@phdthesis{Bleuel2021,
  author    = {Bleuel, Gabriel},
  title     = {Entwicklung und Validierung eines quantitativen Verfahrens zur Beurteilung der Viabilit{\"a}t von entsprechend der GMP-Richtlinien hergestellter Knorpelimplantate f{\"u}r das Knie},
  doi       = {10.25972/OPUS-24248},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-242481},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Due to the reversing age pyramid in Germany, more and more people are already suffering from joint cartilage damage. But not only age, but also accidents and sports injuries and being overweight can lead to irreversible cartilage defects. Although there are various treatment options, the previous methods cannot be considered a permanent cure. As part of the international research project BIO-CHIP, a promising treatment method with novel drugs was to be investigated. The patient's own cartilage cells from the nose serve as the starting material for the drug, a manufactured cartilage implant. These are isolated, multiplied and ultimately cultivated on a matrix to form a cartilage implant. In addition to toxicological and biological safety tests, an essential prerequisite for the approval of the implant is the assessment of the viability. This was previously carried out on the basis of histology from the pathology department. The aim of the present work was the development and validation of a standardized and objective viability test for the chondrocytes within the cartilage matrix. For this, the LDH was used as a marker for irreversibly damaged cells. The LDH concentration could be measured with the CyQuant LDH assay by measuring the absorption. It could be proven that LDH has the required stability and detectability in the medium. With the help of the lysis, of cultivated mini-cartilage implants, the maximum achievable LDH concentrations could be determined. A calibration curve was generated using these concentrations. This serves to assess the viability of future measured absorptions of the supernatant medium. The developed method does not require any invasive interventions on the implant and is characterized by its simple implementation, since only the protrusion has to be measured. The validation of the method certified a high level of robustness, linearity, accuracy and precision.},
  subject      = {Hyaliner Knorpel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lang2021,
  author    = {Lang, Florian},
  title     = {Analyse des Einflusses ausgew{\"a}hlter Polyphenole auf Funktionalit{\"a}t und Genexpression von p-Glykoprotein im CaCo-II-Zellkulturmodell},
  doi       = {10.25972/OPUS-25186},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-251866},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die Permeabilit{\"a}t von Substanzen {\"u}ber Biomembranen erfolgt auf Basis ihrer Gr{\"o}ße und Lipophilie, wird jedoch auch zu einem großen Anteil vom aktiven Transport bestimmt. Speziell im menschlichen Verdauungstrakt ist dieser Transportmechanismus neben seinen essentiellen physiologischen Aufgaben, wie den Transport von N{\"a}hrstoffen, an einer Resistenz gegen exogene Stoffe und Xenobiotika beteiligt, der die Aufnahme in den Organismus {\"u}ber einen R{\"u}cktransport in das Darmlumen limitiert. Dabei hat die membranst{\"a}ndige Effluxpumpe p-Glykoprotein (p-GP) als ein Baustein dieses Schutzmechanismus auch einen großen Einfluss auf die Arzneimitteltherapie. {\"U}ber eine Modulierung der Pharmakokinetik von Arzneistoffen beschr{\"a}nkt sie die Aufnahme von Medikamenten und senkt dadurch deren Bioverf{\"u}gbarkeit. Es wird auch f{\"u}r pflanzliche Inhaltsstoffe aus der Gruppe der Polyphenole ein m{\"o}glicher Einfluss auf dieses Transportprotein diskutiert. Diese Beeinflussung kann sich entweder in einer Induktion oder einer Inhibition des Proteins {\"a}ußern, was positive wie negative Effekte haben kann. Eine Hemmung des Transportproteins f{\"u}hrt zu einer erh{\"o}hten Aufnahme einiger Arzneistoffe, die mit einer erh{\"o}hten Bioverf{\"u}gbarkeit und einer potentiellen Dosissenkung einhergeht. Induziert man p-GP dagegen, so wird es beispielsweise erm{\"o}glicht, potentiell sch{\"a}dliche Xenobiotika noch intensiver auszuscheiden und nachteilige Plasmaspiegel zu verhindern. