@phdthesis{Gutjahr2019,
  author    = {Gutjahr, Fabian Tobias},
  title     = {Neue Methoden der physiologischen Magnet-Resonanz-Tomographie: Modellbasierte T1-Messungen und Darstellung von chemischem Austausch mit positivem Kontrast},
  doi       = {10.25972/OPUS-16106},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-161061},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war es, neue quantitative Messmethoden am Kleintier, insbesondere die Perfusionsmessung am M{\"a}useherz, zu etablieren. Hierf{\"u}r wurde eine retrospektiv getriggerte T1-Messmethode entwickelt. Da bei retrospektiven Methoden keine vollst{\"a}ndige Abtastung garantiert werden kann, wurde ein Verfahren gefunden, das mit Hilfe von Vorwissen {\"u}ber das gemessene Modell sehr effizient die fehlenden Daten interpolieren kann. Mit Hilfe dieser Technik werden dynamische T1-Messungen mit hoher r{\"a}umlicher und zeitlicher Aufl{\"o}sung m{\"o}glich. Dank der hohen Genauigkeit der T1-Messmethode l{\"a}sst sich diese f{\"u}r die nichtinvasive Perfusionsmessung am M{\"a}useherz mittels der FAIR-ASL-Technik nutzen. Da auf Grund der retrospektiven Triggerung Daten an allen Positionen im Herzzyklus akquiriert werden, konnten T1- und Perfusionskarten nach der Messung zu beliebigen Punkten im Herzzyklus rekonstruiert werden. Es bietet sich an, Techniken, die f{\"u}r die myokardiale Perfusion angewandt werden, auch f{\"u}r die Nierenperfusionsmessung zu verwenden, da die Niere in ihrer Rinde (Cortex) eine {\"a}hnlich hohe Perfusion aufweist wie das Myokard. Gleichzeitig f{\"u}hren Nierenerkrankungen oftmals zu schlechter Kontrastmittelvertr{\"a}glichkeit, da diese bei Niereninsuffizienz u.U. zu lange im K{\"o}rper verweilen und die Niere weiter sch{\"a}digen. Auch deshalb sind die kontrastmittelfreien Spin-Labeling-Methoden hier interessant. Die FAIR-ASL-Technik ist jedoch an M{\"a}usen in koronaler Ansicht f{\"u}r die Niere schlecht geeignet auf Grund des geringen Unterschieds zwischen dem markierten und dem Vergleichsexperiment. Als L{\"o}sung f{\"u}r dieses Problem wurde vorgeschlagen, die Markierungsschicht senkrecht zur Messschicht zu orientieren. Hiermit konnte die Sensitivit{\"a}t gesteigert und gleichzeitig die Variabilit{\"a}t der Methode deutlich verringert werden. Mit Hilfe von kontrastmittelgest{\"u}tzten Messungen konnten auch das regionale Blutvolumen und das Extrazellularvolumen bestimmt werden. In den letzten Jahren hat das Interesse an Extrazellularvolumenmessungen zugenommen, da das Extrazellularvolumen stellvertretend f{\"u}r diffuse Fibrose gemessen werden kann, die bis dahin nichtinvasiven Methoden nicht zug{\"a}nglich war. Die bisher in der Literatur verwendeten Quantifizierungsmethoden missachten den Einfluss, den das H{\"a}matokrit auf den ECV-Wert hat. Es wurde eine neue Korrektur vorgeschlagen, die allerdings zus{\"a}tzlich zur ECV-Messung auch eine RBV-Messung ben{\"o}tigt. Durch gleichzeitige Messung beider Volumenanteile konnte auch erstmals das Extrazellulare-Extravaskul{\"a}re-Volumen bestimmt werden. Eine g{\"a}nzlich andere kontrastmittelbasierte Methode in der MRT ist die Messung des chemischen Austauschs. Hierbei wirkt das Kontrastmittel nicht direkt beschleunigend auf die Relaxation, sondern der Effekt des Kontrastmittels wird gezielt durch HF-Pulse an- und ausgeschaltet. Durch den chemischen Austausch kann die Auswirkung der HF-Pulse akkumuliert werden. Bislang wurde bei solchen Messungen ein negativer Kontrast erzeugt, der ohne zus{\"a}tzliche Vergleichsmessungen schwer detektierbar war. Im letzten Teil dieser Arbeit konnte eine neue Methode zur Messung des chemischen Austauschs gezeigt werden, die entgegen der aus der Literatur bekannten Methoden nicht S{\"a}ttigung, sondern Anregung {\"u}bertr{\"a}gt. Diese {\"A}nderung erlaubt es, einen echten positiven chemischen Austausch-Kontrast zu erzeugen, der nicht zwingend ein Vergleichsbild ben{\"o}tigt. Gleichzeitig erm{\"o}glicht die Technik, dadurch dass Anregung {\"u}bertragen wird, die Phase der Anregung zu kontrollieren und nutzen. Eine m{\"o}gliche Anwendung ist die Unterscheidung verschiedener Substanzen in einer Messung. In der Summe wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene robuste Methoden eta- bliert, die die M{\"o}glichkeiten der quantitativen physiologischen MRT erweitern.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hilbert2017,
  author    = {Hilbert, Fabian Michael},
