@phdthesis{Nadernezhad2024, author = {Nadernezhad, Ali}, title = {Engineering approaches in biofabrication of vascularized structures}, doi = {10.25972/OPUS-34589}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-345892}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Biofabrication technologies must address numerous parameters and conditions to reconstruct tissue complexity in vitro. A critical challenge is vascularization, especially for large constructs exceeding diffusion limits. This requires the creation of artificial vascular structures, a task demanding the convergence and integration of multiple engineering approaches. This doctoral dissertation aims to achieve two primary objectives: firstly, to implement and refine engineering methods for creating artificial microvascular structures using Melt Electrowriting (MEW)-assisted sacrificial templating, and secondly, to deepen the understanding of the critical factors influencing the printability of bioink formulations in 3D extrusion bioprinting. In the first part of this dissertation, two innovative sacrificial templating techniques using MEW are explored. Utilizing a carbohydrate glass as a fugitive material, a pioneering advancement in the processing of sugars with MEW with a resolution under 100 microns was made. Furthermore, by introducing the "print-and-fuse" strategy as a groundbreaking method, biomimetic branching microchannels embedded in hydrogel matrices were fabricated, which can then be endothelialized to mirror in vivo vascular conditions. The second part of the dissertation explores extrusion bioprinting. By introducing a simple binary bioink formulation, the correlation between physical properties and printability was showcased. In the next step, employing state-of-the-art machine-learning approaches revealed a deeper understanding of the correlations between bioink properties and printability in an extended library of hydrogel formulations. This dissertation offers in-depth insights into two key biofabrication technologies. Future work could merge these into hybrid methods for the fabrication of vascularized constructs, combining MEW's precision with fine-tuned bioink properties in automated extrusion bioprinting.}, subject = {3D-Druck}, language = {en} } @phdthesis{Albrecht2024, author = {Albrecht, Christina}, title = {Kardiorestriktiver Knockout desmosomaler Proteine f{\"u}hrt zu einer Beeintr{\"a}chtigung der elektromechanischen Kopplung ohne mitochondriale Dysfunktion bei arrhythmogener Kardiomyopathie}, doi = {10.25972/OPUS-34847}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348472}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Arrhythmogene Kardiomyopathie (ACM) ist eine genetische Herzerkrankung, die durch Herzinsuffizienz, ventrikul{\"a}re Arrhythmien und pl{\"o}tzlichen Herztod gekennzeichnet ist. Mutationen in desmosomalen Proteinen der Zelladh{\"a}sion, wie Plakophilin 2 (PKP2) und Plakoglobin (PG), sind die h{\"a}ufigste Ursache der famili{\"a}ren ACM. Wie gest{\"o}rte Zelladh{\"a}sion zum ACM-Ph{\"a}notyp f{\"u}hrt, ist jedoch nur teilweise gekl{\"a}rt. Potentielle Mechanismen sind eine gest{\"o}rte Kalzium-(Ca2+)-Hom{\"o}ostase, mitochondrialer oxidativer Stress und metabolische St{\"o}rungen. Ziel dieser Studie ist es, die mitochondriale Energetik und die Ca2+ -Hom{\"o}ostase in kardio-restriktiven PKP2-Knockout-M{\"a}usen (KO) im Alter von 4, 8 und 12 Wochen sowie in PG-Knockout- M{\"a}usen im Alter von 6 Wochen zu untersuchen. Vier Wochen alte PKP2-KO-M{\"a}use zeigten fr{\"u}he Anzeichen von ACM, w{\"a}hrend alle anderen Altersgruppen typische Kennzeichen von ACM rekapitulierten. Kontraktilit{\"a}t, die damit verbundenen Ca2+ - Transienten, der Redoxstatus und das mitochondriale Membranpotenzial (ΔΨm) isolierter Kardiomyozyten wurden mit einem IonOptix-System bei elektrischer und β- adrenerger Stimulation untersucht. Alle desmosomalen KO-Kardiomyozyten zeigten eine verringerte diastolische Sarkomerl{\"a}nge, was auf eine diastolische Dysfunktion hinwies. In allen PKP2 KO Kardiomyozyten lag außerdem ein erh{\"o}hter intrazellul{\"a}rer Ca2+ -Spiegel vor, w{\"a}hrend in den PG KO-Kardiomyozyten das intrazellul{\"a}rer Ca2+ unver{\"a}ndert war. PKP2 KO- und PG KO-Kardiomyozyten wiesen keine Ca2+ - Sensibilisierung der Myofilamente auf. Zur weiteren Bewertung der mitochondrialen Funktion wurde eine hochaufl{\"o}sende Respirometrie in isolierten Herzmitochondrien bei gleichzeitiger {\"U}berwachung von ΔΨm in PKP2 KO und PG KO M{\"a}usen durchgef{\"u}hrt, welche in allen Versuchs- und Kontrollgruppen vergleichbar war. Im Verlauf der Versuche blieb der Redoxstatus stabil und es konnte kein Exzess reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) festgestellt werden. Daraus konnte gefolgert werden, dass weder PKP2 KO noch PG KO-M{\"a}use eine beeintr{\"a}chtigte mitochondriale Atmung aufwiesen. Diese Studie zeigt, dass isolierte PKP2 KO- oder PG KO-Kardiomyozyten EC-Kopplungsdefekte ohne mitochondriale Dysfunktion aufwiesen. Eine mitochondriale Dysfunktion konnte als treibender Faktor f{\"u}r die Progression des ACM- Ph{\"a}notyps in den vorgestellten Mausmodellen ausgeschlossen werden. Weitere Studien sind erforderlich, um die mitochondriale Funktion im Zusammenhang mit ACM zu entschl{\"u}sseln.}, subject = {Herzmuskelkrankheit}, language = {de} } @phdthesis{Eckert2024, author = {Eckert, Lisa Doreen}, title = {Multimodale Verfahren zum Eisenstoffwechsel bei ADHS - Vergleichende Bildgebung}, doi = {10.25972/OPUS-34829}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348295}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivit{\"a}tsst{\"o}rung (ADHS) geh{\"o}rt weltweit zu den bedeutendsten psychiatrischen Erkrankungen des Kinder- und Jugendalters. Die Pathomechanismen sind aktuell noch nicht vollst{\"a}ndig gekl{\"a}rt, wobei es deutliche Hinweise auf hirnorganische Ver{\"a}nderungen gibt. Die transkranielle Sonographie stellt eine nicht-invasive Methode dar, strukturelle Unterschiede tiefer Hirnstrukturen zu untersuchen. Bereits in vorangegangenen Studien konnte mit der Methode eine Ver{\"a}nderung der Echogenit{\"a}t der Substantia nigra (SN) bei Kindern mit ADHS im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden nachgewiesen werden. In dieser Studie sollen nun die m{\"o}glichen physiologischen Hintergr{\"u}nde der erh{\"o}hten Echogenit{\"a}t der Substantia Nigra in Zusammenschau mit bildgebenden Verfahren betrachtet werden. Hierzu wurde in der vorliegenden multimodalen Studie bei 20 m{\"a}nnlichen Kindern mit ADHS im Alter zwischen 8 und 12 Jahren eine transkranielle Ultraschalluntersuchung (TCS) zur Bestimmung der echogenen Fl{\"a}che der Substantia Nigra sowie ein neuromelaninsensitives cMRT zur Bestimmung des neuromelaninassoziierten Volumens der SN, sowie des neuromelaninassoziierten Kontrastes SN/Cb durchgef{\"u}hrt. Als Kennwerte des peripheren Eisenhaushalts wurden die Konzentrationen von Eisen, Ferritin und Transferrin im Blut bestimmt. In die Auswertung gingen außerdem die St{\"a}rke der ADHS-Symptomatik (Strength and Difficulties Questionaire, SDQ; Fremdbeurteilungsbogen bei ADHS, FBB-ADHS), die kognitive Begabung ({\"u}ber CFT-20-R) und das Alter der Probanden ein. Psychiatrische Komorbidit{\"a}t wurde mit Hilfe der Child Behaviour Checklist (CBCL) erhoben.}, subject = {Aufmerksamkeitsdefizit-Syndrom}, language = {de} } @phdthesis{Goepfert2024, author = {G{\"o}pfert, Dennis}, title = {Evaluation des psychischen Belastungserlebens von Gesundheitspersonal w{\"a}hrend der Sars-CoV-2 Pandemie - Eine Beurteilung anhand von Umfrageergebnissen der an{\"a}sthesiologischen Abteilung am Universit{\"a}tsklinikum W{\"u}rzburg}, doi = {10.25972/OPUS-34816}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348164}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die Evaluation des psychischen Belastungserlebens bei Intensivpersonal zeigte w{\"a}hrend der ersten Covid-19 Welle eine stabile psychosoziale Situation mit Angst um Angeh{\"o}rige und soziale Isolierung als Hauptbelastungsfaktoren. Weiterhin konnten bestimmte vulnerable Gruppen identifiziert werden.}, subject = {Psychosoziale Belastung}, language = {de} } @phdthesis{Ibrahim2024, author = {Ibrahim, Eslam Samir Ragab}, title = {Unraveling the function of the old yellow enzyme OfrA in \(Staphylococcus\) \(aureus\) stress response}, doi = {10.25972/OPUS-28960}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-289600}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Biological systems are in dynamic interaction. Many responses reside in the core concepts of biological systems interplay (competition and cooperation). In infection situation, the competition between a bacterial system and a host is shaped by many stressors at spatial and temporal determinants. Reactive chemical species are universal stressors against all biological systems since they potentially damage the basic requirements of these systems (nucleic acids, proteins, carbohydrates, and lipids). Either produced endogenously or exogenously, reactive chemical species affect the survival of pathogens including the gram-positive Staphylococcus aureus (S. aureus). Therefore, bacteria developed strategies to overcome the toxicity of reactive species. S. aureus is a widely found opportunistic pathogen. In its niche, S. aureus is in permanent contact with surrounding microbes and host factors. Deciphering the deterministic factors in these interactions could facilitate pinpointing novel bacterial targets. Identifying the aforementioned targets is crucial to develop new strategies not only to kill the pathogenic organisms but also to enhance the normal flora to minimize the pathogenicity and virulence of potential pathogens. Moreover, targeting S. aureus stress response can be used to overcome bacterial resistance against host-derived factors. In this study, I identify a novel S. aureus stress response factor against reactive electrophilic, oxygen, and hypochlorite species to better understand its resilience as a pathogen. Although bacterial stress response is an active research field, gene function is a current bottleneck in characterizing the understudied bacterial strategies to mediate stress conditions. I aimed at understanding the function of a novel protein family integrated in many defense systems of several biological systems. In bacteria, fungi, and plants, old yellow enzymes (OYEs) are widely found. Since the first isolation of the yellow flavoprotein, OYEs are used as biocatalysts for decades to reduce activated C=C bonds in α,β-unsaturated carbonyl compounds. The promiscuity of the enzymatic catalysis is advantageous for industrial applications. However, the physiological function of OYEs, especially in bacteria, is still puzzling. Moreover, the relevance of the OYEs in infection conditions remained enigmatic.   Here, I show that there are two groups of OYEs (OYE flavin oxidoreductase, OfrA and OfrB) that are encoded in staphylococci and some firmicutes. OfrA (SAUSA300_0859) is more conserved than OfrB (SAUSA300_0322) in staphylococci and is a part of the staphylococcal core genome. A reporter system was established to report for ofrA in S. aureus background. The results showed that ofrA is induced under electrophilic, oxidative, and hypochlorite stress. OfrA protects S. aureus against quinone, methylglyoxal, hydrogen peroxide, and hypochlorite stress. Additionally, the results provide evidence that OfrA supports thiol-dependent redox homeostasis. At the host-pathogen interface, OfrA promotes S. aureus fitness in murine macrophage cell line. In whole human blood, OfrA is involved in S. aureus survival indicating a potential clinical relevance to bacteraemia. In addition, ofrA mutation affects the production of the virulence factor staphyloxanthin via the upper mevalonate pathway. In summary, decoding OfrA function and its proposed mechanism of action in S. aureus shed the light on a conserved stress response within multiple organisms.}, subject = {Staphylococcus aureus}, language = {en} } @phdthesis{Pres2024, author = {Pres, Sebastian}, title = {Detection of a plasmon-polariton quantum wave packet by coherent 2D nanoscopy}, doi = {10.25972/OPUS-34824}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348242}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Plasmonic nanostructures are considered promising candidates for essential components of integrated quantum technologies because of their ability to efficiently localize broad-band electromagnetic fields on the nanoscale. The resulting local near field can be understood as a spatial superposition of spectrally different plasmon-polariton modes due to the spectrally broad optical excitation, and thus can be described as a classical wave packet. Since plasmon polaritons, in turn, can transmit and receive non-classical light states, the exciting question arises to what extent they have to be described as quantum mechanical wave packets, i.e. as a superposition of different quantum states. But how to probe, characterize and eventually manipulate the quantum state of such plasmon polaritons? Up to now, probing at room temperatures relied completely on analyzing quantum optical properties of the corresponding in-going and out-going far-field photon modes. However, these methods so far only allow a rather indirect investigation of the plasmon-polariton quantum state by means of transfer into photons. Moreover, these indirect methods lack spatial resolution and therefore do not provide on-site access to the plasmon-polariton quantum state. However, since the spectroscopic method of coherent two-dimensional (2D) nanoscopy offers the capability to follow the plasmon- polariton quantum state both in Hilbert space and in space and time domain a complete characterization of the plasmon polariton is possible. In this thesis a versatile coherent 2D nanoscopy setup is presented combining spectral tunability and femtosecond time resolution with spatial resolution on the nanometer scale due to the detection of optically excited nonlinear emitted electrons via photoemission electron microscopy (PEEM). Optical excitation by amplitude- and phase-shaped, systematically-modified and interferometric-stable multipulse sequences is realized, and characterized via Fourier-transform spectral interferometry (FTSI). This linear technique enables efficient data acquisition in parallel to a simultaneously performed experiment. The full electric-field reconstruction of every generated multipulse sequence is used to analyze the effect of non-ideal pulse sequences on the two-dimensional spectral data of population-based multidimensional spectroscopy methods like, e.g., the coherent 2D nanoscopy applied in this thesis. Investigation of the spatially-resolved nonlinear electron emission yield from plasmonic gold nanoresonators by coherent 2D nanoscopy requires a quasi-particle treatment of the addressed plasmon-polariton mode and development of a quantum model to adequately describe the plasmon-assisted multi-quantum electron emission from nanostructures. Good agreement between simulated and experimental data enables to connect certain spectral features to superpositions of non-adjacent plasmon-polariton quantum states, i.e, non-adjacent occupation-number states of the underlying quantized, harmonic oscillator, thus direct probing of the plasmon-polariton quantum wave packet at the location of the nanostructure. This is a necessary step to locally control and manipulate the plasmon-polariton quantum state and thus of general interest for the realization of nanoscale quantum optical devices.}, subject = {Coherent Multidimensional Spectroscopy}, language = {en} } @phdthesis{Neitz2024, author = {Neitz, Hermann}, title = {Hydrophobic recognition motifs in functionalized DNA}, doi = {10.25972/OPUS-34838}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348382}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {In w{\"a}ssriger Umgebung spielen hydrophobe Wechselwirkungen eine wichtige Rolle f{\"u}r die DNA. Die Einf{\"u}hrung von Modifikationen, die auf hydrophoben aromatischen Einheiten basieren, kann die Erkennung und Reaktivit{\"a}t von funktionellen Gruppen in der DNA steuern. Modifikationen k{\"o}nnen durch ein k{\"u}nstliches R{\"u}ckgrat oder in Form einer Erweiterung der Nukleobasen eingebracht werden und so zu zus{\"a}tzlichen Eigenschaften der DNA f{\"u}hren. Diese Dissertation befasst sich mit der Verwendung von hydrophoben Einheiten zur Funktionalisierung von DNA. Im ersten Teil der Arbeit wurde das Tolanmotiv (Diphenylacetylen) in Kombination mit dem acyclischen R{\"u}ckgrat von GNA und BuNA verwendet, um Erkennungseinheiten im DNA-Kontext zu erzeugen. Die gezielte Fluorierung der aromatischen Ringe des Tolan-Bausteins bildete die Grundlage f{\"u}r eine supramolekulare Sprache, die auf Aren-Fluoroaren-Wechselwirkungen basiert. Die spezifische Erkennung wurde mittels thermodynamischer, kinetischer und NMR-spektroskopischer Methoden untersucht. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Desoxyuridin-Derivate mit einer hydrophoben aromatischen Modifikation hergestellt und in die DNA-Doppelhelix eingebaut. Die Bestrahlung mit UV-Licht f{\"u}hrte zu einer [2+2]-Cycloaddition zwischen zwei modifizierten Nukleosiden in der DNA. Das Reaktionsprodukt wurde strukturell charakterisiert und die Reaktion in verschiedenen biochemischen und nanotechnologischen DNA-Anwendungen eingesetzt.}, subject = {Supramolekulare Chemie}, language = {en} } @phdthesis{Lu2024, author = {Lu, Jinping}, title = {The vacuolar TPC1 channel and its luminal calcium sensing site in the luminal pore entrance}, doi = {10.25972/OPUS-25135}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-251353}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {The slowly activating vacuolar SV/TPC1 channel is ubiquitously expressed in plants and provides a large cation conductance in the vacuolar membrane. Thereby, monovalent (K+, Na+) and in principle also divalent cations, such as Ca2+, can pass through the channel. The SV/TPC1 channel is activated upon membrane depolarization and cytosolic Ca2+ but inhibited by luminal calcium. With respect to the latter, two luminal Ca2+ binding sites (site 1 Asp240/Asp454/Glu528, site 2 Glu239/Asp240/Glu457) were identified to coordinate luminal Ca2+. In this work, the characteristics of the SV/TPC1 channels in terms of regulation and function were further elucidated, focusing on the TPC1s of Arabidopsis thaliana and Vicia faba. For electrophysiological analysis of the role of distinct pore residues for channel gating and luminal Ca2+ sensing, TPC1 channel variants were generated by site-directed mutagenesis and transiently expressed as eGFP/eYFP-fusion constructs in Arabidopsis thaliana mesophyll protoplasts of the TPC1 loss-of-function mutant attpc1-2. 1. As visualized by confocal fluorescence laser-scanning microscopy, all AtTPC1 (WT, E605A/Q, D606N, D607N, E605A/D606N, E605Q/D606N/D607N, E457N/E605A/D606N) and VfTPC1 channel variants (WT, N458E/A607E/ N608D) were correctly targeted to the vacuole membrane. 