@phdthesis{Jarzina2022,
  author    = {Jarzina, Sebastian Oskar},
  title     = {Assessment of systemic toxicity in vitro using the Adverse Outcome Pathway (AOP) concept: nephrotoxicity due to receptor-mediated endocytosis and lysosomal overload and inhibition of mtDNA polymerase-ɣ as case studies},
  doi       = {10.25972/OPUS-26484},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-264842},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {The US National Research Council (NRC) report "Toxicity Testing in the 21st Century: A Vision and a strategy (Tox21)", published in 2007, calls for a complete paradigm shift in tox-icity testing. A central aspect of the proposed strategy includes the transition from apical end-points in in vivo studies to more mechanistically based in vitro tests. To support and facilitate the transition and paradigm shift in toxicity testing, the Adverse Outcome Pathway (AOP) concept is widely recognized as a pragmatic tool. As case studies, the AOP concept was ap-plied in this work to develop AOPs for proximal tubule injuries initiated by Receptor-mediated endocytosis and lysosomal overload and Inhibition of mtDNA polymerase-. These AOPs were used as a mechanistic basis for the development of in vitro assays for each key event (KE). To experimentally support the developed in vitro assays, proximal tubule cells from rat (NRK-52E) and human (RPTEC/TERT1) were treated with model compounds. To measure the dis-turbance of lysosomal function in the AOP - Receptor-mediated endocytosis and lysosomal overload, polymyxin antibiotics (polymyxin B, colistin, polymyxin B nonapeptide) were used as model compounds. Altered expression of lysosomal associated membrane protein 1/2 (LAMP-1/2) (KE1) and cathepsin D release from lysosomes (KE2) were determined by im-munofluorescence, while cytotoxicity (KE3) was measured using the CellTiter-Glo® cell via-bility assay. Importantly, significant differences in polymyxin uptake and susceptibility be-tween cell lines were observed, underlining the importance of in vitro biokinetics to determine an appropriate in vitro point of departure (PoD) for risk assessment. Compared to the in vivo situation, distinct expression of relevant transporters such as megalin and cubilin on mRNA and protein level in the used cell lines (RPTEC/TERT1 and NRK-52E) could not be con-firmed, making integration of quantitative in vitro to in vivo extrapolations (QIVIVE) neces-sary. Integration of QIVIVE by project partners of the University of Utrecht showed an im-provement in the modelled biokinetic data for polymyxin B. To assess the first key event, (KE1) Depletion of mitochondrial DNA, in the AOP - Inhibition of mtDNA polymerase-, a RT-qPCR method was used to determine the mtDNA copy number in cells treated with mod-el compounds (adefovir, cidofovir, tenofovir, adefovir dipivoxil, tenofovir disoproxil fumarate). Mitochondrial toxicity (KE2) was measured by project partners using the high-content imaging technique and MitoTracker® whereas cytotoxicity (KE3) was determined by CellTiter-Glo® cell viability assay. In contrast to the mechanistic hypothesis underlying the AOP - Inhibition of mtDNA polymerase-, treatment with model compounds for 24 h resulted in an increase rather than a decrease in mtDNA copy number (KE1). Only minor effects on mitochondrial toxicity (KE2) and cytotoxicity (KE3) were observed. Treatment of RPT-EC/TERT1 cells for 14 days showed only a slight decrease in mtDNA copy number after treatment with adefovir dipivoxil and tenofovir disoproxil fumarate, underscoring some of the limitations of short-term in vitro systems. To obtain a first estimation for risk assessment based on in vitro data, potential points of departure (PoD) for each KE were calculated from the obtained in vitro data. The most common PoDs were calculated such as the effect concentra-tion at which 10 \% or 20_\% effect was measured (EC10, EC20), the highest no observed effect concentration (NOEC), the lowest observed effect concentration (LOEC), the benchmark 10 \% (lower / upper) concentrations (BMC10, BMCL10, BMCU10) and a modelled non-toxic con-centration (NtC). These PoDs were then compared with serum and tissue concentrations de-termined from in vivo