@phdthesis{Bluemel2021,
  author    = {Bl{\"u}mel, Rabea},
  title     = {Der Zebrab{\"a}rbling (Danio rerio) als in vivo Modell zur Untersuchung der Entstehung von Kraniosynostosen},
  doi       = {10.25972/OPUS-20743},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-207436},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die Entwicklung des Sch{\"a}deldachs beginnt beim Menschen bereits in der fr{\"u}hen Embryogenese und ist erst im Erwachsenenalter abgeschlossen. Das Wachstum der Sch{\"a}delknochen muss sich w{\"a}hrend der Entwicklung fortw{\"a}hrend dem Gehirnwachstum anpassen. An den Stellen, wo zwei Sch{\"a}delknochen aufeinandertreffen, formen sich Sch{\"a}deln{\"a}hte, die aus mesenchymalem Bindegewebe bestehen und als Wachstumsfugen des Sch{\"a}dels dienen. Tritt eine fr{\"u}hzeitige Verkn{\"o}cherung innerhalb einer oder mehrerer Sch{\"a}deln{\"a}hte auf, spricht man von einer Kraniosynostose. Als Konsequenz wird ein weiteres Knochenwachstum verhindert, sodass sich das Neurokranium in dieser Region nicht dem expansiven Wachstum des Gehirns anpassen kann. Dies geht in der Regel mit einem kompensatorischen Wachstum des Sch{\"a}dels und infolgedessen mit kraniofazialen Dysmorphien und einem erh{\"o}hten intrakraniellen Druck einher. Klinische Studien und Forschungen an Modellorganismen konnten bereits eine Vielzahl an Genen mit der Entstehung von Kraniosynostosen assoziieren, darunter die Transkriptionsfaktoren TCF12 und TWIST1. Beim Menschen sind heterozygote Mutationen in TCF12 und TWIST1 mit Kraniosynostosen der Koronarnaht assoziiert. Bei M{\"a}usen hingegen f{\"u}hrt eine heterozygote Tcf12 Mutation nur in Kombination mit einer heterozygoten Twist1 Mutation zu Fusionen der Koronarnaht. Der Zebrab{\"a}rbling (Danio rerio, {\"u}berwiegend auch Zebrafisch genannt) weist eine bemerkenswerte {\"A}hnlichkeit bez{\"u}glich der Anatomie und Morphologie des Sch{\"a}deldachs zum Menschen auf. Um die genaue Funktion von TCF12 bei der Ausbildung der Sch{\"a}deln{\"a}hte zu untersuchen, wurde im Rahmen dieser Arbeit der Zebrafisch als in vivo Modell f{\"u}r die Entstehung tcf12-induzierter Kraniosynostosen etabliert. Zu Beginn der Arbeit wurde das Expressionsmuster von tcf12 {\"u}ber die Entwicklung hinweg analysiert. Ein besonderer Fokus lag dabei auf einem Expressionsnachweis w{\"a}hrend der Entwicklung der Sch{\"a}delplatten und der Sch{\"a}deln{\"a}hte. Ein erster Expressionsnachweis von tcf12 mittels PCR-Analysen und Whole-mount RNA in-situ Hybridisierungen zeigte eine breite Expression von tcf12 ab dem 1-3 Somiten Stadium an. F{\"u}r tiefergehende in vivo Analysen wurden im Zuge dieser Arbeit tcf12:EGFP Reportergenlinien generiert. Mit diesen gelang ein Nachweis der tcf12 Expression entlang der Wachstumsfronten der Sch{\"a}delplatten, innerhalb der Sch{\"a}deln{\"a}hte sowie im Periost und der Dura mater. Mit den tcf12:EGFP Fischen als Referenz wurde in weiterf{\"u}hrenden Experimenten die Aktivit{\"a}t drei hochkonservierter CNEs (engl. conserved non-coding elements) in vivo im Zebrafisch untersucht. Zwei der CNEs konnten als tcf12 Enhancer verifiziert werden, die eine Genexpression w{\"a}hrend der Neurogenese des zentralen Nervensystems (ZNS) steuern. Die beiden Enhancer-Elemente zeichnen sich durch eine hohe Konservierung vom Menschen bis hin zum Zebrafisch aus. Aufgrund der unterschiedlichen Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber einem Funktionsverlust von TCF12 und TWIST1 in Mensch und Maus sollte die