  title     = {Neue Methoden und Modelle f{\"u}r die diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie der Niere},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-141149},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Diffusionsgewichtete MR-Bilder sind ein wichtiger Bestandteil f{\"u}r die klinische Diagnostik verschiedener Pathologien, wie z.B. bei Schlaganfall oder Tumoren. Meistens wird ein mono-exponentielles Diffusionsmodell verwendet und {\"u}ber verschiedene Raumrichtungen gemittelt. Der Einfluss von Fluss auf das diffusionsgewichtete Signal und eine m{\"o}gliche Richtungsabh{\"a}ngigkeit werden dabei vernachl{\"a}ssigt. Dabei machen Diffusionsmodelle, die mehr Eigenschaften des Signals abbilden, unter Umst{\"a}nden eine genauere Diagnostik m{\"o}glich. Mit DTI wird die Richtungsabh{\"a}ngigkeit der Diffusion erfasst und bei IVIM wird der Beitrag von Fluss zum Signal ber{\"u}cksichtigt. Die Niere ist ein stark strukturiertes Organ und weist Anisotropie in der Diffusion auf. Außerdem ist die Niere ein sehr gut durchblutetes Organ. DTI und IVIM beschreiben also unabh{\"a}ngig voneinander zwei wichtige Aspekte des diffusionsgewichteten Signals in der Niere, ohne dass der Vorteil des jeweils anderen Modells Beachtung findet. In dieser Arbeit wurde das Modell IVOF zur umfassenden Beschreibung von Diffusionssignal vorgestellt, bei dem sowohl die Richtungsabh{\"a}ngigkeit der Diffusion, als auch das Signal der fließenden Spins und deren Richtungsabh{\"a}ngigkeit abgebildet wird. Die Vorteile von DTI und IVIM werden also in IVOF vereint und dar{\"u}ber hinaus auch die m{\"o}gliche Anisotropie die Flusssignals ber{\"u}cksichtigt. Es konnte gezeigt werden, dass dieses Modell das diffusionsgewichtete Signal in der menschlichen Niere besser beschreibt als die herk{\"o}mmlichen Modelle (DTI und IVIM) und auch besser als eine Kombination von DTI und IVIM, bei der ein isotroper Flussanteil des Signals angenommen wird. Es wurde weiterhin gezeigt, dass selbst wenn der Flussanteil im verwendeten Diffusionsmodell ber{\"u}cksichtigt wird, der tats{\"a}chlich gemessene Flussanteil in der Niere von der Art der Messung, d.h. Bewegungsempfindlichkeit des Gradientenschemas abh{\"a}ngt. Das bedeutet, dass der mikroskopische Fluss in der Niere nicht, wie h{\"a}ufig angenommen, komplett zeitlich inkoh{\"a}rent ist. Bei Vergleichen von IVIM Studien an der Niere ist es deshalb notwendig, die Bewegungsempfindlichkeit der jeweiligen Gradientenschemata zu ber{\"u}cksichtigen. Wie groß das absolute Verh{\"a}ltnis von koh{\"a}rent zu inkoh{\"a}rent fließendem Signal ist, konnte nicht festgestellt werden. Ebenso wenig konnte die absolute Flussgeschwindigkeit bzw. die Art des Flusses (Laminare Str{\"o}mung, Pfropfenstr{\"o}mung, oder andere) ermittelt werden. TSE hat sich als vielversprechendes, artefaktfreies Verfahren f{\"u}r die Aufnahme diffusionsgewichteter Bilder der Niere gezeigt. Im Vergleich mit dem Standardverfahren EPI wurden {\"a}hnliche Werte der Parameter von DTI und IVIM gefunden. Abweichungen zwischen EPI und TSE sind vor allem durch die Unsch{\"a}rfe der TSE Bilder aufgrund von T2-Zerfall zu erkl{\"a}ren. Bis zur klinischen Anwendbarkeit diffusionsgewichteter TSE Bilder bzw. Parameterkarten sind noch einige Weiterentwicklungen der Methode n{\"o}tig. Vor allem sind sch{\"a}rfere TSE Bilder erstrebenswert und es sollten mehrere Schichten in einer klinisch vertretbaren Zeitspanne aufgenommen werden, ohne dass dabei die zul{\"a}ssigen SAR Grenzwerte {\"u}berschritten werden. Bei allen Untersuchungen in dieser Arbeit handelt es sich um Machbarkeitsstudien. Daher wurden alle Messungen nur an erwachsenen, gesunden Probanden durchgef{\"u}hrt, um zu zeigen, dass das jeweilige vorgeschlagene Modell zu den Daten passt bzw. dass die vorgeschlagene Methode prinzipiell funktioniert. Bei welchen Pathologien die hier vorgeschlagenen Methoden und Modelle einen diagnostischen Nutzen haben, muss in zuk{\"u}nftigen Studien erforscht werden. Außerdem wurden keine b- Werte zwischen 0 und 200 s/mm2 aufgenommen, bei denen fließende Spins noch signifikant zum Signal beitragen. Betrachtet man die Ergebnisse der Diffusionsbildgebung mit verschiedenen m1 in dieser Arbeit, dann ist neben dem b-Wert auch die Bewegungsempfindlichkeit m1 n{\"o}tig, um das Signal in diesem Bereich korrekt zu beschreiben. Alles in allem sollte der Beitrag von Fluss zum diffusionsgewichteten MR-Signal in der Niere immer ber{\"u}cksichtigt werden. Die vielf{\"a}ltigen Einfl{\"u}sse, die unterschiedliche Parameter auf das Signal von Mikrofluss haben, wurden in dieser Arbeit untersucht und pr{\"a}sentieren weiterhin ein spannendes Feld f{\"u}r kommende Studien. Diffusionsgewichtete TSE Sequenzen sind auch f{\"u}r die klinische Diagnostik eine potentielle Alternative zu Artefakt-anf{\"a}lligen EPI Sequenzen. Bis dahin sollten jedoch die Bildsch{\"a}rfe und Abdeckung der diffusionsgewichteten TSE Sequenz weiter verbessert werden.},
  subject      = {Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomografie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hoppensack2013,
  author    = {Hoppensack, Anke},
