TY  - THES
A1  - Polzin, Silke
T1  - Lebensalterschätzung aus biologischem Material anhand der 4.977 bp-Deletion in menschlicher mitochondrialer DNA
T1  - Age estimation from biological material based on 4,977 bp-deletion in human mitochondrial DNA
N2  - Neben der Frage nach dem Lebensalter als Kriterium zur Identifizierung unbekannter Leichen und menschlicher Überreste, wird der Bedarf einer Altersschätzung an lebenden Personen derzeit immer größer. Hinzu kommt die Hoffnung, aus Spuren Rückschlüsse auf das Alter des Spurenlegers ziehen zu können. Ziel dieser Arbeit war es, aus verschiedenen biologischen Materialien das Alter anhand der 4.977 bp-Deletion in menschlicher mitochondrialer DNA abschätzen zu können, wobei der Schwerpunkt auf Material von lebenden Personen lag. Hierzu wurde mit Hilfe geeigneter DNA-Extraktionsmethoden aus verschiedenen Gewebearten, venösem Vollblut, Mundschleimhautabstrichen und Haarwurzeln ausreichend DNA guter Qualität gewonnen. Die Schwierigkeit dieser Untersuchung lag in der Ermöglichung einer Quantifizierungsmethode zur Erfassung der 4.977 bp-Deletion. Dieses Problem wurde, nach der Wahl optimaler Primer und Amplifizierung spezifischer DNA-Fragmente, für die deletierte und die normale mtDNA unter optimierten PCR-Bedingungen im Multi-plex-Ansatz, mit Hilfe der Kapillarelektrophorese gelöst. Mit ihr konnte der Anteil der 4.977 bp-deletierten und der normalen mtDNA durch die computeranalysierten Peakflächen der beiden Fragmente bestimmt und miteinander in Verhältnis gesetzt werden. Dieses Verhältnis wurde durch den Quotienten IDel/INorm ausgedrückt. Die gewonnenen Ergebnisse wurden anschließend ausgedehnten statistischen Erhebungen unterzogen. Die 4.977 bp-Deletion zeigte in allen untersuchten Materialien eine eindeutige Altersabhängigkeit. Dies wurde an der Zunahme des Quotienten IDel/INorm mit steigendem Alter ersichtlich. Für die verschiedenen Gewebearten war die Abhängigkeit dieser Deletion vom Alter bereits aus der Literatur bekannt. Im Blut wurde diese jedoch erstmalig gezeigt, ebenso wie in den Mundschleimhautabstrichen, die bisher noch nie für Untersuchungen der 4.977 bp-Deletion herangezogen wurden. In den Haarwurzeln konnte die Deletion nicht nachgewiesen werden. Auffällig war hierbei, dass die Altersabhängigkeit von Material zu Material unterschiedlich ausgeprägt war. Der größte Anteil deletierter mtDNA fand sich im Gehirngewebe, gefolgt von Skelettmuskulatur, Herz, Lunge, Milz, Niere Leber und Haut. Für diese unterschiedliche Akkumulierung der 4.977 bp-Deletion finden sich zwei mögliche Erklärungsansätze, die Theorie einer unterschiedlichen Mitoserate und die einer unterschiedlichen Stoffwechselaktivität, die beide die gewonnene Rangfolge bestätigen. Des Weiteren wurde eine Abhängigkeit der 4.977 bp-Deletion von der in die PCR eingesetzten DNA-Menge festgestellt. Dieser Effekt muss im Zusammenhang mit der unterschiedlichen Amplifizierungseffizienz der beiden relevanten DNA-Fragmente gesehen werden, wodurch jedoch die Einschränkungen der angewandten unkontrollierten Multiplex-PCR mit anschließender semi-quantitativer Detektion der Amplifikations- produkte deutlich werden. Unter Berücksichtigung der Einschränkungen gelang anhand von Perzentilentabellen eine Altersschätzung mit der Angabe einer Altersspanne von ungefähr 30 Jahren. Um eine genauere Altersschätzung zu erreichen, wäre eine Optimierung der Methode, z. B. durch Anwendung einer real-time quantitativen PCR, und eine Einbeziehung einer noch größeren Probenzahl nötig.
N2  - Not only is age an important criteria for the identification of unknown bodies and human remains, there is also a growing need to estimate the age of living persons. In addition, there is hope that trace evidence will permit conclusions about the age of the individual who left the evidence. The goal of this project was to estimate age from various biological materials based on 4,977 bp-deletion in human mitochondrial DNA, with the majority of materials being provided by living persons. To this end, sufficient amounts of good quality DNA were obtained, using appropriate methods of DNA extraction, from various types of tissue, venous blood, swabs of the mucous membranes in the mouth, and hair roots. The difficult aspect of this study was the determination of a method which would allow for the quantification of 4,977 bp-deletion. After evaluation of optimized primer and multiplex-PCR conditions for amplification of specific DNA fragments for the deleted and the normal mtDNA, this problem was solved using capillary electrophoresis for quantification. This allowed for the determination of the proportions of 4,977 bp-deleted and normal mtDNA through the computer analysis of the peak areas of the two fragments and the calculation of their ratio. This ratio was expressed through the IDel/INorm quotient. Results were subsequently submitted to extensive statistical analyses. 4,977 bp-deletion showed a significant correlation with age in all examined materials. This was made evident by growing IDel/INorm quotients with increasing age. For various tissue types, the association between this deletion and age was known from the research literature. However, this relationship was demonstrated for the first time in blood, as well as in the swabs of the mucous membrane of the mouth, which had never previously been used for the assessment of 4,977 bp-deletion. No deletion was found in hair roots. It was striking that the strength of the association with age differed from material to material. The greatest proportion of deleted mtDNA was found in brain tissue, followed by skeletal muscles, heart, lung, spleen, kidney, liver, and skin. There are two possible explanations for this differential accumulation of 4,977 bp-deletion: (1) the theory of differential mitosis rates and (2) the theory of differential metabolic activity, both of which are consistent with the current findings. Furthermore, a correlation between 4,977 bp-deletion and the amount of DNA used in the PCR was observed. This effect must be considered in the context of the various degrees of efficiency in the amplification of the two relevant DNA fragments, which underscores the limitations of the employed method of uncontrolled multiplex-PCR with subsequent semi-quantitative detection of the amplification products. Considering these limitations, age estimation was accomplished with the use of percentile tables, which allowed a determination of an age range of approximately 30 years. A more accurate estimation of age would require an optimization of the current method, for example, through the application of real-time quantitative PCR, and the inclusion of a larger sample size.