studies after treatment with therapeutic / supratherapeutic doses of the respective drugs in order to obtain a first estimate of risk based on in vitro data. In addition, AOPs were used to test whether the quantitative key event relationships between key events allow prediction of downstream effects and effects on the adverse outcome (AO) based on measurements of an early key event. Predictions of cytotoxicity from the mathematical rela-tionships showed good concordance with measured cytotoxicity after treatment with colistin and polymyxin b nonapeptide. The work also revealed uncertainties and limitations of the ap-plied strategy, which have a significant impact on the prediction and on a risk assessment based on in vitro results.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{BathePeters2022,
  author    = {Bathe-Peters, Marc},
  title     = {Spectroscopic approaches for the localization and dynamics of β\(_1\)- and β\(_2\)-adrenergic receptors in cardiomyocytes},
  doi       = {10.25972/OPUS-25812},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-258126},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {In the heart the β\(_1\)-adrenergic receptor (AR) and the β\(_2\)-AR, two prototypical G protein-coupled receptors (GPCRs), are both activated by the same hormones, namely adrenaline and noradrenaline. Both receptors couple to stimulatory G\(_s\) proteins, mediate an increase in cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and influence the contractility and frequency of the heart upon stimulation. However, activation of the β\(_1\)-AR, not the β\(_2\)-AR, lead to other additional effects, such as changes in gene transcription resulting in cardiac hypertrophy, leading to speculations on how distinct effects can arise from receptors coupled to the same downstream signaling pathway. In this thesis the question of whether this distinct behavior may originate from a differential localization of these two receptors in adult cardiomyocytes is addressed. Therefore, fluorescence spectroscopy tools are developed and implemented in order to elucidate the presence and dynamics of these endogenous receptors at the outer plasma membrane as well as on the T-tubular network of intact adult cardiomyocytes. This allows the visualization of confined localization and diffusion of the β\(_2\)-AR to the T-tubular network at endogenous expression. In contrast, the β\(_1\)-AR is found diffusing at both the outer plasma membrane and the T-tubules. Upon overexpression of the β\(_2\)-AR in adult transgenic cardiomyocytes, the receptors experience a loss of this compartmentalization and are also found at the cell surface. These data suggest that distinct signaling and functional effects can be controlled by specific cell surface targeting of the receptor subtypes. The tools at the basis of this thesis work are a fluorescent adrenergic antagonist in combination of fluorescence fluctuation spectroscopy to monitor the localization and dynamics of the lowly expressed adrenergic receptors. Along the way to optimizing these approaches, I worked on combining widefield and confocal imaging in one setup, as well as implementing a stable autofocus mechanism using electrically tunable lenses.},
  subject      = {G-Protein gekoppelte Rezeptoren},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Soliman2022,
  author    = {Soliman, Alexander},
  title     = {Einfluss des Gewichtsverlusts auf den oxidativen Stress und den DNS-Schaden in adip{\"o}sen Patient*innen nach bariatrischer Chirurgie},
  doi       = {10.25972/OPUS-25973},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-259737},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Einfluss des Gewichtsverlusts auf den oxidativen Stress und den DNS-Schaden in adip{\"o}sen Patient*innen nach bariatrischer Chirurgie Adipositas ist eine Erkrankung, die durch ein erh{\"o}htes Krebsrisiko neben zahlreichen anderen Komorbidit{\"a}ten mit weitreichenden Folgen f{\"u}r die Gesundheit adip{\"o}ser Patient*innen einhergeht. In der Pathogenese der adipositas-assoziierten Krebsarten sind dabei ein erh{\"o}hter oxidativer Stress sowie die damit einhergehende Sch{\"a}digung der DNS maßgeblich beteiligt. Im Umkehrschluss wurde in der