  title     = {Entwicklung eines humanen In-vitro-Modells des renalen proximalen Tubulus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-81562},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Epithelzellen des renalen proximalen Tubulus resorbieren große Mengen an Wasser, Glucose und weiteren wertvollen Substanzen aus dem Prim{\"a}rharn, um deren Ausscheidung zu verhindern. Weiterhin sekretieren sie harnpflichtige Substanzen in den Prim{\"a}rharn und sind in der Lage, in die Zelle aufgenommene Substanzen enzymatisch umzusetzen. Diese Funktionen machen den renalen proximalen Tubulus zu einer wichtigen Einheit f{\"u}r die Nie-renfunktion. Sie f{\"u}hren aber auch zu einer hohen Empfindlichkeit gegen{\"u}ber toxischen Effek-ten von Fremdstoffen. Daher ist ein In-vitro-Modell des renalen proximalen Tubulusepithels sowohl f{\"u}r die Erforschung physiologischer und pathologischer Mechanismen als auch zur Testung der Toxizit{\"a}t von Substanzen, insbesondere neuen Arzneimitteln, bedeutend. Ein weiteres Forschungsfeld, f{\"u}r das ein In-vitro-Gewebe von großem Nutzen w{\"a}re, ist die Ent-wicklung von bioartifiziellen Nierenersatzsystemen. Aufgrund Spezies-spezifischer Unterschiede, z.B. in der Expression von Transportproteinen und Enzymen, ist ein Modell mit humanen Zellen anzustreben. Bisher besteht jedoch ein Mangel an Modellen, die das renale proximale Tubulusepithel f{\"u}r die oben genannten An-wendungsbereiche ad{\"a}quat abbilden. Das Ziel dieser Arbeit war deshalb der Aufbau eines humanen In-vitro-Modells des renalen proximalen Tubulus unter Verwendung von humanen Nierenzellen (human kidney-derived cells, hKDCs), die Eigenschaften renaler Vorl{\"a}uferzellen aufweisen. In Kombination mit die-sen Zellen wurden verschiedene Kultursubstrate getestet. Dabei zeigte sich, dass die Zellen sowohl in Zellkulturplatten als auch auf Kollagen-Typ-I-beschichteten Insertmembranen mehrschichtig wachsen, ohne die typische Morphologie renaler proximaler Tubuluszellen auszubilden. In einem dreidimensionalen Kollagen-Typ-I-Hydrogel bildeten die hKDCs hin-gegen tubul{\"a}re bzw. zyst{\"a}re Strukturen mit einer kubischen bis hochprismatischen Morpho-logie. Da f{\"u}r die oben erw{\"a}hnten Anwendungsbereiche jedoch eine planare Zellschicht ben{\"o}-tigt wird, erfolgte die Testung weiterer biologischer Matrices. Diese waren die Small intestinal submucosa (SIS) und das Biological vascularized scaffold (BioVaSc). Beide ließen sich aus porcinem D{\"u}nndarm herstellen, wobei bei der SIS die Mucosa sowie das Mesenterium ent-fernt wurden. Bei der BioVaSc handelt es sich um ein Darmsegment mit erhaltenem Ge-f{\"a}ßsystem, dass zur Perfusion genutzt wird. Nach ihrer Kultur auf der SIS wiesen die hKDCs das typische Wachstum und die charakteris-tische Morphologie des renalen proximalen Tubulusepithels auf. Dazu geh{\"o}ren die Kontakt-hemmung, die das einschichtige Wachstum erm{\"o}glicht, die kubisch bis hochprismatische Morphologie sowie die Bildung eines B{\"u}rstensaums an der apikalen Zellmembran. Anhand einer Kollagen-Typ-IV- und einer Alcianblau-F{\"a}rbung ließ sich die Bildung einer Basalmemb-ran an der Grenze zur SIS nachweisen. B{\"u}rstensaum- und Basalmembranbildung zeigten die zellul{\"a}re Polarisierung. Weiterhin waren typische Markerproteine renaler proximaler Tu-buluszellen wie N-Cadherin und Aquaporin-1 immunhistochemisch, zum Teil deutlich st{\"a}rker als bei den Ausgangszellen, nachweisbar. Dies belegt einen positiven Einfluss der extrazellu-l{\"a}ren Matrixkomponenten der SIS auf die Ausbildung von Charakteristika des renalen proxi-malen Tubulusepithels. Die Albuminaufnahme als spezifische Funktion war ebenfalls nach-weisbar. Die molekularen Ver{\"a}nderungen der hKDCs w{\"a}hrend der Kultivierung auf der SIS ließen sich weiterhin mittels Raman-Spektroskopie best{\"a}tigen. Aufgrund der starken Interak-tion zwischen Tubulusepithel und umgebenden Kapillarnetzwerk wurde weiterhin die Co-Kultur mit Endothelzellen etabliert. F{\"u}r den Vergleich der hKDCs mit einer etablierten humanen Zelllinie renaler proximaler Tu-buluszellen wurde die HK-2-Zelllinie verwendet. Mit dieser Zelllinie ließen sich die Ergebnisse der hKDCs jedoch nicht reproduzieren, was auf die fehlende Sensitivit{\"a}t der transformierten Zelllinie auf die Substrateigenschaften zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. In der dynamischen Kultur mit der BioVaSc als Matrix waren ein inhomogenes Wachstum sowie eine variierende Markerexpression zu beobachten. Die ließ sich vor allem auf den starken Einfluss der Aussaatdichte sowie die Festigkeit der Matrix zur{\"u}ckf{\"u}hren. Bei einer erfolgreichen Optimierung der Kultur kann dieses Modell jedoch f{\"u}r komplexere Studien in der pharmakologischen Entwicklung n{\"u}tzlich sein. Mit der Kombination aus hKDCs und SIS ist es gelungen, eine einzelne, durchg{\"a}ngige Zell-schicht zu generieren, die wichtige Charakteristika des renalen proximalen Tubulusepithels aufweist. Weitere Untersuchungen sind nun n{\"o}tig, um die Funktionalit{\"a}t des Modells weiter-gehend zu charakterisieren (z.B. der Transport von Substanzen und Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber toxischen Substanzen). Anschließend kann es f{\"u}r die spezifischen Anwendungen weiterentwickelt werden.},
  subject      = {Niere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hoffmann2010,
  author    = {Hoffmann, Dana},