KW  - mtDNA
KW  - Lebensalter
KW  - Mensch
KW  - 4.977 bp-Deletion
KW  - Quantifizierung
KW  - Kapillarelektrophorese
KW  - Gewebe
KW  - Blut
KW  - Mundschleimhautabstrich
KW  - mtDNA
KW  - age
KW  - human
KW  - 4
KW  - 977 bp-deletion
KW  - quantification
KW  - capillary electrophoresis
KW  - tissue
KW  - blood
KW  - saliva
KW  - polymerase chain reaction
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-2999
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lang, Thomas
T1  - Vergleich der rheologischen Qualität von Erythrozytenkonzentraten, gewonnen durch herkömmliche Vollblutspende oder Multikomponentenspende und Einfluß der Entnahmeverfahren auf ausgewählte rheologische Laborparameter und in-vivo-Mikrozirkulation des Spenders
T1  - Comparison of the rheological quality of red cell concentrates extracted from conventional whole blood donation or multicomponent apheresis and examination of the influence of the extraction method on selected rheological laboratory parameters and in-vivo microcirculation of the donor
N2  - 20 Probanden nahmen im prospektiven Paarvergleich im Abstand von mindestens 8 Wochen im cross-over-Verfahren an je einer Vollblutspende (VBS) und einer maschinellen Multikomponentenspende (MKS) teil. Die erzeugten leukozyten-depletierten Erythrozytenkonzentrate beider Gruppen wurden mittels CPD-50 antikoaguliert und über einen Zeitraum von 63 Tagen in PAGGS-Mannitol gelagert. Beurteilt wurden zum einen rheologische in-vitro-Parameter bei Spendern und Blutkonserven in zweiwöchentlichen Abständen: oszillierende Kapillarviskosimetrie, Erythrozytenaggregometrie und Filtrometrie. Zudem kam bei den Maschinenspendern die neue Methode der Laser-Doppler-Anemometrie zur Ermittlung der kapillären in-vivo-Blutflußgeschwindigkeit in Einzelkapillaren zur Anwendung. Konkordant kam es in beiden Gruppen zum Ansteigen der viskösen Viskosität der Erythrozytenkonzentrate mit überproportionalem Anstieg nach 7 Wochen Lagerung. Die elastische Viskosität stieg ebenfalls in beiden Gruppen an, hier wurden in der Gruppe der Vollblutspender bereits zu Beginn deutlich höhere Werte gemessen, welche in der Vergleichsgruppe erst nach 49 Tagen erreicht wurden. Bei den Blutspendern konnten 24 Stunden nach Spende Veränderungen von visköser und elastischer Viskosität gezeigt werden, welche stark mit Erythrozytenanzahl, Hämoglobin und Hämatokrit korrelierten. Bei konstanten Werten der dynamischen Erythrozytenaggregation zeigte die statische Erythrozytenaggregation bei den Vollblutspenden nach drei Wochen eine Zunahme, in der MKS-Gruppe imponierte ein biphasisches Verhalten mit initialer Abnahme der Lichttransmission. Unabhängig vom Spendeverfahren, trat eine deutliche Abnahme der Filtrierbarkeit der Produkte in beiden Gruppen in den letzten beiden Lagerungswochen auf. Eindrucksvoll war die Reduktion der Filterokklusionsrate auf unter 40 % des Ausgangswertes durch Leukozytenfiltration vor der Lagerung. Bereits 1 Stunde nach der Spende konnten filtrometrische Veränderungen bei den Spendern gezeigt werden, das Signifikanzniveau wurde hier nur knapp verfehlt. Die Bestimmung der kapillären Blutflußgeschwindigkeit zeigte eine Stunde nach Spende eine deutliche Abnahme auf 81 % des Ausgangswertes (p=0,064) in der Gruppe der Maschinenspender. Dies wird als Ausdruck einer diskreten Kreislaufbelastung durch das Aphereseverfahren gewertet.
