TY  - THES
A1  - Lang, Isabell
T1  - Molekulare Mechanismen der CD95-Aktivierung
T1  - Molecular mechanisms of CD95 activation
N2  - Die Stimulation des CD95-Todesrezeptors durch seinen natürlichen membranständigen Li-ganden CD95L führt zur kontextabhängigen Aktivierung von sowohl apoptotischen als auch nicht-apoptotischen Signalwegen. Durch Proteolyse wird aus dem membranständigen CD95L löslicher trimerer CD95L freigesetzt. Die Bindung von löslichem trimerem CD95L an CD95 ist nicht ausreichend, um die CD95-Signaltransduktion effizient zu stimulieren. Die Fähigkeit von löslichen CD95L-Trimeren CD95-vermittelte Signalwege robust zu aktivieren kann jedoch durch Oligomerisierung und artifizielle Immobilisierung an eine Oberfläche drastisch gesteigert werden. In dieser Arbeit wurde zunächst bestätigt, dass nur oligomere CD95L-Varianten, die z.B. durch Antikörpervernetzung von N-terminal getaggten rekombinanten CD95L-Varianten oder durch eine gentechnisch erzwungene Hexamerisierung von CD95L-Molekülen erhalten wur-den, in der Lage sind, effizient apoptotische und nicht-apoptotische Signalwege zu aktivieren. Ferner zeigte sich dann, dass die Bindung von löslichen CD95L-Trimeren nicht ausreichend ist, um die Translokation von CD95-Molekülen in detergenzunlösliche „Lipid Raft“- Membrandomänen zu stimulieren. Die „Lipid Raft“-Translokation ist ein zentrales Ereignis bei der CD95-Aktivierung und vor allem für die Induktion der Apoptose bedeutsam. Dabei ist ein selbstverstärkender Prozess aus Caspase-8-Aktivierung und „Lipid Raft“-Assoziation des CD95 von Bedeutung. Um die Interaktion von CD95 und CD95L mit Hilfe von hoch sensitiven zellulären Bindungs-studien analysieren zu können, wurden in dieser Arbeit desweiteren CD95L-Fusionsproteine entwickelt und hergestellt, an welche N-terminal eine Gaussia princeps Luziferase (GpL)- Reporterdomäne gekoppelt ist. So konnte mit den GpL-CD95L-Fusionsproteinen gezeigt werden, dass die Oligomerisierung von CD95L-Trimeren keinen Effekt auf die Ligandenbele-gung des CD95 hat. Dies spricht dafür, dass die höhere spezifische Aktivität von oligomeri-sierten CD95L-Trimeren nicht auf einer Aviditäts-vermittelten Zunahme der apparenten Affi-nität beruht, sondern dies deutet darauf hin, dass die sekundäre Aggregation von sich initial bildenden trimeren CD95L-CD95-Komplexen eine entscheidende Rolle in der CD95-Aktivierung spielt. Durch Scatchard-Analysen zeigte sich ferner, dass trimerer CD95L mit mindestens zwei zellulären Bindungsstellen unterschiedlicher Affinität interagiert. Bindungs-studien mit löslichen monomeren und trimeren GpL-CD95-Rezeptoren an membranständigen CD95L, als auch Inhibitionsstudien ergaben, dass trimerer CD95 weitaus besser an CD95L bindet. Dies legt nahe, dass es sich bei den zuvor beobachteten hoch- und niederaffinen Bindungsstellen für CD95L um monomere bzw. prä-assemblierte CD95-Moleküle handelt. Die GpL-CD95L-Fusionsproteine wurden auch genutzt, um die CD95-Translokation in „Lipid Rafts“ zu analysieren. So wurde trimerer GpL-CD95L als „Tracer“ zur Markierung von inaktiven CD95-Molekülen eingesetzt. Nach Aktivierung der übrigen freien CD95-Moleküle mit hoch aktivem hexameren Fc-CD95L konnte eine Zunahme der inaktiven GpL-CD95L-markierten Rezeptoren in „Lipid Rafts“ beobachtet werden. Offensichtlich stimulieren also aktivierte CD95-Moleküle in „trans“ die Ko-Translokation inaktiver CD95-Rezeptoren in „Lipid Rafts“. Dies bestätigte sich auch in Experimenten mit Transfektanten, die einen chimären CD40-CD95-Rezeptor exprimieren. Letzterer ist nach Stimulation mit CD40L in der Lage, intrazellu-läre CD95-vermittelte Signalwege zu aktivieren. Die Aktivierung von CD95-assoziierten Sig-nalwegen durch Stimulation von endogenem CD95 in CD40-CD95-Transfektanten resultierte nun in der Ko-Translokation von unstimulierten CD40-CD95-Rezeptoren in „Lipid Rafts“. Vice versa zeigte sich die Ko-Translokation von endogenem CD95 nach spezifischer Aktivierung des chimären CD40-CD95-Rezeptors. Schlussendlich erwiesen sich eine funktionsfähige Todesdomäne und die Aktivierung der Caspase-8 als essentiell für die „Lipid Raft“-Assoziation von aktivierten CD95-Molekülen und auch für die durch diese Rezeptorspezies induzierte Ko-Translokation von inaktiven Rezeptoren in „Lipid Rafts“.