vorliegenden Arbeit der Einfluss eines durch bariatrische Chirurgie induzierten Gewichtsverlusts auf den oxidativen Stress und DNS-Schaden in adip{\"o}sen Patient*innen anhand von Blutproben pr{\"a}operativ sowie 6 und 12 Monate postoperativ untersucht. In einer Subpopulation der Patient*innen konnte eine tendenzielle Verringerung des DNS-Schadens anhand des Comet-Assays in peripheren Lymphozyten beobachtet werden. Im Hinblick auf den oxidativen Stress wurde im Plasma die Eisenreduktionsf{\"a}higkeit als Maß f{\"u}r antioxidative Kapazit{\"a}t sowie Malondialdehyd als Surrogatmarker f{\"u}r das Ausmaß an Lipidperoxidation bestimmt. Weiterhin wurde in Erythrozyten das Gesamtglutathion und oxidierte Glutathion bestimmt. Die oxidativen Stressparameter zeigten insgesamt nach einer initialen Zunahme im oxidativen Stress 6 Monate postoperativ eine r{\"u}ckl{\"a}ufige Tendenz im oxidativen Stress am Studienende. Somit geben die Beobachtungen dieser Arbeit Anlass zur Hoffnung, dass adip{\"o}se Patient*innen durch einen bariatrisch induzierten Gewichtsverlust von einer Verringerung des Krebsrisikos profitieren k{\"o}nnten.},
  subject      = {Magenchirurgie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bertelsmann2022,
  author    = {Bertelsmann, Dietmar},
  title     = {Analysis of the Frequency of Kidney Toxicity in Preclinical Safety Studies using the eTOX Database},
  doi       = {10.25972/OPUS-25710},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-257104},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {This research aimed to obtain reliable data on the frequency of different types of renal toxicity findings in 28-day oral gavage studies in Wistar rats, their consistency across species and study duration, as well as the correlation between histopathological endpoints and routinely used clinical chemistry parameters indicative of kidney injury. Analysis of renal histopathological findings was carried out through extraction of information from the IMI eTOX database. Spontaneous renal histopathological findings in 28-day oral gavage studies in control Wistar rats and beagle dogs confirmed tubular basophilia and renal dilation as the most frequent incidental findings in controls, whereas necrosis and glomerulosclerosis were not identified at all or only rarely as a background lesion. Histopathological evidence of necrosis and glomerulosclerosis was associated with changes in clinical chemistry parameters in 28-day oral gavage Wistar rat studies. Necrosis was frequently accompanied by a statistically significant rise in serum creatinine and serum urea, whereas serum albumin was frequently found to decrease statistically significantly in treatment groups in which necrosis was recorded. In contrast to necrosis, glomerulosclerosis was not associated with statistically significant changes in serum creatinine and urea in any of the 28-day oral gavage Wistar rat treatment groups, but appears to be best reflected by a pattern of statistically significantly lowered serum albumin and serum protein together with a statistically significant increase in serum cholesterol. As might have been expected based on the high background incidences of tubular basophilia and dilation, no consistent changes in any of the clinical chemistry parameters were evident in animals in which renal lesions were con� fined to renal tubular basophilia or dilation. In summary, the routinely provided clinical chemistry parameters are rather insensitive - novel kidney biomarkers such as Cystatin C, β-trace protein and Kidney injury molecule 1 should further be evaluated and integrated into routine preclinical and clinical practice. However, evaluation of clinical chemistry data was limited by the lack of individual animal data. Even though an extensive amount of preclinical studies is accessible through the eTOX database, comparison of consistency across time was limited by the limited number of shorter- and longer term studies conducted with the compounds identified as causing renal histopathological changes within a 28- day study in rats. A high consistency across time for both treatment-related tubular basophilia and treatment-related dilation cannot be confirmed for either of the two effects as these