N2  - 20 test persons took part in the prospective pair-comparison at intervals of at least eight weeks in the cross-over method, consisting of one whole blood donation and one automated cytapheresis. The produced leukocyte-depleted red blood cell concentrates of both groups were anticoagulated via CPD-50 and stored in PAGGS-Mannitol for a period of 63 days. Rheological in-vitro parameters of the donors and the products were evaluated at intervals of two weeks: oscillating capillary viscosimetry, erythrocyte aggregometry and filtrometry. Furthermore the new method of laser-Doppler anemometry was implemented with the cytapheresis group in order to determine the capillary in-vivo blood flow velocity in single-capillaries. In both groups the viscous viscosity of the red blood cell concentrates increased by a disproportionately rise after seven weeks in storage. The elastic viscosity also increased in both groups. Notably higher values were gauged in the cytapheresis group already at the beginning, which were reached by the comparison group only after 49 days. 24 hours after the donation alterations of viscous and elastic viscosity of the donors’ blood could be observed, highly correlating with number of erythrocytes, hemoglobin and hematocrit. With the values of the dynamic erythrocyte aggregation remaining constant the static erythrocyte aggregation of whole blood donors showed an increase after three weeks. Within the automated cytapheresis group a biphasic behaviour with initial decrease of light transmission was noticeable. Independent of the donation method a significant decrease of the products’ filterability could be noted in both groups during the last two weeks in storage. The reduction of the clogging rate to below 40 % of the initial value by means of leukocyte filtration before putting the samples into storage was quite impressive. Filtrometric alterations within the donor groups could be verified only one hour after the donation. The level of significance was not reached here. In the automated cytapheresis group the capillary blood flow velocity showed a significant decrease to 81 % of its initial value (p=0,064) one hour after the donation. This is seen as the expression of a discrete strain on the donor’s circulation caused by the apheresis.
KW  - Blut
KW  - Erythrozyten
KW  - Rheologie
KW  - Apherese
KW  - Qualität
KW  - blood
KW  - erythrocyte
KW  - rheology
KW  - cytapheresis
KW  - quality
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6055
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TY  - THES
A1  - Bittner, Christiane
T1  - Blutgruppenbestimmung unter einfachen Bedingungen - Konservierung von AB0-Testsubstanzen
T1  - Blood grouping under simple conditions - conservation of ABO-test substances
N2  - Zusammenfassend kann gesagt werden, dass diese Arbeit alle Fragestellungen beantworten konnte. Klare Aussagen und Richtlinien konnten erbacht werden über die Herstellung, die Anwendung, die Haltbarkeit, die Anfälligkeit gegenüber Hitze und den Kontaminiationsschutz der Testsubstanzen. Zum Ersten konnte aufgezeigt werden, dass die Möglichkeit besteht ABO-Blutgruppen-Bestimmungssets unter „einfachen Bedingungen“, das heisst einfach, kostengünstig, schnell und mit allerorts vertretenen Blutspendern, herzustellen. Zum Zweiten konnte die Tauglichkeit dieser Sets im Hinblick auf Lagerung unter tropischen Klimaverhältnissen bewiesen werden. Das heisst: Testseren sind bis 8 Wochen bei bis zu +37 Grad C haltbar, bzw. bis 14 Wochen bei bis zu +25 Grad C. Testerythrozyten sind bis zu 15 Tage bei +4 Grad C haltbar. Zum Dritten konnte die Belastbarkeit der Testseren mit Mikroorganismen unter entsprechender Konservierung aufgezeigt werden. Sowohl unter unsterilen Arbeitsbedingungen, als auch unter Belastung mit vier repräsentativen Keimen konnte gezeigt werden, dass unter Konservierung mit Natriumazid keine signifikanten Einbussen in der Agglutinabilität auftreten. Zum Vierten hielten die Testsets einer Genauigkeitskontrolle im Vergleich mit handelsüblichen Präparaten stand. Die Testergebnisse deckten sich zu 100%. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen auf, dass es möglich ist, unter Bedingungen, wie wir sie in vielen nicht industriealisierten Ländern finden, eine qualitativ hochwertige Blutgruppenbestimmung mit einfachen Mitteln durchzuführen. In solchen Länder, z.B. in Zimbabwe, ist die Versorgung von medizinischen Produkten zunehmend schwierig. Eine lokale Produktion ist oft die einzige Möglichkeit den Transfusionsservice aufrecht und bezahlbar zu erhalten. Ich hoffe diese Arbeit konnte ihren Beitrag dazu leisten.
N2  - To summarize this thesis it can be said that all questions that have arisen could be answered. Clear statements and principles about the production, application, and conservation of the test substances, as well as their susceptibility to heat and protection against contamination have been developed. First of all it has been shown that it is possible to produce ABO blood grouping kits under “simple conditions”, i.e. in a simple, cost efficient and quick way with blood donors available everywhere. Secondly it could be proved that an appropriate storage of kits under tropical climate conditions is possible. This means that: Test sera can be kept up to 8 weeks at a maximum temperature of +37º C or up to 14 weeks at a maximum temperature of +25º C. Test erythrocytes will keep up to 15 days at +4º C. Thirdly the susceptibility of the test sera to microorganisms under the relevant conservation could be shown. Under non-sterile working conditions as well as under the influence of four typical germs it could be proved that, using sodium azide for conservation, no significant agglutination problems will occur. In the fourth place the accuracy checks showed that the test kits were able to keep up to the standards of the usual preparations. The test results were 100 % identical. The results of this thesis show that it is possible to carry out high quality blood grouping in a simple way under conditions which will be found in many not industrialized countries. In these countries, e.g. in Zimbabwe, the supply of medical products is increasingly difficult. A local production is often the only way to keep a transfusion service working and affordable. I hope that my thesis will be able to contribute to this subject.