N2  - Membrane-bound CD95L activates the CD95 death receptor to induce context-dependent apoptotic and non-apoptotic signaling pathways. In contrast, soluble trimeric CD95L, which is released by proteolysis, is not sufficient to stimulate CD95-induced signaling. However, the ability of soluble CD95L trimers to activate robust CD95 mediated signaling pathways can be increased drastically by oligomerization and artificial immobilization on the cell surface. In this work, it has been confirmed that only the oligomeric CD95L-variants, produced by an-tibody crosslinking of N-terminal tagged recombinant CD95L-variants or by genetic engineer-ing-enforced formation of hexamers, are able to efficiently activate both apoptotic and non-apoptotic signaling pathways. Moreover, it has been shown that binding of soluble trimeric CD95L is not sufficient to stimulate translocation of CD95 molecules to the “lipid raft”-containing compartment of the cell membrane. This translocation of CD95 to “lipid rafts” is a pivotal event in CD95 activation and mainly meaningful, especially for induction of apoptosis. Thereby an auto-amplification-loop of caspase-8 activation and association of CD95 with “lipid rafts” is of importance. To analyze CD95-CD95L interactions, highly sensitive cellular binding studies using CD95L fusion proteins linked to the N-terminal Gaussia princeps luciferase (GpL) have been per-formed. With GpL-CD95L fusion proteins it has been demonstrated that oligomerization of CD95L trimers has no major effect on CD95 occupancy. Therefore higher specific activity of oligomerized CD95L trimers is not related to an avidity-driven increase in apparent affinity. This suggests that a process of secondary aggregation of the initially formed trimeric CD95L-CD95 complexes is crucial for CD95 activation. Furthermore, the data obtained from scat-chard analysis showed that trimeric CD95L interacts with at least two binding sites of different affinity. This was further examined by performing binding studies of soluble monomeric and trimeric GpL-CD95 receptors to membrane-bound CD95L and neutralization assays. It was observed that trimeric CD95 receptor can bind to CD95L much better. These results suggest that the high and low affinity binding sites concern to monomeric or rather pre-assembled CD95 molecules. Moreover, GpL-CD95L fusion proteins have been employed to analyze translocation of CD95 to “lipid rafts”. In these experiments, GpL-CD95L trimers were applied to “mark” inactive CD95 molecules. Upon activation of the remaining free CD95 molecules using highly active Fc-CD95L, an increased association of these inactive receptors with “lipid rafts” was observed. Apparently activated CD95 molecules stimulate in “trans” the co-translocation of inactive CD95 receptors to “lipid rafts”. This has also been confirmed in experiments with transfectants expressing chimeric CD40-CD95 receptors. These chimeric receptors are able to activate CD95-mediated signaling pathways after stimulation with CD40L. After stimulation of endogenous CD95 in CD40-CD95 transfectants the unstimulated chimeric CD40-CD95 receptors co-translocated to “lipid rafts”. Conversely, activation of CD95-associated pathways by specific stimulation of chimeric CD40-CD95 receptors resulted in co-translocation of the endogenous CD95. In conclusion, it has been shown that a functional death domain and caspase-8 activation turned out to be essential for both “lipid raft” association of signaling-active CD95 molecules and co-translocation of inactive CD95 receptors induced by active receptor species.
KW  - Fas-Ligand
KW  - Apoptosis
KW  - Antigen CD95
KW  - CD95
KW  - CD95L
KW  - Apoptose
KW  - "Lipid Rafts"
KW  - FAS
KW  - CD95
KW  - CD95L
KW  - apoptosis
KW  - "Lipid Rafts"
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73339
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lagler, Charlotte
T1  - Analyse von BMP2 und BMP2-Derivaten der TGF-β-Familie als potentielles Therapeutikum im Multiplen Myelom
T1  - Analysis of BMP2 and BMP2 derivatives of the TGF-β-family as a potential therapeutic agent in multiple myeloma
N2  - Diese Dissertation analysiert BMP2 und BMP2-Derivate als neue therapeutische Strategien für die Behandlung des Multiplen Myeloms (MM). Das MM ist eine maligne neoplastische Erkrankung des Knochenmarks mit Plasmazellvermehrung und erhöhten Leveln an Aktivin A im Blutserum, wobei eines der Hauptsymptome das Auftreten von schmerzvollen Osteolysen ist. In den letzten Jahren rückte Aktivin-A als interessantes Target zur Behandlung des Multiplen Myeloms in den Vordergrund. Die Reduzierung der Aktivin-A Level durch decoy-Rezeptoren führte zu einer signifikanten Verbesserung der Osteolysen und einem reduzierten Proliferationsverhalten der neoplastischen B-Zellen, sowohl im Tierexperiment als auch in Studien der klinischen Phase II. Die Aktivin-A-Antagonisierung ist somit ein neuer und vielversprechender Ansatz in der Therapie des Multiplen Myeloms. 
Das Bone Morphogenetic Protein 2 ist aufgrund seiner molekularen und biologischen Eigenschaften ein interessantes Target für die Therapie des Multiplen Myeloms. Es ist auf molekularer Ebene ein Aktivin-A-Antagonist, besitzt aber auch osteoinduktives Potential und  apoptotische bzw. anti-proliferative Eigenschaften auf neoplastische B-Zellen.  Da die in der Literatur bereits beschriebenen, durch Mitglieder der TGF-β-Familie induzierten Apoptosemechanismen, noch nicht genauer untersucht waren, wurde in dieser Arbeit die BMP2-induzierte Apoptose in 10 unterschiedlichen humanen MM-Zellen analysiert. Erstens konnte dabei nachgewiesen werden, dass 7 von 10 Zelllinien nicht BMP2-responsiv waren. Eine genauere Untersuchung ergab, dass neben der Expression spezifischer BMP-Rezeptoren auch die Expression von inhibitorischen Smad-Proteinen über die BMP2-Responsivität entscheidet. Zweitens zeigte die genauere Analyse der Apoptosemechanismen, dass entgegen der in der Literatur publizierten Ergebnisse, BMP2 keine apoptotische Wirkung auf die von uns untersuchten Zelllinien hat. Mehrere verschieden durchgeführte Experimente, u.a. die Verwendung von spezifischen Inhibitoren des programmierten Zelltodes, unterstützen dieses Ergebnis und klassifizieren BMP2 als einen rein anti-proliferativen Faktor.