  title     = {Neue Biomarker zum Nachweis von Nierentoxizit{\"a}t},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48562},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Der Prozess von der Entdeckung und Entwicklung eines potentiellen Arzneistoffs bis zu dessen Zulassung ist extrem kosten\&\#8208; und zeitintensiv und eine Vielzahl dieser Stoffe kann aufgrund toxischer Nebenwirkungen in pr{\"a}klinischen Studien nicht weiterentwickelt werden. Dabei ist die Niere eines der Hauptziele von Xenobiotika\&\#8208;induzierter Organtoxizit{\"a}t, jedoch ist eine fr{\"u}he Detektion von Nierensch{\"a}den schwierig. Den derzeitig verwendeten klinischen Parameter, wie Blutharnstoff (BUN) und Serumkreatinin fehlt es an Sensitivit{\"a}t und Spezifit{\"a}t, da sie Fremdstoff\&\#8208;induzierte Toxizit{\"a}t meist erst aufzeigen, wenn schon ein erheblicher Teil der Nierenfunktion beeintr{\"a}chtigt ist. Daher ist es notwendig, empfindlichere und zuverl{\"a}ssigere Biomarker zu identifizieren und zu validieren, welche kleinste Nierensch{\"a}digungen fr{\"u}her als traditionelle Parameter erkennen. In den letzten Jahren wurden in der Literatur aber auch von verschiedenen Projekten eine Reihe neuer gen\&\#8208;basierender und Urinbiomarker (Kim\&\#8208;1, Clusterin, Lipocalin\&\#8208;2, Timp\&\#8208;1) identifiziert. Ziel dieser Dissertation war es die Aussagekraft dieser Marker im Vergleich zu traditionellen Endpunkten, einschließlich klinische Chemie und Histopathologie an Gewebe\&\#8208;, Urin\&\#8208; und Serumproben von m{\"a}nnlichen Ratten, welche mit Modellsubstanzen f{\"u}r Nephrotoxizit{\"a}t (Aristolochias{\"a}ure und Gentamicin) oder nephrotoxischen Arzneistoffkandidaten (PredTox Projekt) behandelt wurden, mittels qRT\&\#8208;PCR, Immunhistochemie und ELISA zu untersuchen. Zusammenfassend kann man sagen, dass die Effekte auf Ebene der Gen\&\#8208; und Proteinexpression generell sehr gut mit den histopathologischen Ver{\"a}nderungen korrelieren. Sie konnten meist fr{\"u}her oder in niedrigeren Dosierungen als die traditionellen Nierenmarker BUN und Serumkreatinin detektiert werden. Eine erh{\"o}hte Expression und Exkretion von Kim\&\#8208;1 zeigte sich in allen Studien als eine der fr{\"u}hesten Antworten auf Sch{\"a}digung der proximalen Tubuli und stellt somit den empfindlichsten Biomarker dar. Die erh{\"o}hte Ausscheidung von Clusterin konnte teilweise vor einer ver{\"a}nderten Gen\&\#8208; und Proteinexpression im Gewebe detektiert werden und unterst{\"u}tzen die Verwendung von Clusterin als nicht\&\#8208;invasiven Biomarker. Obwohl eine gesteigerte Exkretion von Lipocalin\&\#8208;2 sehr fr{\"u}h nach Sch{\"a}digung des proximalen Tubulus detektiert werden konnte, ist diese nicht spezifisch f{\"u}r einen Nierenschaden. Dennoch k{\"o}nnte die vermehrte Expression/Ausscheidung von Lipocalin\&\#8208;2 als fr{\"u}he Antwort auf eine Entz{\"u}ndung oder einen Gewebeschaden eine sinnvolle Erg{\"a}nzung der routinem{\"a}ßigen Testung auf Toxizit{\"a}t darstellen. Ebenfalls konnte ein dosis\&\#8208; und zeitabh{\"a}ngiger Konzentrationsanstieg von einem Großteil der potentiellen Biomarker des „WideScreen™ Rat Kidney Toxicity Panels 1 and 2" im Urin beobachtet werden. Da jedoch die potentiellen Biomarker unterschiedliche Empfindlichkeiten besitzen und unter Umst{\"a}nden auch vom Mechanismus der Toxizit{\"a}t von Verbindungen abh{\"a}ngen, erscheint eine Kombination von verschiedenen Biomarkern zur fr{\"u}hzeitigen Erkennung von proximalen Nierensch{\"a}den sowie zur Verlaufskontrolle von Nierenerkrankungen sinnvoll. Durch die einfache Probenahme und leichte Bestimmung ist die Messung der neuen potentiellen Nierenbiomarker im Urin neben der Bestimmung der traditionellen Parameter der klinischen Chemie sowie der Histopathologie sinnvoll f{\"u}r die Identifizierung von Nierensch{\"a}digungen in pr{\"a}klinischen Studien.},
  subject      = {Biomarker},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rached2009,
  author    = {Rached, Eva Katharina},
  title     = {Neue Ans{\"a}tze zur Entwicklung von Alternativmethoden zur Pr{\"u}fung auf chronische Nierentoxizit{\"a}t},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47812},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Niere ist eines der wichtigsten Zielorgane f{\"u}r Toxizit{\"a}t, allerdings stellt die fr{\"u}hzeitige Erkennung einer Nierensch{\"a}digung und/oder kanzerogenen Wirkung infolge einer wiederholten Exposition gegen{\"u}ber toxischen Verbindungen ein großes Problem dar, da traditionelle Marker f{\"u}r Nierenfunktionsst{\"o}rungen wenig empfindlich sind. Daher ist es notwendig, verbesserte Testmethoden (Alternativmethoden) zur Pr{\"u}fung auf chronische Nierentoxizit{\"a}t zu entwickeln. Ziel dieser Arbeit war es daher, m{\"o}gliche Alternativmethoden zur Pr{\"u}fung auf Nephrotoxizit{\"a}t nach wiederholter Exposition zu untersuchen. Zum einen wurden dazu in einem in vivo-Modell f{\"u}r chronische Nierentoxizit{\"a}t neue Biomarker f{\"u}r Stress und Gewebesch{\"a}digung untersucht, deren erh{\"o}hte Genexpression in mehreren Modellen f{\"u}r akute Sch{\"a}digung des Nierengewebes gezeigt wurde, einschließlich kidney injury molecule-1 (KIM-1), Lipocalin-2 (LCN2), Clusterin (CLU), Osteopontin (OPN), tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1), Vimentin (VIM) und H{\"a}moxygenase-1 (HO-1). Diese Marker wurden nachfolgend auch in einem zellkulturbasierten in vitro-Modell untersucht. Ein weiterer Teil der Arbeit befasste