KW  - Blut
KW  - Bestimmung
KW  - Entwicklungsländer
KW  - Blutgruppenbestimmung
KW  - einfache Bedingungen
KW  - Konservierung
KW  - AB0- Testsubstanzen
KW  - Entwicklungsländer
KW  - blood grouping
KW  - simple conditions
KW  - conservation
KW  - AB0-test substances
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-26070
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TY  - THES
A1  - Kurlbaum, Max
T1  - Verteilungsvorgänge und Metabolismus ausgewählter Verbindungen eines standardisierten Kiefernrindenextraktes in menschlichem Blut
T1  - Distribution and metabolism of different constituents of a standardized French maritime pine extract (pinus pinaster) in the human blood
N2  - Sekundäre Pflanzenstoffe zeichnen sich wegen ihrer heterogenen Zusammensetzung und großen Strukturvariabilität durch eine komplexe Pharmakokinetik aus. Wissen um die Pharmakokinetik ist wiederum für die Beurteilung von pharmakodynamischen Prozessen unabdingbar. Ziel dieser Arbeit war es durch die Bestimmung wichtiger pharmakokinetischer Parameter zur Erweiterung des Verständnisses um die Verteilung von verschiedenen Bestandteilen und Metaboliten eines standardisierten Extraktes der französischen Meereskieker (pinus pinaster) im menschlichen Körper beizutragen. Es erfolgte zunächst, unter Verwendung zweier verschiedener Methoden, die Bestimmung der Plasmaproteinbindung dieser Substanzen. Hierbei fand eine affinitätschromatographische Methode mit immobilisiertem Albumin Anwendung. Die Flavonoide Taxifolin, (+)-Catechin sowie das Catechindimer Procyanidin B1 zeigten eine, aufgrund der vorliegenden Polyphenolstruktur der Substanzen gut erklärbare ausgeprägte Bindung, während für Kaffesäure, Ferulasäure und ein δ-(3,4-Dihydroxyphenyl)-γ-valerolacton (Metabolit M1), das in vivo als Metabolit aus(+)-Catechin gebildet wird, eine wesentlich geringere Affinität zu Albumin ermittelt werden konnte. Desweiteren kam eine Filtrationsmethode zur Anwendung, die durch Abtrennung der Proteine aus dem Plasma eine Bestimmung der Bindung ermöglichte. Um die in Vorversuchen gezeigte ausgeprägte unspezifische Bindung der Flavonoide (+)-Catechin und Taxifolin an Membran- und Gefäßoberflächen zu minimieren wurde eine Vorbehandlung der Membranen vorgenommen. Die Resultate beider Methoden zeigten eine gute Übereinstimmung, ausgenommen der bei der Ultrafiltration erhaltenen geringen Proteinbindung des Procyanidin B1. Auch die Ultrafiltrationsmethode ergab für Taxifolin und (+)-Catechin eine beinahe vollständige Bindung. Für die Phenolcarbonsäuren Ferulasäure und Kaffeesäure sowie den Metaboliten M1 hingegen ergaben sich geringere Affinitäten so dass die Ergebnisse der affinitätschromatographischen Methode bestätigt und durch die Verwendung von zwei verschiedenen unabhängigen Bestimmungsansätzen eine gesteigerte Aussagekraft der Resultate erreicht werden konnte. Eine weitere Ergänzung der Aufklärung des pharmakokinetischen Profils erfolgte durch die Ermittlung der Verteilung dieser Substanzen zwischen Plasma und verschiedenen Blutzellen. Insbesondere für den Metaboliten M1 zeigte sich bei einigen der Versuche eine ausgeprägte Affinität zu Erythrozyten und mononukleären Zellen. Ob diesem Phänomen möglicherweise aktive Transportmechanismen zu Grunde lagen sollte durch weiterführende Betrachtungen geklärt werden. Die Untersuchungen ergaben, dass an dieser Verteilung weder ein Aminosäuretransporter noch das para-Glykoprotein beteiligt gewesen waren, jedoch ließen ergänzende Versuche den Schluss zu, dass eine erleichterte Diffusion in das Zellinnere durch den Glucose-Transporter GLUT-1 ermöglicht werden könnte. Diese Vermutung wurde durch vergleichende Energiefeld-,Oberflächen-, und Volumenberechnungen zwischen dem natürlichen Substrat des Transporters Glucose und dem Metaboliten M1 gestützt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Verteilungsversuche wurde ein möglicher intrazellulärer Metabolismus der Substanzen in Erythrozyten und mononukleären Zellen, insbesondere durch Reaktionen des Phase II Metabolismus, untersucht. Mittels massenspektrometrischer Untersuchungen konnten Hinweise auf die Bildung eines Addukts zwischen Glutathion und dem Metaboliten M1 in Erythrozyten gefunden werden. Abschließend wurde durch die Bestimmung der protektiven Eigenschaften des Metaboliten M1 gegen oxidative Schädigungen der Erythrozytenmembran auch ein pharmakodynamischer Aspekt dieser Verbindung hinzugefügt. Zwar zeigte sich bereits in einem Konzentrationsbereich von 1 μM eine ausgeprägte antioxidative Aktivität des Metaboliten M1, jedoch konnte kein Hinweis auf Beeinflussung oxidativer Membranschädigungen durch möglicherweise intrazellulär gebildete Konjugate obiger Verbindung gefunden werden. Im Rahmen dieser Arbeit konnten für verschiedene Bestandteile eines Kiefernrindenextraktes und ein δ-(3,4-Dihydroxyphenyl)-γ-valerolacton Plasmaproteinbindungen und erstmals die Verteilung dieser Substanzen zwischen Plasma und Blutzellen ermittelt werden. Insbesondere die in einigen Versuchen gezeigte Aufnahme bzw. Adsorption könnte einen Beitrag zur Klärung der Beobachtung liefern, dass eine deutliche Diskrepanz gefunden wurde zwischen in vivo gemessenen Plasmakonzentrationen, welche in vitro nicht ausreichend sind um deutliche Effekte auszulösen und Ergebnissen aus ex vivo Untersuchungen, die eine deutliche Beeinflussung insbesondere antiinflammatorischer Prozesse zeigten.