Auswirkung eines Knockouts der orthologen Gene auf die Entwicklung der Sch{\"a}deln{\"a}hte des Zebrafisches untersucht werden. Mittels CRISPR/Cas9 wurden verschiedene Knockout-Linien f{\"u}r die Gene tcf12, twist1a und twist1b generiert. Analysen der Knockoutmutanten zeigten, dass ein heterozygoter Verlust von tcf12 und twist1b in seltenen F{\"a}llen zu partiellen Fusionen der Koronarn{\"a}hte im Zebrafisch f{\"u}hrt. Des Weiteren konnte bei tcf12 und twist1b Einzel- und Doppelmutanten ein abnormes Wachstum der Sch{\"a}delplatten im Bereich der Suturen beobachtet werden. Die Expressionsstudien und die Analysen der Knockoutmutanten deuten auf eine Regulation von TCF12 bei der Differenzierung der Stammzellen sowie der Proliferation der Osteoblasten innerhalb der Sch{\"a}deln{\"a}hte hin. Um die Auswirkung von TCF12 Mutationen auf funktioneller Ebene zu untersuchen wurden im Verlauf dieser Arbeit Luciferase-Reporter Assays durchgef{\"u}hrt. Anhand dieser konnte nachgewiesen werden, dass Mutationen, die die basic helix-loop-helix (bHLH)-Dom{\"a}ne beeintr{\"a}chtigen, die Transaktivierungsf{\"a}higkeit von TCF12 aufheben. Co-Transfektions-Experimente mit TWIST1 offenbarten eine Regulation der Transaktivierung von TCF12 durch TWIST1, sowohl im Menschen, als auch im Zebrafisch. Im Rahmen dieser Arbeit konnten die genauen Expressionsorte von TCF12 w{\"a}hrend der Morphogenese des Sch{\"a}deldachs nachgwiesen und die Funktion von TCF12 und seinem Interaktionspartner TWIST1 bei der Entstehung von Kraniosynostosen weiter aufgekl{\"a}rt werden.},
  subject      = {Kraniosynostose},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Johnson2003,
  author    = {Johnson, Errick Glen Martin},
  title     = {R{\"o}ntgenologische Analyse des Viszero- und Neurokraniums von Kindern mit pr{\"a}maturen Kraniosynostosen nach der Delaire-Methode},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-5950},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Delaire (1978) stellt in seiner kraniofazialen Analysemethode die Balance des neuro- und viszerokranialen Sch{\"a}dels in den Mittelpunkt. Er mißt der Ausgewogenheit der Proportionen eine zentrale Bedeutung bei der Beurteilung viszero- und neurokranialer Strukturen zu. In dieser Arbeit konnte ein Kollektiv von 81 Patienten mit pr{\"a}maturen Kraniosynostosen nach der Delaire-Analyse untersucht werden. Von diesen 81 erfaßten Patienten (30 Saethre-Chotzen-, 24 Crouzon-, 13 Apert-, 6 Pfeiffer-, 3 Cohen- und 5 Muenke-Syndrom-Patienten) lagen insgesamt 183 auswertbare hochqualitative Fernr{\"o}ntgenbilder vor. Bedingung f{\"u}r die Aufnahme in diese Arbeit war das Mindestalter der Patienten von 3 Jahren, da w{\"a}hrend der ersten 3 Lebensjahre die Proportionen zwischen Kranium und Gesichtssch{\"a}del nicht mit denjenigen eines Erwachsenen vergleichbar sind. Erst ab dem Alter von 3 Jahren w{\"a}chst der Gesichtssch{\"a}del in gleichem Maße wie das Neurokranium und erst dadurch wird die kraniofaziale Analyse nach Delaire aussagekr{\"a}ftig (Delaire et al. 1981). Um eine Vergleichsm{\"o}glichkeit der Meßwerte der Patienten mit syndromalen Kraniosynostosen zu erhalten, wurden die modifizierten Bolton-Standard-Werte herangezogen, die f{\"u}r die Delaire-Analyse mit einem Kalottendach versehen werden mußten. In dieser Arbeit wurden die Bolton-Standards von Broadbent et al. (1975) mit Werten von Dekaban (1977) erg{\"a}nzt und ein Sch{\"a}deldach hinzugef{\"u}gt. Das Ergebnis wurde nach der Delaire-Analyse f{\"u}r den