Der letzte Teil der Arbeit befasst sich mit der Analyse von potentiellen Aktivin-A-Antagonisten in Form verschiedener BMP2- und GDF5-Derivate und inwiefern sie sich zum Einsatz in der Therapie des Multiplen Myeloms eignen. Die unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen Mutanten wurden in verschiedenen Zellsystemen getestet. So konnte aufgezeigt werden, dass neben einer erhöhten biologischen Aktivität in Form eines gesteigerten osteoinduktiven und anti-proliferativen Potentials auf neoplastische B-Zellen (Superagonisten), sich die verschiedenen Derivate als Super-Antagonisten zu Aktivin A eignen und damit unterschiedlichen Ansprüchen der adjuvanten Therapie im Multiplen Myelom gerecht werden.
N2  - This dissertation analyses BMP2 and BMP2 derivatives as new therapeutic agents in multiple myeloma (MM). MM is a malignant neoplastic disease of bone marrow with plasmatic cell proliferation and increased Activin-A-level in blood serum. A particular symptom of this disease is the occurrence of painful osteolysis. In the last few years Activin A has become an important target for the treatment of multiple myeloma. Reducing Activin A levels by decoy receptors led to a significant improvement in osteolysis and reduced proliferation behavior of neoplastic B cells, both in animal experiments and clinical phase II trials. Activin A antagonization is thus a new and promising approach in the treatment of multiple myeloma.
Bone Morphogenetic Protein 2 is a promising prospect for the treatment of multiple myeloma due to its molecular and biological properties. It is an Activin-A-antagonist at the molecular level, but also has osteoinductive potential and apoptotic or anti-proliferative properties on neoplastic B cells as already described in literature. Since the apoptotic mechanisms, which members of the TGF-β family induced in MM-cells, have not yet been investigated in detail, the BMP2-induced apoptosis was analyzed in 10 different human MM cells. Firstly it was shown that 7 out of 10 cell lines were not responsive to BMP2. A more detailed analysis revealed that, besides the expression of specific BMP receptors, the expression of inhibitory Smad proteins determines BMP responsiveness. Secondly the more precise analysis of the apoptotic mechanisms revealed that, contrary to the results published in the literature, BMP2 has no apoptotic effect on the cell lines we have examined. Several different experiments, e.g. the use of specific inhibitors of programmed cell death, support this result and classify BMP2 as a purely anti-proliferative factor.
The last part of this research deals with the analysis of potential Activin-A-antagonists in form of different BMP2 and GDF5 derivatives and how they are suitable for use in the therapy of multiple myeloma. The different properties of the individual mutants were tested in diverse cell systems. The results demonstrate that in addition to increased biological activity in form of increased osteoinductive and anti-proliferative potential on neoplastic B cells (superagonist), the various derivatives are suitable as super-antagonist to Activin A and cope with different requirements of adjuvant therapy in context of multiple myeloma.
KW  - BMP
KW  - Plasmozytom
KW  - BMP2
KW  - Multiples Myelom
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-155553
ER  - 
TY  - THES
A1  - Köthe, Susanne
T1  - Masernvirus-Infektion von Dendritischen Zellen und Virus-Transmission an T-Zellen
T1  - Measles virus infection of dendritic cells and virus transmission to T cells
N2  - Dendritische Zellen (DCs) sind Antigen-präsentierende Zellen, die Pathogene erkennen und nach erfolgreicher Reifung spezifische adaptive Immunität induzieren. Die Infektion unreifer DCs durch Masernviren (MV) erfolgt CD150-abhängig und DC-SIGN-unterstützt. Infizierte DCs vermitteln wahrscheinlich den MV-Transport vom Respirationstrakt in sekundäre lym-phatische Gewebe, wo die MV-spezifische Immunität und die generalisierte Immunsuppressi-on initiiert werden sowie die MV-Transmission an T-Zellen stattfinden kann, die wesentlich für die Dissemination des Virus ist. Die MV-Infektion von iDCs initiierte deren Ausreifung begleitet von der moderaten Hochre-gulierung der CD150-Oberflächenexpression. Die Akkumulation viraler Proteine als auch die Freisetzung viraler Partikel waren in DCs im Vergleich zu Virus-produzierenden B-Zelllinie B95a beeinträchtigt. Diese Arbeit verglich die subzelluläre Verteilung der viralen Proteine in DCs und B95a-Zellen. In DC wiesen Matrix (M)-Proteine eine prominente Assoziation mit den Komponenten des Ribonukleoprotein (RNP)-Komplexes auf. Die ausgeprägte Relokali-sierung des Tetraspanins CD81 zu Phospho (P)-Protein-Kompartimenten und die Inhibition der räumliche Interaktion der untersuchten Tetraspanine waren spezifisch für B95a-Zellen. Weder in B95a-Zellen noch für DC konnte für MV ein virus-containing compartment (VCC) detektiert werden, das für HIV-1 zuvor beschrieben wurde. Um den zellulären Transport des M-Proteins in infizierten, lebenden DCs untersuchen zu können, wurde das Protein carboxyterminal mit dem Tetracystein (TC)-Tag fusioniert. Das M-TC Fusionsprotein zeigte alle untersuchten biologischen Eigenschaften des Wildtyp-Proteins bezüglich seiner subzellulären Verteilung, der Assoziation mit DRMs sowie der Generierung und Freisetzung von virus-like particles (VPLs). Innerhalb des Viruskontextes interferierte der TC-Tag allerdings stark mit der Virusreplikation bzw. Freisetzung. Durch die Verminderung der Partikelproduktion in DCs wird eine spezielle MV-Transmissionsstruktur für die effiziente Übertragung an T-Zellen benötigt. Die MV-Transmission an autologe T-Zellen basierte vorwiegend auf Infektion von DCs (cis-Infektion) und weniger auf DC-SIGN-gebundenen Virus (trans-Infektion). Die Interaktion zwischen dem MV-Glykoprotein H mit seinem Rezeptor CD150 war wichtig für die Transmission. Die Transmission von MV erfolgte hauptsächlich durch die Bildung von Kontaktflächen, entspre-chend den beschriebenen virologischen Synapsen, wo virale Proteine akkumulierten und CD150 aktinabhängig rekrutiert wurde, und seltener über aktinreiche Filopodien. Die HIV-VS Markerproteine ICAM-1, aktiviertes LFA-1, CD81, DC-SIGN und der phosphorylierte Ezrin / Radixin / Moesin (ERM)-Proteinkomplex polarisierten zur MV-VS. Moesin und der Substanz P Rezeptor (SPR), die Prozesse des MV-Eintritts oder der Aufnahme unterstützen, akkumulierten ebenfalls in den Transmissionsstrukturen. Zusammengefasst zeigte diese Arbeit, dass die gebildete Plattform für MV-Transmission (MV-VS) wichtige Gemeinsamkeiten mit der HIV-VS teilt. In der MV-VS akkumulierten Proteine, die Aktindynamiken regulieren, die die Konjugatstabilität verstärken und die die Membranfusion unterstützen, die einen effizienten Eintritt des MV in T-Zellen ermöglichen.
N2  - Dendritic cells (DCs) are antigen-presenting cells (APCs) that recognise pathogens and upon maturation induce specific adaptive immunity. Measles virus (MV) infects human immature DCs in a CD150- and DC-SIGN-dependent manner. Infected DCs possibly mediate MV transport from the respiratory tract to secondary lymphatics where induction of MV-specific immunity, generalized immunosuppression and MV transmission to T lymphocytes occurs, which is essential for viral dissemination. MV infection of DCs was accompanied by DC maturation and moderate upregulation of CD150 surface display. The accumulation of viral proteins and the release of infectious parti-cles were restricted in DCs as compared to the MV producing B cell line B95a. This work compared subcellular distribution of viral proteins in DCs in B95a cells. The association of the matrix (M) protein with components of the ribonucleoprotein (RNP) complex was more prominent in DCs. The distinctive redistribution of CD81 to P protein compartments as well as the inhibition of spatial tetraspanin interaction was confined to B95a cells. A virus contain-ing compartment (VCC) as described for HIV-1 earlier was neither detectable for MV in DCs nor in B95a cells. To monitor intracellular trafficking of de novo synthesised M protein in infected DCs, a tetra-cysteine (TC)-tag was fused to the c-terminus of the M protein. The M-TC fusion protein did not differ from the unmodified protein with regard to all biological properties examined such as intracellular distribution, DRM association and formation and release of virus like particles (VPLs). In the context of virus infection, the tag strongly interfered with virus replication and/or release. Because MV production is restricted in DCs, these require an organized structure for virus transmission to T cells. MV transmission to autologous T cells mainly relied on the DC infec-tion (referred to as cis-infection) while MV trapping by DC-SIGN and subsequent transmis-sion (referred to as trans-infection) played a minor role. Transmission essentially involved interaction between the viral glycoprotein H with its receptor CD150. In addition to rare asso-ciation with actin rich filopodial structures, viral proteins accumulated at DC/T cell contact interfaces consistent with that of the virological synapse (VS) to which also CD150 was re-cruited in an actin dependent manner. The HIV VS marker proteins ICAM-1, activated LFA-1, CD81, DC-SIGN and phosphorylated ezrin / radixin / moesin (ERM) protein complex also redistributed towards the MV VS. Moesin and substance P receptor which were implicated in assisting in MV entry earlier, also accumulated in the transmission structure. Taking together, this work showed that the forming platforms for MV transmission (MV VS) shares similarities with the HIV VS where proteins accumulate that may regulate actin dynamics, enhance conjugate stability and facilitate membrane fusion as required for efficient entry of MV into target T cells.