N2  - Secondary plant compounds are characterized by complex pharmacokinetics due to their heterogeneous composition and distinct variability of formation. Knowledge is indispensable about pharmacokinetics for estimation of pharmacodynamic effects. The objective of this thesis was to contribute to the knowledge of distribution of different constituents of a standardized French maritime pine extract (pinus pinaster) in the human body. At first two different methods were used to determine the plasma protein binding of these substances. An affinity chromatographic method using immobilized albumin was applied. The flavonoids taxifolin, (+)-catechin and the dimer procyanidin B1 revealed a pronounced binding due to their polyphenolic structures while a considerably lower affinity to albumin was found for caffeic acid, ferulic acid and δ-(3,4-dihydroxyphenyl)-γ-valerolactone (metabolite M1), an in vivo formed metabolite from (+)-catechin. Additionally a filtration method was used which allowed to quantify the extent of binding by separating the proteins from the plasma. Owing to the relatively lipophilic properties of the flavonoids (+)-catechin and taxifolin membranes were pretreated to reduce the non specific binding to surfaces. The results of both methods showed good agreement, except for a lower protein binding of procyanidin B1 observed by the ultrafiltration method. Taxifolin and (+)-catechin displayed almost complete protein binding in the affinity chromatography and the ultrafiltration method. For the phenolic acids ferulic acid, caffeic acid and the metabolite M1, however, there was lower affinity and these results were consistend with the data obtained by affinity chromatography confirming the validity of the results. Further investigations regarding the pharmacokinetic profile included determining the distribution of these substances between plasma and blood cells. Particularly a pronounced binding of the metabolite M1 to erythrocytes and mononuclear cells was found. Whether an active transport underlied this phenomenon mechanisms should be clarified by further investigations. The experiments showed that this distribution was neither influenced by amino acid transporters nor that the para glycoprotein was involved. But based on additional testing it was concluded that a facilitated diffusion of M1 was mediated by the glucose transporter GLUT-1. This assumption was supported by comparative force field, surface and volume calculations between the natural substrate of the transporter glucose and the metabolite M1. A potential intracellular phase II metabolism of the compounds in erythrocytes and mononuclear cells was examined based on the results of partition experiments. Mass spectrometric investigations revealed an adduct formation between glutathione and the metabolite M1 in human erythrocytes. Finally, by determining the protective properties of the metabolite M1 against oxidative damage of erythrocyte membrane, a pharmacodynamic aspect of this compound was added. Strong antioxidant activity occurred for the metabolite M1 already in a concentration range of 1 μM. However, obviously any intracellulary formed glutathione metabolite did not contribute to this effect. Within the scope of this work the first time plasma protein binding and the distribution between plasma and blood cells were determined for different compounds and a metabolite of a maritime pine extract. Especially the uptake of the compounds into blood cells might contribute to explain the observation that a significant discrepancy is found between in vivo measured and antiinflammatorily effective plasma concentrations and the fact that these concentrations are not sufficient to trigger significant effects in vitro.
KW  - Pharmakokinetik
KW  - Phenolcarbonsäuren
KW  - Strandkiefer
KW  - Blut
KW  - pharmacokinetics
KW  - phenolic acids
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-64794
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TY  - THES
A1  - Heddergott, Niko
T1  - Zellbiologische Aspekte der Motilität von Trypanosoma brucei unter Berücksichtigung der Interaktion mit der Mikroumwelt
T1  - Cell biological aspects of motility of Trypanosoma brucei in consideration of the interaction with the microenvironment
N2  - Trypanosomen sind Protozoen, die Krankheiten bei Mensch und Tier verursachen, die unbehandelt infaust verlaufen. Die Zellen sind hoch motil, angetrieben von einem einzelständigen Flagellum, welches entlang des Zellkörpers angeheftet ist. Selbst in Zellkultur hören Trypanosomen niemals auf sich zu bewegen und eine Ablation funktioneller Bestandteile des Flagellarapparates ist letal für Blutstromformen. Es wurde gezeigt, dass Motilität notwendig ist für die Zellteilung, Organellenpositionierung und Infektiosität. Dies macht Trypanosomen zu besonders geeigneten Modellorganismen für die Untersuchung der Motilität. Dennoch ist erstaunlich wenig über die Motilität bei Trypanosomen bekannt. Dies gilt auch noch genereller für die Protozoen. Unlängst ist dieses Gebiet allerdings in den Fokus vieler Arbeiten gerückt, was bereits erstaunliche, neue Erkenntnisse hervorgebracht hat. Doch Vieles ist noch nicht abschliessend geklärt, so z.B. wie der Flagellarschlag genau reguliert wird, oder wie sich der Schlag des Flagellums entlang des Zellkörpers ausbreitet. Die vorliegende Arbeit befasst sich besonders mit den Einflüssen, die die Mikroumgebung auf die Motilität von Blutstromform-Trypanosomen ausübt. In ihrem natürlichen Lebensraum finden sich Trypanosomen in einer hoch komplexen Umgebung wieder. Dies gilt sowohl für den Blutkreislauf, als auch für den Gewebezwischenraum in ihrem Säugerwirt. Die hohe Konzentration von Zellen, Gewebeverbänden und extrazellulären Netzwerken könnte man als Ansammlung von Hindernissen für die Fortbewegung auffassen. Diese Arbeit zeigt dagegen, dass der Mechanismus der Bewegung eine Adaptation an genau diese Umweltbedingungen darstellt, so z.B. an die Viskosität von Blut. Es wird auch ein Bewegungsmodell vorgestellt, das erläutert, worin diese Adaption besteht. Dies erklärt auch, warum die Mehrheit der Zellen einer Trypanosomenkultur eine ungerichtete Taumel-Bewegung aufweist in nieder-viskosem Medium, das keine solchen “Hindernisse” enthält. Die Zugabe von Methylcellulose in einer Konzentration von ca. 0,5% (w/v) erwies sich