sich mit Ver{\"a}nderungen der Zellteilung als m{\"o}glicher Marker f{\"u}r die Fr{\"u}herkennung kanzerogener Effekte. Das in vivo-Modell bestand in einer Studie in m{\"a}nnlichen F344/N-Ratten, die 14, 28 oder 90 Tage oral mit 0, 21, 70 oder 210 µg/kg K{\"o}rpergewicht (KG) Ochratoxin A (OTA) behandelt wurden. OTA ist ein Mykotoxin, das in Ratten bei wiederholter Gabe eine Nierensch{\"a}digung und Nierenkrebs verursacht. Die Analyse der mRNA-Expression der neuen Biomarker in Nierengewebe zeigte bei Tieren, die mit 70 oder 210 µg/kg KG behandelt wurden, eine fr{\"u}hzeitige, zeit- und dosisabh{\"a}ngige Induktion von KIM-1, LCN2, TIMP-1, OPN und CLU, die mit histopathologischen Ver{\"a}nderungen in Form von Zelldegeneration und Regeneration einherging und das Fortschreiten der Sch{\"a}digung gut widerspiegelte. Auch die mRNA-Expression von HO 1 und VIM wurde durch OTA moduliert, allerdings war eine Erh{\"o}hung nicht zu allen Zeitpunkten zu messen bzw. trat nicht so fr{\"u}h auf wie bei den anderen Markern. Effekte auf traditionelle Marker f{\"u}r Nephrotoxizit{\"a}t (Serum-Kreatinin, N-Acetyl-\&\#946;-D-glucosaminidase und \&\#947;-Glutamyltransferase im Urin) wurden im Vergleich zu den neuen Markern zu einem sp{\"a}teren Zeitpunkt und zumeist nur in der Hochdosisgruppe festgestellt. Zus{\"a}tzlich zu den Effekten auf die Genexpression konnte in den Zielzellen von OTA im proximalen Tubulusepithel eine erh{\"o}hte Proteinexpression von KIM-1, CLU, OPN und VIM gezeigt werden; nur f{\"u}r KIM-1 wurde allerdings auch im Urin eine erh{\"o}hte Konzentration nachgewiesen, die mit den Effekten auf die mRNA- und Proteinkonzentration im Gewebe korrelierte. Damit stellt KIM-1 in dieser Studie hinsichtlich Empfindlichkeit und Messbarkeit den empfindlichsten Biomarker f{\"u}r Nephrotoxizit{\"a}t dar. Die Untersuchung der Zellteilung nach wiederholter Gabe von OTA zeigte einen dramatischen, zeit- und dosisabh{\"a}ngigen Anstieg der Proliferation von proximalen Tubulusepithelzellen in Nieren von Tieren, die mit 70 oder 210 µg/kg KG behandelt wurden. Dagegen wurden nach wiederholter Exposition gegen{\"u}ber 21 µg/kg KG {\"u}ber 90 Tage keine OTA-abh{\"a}ngigen Effekte auf die renale Zellproliferation festgestellt. Somit korrelieren die Ver{\"a}nderungen der Zellteilung in der Niere in der 90-Tages-Studie sehr gut mit dem Ergebnis der 2-Jahres-Kanzerogenit{\"a}tsstudie mit OTA, in der Nierentumoren nur nach Behandlung mit 70 oder 210 µg/kg KG auftraten. Ausgehend von den verschiedenen Endpunkten f{\"u}r Toxizit{\"a}t, die in der Studie untersucht wurden, liegt der no-observed-adverse-effect-level (NOAEL) bei 21 µg/kg KG OTA. Dies entspricht dem NOAEL der 2-Jahres-Kanzerogenit{\"a}tsstudie. In einem weiteren Teil der Arbeit wurden die neuen in vivo-Biomarker f{\"u}r Nephrotoxizit{\"a}t in NRK 52E-Zellen als in vitro-Modell ausgetestet. Allerdings konnte eine erh{\"o}hte mRNA-Expression von KIM-1, einem sensitiven Marker in vivo, nach 24 oder 48 Stunden Behandlung mit verschiedenen nephrotoxischen Modellverbindungen (OTA, Kaliumbromat (KBrO3), Cisplatin oder Cadmiumchlorid (CdCl2)) in den Zellen nicht nachgewiesen werden. Die mRNA-Expression anderer Marker (VIM, CLU, TIMP-1, LCN2, OPN) war dagegen in unbehandelten Zellen bereits so hoch, dass die Behandlung mit Nephrotoxinen zu keiner weiteren Induktion f{\"u}hrte. Allein die Gen- und Proteinexpression von HO-1 wurde durch CdCl2, KBrO3 und OTA induziert und k{\"o}nnte daher einen potentiellen Marker f{\"u}r screening-Studien in vitro darstellen. Insgesamt war der Nachweis zytotoxischer Wirkungen jedoch der empfindlichste Endpunkt in der Zellkultur. Die Ergebnisse st{\"u}tzen somit die Verwendung der neuen in vivo-Biomarker als gewebespezifische Marker f{\"u}r Nephrotoxizit{\"a}t in vitro nicht.},
  subject      = {Niere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Goessmann2009,
  author    = {G{\"o}ßmann, Holger},
  title     = {Untersuchungen zur Expression und Lokalisation des Adaptorproteins Kanadaptin},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-46218},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Kanadaptin ist ein Multidom{\"a}nenprotein, das in der Ratte in nahezu allen Geweben vorkommt und {\"u}ber kernimport- und kernexport-aktive Sequenzen verf{\"u}gt. Die kernimport-aktive Sequenz konnte der NLS1 (189RKRK) zugeordnet werden. Die Kernexportaktivit{\"a}t wird m{\"o}glicherweise durch eine Leucin-reiche Dom{\"a}ne (414LLQEPELELEAAV) vermittelt. Zus{\"a}tzlich ist Kanadaptin in Mitochondrien nachweisbar. In humanen Zellen wird eine Isoform gebildet, die {\"u}ber eine zus{\"a}tzliche aminoterminale FHA-Dom{\"a}ne verf{\"u}gt. Solche Proteine zeichnen sich u.a durch DNA-bindende Eigenschaften aus (Murakami and Okayama, 1995; Allen et al., 1994; Durocher and Jackson, 2002). Dies erkl{\"a}rt auch die nukle{\"a}re Retention von Kanadaptin nach Verlust Zellkernmembranintegrit{\"a}t (H{\"u}bner et al, 2002) F{\"u}r eine nukle{\"a}re Funktion spricht auch, dass infolge der Expression eines Kanadaptin-cDNA-Fragments eine unter diesen Umst{\"a}nden (d.h. infolge der Expression