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte daher der Einfluss ausgew{\"a}hlter Polyphenole auf die Funktionalit{\"a}t und die Genexpression im CaCo-II-Zellkulturmodell n{\"a}her untersucht, sowie vorab charakteristische Eigenschaften der pflanzlichen Inhaltsstoffe - Taxifolin, Silibinin, M1, Urolithin A, Urolithin B, Urolithin C, Isourolithin A, racemisches Hydnocarpin D, (+)-Hydnocarpin D, (-)-Hydnocarpin D - vergleichend bestimmt werden. Diese stoffspezifischen Charakteristika umfassten die Zytotoxizit{\"a}t, die Stabilit{\"a}t und die antioxidative Kapazit{\"a}t. Vor allem die Zytotoxizit{\"a}t und die Stabilit{\"a}t sind essentielle Parameter f{\"u}r aussagekr{\"a}ftige Resultate. Die Substanzen waren in der eingesetzten Konzentration von 50 µM mehrheitlich, mit Ausnahme des Hydnocarpins D, nicht-toxisch innerhalb der relevanten Versuchszeitr{\"a}ume, 4 h und 24 h, und den verwendeten Kulturmedien, DMEM-Pest und HBSS. Vor allem im Hinblick auf die Genexpressionsversuche war es die Basis f{\"u}r valide Ergebnisse, den Zeitraum bis 24 h als nicht-toxisch sicherstellen zu k{\"o}nnen. Hinsichtlich der Stabilit{\"a}t waren nur Taxifolin (27 \% Restkonzentration) und der M1 (0 \% Restkonzentration) nach 24 h in Zellkulturmedium kritisch. Auf Basis ihrer antioxidativen Kapazit{\"a}t werden pflanzlichen Inhaltsstoffen eine Reihe von gesundheitsf{\"o}rderlichen Merkmalen nachgesagt, weswegen dieser Aspekt f{\"u}r die Testsubstanzen zus{\"a}tzlich vergleichend evaluiert wurde. Der Eintritt von Pathogenen kann Zusammenfassung 377 zum Beispiel durch oxidative Sch{\"a}digung des Darmepithels erleichtert werden, was zus{\"a}tzlich zu einem Effekt auf p-GP durch die Polyphenole unter Umst{\"a}nden positiv beeinflusst werden kann. Taxifolin, der M1 sowie die Urolithine A und C konnten so als antioxidativ aktive Stoffe erstmals vergleichend analysiert und die Resultate sinnvoll zu bestehenden Daten in Relation gesetzt werden. Sie konnten nach antioxidativer Potenz in der Reihenfolge Urolithin C > M1 > Taxifolin > Urolithin A geordnet werden. Zur Analyse des Einflusses der ausgew{\"a}hlten Polyphenole auf die Funktionalit{\"a}t von p-GP sollten Transportversuche {\"u}ber einen CaCo-II-Monolayer mit Rhodamin 123 als Markersubstanz durchgef{\"u}hrt werden. Diese Untersuchungen ben{\"o}tigen typischerweise eine vorbereitende Kulturzeit der Zellen von insgesamt drei Wochen, sodass sich eine Verk{\"u}rzung dieser Zeitspanne aus Zeitersparnis- und Kostengr{\"u}nden positiv auf den Durchsatz der Versuche auswirken w{\"u}rde. In einem umfassenden Ansatz mit kombinierter Bestimmung der Qualifizierung der Zellschichten im Hinblick auf Qualit{\"a}t des Monolayers (TEER-Messung, Lucifer-Yellow-Transportrate, Fluoreszenzf{\"a}rbung der Tight-junctions) sowie der Funktionalit{\"a}t und Expression von p-GP gelang der Nachweis, dass 14 Tage hinreichend und sinnvoll waren. Zentraler Bestandteil war in der vorliegenden Arbeit die Identifizierung der Effekte der Urolithine auf sowohl p-GP direkt, als auch auf die Genexpression dieses Transportproteins. Diese Polyphenole werden im menschlichen Verdauungstrakt {\"u}ber einen bakteriellen Metabolismus aus Ellagtanninen und Ellags{\"a}ure hergestellt und sind aufgrund ihrer vielf{\"a}ltigen gesundheitsf{\"o}rderlichen Charakteristiken in der Forschung von steigendem Interesse. Hierf{\"u}r konnten nach unserem Kenntnisstand mit den gew{\"a}hlten Versuchsans{\"a}tzen neue Erkenntnisse gewonnen werden. In den Transportversuchen mit Rhodamin 123 als Modellsubstrat von p-GP konnten die Urolithine den p-GP-vermittelten Transport positiv beeinflussen. Die Urolithine B (Papp-Ratio 1,98), C (Papp-Ratio 2,15) und das Isourolithin A (Papp-Ratio 1,63) steigerten den Rhodamintransport signifikant und lediglich f{\"u}r Urolithin A (Papp-Ratio 1,45) konnte keine Signifikanz belegt werden. Der Einfluss der Urolithine lag jeweils im Bereich des Modellinduktors Dexamethason. Ebenso konnte eine positive Modulierung der Genexpression nach 24 h detektiert werden. Die Hochregulierungen durch die Urolithine A (zwei- bis dreifach), B (1,4-fach) und C (1,8-fach) waren konsistent und statistisch signifikant. Urolithin A konnte hierbei als potentester Induktor