als geeigneter Ersatz von Blut, um optimale Bedingungen für gerichtetes Schwimmen von Blutstromform Trypanosomen zu erreichen. Zusätzlich wurden in dieser Arbeit unterschiedliche Arten von Hindernissen, wie Mikroperlen (Beads) oder molekulare Netzwerke, sowie artifizielle, geordnete Mikrostrukturen verwendet, um die Interaktion mit einer festen Matrix zu untersuchen. In deren Anwesenheit war sowohl die Schwimmgeschwindigkeit, als auch der Anteil an persistent schwimmenden Trypanosomen erhöht. Zellen, die frei schwimmend in Flüssigkeiten vorkommen (wie Euglena oder Chlamydomonas), werden effizient durch einen planaren Schlag des Flagellums angetrieben. Trypanosomen hingegen mussten sich evolutionär an eine komplexe Umgebung anpassen, die mit einer zu raumgreifenden Welle interferieren würde. Der dreidimensionale Flagellarschlag des, an die Zelloberfläche angehefteten, Flagellums erlaubt den Trypanosomen eine effiziente Fortbewegung durch die Interaktion mit Objekten in jedweder Richtung gleichermassen. Trypanosomen erreichen dies durch eine hydrodynamisch verursachte Rotation ihres Zellkörpers entlang ihrer Längsachse, entgegen dem Uhrzeigersinn. Der Einfluss der Mikroumgebung wurde in früheren Untersuchungen bisher vernachlässigt, ist zum Verständnis der Motilität von T. brucei jedoch unerlässlich. Ein weiterer, bisher nicht untersuchter Aspekt der Beeinflussung der Motilität durch die Umwelt sind hydrodynamische Strömungseffekte, denen Trypanosomen im kardiovaskulären System ausgesetzt sind. Diese wurden in dieser Arbeit mittels Mikrofluidik untersucht. Um unser Verständnis der Motilität von Trypanosomen von 2D, wie üblich in der Motilitätsanalyse mittels Lebend-Zell-Mikroskopie, auf drei Dimensionen auszudehnen, wurde als bildgebendes Verfahren auch die Holographie eingesetzt. Mikrofluidik und Holographie sind beides aufkommende Techniken mit großem Anwendungspotential in der Biologie, die zuvor noch nie für die Motilitätsanalyse von Trypanosomen eingesetzt worden waren. Dies erforderte daher interdisziplinäre Kooperationen. Zusätzlich wurde in dieser Arbeit auch ein vollständig automatisiertes und Software-gesteuertes Fluoreszenzmikroskopiesystem entwickelt, das in der Lage ist, einzelne Zellen durch entsprechende Steuerung des Mikroskoptisches autonom zu verfolgen und somit eine Bewegungsanalyse in Echtzeit ermöglicht, ohne weitere Benutzerinteraktion. Letztendlich konnte dadurch auch die Bewegung der schlagenden Flagelle und des gesamten Zellkörpers mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung mittels Hochgeschwindigkeits-Fluoreszenzmikroskopie aufgeklärt werden.
N2  - Trypanosomes are protozoa causing fatal diseases in livestock and man. The cells show vivid motility, driven by a single flagellum that runs along the cell body, attached to the cell surface. Even in cell culture, trypanosomes never stop moving and ablation of functional components of the flagellum is lethal for bloodstream-forms. Motility has been shown to be essential for cell division, organelle positioning and infectivity. This renders trypanosomes valuable model organisms for studying motility. But, surprisingly little is known about motility in trypanosomes, as well as in protozoa, in general. Recently, motility of trypanosomes therefore has gotten into the spotlight of interest which brought some new insights, but many essential points are still a matter of debate, for example how the flagellar beat is regulated or how it is propagated along the cell body. In this work, the effects of the micro-environment of blood-stream form trypanosomes on motility were investigated. In their natural habitat, trypanosomes find themselves in a crowded environment. This is not only the case in the blood circulatory system, but also in extra-tissue space. The high concentration of cells and extra-cellular networks might be regarded as a kind of obstacle to cellular motion. This work shows that the mode of motility of bloodstream form trypanosomes instead is adapted to the viscosity of blood. Also a mechanistic model is presented which elucidates how this adaptation works. This also explains why most trypanosomes are tumbling in low-viscous cell culture medium, lacking other cellular components. Addition of Methylcellulose at a concentration of about 0.5% (w/v) was found to be a potent substitute for blood, providing optimal conditions for trypanosome motility. Also different types of obstacles like beads and molecular networks, as well as arranged pillar microstructures were used as a tool to mimic interaction with a solid matrix. In presence of these, the swimming speed as well as the percentage of persistent swimming cells was increased. Cells inhabiting an open-ranged environment (like Euglena or Chlamydomonas) are efficiently propelled by a planar flagellar wave. Trypanosomes in contrast, had to evolutionary adapt to a crowded environment, which would infer with any extensive planar wave. The three-dimensional flagellar beat of the attached flagellum allows trypanosomes to harness any rigid matrix for effective propulsion, in all directions equally. Trypanosomes achieve this by a rotational counter-clockwise motion of their whole cell body. Another environmental aspect for trypanosome motility that had not been studied before is the influence of hydrodynamic flow, which trypanosomes are subjected to, when swimming in the blood circulatory system. For studying this, in this work, the motilty of trypanosomes was analyzed in microfluidic devices. To extend our understanding of trypanosomal motility from 2D, like in standard microscopy based live-cell imaging analysis, to 3D, a imaging technique known as holography was used, in addition. Microfluidics as well as Holography both are emerging, high-potential techniques in biology, which had not been used for the motility analysis of trypanosomes before and establishing this therefore only got possible due to interdisciplinary collaborations. In addition, a custom fully automated, software-controlled, fluorescence microscopic system was developed in this work, which is able to track and follow single cells for motility analysis in real-time without the need for user input. The motion of the flagellar beat and the cell itself was investigated at high spatio-temporal resolution using highspeed fluorescence microscopy.