DNA-bindender/modifizierender Proteine) spezifische SOS-Antwort in E. coli ausgel{\"o}st werden kann (Perkins et al., 1999). Die Ergebnisse deuten somit eindeutig daraufhin, dass Kanadaptin an nukle{\"a}ren und/oder nukleins{\"a}ureabh{\"a}ngigen Prozessen beteiligt ist. In der Niere wurde mit Hilfe der in-situ-Hybridisierung Kanadaptin haupts{\"a}chlich in proximalen Tubuluszellen detektiert. Insgesamt scheint eine Interaktion zwischen Kanadaptin und kAE1 inzwischen immer unwahrscheinlicher. Schließlich ließ sich eine Interaktion zwischen Kanadaptin und kAE1 im Hefe-2-Hybrid-System nicht mehr reproduzieren (H{\"u}bner, pers{\"o}nliche Mitteilung) (Wongthida P. et al., 2006). Auch in embryonalen Nierenzellen (HEK293-Zellen) konnte keine Interaktion zwischen humanem Kanadaptin und kAE1 nachgewiesen werden (Kittanakom et al., 2004). Welche Funktionen Kanadaptin intrazellul{\"a}r aus{\"u}bt bleibt weiterhin enigmatisch und muss in zuk{\"u}nftigen Untersuchungen herausgefunden werden.},
  subject      = {Niere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sieber2009,
  author    = {Sieber, Maximilian},
  title     = {Evaluation of 1H-NMR and GC/MS-based metabonomics for the assessment of liver and kidney toxicity},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-43052},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {For the assessment of metabonomics techniques for the early, non-invasive detection of toxicity, the nephrotoxins gentamicin (s.c. administration of 0, 60 and 120 mg/kg bw 2x daily for 8 days), ochratoxin A (p.o. administration of 0, 21, 70 and 210 µg/kg bw 5 days/week for 90 days) and aristolochic acid (p.o. administration of 0, 0.1, 1.0 and 10 mg/kg bw for 12 days) were administered to rats and urine samples were analyzed with 1H-NMR and GC/MS. Urine samples from the InnoMed PredTox project were analyzed as well, thereby focusing on 1H-NMR analysis and bile duct necrosis as histopathological endpoint. 1H-NMR analysis used water supression with the following protocol: 1 M phosphate buffer, D2O as shift lock reagent, D4-trimethylsilyl­propionic acid as chemical shift reference, noesygppr1d pulse sequence (Bruker). For multivariate data analysis, spectral intensity was binned into 0.04 ppm wide bins. GC/MS analysis of urine was carried out after protein precipitation with methanol, drying, derivatization with methoxyamine hydrochloride in pyridine and with methyl(trimethylsilyl)­trifluoroacetamide on a DB5-MS column using EI ionization. The chromatograms were prepared for multivariate data analysis using the R-program based peak picking and alignment software XCMS version 2.4.0. Principal component analysis (PCA) to detect and visualize time-point and dose-dependent differences between treated animals and controls and orthogonal projection to latent structures discriminant analysis (OPLS-DA) for identification of potential molecular markers of toxicity was carried out using SIMCA P+ 11.5 1H-NMR-based markers were identified and quantified with the Chenomx NMR Suite, GC/MS based markers were identified using the NIST Mass Spectral Database and by co-elution with authentic reference standards. PCA of urinary metabolite profiles was able to differentiate treated animals from controls at the same time as histopathology. An advantage over classical clinical chemistry parameters regarding sensitivity could be observed in some cases. Metabonomic analysis with GC/MS and 1H-NMR revealed alterations in the urinary profile of treated animals 1 day after start of treatment with gentamicin, correlating with changes in clinical chemistry parameters and histopathology. Decreased urinary excretion of citrate, 2-oxoglutarate, hippurate, trigonelline and 3-indoxylsulfate increased excretion of 5-oxoproline, lactate, alanine and glucose were observed. Ochratoxin A treatment caused decreased excretion of citrate, 2-oxoglutarate and hippurate and and increased excretion of glucose, myo-inositol, N,N-dimethylglycine, glycine, alanine and lactate as early as 2 weeks after start of treatment with 210µg OTA/kg bw, correlating with changes in clinical chemistry parameters and histopathology. Integration of histopathology scores increased confidence in the molecular markers discovered. Aristolochic acid treatment resulted in decreased urinary excretion of citrate, 2-oxoglutarate, hippurate and creatinine as well as increased excretion of 5-oxoproline, N,N-dimethylglycine, pseudouridine and uric acid. No alterations in clinical chemistry parameters or histopathology were noted.Decreased excretion of hippurate indicates alterations in the gut microflora, an effect that is expected as pharmacological action of the aminoglycoside antibiotic gentamicin and that can also be explained by the p.o. administration of xenobiotica. Decreased Krebs cycle intermediates (citrate and 2-oxoglutarate) and increased lactate is associated with altered energy metabolism. Increased pseudouridine excretion is associated with cell proliferation and was observed with aristolochic acid and ochratoxin A, for which proliferative processes were observed with histopathology. 