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The miRNA biogenesis is tightly regulated to avoid dysfunction and consequent disease development. Here, we describe modulation of miRNA processing as a novel noncanonical function of the 5-lipoxygenase (5-LO) enzyme in monocytic cells. In differentiated Mono Mac 6 (MM6) cells, we found an in situ interaction of 5-LO with Dicer, a key enzyme in miRNA biogenesis. RNA sequencing of small noncoding RNAs revealed a functional impact, knockout of 5-LO altered the expression profile of several miRNAs. Effects of 5-LO could be observed at two levels. qPCR analyses thus indicated that (a) 5-LO promotes the transcription of the evolutionarily conserved miR-99b/let-7e/miR-125a cluster and (b) the 5-LO-Dicer interaction downregulates the processing of pre-let-7e, resulting in an increase in miR-125a and miR-99b levels by 5-LO without concomitant changes in let-7e levels in differentiated MM6 cells. Our observations suggest that 5-LO regulates the miRNA profile by modulating the Dicer-mediated processing of distinct pre-miRNAs. 5-LO inhibits the formation of let-7e which is a well-known inducer of cell differentiation, but promotes the generation of miR-99b and miR-125a known to induce cell proliferation and the maintenance of leukemic stem cell functions.
An integrative redescription of Hypsibius pallidoides Pilato, Kiosya, Lisi, Inshina & Biserov, 2011 was undertaken following a reexamination of the type material and new material using highquality light microscopy, scanning electron microscopy and methods of molecular taxonomy. Detailed morphological investigations revealed a unique complex of characters that precluded the attribution of this species to the genus Hypsibius Ehrenberg, 1848. Furthermore, phylogenetic analyses indicated the affi nity of this species within the subfamily Pilatobiinae (Hypsibiidae). Notahypsibius gen. nov. is erected for H. pallidoides and two putatively related species: H. scaber Maucci, 1987 and Ramazzottius arcticus (Murray, 1907). An emended diagnosis for the genus Pilatobius is given, while the subfamily Pilatobiinae lacks a cohesive morphological diagnosis despite representing, at the same time, a wellsupported molecular clade. Obvious controversy between the results of the morphological and molecular analyses of the phylogeny of Hypsibioidea is discussed. The distribution of morphological characters such as the claw type, organization of the bucco-pharyngeal apparatus, and egg shell sculpture type within Eutardigrada is analyzed and their phylogenetic signifi cance discussed.
In this paper we describe Macrobiotus engbergi sp. nov. and Tenuibiotus zandrae sp. nov. from Greenland. Our study has involved both classical taxonomic methods, which include morphological and morphometric analyses conducted with the use of light and scanning electron microscopy, and genetic analysis based on four molecular markers (three nuclear: 18S rRNA, 28S rRNA, ITS-2, and one mitochondrial: COI). Moreover, we re-examined the type series of Tenuibiotus voronkovi (Tumanov, 2007) as well as the original sample where the species was found and we provide new morphological data from light and scanning electron microscopy which enabled us to amend its description. Finally, we also analysed slides with animals and egg of two populations from Nordaustlandet and Edgeøya (archipelago of Svalbard, Norway) designated as T. voronkovi within its recent redescription. The results and comparisons presented in our study question the validity of this designation.
The widespread Ophioderma hendleri sp. nov., from the Eastern Tropical Pacific (Mexico to Colombia) is distinguished from its congeners by having radial shields covered by granules, naked adoral shields, up to 11 arm spines, and by its brown and beige coloration. Ophioderma hendleri sp. nov. belongs to the group of species with naked adoral shields (i.e., O. pentacanthum H.L. Clark, 1917, O. variegatum Lütken, 1856), and it has frequently been misidentified as O. panamense Lütken, 1859 or O. variegatum. Therefore, the main aim of the present work was to describe Ophioderma hendleri sp. nov. and differentiate it from its congeners. The original description of O. panamense was incomplete; thus, we provide a redescription. Due to the confusion in previous designations of its type material, we designate a lectotype and paralectotype of O. variegatum. Finally, we expand the distribution range of O. pentacanthum to Cocos Island, Costa Rica. With this work, the total number of valid species of Ophioderma Müller & Troschel, 1840 in the world increases to 33 and in the Eastern Pacific to nine species.