2. Patch-clamp studies revealed that removal of one of the negative charges at position Glu605 or Asp606 was already sufficient to promote voltage-dependent channel activation with higher voltage sensitivity. The combined neutralization of these residues (E605A/D606N), however, was required to additionally reduce the luminal Ca2+ sensitivity of the AtTPC1 channel, leading to hyperactive AtTPC1 channels. Thus, the residues Glu605/Asp606 are functionally coupled with the voltage sensor of AtTPC1 channel, thereby modulating channel gating, and form a novel luminal Ca2+ sensing site 3 in AtTPC1 at the luminal entrance of the ion transport pathway. 3. Interestingly, this novel luminal Ca2+ sensing site 3 (Glu605/Asp606) and Glu457 from the luminal Ca2+ sensing site 2 of the luminal Ca2+-sensitive AtTPC1 channel were neutralized by either asparagine or alanine in the TPC1 channel from Vicia faba and many other Fabaceae. Moreover, the VfTPC1 was validated to be a hyperactive TPC1 channel with higher tolerance to luminal Ca2+ loads which was in contrast to the AtTPC1 channel features. As a result, VfTPC1 but not AtTPC1 conferred the hyperexcitability of vacuoles. When AtTPC1 was mutated for the three VfTPC1-homologous polymorphic site residues, the AtTPC1 triple mutant (E457N/E605A/D606N) gained VfTPC1-like characteristics. However, when VfTPC1 was mutated for the three AtTPC1-homologous polymorphic site residues, the VfTPC1 triple mutant (N458E/A607E/N608D) still sustained VfTPC1-WT-like features. These findings indicate that the hyperactivity of VfTPC1 is achieved in part by the loss of negatively charged amino acids at positions that - as part of the luminal Ca2+ sensing sites 2 and 3 - are homologous to AtTPC1-Glu457/Glu605/Asp606 and are likely stabilized by other unknown residues or domains. 4.The luminal polymorphic pore residues (Glu605/Asp606 in AtTPC1) apparently do not contribute to the unitary conductance of TPC1. Under symmetrical K+ conditions, a single channel conductance of about 80 pS was determined for AtTPC1 wild type and the AtTPC1 double mutant E605A/D606A. This is in line with the three-fold higher unitary conductance of VfTPC1 (232 pS), which harbors neutral luminal pore residues at the homologous sites to AtTPC1. In conclusion, by studying TPC1 channel from Arabidopsis thaliana and Vicia faba, the present thesis provides evidence that the natural TPC1 channel variants exhibit differences in voltage gating, luminal Ca2+ sensitivity and luminal Ca2+ binding sites.}, language = {en} } @phdthesis{Okorn2024, author = {Okorn, Alexander}, title = {Synthese und Reaktivit{\"a}t von PAH-substituierten Diborenen und Dihydroanthracendiyl-verbr{\"u}ckten Diborverbindungen}, doi = {10.25972/OPUS-34836}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348368}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftig sich mit der Synthese und Reaktivit{\"a}t von Phosphan-stabilisierten Diborenen, die auf Grund ihres Substitutionsmusters {\"u}ber ein erh{\"o}htes Reaktivit{\"a}tsverm{\"o}gen verf{\"u}gen. Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt die Synthese von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff (PAH)-substituierten, Trimethylphosphan-stabilisierten Diborenen. Im zweiten Abschnitt dieser Arbeit wird die Synthese von Diborenen beschrieben, welche in einer Dihydroanthracendiyl-verbr{\"u}ckten Ringstruktur eingebunden sind.}, language = {de} } @phdthesis{Pekarek2024, author = {Pek{\´a}rek, Luk{\´a}š}, title = {Single-Molecule Approaches To Study Frameshifting Mechanisms}, doi = {10.25972/OPUS-34611}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346112}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {The RNAs of many viruses contain a frameshift stimulatory element (FSE) that grants access to an alternate reading frame via -1 programmed ribosomal frameshifting (PRF). This -1PRF is essential for effective viral replication. The -1PRF efficiency relies on the presence of conserved RNA elements within the FSE, such as a slippery sequence, spacer, and a downstream secondary structure - often a hairpin or a pseudoknot. The PRF efficiency is also affected by trans-acting factors such as proteins, miRNAs and metabolites. The interactions of these factors with the RNA and the translation machinery have not yet been completely understood. Traditional ensemble methods used previously to study these events focus on the whole population of molecular species. This results in innate averaging of the molecular behavior and a loss of heterogeneity information. Here, we first established the experimental workflow to study the RNA structures and the effect of potential trans-acting factors using single-molecule force spectroscopy technique, optical tweezers. Additionally, to streamline the data analysis, we developed an algorithm for automatized data processing. Next, we harnessed this knowledge to study viral RNA elements responsible for stimulation of PRF and how the presence of trans-acting factors affects the RNA behavior. We further complemented these single-molecule structural data with ensemble functional assays to gain a complex view on the dynamics behind the programmed ribosomal frameshifting. Specifically, two different viral RNA elements have been studied in the presented work. First, the dynamics of SARS-CoV-2 FSE and the role of extended sequences have been explored. Then, the mode of action of the host-encoded trans-acting factor ZAP-S inhibition of SARS-CoV-2 PRF has been examined. Finally, the mechanism of the trans-acting viral factor induced PRF in Encephalomyocarditis virus (EMCV) has been uncovered.}, language = {en} } @phdthesis{Fischer2024, author = {Fischer, Julian}, title = {Charakterisierung von Zone 1-Sternzellen in der murinen Leber}, doi = {10.25972/OPUS-34810}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348100}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die im Rahmen der Arbeit erzielten Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse {\"u}ber einen neuen Sternzellsubtyp der murinen Leber. Bei Gewebeverletzung differenzieren Sternzellen im Allgemeinen zu Myofibroblasten, welche Extrazellul{\"a}rmatrix produzieren. Des Weiteren sind Sternzellen die Perizyten der Leber und spielen eine Rolle in der Angiogenese und Gef{\"a}ßremodellierung. Der in pr{\"a}limin{\"a}ren Untersuchungen identifizierte Sternzellsubtyp zeichnet sich durch die Expression von tdTomato in Abh{\"a}ngigkeit des SMMHC-Promotors aus (SMMHC/tdTomato\(^+\) Sternzellen). In dieser Arbeit wurden SMMHC/tdTomato\(^+\) Sternzellen immunhistochemisch unter physiologischen und fibrotischen Bedingungen untersucht. Mit Hilfe von Lineage Tracing konnte zun{\"a}chst die Zellmauserung der SMMHC/tdTomato\(^+\) Sternzellen gezeigt werden. Durch Leberzonen-spezifische Marker wurde daraufhin nachgewiesen, dass SMMHC/tdTomato\(^+\) Sternzellen in Zone 1 des Leberazinus lokalisiert sind, weswegen diese Zellen im Weiteren „Zone 1-HSC" genannt wurden. Als potenzielle Progenitorzellnische der Zone 1-HSC wurde das Portalfeld eingegrenzt. Außerdem wurde die Funktion der Zone 1-HSC in der CCl\(_4\)-induzierten Leberfibrose untersucht. Es stellte sich heraus, dass Zone 1-HSC bereits fr{\"u}h in der Fibrose die Zonierung verlieren und diese auch nach Regenerationszeit nicht wiederhergestellt wird. Es wurde nachgewiesen, dass Zone 1-HSC nicht zu Myofibroblasten differenzieren. Stattdessen spielen Zone 1-HSC m{\"o}glicherweise eine Rolle in der sinusoidalen Kapillarisierung in Folge einer CCl\(_4\)-induzierten Fibrose.}, subject = {Fibrose}, language = {de} } @phdthesis{Ittner2024, author = {Ittner, Cora}, title = {Ver{\"a}nderte Barriereeigenschaften der Blut-Hirn-Schranke durch Katecholamine und Entz{\"u}ndungsmediatoren bei Sauerstoff-Glucose-Entzug \(in\) \(vitro\)}, doi = {10.25972/OPUS-34649}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346497}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Das zeitgleiche Auftreten eines isch{\"a}mischen Schlaganfalls sowie eines Takotsubo-Syndroms (TTS) scheint eine relevante, bisher nicht ausreichend verstandene klinische Konstellation zu sein. Die Pathologien k{\"o}nnen als {\"u}ber die Hirn-Herz-Achse gekoppelt verstanden werden, in die die Blut-Hirn-Schranke (BHS) als funktionale Komponente integriert ist. Das klinisch-neurologische Outcome dieses Patient:innen-Kollektivs scheint signifikant schlechter zu sein als nach solit{\"a}rem isch{\"a}mischen Insult. Es wurde hypothetisiert, dass die BHS in besonderem Maße kompromittiert sein k{\"o}nnte. Das vorwiegend weibliche, postmenopausale Patient:innenkollektiv pr{\"a}sentierte laborchemisch elevierte Katecholaminspiegel sowie Entz{\"u}ndungsparameter. Diese Konditionen wurden unter Sauerstoff-Glucose-Entzug (OGD) in vitro simuliert und resultierende Alterationen eines etablierten BHS-Modells aus murinen cEND-Zellen der cerebralen Mikrozirkulation untersucht. Die Evaluation der BHS-Integrit{\"a}t erfolgte anhand von spezifischen Junktionsproteinen sowie Integrinuntereinheiten. Alle Versuche wurden parallel unter {\"O}strogen-Applikation (E2) durchgef{\"u}hrt, um die m{\"o}gliche BHS-Protektion durch das weibliche Sexualhormon zu untersuchen. Die getrennte Applikation von Katecholaminen (KAT) sowie Entz{\"u}ndungsmediatoren (INF) f{\"u}hrte gegen{\"u}ber der simultanen Applikation zu einem geringeren BHS-Schaden. Dieser erschien zeitgebunden, wobei sich das Ausmaß gewissermaßen proportional zur Einwirkdauer verhielt. Auswirkungen von OGD sowie einer Reoxygenierung, im Sinne einer simulierten Reperfusion, potenzierten sich mit den Effekten von KAT/INF. {\"U}berwiegend kompromittierten OGD und KAT/INF die BHS-Integrit{\"a}t, wobei nach Reoxygenierung eine „Erholung" oder ein „Reperfusionsschaden" vorlag. Eine Protektion durch E2 war morphologisch nachweisbar, speziell gegen{\"u}ber OGD, KAT/INF sowie einem „Reperfusionsschaden". Auf Ebene der Gen- sowie Proteinexpression konnte dies nicht gezeigt werden. Die Hom{\"o}ostase des ZNS w{\"u}rde in vivo beeintr{\"a}chtigt, Katecholamine sowie Entz{\"u}ndungsmediatoren k{\"o}nnten ungehindert das bereits durch die Isch{\"a}mie gesch{\"a}digte neuronale Gewebe erreichen. Insgesamt tr{\"a}gt diese Arbeit zu einem Verst{\"a}ndnis der molekularen BHS-Ver{\"a}nderungen im Kontext des zeitgleichen Auftretens von TTS und einem isch{\"a}mischem Insult bei. Es wurde eine experimentelle Grundlage geschaffen, um zuk{\"u}nftig pathogenetische Hintergr{\"u}nde weiter erforschen zu k{\"o}nnen. Darauf aufbauend k{\"o}nnten, nach weiterer in vitro- sowie in vivo-Forschung, klinische Therapiekonzepte optimiert werden.}, subject = {Blut-Hirn-Schranke}, language = {de} } @phdthesis{Prell2024, author = {Prell, Andreas}, title = {The effects of paternal age on DNA methylation of developmentally important genes in human and bovine sperm}, doi = {10.25972/OPUS-34786}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347866}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Western societies are steadily becoming older undergoing a clear trend of delayed parenthood. Children of older fathers have an undeniably higher risk for certain neurodevelopmental disorders and other medical conditions. Changes in the epigenetic landscape and especially in DNA methylation patterns are likely to account for a portion of this inherited disease susceptibility. DNA methylation changes during the ageing process are a well-known epigenetic feature. These so-called age-DMRs exist in developmentally important genes in the methylome of several mammalian species. However, there is only a minor overlap between the age-DMR datasets of different studies. We therefore replicated age-DMRs (which were obtained from a genome wide technique) by applying a different technical approach in a larger sample number. Here, this study confirmed 10 age-DMRs in the human and 4 in the bovine sperm epigenome from a preliminary candidate list based on RRBS. For this purpose, we used bisulphite Pyrosequencing in 94 human and 36 bovine sperm samples. These Pyrosequencing results confirm RRBS as an effective and reliable method to screen for age-DMRs in the vertebrate genome. To decipher whether paternal age effects are an evolutionary conserved feature of mammalian development, we compared methylation patterns between human and bovine sperm in orthologous regulatory regions. We discovered that the level of methylation and the age effect are both species-specific and speculate that these methylation marks reflect the lineage-specific development of each species to hit evolutionary requirements and adaptation processes. Different methylation levels between species in developmentally important genes also imply a differing mutational burden, representing a potential driver for point mutations and consequently deviations in the underlying DNA sequence of different species. Using the example of different haplotypes, this study showed the great effect of single base variations on the methylation of adjacent CpGs. Nonetheless, this study could not provide further evidence or a mechanism for the transfer of epigenetic marks to future generations. Therefore, further research in tissues from the progeny of old and young fathers is required to determine if the observed methylation changes are transmitted to the next generation and if they are associated with altered transcriptional activity of the respective genes. This could provide a direct link between the methylome of sperm from elderly fathers and the development potential of the next generation.}, subject = {Epigenetik}, language = {en} } @phdthesis{Winkler2024, author = {Winkler, Jana}, title = {Einfluss von D-β-Hydroxybutyrat auf Stoffwechsel und Interaktion mit Chemo-/Strahlentherapie bei triple negativen Mamma-Karzinom Zellen}, doi = {10.25972/OPUS-34704}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347044}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Das triple negative Mamma-Karzinom stellt eine Tumorart dar, welche besonders junge Frauen betrifft und eine schlechte Prognose aufweist. Unterst{\"u}tzende und pro- gnoseverbessernde Therapien sind deshalb Gegenstand aktueller Forschung. Eine m{\"o}gliche unterst{\"u}tzende Therapie stellt hierbei die ketogene Di{\"a}t dar. Diese Arbeit untersuchte die Fragestellung, ob β-Hydroxybutyrat (3OHB), welches als Hauptme- tabolit unter ketogener Di{\"a}t oder beim Fasten erh{\"o}ht ist, Einfluss auf das Zellwachs- tum triple-negativer Brustkrebszellen aus{\"u}bt. Außerdem wurde eruiert, ob 3OHB die {\"u}blichen Behandlungsformen - Chemotherapie und Strahlentherapie - positiv oder negativ beeinflusst. In vitro wurden Versuche mit drei triple-negativen Brust- krebszellreihen unter m{\"o}glichst physiologischen Bedingungen durchgef{\"u}hrt. Hierbei konnte durch 3OHB weder ein wachstumsf{\"o}rdernder noch ein wachstumshemmender Effekt beobachtet werden. Genauso zeigte sich bei den Chemo- oder Strahlenthera- pieversuchen keine durch 3OHB induzierte Wechselwirkung. In vivo durchgef{\"u}hrte Studien {\"u}ber den Einfluss einer ketogenen Di{\"a}t finden sich nur vereinzelt. Um be- lastbare Daten zu erhalten werden deshalb weitere Studien in Zukunft vonn{\"o}ten sein. Eine ketogene Di{\"a}t k{\"o}nnte hierbei im Rahmen eines multimodalen Therapie- konzeptes eine unterst{\"u}tzende Rolle spielen, wof{\"u}r erste Einzelfallstudien Hinweise geben}, subject = {Ketogene Kost}, language = {de} } @phdthesis{ZimmermannneePapp2024, author = {Zimmermann [n{\´e}e Papp], Lena}, title = {Platelets as modulators of blood-brain barrier disruption and inflammation in the pathophysiology of ischemic stroke}, doi = {10.25972/OPUS-30285}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-302850}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Ischemia-reperfusion injury (I/R injury) is a common complication in ischemic stroke (IS) treatment, which is characterized by a paradoxical perpetuation of tissue damage despite the successful re-establishment of vascular perfusion. This phenomenon is known to be facilitated by the detrimental interplay of platelets and inflammatory cells at the vascular interface. However, the spatio-temporal and molecular mechanisms underlying these cellular interactions and their contribution to infarct progression are still incompletely understood. Therefore, this study intended to clarify the temporal mechanisms of infarct growth after cerebral vessel recanalization. The data presented here could show that infarct progression is driven by early blood-brain-barrier perturbation and is independent of secondary thrombus formation. Since previous studies unravelled the secretion of platelet granules as a molecular mechanism of how platelets contribute to I/R injury, special emphasis was placed on the role of platelet granule secretion in the process of barrier dysfunction. By combining an in vitro approach with a murine IS model, it could be shown that platelet α-granules exerted endothelial-damaging properties, whereas their absence (NBEAL2-deficiency) translated into improved microvascular integrity. Hence, targeting platelet α-granules might serve as a novel treatment option to reduce vascular integrity loss and diminish infarct growth despite recanalization. Recent evidence revealed that pathomechanisms underlying I/R injury are already instrumental during large vessel occlusion. This indicates that penumbral tissue loss under occlusion and I/R injury during reperfusion share an intertwined relationship. In accordance with this notion, human observational data disclosed the presence of a neutrophil dominated immune response and local platelet activation and secretion, by the detection of the main components of platelet α-granules, within the secluded vasculature of IS patients. These initial observations of immune cells and platelets could be further expanded within this thesis by flow cytometric analysis of local ischemic blood samples. Phenotyping of immune cells disclosed a yet unknown shift in the lymphocyte population towards CD4+ T cells and additionally corroborated the concept of an immediate intravascular immune response that is dominated by granulocytes. Furthermore, this thesis provides first-time evidence for the increased appearance of platelet-leukocyte-aggregates within the secluded human vasculature. Thus, interfering with immune cells and/or platelets already under occlusion might serve as a potential strategy to diminish infarct expansion and ameliorate clinical outcome after IS.