5-oxoproline and N,N-dimethylglycine can be associated with oxidative stress. Glucose, a marker of renal damage in clinical chemistry, was observed for all three nephrotoxins studied. Single study analysis with PCA of GC/MS chromatograms and 1H-NMR spectra of urine from 3 studies conducted within the InnoMed PredTox project showing bile duct necrosis revealed alterations in urinary profiles with the onset of changes in clinical chemistry and histopathology. Alterations were mainly decreased Krebs cycle intermediates and changes in the aromatic gut flora metabolites, an effect that may result as a secondary effect from altered bile flow. In conclusion, metabonomics techniques are able to detect toxic lesions at the same time as histopathology and clinical chemistry. The metabolites found to be altered are common to most toxicities and are not organ-specific. A mechanistic link to the observed toxicity has to be established in order to avoid confounders such as body weight loss, pharmacological effects etc. For pattern recognition purposes, large databases are necessary.},
  subject      = {Toxikologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kroiss2006,
  author    = {Kroiß, Matthias},
  title     = {Die subzellul{\"a}re Verteilung des Regulatorproteins RS1 in Nierenepithelzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20712},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Diese Arbeit bedient sich der Immunfluoreszenzmikroskopie, um die intrazellul{\"a}re Lokalisation des mit der Plasmamembran assoziierten Regulatorproteins RS1 und eines seiner Zielproteine, des Natrium-D-Glucose-Kotransporters SGLT1, in Zellkulturmodellen des Nierenepithels (LLC-PK1- und HEK293-Zellen) zu untersuchen. Zwei polyklonale Antik{\"o}rper gegen das RS1-Protein des Schweins (pRS1) wurden daf{\"u}r erzeugt. In Untersuchungen am konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop fand sich pRS1 an der Plasmamembran, im Zellkern, intrazellul{\"a}r an Vesikeln sowie an einem perinukle{\"a}ren Kompartiment. Die Lokalisation des Proteins im Kern von LLC-PK1-Zellen nahm mit zunehmender Differenzierung der Zellen ab, pRS1 wurde in differenzierten Zellen lediglich im perinukle{\"a}ren Kompartiment gefunden. Dieses wurde in Kolokalisationsstudien als trans-Golgi-Netzwerk (TGN) identifiziert und dort eine Kolokalisation von pRS1 mit Clathrin und Dynamin nachgewiesen. Durch Behandlung der Zellen mit Brefeldin A wurde der Verlust von pRS1 vom TGN induziert. SGLT1 wurde {\"u}berwiegend in Endosomen nachgewiesen, die entlang von Microtubuli organisiert waren. Auch im trans-Golgi-Netzwerk wurde die Anwesenheit von SGLT1 gezeigt. pSGLT1 kolokalisierte dort mit Dynamin aber nicht mit Clathrin. Es wurde demonstriert, dass experimentelle Hemmung der Proteasoms die Menge an pRS1 drastisch erh{\"o}ht und gegenl{\"a}ufig die des Natrium-D-Glucose-Kotransporter (pSGLT1) abnimmt. Die gewonnenen Daten wurden in einem hypothetischen Modell zusammengefasst, das die gezeigten Ergebnisse mit fr{\"u}her gewonnenen funktionellen Experimente zu einem schl{\"u}ssigen Konzept zusammenf{\"u}hrt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hesse2006,
  author    = {Hesse, Britta Dorothea},
  title     = {Modulation des renalen organischen Anionentransporters hOAT1 durch EGF},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18901},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Eine der Hauptaufgaben der Niere besteht in der Ausscheidung k{\"o}rpereigener und k{\"o}rperfremder Abfallstoffe und Stoffwechselmetabolite. Eine Reihe dieser Substanzen geh{\"o}rt zur Gruppe der organischen Anionen, diese werden mit Hilfe eines eigenen Transportsystems aus dem Blut durch die Nierenepithelzelle in den Urin transportiert. Eines der wichtigsten Transportproteine dieses Ausscheidungssystems ist der organische Anionentransporter hOAT1 der basolateralen Zellmembran. Es ist bekannt, dass die an der Stoffausscheidung beteiligten Transportproteine modulatorischen Einfl{\"u}ssen unterliegen k{\"o}nnen. K{\"u}rzlich fanden sich an OK (opossum kidney)-Zellen Hinweise, dass der Wachstumsfaktor EGF das Transportsystem f{\"u}r organische Anionen stimulieren kann, ohne dass die genaue Identit{\"a}t der beteiligten Transportproteine aufgekl{\"a}rt wurde. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals der akute, modulatorische Einfluß des Wachstumsfaktors EGF auf ein definiertes menschliches Transportprotein f{\"u}r organische Anionen, den hOAT1, untersucht. Die menschliche Nierenepithelzelllinie IHKE1 wurde zu diesem Zweck mit dem hOAT1-Transportprotein stabil transfiziert. Die Versuchsergebnisse zeigten eine hohe basolaterale Transportaktivit{\"a}t der transfizierten Zellen f{\"u}r organische Anionen, und nach einer zehnmin{\"u}tigen Vorinkubation mit EGF eine deutliche Stimulation der basolateralen Aufnahmeaktivit{\"a}t. Durch EGF wird also in menschlichen Nierenepithelien der organische Anionentransport akut {\"u}ber das hOAT1-Protein in der basolateralen Zellmembran stimuliert. Es konnte gezeigt werden, dass die intrazellul{\"a}re Signaltransduktion dieses stimulierenden