introns zu finden sind. Ebenso zeigte sich für die in dieser Arbeit untersuchten sekretorischen Genfallen genau wie bei anderen bekannten Genfallen eine bevorzugte Integration in Chromosomen mit einer hohen Gendichte. Die Funktionalität der konditionalen Genfalle konnte in vitro sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten durch Einbringen der Genfalle und der jeweiligen Rekombinasen bestätigt werden. In ES Zellen, die eine X-chomosomale Integration aufwiesen, wurde der Mechanismus durch transiente Expression der Rekombinasen in Klonen überprüft. Hierbei stellte sich heraus, dass das Wildtyptranskript eines mutierten Gens nach der einmaligen Rekombination der FlipRosaCeo wieder exprimiert wird und nicht durch die auf dem Gegenstrang befindliche Genfalle beeinflusst wird. Nach einer weiteren Rekombination mittels FLPe konnte der mutagene Ausgangszustand der Genfalle wieder hergestellt werden. Die Mutagenität der beiden Genfallen wurde durch Überprüfung der Konzentration der restlichen endogenen Transkripts der mutierten Gene per quantitativer PCR an X-chromosomalen Klonen analysiert. Hier konnte bei etwa 80% der untersuchten Klone eine sehr starke Mutation des jeweils getroffenen Gens festgestellt werden. Zur in vivo Überprüfung der U3Ceo Genfalle wurde ein Mausmodell durch Blastozysteninjektion des ES Zellklons M076C04 generiert. Die Integration der Genfalle in das erste Intron des Gens C030019F02Rik sollte eine deutliche Verkürzung des membranständigen Genproduktes bewirken. In Gehirnen von homozygoten Mäusen konnte die Expression des Wildtyptranskripts nicht mehr festgestellt werden, so dass diese Mauslinie eine Nullmutation des Gens trägt. Die in dieser Arbeit untersuchte KO Maus zeigte bisher keinen feststellbaren Phänotyp, obwohl das Genprodukt in vielen Spezies hoch konserviert vorliegt und auch nur in bestimmten Bereichen im Organismus nachweisbar ist, so dass eine wichtige Funktion des Proteins anzunehmen ist. Eine weitere Analyse dieser Mauslinie wird sich dieser Arbeit anschließen.
Das Sturge-Weber Syndrom ist eine kongenitale neuroektodermale Erkrankung aus dem Formenkreis der Phakomatosen mit einer Inzidenz von eins auf 50.000 Neugeborene ohne familiäre Häufung und ohne bestimmte ethnische- und Geschlechtszugehörigkeit. Es ist gekennzeichnet durch leptomeningeale Angiomatose, Glaukome und Feuermale im Ausbreitungsgebiet des Trigeminusnervs. Klinisch manifestiert es sich durch Krampfleiden, neurologische Defizite, Glaukomanfälle, migräneartige Kopfschmerzen, schlaganfallartige Ereignisse und mentale Retardierung. Da die Erkrankung mit Vergrößerung der leptmeningealen Angiome progredient ist, wurde in dieser Arbeit der Frage nach angiogenen Prozessen in diesen Angiomen nachgegangen. Immuhistochemisch untersucht und semiquantitativ ausgewertet wurden die Proteine der angiogenen Faktoren VEGF, VEGFR-1 und-2, NP-1, Tie-2, Hif-1a und Hif-2a. Für alle Faktoren zeigten sich erhöhte Expressionslevel im Vergleich zu den Epilepsie- Negativkontrollen. Zudem zeigte sich eine erhöhte Proliferations- und Apoptoserate in den leptomeningealen Angiomen und den intraparenchymalen Gefäßen des darunterliegenden Cortex’. Die Ergebnisse sprechen für das Vorhandensein aktiver angiogener Prozesse in leptomeningealen Angiomen bei Sturge-Weber Syndrom Patienten. Als Arbeitsmodell wird vorgeschlagen, dass eine endothelzellintrinsische Hif Aktivierung (intrinsischer Signalweg) die Gefäße für eine erhöhte VEGF Stimulation (extrinsischer Signalweg) empfänglich macht und somit zu Erhalt und Progredienz der Angiome beiträgt. Eine therapeutische Option könnte eine antiangiogene Strategie zur Eindämmung oder Regression der Angiome darstellen.
In der vorliegenden Studie wurden fünf Dentinadhäsive (Prime & Bond, Optibond Solo, Scotchbond, Syntac Single Component und Syntac Sprint) sowie ein Gemisch aus Phosphor- und Flusssäure bezüglich ihrer Zytotoxizität anhand des Agar-Diffusionstests mit humanen Gingivafibroblasten untersucht. In den Vorversuchen wurden die zu testenden Haftvermittler auf sterilen Deckgläsern angesetzt, den gezüchteten Zellen ausgesetzt und deren Reaktion mittels Mikroskop beurteilt. Mittels dieser Vorversuche sollte untersucht werden, inwieweit überhaupt eine Zytotoxizität unter den zu testenden Mitteln vorlag oder ob es auch Mittel gab, die gar nicht toxisch auf die Zellen wirkten. In den ersten drei Hauptversuchen wurden die Dentinscheiben der Größe 500 mikro m, 400 mikro m, 300 mikro m, 200 mikro m und 100 mikro m zur Konditionierung mit dem Gemisch aus Phosphor- und Flusssäure vorbehandelt, mit dem jeweiligen Haftvermittler nach Vorschrift bedeckt und nachfolgend auf die gezüchteten Zellen aufgelegt. Der vierte Versuch diente dem direkten Vergleich zwischen dem in dieser Studie verwendeten Ätzgemisch und dem in einer vergleichbaren Studie verwendeten Ätzmittel Conditioner 36. In der vorliegenden Studie konnte eine Zytotoxizität aller untersuchten Dentinadhäsive und auch des untersuchten Gemischs aus Phosphor- und Flusssäure beobachtet werden. In der Gruppe der Dentinadhäsive schnitt das Material Optibond Solo am besten ab, gefolgt von Scotchbond, Prime & Bond und Syntac Single Component. Die stärkste Zytotoxizität wies das Material Syntac Sprint auf. Auch das Ätzmittelgemisch aus Phosphor- und Flusssäure war im Vergleich zu dem Testpartner Conditioner 36 gleich schädlich für die Gingivafibroblastenzellen.