two findings were both induced only rarely in studies over a different treatment-duration other than 28 days after administration of the compounds which provoked the respective effect in a 28-day study. For the finding of necrosis consistency across time was low with the exception of "AZ_GGA_200002321", in which renal papillary necrosis was identified consist� ently throughout different treatment durations (2, 4, 26, 104 weeks). No shorter and longer-term studies were available for the compounds identified as causing glomerulosclerosis within a 28-day study in rats. No consistent findings of the selected histopathological endpoints were identified in any of the corresponding 28-day oral gavage beagle dog studies after treatment with the identical compounds, which caused the respective ef� fect after 28-day treatment in rats. However, in the overwhelming majority of cases, beagle dogs were administered lower doses in these studies in compar� ison to the corresponding 28-day Wistar rat studies. Searching the eTOX database yielded no 28-day oral gavage studies in Wistar and Wistar Han rats in which accumulation of hyaline droplets, tubular atrophy or hyperplasia was recorded. Only one 28-day oral gavage Wistar rat study was identified with the histopathological result of neutrophilic inflammation. Consequently, evaluation of these four renal findings in relation to clinical chemistry parameters and consistency across time and species cannot be made. In summary, this work contributes knowledge through mining and evaluating the eTOX database on a variety of specific renal endpoints that frequently occur after administration of trial substances in 28-day oral gavage studies in Wistar rats in the field of preclinical toxicity with specific focus on their frequency relation to background findings, as well as consistency across time and species. Targeted statistical evaluation of in vivo data within joint research ventures such as the eTOX project, presents an enormous opportunity for an innovative future way of aiding preclinical research towards a more efficient research in the preclinical stage of drug development. This could be achieved through the aug� mentation of methodological strategies and possibly novel software tools in order to predict in vivo toxicology of new molecular entities by means of information that is already available before early stages of the drug development pipeline begin.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Anton2021,
  author    = {Anton, Selma},
  title     = {Characterization of cAMP nanodomains surrounding the human Glucagon-like peptide 1 receptor using FRET-based reporters},
  doi       = {10.25972/OPUS-19069},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-190695},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Cyclic adenosine monophosphate (cAMP), the ubiquitous second messenger produced upon stimulation of GPCRs which couple to the stimulatory GS protein, orchestrates an array of physiological processes including cardiac function, neuronal plasticity, immune responses, cellular proliferation and apoptosis. By interacting with various effector proteins, among others protein kinase A (PKA) and exchange proteins directly activated by cAMP (Epac), it triggers signaling cascades for the cellular response. Although the functional outcomes of GSPCR-activation are very diverse depending on the extracellular stimulus, they are all mediated exclusively by this single second messenger. Thus, the question arises how specificity in such responses may be attained. A hypothesis to explain signaling specificity is that cellular signaling architecture, and thus precise operation of cAMP in space and time would appear to be essential to achieve signaling specificity. Compartments with elevated cAMP levels would allow specific signal relay from receptors to effectors within a micro- or nanometer range, setting the molecular basis for signaling specificity. Although the paradigm of signaling compartmentation gains continuous recognition and is thoroughly being investigated, the molecular composition of such compartments and how they are maintained remains to be elucidated. In addition, such compartments would require very restricted