Effektes durch die MAPKinasen ERK1/2 vermittelt wird. In der Absicht, mehr Aufschluss {\"u}ber die Mechanismen der intrazellul{\"a}ren Signaltransduktion vom EGF-Rezeptor an den hOAT1 zu gewinnen, etablierten wir das System aus EGF-Rezeptor HER1 und Anionentransporter hOAT1 f{\"u}r weitere Versuche in der CHO-Zelllinie. In CHO-HER1-Zellen f{\"u}hrte eine Vorinkubation mit EGF zu einer Phosphorylierung der MAPKinasen ERK1/2, und CHO-hOAT1-Zellen zeigten im Gegensatz zum CHO-Wildtyp eine deutliche Transportaktivit{\"a}t f{\"u}r Fluorescein. In ko-transfizierten CHO-HER1-hOAT1-Zellen konnte in IHKE1-hOAT1-Zellen ein modulatorischer Effekt des Wachstumsfaktors auf die Aktivit{\"a}t des Anionentransporters nachgewiesen werden. EGF bewirkte jedoch hier keine Stimulation, sondern eine (ebenfalls {\"u}ber die Phosphorylierung der MAPKinasen ERK1/2 vermittelte) Hemmung des hOAT1-Transportproteins. EGF wirkt also in den unpolaren CHO-Zellen genau gegens{\"a}tzlich auf das hOAT1-Transportprotein wie an der basolateralen Membran der polaren, epithelialen IHKE1-Zellen, in beiden F{\"a}llen wird jedoch die Wirkung {\"u}ber die MAPKinasen ERK1/2 vermittelt. Wie reagieren nun in polaren IHKE1-Zellen hOAT1-Proteine, die sich nicht in der basolateralen Membran befinden? Zur Kl{\"a}rung dieser Frage nutzten wir den Umstand, dass der hOAT1 in transfizierten IHKE1-hOAT1-Zellen stark {\"u}berexprimiert wird, und untersuchten die Wirkung von EGF auf die apikale Fluoresceinaufnahme. Im Transportversuch zeigte sich in IHKE1-hOAT1-Zellen ohne EGF eine gegen{\"u}ber dem Wildtyp signifikante Fluoresceinaufnahme an der apikalen Membran. Auf eine Vorinkubation mit EGF reagierten IHKE1-hOAT1-Zellen mit einer Hemmung dieser apikalen Fluoresceinaufnahme. Die hOAT1-Transportproteine in der apikalen Membran der IHKE1-hOAT1-Zellen reagierten somit genauso auf EGF wie Transportproteine in unpolaren CHO-Zellen: In beiden Versuchsaufbauen fand sich eine Hemmung der Fluoresceinaufnahme. In CHO-Zellen wurde diese Hemmung vermittelt {\"u}ber eine Phosphorylierung der MAPKinasen ERK1/2, in IHKE1-Zellen jedoch erfolgte die Hemmung unabh{\"a}ngig davon. Ein stimulierender Effekt von EGF auf den hOAT1, den die Ergebnisse an OK-Zellen nahegelegt hatten, fand sich nur an der basolateralen Membran von IHKE1-hOAT1-Zellen. Ob die unterschiedliche Wirkung von EGF auf hOAT1-Transportproteine in der basolateralen und der apikalen Nierenepithelmembran eine physiologische Bedeutung hat, l{\"a}sst sich nur vermuten. Denkbar w{\"a}re jedoch, dass durch gleichzeitige Stimulation der basolateralen Aufnahme und Hemmung des R{\"u}cktransportes durch die apikale Membran eine ausreichende Sekretion organischer Anionen {\"u}ber EGF vermittelt auch bei entz{\"u}ndlicher Sch{\"a}digung des Nierencortex oder im Falle einer Isch{\"a}mie gew{\"a}hrleistet bleibt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kerl2004,
  author    = {Kerl, Hans Ulrich},
  title     = {Charakterisierung interagierender Proteine des renalen ATP-abh{\"a}ngigen Kaliumkanals ROMK},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-13506},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {ROMK ist ein einw{\"a}rts-gleichrichtender Kaliumkanal, der haupts{\"a}chlich in der Niere exprimiert wird. Er wird dabei vor allem in der apikalen Membran des aufsteigenden Astes der Henleschen Schleife, dem distalen Tubulus und dem Sammelrohr exprimiert. Die Hauptaufgaben von ROMK bestehen in der Rezirkulation von Kalium im dicken aufsteigenden Ast der Henleschen Schleife und der Kaliumsekretion im kortikalen Sammelrohr. ROMK wurde kloniert und in Oozyten exprimiert. Die Expression sowie Struktur- und Funktionsstudien haben viele Informationen {\"u}ber die Biophysik und die Regulation dieses Kanals gebracht. Dennoch ist bisher wenig {\"u}ber die f{\"u}r den Transport zur apikalen Membran von Epithelzellen verantwortlichen Mechanismen des Kanals bekannt. Der C- Terminus von ROMK ist aufgrund einer sehr hohen Homologie zu einem PDZ-Motiv ein m{\"o}glicher Teilnehmer an Protein- Protein Interaktionen. In einem Hefe-zwei-Hybrid Screen wurden verschiedene m{\"o}gliche Interaktionspartner gefunden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde versucht, die Interaktion zwischen einigen im Hefe-System gefundenen Proteinen und dem Kanalprotein zu identifizieren, verifizieren und charakterisieren. In dem in vitro HIS- Pulldown Assay konnten die im Hefe-zwei-Hybrid System gefundenen Interaktionen zwischen ROMK und HEF1, Antiquitin1 sowie Calponin2 best{\"a}tigt werden. Ebenso war es m{\"o}glich, durch Kolokalisationsstudien mittels indirekter Immunfluoreszenz weitere Anhaltspunkte f{\"u}r eine m{\"o}gliche Interaktion von ROMK und Antiquitin1, Calponin2, Shank und ArgBP2 zu liefern. Diese Ergebnisse legen die Vermutung nahe, dass die gefundenen Interaktionspartner zum einen f{\"u}r den Einbau und die Stabilit{\"a}t von ROMK in der Membran zust{\"a}ndig sein und zum anderen durch Verbindung zu m{\"o}glichen Signalkomplexen, z.B. durch ArgBP2, ein Rolle in der Aktivit{\"a}tssteuerung von ROMK spielen k{\"o}nnten.},
  language  = {de}
}