A new species of the genus Mesobiotus is described from the Republic of South Africa using a traditional morphological approach (light and scanning electron microscopy) combined with molecular analysis (18S rRNA, 28S rRNA, ITS-2 and COI markers). Mesobiotus anastasiae sp. nov. differs from all known Mesobiotus species by having a unique combination of characters of the adult animals and the eggs. Adults of the new species have an oral cavity armature without elongate teeth in the second band, while the processes of the egg chorion have a basal collar and distinct rows of large pores. An updated key to the species of the genus Mesobiotus, including 66 of 70 currently described species, is given. An aquatic mite species from the Lobohalacarus weberi complex (freshwater Halacaridae) co-occurs with M. anastasiae sp. nov., suggesting that the newly described tardigrade inhabits constantly wet moss cushion habitats.
Pathogenic variants in PRRT2, encoding the proline-rich transmembrane protein 2, have been associated with an evolving spectrum of paroxysmal neurologic disorders. Based on a cohort of children with PRRT2-related infantile epilepsy, this study aimed at delineating the broad clinical spectrum of PRRT2-associated phenotypes in these children and their relatives. Only a few recent larger cohort studies are on record and findings from single reports were not confirmed so far. We collected detailed genetic and phenotypic data of 40 previously unreported patients from 36 families. All patients had benign infantile epilepsy and harbored pathogenic variants in PRRT2 (core cohort). Clinical data of 62 family members were included, comprising a cohort of 102 individuals (extended cohort) with PRRT2-associated neurological disease. Additional phenotypes in the cohort of patients with benign sporadic and familial infantile epilepsy consist of movement disorders with paroxysmal kinesigenic dyskinesia in six patients, infantile-onset movement disorders in 2 of 40 individuals, and episodic ataxia after mild head trauma in one girl with bi-allelic variants in PRRT2. The same girl displayed a focal cortical dysplasia upon brain imaging. Familial hemiplegic migraine and migraine with aura were reported in nine families. A single individual developed epilepsy with continuous spikes and waves during sleep. In addition to known variants, we report the novel variant c.843G>T, p.(Trp281Cys) that co-segregated with benign infantile epilepsy and migraine in one family. Our study highlights the variability of clinical presentations of patients harboring pathogenic PRRT2 variants and expands the associated phenotypic spectrum.
The specific temporal evolution of bacterial and phage population sizes, in particular bacterial depletion and the emergence of a resistant bacterial population, can be seen as a kinetic fingerprint that depends on the manifold interactions of the specific phage–host pair during the course of infection. We have elaborated such a kinetic fingerprint for a human urinary tract Klebsiella pneumoniae isolate and its phage vB_KpnP_Lessing by a modeling approach based on data from in vitro co-culture. We found a faster depletion of the initially sensitive bacterial population than expected from simple mass action kinetics. A possible explanation for the rapid decline of the bacterial population is a synergistic interaction of phages which can be a favorable feature for phage therapies. In addition to this interaction characteristic, analysis of the kinetic fingerprint of this bacteria and phage combination revealed several relevant aspects of their population dynamics: A reduction of the bacterial concentration can be achieved only at high multiplicity of infection whereas bacterial extinction is hardly accomplished. Furthermore the binding affinity of the phage to bacteria is identified as one of the most crucial parameters for the reduction of the bacterial population size. Thus, kinetic fingerprinting can be used to infer phage–host interactions and to explore emergent dynamics which facilitates a rational design of phage therapies.
This Ph.D. thesis demonstrates i) the highly precise performance of refined and new analytical setups for clumped isotope analysis (Δ47 and Δ48) and ii) the applicability of clumped isotope analyses to biogenic and abiogenic carbonated apatite (Δ47) and abiogenic carbonates (Δ47 and Δ48) for research related to paleothermophysiology and paleoclimatology, whereas the overall analytical precision has been increased.
A comprehensive Δ47 dataset with 122 replicate analyses is provided from which the temperature dependence of Δ47 for (bio)apatite (Δ47-1/T2) is calculated between 1 °C and 80 °C. The temperature dependence of oxygen isotope equilibrium fractionation between carbonated synthetic apatite and water (1,000ln(αCHAP-H2O)) is experimentally determined. When applied to tooth enameloid from a modern Greenland shark (Somniosus microcephalus), a Late Miocene megatooth shark (Carcharodon megalodon), and an Upper Cretaceous Tyrannosaurus rex, reconstructed Δ47-based temperatures and δ18OH2O are in line with previously published data.