Zeitraum 1-18 Jahre ausgemessen und in einer Tabelle aufgef{\"u}hrt. Bei den Kindern mit Saethre-Chotzen-Syndrom zeigte sich, daß die anterior-posteriore Sch{\"a}delausdehnung (C1, C3 und CF4) signifikant k{\"u}rzer und „brachyzephaler" war als bei den Crouzon- und Apert-Syndrom-Patienten. Besonders stellte sich heraus, daß dieser L{\"a}ngenunterschied prim{\"a}r Aufgrund der mangelhaften Ausformung des Os occipitale (CP-OI) und nicht etwa durch die Mittelgesichtshypoplasie bedingt ist. Weiterhin konnte festgestellt werden, daß die anteriore Sch{\"a}delh{\"o}he (CF1) der Saethre- Chotzen-Patienten durch das „frontal bossing" signifikant gr{\"o}ßer ausgepr{\"a}gt war als bei den Kindern mit Crouzon-Syndrom. Die Crouzon-Syndrom-Patienten waren vor allem durch die fliehende Stirn (CF1) und die verk{\"u}rzte anteriore Sch{\"a}delbasis (C1, M-Pts bzw. Pts-CP) charakterisiert. Hier konnte im Vergleich zu den Bolton-Standard-Werten hinsichtlich der L{\"a}ngeneinbuße der S-N-Strecke eine wesentlich genauere Aussage getroffen werden. Die L{\"a}ngeneinbuße liegt im zentralen Anteil der Sch{\"a}delbasis in der Region um die Sella turcica. Alle untersuchten Apert-Syndrom-Patienten wiesen eine deutliche Turrizephalie auf. Die kraniale H{\"o}he (C2) sowie die kraniofazialen Linien CF1, CF2 und CF3 zeigten eine in Relation zu den {\"u}brigen Syndromen signifikant gr{\"o}ßere L{\"a}nge. Die Teilstrecke ANS-Na´ der „theoretischen Gesichtsh{\"o}he" CF5 war bei den Kindern mit Apert-Syndrom signifikant verk{\"u}rzt, {\"u}bereinstimmend mit der vorliegenden Mittelgesichtshypoplasie. Die Untersuchung der Teilstrecke ANS-Me´ von CF5 ergab eine im Vergleich zu den Saethre-Chotzen- und Crouzon-Syndrom-Patienten l{\"a}ngere Strecke. Dies best{\"a}tigt das l{\"a}ngere Untergesicht und den h{\"a}ufig anterior offenen Biß bei Apert-Patienten. Die kephalometrische Analyse nach Delaire erm{\"o}glicht es, mit relativ einfachen Mitteln eine signifikante Aussage hinsichtlich der Unterschiede zwischen den einzelnen syndromalen Kraniosynostosen zu treffen. Dies beinhaltet die M{\"o}glichkeit, die folgende Diagnostik zu erleichtern. Das erforderliche laterale Fernr{\"o}ntgenbild wird generell zur eingehenderen Untersuchung erstellt und die spezifischen Strecken der Analyse nach Delaire sind schnell und bei entsprechender Bildqualit{\"a}t, eindeutig zu ermitteln. Die pr{\"a}operativ spezifisch zuzuordnenden Strecken sind: C1 und insbesondere die Teilstrecke CP-OI, die beim Saethre-Chotzen-Syndrom signifikant k{\"u}rzer als beim Crouzon- und beim Apert-Syndrom gemessen wurde; C3, die ebenfalls beim Saethre-Chotzen-Syndrom signifikant k{\"u}rzer ist; CF1, CF2 und CF3, die v.a. beim Apert-Syndrom verl{\"a}ngert auftreten; CF4, die beim Saethre-Chotzen-Syndrom k{\"u}rzer ist als bei Crouzon; Die pr{\"a}operative Vermessung der Strecke C1 ergab bei den Saethre-Chotzen-Patienten einen Mittelwert MW von 12,60 cm, bei den Crouzon-Patienten einen Mittelwert MW von 14,90 cm (p=0,0032**), wobei sich f{\"u}r die Teilstrecke CP-OI beim Saethre- Chotzen-Syndrom ein MW von 5,60 cm und beim Crouzon-Syndrom ein MW von 7,30 cm (p=0,0038**) herausstellte. Bei der pr{\"a}operativen Strecke C3 lag MW f{\"u}r die Saethre-Chotzen-Patienten bei 13,90 cm und f{\"u}r die Crouzon-Patienten bei 16,00 cm (p=0,0016**). Die Strecke CF1 zeigte pr{\"a}operativ zwischen dem Saethre-Chotzen-Syndrom (mit dem MW von 18,90 cm), und dem Crouzon-Syndrom (mit dem MW von 16,10 cm) einen signifikanten Unterschied (p=0,020*). Auch bei CF4 waren pr{\"a}operativ signifikante Unterschiede feststellbar. Die Saethre- Chotzen-Patienten wiesen einen MW von 12,40 cm auf, wohingegen die Crouzon- Patienten einen MW von 14,10 cm erreichten (p=0,030*). Die „Architekturelle und Strukturelle Kraniofaziale Analyse" nach Delaire sollte als eine echte Alternative im Vergleich zur herk{\"o}mmlichen Kephalometrie gesehen werden. Die in dieser Arbeit dargestellten Untersuchungen und Messungen best{\"a}tigen das, was Delaire 1981 postulierte: „Die architekturelle und strukturelle kraniofaziale Analyse stellt die Balance zwischen Neuro- und Viszerokranium dar und birgt so die M{\"o}glichkeit die Sch{\"a}delbasis und das Sch{\"a}deldach, und dann auch das Gesicht mit dem gesamten Sch{\"a}del und der kraniospinalen Artikulation in Relation zu setzen. Unabh{\"a}ngig von statistischen Durchschnitten werden die individuellen Merkmale und Proportionen des Skelettes untersucht. Diese Analyse-Methode ist besonders f{\"u}r den Chirurgen interessant, da sie alle maxillofazialen Deformit{\"a}ten und pathologischen Balancen die korrigiert werden m{\"u}ssen, klar darstellt. Gerade bei gravierenden kraniofazialen Malformationen bietet sie eine bessere M{\"o}glichkeit die verschiedenen kranialen und fazialen Anomalien aufzuzeigen, die gerade diese Situation charakterisieren" (Delaire et al. 1981).},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kellner2009,
  author    = {Kellner, Dorothee},
  title     = {Molekulargenetische Diagnostik von FGFR-/TWIST-Defekten im Verlauf: eine retrospektive Studie im Zeitraum 2000-2004},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-46884},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Im Zeitraum 2000 - 2004 wurden dem Institut f{\"u}r Humangenetik der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg insgesamt 12.049 Patienten zur molekulargenetischen Diagnostik zugewiesen. Anforderungen zum Ausschluss von FGFR-/TWIST-Defekten machen hierbei 6\% des gesamten Patientenguts aus (714 untersuchte Patienten). Innerhalb der Krankheitsgruppe der FGFR-/TWIST-Defekte steht die molekulargenetische Best{\"a}tigung bzw. der Ausschluss eines Muenke-Syndroms mit 219 Patienten im Zeitraum 2000-2004 an erster Stelle. An zweiter Stelle folgt das Saethre-Chotzen-Syndrom mit 180 untersuchten Patienten. Am dritth{\"a}ufigsten wurden Anfragen zur molekulargenetischen Diagnostik bei Verdacht auf ein Crouzon-/bzw. Pfeiffer-Syndrom (152 Patienten) gestellt. Die Zahl der Anforderungen blieb im F{\"u}nfjahresverlauf relativ konstant, d. h. es gab in Bezug auf die Anzahl der untersuchten Patienten/Jahr nur geringf{\"u}gige Fluktuationen. Die Anforderungen einer molekulargenetischen Diagnostik bei klinischem Verdacht auf FGFR-/TWIST- Defekte kamen schwerpunktm{\"a}ßig aus W{\"u}rzburg, M{\"u}nchen, Ansbach, Erfurt und Berlin. Am h{\"a}ufigsten konnte die klinische Verdachtsdiagnose beim Apert-Syndrom durch den Mutationsnachweis im FGFR2-Gen best{\"a}tigt werden (in 67\% der F{\"a}lle). An zweiter Stelle, d. h. in 33\% der F{\"a}lle, konnte durch die molekulargenetische Diagnostik des FGFR3-Gens die Verdachtsdiagnose der Achondroplasie best{\"a}tigt werden. Am dritth{\"a}ufigsten, d.h. in 20\% der F{\"a}lle konnten die Genanalysen die Verdachtsdiagnose Crouzon-/bzw. Pfeiffer-Syndrom best{\"a}tigen. Die gr{\"o}ssten differentialdiagnostischen Schwierigkeiten bestehen klinischerseits offenbar beim Muenke-Syndrom (FGFR3) sowie beim Saethre-Chotzen-Syndrom (TWIST1) und