}, subject = {Schlaganfall}, language = {en} } @phdthesis{Andelovic2024, author = {Andelovic, Kristina}, title = {Characterization of arterial hemodynamics using mouse models of atherosclerosis and tissue-engineered artery models}, doi = {10.25972/OPUS-30360}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-303601}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Within this thesis, three main approaches for the assessment and investigation of altered hemodynamics like wall shear stress, oscillatory shear index and the arterial pulse wave velocity in atherosclerosis development and progression were conducted: 1. The establishment of a fast method for the simultaneous assessment of 3D WSS and PWV in the complete murine aortic arch via high-resolution 4D-flow MRI 2. The utilization of serial in vivo measurements in atherosclerotic mouse models using high-resolution 4D-flow MRI, which were divided into studies describing altered hemodynamics in late and early atherosclerosis 3. The development of tissue-engineered artery models for the controllable application and variation of hemodynamic and biologic parameters, divided in native artery models and biofabricated artery models, aiming for the investigation of the relationship between atherogenesis and hemodynamics Chapter 2 describes the establishment of a method for the simultaneous measurement of 3D WSS and PWV in the murine aortic arch at, using ultra high-field MRI at 17.6T [16], based on the previously published method for fast, self-navigated wall shear stress measurements in the murine aortic arch using radial 4D-phase contrast MRI at 17.6 T [4]. This work is based on the collective work of Dr. Patrick Winter, who developed the method and the author of this thesis, Kristina Andelovic, who performed the experiments and statistical analyses. As the method described in this chapter is basis for the following in vivo studies and undividable into the sub-parts of the contributors without losing important information, this chapter was not split into the single parts to provide fundamental information about the measurement and analysis methods and therefore better understandability for the following studies. The main challenge in this chapter was to overcome the issue of the need for a high spatial resolution to determine the velocity gradients at the vascular wall for the WSS quantification and a high temporal resolution for the assessment of the PWV without prolonging the acquisition time due to the need for two separate measurements. Moreover, for a full coverage of the hemodynamics in the murine aortic arch, a 3D measurement is needed, which was achieved by utilization of retrospective navigation and radial trajectories, enabling a highly flexible reconstruction framework to either reconstruct images at lower spatial resolution and higher frame rates for the acquisition of the PWV or higher spatial resolution and lower frame rates for the acquisition of the 3D WSS in a reasonable measurement time of only 35 minutes. This enabled the in vivo assessment of all relevant hemodynamic parameters related to atherosclerosis development and progression in one experimental session. This method was validated in healthy wild type and atherosclerotic Apoe-/- mice, indicating no differences in robustness between pathological and healthy mice. The heterogeneous distribution of plaque development and arterial stiffening in atherosclerosis [10, 12], however, points out the importance of local PWV measurements. Therefore, future studies should focus on the 3D acquisition of the local PWV in the murine aortic arch based on the presented method, in order to enable spatially resolved correlations of local arterial stiffness with other hemodynamic parameters and plaque composition. In Chapter 3, the previously established methods were used for the investigation of changing aortic hemodynamics during ageing and atherosclerosis in healthy wild type and atherosclerotic Apoe-/- mice using the previously established methods [4, 16] based on high-resolution 4D-flow MRI. In this work, serial measurements of healthy and atherosclerotic mice were conducted to track all changes in hemodynamics in the complete aortic arch over time. Moreover, spatially resolved 2D projection maps of WSS and OSI of the complete aortic arch were generated. This important feature allowed for the pixel-wise statistical analysis of inter- and intragroup hemodynamic changes over time and most importantly - at a glance. The study revealed converse differences of local hemodynamic profiles in healthy WT and atherosclerotic Apoe-/- mice, with decreasing longWSS and increasing OSI, while showing constant PWV in healthy mice and increasing longWSS and decreasing OSI, while showing increased PWV in diseased mice. Moreover, spatially resolved correlations between WSS, PWV, plaque and vessel wall characteristics were enabled, giving detailed insights into coherences between hemodynamics and plaque composition. Here, the circWSS was identified as a potential marker of plaque size and composition in advanced atherosclerosis. Moreover, correlations with PWV values identified the maximum radStrain could serve as a potential marker for vascular elasticity. This study demonstrated the feasibility and utility of high-resolution 4D flow MRI to spatially resolve, visualize and analyze statistical differences in all relevant hemodynamic parameters over time and between healthy and diseased mice, which could significantly improve our understanding of plaque progression towards vulnerability. In future studies the relation of vascular elasticity and radial strain should be further investigated and validated with local PWV measurements and CFD. Moreover, the 2D histological datasets were not reflecting the 3D properties and regional characteristics of the atherosclerotic plaques. Therefore, future studies will include 3D plaque volume and composition analysis like morphological measurements with MRI or light-sheet microscopy to further improve the analysis of the relationship between hemodynamics and atherosclerosis. Chapter 4 aimed at the description and investigation of hemodynamics in early stages of atherosclerosis. Moreover, this study included measurements of hemodynamics at baseline levels in healthy WT and atherosclerotic mouse models. Due to the lack of hemodynamic-related studies in Ldlr-/- mice, which are the most used mouse models in atherosclerosis research together with the Apoe-/- mouse model, this model was included in this study to describe changing hemodynamics in the aortic arch at baseline levels and during early atherosclerosis development and progression for the first time. In this study, distinct differences in aortic geometries of these mouse models at baseline levels were described for the first time, which result in significantly different flow- and WSS profiles in the Ldlr-/- mouse model. Further basal characterization of different parameters revealed only characteristic differences in lipid profiles, proving that the geometry is highly influencing the local WSS in these models. Most interestingly, calculation of the atherogenic index of plasma revealed a significantly higher risk in Ldlr-/- mice with ongoing atherosclerosis development, but significantly greater plaque areas in the aortic arch of Apoe-/- mice. Due to the given basal WSS and OSI profile in these two mouse models - two parameters highly influencing plaque development and progression - there is evidence that the regional plaque development differs between these mouse models during very early atherogenesis. Therefore, future studies should focus on the spatiotemporal evaluation of plaque development and composition in the three defined aortic regions using morphological measurements with MRI or 3D histological analyses like LSFM. Moreover, this study offers an excellent basis for future studies incorporating CFD simulations, analyzing the different measured parameter combinations (e.g., aortic geometry of the Ldlr-/- mouse with the lipid profile of the Apoe-/- mouse), simulating the resulting plaque development and composition. This could help to understand the complex interplay between altered hemodynamics, serum lipids and atherosclerosis and significantly improve our basic understanding of key factors initiating atherosclerosis development. Chapter 5 describes the establishment of a tissue-engineered artery model, which is based on native, decellularized porcine carotid artery scaffolds, cultured in a MRI-suitable bioreactor-system [23] for the investigation of hemodynamic-related atherosclerosis development in a controllable manner, using the previously established methods for WSS and PWV assessment [4, 16]. This in vitro artery model aimed for the reduction of animal experiments, while simultaneously offering a simplified, but completely controllable physical and biological environment. For this, a very fast and gentle decellularization protocol was established in a first step, which resulted in porcine carotid artery scaffolds showing complete acellularity while maintaining the extracellular matrix composition, overall ultrastructure and mechanical strength of native arteries. Moreover, a good cellular adhesion and proliferation was achieved, which was evaluated with isolated human blood outgrowth endothelial cells. Most importantly, an MRI-suitable artery chamber was designed for the simultaneous cultivation and assessment of high-resolution 4D hemodynamics in the described artery models. Using high-resolution 4D-flow MRI, the bioreactor system was proven to be suitable to quantify the volume flow, the two components of the WSS and the radStrain as well as the PWV in artery models, with obtained values being comparable to values found in literature for in vivo measurements. Moreover, the identification of first atherosclerotic processes like intimal thickening is achievable by three-dimensional assessment of the vessel wall morphology in the in vitro models. However, one limitation is the lack of a medial smooth muscle cell layer due to the dense ECM. Here, the utilization of the laser-cutting technology for the generation of holes and / or pits on a microscale, eventually enabling seeding of the media with SMCs showed promising results in a first try and should be further investigated in future studies. Therefore, the proposed artery model possesses all relevant components for the extension to an atherosclerosis model which may pave the way towards a significant improvement of our understanding of the key mechanisms in atherogenesis. Chapter 6 describes the development of an easy-to-prepare, low cost and fully customizable artery model based on biomaterials. Here, thermoresponsive sacrificial scaffolds, processed with the technique of MEW were used for the creation of variable, biomimetic shapes to mimic the geometric properties of the aortic arch, consisting of both, bifurcations and curvatures. After embedding the sacrificial scaffold into a gelatin-hydrogel containing SMCs, it was crosslinked with bacterial transglutaminase before dissolution and flushing of the sacrificial scaffold. The hereby generated channel was subsequently seeded with ECs, resulting in an easy-to-prepare, fast and low-cost artery model. In contrast to the native artery model, this model is therefore more variable in size and shape and offers the possibility to include smooth muscle cells from the beginning. Moreover, a custom-built and highly adaptable perfusion chamber was designed specifically for the scaffold structure, which enabled a one-step creation and simultaneously offering the possibility for dynamic cultivation of the artery models, making it an excellent basis for the development of in vitro disease test systems for e.g., flow-related atherosclerosis research. Due to time constraints, the extension to an atherosclerosis model could not be achieved within the scope of this thesis. Therefore, future studies will focus on the development and validation of an in vitro atherosclerosis model based on the proposed bi- and three-layered artery models. In conclusion, this thesis paved the way for a fast acquisition and detailed analyses of changing hemodynamics during atherosclerosis development and progression, including spatially resolved analyses of all relevant hemodynamic parameters over time and in between different groups. Moreover, to reduce animal experiments, while gaining control over various parameters influencing atherosclerosis development, promising artery models were established, which have the potential to serve as a new platform for basic atherosclerosis research.}, subject = {H{\"a}modynamik}, language = {en} } @phdthesis{Haefner2024, author = {H{\"a}fner, Alena}, title = {Reaktivit{\"a}t eines \(ortho\)-phenylenverbr{\"u}ckten Diborans und Darstellung von gespannten C\(_2\)B\(_2\)-Ringsystemen}, doi = {10.25972/OPUS-34802}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348020}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die Dissertation befasst sich mit der Reaktivit{\"a}t von 1,2-Bis(dichlorboryl)benzol. Im ersten Kapitel wird auf die Problematik bei dessen Synthese eingegangen. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Bildung von entsprechenden Boran-Addukten mit verschiedenen Lewis-Basen. Das dritte Kapitel beschreibt die Synthese eines neuartigen, vollst{\"a}ndig unges{\"a}ttigten 1,2-Diboretdiradikals, welches durch die schrittweise Reduktion des 1,2-[(CAAC)BCl2]2-Benzols erhalten wurde. Dar{\"u}ber hinaus konnte bei dieser schrittweisen Reduktion ebenfalls das einfache Borylradikal, das nicht-cyclische Diradikal und das dianionische gespannte C2B2-Ringsystem erhalten werden. Anf{\"a}ngliche Reaktivit{\"a}tsstudien zum 1,2-Diboretdiradikal zeigen zudem, dass die B-B-Bindung durch Umsetzung mit Kohlenstoffmonoxid gespalten und so ein Bisborylen dargestellt werden kann. Im vierten Kapitel konnte das 1,2-Bis(dichlorboryl)benzol durch Transmetallierungsreaktionen zu verschiedenen, sich in ihren Eigenschaften stark unterscheidenden, Verbindungen umgesetzt werden. So konnte das fluoreszierende ortho-phenylenverbr{\"u}ckte Bis-9-Borafluoren erhalten werden, aus welchem durch W{\"a}rmezufuhr das ebenfalls fluoreszierendes diboraanthracenartige Umlagerungsprodukt gewonnen werden konnte. Beide Verbindungen wurden auf ihre photophysikalischen und elektrochemischen Eigenschaften untersucht. Weiterhin konnten polycyclische Boracyclen mit C10B2-Ger{\"u}st erhalten werden, bei welchen instantan die selektive Bildung von zwei chiralen Zentren {\"u}ber eine Vielzahl an B-C-Bindungsbr{\"u}chen und -kn{\"u}pfungen beobachtet wurde. Zuletzt konnte ein thermisch empfindliches, potentiell explosives Azid-verbr{\"u}cktes Azidoboran dargestellt werden, bei welchem eine Staudinger-artige Reaktivit{\"a}t beobachtet werden konnte.}, subject = {Biradikal}, language = {de} } @phdthesis{Hufnagel2024, author = {Hufnagel, Lukas}, title = {Operative Stabilisierung der Avulsionsfraktur des Kalkaneus - Biomechanische Analyse verschiedener Osteosynthesetechniken}, doi = {10.25972/OPUS-34585}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-345855}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Avulsionsfrakturen des Kalkaneus sind seltene Verletzungen und machen mit 0,03 \% bis 0,1 \% einen sehr kleinen Anteil aller Frakturen aus. (13, 20-23, 25) Allerdings sind sie mit einer hohen Rate an Komplikationen verbunden. (27, 30, 73) Neben der prek{\"a}ren Weichteilsituation (17, 24, 30, 43, 44, 49) stellt vor allem eine ausreichende Stabilit{\"a}t der osteosynthetischen Versorgung eine Herausforderung dar. (30, 73) In dieser biomechanischen Studie wurden drei verschiedene kan{\"u}lierte Schraubentypen, sowie zwei winkelstabile Plattenosteosynthesen zur Versorgung von Kalkaneusfrakturen bez{\"u}glich ihrer biomechanischen Stabilit{\"a}t in einer Materialpr{\"u}fmaschine unter optischem Tracking mithilfe einer 3D-Kamera getestet und verglichen. Dazu wurden f{\"u}r jede der f{\"u}nf Gruppen Avulsionsfrakturen vom Typ II nach Beavis an je zehn Kalkaneusmodellen aus Kunststoff erzeugt und diese anschließend unter Verwendung der jeweiligen Osteosynthese versorgt. Unter den drei Schraubentypen gab es zwei kan{\"u}lierte Schrauben unterschiedlicher Gr{\"o}ße mit Unterlegscheiben, die auch in der klinischen Praxis bereits Verwendung finden. Außerdem wurden versenkbare, kan{\"u}lierte Doppelgewinde Schrauben verwendet, deren Einsatz bei dieser Verletzung nach unserem Wissen bisher nicht in der Literatur beschrieben ist. Das winkelstabile Plattensystem wurde bis jetzt nach eigener Literaturrecherche ebenfalls nicht in der hier angewandten Art und Weise zur Versorgung derartiger Frakturen verwendet. Alle Versuchsmodelle wurden, sofern es nicht w{\"a}hrend der Testung zum Versagen kam, auf drei verschiedenen Kraftniveaus (100 N, 200 N, 300 N) zyklisch und anschließend mit einer Maximalkrafttestung getestet. Dabei wurden das Peak to Peak Displacement bei 100 N, 200 N und 300 N, das maximale Displacement, die plastische Deformation bei 100 N, 200 N und 300 N, die Maximalkraft, die Steifigkeit bei 100 N, 200 N und 300 N und die Art des Fixationsversagens erfasst. Ziel der Studie war es, Unterschiede zwischen den Versorgungsformen aufzudecken. Die Ergebnisse zeigen, dass die winkelstabile Plattenosteosynthese Stabilit{\"a}tsdefizite bei der Versorgung von „beak" Frakturen aufweist. Außerdem konnte gezeigt werden, dass beim Vergleich der versenkbaren, kan{\"u}lierten Doppelgewinde Schrauben mit 5,0 mm Durchmesser mit den kan{\"u}lierten Schrauben mit 6,5 mm Durchmesser und Unterlegscheiben keine statistisch signifikanten Unterschiede bestehen, außer bez{\"u}glich der Steifigkeit bei 300 N. Somit ist eine vergleichbare biomechanische Stabilit{\"a}t wahrscheinlich. Die versenkbaren, kan{\"u}lierten Doppelgewinde Schrauben besitzen eine hohe biomechanische Stabilit{\"a}t und bieten die M{\"o}glichkeit, den Schraubenkopf im Knochenniveau zu versenken, wodurch weniger Weichteilirritationen und Wundheilungsst{\"o}rungen zu vermuten sind. Sie scheinen deshalb eine attraktive Alternative zu kan{\"u}lierten Schrauben mit Unterlegscheiben zu sein. Ob versenkbare, kan{\"u}lierte Doppelgewinde Schrauben z.B. auch im Kadaverversuch eine ausreichende biomechanische Stabilit{\"a}t zeigen, bleibt allerdings nachfolgenden biomechanischen Studien vorbehalten. Ebenso muss der m{\"o}gliche postoperative Vorteil hinsichtlich der Schonung der Weichteile in klinischen Studien untersucht werden.