An analytical setup for highly precise clumped isotope analysis is described that allows for the simultaneous measurement of ∆47 and ∆48 in CO2 with external reproducibilities close to the respective shot-noise limits. The analyte gases originate from pure carbonates that were digested in hypersaturated orthophosphoric acid and purified using a fully automated device. Δ47 data sets with 117 replicate analyses in total on 22 pedogenic carbonate nodules from two Spanish Middle Miocene sections reveal the continental Southern European thermal structure during the end of the Middle Miocene Climatic Optimum (MCO) and the complete Middle Miocene Climatic Transition (MMCT; from 15.33 to 12.98 Ma).
Astrozyten erfüllen verschiedene Funktionen im Zentralnervensystem, welche sich in die Bereiche Entwicklung, Durchblutung, Metabolismus, Strukturerhalt und Gliotransmission unterteilen lassen. Astrozyten sind an der synaptischen Informationsverarbeitung beteiligt und wirken an zahlreichen höheren Hirnfunktionen mit. Durch Regulation der synaptischen Transmission und Plastizität sind Astrozyten am Lernverhalten und Erinnerungsvermögen, sowie an der Verhaltensmodulation und Verarbeitung emotionaler Reize involviert. Im Zuge dieser zahlreichen Funktionen können Astrozyten auf externe Stimuli mit der gezielten Freisetzung von Gliotransmittern reagieren.
In kultivierten Astrozyten konnte Keil143 das TGN, bestehend aus Zisternen und Vesikeln, darstellen und mit anti-Rab6 identifizieren. Rab6 mit seinen Subtypen A und B gehört der Superfamilie der monomeren Ras-GTPasen an, die den intrazellulären Membran- und Vesikelverkehr regulieren. Rab6 spielt in HeLa-Zellen beim Transport vesikulärer Organellen vom TGN zur Zellmembran eine wichtige Rolle. Assoziationsanalysen von Rab6A mit vesikulären Glutamattransportern, Serinracemase und Markern der regulierten Exozytose in kultivierten Astrozyten143 deuten darauf hin, dass dieses Rab6A-Organellsystem die ultrastrukturelle Grundlage für die Freisetzung von Gliotransmittern wie D-Serin und Glutamat bildet.
Zur Untersuchung, ob Rab6A tatsächlich ein System der Glia-Neuron-Kommunikation im Gehirn darstellt, war es zunächst unabdingbar das Vorkommen von Rab6A in situ zu untersuchen. Die durchgeführten immunzytochemischen Färbungen an Hirnschnitten der Maus zeigen das gleichmäßige und ubiquitäre Vorkommen von Rab6A in allen untersuchten Hirnregionen. Durch verblindet durchgeführte Kolokalisationsanalysen von Rab6A mit den etablierten astrozytären Markern Glutaminsynthetase (GS), Glial fibrillary acidic protein (GFAP), Aldh1L1 und Sox9 konnte eine Lokalisation von Rab6A in allen Astrozyten gezeigt werden. Weitere Analysen schließen die Lokalisation von Rab6A in Mikroglia (Iba1), NG2-Zellen (NG2) und Oligodendrozyten (CNPase) aus. Die Astrozyten unterscheiden sich in Größe und subzellulärem Verteilungsmuster der Rab6A+ Strukturen, wonach eine Kategorisierung in vier Typen vorgenommen wurde. Anhand der Einteilung kann vermutet werden, dass größere Rab6A+ TGN-Zisternen bis weit in die Zellperipherie transportiert werden und kleine Rab6A+ Vesikel erst dort ausknospen und der Exozytose zugeführt werden. Zur Frage der möglichen astrozytären Subpopulationen konnte gezeigt werden, dass alle untersuchten Astrozyten GS+, Aldh1L1+, Sox9+ und Rab6A+ sind, jedoch nicht GFAP+.
Um die prinzipielle Übertragbarkeit der gewonnenen Befunde auf den Menschen zu überprüfen, wurde reseziertes Cortex-Gewebe von drei Patienten mit unterschiedlicher pathologischer Genese untersucht. Rab6A ist im massiven Ausmaß in humanen Astrozyten lokalisiert, was nahelegt, dass die zuvor an der Maus gewonnenen Ergebnisse auf den Menschen übertragbar sind.
Die mögliche funktionelle Bedeutung von astrozytärem Rab6A im Gehirn wurde an HFS-Schnitten untersucht. Die Untersuchung zeigt einen signifikanten Anstieg der Rab6A+ Intensität in der gesamten Molekularschicht der Fascia dentata der stimulierten im Vergleich zur unstimulierten Seite. Da die HFS ein etabliertes LTP-Modell darstellt, könnte es infolge dieser zu einer strukturellen, intrazellulären Veränderung der Astrozyten mit erhöhter Freisetzung von D-Serin oder Glutamat aus Rab6A+ Vesikeln kommen, was das Lernverhalten beeinflussen könnte. Die dargestellten Ergebnisse legen eine Auswirkung der HFS auf Rab6A nahe.