KW  - Trypanosoma brucei
KW  - Motilität
KW  - Blutviskosität
KW  - Hochgeschwindigkeitsmikroskopie
KW  - Mikrofluidik
KW  - Mikroumwelt
KW  - Mikrostrukturen
KW  - Trypanosomen
KW  - Blut
KW  - Trypanosoma
KW  - motility
KW  - blood
KW  - microfluidics
KW  - microenvironment
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-56791
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Klement, Rainer Johannes
A1  - Frobel, Thomas
A1  - Albers, Torsten
A1  - Fikenzer, Sven
A1  - Prinzhausen, Jan
A1  - Kämmerer, Ulrike
T1  - A pilot case study on the impact of a self-prescribed ketogenic diet on biochemical parameters and running performance in healthy and physically active individuals
N2  - Background: Ketogenic diets (KDs) have gained some popularity not only as effective weight-loss diets and treatment options for several diseases, but also among healthy and physically active individuals for various reasons. However, data on the effects of ketosis in the latter group of individuals are scarce. We therefore collected pilot data on the physiological response to a self-prescribed ketogenic diet lasting 5-7 weeks in a small cohort of healthy and physically active individuals. Methods: Twelve subjects (7 males, 5 females, age 24-60 years) who followed moderate to intensive exercise routines underwent blood testing, bioelectrical impedance analysis (BIA) and spiroergometry during an incremental treadmill test. On the next day, they went on a self-prescribed KD for a median of 38 days (range 35-50 days), after which the same tests were performed again. Ketosis was self-monitored by urinary ketone strips. Subjective feeling during the diet was assessed by a questionnaire after the intervention. Due to the small and heterogenous sample, the results are interpreted in the context of the already existing literature. Results: The KDs were tolerated well by the majority of individuals. Impaired recovery from exercise remained the most frequently reported side effect until the end of the study. Most blood parameters remained stable during the intervention. However, there were significant elevations of total and LDL cholesterol concentrations (p<0.01) and a trend towards increased HDL-cholesterol (p=0.05). The drastic reduction of carbohydrates had no statistically significant influence on running performance judged by the time to exhaustion, VO2max and respiratory compensation points. BIA measurements showed significant increases in phase angle (p=0.01) indicating improvements of body composition with an estimated decrease of 3.4 kg of fat mass (p=0.002) and gain of 1.3 kg of fat free mass. We discuss the validity of these estimates taking into account a possibly altered hydration status due to the KD. Conclusions: Active healthy individuals will probably experience no major problems during a short term KD lasting several weeks. The drastically reduced carbohydrate content of the diet seems to be no limiting factor for running performance. In addition, improvements in body composition can be expected. While most biochemical parameters are not influenced by the diet, there seems to be an impact on the blood lipid profile that could be considered problematic with respect to cardiovascular disease risk. However, the predictive role of cholesterol levels alone in individuals undergoing regular physical activity remains to be elucidated.
KW  - Fettgehalt
KW  - Blut
KW  - Ketogene Kost
KW  - High fat diet
KW  - exercise
KW  - bioimpedance analysis
KW  - blood lipids; fat loss; running performance
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-78901
ER  - 
TY  - THES
A1  - Devine, Eric
T1  - Increased removal of protein bound uremic toxins through reversible modification of the ionic strength during hemodiafiltration
T1  - Erhöhte Elimination proteingebundener Urämietoxine durch reversible Modifikation der Ionenstärke während der Hämodiafiltration
N2  - A large number of metabolic waste products accumulate in the blood of patients with renal failure. Since these solutes have deleterious effects on the biological functions, they are called uremic toxins and have been classified in three groups: 1) small water soluble solutes (MW < 500 Da), 2) small solutes with known protein binding (MW < 500 Da), and 3) middle molecules (500 Da < MW < 60 kDa). Protein bound uremic toxins are poorly removed by conventional hemodialysis treatments because of their high protein binding and high distribution volume. The prototypical protein bound uremic toxins indoxyl sulfate (IS) and p-cresyl sulfate (pCS) are associated with the progression of chronic kidney disease, cardiovascular outcomes, and mortality of patients on maintenance hemodialysis. Furthermore, these two compounds are bound to albumin, the main plasma protein, via electrostatic and/or Van-der-Waals forces. The aim of the present thesis was to develop a dialysis strategy, based on the reversible modification of the ionic strength in the blood stream by increasing the sodium chloride (NaCl) concentration, in order to enhance the removal of protein bound substances, such as IS and pCS, with the ultimate goal to improve clinical patient outcomes. Enhancing the NaCl concentration ([NaCl]) in both human normal and uremic plasma was efficient to reduce the protein bound fraction of both IS and pCS by reducing their binding affinity to albumin. Increasing the ionic strength was feasible during modified pre-dilution hemodiafiltration (HDF) by increasing the [NaCl] in the substitution fluid. The NaCl excess was adequately removed within the hemodialyzer. This method was effective to increase the removal rate of both protein bound uremic toxins. Its ex vivo hemocompatibility, however, was limited by the osmotic shock induced by the high [NaCl] in the substituate. Therefore, modified pre-dilution HDF was further iterated by introducing a second serial cartridge, named the serial dialyzers (SDial) setup. This setting was validated for feasibility, hemocompatibility, and toxin removal efficiency. A better hemocompatibility at similar efficacy was obtained with the SDial setup compared with the modified pre-dilution HDF. Both methods were finally tested in an animal sheep model of dialysis to verify biocompatibility. Low hemolysis and no activation of both the complement and the coagulation systems were observed when increasing the [NaCl] in blood up to 0.45 and 0.60 M with the modified pre-dilution HDF and the SDial setup, respectively. In conclusion, the two dialysis methods developed to transitory enhance the ionic strength in blood demonstrated adequate biocompatibility and improved the removal of protein bound uremic toxins by decreasing their protein bound fraction. The concepts require follow-on clinical trials to assess their in vivo efficacy and their impact on long-term clinical outcomes.
