@phdthesis{Panjwani2015,
  author    = {Panjwani, Priyadarshini},
  title     = {Induction, Imaging, Histo-morphological and Molecular Characterization of Myocarditis in the Rat to Explore Novel Diagnostic Strategies for the Detection of Myocardial Inflammation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-122469},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Fulminant myocarditis is rare but a potentially life-threatening disease. Acute or mild myocarditis following acute ischemia is generally associated with a profound activation of the host's immune system. On one hand this is mandatory to protect the host's heart by fighting the invading agents (i.e., bacteria, viruses or other microbial agents) and/or to induce healing and repair processes in the damaged myocardium. On other hand, uncontrolled activation of the immune system may result in the generation of auto-reactive (not always beneficial) immune cells. Myocarditis or inflammatory cardiomyopathy is characterized by focal or diffuse infiltrates, myocyte necrosis and/or apoptosis and subsequent fibrotic replacement of the heart muscle. In humans, about 30\% of the myocarditis-patients develop dilated cardiomyopathy. As the clinical picture of myocarditis is multifaceted, it is difficult to diagnose the disease. Therefore, the main goal of the present work was to test and further develop novel non-invasive methods for the detection of myocardial inflammation by employing both contrast enhanced MRI techniques as well as novel nuclear tracers that are suitable for in vivo PET/ SPECT imaging. As a part of this thesis, a pre-clinical animal model was successfully established by immunizing female Lewis rats with whole-porcine cardiac myosin (CM). Induction of Experimental Autoimmune Myocarditis (EAM) is considered successful when anti-myosin antibody titers are increased more than 100-fold over control animals and pericardial effusion develops. In addition, cardiac tissues from EAM-rats versus controls were analyzed for the expression of various pro-inflammatory and fibrosis markers. To further exploit non-invasive MRI techniques for the detection of myocarditis, our EAM-rats were injected either with (1) ultra-small Paramagnetic iron oxide particles (USPIO's; Feraheme®), allowing for in vivo imaging , (2) micron sized paramagnetic iron oxide particles (MPIO) for ex vivo inflammatory cell-tracking by cMRI, or (3) with different radioactive nuclear tracers (67gallium citrate, 68gallium-labeled somatostatin analogue, and 68gallium-labeled cyclic RGD-peptide) which in the present work have been employed for autoradiographic imaging, but in principle are also suitable for in vivo nuclear imaging (PET/SPECT). In order to compare imaging results with histology, consecutive heart sections were stained with hematoxylin \& eosin (HE, for cell infiltrates) and Masson Goldner trichrome (MGT, for fibrosis); in addition, immuno-stainings were performed with anti-CD68 (macrophages), anti-SSRT2A (somatostatin receptor type 2A), anti-CD61 (β3-integrins) and anti-CD31 (platelet endothelial cell adhesion molecule 1). Sera from immunized rats strongly reacted with cardiac myosin. In immunized rats, echocardiography and subsequent MRI revealed huge amounts of pericardial effusion (days 18-21). Analysis of the kinetics of myocardial infiltrates revealed maximal macrophage invasion between days 14 and 28. Disappearance of macrophages resulted in replacement-fibrosis in formerly cell-infiltrated myocardial areas. This finding was confirmed by the time-dependent differential expression of corresponding cytokines in the myocardium. Immunized animals