Zur Bestätigung der immunzytochemischen Untersuchungen wurde die mRNA-Expression von Rab6A in Astrozyten bereits publizierter Transkriptomanalysen untersucht. Die in den Publikationen verwendeten Genom-Chips treffen allenfalls indirekt eine Aussage zu Rab6A, da Rab6 allgemein und nur Rab6B spezifisch untersucht wurde, jedoch keine spezifische Rab6A Sonde erwähnt wird.
Zusammenfassend kann Rab6A als spezifisches und selektiv in Astrozyten vorkommendes Protein dargestellt und als neuer astrozytärer Marker etabliert werden, der auch Astrozyten des humanen Gewebes markiert. Durch die gewonnenen Befunde kann in nachfolgenden Studien die mögliche Bedeutung von Rab6A in neuropathologischen und neurophysiologischen Prozessen untersucht werden.
Complete reosseointegration after treatment of periimplantitis was never published yet. This short scientific communication reports about results of a randomized controlled preclinical study. An electrolytic approach was compared to a classical modality (ablative, cotton pellets soaked with sodium chloride solution and H2O2. For electrolytic cleaning a complete reosseointegration was achieved in several cases serving as a proof of concept.
Cyrtandra argentii Olivar, H.J.Atkins & Muellner sp. nov., endemic to the Philippines and named after George Argent, is herein described and illustrated. Collections associated with this new species are often confused with three other species, namely C. ferruginea Merr., C. villosissima Merr., and C. hirtigera H.J.Atkins & Cronk. Distinguishing characters including keys, updated descriptions, distribution maps, and photos of live specimens are provided to aid identification of the four species. Following the International Union for the Conservation of Nature (IUCN) criteria, C. argentii sp. nov. is considered to be Near Threatened (NT) due to its distribution in a zone susceptible to anthropogenic pressure and the lack of any formal protection.
Die Sicherstellung der hausärztlichen Versorgung ist vor allem im ländlichen Raum mit regional unterschiedlich starker Ausprägung zunehmend gefährdet. Ein wesentlicher Grund liegt in der stetig sinkenden Zahl an hausärztlich tätigen Ärzten/innen. Ursächlich hierfür sind einerseits die hohen „Bruttoabgänge“ von Hausärzten/innen, zumeist aufgrund altersbedingten Ausscheidens, und einem andererseits eklatanten Nachwuchsproblem.
Um dieser problematischen Entwicklung entgegenzuwirken, kommt der Gewinnung hausärztlichen Nachwuchses eine Schlüsselrolle zu. In Flächenländern wie Australien, Kanada oder den USA, die ähnlichen Herausforderungen schon seit längerer Zeit gegenüberstehen, existieren seit den 1970er Jahren universitäre Schwerpunktprogramme, die die Allgemeinmedizin bereits in der medizinischen Ausbildung fördern. Breit angelegte Evaluationsstudien zeigen dabei, dass die Teilnahme an longitudinalen Längsschnittcurricula einen positiven Effekt auf die Wahrscheinlichkeit hat, nach Abschluss des Studiums eine Weiterbildung im Fach Allgemeinmedizin aufzunehmen und sich darüber hinaus hausärztlich (im ländlichen Raum) niederzulassen.
Unter der Annahme, dass eine allgemeinmedizinische Schwerpunktsetzung im Studium das Interesse am selbigen Fach erhöht und darüber hinaus eine hausärztliche Karriereplanung positiv beeinflusst, soll die hier vorliegende Promotionsarbeit folgende Forschungsfrage beantworten: Wie kann ein longitudinales, fachbereichsweites Lehrangebot konzeptionell gestaltet werden, welches es Medizinstudierenden ermöglicht, Allgemeinmedizin im ländlichen Raum kennenzulernen?
Zur Beantwortung der Fragestellung wurde ein triangulierender Forschungsansatz gewählt, der aus mehreren Arbeitsschritten besteht: 1. Erarbeitung einer Übersichtarbeit bestehend aus einer Literaturrecherche und der Kontaktaufnahme zu hiesigen Experten, 2. schriftliche und telefonische Befragung aller medizinischen Fakultäten Deutschlands 3. webbasierte Befragung von Medizinstudierenden der Goethe Universität, Frankfurt, 4. konzeptionelle Entwicklung und Implementierung eines universitären Schwerpunktprogramms zur Förderung der Allgemeinmedizin in ländlichen Regionen auf Basis der in Schritt eins bis drei gewonnen Ergebnisse.