N2  - Eine große Zahl von Stoffwechselprodukten akkumuliert im Blut urämischer Patienten mit Nierenversagen. Da diese Moleküle schädliche Wirkungen auf die biologischen Funktionen haben, werden sie als Urämietoxine bezeichnet. Man teilt sie in drei Gruppen ein: 1) kleine wasserlösliche Substanzen (MG < 500 Da), 2) kleine, proteingebundene Substanzen (MG < 500 Da), 3) Mittelmoleküle (500 Da < MG < 60 kDa). Proteingebundene Urämietoxine werden wegen ihrer starken Proteinbindung und ihres Verteilungsvolumen durch klassische Hämodialyseverfahrens nur schlecht entfernt. Die prototypischen proteingebundenen Urämietoxine Indoxylsulfat (IS) und p-Cresylsulfat (pCS) sind bei chronischen niereninsuffizienten Patienten mit dem Fortschreiten der Niereninsuffizienz, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und der Mortalität verbunden. Außerdem sind diese beiden Toxine an Albumin, dem wichtigsten Plasmaprotein, durch elektrostatische und/oder Van-der-Waals-Kräfte gebunden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein Dialyseverfahren basierend auf einer reversiblen Modifikation der Ionenstärke im Blut durch Erhöhung der Natriumchlorid (NaCl)-Konzentration zu entwickeln, um die Entfernung von proteingebundenen Molekülen wie IS und pCS zu erhöhen und dadurch eine Verbesserung des klinischen Verlauf der Patienten zu erreichen. Die Erhöhung der NaCl-Konzentration ([NaCl]) sowohl in normalem als auch in urämischem menschlichem Plasma war geeignet, um den proteingebundenen Anteil von IS und pCS durch Schwächung ihrer Bindungsaffinität zu Albumin zu verringern. Die Erhöhung der Ionenstärke während einer modifizierten Prädilutions-Hämodiafiltration (HDF) konnte durch eine Erhöhung der [NaCl] in der Substitutionslösung umgesetzt werden; dabei wurde der NaCl-Überschuss innerhalb des Dialysators vollständig entfernt. Dieses Verfahren war effektiv, um die Entfernungsrate beider proteingebundenen Urämietoxine zu steigern; seine Ex-vivo-Hämokompatibilität war allerdings aufgrund des osmotischen Schocks infolge der hohen [NaCl] im Substituat begrenzt. Deshalb wurde eine Iteration der modifizierten Prädilutions-HDF durch Einbau eines zweiten, seriellen Dialysators vorgenommen, bezeichnet als serielles Dialysator System (SDial). Diese letzte Methode wurde dann bezüglich der Durchführbarkeit, der Hämokompatibilität und Toxinentfernung validiert. Durch das SDial-System konnte, verglichen mit der modifizierten Prädilutions-HDF, eine bessere Hämokompatibilität bei ähnlicher Wirksamkeit erzielt werden. Beide Methoden, modifizierte Prädilutions-HDF und SDial System, wurden abschließend in ein Tierdialysemodell mit Schafen transferiert, wobei eine zufriedenstellende Biokompatibilität demonstriert werden konnte. Beide, zur vorübergehenden Erhöhung der Ionenstärke im Blut entwickelten Dialyseverfahren zeigten bei zufriedenstellender Biokompatibilität eine verbesserte Entfernung proteingebundener Urämietoxine durch Reduktion ihrer proteingebundenen Fraktion. In einem nächsten Schritt sind klinische Studien erforderlich, die diese Konzepte bezüglich ihrer In-vivo-Wirksamkeit und ihrer langfristigen Wirkung auf den Krankheitsverlauf untersuchen.
KW  - Hämodiafiltration
KW  - Ionenstärke
KW  - Proteinbindung
KW  - Urämietoxine
KW  - Hämodialyse
KW  - Biokompatibilität
KW  - Ionic strength
KW  - protein binding
KW  - uremic toxin
KW  - hemodialysis
KW  - biocompatibility
KW  - Urämie
KW  - Toxin
KW  - Ionenstärke
KW  - Blut
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-83583
ER  -