reacted either with an early or a late pattern of post-inflammation fibrosis. Areas with massive cellular infiltrates were easily detectible in autoradiograms showing a high focal uptake of 67gallium-citrate and 68gallium labeled somatostatin analogues (68Ga DOTA-TATE). Myocardium with a loss of cardiomyocytes presented a high uptake of 68gallium labeled cyclic RGD-peptide (68Ga NOTA-RGD). MRI cell tracking experiments with Feraheme® as the contrast-agent were inconclusive; however, strikingly better results were obtained when MPIOs were used as a contrast-agent: histological findings correlated well with in vivo and ex vivo MPIO-enhanced MRI images. Imaging of myocardial inflammatory processes including the kinetics of macrophage invasion after microbial or ischemic damage is still a major challenge in, both animal models and in human patients. By applying a broad panel of biochemical, histological, molecular and imaging methods, we show here that different patterns of reactivity may occur upon induction of myocarditis using one and the same rat strain. In particular, immunized Lewis rats may react either with an early or a late pattern of macrophage invasion and subsequent post-inflammation fibrosis. Imaging results achieved in the acute inflammatory phase of the myocarditis with MPIOs, 67gallium citrate and 68gallium linked to somatostatin will stimulate further development of contrast agents and radioactive-nuclear tracers for the non-invasive detection of acute myocarditis and in the near future perhaps even in human patients.},
  subject      = {Ratte},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kollert2015,
  author    = {Kollert, Sina},
  title     = {Kaliumkan{\"a}le der K2P-Familie kontrollieren die Aktivit{\"a}t neuronaler Zellen - TRESK als Regulator inflammatorischer Hyperalgesie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119077},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Das Empfinden von Schmerz ist f{\"u}r uns {\"u}berlebenswichtig. Chronischer Schmerz hingegen hat seine physiologische Bedeutung verloren und wird als eigenes Krankheitsbild angesehen. Schmerzempfindung beginnt mit der Nozizeption. Die Zellk{\"o}rper nozizeptiver Neurone befinden sich in den Spinalganglien (Hinterwurzelganglion, dorsal root ganglion DRG) und Trigeminalganglien (TG). In den DRG-Neuronen macht der Zwei-Poren-Kaliumkanal (K2P) TRESK die Hauptkomponente eines Kaliumstromes, des „standing outward currents" IKSO, aus. Die physiologische Hauptaufgabe der TRESK-Kan{\"a}le liegt in der Regulation der zellul{\"a}ren Erregbarkeit nozizeptiver Neurone. W{\"a}hrend einer Entz{\"u}ndungsreaktion werden Entz{\"u}ndungsmediatoren wie Histamin, Bradykinin, Serotonin und Lysophosphatids{\"a}ure (LPA) ausgesch{\"u}ttet und k{\"o}nnen durch die Aktivierung ihrer G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCR) oder direkte Interaktion mit Ionenkan{\"a}len die nozizeptive Erregung beeinflussen. Durch Anwendung von RT-PCR und eines neu entwickelten Antik{\"o}rpers wurde die Ko-Expression von TRESK-Kan{\"a}len zusammen mit Kan{\"a}len der Transient-Receptor-Potential-Kationenkanalfamilie (TRP) und LPA-Rezeptoren in DRG-Neuronen nachgewiesen. Durch rekombinante Ko-Expression von TRESK-Kan{\"a}len und LPA2-Rezeptoren in Xenopus Oozyten konnte durch Zugabe von LPA eine fast 10-fache Aktivierung des basalen K+-Stromes erzielt werden. Die Auswertung der Dosis-Wirkungskurve ergab einen EC50-Wert von 0,2 µM LPA. Die LPA-induzierte TRESK-Stromaktivierung konnte durch die Verwendung des mutierten Kanals TRESK[PQAVAD] oder durch die Zugabe des Phospholipase C (PLC) Inhibitors U73122 