der Hypochondroplasie (FGFR3). Bei diesen Entit{\"a}ten konnte die klinische Verdachtsdiagnose lediglich in weniger als 15\% der F{\"a}lle auf der molekulargenetischen Ebene best{\"a}tigt werden. Diese Ergebnisse verdeutlichen die ausgepr{\"a}gte ph{\"a}notypische Variabilit{\"a}t die bei den einzelnen Erkrankungen besteht. Die molekulargenetische Best{\"a}tigung bzw. der Ausschluss der klinischen Verdachtsdiagnose bildet die Grundlage f{\"u}r Prognose und Therapie der Patienten. Dies wird insbesondere hinsichtlich der Implikationen der molekulargenetischen Differenzierung zwischen den ph{\"a}notypisch {\"a}hnlichen Kraniosynostose-Syndromen (Saethre-Chotzen vs. Muenke) deutlich. Z. B. kennzeichnen progressive multisuturale Fusionen das Saethre-Chotzen-, nicht jedoch das Muenke-Syndrom. Wegen des hohen Risikos einer rekurrenten intrakraniellen Hypertension ben{\"o}tigen SCS-Patienten im Kindesalter eine regelm{\"a}ssige Kontrolle.},
  subject      = {W{\"u}rzburg / Institut f{\"u}r Humangenetik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Koszlat2002,
  author    = {Koszlat, Thorsten},
  title     = {Intrakranielle Volumenbestimmung bei Kindern mit isolierten und syndromalen pr{\"a}maturen Kraniosynostosen anhand von Sch{\"a}del-Computertomogrammen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3005},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Innerhalb dieser Arbeit steht die Berechnung des pr{\"a}-, peri- und teilweise postoperativen intrakraniellen Volumens bei Kindern mit isolierten und syndromalen pr{\"a}maturen Kraniosynostosen anhand von Sch{\"a}delcomputertomogrammen im Vordergrund. Die einzelnen Diagnosegruppen beinhalten die isolierten Kraniosynostosen Trigonozephalus, Plagiozephalus, Brachyzephalus und Skaphozephalus, die syndromalen Kraniosynostosen die Gruppen des Apert-, Crouzon-, Saethre-Chotzen-, Pfeiffer-, Muenke- und Cohen-Syndroms, welches auch als kraniofrontonasale Dysplasie in der Literatur beschrieben wurde. In der Einleitung wird ein umfassender theoretischer Teil {\"u}ber die Bedeutung, Entstehung und Problematik von Kraniosynostosen beschrieben. Insbesondere werden die unterschiedlichen Klassifizierungen von Kraniosynostosen und die damit verbundene Schwierigkeit einer einheitlichen Unterteilung aller pr{\"a}maturen Kraniosynostosen dargestellt und erl{\"a}utert. Besondere Aufmerksamkeit wurde auf die j{\"u}ngsten humangenetischen Entdeckungen gelegt, die zu einer weiteren {\"a}tiologischen Differenzierung der syndromalen Kraniosynostosen beitragen. F{\"u}r dieses Verfahren wurden von insgesamt 124 Kindern mit Kraniosynostosen im Zeitraum von 1982-1997 Sch{\"a}del CT-Aufnahmen mit einem Schichtabstand von 5 mm im Bereich der Sch{\"a}delbasis und 10 mm im Bereich der Sch{\"a}delkalotte angefertigt. Zur Berechnung der Ann{\"a}herungsvolumina wurden die Einzelschichten {\"u}ber einen Flachbettscanner digitalisiert. Anschließend erfolgte die Fl{\"a}chenberechnung der einzelnen CT-Schichten mit Hilfe eines Computers und einer speziellen Software (Ghostview), die zur Fl{\"a}chenberechnung die Funktion eines Planimeters besitzt. Durch die Mittelwert der Fl{\"a}cheninhalte und dem bekannten Schichtabstand der Ebenen zueinander k{\"o}nnen zylindrische Ann{\"a}herungsvolumina bestimmt werden. {\"U}ber die Summation der einzelnen zylindrischen Volumeninhalte und der Multiplikation mit dem Vergr{\"o}ßerungsfaktor des CT-Bildes ergibt sich ein intrakranielles Ann{\"a}herungsvolumen.},
  language  = {de}
}