diffusion of cAMP, but all direct measurements have indicated that it can diffuse in cells almost freely. In this work, we present the identification and characterize of a cAMP signaling compartment at a GSPCR. We created a F{\"o}rster resonance energy transfer (FRET)-based receptor-sensor conjugate, allowing us to study cAMP dynamics in direct vicinity of the human glucagone-like peptide 1 receptor (hGLP1R). Additional targeting of analogous sensors to the plasma membrane and the cytosol enables assessment of cAMP dynamics in different subcellular regions. We compare both basal and stimulated cAMP levels and study cAMP crosstalk of different receptors. With the design of novel receptor nanorulers up to 60nm in length, which allow mapping cAMP levels in nanometer distance from the hGLP1R, we identify a cAMP nanodomain surrounding it. Further, we show that phosphodiesterases (PDEs), the only enzymes known to degrade cAMP, are decisive in constraining cAMP diffusion into the cytosol thereby maintaining a cAMP gradient. Following the discovery of this nanodomain, we sought to investigate whether downstream effectors such as PKA are present and active within the domain, additionally studying the role of A-kinase anchoring proteins (AKAPs) in targeting PKA to the receptor compartment. We demonstrate that GLP1-produced cAMP signals translate into local nanodomain-restricted PKA phosphorylation and determine that AKAP-tethering is essential for nanodomain PKA. Taken together, our results provide evidence for the existence of a dynamic, receptor associated cAMP nanodomain and give prospect for which key proteins are likely to be involved in its formation. These conditions would allow cAMP to exert its function in a spatially and temporally restricted manner, setting the basis for a cell to achieve signaling specificity. Understanding the molecular mechanism of cAMP signaling would allow modulation and thus regulation of GPCR signaling, taking advantage of it for pharmacological treatment.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kreutzmann2021,
  author    = {Kreutzmann, Moritz Paul},
  title     = {Untersuchung von Markern f{\"u}r oxidativen Stress und DNA-Sch{\"a}den bei arterieller Hypertonie},
  doi       = {10.25972/OPUS-24338},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-243380},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Patienten mit arterieller Hypertonie haben ein erh{\"o}htes Risiko eine Tumorerkrankung, insbesondere Nierenzellkarzinome, zu entwickeln. Die arterielle Hypertonie ist {\"u}ber die Entstehung von oxidativem Stress mit der Entwicklung von DNA-Sch{\"a}den verkn{\"u}pft, wobei ein hochreguliertes Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) eine entscheidende Rolle einnimmt. Das Ziel dieser Arbeit war es zum einen Hypertoniker (HypAll) und gesunde Kontrollen und zum anderen gut (HypGut) und schlecht (HypSch) eingestellte Hypertoniker unter Ber{\"u}cksichtigung der eingenommenen Antihypertensiva bez{\"u}glich ihrer Level an oxidativem Stress und DNA-Sch{\"a}den zu vergleichen. Zus{\"a}tzlich erfolgte im Rahmen einer L{\"a}ngsschnittanalyse der intraindividuelle Vergleich unter den Hypertonikern. Hierf{\"u}r erfolgte die Bestimmung von SHp, D-ROM und 3-Nitrotyrosin als Marker f{\"u}r oxidativen Stress im Plasma, von 8-oxodG, 15-F2t-Isoprostan und Malondialdehyd als Marker f{\"u}r oxidativen Stress im Urin und von γ-H2AX und Mikrokernen als Marker f{\"u}r DNA-Sch{\"a}den in Lymphozyten. Dabei konnte ein erh{\"o}hter oxidativer Stress in der HypAll-Gruppe verglichen zu den Kontrollen anhand aller Marker f{\"u}r oxidativen Stress mit Ausnahme von Malondialdehyd festgestellt werden. Nach Altersadjustierung zeigte sich dieser Gruppenunterschied nur noch f{\"u}r die Proteinstressmarker SHp und 3-Nitrotyrosin signifikant. Bez{\"u}glich der Marker f{\"u}r DNA-Sch{\"a}den ergab sich kein Unterschied zwischen HypAll und Kontrollen. Ebenso zeigte sich kein signifikanter Unterschied in den Leveln f{\"u}r oxidativen Stress und DNA-Sch{\"a}den zwischen der HypGut- und HypSch-Gruppe. Zuletzt konnte im Rahmen der L{\"a}ngsschnittstudie ein positiver Zusammenhang zwischen der Entwicklung des Blutdrucks und des oxidativen Stresses anhand der