}, subject = {Fersenbeinbruch}, language = {de} } @phdthesis{Berbig2024, author = {Berbig, Clara}, title = {Karl Landsteiner und die Rezeptionsgeschichte der Blutgruppenentdeckung}, doi = {10.25972/OPUS-34785}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347850}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Zusammenfassend kann davon ausgegangen werden, dass die sp{\"a}te Rezeption Landstei-ners und seiner Entdeckung der Blutgruppen sowie die langsame Entwicklung der fl{\"a}-chendeckenden Anwendung der Bluttransfusion als lebensrettende medizinische Maß-nahme auf mehreren Problematiken beruhte. Diese sollen hier nochmal einzeln kurz be-leuchtet werden. Einer der Gr{\"u}nde f{\"u}r die versp{\"a}tete Rezeption kann sicherlich in Karl Landsteiners zu-r{\"u}ckhaltenden und etwas sperrigen Pers{\"o}nlichkeit gesehen werden, aufgrund derer die Gruppe seiner Anh{\"a}nger in {\"O}sterreich eher klein blieb. Nur wenige kamen mit seiner Ar-beitsweise und dem Klima, das in seinem Laboratorium vorherrschte, zurecht. Es dauerte eine Weile, bis der Großteil der Wissenschaftler {\"u}ber Landsteiners komplexe Pers{\"o}nlich-keitsstruktur, mit der er vielfach aneckte, hinwegsahen und ihn f{\"u}r den genialen Forscher-geist feierten, den er besaß. Seine Scheu vor Aufmerksamkeit f{\"u}hrte dazu, dass er seine Entdeckung der Blutgruppen nicht aktiv und nachdr{\"u}cklich publik zu machen versuchte. Er war zwar ein herausragender Wissenschaftler, strebte aber nicht nach einem Leben im Rampenlicht. H{\"a}tte er das gewollt, w{\"a}re seine Entdeckung mutmaßlich nicht nur in einem einzigen Artikel von ihm publiziert worden, sondern Landsteiner h{\"a}tte daraufhin weiter nachgeforscht und seine Ergebnisse noch mehr mit der Entwicklung der Transfusionsme-dizin in Verbindung gestellt. Stattdessen wechselte er das Forschungsgebiet und beauf-tragte seine Assistenten, das Thema weiterzuverfolgen. Dies f{\"u}hrte erst dazu, dass er mit der Entdeckung der vierten Blutgruppe schon gar nicht mehr in Verbindung gebracht wurde und {\"o}ffnete schließlich in den Folgejahren anderen Medizinern das Tor zu weiterer Forschung auf diesem Gebiet. Es gab neue Blutgruppen-Nomenklaturen von verschiede-nen Wissenschaftlern und die Errungenschaften bei der Entwicklung der Bluttransfusion standen letztendlich scheinbar in keiner Verbindung mehr mit Karl Landsteiner. Mit Sicherheit spielte jedoch Landsteiners Wahl bei der Entscheidung f{\"u}r sein Institut in Wien eine Rolle, durch die er in einen alten wissenschaftlichen Streit hineingezogen wur-de. Die Urspr{\"u}nge des Konflikts zwischen Max Gruber und Paul Ehrlich hatten die Sci-entific Community in zwei Lager entzweit. Durch Landsteiners T{\"a}tigkeit am Hygiene-Institut und die Unterst{\"u}tzung Grubers, hatte er sich in Bezug auf die Aussicht auf wis-senschaftlichen Erfolg f{\"u}r die falsche Seite entschieden. Da es in Landsteiners Natur lag, nur wissenschaftlichen Tatsachen zu vertrauen und er sich nicht von Opportunit{\"a}tsdenken abhalten ließ, die Wahrheit ans Licht zu bringen, stellte er durch seine Handlungen die gegen{\"u}berstehende Konfliktpartei bloß. Dass dies ausgerechnet die Gruppe um Paul Ehr-lich war, der den R{\"u}ckhalt des Großteils der Wissenschaftsgesellschaft genoss und zudem das Gebiet der Immunologie, das Landsteiner erforschte, bis dahin beherrschte, machte es dem Blutgruppenentdecker fast unm{\"o}glich, in der {\"o}sterreichischen Universit{\"a}tslandschaft Erfolge zu feiern. Auch der Verdacht, Karl Landsteiners Erfolg sei von antisemitischen Vorurteilen beein-tr{\"a}chtigt worden, darf nicht vernachl{\"a}ssigt werden. Landsteiner f{\"u}hlte sich sein Leben lang von seinen j{\"u}dischen Wurzeln regelrecht verfolgt, wie an dem Gerichtsprozess gegen die j{\"u}dische Enzyklop{\"a}die zu erkennen ist. Er schien sich geradezu daf{\"u}r zu sch{\"a}men, sonst h{\"a}tte er wohl seinen Sohn in diesen Teil der Familiengeschichte eingeweiht. Ob es sich dabei eher um ein Selbstbewusstseinsproblem Landsteiners handelte, oder ob es hier-f{\"u}r triftige Gr{\"u}nde in Form von antisemitischen Anfeindungen w{\"a}hrend seiner Zeit in Wien gab, konnte aufgrund der mangelhaften Quellenlage nicht abschließend gekl{\"a}rt wer-den. Deutlich wird aber, dass der zunehmende Antisemitismus und der Mangel an Auf-stiegschancen in Wien ihn aus seiner Heimat vertrieben. Der am st{\"a}rksten zu gewichtende Grund f{\"u}r die versp{\"a}tete Rezeption der Entdeckung der Blutgruppen und deren Bedeutung waren die Hemmungen vor der Anwendung aufgrund von etlichen ungel{\"o}sten technischen Problemen. Hinzu kamen die Berichte {\"u}ber schwer-wiegenden Folgereaktionen auf Bluttransfusionen, die in der Zeit vor Entdeckung der Blutgruppen verzeichnet wurden, weshalb die breite Masse der {\"A}rzteschaft sich von die-ser Technik abgewandt hatte. Es brauchte eine gewisse Zeit und eine Reihe vertrauens-w{\"u}rdiger Studien, aus denen hervorging, dass diese schweren Reaktionen eben genau auf dem fehlenden Wissen {\"u}ber die Blutgruppen beruhten, bis sich die breite Masse wieder an diese therapeutische Maßnahme herantraute. Da, wie heute bekannt ist, die Einteilung nach dem AB0-System noch nicht alle Gefahren der Bluttransfusion aus dem Weg ge-r{\"a}umt hat, sondern weitere Faktoren wie der Rhesusfaktor und eventuelle unregelm{\"a}ßige Blutgruppen eine Rolle spielten, kam es trotz Landsteiners bahnbrechender Entdeckung doch weiterhin zu Zwischenf{\"a}llen, mit teilweise t{\"o}dlichem Ausgang nach Bluttransfusio-nen nach dem AB0-System. Des Weiteren spielte das Fehlen einer einfachen, f{\"u}r den Arzt in der Praxis geeigneten Technik eine Rolle. Außer der, aufgrund von Landois Be-obachtungen, unpopul{\"a}ren M{\"o}glichkeit der Transfusion von defibriniertem Blut gab es mehr als ein Jahrzehnt nach Landsteiners Entdeckung nur die M{\"o}glichkeit der direkten Transfusion. Hierf{\"u}r mussten sich nicht nur Spender und Empf{\"a}nger im selben Raum befinden, sondern es bedurfte auch ausgezeichneter chirurgischer F{\"a}higkeiten f{\"u}r eine Gef{\"a}ßnaht oder ben{\"o}tigte sp{\"a}ter, nach Erfindung zahlreicher Apparaturen, zumindest viel Personal und Zeit f{\"u}r das aufw{\"a}ndige Verfahren. Diese Voraussetzungen waren aus-schließlich in großen Kliniken gegeben und auch hier nicht als Standardverfahren. Als 1914 die gerinnungshemmende Wirkung von Natriumcitrat entdeckt wurde, verhalf dies der Bluttransfusion in vielen L{\"a}ndern zum Durchbruch. Die neu entdeckte M{\"o}glichkeit der Konservierung von Blut kam rechtzeitig zum Beginn des Ersten Weltkrieges, der, mit der Vielzahl an Verwundeten und der Notwendigkeit der Kompensation großer Blutver-luste, den medizinischen Fortschritt auf diesem Gebiet deutlich vorantrieb. Jedoch gab es auch hier noch viele Gegner, vor allem in Deutschland und Landsteiners Heimat {\"O}ster-reich, die vermuteten, dass der gerinnungshemmende Zusatz das Blut krankhaft ver{\"a}ndern w{\"u}rde und eine Transfusion dieses Blutes gesundheitssch{\"a}dlich sei. Sie zogen weiterhin die direkte Bluttransfusion vor oder suchten vergeblich weiter nach einer unkomplizierten Methode der Bluttransfusion, die sich fl{\"a}chendeckend anwenden ließ. W{\"a}hrend der Durchf{\"u}hrung dieser Studie wurde offenbar, dass keiner der soeben ange-f{\"u}hrten Aspekte als alleiniger Grund f{\"u}r die versp{\"a}tete Rezeption der landsteinerschen Blutgruppen angesehen werden kann. Vielmehr war es ein Zusammenspiel der politischen Situation in Europa, der Rivalit{\"a}ten unter Kollegen, die den Universit{\"a}tsalltag beherrschten und nicht zuletzt die dargelegten Charakterz{\"u}ge Landsteiners, die es ihm erschwerten, ein wissenschaftlich-soziales Netzwerk aufzubauen, das notwendig gewesen w{\"a}re, um seine Kollegen von der Bedeutung seiner Entdeckung zu {\"u}berzeugen.}, subject = {Landsteiner, Karl}, language = {de} } @phdthesis{Englert2024, author = {Englert, Nils}, title = {Die Rolle der NO-sensitiven Guanylyl-Cyclase in der Lungenfibrose der Maus}, doi = {10.25972/OPUS-34805}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348054}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die idiopathische Lungenfibrose (IPF) stellt eine chronische Krankheit mit einer schlechten Prognose dar. Die Erkrankung zeichnet sich durch ein dysfunktionales Alveolarepithel, die Formation von α-smooth muscle actin (α-SMA)-positiven Myofibroblasten, eine starke Kollagendeposition sowie eine fehlgeleitete Inflammation aus. In der Vermittlung dieser pro-fibrotischen Effekte spielt das Zytokin transforming growth factor β (TGF-β) eine Schl{\"u}sselrolle. Aufgrund des t{\"o}dlichen Verlaufs der IPF und der limitierten Therapieoptionen ist die Entdeckung neuer Behandlungsans{\"a}tze erforderlich. Der NO/cGMP-Signalweg ist in der Modulation grundlegender physiologischer Vorg{\"a}nge wie der Blutdruckregulation und der Peristaltik involviert. Hierbei spielt die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase (NO-GC) als NO-Rezeptor eine fundamentale Rolle. In der Lunge wird die NO-GC in glatten Muskelzellen und Perizyten exprimiert. W{\"a}hrend das Enzym in glatten Muskelzellen die Relaxation der glatten Muskulatur vermittelt, reguliert die NO-GC in Perizyten die Angiogenese, die Kapillardurchl{\"a}ssigkeit und den Blutfluss. Neben den physiologischen Aufgaben wurden anti-fibrotische sowie anti-inflammatorische Effekte der NO-GC in Herz, Leber, Niere und Haut beschrieben. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit die NO-GC auf eine anti-fibrotische und anti-inflammatorische Bedeutung in der Lungenfibrose der Maus {\"u}berpr{\"u}ft. Hierzu wurden Wildtyp- (WT) und globale NO-GC-Knockout-M{\"a}use (GCKO) untersucht. Die Fibrose wurde durch einmalige, orotracheale Bleomycin-Gabe induziert und zu unterschiedlichen Zeitpunkten (Tag 7 und 21) untersucht. Unbehandelte (Tag 0) Tiere dienten als Kontrolle. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die NO-GC auf eine anti-fibrotische Wirkung untersucht. Mittels Immunfluoreszenz wurde das Verhalten der α-SMA-positiven Myofibroblasten in den platelet-derived growth factor receptor β (PDGFRβ)-positiven fibrotischen Regionen untersucht. Der Kollagengehalt wurde mithilfe eines Hydroxyprolin-Kollagenassays ermittelt. Die untersuchten Fibrose-Kriterien waren in beiden Genotypen an Tag 21 st{\"a}rker ausgepr{\"a}gt als an Tag 7. An Tag 21 konnten im GCKO mehr α-SMA-positive Myofibroblasten, ausgepr{\"a}gtere PDGFRβ-positive fibrotische Areale und ein h{\"o}herer Kollagengehalt als im WT festgestellt werden. Zudem zeigten die GCKO-Tiere ein schlechteres {\"U}berleben als WT-M{\"a}use. Diese Ergebnisse wiesen auf eine {\"u}berschießende fibrotische Antwort im GCKO und somit auf eine anti-fibrotische Wirkung der NO-GC in der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose hin. Dass an Tag 21 die Fibrose im GCKO st{\"a}rker ausfiel als im WT, konnte mit dem signifikant h{\"o}heren TGF-β-Gehalt in der bronchoalveol{\"a}ren Lavagefl{\"u}ssigkeit (BALF) im GCKO erkl{\"a}rt werden. Das Fehlen der NO-GC im GCKO k{\"o}nnte zu einem Wegfall der Inhibierung der TGF-β-vermittelten, pro-fibrotischen Effekte durch die NO-GC f{\"u}hren. Weitere Studien sind erforderlich, um die Hypothese zu belegen und zugrundeliegende Mechanismen aufzukl{\"a}ren. Die de novo Entstehung von Myofibroblasten, die maßgeblich an der Kollagensynthese beteiligt sind, stellt ein entscheidendes Fibrose-Merkmal dar. Umso bedeutender ist die Identifikation zweier Myofibroblasten-Subtypen, die sich in Lokalisation, NO-GC-Expression und Herkunft unterscheiden: (1) interstitielle, NO-GC-positive Myofibroblasten, die von Perizyten abstammen und Kollagen Typ I produzieren, und (2) intra-alveol{\"a}re, NO-GC-negative Myofibroblasten, deren Ursprung noch nicht abschließend gekl{\"a}rt ist. Die Anwesenheit beider Myofibroblasten-Typen konnte zu beiden untersuchten Zeitpunkten nach Bleomycin-Gabe best{\"a}tigt werden. Die NO-GC-Expression der Alveolarwand-st{\"a}ndigen Myofibroblasten, deren Abstammung von NO-GC-positiven Perizyten sowie deren dauerhafte Pr{\"a}senz sprechen f{\"u}r eine relevante Rolle der NO-GC in der murinen Lungenfibrose. In weiteren Untersuchungen m{\"u}ssen die exakten Funktionen und spezifische Marker der Myofibroblasten-Subtypen identifiziert werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die NO-GC auf anti-inflammatorische Effekte in der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose untersucht. Mittels HE-F{\"a}rbung und Immunfluoreszenz wurden lymphozyt{\"a}re Infiltrate an Tag 21 im GCKO festgestellt, was auf einen modulatorischen Einfluss der NO-GC auf das Immunsystem hindeutete. An Tag 21 wurden in der BALF von GCKO-Tieren signifikant mehr Gesamtimmunzellen, Lymphozyten und neutrophile Granulozyten als im WT gez{\"a}hlt, was auf eine starke Einwanderung von Immunzellen und somit auf eine ausgepr{\"a}gte Entz{\"u}ndung in GCKO-Lungen hinwies. Folglich k{\"o}nnte die NO-GC eine anti-inflammatorische Rolle {\"u}ber die Regulation der Immigration von Immunzellen in der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose spielen. In der Literatur werden pro- und anti-fibrotische Effekte der Immunzellen in der murinen Lungenfibrose diskutiert. Durch Korrelationsanalysen wurde ein positiver Zusammenhang zwischen der Gesamtimmunzellzahl und der TGF-β-Konzentration an Tag 21 festgestellt. In verschiedenen Studien wurde ein pro-fibrotischer Einfluss der Immunzellen {\"u}ber die Aktivierung/Sekretion von TGF-β beschrieben. Die Abwesenheit der NO-GC im GCKO k{\"o}nnte also {\"u}ber die verst{\"a}rkte Immigration von Immunzellen in einem erh{\"o}hten TGF-β-Gehalt resultieren und so zu einer {\"u}berschießenden fibrotischen Reaktion an Tag 21 f{\"u}hren. Auf welche Weise die NO-GC die Einwanderung der Immunzellen in der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose beeinflusst, muss in weiteren Studien untersucht werden. Zusammenfassend deuten die Daten dieser Arbeit auf eine anti-inflammatorische und anti-fibrotische Rolle der NO-GC in der Lungenfibrose der Maus hin.}, subject = {Lunge}, language = {de} } @phdthesis{He2024, author = {He, Feng}, title = {Drug Discovery based on Oxidative Stress and HDAC6 for Treatment of Neurodegenerative Diseases}, doi = {10.25972/OPUS-25349}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-253497}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Most antioxidants reported so far only achieved limited success in AD clinical trials. Growing evidences suggest that merely targeting oxidative stress will not be sufficient to fight AD. While multi-target directed ligands could synergistically modulate different steps in the neurodegenerative process, offering a promising potential for treatment of this complex disease. Fifteen target compounds have been designed by merging melatonin and ferulic acid into the cap group of a tertiary amide HDAC6 inhibitor. Compound 10b was screened as the best hybrid molecule exhibit potent HDAC6 inhibition and potent antioxidant capacity. Compound 10b also alleviated LPS-induced microglia inflammation and led to a switch from neurotoxic M1 to the neuroprotective M2 microglial phenotype. Moreover, compound 10b show pronounced attenuation of spatial working memory and long-term memory damage in an in vivo AD mouse model. Compound 10b can be a potentially effective drug candidate for treatment of AD and its druggability worth to be further studied. We have designed ten novel neuroprotectants by hybridizing with several common antioxidants, including ferulic acid, melatonin, lipoic acid, and trolox. The trolox hybrid compound exhibited the most potent neuroprotective effects in multiple neuroprotection assays. Besides, we identified the synergistic effects between trolox and vitamin K derivative, and our trolox hybrid compound showed comparable neuroprotection with the mixture of trolox and vitamin K derivative. We have designed and synthesized 24 quinone derivatives based on five kinds of different quinones including ubiquinone, 2,3,5-trimethyl-1,4-benzoquinone, memoquin, thymoquinone, and anthraquinone. Trimethylbenzoquinone and thymoquinone derivatives showed more potent neuroprotection than other quinones in oxytosis assay. Therefore, trimethylbenzoquinone and thymoquinone derivatives can be used as lead compounds for further mechanism study and drug discovery for treatment of neurodegenerative disease. We designed a series of photoswitchable HDAC inhibitors, which could be effective molecular tools due to the high spatial and temporal resolution. In total 23 target compounds were synthesized and photophysicochemically characterized. Azoquinoline-based compounds possess more thermally stable cis-isomers in buffer solution, which were further tested in enzyme-based HDAC inhibition assay. However, none of those tested compounds show significant differences in activities between trans-isomers and corresponding cis-isomers.}, subject = {Alzheimerkrankheit}, language = {en} } @phdthesis{Loh2024, author = {Loh, Frank}, title = {Monitoring the Quality of Streaming and Internet of Things Applications}, issn = {1432-8801}, doi = {10.25972/OPUS-34783}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347831}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {The ongoing and evolving usage of networks presents two critical challenges for current and future networks that require attention: (1) the task of effectively managing the vast and continually increasing data traffic and (2) the need to address the substantial number of end devices resulting from the rapid adoption of the Internet of Things. Besides these challenges, there is a mandatory need for energy consumption reduction, a more efficient resource usage, and streamlined processes without losing service quality. We comprehensively address these efforts, tackling the monitoring and quality assessment of streaming applications, a leading contributor to the total Internet traffic, as well as conducting an exhaustive analysis of the network performance within a Long Range Wide Area Network (LoRaWAN), one of the rapidly emerging LPWAN solutions.}, subject = {Leistungsbewertung}, language = {en} } @phdthesis{Seer2024, author = {Seer, Nadja}, title = {Prognostische Relevanz des Komorbidit{\"a}tenprofils bei Patienten mit akut dekompensierter Herzinsuffizienz und erhaltener Pumpfunktion (HFpEF)}, doi = {10.25972/OPUS-34796}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347969}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Begleitend zu einer Herzinsuffizienz vorliegende Komorbidit{\"a}ten haben sowohl auf den Krankheitsverlauf als auch auf die Behandlung und Prognose solcher Patienten einen entscheidenden Einfluss. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Patienten mit Herzinsuffizienz mit erhaltener Pumpfunktion (HFpEF) anhand von elf begleitend zur Herzinsuffizienz vorliegenden Komorbidit{\"a}ten einer von sechs Ph{\"a}nogruppen zuzuteilen und diese Ph{\"a}nogruppen prognostisch einzusch{\"a}tzen. Dies wurde nach Vorlage der polytomen latenten Klassenanalyse (poLCA) von David Kao et al., ver{\"o}ffentlicht im Jahr 2015 im European Journal of Heart Failure, durchgef{\"u}hrt. Mithilfe einer poLCA k{\"o}nnen innerhalb einer Population Subgruppen mit {\"a}hnlichen Merkmalsauspr{\"a}gungen identifiziert werden. Die Patienten der vorliegenden Arbeit stammten aus dem Kollektiv des AHF (Acute-Heart-Failure-) Registers der Universit{\"a}tsklinik W{\"u}rzburg. Zus{\"a}tzlich wurde mit denselben elf Variablen eine von der Vergleichspublikation unabh{\"a}ngige poLCA f{\"u}r die Patienten des AHF-Registers erstellt, sowie eine dritte poLCA, die zus{\"a}tzlich die H{\"o}he des NT-proBNP ber{\"u}cksichtigte. Die Ergebnisse der Arbeit zeigten, dass die poLCA von Kao et al. durchaus auf andere Studienpopulationen {\"u}bertragen werden kann, um Patienten mit HFpEF im klinischen Alltag mit wenig Aufwand prognostisch einsch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen. Mehr statistisch signifikante Ergebnisse wurden allerdings bei Anwendung einer eigenen poLCA f{\"u}r das AHF-Register erzielt. Die H{\"o}he des NT-proBNP hatte signifikanten Einfluss auf die Prognose und Klassenzuteilung eines Patienten.}, subject = {Herzinsuffizienz}, language = {de} } @phdthesis{Koch2024, author = {Koch, Thorsten Manfred}, title = {Wirt - Pathogen Interaktion bei Hornhautinfektionen durch \(Fusarium\) spp.}, doi = {10.25972/OPUS-34777}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347774}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Fusarium (F.)-Infektionen des Auges zeigen oft einen schwerwiegenden Verlauf und sind am h{\"a}ufigsten mit Spezies des Fusarium solani species complex assoziiert. Dabei sind das Tragen von weichen Kontaktlinsen sowie Traumata die wichtigsten pr{\"a}disponierenden Faktoren. Vorangegangene Untersuchungen des Nationalen Referenzzentrums f{\"u}r invasive Pilzinfektionen hatten ergeben, dass Infektionen durch F. petroliphilum mit der Nutzung von Kontaktlinsen, Infektionen durch F. falciforme jedoch {\"u}berwiegend traumaassoziiert uns vor allem aus tropischen und subtropischen L{\"a}ndern bekannt sind. Das Ziel dieser Arbeit war es daher zu untersuchen, ob F. falcifomre und F. petroliphilum physiologische Merkmale aufweisen, die f{\"u}r die Unterschiede in den Risikofaktoren f{\"u}r Keratitiden durch die beiden Arten verantwortlich sein k{\"o}nnten.