KW  - Masernvirus
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Transmission
KW  - Masernvirus-Infektion
KW  - Virologische Synapse
KW  - Virus-Transmission
KW  - measles virus infection
KW  - dendritic cells
KW  - virological synapse
KW  - virus transmission
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73108
ER  - 
TY  - THES
A1  - König, Eva-Maria
T1  - Pathogenese von Kraniosynostosen
T1  - Pathogenesis of Craniosynostoses
N2  - Das humane Schädeldach besteht aus fünf Schädelplatten, die durch intramembranöse Ossifikation entstehen. Wenn diese in der Embryonalentwicklung aufeinandertreffen, bilden sich Schädelnähte aus, die eine Fusion der Schädelplatten verhindern und damit ein Schädelwachstum parallel zu Gehirnentwicklung ermöglichen. Für diesen Prozess ist eine Balance aus Zellproliferation und Differenzierung nötig, deren Aufrechterhaltung wiederum durch eine komplexe Regulation von verschiedenen Signalwegen gewährleistet wird. Störungen in diesem regulatorischen System können zu einer vorzeitigen Fusion der Schädelplatten, Kraniosynostose genannt, führen. Die Kraniosynostose ist eine der häufigsten kraniofazialen Fehlbildungen beim Menschen. Durch kompensatorisches Wachstum an den nicht fusionierten Suturen entstehen charakteristische Schädeldeformationen, die sekundär einen erhöhten intrakranialen Druck zur Folge haben können. Eine vorzeitige Fusion der Suturen kann sowohl isoliert als auch syndromal zusammen mit weiteren klinischen Auffälligkeiten vorliegen. Bisher sind über 150 verschiedene Kraniosynostose Syndrome beschrieben und insgesamt 25-30% aller Kraniosynostose Patienten sind von einer syndromalen Form betroffen. Da die klinischen Merkmale der Kraniosynostose Syndrome variabel sind und zum Teil überlappen, ist eine klare klinische Diagnose häufig erschwert. Sowohl Umwelteinflüsse als auch genetische Veränderungen können die Ursache für Kraniosynostosen sein. Vor allem bei syndromalen Kraniosynostosen wurden genetische Veränderungen, wie beispielsweise Mutationen in den Genen FGFR2, FGFR3, TWIST1 und EFNB1, identifiziert. Darüber hinaus wurden chromosomale Veränderungen wie partielle Monosomien von 7p, 9p oder 11p sowie partielle Trisomien von 5q, 13q oder 15q mit Kraniosynostose assoziiert. Trotzdem ist in über 50% der Fälle die genetische Ursache unbekannt und die Pathogenese von Kraniosynostosen noch nicht vollständig geklärt.
Ziel dieser Arbeit war es neue genetische Ursachen bei Kraniosynostose Patienten zu identifizieren und so zur Aufklärung der Pathogenese beizutragen. Es wurde die genomische DNA von 83 Patienten molekulargenetisch durch Mikroarray basierte vergleichende Genomhybridisierung (Array-CGH) oder durch ein speziell entworfenes Next Generation Sequencing (NGS) Genpanel untersucht. Bei 30% der Patienten konnte eine potentiell pathogene Veränderung identifiziert werden. Davon waren 23% chromosomale Aberrationen wie unbalancierte Translokationen, isolierte interstitielle Verluste und ein Zugewinn an genomischen Material. Bei zwei Patienten wurden unbalancierte Translokationen mit partieller 5q Trisomie nachgewiesen. Das Gen MSX2 liegt innerhalb des duplizierten Bereichs, sodass möglicherweise eine MSX2 Überexpression vorliegt. Für ein normales Schädelwachstum ist jedoch die richtige Menge an MSX2 kritisch. Des Weiteren wurde eine partielle Deletion von TCF12 detektiert, die in einer Haploinsuffizienz von TCF12 resultiert. TCF12 Mutationen sind mit Koronarnahtsynosten assoziiert. In einem anderen Fall lag das Gen FGF10 innerhalb der duplizierten 5p15.1-p12 Region. Das Gen kodiert für einen Liganden des FGF Signalwegs und wurde bisher noch nicht mit Kraniosynostose assoziiert. Aufgrund dessen wurden Analysen im Tiermodell Danio rerio durchgeführt. Eine simulierte Überexpression durch Injektion der fgf10a mRNA in das 1-Zell Stadium führte zu schweren Gehirn-, Herz- und Augendefekten.
Mittels NGS wurden 77% der potentiell pathogenen genetischen Veränderungen identifiziert. Hierfür wurde in dieser Arbeit ein Genpanel erstellt, das 68 Gene umfasst. Es wurden sowohl bekannte Kraniosynostose- als auch Kandidaten-Gene sowie Gene, die mit der Ossifikation assoziiert sind, in die Analyse eingeschlossen. Das Genpanel wurde durch die Sequenzierung von fünf Kontrollproben mit bekannten Mutationen erfolgreich validiert. Anschließend wurde die genomische DNA von 66 Patienten analysiert. Es konnten 20 (potentiell) pathogene Varianten identifiziert werden. Neben bereits bekannten Mutationen in den Genen FGFR1, FGFR2, FGFR3 und TWIST1, konnten zusätzlich 8 neue, potentiell pathogene Varianten in den Genen ERF, MEGF8, MSX2, PTCH1 und TCF12 identifiziert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen dazu bei das Mutationsspektrum dieser Gene zu erweitern. Bei zwei der Varianten handelte es sich um potentielle Spleißvarianten. Für diese konnte in einem in vitro Spleißsystem gezeigt werden, dass sie eine Änderung des Spleißmusters bewirken. Der Nachweis von zwei seltenen Varianten in den Genen FGFR2 und HUWE1 hat außerdem dazu beigetragen die Pathogenität dieser spezifischen Varianten zu bekräftigen. Eine Variante in POR, die aufgrund bioinformatischer Analysen als potentiell pathogen bewertet wurde, wurde nach der Segregationsanalyse als wahrscheinlich benigne eingestuft. Zusammenfassend konnten bei etwa einem Drittel der Patienten, die mit dem NGS Genpanel analysiert wurden, eine genetische Ursache identifiziert werden. Dieses Genpanel stellt somit ein effizientes diagnostisches Tool dar, das zukünftig in der genetischen Routine-Diagnostik von Kraniosynostose-Patienten eingesetzt werden kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass sowohl eine Untersuchung auf CNVs als auch auf Sequenzänderungen bei Kraniosynostose Patienten sinnvoll ist.