Ver{\"a}nderung von D-ROM und des systolischen Blutdrucks beobachtet werden. Die teils nicht-signifikanten und teils mangelnden Unterschiede zwischen HypAll und Kontrollen sowie zwischen HypGut und HypSch sind am ehesten durch das besondere Patientengut, welches sich auch grundlegend von dem anderer vergleichbarer Studien unterscheidet, erkl{\"a}rbar. Die Patienten mit therapieresistenter Hypertonie (TRH) zeichnen sich durch eine langj{\"a}hrige Einnahme zahlreicher Antihypertensiva aus. Diese, insbesondere die RAAS-wirksamen, besitzen eine {\"u}ber die reine Blutdrucksenkung hinausgehende antioxidative und antigenotoxische Wirkung, welche vermutlich zu einer Angleichung der Level f{\"u}r oxidativen Stress und DNA-Sch{\"a}den gef{\"u}hrt hat. Um die Dynamik der Biomarker und den Einfluss der Antihypertensiva auf oxidativen Stress und DNA-Sch{\"a}den besser zu verstehen, sind weitere Studien {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Beobachtungszeitraum sowie mit zus{\"a}tzlich therapienaiven Hypertonikern sinnvoll. Die weitere Erforschung von Biomarkern, um sie im klinischen Alltag zur Verbesserung der Patientenbehandlung einsetzen zu k{\"o}nnen, ist notwendig.},
  subject      = {Oxidativer Stress},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schott2021,
  author    = {Schott, Lea Marie},
  title     = {In vitro Untersuchung zur Genotoxizit{\"a}t ausgew{\"a}hlter Pyrrolizidinalkaloide},
  doi       = {10.25972/OPUS-24171},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-241716},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Pyrrolizidinalkaloide (PA) sind sekund{\"a}re Pflanzenstoffe, welche {\"u}ber Nahrungsmittel in den menschlichen Organismus gelangen k{\"o}nnen. Zahlreiche Studien belegen, dass PA in der Leber verstoffwechselt und dabei in aktive genotoxische Metabolite umgewandelt werden. Diese verursachen vor allem in der Leber zellul{\"a}re Sch{\"a}den, was sich klinisch in Form einer hepatischen ven{\"o}sen okklusiven Leberkrankheit, aber auch in der Entstehung von Tumoren zeigt. Die vorliegende Arbeit testet das genotoxische Potential der drei PA Lasiocarpin, Senecionin und Seneciphyllin anhand der Leberzelllinie Huh6 mit Hilfe des Mikrokerntests. Dar{\"u}ber hinaus wird die Wirkung von Lasiocarpin auf den intrazellul{\"a}ren Glutathion-Gehalt, die Superoxidproduktion und das mitochondriale Membranpotential analysiert. Zudem werden sowohl der eventuell negative Einfluss einer Glutathion Depletion, als auch die m{\"o}glicherweise sch{\"u}tzenden Effekte des pflanzlichen Antioxidans Delphinidin in Bezug auf die Genotoxizit{\"a}t von Lasiocarpin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass alle drei ausgew{\"a}hlten PA einen signifikanten Anstieg der Mikrokernfrequenz bewirken.Unsere Messungen zeigten f{\"u}r Lasiocarpin eine dezente Reduktion des Glutathion Gehalts. Dagegen f{\"u}hrte eine Glutathion-Depletion in den Huh6 Zellen zu keiner Steigerung der Genotoxizit{\"a}t von Lasiocarpin. In Kombination mit dem Antioxidans Delphinidin zeigte sich f{\"u}r Lasiocarpin eine signifikante Reduktion der Mikrokernfrequenz. Abschließend ist anzumerken, dass in Zukunft vor allem die Wechselwirkung der PA untereinander und mit anderen (Pflanzen-)bestandteilen f{\"u}r eine verbesserte Risikoabsch{\"a}tzung der PA-Exposition untersucht werden sollte.},
  subject      = {Pyrrolizidinalkaloide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kodandaraman2021,
  author    = {Kodandaraman, Geema},
  title     = {Influence of insulin-induced oxidative stress in genotoxicity and disease},
  doi       = {10.25972/OPUS-24200},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-242005},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Hormones are essential components in the body and their imbalance leads to pathological consequences. T2DM, insulin resistance and obesity are the most commonly occurring lifestyle diseases in the past decade. Also, an increased cancer incidence has been strongly associated with obese and T2DM patients. Therefore, our aim was to study the influence of high insulin levels in accumulating DNA damage in in vitro models and patients, through the induction of oxidative stress. The primary goal of this study was to