}, subject = {Fusarium}, language = {de} } @phdthesis{Massih2024, author = {Massih, Bita}, title = {Human stem cell-based models to analyze the pathophysiology of motor neuron diseases}, publisher = {Frontiers in Cell and Developmental Biology}, doi = {10.25972/OPUS-34637}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346374}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Motor neuron diseases (MNDs) encompass a variety of clinically and genetically heterogeneous disorders, which lead to the degeneration of motor neurons (MNs) and impaired motor functions. MNs coordinate and control movement by transmitting their signal to a target muscle cell. The synaptic endings of the MN axon and the contact site of the muscle cell thereby form the presynaptic and postsynaptic structures of the neuromuscular junction (NMJ). In MNDs, synaptic dysfunction and synapse elimination precede MN loss suggesting that the NMJ is an early target in the pathophysiological cascade leading to MN death. In this study, we established new experimental strategies to analyze human MNDs by patient derived induced pluripotent stem cells (iPSCs) and investigated pathophysiological mechanisms in two different MNDs. To study human MNDs, specialized cell culture systems that enable the connection of MNs to their target muscle cells are required to allow the formation of NMJs. In the first part of this study, we established and validated a human neuromuscular co-culture system consisting of iPSC derived MNs and 3D skeletal muscle tissue derived from myoblasts. We generated 3D muscle tissue by culturing primary myoblasts in a defined extracellular matrix in self-microfabricated silicone dishes that support the 3D tissue formation. Subsequently, iPSCs from healthy donors and iPSCs from patients with the progressive MND Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) were differentiated into MNs and used for 3D neuromuscular co-cultures. Using a combination of immunohistochemistry, calcium imaging, and pharmacological stimulations, we characterized and confirmed the functionality of the 3D muscle tissue and the 3D neuromuscular co-cultures. Finally, we applied this system as an in vitro model to study the pathophysiology of ALS and found a decrease in neuromuscular coupling, muscle contraction, and axonal outgrowth in co-cultures with MNs harboring ALS-linked superoxide dismutase 1 (SOD1) mutation. In summary, this co-culture system presents a human model for MNDs that can recapitulate aspects of ALS pathophysiology. In the second part of this study, we identified an impaired unconventional protein secretion (UPS) of Sod1 as pathological mechanisms in Pleckstrin homology domain-containing family G member 5 (Plekhg5)-associated MND. Sod1 is a leaderless cytosolic protein which is secreted in an autophagy-dependent manner. We found that Plekhg5 depletion in primary MNs and NSC34 cells leads to an impaired secretion of wildtype Sod1, indicating that Plekhg5 drives the UPS of Sod1 in vitro. By interfering with different steps during the biogenesis of autophagosomes, we could show that Plekhg5-regulated Sod1 secretion is determined by autophagy. To analyze our findings in a clinically more relevant model we utilized human iPSC MNs from healthy donors and ALS patients with SOD1 mutations. We observed reduced SOD1 secretion in ALS MNs which coincides with reduced protein expression of PLEKHG5 compared to healthy and isogenic control MNs. To confirm this correlation, we depleted PLEKHG5 in control MNs and found reduced extracellular SOD1 levels, implying that SOD1 secretion depends on PLEKHG5. In summary, we found that Plekh5 regulates the UPS of Sod1 in mouse and human MNs and that Sod1 secretion occurs in an autophagy dependent manner. Our data shows an unreported mechanistic link between two MND-associated proteins.}, subject = {Tissue Engineering}, language = {en} } @phdthesis{Hammerstaedt2024, author = {Hammerst{\"a}dt, Pauline Erdmute}, title = {Quantitative und qualitative Analyse laryngealer Konstriktionsph{\"a}nomene in vorsprachlichen Vokalisationen der Lebensmonate 4 bis 6 von S{\"a}uglingen mit angeborenen orofazialen Spalten}, doi = {10.25972/OPUS-34789}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347896}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {In der vorliegenden Dissertation wurde erstmalig systematisch untersucht, wie h{\"a}ufig und in welcher Auspr{\"a}gung laryngeale Konstriktionsph{\"a}nomene in vorsprachlichen Vokalisationen von S{\"a}uglingen mit orofazialen Spalten in den Lebensmonaten 4 bis 6 auftraten. Eine statistische Analyse zur zeitlichen Dauer der laryngealen Konstriktionen wurde ebenfalls vorgenommen. Dabei wurde der potenzielle Einfluss der Spaltauspr{\"a}gung, der kieferorthop{\"a}dischen Fr{\"u}hbehandlung mit einer Gaumenplatte, des Alters sowie des biologischen Geschlechts ber{\"u}cksichtigt. Die Analyse von 9.345 vorsprachlichen Vokalisationen von 23 S{\"a}uglingen mit einer orofazialen Spalte, die im Rahmen der kieferorthop{\"a}dischen Fr{\"u}hbehandlung eine Gaumenplatte erhielten, erfolgte vor dem theoretischen Hintergrund des Modells des laryngealen Artikulators (LAM) (Esling, 2005). Das LAM postuliert, dass die Entwicklung artikulatorischer F{\"a}higkeiten bereits mit Lautmodifikationen im Larynx beginnt, den laryngealen Konstriktionen. Je nach Auspr{\"a}gungsgrad f{\"u}hren laryngeale Konstriktionen zu unvollst{\"a}ndigen oder vollst{\"a}ndigen Unterbrechungen des glottalen Luftstroms und damit zu rhythmisch segmentierten Phonationen. F{\"u}r die Stichprobe konnte mit Hilfe der angewandten Methodik gezeigt werden, dass S{\"a}uglinge mit einer orofazialen Spalte bereits vor den bekannten supralaryngealen Artikulationsst{\"o}rungen Auff{\"a}lligkeiten in laryngeal erzeugten pr{\"a}artikulatorischen Funktionen zeigen. Es konnte gezeigt werden, dass die Dysfunktion mit dem Spalttyp im direkten Zusammenhang steht, wobei S{\"a}uglinge mit der gr{\"o}ßten oronasalen Malformation, die Tr{\"a}ger bilateraler Lippen-Kiefer-Gaumen-Segelspalten, am st{\"a}rksten betroffen waren. Das vermehrte Auftreten von laryngealen Konstriktionen wurde auf Substitutionseffekte zur{\"u}ckgef{\"u}hrt, die die eingeschr{\"a}nkte Erzeugung supralaryngealer Laute ausgleichen k{\"o}nnte. Hinsichtlich der Untersuchung des Einflusses der Plattentherapie auf vorsprachliche Vokalisationen von S{\"a}uglingen mit orofazialen Spalten ließen sich erste Hinweise finden, dass die Gaumenplatte einen Effekt auf das artikulatorische Explorationsverhalten haben k{\"o}nnte. Die geringe Variabilit{\"a}t der Konstriktionsl{\"a}ngen deutet auf regelhafte Prozesse hin und st{\"u}tzt vorhergehende Studien. Um die tats{\"a}chliche artikulatorische Entwicklung der Patientinnen und Patienten mit orofazialen Spalten pr{\"a}- und postoperativ besser verstehen zu k{\"o}nnen, gen{\"u}gt der alleinige Blick auf die Konsonantenentwicklung nicht. Nur wenn diese gemeinsam mit den laryngealen Konstriktionsph{\"a}nomenen als artikulatorische Vorstufen betrachtet werden, wird es m{\"o}glich sein, in Zukunft diagnostische Risikomarker f{\"u}r die Sprech- und Sprachentwicklung bei S{\"a}uglingen zu identifizieren.}, subject = {Sprachentwicklung}, language = {de} } @phdthesis{Wilhelm2024, author = {Wilhelm, Hannah}, title = {Multiresistenzen in klinischen \(C.glabrata\) Isolaten}, doi = {10.25972/OPUS-34718}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347186}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die Zahl invasiver Pilzinfektionen ausgel{\"o}st durch C. glabrata steigt zunehmend und auch die Ausbildung multipler Resistenzen wird immer h{\"a}ufiger registriert. In dieser Arbeit wurden zwei klinische MDR-C. glabrata-St{\"a}mme systematisch analysiert, um den Ursprung der Mehrfachresistenz zu finden. Aufgefallen waren jene Isolate in vorhergehenden Untersuchungen von Aldejohann et. al., die 176 St{\"a}mme, die dem Referenzzentrum NRZ-Myk zugesandt wurden, auf ihr Resistenzverhalten gegen Echinocandine analysierten und auf FKS-Mutationen untersuchten. Die Isolate CG22 und CG56 zeigten ein Resistenzverhalten gegen Anidulafungin ohne eine FKS-Mutation aufzuweisen. In Mehrfachtestungen wurde das einheitliche Verhalten von CG56 in zehn Einzelkolonien verifiziert, um Mischkulturen oder heterogenes Verhalten innerhalb des Isolates ausschließen zu k{\"o}nnen. Nach Analyse der gesamten Genomsequenz von CG56 zeigte sich eine Mutation kurz vor der HS-Region von FKS2, die eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r das Resistenzverhalten zu liefern scheint. Neben der Mutation in FKS2 wurde ebenfalls eine Mutation in FKS1 und in ERG3 best{\"a}tigt. Die Mutation in ERG3 f{\"u}hrt zu einer Verschiebung im Sterolsynthesepathway und zu einer Neuverteilung der Zellmembranbestandteile. Das klinische Isolat CG22 f{\"a}llt mit Resistenzen gegen Azole, Echinocandine und Amphotericin B auf und zeigte ebenfalls eine Mutationen in ERG3. Zus{\"a}tzlich dazu ergab sich eine Loss-of- Function-Mutation in ERG4 und damit verbunden einen massiv reduzierten Ergosterolgehalt der Zellmembran. Die seltene Kombination aus ERG3 und ERG4 Mutation scheint die Erkl{\"a}rung f{\"u}r die außergew{\"o}hnliche Amphotericin B-Resistenz von CG22 zu liefern und wird hier als erstmals bei einem C. glabrata Isolat beschrieben. Dieser besondere Stamm, der sogar als panresistent bezeichnet werden kann, sollte Bestandteil weiterer Forschung werden. Der Sterolsynthesepathway dient als Angriffspunkt vieler Antimykotika und kann durch seine vielen Intermediate und abweichenden Abl{\"a}ufen zu unterschiedlichen Stoffwechselendprodukten f{\"u}hren. Der Ergosterolgehalt der Zellmembran eines C. glabrata-Stammes kann weitere R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Empfindlichkeit des Isolates geben und somit die Chancen des Therapieerfolges der Antimykotikagabe besser vorhersagen und k{\"o}nnte somit einen vielversprechenden Beitrag zur Behandlung lebensbedrohlicher Candidosen leisten.}, subject = {Torulopsis glabrata}, language = {de} } @phdthesis{Zimniak2024, author = {Zimniak, Melissa Maria}, title = {Der Serotonin-Wiederaufnahmehemmer Fluoxetin inhibiert die SARS-CoV-2-Replikation}, doi = {10.25972/OPUS-34719}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347190}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die COVID-19 Pandemie ist die bisher verheerendste Pandemie des 21. Jahrhunderts. Durch die Einf{\"u}hrung neuer mRNA-basierter Impfstoffe sowie der hohen Rate nat{\"u}rlicher Infektionen konnte die weltweite SARS-CoV-2-Immunit{\"a}t gesteigert werden. Trotz aller Erfolge zur Eind{\"a}mmung der Pandemie kann eine Infektion auch heute noch zu schweren Verl{\"a}ufen und Tod f{\"u}hren. Eine ad{\"a}quate COVID-19-Therapie ist folglich auf potente Virostatika angewiesen. Eine durch Umgehung zeitaufw{\"a}ndiger klinischer Studien schnell verf{\"u}gbare Alternative zu neu entwickelten Arzneimitteln ist die Anwendung etablierter Medikamente. Wir isolierten und charakterisierten ein von einem Patienten stammendes SARS-CoV-2-Virus. Dieses Virusisolat wurde bisher in elf Publikationen verwendet. Mittels quantitativer Echtzeit-Polymerasekettenreaktion untersuchten wir eine Substanzbibliothek mit mehr als 300 neuen und bereits zugelassenen Wirkstoffen auf ihre Wirksamkeit gegen SARS-CoV-2. Dabei konnten wir zeigen, dass der selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer Fluoxetin die SARS-CoV-2-Replikation ab einer Dosis von 0,8 μg/ml signifikant inhibiert, einer bei der Behandlung von Depressionen h{\"a}ufig angewandten Dosierung. Der EC50-Wert lag bei 387 ng/ml. Die Behandlung mit Fluoxetin resultierte in einer reduzierten Zahl an Virusprotein-produzierenden Zellen, was darauf hindeutet, dass es die virale Reinfektion und/oder Proteinexpression inhibiert. Fluoxetin ist ein racemisches Gemisch, wobei das (S)-Enantiomer der potentere Serotonin-Wiederaufnahmehemmer ist. Wir konnten zeigen, dass beide Enantiomere einen vergleichbaren antiviralen Effekt gegen SARS-CoV-2 aufweisen, wodurch das (R)-Enantiomer bei virologischer Indikation gegebenenfalls pr{\"a}feriert werden sollte. Fluoxetin hat keinen Einfluss auf die Replikation des Tollwut-Virus und des Humanen Respiratorischen Synzytial-Virus, was auf eine Virusspezifit{\"a}t hindeutet. Weitere aus der Bibliothek stammende signifikante Inhibitoren der SARS-CoV-2-Replikation sind die am Institut f{\"u}r Organische Chemie W{\"u}rzburg entwickelten Substanzen AKS 232 und AKS 128. Neben der medikament{\"o}sen Therapie ist die akkurate Bestimmung neutralisierender Antik{\"o}rper gegen SARS-CoV-2 zur Quantifizierung des bestehenden (Re-) Infektionsschutzes sowie zur Planung zuk{\"u}nftiger Impfstrategien von großer Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit entwickelten wir unter Verwendung der quantitativen Echtzeit-Polymerasekettenreaktion erfolgreich ein zuverl{\"a}ssiges Testverfahren zur Detektion neutralisierender anti-SARS-CoV-2 Antik{\"o}rper.}, subject = {Fluoxetin}, language = {de} } @phdthesis{Cellini2024, author = {Cellini, Antonella}, title = {Die Rolle der Na\(^+\)/K\(^+\)-ATPase in der Herzinsuffizienz}, doi = {10.25972/OPUS-29789}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-297894}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die Na+ /K+ -ATPase (NKA) ist maßgeblich an der Regulation der kardialen Na+ -Hom{\"o}ostase beteilligt. Im Myokard werden haupts{\"a}chlich zwei Isoformen exprimiert: die α1 (NKA-α1) und die α2-Isoform (NKA-α2). Diese beiden Isoformen unterscheiden sich sowohl in ihrer Lokalisation als auch in ihrer zellul{\"a}ren Funktion. So ist die NKA-α1 recht homogen entlang des Sarkolemms zu finden und ist verantwortlich f{\"u}r die Regulation der globalen intrazellul{\"a}ren Na+ -Konzentration ([Na+ ]i). Die NKA-α2 hingegen konzentriert sich haupts{\"a}chlich in den T-Tubuli und beeinflusst {\"u}ber Ver{\"a}nderung der lokalen [Na+ ]i die Ca2+ -Transienten und die Kontraktilit{\"a}t. Im Rahmen einer Herzinsuffizienz wurde eine verminderte Expression und Aktivit{\"a}t der NKA beobachtet. Gleichzeitig werden Inhibitoren der NKA, sogenannte Digitalisglykoside, in fortgeschrittenen Herzinsuffizienz-Stadien eingesetzt. Die Studienlage {\"u}ber den Einsatz dieser Therapeutika ist recht uneinheitlich und reicht von einer verringerten Hospitalisierung bis hin zu einer erh{\"o}hten Mortalit{\"a}t. Ziel dieser Arbeit war es die Folgen einer NKA-α2 Aktivierung w{\"a}hrend einer Herzinsuffizienz mit Hilfe eines murinen {\"U}berexpressionsmodells zu analysieren. 11-Wochen alte M{\"a}use mit einer kardialen NKA-α2 {\"U}berexpression (NKA-α2) und Wildtyp (WT) Versuchstiere wurden einem 8-w{\"o}chigen Myokardinfarkt (MI) unterzogen. NKA-α2 Versuchstiere waren vor einem pathologischem Remodeling und einer kardialen Dysfunktion gesch{\"u}tzt. NKA-α2 Kardiomyozyten zeigten eine erh{\"o}hte Na+ /Ca2+ -Austauscher (NCX) Aktivit{\"a}t, die zu niedrigeren diastolischen und systolischen Ca2+ -Spiegeln f{\"u}hrte und einer Ca2+ -Desensitisierung der Myofibrillen entgegenwirkte. WT Versuchstiere zeigten nach chronischem MI eine sarkoplasmatische Ca2+ -Akkumulation, die in NKA-α2 Kardiomyozyten ausblieb. Gleichzeitig konnte in der NKA-α2 MI Kohorte im Vergleich zu den WT MI Versuchstieren eine erh{\"o}hte Expression von β1-adrenergen Rezeptoren (β1AR) beobachtet werden, die eine verbesserte Ansprechbarkeit gegen{\"u}ber β-adrenergen Stimuli bewirkte. Zudem konnte in unbehandelten Versuchstieren eine Interaktion zwischen NKA-α2 und dem β1AR nachgewiesen werden, welche in der WT Kohorte gr{\"o}ßer ausfiel als in der NKA-α2 Versuchsgruppe. Gleichzeitig zeigten unbehandelte NKA-α2 Kardiomyozyten eine erh{\"o}hte Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber β-adrenerger Stimulation auf, welche nicht mit einer erh{\"o}hten Arrhythmie-Neigung oder vermehrten Bildung reaktiver Sauerstoffspezies einherging. Diese Untersuchungen zeigen, dass eine NKA-α2 {\"U}berexpression vor pathologischem Remodeling und einer kardialen Funktionbeeintr{\"a}chtigung sch{\"u}tzt, indem eine systolische, diastolische und sarkoplasmatische Ca2+ -Akkumulation verhindert wird. Gleichzeitig wird die β1AR Expression stabilisert, wodurch es zu einer verminderten neurohumoralen Aktivierung und einer Durchbrechung des Circulus vitiosus kommen k{\"o}nnte. Insgesamt scheint eine Aktivierung der NKA-α2 durchaus ein vielversprechendes Target in der Herzinsuffizienz Therapie darzustellen. Therapie darzustellen.}, subject = {Herzinsuffizienz}, language = {de} } @phdthesis{Benndorf2024, author = {Benndorf, Sophia Bianca}, title = {Die Darstellung von {\"a}rztlichem Denken und Handeln in den Filmen der DDR - Zwischen Fiktion und historischer Wirklichkeit}, doi = {10.25972/OPUS-34748}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347482}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Spielfilme gelten im Sinne einer „Visual History" als wertvolle medizinhistorische Quellen. Dass die Arztfilme der DDR-Zeit ebenfalls als solche zu betrachten sind, da sie realhistorische Parallelen aufweisen, soll dieses Projekt zeigen. Anhand dreier Spielfilme aus den verschiedenen Jahrzehnten, in denen die DDR Bestand hatte, werden f{\"u}r die damalige Zeit typische Konflikte und Themen des Arztseins in der DDR n{\"a}her beleuchtet. Die drei Hauptfilme dieses Projekts - „{\"A}rzte" (1960), „Dr. med. Sommer II" (1970) und „{\"A}rztinnen" (1983/84) - wurden hinsichtlich ihrer Hauptfiguren, Filmtechnik und -musik analysiert und mittels Filmkritiken, Werbematerial und Aufs{\"a}tzen aus der damaligen Zeit in einen realhistorischen Kontext gesetzt. Außerdem wurden zur besseren filmgeschichtlichen Einordnung weitere Arztfilme aus der DDR in die Arbeit miteinbezogen. Das Medium Film spielte in Zeiten der DDR auch zur allgemeinen gesellschaftlichen Beeinflussung eine wichtige Rolle. Durch die Analyse der Filme unter Einbeziehung von historischen Zeitungsartikeln und Werbematerial wird das Bild eines sozialistischen Idealmenschen und -arztes, wie von der SED propagiert, dargestellt und untersucht.