N2  - Cranial bones are formed by intramembranous ossification. During development, the cranial bones are separated by fibrous sutures, which function as bone growth sites and therefore, the cranial sutures need to remain patent to allow the expansion of the skull during brain development. Thus, there must be a balance of cell proliferation and differentiation within the suture. This complex process requires a tight regulation of gene expression and interacting signal pathways. Imbalances or dysfunction of the involved factors can result in abnormal skull growth. One of the most common congenital craniofacial disorders by affecting approximately one in 2500 newborns is craniosynostosis. It is defined as the premature ossification of one or more calvarial sutures. Compensatory growth of the skull leads to a characteristic dysmorphic cranial vault and facial asymmetry. Premature ossification of the cranial sutures can occur either as isolated malformation or as part of a syndrome. Isolated craniosynostoses are more frequent, nevertheless, 25-30% of all cases are syndromic craniosynostoses with more than 150 syndromes reported. There is a high intra- and interfamilial variability and clinical overlap of the different syndromes. Environmental influences as well as genetic defects like mutations and chromosomal aberrations are known to cause craniosynostosis. So far genetic causes have been identified mainly for syndromic craniosynostoses, i.e. mutations in FGFR2, FGFR3, TWIST1, and EFNB1. Furthermore, chromosomal rearrangements like i.e. partial monosomy of 7p, 9p, and 11p as well as partial trisomy of 5q, 13q, and 15q, have been reported in 11-15% of the syndromic craniosynostosis cases. However, in more than 50% of the cases the underlying genetic cause remains unknown. Furthermore, the pathogenesis of craniosynostoses is still not fully understood.
In this project 83 craniosynostosis patients were analysed either by microarray-based comparative genomic hybridisation (array-CGH) or gene panel based next generation sequencing (NGS) to further investigate the pathogenesis of craniosynostosis. In a total of 30% of the patients a potential genetic cause was identified. Among those 23% had chromosomal rearrangements which are likely to cause the observed phenotypes, i.e. unbalanced translocations affecting several genes as well as interstitial deletions and an isolated duplication have been detected. Two patients had unbalanced translocations with partial 5q trisomies encompassing MSX2. MSX2 gene dosage is critical for normal growth of the cranial bone plates as loss-of-function mutations lead to delayed and incomplete ossification of the parietal bones. Furthermore, we identified a partial TCF12 deletion which is likely to result in TCF12 haploinsufficiency. TCF12 mutations frequently lead to premature fusion of the coronal sutures, although its pathogenesis is still not fully understood. In another case isolated duplication of 5p15.1-p12 includes FGF10 which is a known ligand of the FGF signalling pathway. So far, no association of FGF10 with craniosynostosis has been made. To investigate its potential role during development and in the pathogenesis of craniosynostosis functional experiments were performed in Danio rerio, an animal model for craniosynostosis. Simulation of fgf10a overexpression by injection of fgf10a RNA at 1-cell stage resulted in severe anomalies of the brain, heart and eyes.
In addition, 77% of the identified genetic causes were detected by NGS. For this study a gene panel was designed comprising 68 genes of known and candidate craniosynostosis genes as well as genes associated with bone development. Performance of the NGS gene panel was validated by sequencing five control patients with known mutations. Subsequently, genomic DNA of 66 patients was analysed by the designed craniosynostosis panel. 20 (potential) pathogenic variants were detected. Although, in most of the cases hot spot sequencing of one or more common craniosynostosis genes was performed prior to including the patients in the study, we determined 9 known mutations in the genes FGFR1, FGFR2, FGFR3, and TWIST1. In addition, 8 novel, potentially disease-causing variants in the genes ERF, MEGF8, MSX2, PTCH1, and TCF12 were identified. This work contributed to extend the mutational spectrum within those genes. Two of those variants were predicted to affect splice sites. Analysis by an in vitro splice assay revealed that those variants result in aberrant splicing. Furthermore, the detection of two rare variants of FGFR2 and HUWE1 adds support to their pathogenicity. An additional variant within POR had to be classified as likely benign after segregation analysis. Overall, in nearly one third of the analysed cases an underlying genetic cause could be identified by the designed gene panel. Thus, the NGS panel presents as an efficient tool for genetic diagnostics of craniosynostoses. The data of this work clearly show both copy number variant and single nucleotide variant analysis should be considered in genetic diagnostics of craniosynostosis patients.