analyze the genotoxicity induced by the combined action of two endogenous hormones (insulin and adrenaline) with in vitro models, through the induction of micronuclei and to see if they cause an additive increase in genomic damage. This is important for multifactorial diseases having high levels of more than one hormone, such as metabolic syndrome and conditions with multiple pathologies (e.g., T2DM along with high stress levels). Furthermore, the combination of insulin and the pharmacological inhibition of the tumor suppressor gene: PTEN, was to be tested in in vitro models for their genotoxic effect and oxidative stress inducing potential. As the tumor suppressor gene: PTEN is downregulated in PTEN associated syndromes and when presented along with T2DM and insulin resistance, this may increase the potential to accumulate genomic damage. The consequences of insulin action were to be further elucidated by following GFP-expressing cells in live cell-imaging to observe the ability of insulin, to induce micronuclei and replicative stress. Finally, the detrimental potential of high insulin levels in obese patients with hyperinsulinemia and pre-diabetes was to be studied by analyzing markers of oxidative stress and genomic damage. In summary, the intention of this work was to understand the effects of high insulin levels in in vitro and in patients to understand its relevance for the development of genomic instability and thus an elevated cancer risk.},
  subject      = {Insulin},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Reimann2021,
  author    = {Reimann, Hauke},
  title     = {Schicksal von Mikrokernen bzw. mikrokernhaltigen Zellen und Bedeutung von Mikrokernen als Biomarker},
  doi       = {10.25972/OPUS-24010},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-240109},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Mikrokerne sind als wichtiger Biomarker in der Gentoxizit{\"a}tsforschung seit langer Zeit etabliert und ihre Bildung ist mechanistisch gut verstanden, wohingegen das Mikrokernschicksal und die genaue Funktion von Mikrokernen in der Kanzerogenese unzureichend erforscht sind. Um das Schicksal von Mikrokernen und mikrokernhaltigen Zellen {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum zu untersuchen, wurden HeLa-Zellen, die mit einem GFP-markierten Histon H2B transfiziert worden sind, mittels Lebendzellmikroskopie nach Behandlung mit verschiedenen gentoxischen Agenzien f{\"u}r 96 h untersucht. Parameter wie die Mitose- oder Zelltodrate wurden dabei ebenso wie das Schicksal der Mikrokerne dokumentiert. W{\"a}hrend Persistenz und Reinkorporation von Mikrokernen h{\"a}ufig beobachtet wurden, waren Degradation und Auswurf von Mikrokernen selten bis gar nicht zu sehen. Auch konnte ein Teil der mikrokernhaltigen Zellen {\"u}ber mehrere Zellteilungen persistieren und proliferieren, wodurch die in Mikrokernen manifestierte chromosomale Instabilit{\"a}t unver{\"a}ndert bleiben kann. Ein eindeutiger Substanzeinfluss auf das Mikrokernschicksal konnte nicht ausgemacht werden. Extrusion sollte weiterhin durch Behandlung mit Hydroxyurea oder Cytochalasin B in Kombination mit gentoxischer Behandlung induziert werden, es wurde jedoch kein Effekt auf die Extrusionsrate beobachtet. Degradation wurde mittels γH2AX-Antik{\"o}rperf{\"a}rbung und transduziertem dsRed-markierten Autophagiemarker LC3B in HeLa-H2B-GFP-Zellen untersucht. Trotz erh{\"o}hter DNA-Degradation in Mikrokernen wurde nur selten eine Ko-Lokalisierung mit LC3B beobachtet. Daf{\"u}r gab es in HeLa-H2B-GFP-Zellen, die zus{\"a}tzlich mit dsRed markierten Kernmembranmarker Lamin B1 transduziert worden sind, Anzeichen f{\"u}r eine eingeschr{\"a}nkte Mikrokernmembranintegrit{\"a}t. Weiterhin wurden Zytokinese-Block Mikrokerntests nach Behandlung mit Thebain mit und ohne metabolische Aktivierung sowie Celecoxib und Celecoxibderivaten durchgef{\"u}hrt. Hierbei wurde nach Thebainbehandlung nur ohne metabolische Aktivierung und bei Anwesenheit von Zytotoxizit{\"a}t mehr Mikrokerne gefunden, w{\"a}hrend nach Behandlung mit Celecoxib und Celecoxibderivaten kein Anstieg beobachtet wurde. Zus{\"a}tzlich wurde der Einfluss durch neurodegenerative Ver{\"a}nderungen auf Mundschleimhautzellen in zwei großen Kohorten untersucht, wobei keine Effekte auf die H{\"a}ufigkeit von Mikrokernen oder mikrokernhaltigen Zellen zugeordnet werden konnten, w{\"a}hrend es teilweise bei Parametern, die auf Zytotoxizit{\"a}t hindeuten, zu Ver{\"a}nderungen kam. Es konnte insgesamt gezeigt werden, dass Mikrokerne und mikrokernhaltige Zellen zus{\"a}tzlich zu ihrer Funktion als Biomarker {\"u}ber wenigstens mehrere Zellteilungen bestehen bleiben k{\"o}nnen. Auf diese Weise k{\"o}nnen sie z. B. {\"u}ber Chromothripsis zu einer beschleunigten Kanzerogenese f{\"u}hren, was zu einer schlechten Prognose f{\"u}r Krebspatienten f{\"u}hren kann.},