}, subject = {Spielfilm}, language = {de} } @phdthesis{KleingebMack2024, author = {Klein [geb. Mack], Jasmin}, title = {Quantitative und qualitative Analyse laryngealer Konstriktionsph{\"a}nomene in vorsprachlichen Vokalisationen der Lebensmonate 1 bis 3 von S{\"a}uglingen mit angeborenen Lippen-Kiefer-Gaumen-Segelspalten}, doi = {10.25972/OPUS-34667}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346672}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig laryngeale Konstriktionen quantitativ und qualitativ in den fr{\"u}hesten Laut{\"a}ußerungen von S{\"a}uglingen mit angeborenen Lippen-Kiefer-Gaumen-Segelspalten (LKGS) in den ersten 3 Lebensmonaten im L{\"a}ngsschnitt untersucht. Als theoretische Grundlage diente Eslings Modell des Laryngealen Artikulators, wonach artikulatorische Entwicklungsvorg{\"a}nge bereits in den ersten Lebensmonaten der S{\"a}uglinge mit der Erzeugung einer Vielzahl laryngealer Lautph{\"a}nomene beginnen. Potenzielle Einfl{\"u}sse auf diese pr{\"a}artikulatorischen Vorg{\"a}nge durch den Auspr{\"a}gungsgrad der Spaltbildung, das Lebensalter und die kieferorthop{\"a}dische Fr{\"u}hbehandlung mit Gaumenplatte wurden mittels deskriptiver und interferenzstatistischer Verfahren analysiert. Von einer sorgf{\"a}ltig ausgew{\"a}hlten Stichprobe, bestehend aus 27 S{\"a}uglingen, wurden mehr als 10.000, im Rahmen der interdisziplin{\"a}ren Spaltsprechstunde routinem{\"a}ßig aufgezeichneten Einzelsignale, retrospektiv untersucht. Das regelhafte Auftreten von laryngealen Konstriktionen konnte im Untersuchungszeitraum nachgewiesen werden und best{\"a}tigt, dass pr{\"a}artikulatorische {\"U}bungen primitiver Artikulationsmuster bei S{\"a}uglingen mit LKGS in gleicher Weise erfolgen wie bei S{\"a}uglingen ohne LKGS. Die Bedeutung der propriozeptiven R{\"u}ckkopplung f{\"u}r die Erzeugung von laryngealen Konstriktionen wurde herausgearbeitet und potenzielle marginale Einfl{\"u}sse der Vokaltraktmalformation diskutiert. Es wird ein fr{\"u}her artikulatorischer Substitutionsmechanismus f{\"u}r die pr{\"a}artikulatorische Entwicklung der S{\"a}uglinge mit ausgepr{\"a}gten Spaltbildungen postuliert. Hinsichtlich der temporalen Eigenschaften laryngealer Konstriktionen best{\"a}tigte ein Vergleich mit Silbenl{\"a}ngen aus der Fachliteratur die Annahme, dass laryngeale Konstriktionen m{\"o}glicherweise ein konstantes Element zur Rhythmisierung von Lauten im Sinne der artikulatorischen Silbenentwicklung sein k{\"o}nnten.}, subject = {Sprachentwicklung}, language = {de} } @phdthesis{Mann2024, author = {Mann, Daniel}, title = {Empowerment bei Krebspatient:innen}, doi = {10.25972/OPUS-34752}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347524}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die Fragestellung, ob Question-Prompt-Lists (QPLs) interaktionales Empowerment f{\"o}rdern, wurde nach derzeitigem Kenntnisstand noch nicht untersucht. Bei QPLs handelt es sich um kurze Fragensets oder Kernfragen bez{\"u}glich der eigenen Erkrankung oder der Behandlung, die Patient:innen beispielsweise unmittelbar vor einem Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}ch erhalten, um sich aktiv auf dieses vorzubereiten. Der Nutzen einer solchen QPL konnte bereits in zahlreichen Studien belegt werden. Ebenso kommt der Thematik Empowerment bei der Behandlung von Krebspatient:innen eine wichtige Rolle zu: die Betroffenen sollen dahingehend ermutigt und best{\"a}rkt werden, sich aktiv mit der eigenen Erkrankung, deren Folgen und Behandlung auseinanderzusetzen, um so schließlich ein h{\"o}heres Maß an Kontrolle und Lebensqualit{\"a}t zu erlangen. Ziel der Studie war es, den positiven Effekt einer QPL bez{\"u}glich des Empowerments der Teilnehmer:innen aufzuzeigen. Die Fragestellung dieser prospektiv randomisiert kontrollierten Studie war es, ob eine QPL einen signifikanten Effekt auf das Empowerment von Krebspatient:innen haben kann. Die Datenerhebung erfolgte in der Ambulanz f{\"u}r Strahlentherapie des Universit{\"a}tsklinikums W{\"u}rzburgs. Insgesamt konnten 279 Patient:innen in die Studie eingeschlossen werden, 140 Teilnehmer:innen in der Interventionsgruppe und 139 Teilnehmer:innen in der Kontrollgruppe, die nach Randomisierung jeweils ihrer Gruppe zugeteilt wurden. Die Patient:innen der Interventionsgruppe erhielten unmittelbar vor dem Gespr{\"a}ch mit dem behandelnden Arzt/ der behandelnden {\"A}rztin eine QPL, anhand derer sie sich individuelle Fragen als Vorbereitung auf das Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}ch {\"u}berlegen konnten, wohingegen die Teilnehmer:innen der Kontrollgruppe keine solche QPL erhielten. Die aufkl{\"a}renden {\"A}rzte/ {\"A}rztinnen wussten jeweils nicht, welche Patient:innen zuvor eine QPL erhalten hatten. Nach dem Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}ch f{\"u}llten beide Gruppen von Teilnehmer:innen dann einen Fragebogen aus, mit Hilfe dessen nach Addition der einzelnen Fragewerte zu einem Summen-Score das Maß an Empowerment gemessen werden sollte. Hierbei konnte gezeigt werden, dass sich der Mittelwert des Summen-Scores signifikant zwischen der Interventionsgruppe (M=21,7; SE=0,22; SD=2,65) und der Kontrollgruppe (M=20,8; SE=0,26; SD=3,08) bei einem Signifikanzlevel von alpha=0,05 und einer Effektgr{\"o}ße von d=0,29 (r=0,16): t(277)=2,71; p=0,007, 95\% CI [-1,61, -0,26] unterschied. Außerdem konnte beim Vergleich der einzelnen Fragen des Auswertungsbogens selbst bei 4 von 8 Frageitems ein signifikanter Unterschied zwischen Interventionsgruppe und Kontrollgruppe gezeigt werden. Hierbei handelte es sich um Fragen, die den Fokus auf die relationale, also die beziehungsorientierte Komponente des Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}chs legten, im Gegensatz zu den Fragen, die den Fokus auf den reinen Zuwachs von Informationen, also die informative Komponente des Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}chs legten. Somit kann abschließend von einem signifikanten Effekt der Intervention, dem Gebrauch einer QPL, in Bezug auf das Konstrukt Empowerment bei Krebspatient:innen ausgegangen werden. Mit der QPL konnte ein einfaches, gut durchf{\"u}hrbares Instrument in den klinischen Alltag der Strahlenambulanz des Universit{\"a}tsklinikums W{\"u}rzburg implementiert werden, das von einem Großteil der Patient:innen gut angenommen und als hilfreich bewertet wurde.  }, subject = {Krebskranker}, language = {de} } @phdthesis{Lankl2024, author = {Lankl, Sebastian}, title = {Untersuchung des Einflusses von Myokardinfarkten auf die Wandbewegungsgeschwindigkeit der linken midventrikul{\"a}ren Segmente mittels Phasenkontrast-MRT}, doi = {10.25972/OPUS-34682}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346826}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die Letalit{\"a}t des Myokardinfarktes ist in Deutschland r{\"u}ckl{\"a}ufig, die Bedeutung von Folgeerkrankungen des Myokardinfarktes nimmt daher zu. Durch pathologische Umbauprozesse (Remodeling) nach Myokardinfarkten kann die Mechanik des linken Ventrikels beeintr{\"a}chtigt werden, sodass eine isch{\"a}mische Kardiomyopathie entsteht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss von Myokardinfarkten auf die Wandbewegungsgeschwindigkeit des linken Ventrikels mittels Tissue Phase Mapping untersucht. Tissue Phase Mapping ist eine MRT-basierte Untersuchungstechnik, welche die Wandbewegung des linken Ventrikels als Gewebegeschwindigkeit mit hoher zeitlicher und r{\"a}umlicher Aufl{\"o}sung in drei Dimensionen quantifiziert. Bisher durchgef{\"u}hrte Tissue Phase Mapping-Studien bei Infarktpatienten werden in ihrer Aussagekraft durch eine veraltete Sequenztechnik und ein heterogenes Patientenkollektiv limitiert. In dieser Arbeit wurden daher selektiv Patienten mit stattgehabtem Vorderwandinfarkt mit einem bisher unver{\"o}ffentlichten aktuellen Tissue Phase Mapping-Protokoll untersucht und mit einer Kontrollgruppe verglichen. Hierbei wurden statistisch signifikante pathologische Ver{\"a}nderungen der lokalen myokardialen Rotation und der diastolischen Expansion in radialer Richtung in postisch{\"a}misch vernarbten Segmenten identifiziert. Aus anderen MRT-basierten Messmethoden (unter anderem Strain-Encoded Magnetic Resonance und Displacement Encoding With Stimulated Echos) ist bereits bekannt, dass die Rotationsbewegung in postisch{\"a}misch vernarbten Segmenten pathologisch ver{\"a}ndert ist. In dieser Arbeit wurde jedoch erstmals eine Reduktion und zum Teil eine Umkehr der lokalen myokardialen Rotation in vernarbten Segmenten mittels Tissue Phase Mapping nachgewiesen. Limitationen dieser Arbeit sind insbesondere die hohe Messzeit und die Anf{\"a}lligkeit der Untersuchungstechnik f{\"u}r Bewegungsartefakte. Zudem konnten in anderen Studien Ver{\"a}nderungen der linksventrikul{\"a}ren Mechanik in vernarbten Segmenten mittels Strain-Parametern mit h{\"o}herer Sensitivit{\"a}t erfasst werden. Nichtsdestotrotz k{\"o}nnten Weiterentwicklungen des Tissue Phase Mappings in Zukunft dazu beitragen, die linksventrikul{\"a}re Mechanik im Rahmen des Remodelings besser zu verstehen und die isch{\"a}mische Kardiomyopathie fr{\"u}her zu diagnostizieren.}, subject = {Kernspintomografie}, language = {de} } @phdthesis{Rumpel2024, author = {Rumpel, Matthias}, title = {Development of Components for Solid-State Batteries and their Characterization}, doi = {10.25972/OPUS-34715}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347154}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {This Ph.D. thesis has addressed several main issues in current ASSB research within four studies. Ceramic ASSBs are meant to enable the implementation of Li-metal anodes and high voltage cathode materials, which would increase energy density, power density, life time as well as safety aspects in comparison with commercially available liquid electrolyte LiBs. In this thesis, several scientific questions arising on the cathode side of ASSBs have been focused on. With respect to the target system of a ternary composite bulk cathode consisting of ceramic active material, ceramic SSE and an electrically conductive component, studies about the thermal stabilities of these components and their impact on the electrochemical performance have been conducted. Particulate bulk cathode composites have to fulfil electrochemical, chemical, mechanical and structural requirements in order to compete with commercial LiBs. Particularly, the production process requires high-temperature sintering to obtain firmly bonded contacts in order to maximize the electrochemically active area, charge transfer and ionic conduction. However, interdiffusion, intermixing and decomposition of the initial components during sintering result in low-performing ASSBs so far. These side reactions during high-temperature treatment have been investigated in order to gain a better understanding of these mechanisms and to enable a better controlling of the manufacturing process as well as to simplify the choice of material combinations. The first two parts of this thesis deal with the thermal stability of the ceramic SSE LATP in combination with various active materials and with the validation of a probable improvement of the sintering process due to liquid phase sintering of LATP by adding Li3PO4. In the third and fourth parts, the impact of interdiffusion, intermixing and decomposition on the electrochemical performance of TF-SSBs based on the active material LMO and the ceramic SSE Ga-LLZO has been investigated.}, subject = {Elektrochemie}, language = {en} } @phdthesis{Gastberger2024, author = {Gastberger, Katharina}, title = {Einfluss der perizellul{\"a}ren Matrix auf die Produktion extrazellul{\"a}rer Matrix von nativen porcinen Chondrozyten im 3D-Bioprinting in Agarose-Hydrogelen \(in\) \(vitro\)}, doi = {10.25972/OPUS-34716}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347168}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Chondrozyten stellen die zellul{\"a}re Komponente von hyalinem Knorpel dar, der die Gelenkfl{\"a}chen diarthrotischer Gelenke bedeckt. {\"U}ber die perizellul{\"a}re Matrix (PZM) sind sie mit der extrazellul{\"a}ren Matrix des Knorpelgewebes, die im Wesentlichen aus Wasser, Kollagen-Typ-II (Koll-II) und Glykosaminoglykan (GAG) gebildet wird, verbunden. Die PZM gilt als wichtiges modulatorisches und protektives Element in der Signal- und Mechanotransduktion sowie f{\"u}r die Hom{\"o}ostase innerhalb des Knorpelgewebes. Degenerative und inflammatorische Prozesse f{\"u}hren zu irreparablen Sch{\"a}den der Gewebearchitektur und -funktionalit{\"a}t. Die Regenerative Medizin strebt den Ersatz destruierter Gelenkfl{\"a}chen durch mittels Tissue Engineering hergestellten Neoknorpel an. 3D-Bioprinting gilt hier als attraktive Methode, nimmt jedoch {\"u}ber Scherkr{\"a}fte w{\"a}hrend des Druckvorgangs auch sch{\"a}digenden Einfluss auf das {\"U}berleben oder die Funktionalit{\"a}t der Zellen. Zielsetzung dieser Arbeit war es, den m{\"o}glichen protektiven Einfluss der PZM w{\"a}hrend des Druckvorgangs zu untersuchen. Aus porcinem Frischknorpel isolierte Chondrozyten wurden nach cast bzw. 3D-Bioprinting in Agarose-Biotinte hinsichtlich ihres {\"U}berlebens und ihrer Syntheseleistung von knorpelspezifischem Koll-II und GAG untersucht. Chondrozyten ohne PZM wurden mit Chondrozyten verglichen, die nach enzymatischer Isolation noch perizellul{\"a}r Kollagen-Typ-VI als Marker der PZM aufwiesen. Chondrozyten mit PZM zeigten allgemein eine st{\"a}rkere Produktion von Koll-II als Chondrozyten ohne PZM. Nach 3D-Bioprinting konnte f{\"u}r Chondrozyten ohne PZM eine signifikant geringere Produktion von GAG nachgewiesen werden als in der cast-Vergleichsgruppe, w{\"a}hrend dies f{\"u}r Chondrozyten mit PZM nicht gezeigt werden konnte. Der gezeigte protektive Einfluss der PZM gegen{\"u}ber Scherkr{\"a}ften w{\"a}hrend des Druckvorgangs er{\"o}ffnet neue Methoden f{\"u}r das Cartilage Tissue Engineering. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um dies zu best{\"a}tigen und die Translation in die klinische Forschung erm{\"o}glichen.}, subject = {Hyaliner Knorpel}, language = {de} } @phdthesis{delHougne2024, author = {del Hougne, Frank Michael}, title = {3D-gedruckte Kronen in der studentischen Lehre zum Erlernen der Passungsoptimierung}, doi = {10.25972/OPUS-34743}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347433}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {71 Studierende nahmen am Universit{\"a}tsklinikum W{\"u}rzburg in der Abteilung f{\"u}r Zahn{\"a}rztliche Prothetik an einem freiwilligen {\"U}bungsseminar zum Aufpassen von Kronen mit St{\"o}rstellen, die im 3D-Druckverfahren hergestellt wurden, teil. Das {\"U}bungsseminar fand an zwei Terminen statt. Zum Identifizieren der St{\"o}rstellen standen Xantopren und Okklusionsspray zur Verf{\"u}gung. Nach dem praktischen Teil der {\"U}bung wurde ein Fragebogen ausgef{\"u}llt. Zus{\"a}tzlich wurden die aufgepassten Kronen mittels Laborscanner digitalisiert und mit einer Krone ohne St{\"o}rstellen {\"u}berlagert. Dadurch konnten positive und negative Oberfl{\"a}chenabweichungen f{\"u}r die Bereiche der St{\"o}rstellen sowie der Gesamtinnenfl{\"a}che der Kronen ermittelt werden. Die fl{\"a}chenbezogenen Abweichungswerte zeigten einen signifikanten Lernerfolg - gemessen anhand der Passungsparameter - zwischen den beiden Terminen des {\"U}bungsseminars. Hierbei erreichten Kronen, die mit Okklusionsspray aufgepasst wurden, signifikant geringere fl{\"a}chenbezogene Abweichungswerte im Vergleich zu Kronen, die mit Xantopren aufgepasst wurden. Die Auswertung der mit Schulnoten skalierten Fragen ergab signifikante Unterschiede bei der Bewertung der H{\"a}rte, eines realit{\"a}tsnahen Gef{\"u}hls beim Einschleifen bzw. beim Aufpassen und Details wie Randschluss. Beim Vergleich der Aufpassmethoden im Fragebogen ergaben die Einfachheit beim Aufpassen, das Identifizieren der St{\"o}rstellen und das pr{\"a}ferierte Material signifikante Unterschiede. Der subjektive Lernerfolg mit den Materialien zeigte ebenfalls signifikante Unterschiede. Insbesondere die Materialeigenschaften und die Randgenauigkeit der Druckkronen wurden h{\"a}ufig kritisiert, die schnelle und einfache M{\"o}glichkeit zur Herstellung von {\"U}bungsmaterialien sowie deren Reproduzierbarkeit wurden von den Studierenden hingegen begr{\"u}ßt.}, subject = {3D-Druck}, language = {de} } @phdthesis{SchukraftgebScheffler2024, author = {Schukraft [geb. Scheffler], Nina}, title = {Integrated defensive states and their neuronal correlates in the Periaqueductal Gray}, doi = {10.25972/OPUS-34745}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347458}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {In the face of threat, animals react with a defensive reaction to avoid or reduce harm. This defensive reaction encompasses apart from behavioral changes also physiological, analgetic, and endocrine adaptations. Nonetheless, most animal studies on fear and anxiety are based on behavioral observations only, disregarding other aspects of the defensive reaction, or integrating their inter-related dynamics only insufficiently. The first part of this thesis aimed in characterizing patterned associations of behavioral and physiological responses, termed integrated defensive states. Analyzing cardiac and behavioral responses in mice undergoing multiple fear and anxiety paradigms revealed a complex and dynamic interaction of those readouts on both, short and long timescales. Microstates, stereotypical combinations of i.e. freezing and decelerating heart rates, are short-lasting and were, in turn, shown to be influenced by slow acting macrostate changes. One of those higher order macrostates, called `rigidity`, was defined as a latent process that constrains the range of momentary displayed heart rate values. Furthermore, integrated defensive states were found to be highly dependent on the cue and the context the animals are confronted with. Importantly, same behavioral observations, i.e. freezing, were associated with distinct cardiac responses, highlighting the importance of multivariate analysis of integrated defensive states. Defensive states are orchestrated by the brain, which has evolved evolutionary conserved survival circuits. A central brain area of these circuits is the periaqueductal gray (PAG) in the midbrain. It plays a pivotal role in mediating defensive states, as it receives signals about external and internal information from multiple brain regions and sends information to both, higher order brain areas as well as to the brainstem ultimately causing the execution of threat responses. In the second part of this thesis, different neuronal circuit elements in the PAG were optically manipulated in order to gain mechanistic insight into the defense network in the brain underlying the previously delineated cardio-behavioral defensive states. Optical activation of glutamatergic PAG neurons evoked heterogeneous, light-intensity dependent responses. However, a further molecular restriction of the glutamatergic neuronal population targeting only Chx10+ neurons, led to a cardio-behavioral state that resembled spontaneous freezing-bradycardia bouts. In summary, this thesis presents a multivariate description of defensive states, which includes the complex interaction of cardiac and behavioral responses on different timescales and, furthermore, functionally dissects different excitatory and inhibitory PAG circuit elements mediating these defensive states.