Mittels der verschiedenen methodischen Entwicklungsschritte konnte im Zeitraum von 2015 bis 2016 das longitudinale Schwerpunktprogramm „Landpartie 2.0“ konzeptionell entwickelt und ab dem Wintersemester 2016/2017 in das Medizinstudium der Goethe-Universität, Frankfurt am Main, implementiert werden.
Das entwickelte Lehrangebote richtet sich pro Jahr in der Regel an bis zu 15 Studierende ab dem klinischen Studienabschnitt. Im Kern beinhaltet das mehrsemestrige Angebot wiederkehrende Praxisphasen in ausgewählten und geschulten Hausarztpraxen in ländlichen Regionen. Begleitet werden die Praktika von vor- und nachbereitenden Seminaren an der Universität, dem Kurs Allgemeinmedizin in einer ländlichen Hausarztpraxis und einem jährlichen Tagesausflug zu innovativen Gesundheitsmodellen. Seit Einführung des Programms konnten 62 Studierende in die „Landpartie 2.0“ aufgenommen werden.
Erste Evaluationsergebnisse belegen eine sehr hohe Zufriedenheit mit den einzelnen Programmbestandteilen unter den Teilnehmenden. Langfristig sollen darüber hinaus in einer Verbleibstudie Effekte auf die Motivation für eine hausärztliche Tätigkeit (auf dem Land) sowie Karriereverläufe abgebildet werden.
Insgesamt erwies sich das gewählte methodische Vorgehen als zielführend. Mittels der einzelnen Entwicklungsschritte konnte ein abgestimmtes, umfassendes und den wissenschaftlichen Erkenntnissen berücksichtigendes Längsschnittcurriculum am Fachbereich Medizin der Goethe Universität, Frankfurt am Main, erfolgreich konzeptioniert und implementiert werden.
Marie Holzman : Manuskripte
(2020)
We use the quantum null energy condition in strongly coupled two-dimensional field theories (QNEC2) as diagnostic tool to study a variety of phase structures, including crossover, second and first order phase transitions. We find a universal QNEC2 constraint for first order phase transitions with kinked entanglement entropy and discuss in general the relation between the QNEC2-inequality and monotonicity of the Casini-Huerta c-function. We then focus on a specific example, the holographic dual of which is modelled by three-dimensional Einstein gravity plus a massive scalar field with one free parameter in the self-interaction potential. We study translation invariant stationary states dual to domain walls and black branes. Depending on the value of the free parameter we find crossover, second and first order phase transitions between such states, and the c-function either flows to zero or to a finite value in the infrared. Strikingly, evaluating QNEC2 for ground state solutions allows to predict the existence of phase transitions at finite temperature.
Risk stratification for bipolar disorder using polygenic risk scores among young high-risk adults
(2020)
Objective: Identifying high-risk groups with an increased genetic liability for bipolar disorder (BD) will provide insights into the etiology of BD and contribute to early detection of BD. We used the BD polygenic risk score (PRS) derived from BD genome-wide association studies (GWAS) to explore how such genetic risk manifests in young, high-risk adults. We postulated that BD-PRS would be associated with risk factors for BD.
Methods: A final sample of 185 young, high-risk German adults (aged 18–35 years) were grouped into three risk groups and compared to a healthy control group (n = 1,100). The risk groups comprised 117 cases with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), 45 with major depressive disorder (MDD), and 23 help-seeking adults with early recognition symptoms [ER: positive family history for BD, (sub)threshold affective symptomatology and/or mood swings, sleeping disorder]. BD-PRS was computed for each participant. Logistic regression models (controlling for sex, age, and the first five ancestry principal components) were used to assess associations of BD-PRS and the high-risk phenotypes.
Results: We observed an association between BD-PRS and combined risk group status (OR = 1.48, p < 0.001), ADHD diagnosis (OR = 1.32, p = 0.009), MDD diagnosis (OR = 1.96, p < 0.001), and ER group status (OR = 1.7, p = 0.025; not significant after correction for multiple testing) compared to healthy controls.
Conclusions: In the present study, increased genetic risk for BD was a significant predictor for MDD and ADHD status, but not for ER. These findings support an underlying shared risk for both MDD and BD as well as ADHD and BD. Improving our understanding of the underlying genetic architecture of these phenotypes may aid in early identification and risk stratification.