verhindert werden. Dies zeigt die Beteiligung des PLC-Signalwegs und die Bindung von Calcineurin an den TRESK-Kanal bei der Stromaktivierung. TRESK ist das einzige Mitglied der K2P-Familie, das eine LPA-induzierte Aktivierung des Stromes zeigt. TREK- und TASK-1-Str{\"o}me werden durch LPA inhibiert. In DRG-Neuronen mit kleinem Durchmesser wird Nozizeption durch die Aktivierung von TRPV1-Kan{\"a}len durch Hitze oder Capsaicin, dem Inhaltsstoff des Chilis, und zus{\"a}tzlich durch die Substanz LPA verursacht. Ein weiteres Mitglied der TRP-Familie, der TRPA1-Kanal, ist bei der verst{\"a}rkten Nozizeption w{\"a}hrend einer Entz{\"u}ndung involviert. Werden TRESK- und TRP-Kan{\"a}le in Xenopus Oozyten ko-exprimiert, verursacht LPA gleichzeitig einen Kationeneinw{\"a}rts- wie auch -ausw{\"a}rtsstrom. Unter diesen Bedingungen verschob sich das Umkehrpotenzial in einen Bereich zwischen den Umkehrpotenzialen von Oozyten, die nur den K+-Kanal exprimieren und von Oozyten, die nur den unspezifischen Kationenkanal exprimieren. Durch diese Experimente konnte gezeigt werden, dass die LPA-induzierte Ko-Aktivierung von TRP-Kan{\"a}len und TRESK zu einer Begrenzung des exzitatorischen Effekts f{\"u}hren kann. Die DRG-{\"a}hnlichen F11-Zellen exprimieren keine TRESK-Kan{\"a}le. Sie sind in der Lage durch Strompulse Aktionspotenziale zu generieren. Mit TRESK transfizierte F11-Zellen zeigten eine Verschiebung des Umkehrpotenzials in negative Richtung, einen gr{\"o}ßeren Ausw{\"a}rtsstrom und den Verlust von spannungsgesteuerten Natriumkan{\"a}len. Auch hohe Strompulse konnten keine Aktionspotenziale mehr ausl{\"o}sen. Bei Spannungs-Klemme-Messungen von prim{\"a}ren DRG-Neuronen von TRESK[wt]-M{\"a}usen erh{\"o}hte sich der IKSO nach Zugabe von LPA um {\"u}ber 20 \%. Im Gegensatz dazu zeigten DRG-Neurone von TRESK[ko]-M{\"a}usen unter diesen Bedingungen eine leichte Hemmung des IKSO von etwa 10 \%. In Neuronen, die TRPV1 exprimieren, f{\"u}hrte LPA nicht nur zum Anstieg des IKSO, sondern auch zur Aktivierung eines Einw{\"a}rtsstromes (TRPV1). Im Vergleich dazu wurde in TRESK[ko]-Neuronen durch LPA nur der Einw{\"a}rtsstrom aktiviert. In Strom-Klemme-Experimenten f{\"u}hrte LPA-Applikation zur Entstehung von Aktionspotenzialen mit h{\"o}herer Frequenz in Zellen von TRESK[ko]-M{\"a}usen im Vergleich zu Zellen von TRESK[wt]-M{\"a}usen. Zus{\"a}tzlich wurde die Erregung, die durch Strompulse von 100 pA ausgel{\"o}st wurde, in den beiden Genotypen durch LPA unterschiedlich moduliert. Die Aktionspotenzialfrequenz in TRESK[wt]-Neuronen wurde gesenkt, in TRESK[ko]-Neuronen wurde sie erh{\"o}ht. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Erregung nozizeptiver Neurone durch LPA aufgrund der Ko-Aktivierung der TRESK-Kan{\"a}le abgeschw{\"a}cht werden kann. Die Erregbarkeit von sensorischen Neuronen wird strak durch die Aktivit{\"a}t und Expression der TRESK-Kan{\"a}le kontrolliert. Deswegen sind TRESK-Kan{\"a}le gute Kandidaten f{\"u}r die pharmakologische Behandlung von Schmerzkrankheiten.},
  subject      = {Kaliumkanal},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Brugger2015,
  author    = {Brugger, J{\"u}rgen},