  subject      = {Kleinkern},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Konrad2021,
  author    = {Konrad, Charlotte},
  title     = {Biochemische Charakterisierung von cAMP-Gradienten - Einfluss von Phosphodiesterasen},
  doi       = {10.25972/OPUS-20572},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-205728},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Cyclisches Adenosinmonophosphat ist ein ubiquit{\"a}rer zweiter Botenstoff zahlreicher Signalwege im menschlichen K{\"o}rper. Auf eine Vielzahl verschiedenster extrazellul{\"a}rer Signale folgt jedoch eine Erh{\"o}hung desselben intrazellul{\"a}ren Botenstoffs - cAMP. Nichtsdestotrotz schafft es die Zelle, Signalspezifit{\"a}t aufrecht zu erhalten. Ein anerkanntes, wenn auch bisher unverstandenes Modell, um dieses zu erm{\"o}glichen, ist das Prinzip der Kompartimentierung. Die Zelle besitzt demnach Areale verschieden hoher cAMP-Konzentrationen, welche lokal begrenzt einzelne Signalkaskaden beeinflussen und somit eine differenzierte Signal{\"u}bertragung erm{\"o}glichen. Eine m{\"o}gliche Ursache f{\"u}r die Ausbildung solcher Bereiche geringerer cAMP- Konzentrationen (hier als Dom{\"a}nen bezeichnet), ist die hydrolytische Aktivit{\"a}t von Phosphodiesterasen (PDEs), welche als einzige Enzyme die F{\"a}higkeiten besitzen, cAMP zu degradieren. In dieser Arbeit wird der Einfluss der cAMP-Hydrolyse verschiedener PDEs auf die Gr{\"o}ße dieser Dom{\"a}nen evaluiert und mit denen der PDE4A1 verglichen, welche bereits durch unsere Arbeitsgruppe aufgrund ihrer Gr{\"o}ße als Nanodom{\"a}nen definiert wurden. Der Fokus wird dabei auf den Einfluss von kinetischen Eigenschaften der Phosphodiesterasen gelegt. So werden eine PDE mit hoher Umsatzgeschwindigkeit (PDE2A3) und eine PDE mit hoher Substrataffinit{\"a}t (PDE8A1) verglichen. Mithilfe sogenannter Linker, Abstandshaltern definierter L{\"a}nge, werden zus{\"a}tzlich die Nanodom{\"a}nen ausgemessen, um einen direkten Zusammenhang zwischen Gr{\"o}ße und kinetischer Eigenschaft anzugeben. Die Zusammenschau der Ergebnisse zeigt, dass die maximale Umsatzgeschwindigkeit der Phosphodiesterasen direkt mit der Gr{\"o}ße der Nanodom{\"a}nen korreliert. Durch den unmittelbaren Vergleich der gesamten PDE mit ihrer katalytischen Dom{\"a}ne wird zus{\"a}tzlich der Einfluss von regulatorischen Dom{\"a}nen evaluiert. Es wird gezeigt, dass diese cAMP-Gradienten modulieren k{\"o}nnen. Bei der PDE2A3 geschieht die Modulation u.a. durch Stimulation mit cGMP, welche h{\"o}chstwahrscheinlich dosisabh{\"a}ngig ist und somit graduell verl{\"a}uft. Hiermit pr{\"a}sentieren sich die Dom{\"a}nen als dynamische Bereiche, d.h. sie k{\"o}nnen in ihrer Auspr{\"a}gung reguliert werden. In dieser Arbeit wird die Hypothese best{\"a}tigt, dass Phosphodiesterasen eine wichtige Rolle in der Kompartimentierung von cAMP spielen, die Gruppe jedoch inhomogener ist, als bislang angenommen. Die Gradienten-Bildung l{\"a}sst sich nicht bei jeder Phosphodiesterase darstellen (PDE8A1). Einige Phosphodiesterasen (PDE2A3) jedoch bilden Kompartimente, die durch externe Stimuli in ihrer Gr{\"o}ße reguliert werden k{\"o}nnen. Die Arbeit legt den Grundstein zur breiteren Charakterisierung des spezifischen Einflusses weiterer PDEs auf cAMP-Kompartimentierung, welches nicht nur das Verst{\"a}ndnis der Kompartimentierungs-Strategien voranbringt, sondern auch essentiell f{\"u}r das Verst{\"a}ndnis der Pathophysiologie zahlreicher Krankheitsbilder, aber auch f{\"u}r das Verst{\"a}ndnis bereits angewandter aber auch potentiell neuer Medikamente ist.},
  subject      = {Cyclo-AMP},
  language  = {de}
}