charakterisiert werden, wohingegen sein Isomer Isourolithin A keinerlei signifikante Beeinflussung der Expression zeigte. In diesen Inkubationsversuchen wurde die Eigenschaft zur Erh{\"o}hung der Genexpression {\"u}ber den Einfluss auf den p-GP-vermittelten Rhodamintransport best{\"a}tigt. Die Urolithine A, B, C und Isourolithin A konnten nach einer Vorinkubation {\"u}ber 24 h und 48 h auch den Transport von Rhodamin 123 nochmals signifikanter zu den klassischen E Zusammenfassung 378 Transportversuchen ohne Vorinkubation steigern. Relevanz hierf{\"u}r hatte der erste Zeitraum {\"u}ber 24 h, da hier ein deutlicher Anstieg der Rhodamintransportrate zu erkennen war. Nach 48 h stieg der Rhodamintransport nur noch geringf{\"u}gig an oder ging sogar leicht zur{\"u}ck (Urolithin B). Hinsichtlich der Genexpression konnte nach 48 h nur noch Urolithin C p-GP signifikant hochregulieren, allerdings sind diese Erkenntnisse auf Basis der Zytotoxizit{\"a}t der Substanzen {\"u}ber diesen Zeitraum kritisch zu betrachten. In der Analyse des Effektes der weiteren Polyphenole auf die Genexpression von p-GP konnten f{\"u}r die meisten Stoffe nur zuf{\"a}llige Zusammenh{\"a}nge hinsichtlich Hoch- und Herunterregulierung bestimmt werden. In den Transportversuchen konnte jedoch (+)-Hydnocarpin (Papp-Ratio 0,48) den Transport in gleichem Ausmaß wie der Modellinhibitor Verapamil (Papp-Ratio 0,48) hemmen. Durch Modifizierung des Versuchsmediums zur Ann{\"a}herung an physiologischeren Bedingungen (Gallens{\"a}uren, pH 6) konnte f{\"u}r manche Substanzen ein deutlich ver{\"a}ndertes Verhalten beobachtet werden. Die Rhodamintransportrate nahm unter Einfluss von Urolithin B, Isourolithin A und dem M1 signifikant nun ab und bei Urolithin C signifikant zu. Dies legt nahe, dass mit dem klassischen Transportversuchsmodell lediglich Tendenzen f{\"u}r die Substanzen bestimmt werden k{\"o}nnen. Weitere Untersuchungen n{\"a}her an der Physiologie des Verdauungstraktes sind n{\"o}tig, um ein genaueres Bild des Stoffeinflusses zu gewinnen. Die Frage nach zeitlichem Einsetzen beziehungsweise der Kontinuit{\"a}t des Effektes auf p� GP konnte mit den Urolithinen A, B und C sowie Dexamethason gekl{\"a}rt werden. Eine Substanzexposition von lediglich f{\"u}nf Minuten war nicht ausreichend, um in den nachfolgenden zwei Stunden einen Effekt zu beobachten. Dies legt eine Reversibilit{\"a}t der zugrundeliegenden Mechanismen und eine notwendige dauerhafte Anwesenheit der Substanzen {\"u}ber die Versuchszeit nahe. Neben Rhodamin 123 wurden noch Transportversuche mit dem Fluorchinolonantibiotikum Ciprofloxacin als Modellsubstanz durchgef{\"u}hrt, da es aufgrund dessen Substratcharakters f{\"u}r p-GP von therapeutischer Relevanz sein kann, wenn das Transportverhalten durch Polyphenole beeinflusst wird. Im Gegensatz zu Rhodamin 123 wurde der Transport von Ciprofloxacin durch die vier Urolithine verringert, was f{\"u}r diese Metabolismusprodukte eine zus{\"a}tzliche Wirkung auf weitere Transportproteine nahelegt, weil Ciprofloxacin unter anderem auch {\"u}ber BRCP transportiert wird. Mittels des bakteriellen Endotoxins LPS konnte eine Sch{\"a}digung des CaCo-II-Monolayers erzeugt werden, welche sich {\"u}ber erniedrigte TEER-Werte und einen erh{\"o}hten Rhodamintransport nachweisen ließ. Eine Vorinkubation der vier Urolithine war nicht in der Lage, diese Sch{\"a}digung abzumildern, jedoch nicht komplett zu verhindern. Die TEER- Zusammenfassung 379 Werte konnten zwar wieder etwas gesteigert werden, jedoch maskierte die starke Stimulation dieser Pflanzenstoffe auf p-GP und den damit verbundenen Transport von Rhodamin 123 m{\"o}gliche positive Effekte auf diese oxidative Stresssituation. Zusammenfassend war es mit der vorliegenden Arbeit erstmals durch systematische vergleichende Untersuchung und Kombination von Charakterisierungsans{\"a}tzen m{\"o}glich, eine deutliche Beeinflussung der Genexpression und Funktionalit{\"a}t des p-Glykoproteins durch vor allem die Urolithine aufzuzeigen, was eine Relevanz sowohl des Mikrobioms als auch der Ern{\"a}hrung in der Arzneimitteltherapie nahelegt. Zudem gelang es den klassischen Transportassay durch Verk{\"u}rzung um eine Woche zu verbessern.},
  subject      = {p-Glykoprotein},
  language  = {de}
}