  title     = {Die Rolle der Mangansuperoxiddismutase bei der Kohlenstoffmonoxid vermittelten Protektion in der systemischen Inflammation im murinen Maustiermodell},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-137410},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Fragestellung: Die Leberdysfunktion im Rahmen einer systemischen Inflammation stellt einen der wichtigsten Faktoren dar, welcher die Letalit{\"a}t erh{\"o}ht. Sauerstoffradikale (ROS) sind zytotoxisch und wichtige Mediatoren in der Pathophysiologie der entz{\"u}ndlichen Lebersch{\"a}digung. Dies war bereits Gegenstand vieler Arbeiten. Kohlenstoffmonoxid (CO), ein Produkt der Katalyse von H{\"a}m via H{\"a}moxygenase (HO), wirkt zytoprotektiv gegen entz{\"u}ndliche Prozesse. In der vorliegenden Studie untersuchten wir in der Leber die Wirkungsweise von CO auf das Antioxidans Mangan-Superoxiddismutase (MnSOD) in einem Tiermodell der systemischen Entz{\"u}ndungsreaktion. Methodik: Nach Einverst{\"a}ndnis der Tierschutzkommission wurden m{\"a}nnliche M{\"a}use (C57/BL6) mit Isoflurane narkotisiert und zur Messung des mittleren arteriellen Blutdruck (MAP) instrumentiert. Ein normotensives SIRS wurde mit Hilfe einer beidseitigen Isch{\"a}mie der Hinterl{\"a}ufe f{\"u}r 60 Minuten und nachfolgender Reperfusion (I/R) f{\"u}r 3 Stunden induziert. Die H{\"a}moxygenaseaktivit{\"a}t wurde mit Haem induziert und mittels Chromium Mesoporphyrin (CrMP) kompetetiv gehemmt. Ein Teil der Tiere inhalierte CO (250 ppm) nach Beginn der Reperfusion oder erhielt Methylenchlorid (MC, i.p.) zur Induktion der endogenen hepatischen CO Produktion. Die Fetts{\"a}urenoxidation (Malondialdehyde, MDA) und die Gewebespiegel f{\"u}r Glutathione (GSH) wurden mittels spezifischen Enzymessays bestimmt. ROS-Bildung konnte mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie und dem Farbstoff Dihydrorhodamine (DHR) quantifiziert werden. Das Lebergewebe wurde in sinusoidale und parenchymale Zellfraktionen aufgetrennt. Die Mangan-Superoxiddismutase (MnSOD) Aktivit{\"a}t und Proteinmenge wurde in der sinusoidalen und parenchymalen Zellfraktion mittels Western Blot analysiert. Die Karbonylierung ist eine inaktivierende oxidative Proteinmodifikation. Das Ausmaß der Karbonylierung von MnSOD in den Zellfraktionen wurde mittels Immuno-Blot (OxyBlot; Chemicon) untersucht. Die statistische Testung erfolgte mittels Kruskal-Wallis Test, wobei p<0,05 signifikant war. Ergebnisse: I/R Tiere zeigten signifikant mehr DHR-Fluoreszenz, mehr MDA-Bildung und weniger GSH als Sham Tiere (p<0.02). I/R+CrMP Behandlung hatte signifikant am meisten oxidativen Stress im Vergleich zu allen Behandlungsgruppen zur Folge. Die Inhalation von CO oder die Injektion von MC nach I/R reduzierte die DHR-Fluoreszenz, MDA-Bildung und normalisierte die GSH Spiegel im Vergleich zu I/R Tieren. I/R+CrMP+CO Behandlung zeigte die gleichen Ergebnisse wie I/R+CO Behandlung. Die parenchymale Zellfraktion der Leber zeigte keine Ver{\"a}nderung der MnSOD. In der sinusoidalen Zellfraktion fand sich keine Ver{\"a}nderung der MnSOD Proteinmenge. Jedoch reduzierte sich die sinusoidale MnSOD Aktivit{\"a}t signifikant nach I/R (p<0.02), erholte sich aber nach I/R+CO Behandlung wieder auf Sham Niveau. Die Karbonylierung von MnSOD nach I/R war signifikant erh{\"o}ht in der sinusoidalen Zellfraktion. Nach I/R+CO konnte eine Reduktion der Karbonylierung von MnSOD auf das Sham Niveau nachgewiesen werden. Interpretation: CO reduziert signifikant den hepatischen oxidativen Stress in der systemischen Inflammation. CO induziert die Aktivit{\"a}t der MnSOD in den sinusoidalen, nicht jedoch in den parenchymalen Zellen der Leber. Es konnte in der systemischen Entz{\"u}ndungsreaktion gezeigt werden, dass CO die antioxidative Wirkung von MnSOD durch eine Hemmung der Karbonylierung in den sinusoidalen Zellen der Leber induziert. Diese Ergebnisse zeigen erstmals, {\"u}ber die Karbonylierung von MnSOD, einen indirekten antioxidativen Effekt von CO. Welche weiteren Enzymsysteme von CO auf diese Weise beeinflusst werden, m{\"u}ssen weitere Untersuchungen zeigen.},
  subject      = {Entz{\"u}ndung},
  language  = {de}
}