KW  - Kraniosynostose
KW  - Genetik
KW  - Next Generation Sequencing (NGS)
KW  - Mikroarray basierte vergleichende Genomhybridisierung (Array-CGH)
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-175181
ER  - 
TY  - THES
A1  - Käs, Johannes
T1  - Prävalenz von chronischer Niereninsuffizienz und Awareness von chronischer Niereninsuffizienz bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung – zeitliche Trends in Würzburg
T1  - Prevalence of chronic kidney disease and awareness of chronic kidney disease in coronary heart disease patients – secular trends in Würzburg
N2  - Die chronische Niereninsuffizienz (CKD) gilt als wichtiger prognostischer Faktor bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung (KHK). Das Bewusstsein (Awareness) für das Vorliegen einer CKD bei Ärzten wie bei Patienten kann bei der Therapie von KHK-Patienten eine entscheidende Rolle spielen. Ziel dieser Arbeit war die Beschreibung der zeitlichen Trends der CKD-Prävalenz sowie der Awareness bei KHK-Patienten und Ärzten im Rahmen der EUROASPIRE (EA) V Studie im Studienzentrum Würzburg. EA V ist eine multizentrische Querschnittsstudie der European Society of Cardiology (ESC) zur Untersuchung der Qualität der Sekundärprävention bei KHK-Patienten, die 6-24 Monate vor dem Studienbesuch stationär behandelt wurden. Nierenfunktion und Nierenerkrankung wurden mit der glomerulären Filtrationsrate (eGFR) und der Urin Albumin-Kreatinin-Ratio abgeschätzt und klassifiziert. Die CKD Awareness der Patienten wurde anhand standardisierter Fragen erhoben. Die CKD Awareness der Ärzte wurde über die ICD-10 Codierung in der Patientenakte sowie die Dokumentation im Entlassungsbrief erfasst. Die Ergebnisse wurden mit der Würzburger EUROASPIRE IV (2012/13) Substudie verglichen. In EA V wurden 219 KHK-Patienten (Median 70 Jahre, 81% Männer) in Würzburg eingeschlossen. Bei Studienbesuch betrug die Prävalenz der CKD 32%, davon waren sich 30% der Patienten der CKD bewusst. Bei 26% der 73 Patienten mit während des Index-Krankenhausaufenthaltes apparenter Nierenfunktionseinschränkung wurde diese auch im Entlassungsbrief dokumentiert und bei 80% korrekt in der Patientenakte codiert. Im Vergleich zu EA IV zeigte sich die eingeschränkte Nierenfunktion während des Krankenhausaufenthaltes (p=0,013) und während des Studienbesuchs (p=0,056) häufiger. Bezüglich der CKD Awareness bei Ärzten und Patienten gab es keine signifikanten Unterschiede bezogen auf die gesamten Kohorten. Im Frühstadium G3a zeigte sich eine statistisch signifikant geringere CKD Awareness der Patienten in EA V verglichen mit EA IV. Die CKD ist eine häufige Komorbidität bei KHK-Patienten. Die CKD Awareness ist bei Patienten, aber auch Ärzten niedrig. Aus dieser Konstellation ergeben sich Handlungsaufträge für eine gezielte Aufklärung von Patienten und nachhaltig wirksame Fortbildung der behandelnden Ärzte.
N2  - Chronic Kidney Disease (CKD) is an important prognostic factor for patients with Coronary Heart Disease (CHD). CKD awareness of patients and physicians could play a major role for therapy of CHD patients. Aim of this study was to describe the secular trends of CKD prevalence and CKD awareness of patients and their treating physicians in CHD patients in Würzburg. The project was realized in frame of the European Action on Secondary and Primary Prevention by Intervention to Reduce Events (EUROASPIRE) V survey – a multinational initiative of the European Society of Cardiology (ESC). EUROASPIRE (EA) V is a multicenter cross-sectional study investigating the quality of secondary prevention of CHD patients who were hospitalized due to CHD 6-24 months prior to the study visit.
Kidney function was estimated by using the CKD-EPI formula and Albuminuria (Albumin-to-Creatinine Ratio) and classified in CKD-G and -A stages according to KDIGO guidelines. Information on patient´s awareness of CKD was assessed in standardized interviews. Mentioning CKD or acute kidney injury (AKI) at exposed parts of the discharge letter and coding of relevant ICD-codes regarding CKD and AKI served as a proxy for physician`s awareness of CKD. The results were compared to the EA IV (2012/13) survey in Würzburg.
A total of 219 CHD patients were enrolled in EA V in Würzburg (median age at the study visit 70 years, 81% male). CKD prevalence was 32% at study visit, of those had 30% CKD awareness. At the index hospital stay 73 patients had an impaired kidney function. In 26% this was mentioned in the discharge letter and in 80% ICD-codes were applied after discharge. CKD was more frequent in EA V during the hospital stay (p=0,013) and during the study visit (p=0,056) compared to EA IV. CKD awareness of patients and physicians showed no significant differences regarding the whole EA V and IV cohorts. But patient´s CKD awareness was significantly lower in EA V in the early stage G3a compared to EA IV. CKD is common in CHD patients and CKD awareness is low in patients and as well in their treating physicians. Therefore, action needs to be done: More effort should be taken for enhanced patient education and physicians training.
KW  - Chronische Niereninsuffizienz
KW  - Awareness
KW  - Koronare Herzkrankheit
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-323407
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TY  - THES
A1  - Konrad, Charlotte
T1  - Biochemische Charakterisierung von cAMP-Gradienten – Einfluss von Phosphodiesterasen
T1  - Biochemical Characterization of cAMP Gradients – Influence of Phosphodiesterases
N2  - Cyclisches Adenosinmonophosphat ist ein ubiquitärer zweiter Botenstoff zahlreicher Signalwege im menschlichen Körper. Auf eine Vielzahl verschiedenster extrazellulärer Signale folgt jedoch eine Erhöhung desselben intrazellulären Botenstoffs - cAMP. Nichtsdestotrotz schafft es die Zelle, Signalspezifität aufrecht zu erhalten. Ein anerkanntes, wenn auch bisher unverstandenes Modell, um dieses zu ermöglichen, ist das Prinzip der Kompartimentierung. Die Zelle besitzt demnach Areale verschieden hoher cAMP-Konzentrationen, welche lokal begrenzt einzelne Signalkaskaden beeinflussen und somit eine differenzierte Signalübertragung ermöglichen. Eine mögliche Ursache für die Ausbildung solcher Bereiche geringerer cAMP- Konzentrationen (hier als Domänen bezeichnet), ist die hydrolytische Aktivität von Phosphodiesterasen (PDEs), welche als einzige Enzyme die Fähigkeiten besitzen, cAMP zu degradieren.