}, subject = {Perianova, Irina}, language = {en} } @phdthesis{Huber2024, author = {Huber, Christoph-Toni Stefan Ludwig}, title = {Ver{\"a}nderungen des elektromyographischen Profils der Kaumuskulatur bei Patientinnen unterschiedlichen Bruxismus-Grades nach sensomotorischem Training}, doi = {10.25972/OPUS-34744}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347442}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Ziel dieser klinisch-experimentellen Studie war die Untersuchung elektromyographischer Kaumuskelprofile von beschwerdefreien Probandinnen unterschiedlichen Bruxismusgrades nach sensomotorischem Training. Die aufgestellte Hypothese postulierte signifikante Unterschiede der EMG-Parameter nach sensomotorischem Training. Nach einer Ruhephase ohne Intervention sollten die Unterschiede in den Ausgangszustand zur{\"u}ckkehren. Hierzu wurden 40 Probandinnen mit einem Durchschnittsalter von 24,58 ± 2,72 Jahren {\"u}ber einen Zeitraum von f{\"u}nf Wochen untersucht. Die Probandinnen wurden mittels zuf{\"a}lliger Verteilung und altersentsprechend gematcht in zwei gleichgroße Gruppen eingeteilt. Sowohl die Teilnehmerinnen der Kontrollgruppe, als auch die der Interventionsgruppe absolvierten im Verlauf der Studie drei elektromyographische Messungen. Nach einer einw{\"o}chigen Voruntersuchungsphase fand die erste Messung (T1) statt. Nach drei Wochen und nach f{\"u}nf Wochen erfolgten die zweite (T2) und die dritte Messung (T3). W{\"a}hrend der Messungen f{\"u}hrten die Probandinnen kraftkontrollierte {\"U}bungen mit drei submaximalen Kraftleveln und maximalen Kr{\"a}ften aus. Zus{\"a}tzlich absolvierte die Interventionsgruppe zwischen T1 und T2 ein sensomotorisches Training mit dem RehaBite®-Ger{\"a}t. Die bipolaren Oberfl{\"a}chen-EMG-Ableitungen erfolgten f{\"u}r beide Mm. masseteres und Mm. temporales. Insgesamt wurden acht Muskelareale aufgezeichnet. Sechs f{\"u}r die Mm. masseteres und zwei f{\"u}r die Mm. temporales. Die submaximalen Kr{\"a}fte wurden als RMS \%MVC und die maximalen Kr{\"a}fte als RMS MVC verglichen. Die statistischen Vergleiche erfolgten anhand von T-Tests und Mixed ANOVAs. Nach Beurteilung der Ergebnisse konnte kein signifikanter Effekt des sensomotorischen Trainings identifiziert werden. Die aufgestellte Hypothese muss daher abgelehnt werden. F{\"u}r das erste der drei submaximalen Kraftlevel konnte f{\"u}r die Initialmessung (T1) ein signifikanter Unterschied zwischen Probandinnen mit und ohne Schlafbruxismus in zwei der acht Muskelareale festgestellt werden. F{\"u}r zuk{\"u}nftige Folgeuntersuchungen zur Wirksamkeit des sensomotorischen Trainings bei Bruxismus ist die Verl{\"a}ngerung des Interventionsintervalls sowie eine Vergr{\"o}ßerung des Studienkollektivs samt Einschluss m{\"a}nnlicher Probanden empfehlenswert.}, subject = {Bruxismus}, language = {de} } @phdthesis{Frommer2024, author = {Frommer, Vivien Isabel}, title = {Korrelation von Bruxismus mit psychosozialen und anamnestischen Parametern}, doi = {10.25972/OPUS-34687}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346874}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Zweck: Obwohl Bruxismus im Wesentlichen als Verhalten mit multifaktorieller Genese gilt, konnten bisher nicht eindeutig die damit assoziierten Komorbidit{\"a}ten aufgekl{\"a}rt werden. Die Zielsetzung war, anamnestische und psychosoziale Unterschiede zwischen Proband(inn)en mit und ohne m{\"o}glichem bzw. definitivem Bruxismus zu ermitteln. Dar{\"u}ber hinaus sollte die {\"U}bereinstimmung verschiedener Instrumente zur Bruxismus-Diagnostik und der Effekt von zwei Interventionen (bedingte elektrische Stimulation (CES) und Kautraining) analysiert werden. Methoden: In dieser klinischen, explorativen Studie wurden 76 Proband(inn)en untersucht. Die Proband(inn)en wurden in die drei Gruppen Kontrollgruppe, aktive Interventionsgruppe und Rehabite Interventionsgruppe eingeteilt. Die Kontrollgruppe trug ein portables EMG-Ger{\"a}t (GrindCare) jede Nacht {\"u}ber einen Beobachtungszeitraum von 5 Wochen inaktiv. Die aktive Interventionsgruppe trug es die erste Woche inaktiv, dann 2 Wochen aktiv mit CES und anschließend erneut 2 Wochen inaktiv. Die RehaBite Interventionsgruppe verwendete das GrindCare eine Woche inaktiv, darauf folgte ein zweiw{\"o}chiges Kautraining mit einer Bissgabel namens RehaBite aber ohne EMG-Begleitung und die letzten zwei Wochen verliefen ohne Rehabite und GrindCare. Zu Beginn und am Ende des Beobachtungszeitraums f{\"u}llten alle drei Gruppen die gleichen Frageb{\"o}gen, u.a. die Oral Behavior Checklist (OBC) und verschiedene Frageb{\"o}gen zu k{\"o}rperlichen und psychologischen Parametern, aus. Das GrindCare misst die Episoden und erm{\"o}glicht damit die Diagnose eines definitiven Schafbruxismus (SB). Ergebnisse: Es existierten signifikante Unterschiede zwischen Proband(inn)en mit und ohne Bruxismus (m{\"o}glicher und definitiver SB, m{\"o}glicher Wachbruxismus (WB), m{\"o}glicher kombinierter SB und WB) in diversen anamnestischen und psychosozialen Parametern. Außerdem bestand ein signifikanter Zusammenhang zwischen erh{\"o}hter Kieferaktivit{\"a}t (diagnostiziert mittels OBC) und SB- sowie WB-Selbstangabe sowie zwischen den Selbstangaben von SB und WB untereinander, nicht jedoch zwischen Frageb{\"o}gen und apparativer Diagnostik. Die CES bewirkte keine Reduktion der Episoden, daf{\"u}r verbesserten sich jedoch einzelne k{\"o}rperliche und psychosoziale Parameter in der aktiven bzw. in der Rehabite Gruppe im Laufe des Beobachtungszeitraums. Fazit: Personen mit und ohne m{\"o}glichem bzw. definitivem Bruxismus unterschieden sich in verschiedenen anamnestischen, k{\"o}rperlichen und psychosozialen Eigenschaften voneinander. Außerdem bestehen signifikante Korrelationen zwischen SB und WB laut Selbstangabe, nicht jedoch bez{\"u}glich der apparativen Bruxismus-Diagnostik mit dem GrindCare. W{\"a}hrend die Episoden nicht durch die CES gesenkt wurden, verringerten sich -eventuell durch RehaBite bzw. CES bedingt- bestimmte Beschwerden. Weiterer Forschungsbedarf besteht, um auf der Basis gr{\"o}ßerer Stichproben die gefundenen Auff{\"a}lligkeiten statistisch abzusichern.}, subject = {Bruxismus}, language = {de} } @phdthesis{LopezdeMiguel2024, author = {L{\´o}pez de Miguel, Pilar}, title = {Patientenzufriedenheit mit dem Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}ch}, doi = {10.25972/OPUS-34720}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347201}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Ziele: Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine standardisierte Analyse der Patientenzufriedenheit mit dem Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}ch und die m{\"o}gliche Einflussfaktoren, die hier eine Rolle spielen k{\"o}nnen, zu bieten. Methodik: Es wurden 189 Frageb{\"o}gen bzw. Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}che in den Kliniken f{\"u}r An{\"a}sthesie und Innere Medizin im St. Josef Krankenhaus und Chirurgie und Kinder- und Jugendpsychiatrie im Leopoldina Krankenhaus in Schweinfurt untersucht. Ergebnisse: Der Fragebogen, der verwendet wurde, war reliabel. Es zeigte sich eine schlechte Item-Selektivit{\"a}t. Die Kriteriumsvalidit{\"a}t konnte best{\"a}tigt werden jedoch nicht die diskriminante Validit{\"a}t. Die Patienten waren zufriedener mit {\"A}rzten, die Deutsch als Muttersprache angaben, mit l{\"a}ngeren Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}chen und mit Fach{\"a}rzten im Vergleich zu Assistenz{\"a}rzten. Eine h{\"o}here allgemeine Lebenszufriedenheit war mit h{\"o}herer Patientenzufriedenheit mit dem Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}ch assoziiert. Der moralistische Bias kann einen St{\"o}rfaktor der Validit{\"a}t der Messungen darstellen. Zusammenfassung: Eine angemessene Gespr{\"a}chdauer, die deutsche Muttersprache und der Facharztstatus des aufkl{\"a}renden Arztes haben einen positiven Einfluss auf die Patientenzufriedenheit mit dem Aufkl{\"a}rungsgespr{\"a}ch. Um sicher zu stellen, welche von diesen drei Faktoren besondere Wichtigkeit besitzt, werden weitere Untersuchungen ben{\"o}tigt.}, subject = {Zufriedenheit}, language = {de} } @phdthesis{Kleineisel2024, author = {Kleineisel, Jonas}, title = {Variational networks in magnetic resonance imaging - Application to spiral cardiac MRI and investigations on image quality}, doi = {10.25972/OPUS-34737}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347370}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Acceleration is a central aim of clinical and technical research in magnetic resonance imaging (MRI) today, with the potential to increase robustness, accessibility and patient comfort, reduce cost, and enable entirely new kinds of examinations. A key component in this endeavor is image reconstruction, as most modern approaches build on advanced signal and image processing. Here, deep learning (DL)-based methods have recently shown considerable potential, with numerous publications demonstrating benefits for MRI reconstruction. However, these methods often come at the cost of an increased risk for subtle yet critical errors. Therefore, the aim of this thesis is to advance DL-based MRI reconstruction, while ensuring high quality and fidelity with measured data. A network architecture specifically suited for this purpose is the variational network (VN). To investigate the benefits these can bring to non-Cartesian cardiac imaging, the first part presents an application of VNs, which were specifically adapted to the reconstruction of accelerated spiral acquisitions. The proposed method is compared to a segmented exam, a U-Net and a compressed sensing (CS) model using qualitative and quantitative measures. While the U-Net performed poorly, the VN as well as the CS reconstruction showed good output quality. In functional cardiac imaging, the proposed real-time method with VN reconstruction substantially accelerates examinations over the gold-standard, from over 10 to just 1 minute. Clinical parameters agreed on average. Generally in MRI reconstruction, the assessment of image quality is complex, in particular for modern non-linear methods. Therefore, advanced techniques for precise evaluation of quality were subsequently demonstrated. With two distinct methods, resolution and amplification or suppression of noise are quantified locally in each pixel of a reconstruction. Using these, local maps of resolution and noise in parallel imaging (GRAPPA), CS, U-Net and VN reconstructions were determined for MR images of the brain. In the tested images, GRAPPA delivers uniform and ideal resolution, but amplifies noise noticeably. The other methods adapt their behavior to image structure, where different levels of local blurring were observed at edges compared to homogeneous areas, and noise was suppressed except at edges. Overall, VNs were found to combine a number of advantageous properties, including a good trade-off between resolution and noise, fast reconstruction times, and high overall image quality and fidelity of the produced output. Therefore, this network architecture seems highly promising for MRI reconstruction.}, subject = {Kernspintomografie}, language = {en} } @phdthesis{vonEitzen2024, author = {von Eitzen, Ingo Martin}, title = {Faktoren zur Akzeptanz von Virtual Reality Anwendungen}, doi = {10.25972/OPUS-34632}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346326}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Immersive Technologien, wie Augmented und Virtual Reality, k{\"o}nnen bestehende Gesch{\"a}ftsmodelle entweder verbessern oder gef{\"a}hrden. Jedoch kann sich das f{\"o}rderliche Potential nur entfalten, wenn die Anwender:innen die Technologien akzeptieren und letztendlich auch nutzen. In dieser Arbeit wird beschrieben, was Akzeptanz ist und welche Einflussgr{\"o}ßen (Faktoren) f{\"u}r die Akzeptanz von Virtual Reality besonders relevant sind. Anschließend ist, basierend auf der diskutierten Fachliteratur, ein neuartiges, holistisches Akzeptanzmodell f{\"u}r Virtual Reality entworfen und mit drei Studien {\"u}berpr{\"u}ft worden. In der ersten Studie wurden 129 Personen gebeten entweder in Augmented oder Virtual Reality ein Schulungsszenario oder ein Mini-Spiel auszuprobieren (2x2-Design). In beiden Anwendungen sollten Flaschen von einem virtuellen Fließband entfernt werden. Im Fokus der Untersuchung stand die Immersion, die N{\"u}tzlichkeit, das empfundene Vergn{\"u}gen (Hedonismus) und die Zufriedenheit. Die Ergebnisse ergaben zum einen, dass sich die Immersion zwischen Augmented und Virtual Reality unterscheidet, und zum anderen, dass das empfundene Vergn{\"u}gen und die N{\"u}tzlichkeit signifikante Pr{\"a}diktoren f{\"u}r die Zufriedenheit darstellen. An der zweiten Studie nahmen 62 Personen teil. Sie wurden gebeten das Schulungsszenario erneut zu absolvieren, wobei dieses mit auditiven Inhalten und animierten Figuren angereicht wurde, sowie {\"u}ber eine etwas bessere Grafikqualit{\"a}t verf{\"u}gte. Die Daten wurden mit den Virtual Reality Szenarien aus der ersten Studie verglichen, um den Einfluss der Pr{\"a}senz auf den Hedonismus zu untersuchen. Obwohl kein relevanter Unterschied zwischen den Gruppen festgestellt wurde, konnte nachgewiesen werden, dass Pr{\"a}senz Hedonismus signifikant vorhersagt. An der dritten Studie beteiligten sich insgesamt 35 Personen. Untersuchungsgegenstand der Studie war die virtuelle Darstellung der eigenen Person in der virtuellen Realit{\"a}t (Verk{\"o}rperung) und dessen Einfluss auf den Hedonismus. Die Versuchspersonen wurden gebeten das Schulungsszenario erneut zu durch-laufen, wobei sie diesmal das Eingabeger{\"a}t (Controller) der Visieranzeige (head-mounted display) zur Steuerung benutzen. In der ersten Studie erfolgte die Bedienung {\"u}ber eine Gestensteuerung. Die Analyse dieser Manipulation offenbarte keinerlei Auswirkungen auf die Verk{\"o}rperung. Allerdings stellte die Verk{\"o}rperung einen signifikanten Pr{\"a}diktor f{\"u}r den Hedonismus dar. Im Anschluss an die Studien ist das Modell mit den Daten aus den Virtual Reality Gruppen der ersten Studie beurteilt worden, wobei es sich weitgehend best{\"a}tigt hat. Abschließend werden die Befunde in Bezug auf die Fachliteratur eingeordnet, m{\"o}gliche Ursachen f{\"u}r die Ergebnisse diskutiert und weitere Forschungsbedarfe aufgezeigt.}, subject = {Akzeptanz}, language = {de} } @phdthesis{Berberich2024, author = {Berberich, Oliver}, title = {Lateral Cartilage Tissue Integration - Evaluation of Bonding Strength and Tissue Integration \(in\) \(vitro\) Utilizing Biomaterials and Adhesives}, doi = {10.25972/OPUS-34602}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346028}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Articular cartilage defects represent one of the most challenging clinical problem for orthopedic surgeons and cartilage damage after trauma can result in debilitating joint pain, functional impairment and in the long-term development of osteoarthritis. The lateral cartilage-cartilage integration is crucial for the long-term success and to prevent further tissue degeneration. Tissue adhesives and sealants are becoming increasingly more popular and can be a beneficial approach in fostering tissue integration, particularly in tissues like cartilage where alternative techniques, such as suturing, would instead introduce further damage. However, adhesive materials still require optimization regarding the maximization of adhesion strength on the one hand and long-term tissue integration on the other hand. In vitro models can be a valuable support in the investigation of potential candidates and their functional mechanisms. For the conducted experiments within this work, an in vitro disc/ring model obtained from porcine articular cartilage tissue was established. In addition to qualitative evaluation of regeneration, this model facilitates the implementation of biomechanical tests to quantify cartilage integration strength. Construct harvesting for histology and other evaluation methods could be standardized and is ethically less questionable compared to in vivo testing. The opportunity of cell culture technique application for the in vitro model allowed a better understanding of cartilage integration processes. Tissue bonding requires chemical or physical interaction of the adhesive material and the substrate. Adhesive hydrogels can bind to the defect interface and simultaneously fill the gap of irregularly shaped defect voids. Fibrin gels are derived from the physiological blood-clot formation and are clinically applied for wound closure. Within this work, comparisons of different fibrin glue formulations with the commercial BioGlue® were assessed, which highlighted the need for good biocompatibility when applied on cartilage tissue in order to achieve satisfying long-term integration. Fibrin gel formulations can be adapted with regard to their long-term stability and when applied on cartilage disc/ring constructs improved integrative repair is observable. The kinetic of repairing processes was investigated in fibrin-treated cartilage composites as part of this work. After three days in vitro cultivation, deposited extracellular matrix (ECM) was obvious at the glued interface that increased further over time. Interfacial cell invasion from the surrounding native cartilage was detected from day ten of tissue culture. The ECM formation relies on molecular factors, e.g., as was shown representatively for ascorbic acid, and contributes to increasing integration strengths over time. The experiments performed with fibrin revealed that the treatment with a biocompatible adhesive that allows cartilage neosynthesis favors lateral cartilage integration in the long term. However, fibrin has limited immediate bonding strength, which is disadvantageous for use on articular cartilage that is subject to high mechanical stress. The continuing aim of this thesis was to further develop adhesive mechanisms and new adhesive hydrogels that retain the positive properties of fibrin but have an increased immediate bonding strength. Two different photochemical approaches with the advantage of on-demand bonding were tested. Such treatment potentially eases the application for the professional user. First, an UV light induced crosslinking mechanism was transferred to fibrin glue to provide additional bonding strength. For this, the cartilage surface was functionalized with highly reactive light-sensitive diazirine groups, which allowed additional covalent bonds to the fibrin matrix and thus increased the adhesive strength. However, the disadvantages of this approach were the multi-step bonding reactions, the need for enzymatic pretreatment of the cartilage, expensive reagents, potential UV-light damage, and potential toxicity hazards. Due to the mentioned disadvantages, no further experiments, including long-term culture, were carried out. A second photosensitive approach focused on blue light induced crosslinking of fibrinogen (RuFib) via a photoinitiator molecule instead of using thrombin as a crosslinking mediator like in normal fibrin glue. The used ruthenium complex allowed inter- and intramolecular dityrosine binding of fibrinogen molecules. The advantage of this method is a one-step curing of fibrinogen via visible light that further achieved higher adhesive strengths than fibrin. In contrast to diazirine functionalization of cartilage, the ruthenium complex is of less toxicological concern. However, after in vitro cultivation of the disc/ring constructs, there was a decrease in integration strength. Compared to fibrin, a reduced cartilage synthesis was observed at the defect. It is also disadvantageous that a direct adjustment of the adhesive can only be made via protein concentration, since fibrinogen is a natural protein that has a fixed number of tyrosine binding sites without chemical modification. An additional cartilage adhesive was developed that is based on a mussel-inspired adhesive mechanism in which reactivity to a variety of substrates is enabled via free DOPA amino acids. DOPA-based adhesion is known to function in moist environments, a major advantage for application on water-rich cartilage tissue surrounded by synovial liquid. Reactive DOPA groups were synthetically attached to a polymer, here POx, to allow easy chemical modifiability, e.g. insertion of hydrolyzable ester motifs for tunable degradation. The possibility of preparing an adhesive hybrid hydrogel of POx in combination with fibrinogen led to good cell compatibility as was similarly observed with fibrin, but with increased immediate adhesive strength. Degradation could be adjusted by the amount of ester linkages on the POx and a direct influence of degradation rates on the development of integration in the in vitro model could be shown. Hydrogels are well suited to fill defect gaps and immediate integration can be achieved via adhesive properties. The results obtained show that for the success of long-term integration, a good ability of the adhesive to take up synthesized ECM components and cells to enable regeneration is required. The degradation kinetics of the adhesive must match the remodeling process to avoid intermediate loss of integration power and to allow long-term firm adhesion to the native tissue. Hydrogels are not only important as adhesives for smaller lesions, but also for filling large defect volumes and populating them with cells to produce tissue engineered cartilage. Many different hydrogel types suitable for cartilage synthesis are reported in the literature. A long-term stable fibrin formulation was tested in this work not only as an adhesive but also as a bulk hydrogel construct. Agarose is also a material widely used in cartilage tissue engineering that has shown good cartilage neosynthesis and was included in integration assessment. In addition, a synthetic hyaluronic acid-based hydrogel (HA SH/P(AGE/G)) was used. The disc/ring construct was adapted for such experiments and the inner lumen of the cartilage ring was filled with the respective hydrogel. In contrast to agarose, fibrin and HA-SH/P(AGE/G) gels have a crosslink mechanism that led to immediate bonding upon contact with cartilage during curing. The enhanced cartilage neosynthesis in agarose compared to the other hydrogel types resulted in improved integration during in vitro culture. This shows that for the long-term success of a treatment, remodeling of the hydrogel into functional cartilage tissue is a very high priority. In order to successfully treat larger cartilage defects with hydrogels, new materials with these properties in combination with chemical modifiability and a direct adhesion mechanism are one of the most promising approaches.}, subject = {Knorpel}, language = {en} } @phdthesis{Schreier2024, author = {Schreier, Anemone}, title = {Zum Zusammenhang von Wortschatzentwicklung und phonologischem Arbeitsged{\"a}chtnis bei bilingual deutsch-spanisch aufwachsenden Vorschulkindern}, doi = {10.25972/OPUS-34647}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346470}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die Dissertation besch{\"a}ftigt sich mit dem Zusammenhang von Wortschatzentwicklung und phonologischen Arbeitsged{\"a}chtnis bei bilingual deutsch-spanischen Vorschulkinder. Es werden die Benennleistungen in den Einzelsprachen erhoben und mit einer monolingualen Kontrollgruppe vergleichen. des Weiteren werden die Einflussfaktoren auf die Wortschatzentwicklung und das phonologische Arbeitsged{\"a}chtnis untersucht und der entsprechende Zusammenhang zwischen beiden. Außerdem wird die Prognosem{\"o}glichkeit der Wortschatzentwicklung {\"u}ber die Leistungen des phonologischen Arbeitsged{\"a}chnis untersucht in den Einzelsprachen sowie den unterschiedlichen Altersgruppen.}, subject = {Bilingue}, language = {de} } @phdthesis{Janz2024, author = {Janz, Anna}, title = {Human induced pluripotent stem cells (iPSCs) in inherited cardiomyopathies: Generation and characterization of an iPSC-derived cardiomyocyte model system of dilated cardiomyopathy with ataxia (DCMA)}, doi = {10.25972/OPUS-24096}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-240966}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {The emergence of human induced pluripotent stem cells (iPSCs) and the rise of the clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9 (CRISPR/Cas9) gene editing technology innovated the research platform for scientists based on living human pluripotent cells. The revolutionary combination of both Nobel Prize-honored techniques enables direct disease modeling especially for research focused on genetic diseases. To allow the study on mutation-associated pathomechanisms, we established robust human in vitro systems of three inherited cardiomyopathies: arrhythmogenic cardiomyopathy (ACM), dilated cardiomyopathy with juvenile cataract (DCMJC) and dilated cardiomyopathy with ataxia (DCMA). Sendai virus vectors encoding OCT3/4, SOX2, KLF4, and c-MYC were used to reprogram human healthy control or mutation-bearing dermal fibroblasts from patients to an embryonic state thereby allowing the robust and efficient generation of in total five transgene-free iPSC lines. The nucleofection-mediated CRISPR/Cas9 plasmid delivery in healthy control iPSCs enabled precise and efficient genome editing by mutating the respective disease genes to create isogenic mutant control iPSCs. Here, a PKP2 knock-out and a DSG2 knock-out iPSC line were established to serve as a model of ACM. Moreover, a DNAJC19 C-terminal truncated variant (DNAJC19tv) was established to mimic a splice acceptor site mutation in DNAJC19 of two patients with the potential of recapitulating DCMA-associated phenotypes. In total eight self-generated iPSC lines were assessed matching internationally defined quality control criteria. The cells retained their ability to differentiate into cells of all three germ layers in vitro and maintained a stable karyotype. All iPSC lines exhibited a typical stem cell-like morphology as well as expression of characteristic pluripotency markers with high population purities, thus validating the further usage of all iPSC lines in in vitro systems of ACM, DCMA and DCMJC. Furthermore, cardiac-specific disease mechanisms underlying DCMA were investigated using in vitro generated iPSC-derived cardiomyocytes (iPSC-CMs). DCMA is an autosomal recessive disorder characterized by life threatening early onset cardiomyopathy associated with a metabolic syndrome. Causal mutations were identified in the DNAJC19 gene encoding an inner mitochondrial membrane (IMM) protein with a presumed function in mitochondrial biogenesis and cardiolipin (CL) remodeling. In total, two DCMA patient-derived iPSC lines (DCMAP1, DCMAP2) of siblings with discordant cardiac phenotypes, a third isogenic mutant control iPSC line (DNAJC19tv) as well as two control lines (NC6M and NC47F) were directed towards the cardiovascular lineage upon response to extracellular specification cues. The monolayer cardiac differentiation approach was successfully adapted for all five iPSC lines and optimized towards ventricular subtype identity, higher population purities and enhanced maturity states to fulfill all DCMA-specific requirements prior to phenotypic investigations. To provide a solid basis for the study of DCMA, the combination of lactate-based metabolic enrichment, magnetic-activated cell sorting, mattress-based cultivation and prolonged cultivation time was performed in an approach-dependent manner. The application of the designated strategies was sufficient to ensure adult-like characteristics, which included at least 60-day-old iPSC-CMs. Therefore, the novel human DCMA platform was established to enable the study of the pathogenesis underlying DCMA with respect to structural, morphological and functional changes. The disease-associated protein, DNAJC19, is constituent of the TIM23 import machinery and can directly interact with PHB2, a component of the membrane bound hetero-oligomeric prohibitin ring complexes that are crucial for phospholipid and protein clustering in the IMM. DNAJC19 mutations were predicted to cause a loss of the DnaJ interaction domain, which was confirmed by loss of full-length DNAJC19 protein in all mutant cell lines. The subcellular investigation of DNAJC19 demonstrated a nuclear restriction in mutant iPSC-CMs. The loss of DNAJC19 co-localization with mitochondrial structures was accompanied by enhanced fragmentation, an overall reduction of mitochondrial mass and smaller cardiomyocytes. Ultrastructural analysis yielded decreased mitochondria sizes and abnormal cristae providing a link to defects in mitochondrial biogenesis and CL remodeling. Preliminary data on CL profiles revealed longer acyl chains and a more unsaturated acyl chain composition highlighting abnormities in the phospholipid maturation in DCMA. However, the assessment of mitochondrial function in iPSCs and dermal fibroblasts revealed an overall higher oxygen consumption that was even more enhanced in iPSC-CMs when comparing all three mutants to healthy controls. Excess oxygen consumption rates indicated a higher electron transport chain (ETC) activity to meet cellular ATP demands that probably result from proton leakage or the decoupling of the ETC complexes provoked by abnormal CL embedding in the IMM. Moreover, in particular iPSC-CMs presented increased extracellular acidification rates that indicated a shift towards the utilization of other substrates than fatty acids, such as glucose, pyruvate or glutamine. The examination of metabolic features via double radioactive tracer uptakes (18F-FDG, 125I-BMIPP) displayed significantly decreased fatty acid uptake in all mutants that was accompanied by increased glucose uptake in one patient cell line only, underlining a highly dynamic preference of substrates between mutant iPSC-CMs. To connect molecular changes directly to physiological processes, insights on calcium kinetics, contractility and arrhythmic potential were assessed and unraveled significantly increased beating frequencies, elevated diastolic calcium concentrations and a shared trend towards reduced cell shortenings in all mutant cell lines basally and upon isoproterenol stimulation. Extended speed of recovery was seen in all mutant iPSC-CMs but most striking in one patient-derived iPSC-CM model, that additionally showed significantly prolonged relaxation times. The investigations of calcium transient shapes pointed towards enhanced arrhythmic features in mutant cells comprised by both the occurrence of DADs/EADs and fibrillation-like events with discordant preferences. Taken together, new insights into a novel in vitro model system of DCMA were gained to study a genetically determined cardiomyopathy in a patient-specific manner upon incorporation of an isogenic mutant control. Based on our results, we suggest that loss of full-length DNAJC19 impedes PHB2-complex stabilization within the IMM, thus hindering PHB-rings from building IMM-specific phospholipid clusters. These clusters are essential to enable normal CL remodeling during cristae morphogenesis. Disturbed cristae and mitochondrial fragmentation were observed and refer to an essential role of DNAJC19 in mitochondrial morphogenesis and biogenesis. Alterations in mitochondrial morphology are generally linked to reduced ATP yields and aberrant reactive oxygen species production thereby having fundamental downstream effects on the cardiomyocytes` functionality. DCMA-associated cellular dysfunctions were in particular manifested in excess oxygen consumption, altered substrate utilization and abnormal calcium kinetics. The summarized data highlight the usage of human iPSC-derived CMs as a powerful tool to recapitulate DCMA-associated phenotypes that offers an unique potential to identify therapeutic strategies in order to reverse the pathological process and to pave the way towards clinical applications for a personalized therapy of DCMA in the future.}, subject = {Induzierte pluripotente Stammzelle}, language = {en} } @phdthesis{Shaikh2024, author = {Shaikh, Muhammad Haroon}, title = {Nicht-h{\"a}matopoetische lymphoide Stromazellen aktivieren alloreaktive CD4\(^+\) T-Zellen in der Initiierung der akuten Graft-versus-Host Disease}, doi = {10.25972/OPUS-25201}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-252015}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {In der Initiationsphase der akuten Graft-versus-Host Erkrankung (GvHD) werden CD4+ T-Zellen in den lymphatischen Organen durch h{\"a}matopoietische Antigen-pr{\"a}sentierende Zellen aktiviert. Im Gegensatz dazu, werden in der Effektorphase CD4+ T-Zellen von nicht-h{\"a}matopoetischen Zellen im D{\"u}nndarm aktiviert. Wir stellten die Hypothese auf, dass alloreaktive CD4+ T-Zellen nach allogener h{\"a}matopoetischer Zelltransplantation, welche in der Initiationsphase der aGvHD vorwiegend in die sekund{\"a}ren lymphatischen Organe migrieren, dort durch nicht-h{\"a}matopoetische Lymphknoten-Stromazellen {\"u}ber die Erkennung von MHC-Klasse II aktiviert werden. Um diese Hypothese zu testen, setzten wir ein von allogenen CD4+ T-Zellen-abh{\"a}ngiges MHC Major Mismatch aGvHD Mausmodell ein, um diese Zusammenh{\"a}nge n{\"a}her zu erforschen. Mittels Biolumineszenz-Bildgebung und dreidimensionale Lichtblattmikroskopie und Durchflusszytometrie-Analysen von fr{\"u}heren Zeitpunkten nach einer alloHCT bzw. im Anfangsstadium der aGvHD konnten wir zeigen, dass allogene T-Zellen exklusiv in die Milz, Lymphknoten und die Peyerschen Plaques migrieren und nicht in die intestinale Lamina propria. Indem wir transgene Mauslinien verwendeten, die keine oder eine nur partielle komplette h{\"a}matopoietische Antigenpr{\"a}sentation aufwiesen, konnten wir eine sehr fr{\"u}h auf die alloHCT folgende allogene CD4+ T-Zellaktivierung in den lymphoiden Organen von MHCIIΔCD11c and MHCIIΔ Knochenmark-Chim{\"a}ren nachweisen. Aufgrund des, bei den MHCIIΔ Knochenmarks-Chim{\"a}ren auftretenden Versagens der negativen Thymusselektion und die daraus resultierende autoreaktive Immunreaktionen nach einer syngenen HCST stellte sich heraus, dass dies ein ungeeignetes Modell f{\"u}r die Untersuchung der Pr{\"a}sentation nicht-h{\"a}matopoetischer Antigene bei GvHD ist. Um diese Herausforderung zu bew{\"a}ltigen, generierten wir MHCIIΔVav1 M{\"a}use bei denen die MHC-Klasse-II-Expression auf allen h{\"a}matopoetischen Zellen fehlt. MHCIIΔVav1 M{\"a}use entwickelten eine aGvHD, wobei die Lymphknoten-Stromazellen dieser Tiere allogene CD4+ T-Zellen in gemischten Lymphozytenreaktionen aktivieren konnten. Ebenso konnten mesenteriale Lymphknoten von CD11c.DTR-M{\"a}usen, die zuvor in eine MHCIIΔ Maus transplantiert wurden, CD4+ T-Zellen in vivo aktivieren, wodurch die Lymphknoten-Stromazellen eindeutig als nicht-h{\"a}matopoetische Antigen-pr{\"a}sentierende Zellen der lymphoiden Organe nachgewiesen werden konnten. {\"U}ber das Cre/loxP-System konnten wir Knockout-M{\"a}use mit fehlender MHCII-Expression in Subpopulationen von Lymphknoten-Stromazellen generieren und verwendeten dann Einzelzell-RNA-Sequenzierung. Hier w{\"a}hlten wir Ccl19 und VE-Cadherin aus, um unsere Analyse spezifisch auf die fibroblastischen retikul{\"a}ren Zellen bzw. Endothelzellen der Lymphknoten zu konzentrieren. Bei MHCIIΔCcl19 M{\"a}usen war die Aktivierung alloreaktiver CD4+ T-Zellen in der Initiationsphase der aGvHD m{\"a}ßig reduziert, w{\"a}hrend das Fehlen von MHCII auf den fibroblastischen retikul{\"a}ren Zellen zu einer Hyperaktivierung allogener CD4+ T-Zellen f{\"u}hrte, was wiederum eine schlechtere {\"U}berlebensrate der M{\"a}use zur Folge hatte. Dieser Ph{\"a}notyp wurde durch regulatorische T-Zellen moduliert, die in der Lage waren, H2-Ab1fl M{\"a}use von den Folgen von GvHD zu retten, jedoch nicht die MHCIIΔCcl19. Ein Knock-out von MHCII auf Endothelzellen von MHCIIΔVE-Cadherin M{\"a}usen, f{\"u}hrte in der Initiationsphase der GvHD nur zu einer m{\"a}ßig reduzierten Aktivierung von CD4+ T-Zellen. Umgekehrt zeigten MHCIIΔVE-Cadherin M{\"a}use im Langzeit{\"u}berleben jedoch einen protektiven Ph{\"a}notyp verglichen mit wurfgeschwister H2-Ab1fl M{\"a}usen. Um die Bedeutung der MHCII-Antigenpr{\"a}sentation der Endothelzellen zu untersuchen, generierten wir außerdem MHCIIΔVE-CadherinΔVav1 M{\"a}use, bei welchen eine Antigenpr{\"a}sentation, weder im endothelialen noch im h{\"a}matopoetischen Kompartiment m{\"o}glich war. Lymphknoten-Stromazellen von MHCIIΔVE-CadherinΔVav1 M{\"a}usen waren nicht in der Lage, alloreaktive CD4+ T-Zellen in einer gemischten Lymphozytenreaktion zu aktivieren. Insgesamt konnten wir zum ersten Mal beweisen, dass die MHC-Klassse II auf den Lymphknoten-Stromazellen eine entscheidende Rolle bei der Modulation allogener CD4+ T-Zellen in der Initiations- und schließlich in der Effektorphase der Graft-versus-Host-Disease spielt.}, subject = {Transplantat-Wirt-Reaktion}, language = {en} } @phdthesis{Liedl2024, author = {Liedl, Eva-Kristina}, title = {Auswirkung der hochenergetischen, fokussierten extrakorporalen Stoßwellentherapie (ESWT) auf Knochenheilungsst{\"o}rungen an Unterarm und Hand}, doi = {10.25972/OPUS-34683}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346839}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Die ESWT ist eine nichtoperative Option, kann aber auch erg{\"a}nzend zur operativen Therapie zur Behandlung von verz{\"o}gerter (Knochen-)Heilung (VH) und Pseudarthrosen (PA) eingesetzt werden. Ihre Wertigkeit sowie beeinflussende Faktoren wurden an der oberen Extremit{\"a}t bisher nicht ausreichend quantifiziert. Sechzig Patienten wurden retrospektiv nach Anwendung einer ESWT hinsichtlich Ausheilungsrate und Konsolidierungszeit untersucht. Bei 70 \% der Patienten kam es zur Ausheilung. Das Durchschnittsalter der Geheilten und Nichtgeheilten unterschied sich nicht signifikant. Das Rauchverhalten und die Zeit zwischen Trauma/OP und ESWT war bei Geheilten und Nichtgeheilten ohne signifikanten Unterschied. Die Ausheilungsrate war am h{\"o}chsten an Mittelhandknochen/Finger/Daumen (91 \%), gefolgt von Unterarmschaft (88 \%), Epi-/Metaphyse des Unterarms (67 \%) und zuletzt Handwurzelknochen (59 \%). Nach konservativer Vorbehandlung heilten 55 \%, bei > 2 Voroperationen 67 \%, ohne Vorbehandlung 73 \% und nach 1 Voroperation 75 \%. Die weitere Analyse hinsichtlich der operativen Vorversorgung ergab nach alleiniger ORIF 85 \%, ohne Voroperation 64 \% und nach ORIF mit Knochenanfrischung/-transplantation 57 \% Heilungsrate. Bei intraoperativer ESWT kombiniert mit Knochendebridement/-transplantation + ORIF heilten 67 \%, kombiniert mit einer alleinigen ORIF 86 \%. Bei alleiniger ESWT oder mit nur minimalen Maßnahmen konsolidierten 70 \%. Die ESWT ist in jedem Stadium der Knochenheilungsst{\"o}rung gleich wirksam. Die Prinzipien von Stabilit{\"a}t und Auff{\"u}llung bei vorhandenen Knochendefekten m{\"u}ssen auch bei der Anwendung der ESWT ber{\"u}cksichtigt werden, dann wirkt die ESWT alleinig oder kombiniert mit einer Operation gleichermaßen. Der negative Einfluss von Knochendefekten/-resorption ist auch mit ESWT noch nachweisbar. Ebenso ist die Behandlung des Kahnbeins problematischer als {\"u}brige Lokalisationen. Eine vorangegangene Operation stellt keinen negativen Faktor dar, auch wenn Fremdmaterial einliegt.}, subject = {Pseudarthrose}, language = {de} }