In dieser Arbeit wird der Einfluss der cAMP-Hydrolyse verschiedener PDEs auf die Größe dieser Domänen evaluiert und mit denen der PDE4A1 verglichen, welche bereits durch unsere Arbeitsgruppe aufgrund ihrer Größe als Nanodomänen definiert wurden. Der Fokus wird dabei auf den Einfluss von kinetischen Eigenschaften der Phosphodiesterasen gelegt. So werden eine PDE mit hoher Umsatzgeschwindigkeit (PDE2A3) und eine PDE mit hoher Substrataffinität (PDE8A1) verglichen. Mithilfe sogenannter Linker, Abstandshaltern definierter Länge, werden zusätzlich die Nanodomänen ausgemessen, um einen direkten Zusammenhang zwischen Größe und kinetischer Eigenschaft anzugeben. Die Zusammenschau der Ergebnisse zeigt, dass die maximale Umsatzgeschwindigkeit der Phosphodiesterasen direkt mit der Größe der Nanodomänen korreliert.
Durch den unmittelbaren Vergleich der gesamten PDE mit ihrer katalytischen Domäne wird zusätzlich der Einfluss von regulatorischen Domänen evaluiert. Es wird gezeigt, dass diese cAMP-Gradienten modulieren können. Bei der PDE2A3 geschieht die Modulation u.a. durch Stimulation mit cGMP, welche höchstwahrscheinlich dosisabhängig ist und somit graduell verläuft. Hiermit präsentieren sich die Domänen als dynamische Bereiche, d.h. sie können in ihrer Ausprägung reguliert werden. In dieser Arbeit wird die Hypothese bestätigt, dass Phosphodiesterasen eine wichtige Rolle in der Kompartimentierung von cAMP spielen, die Gruppe jedoch inhomogener ist, als bislang angenommen. Die Gradienten-Bildung lässt sich nicht bei jeder Phosphodiesterase darstellen (PDE8A1). Einige Phosphodiesterasen (PDE2A3) jedoch bilden Kompartimente, die durch externe Stimuli in ihrer Größe reguliert werden können.
Die Arbeit legt den Grundstein zur breiteren Charakterisierung des spezifischen Einflusses weiterer PDEs auf cAMP-Kompartimentierung, welches nicht nur das Verständnis der Kompartimentierungs-Strategien voranbringt, sondern auch essentiell für das Verständnis der Pathophysiologie zahlreicher Krankheitsbilder, aber auch für das Verständnis bereits angewandter aber auch potentiell neuer Medikamente ist.
N2  - Cyclic AMP is a ubiquitous second messenger, which is involved in a huge variety of signaling pathways. Nevertheless, thinking about signaling specificity, it is unclear how numerous diverse signals are all translated via the same second messenger. However, to ensure downstream specificity there is one accepted model - the compartmentalization of cAMP. Different levels of cAMP therefore lead to signaling islets or areas, which ensure a more diverse downstream signaling. One example, which guarantees areas with lower cAMP concentration, is the local hydrolysis of cAMP due to phosphodiesterases’ hydrolytic activity.
In this thesis the ability of different phosphodiesterases to build cAMP gradients is compared to the ability of the PDE4 to build cAMP domains in the scale of nanometers, which was already shown by our group. To discriminate influence factors of the formation of those nanodomains, the focus was set on distinct PDEs’ kinetic properties. Therefore, a PDE with a high velocity (PDE2A3) for cAMP hydrolysis is compared to the PDE with the highest known affinity (PDE8A1) to cAMP. Furthermore, with the tools provided by our group, linkers, which are “nanorulers” of distinct size, were used to directly measure the radius of those domains. It is revealed, that the size of the nanodomains directly correlates with the hydrolysis velocity.
Furthermore, by comparison of full length PDE with its catalytic domain, it is shown, that their regulatory domains can modulate the ability of phosphodiesterases to create cAMP gradients. In PDE2A3, modulation of cAMP gradients was observed upon cGMP stimulation, which probably occurs in a concentration-dependent matter. Thus, cAMP domains seem to be dynamic areas, i.e. they can be regulated in their size. It is postulated, that phosphodiesterases are one important force for creating compartments, but the family of PDEs itself is inhomogeneous. Not every PDE can build detectable compartments (PDE8A1), but others can build compartments, which are regulated through external stimuli (PDE2A3).
The thesis builds the foundation for additional characterization of the other PDE families, which would provide further insight in strategies of cAMP compartmentalization. Moreover, the knowledge of distinct functions of PDEs on cAMP compartments is crucial for the understanding of the pathophysiology of several diseases and the understanding of present and future pharmacological therapies.
KW  - Cyclo-AMP
KW  - Phosphodiesterase
KW  - cAMP
KW  - PDE
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-205728
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kollert, Sina
T1  - Kaliumkanäle der K2P-Familie kontrollieren die Aktivität neuronaler Zellen - TRESK als Regulator inflammatorischer Hyperalgesie
T1  - Potassium channels of the K2P-family control the activity of neuronal cells - TRESK as regulator of inflammatory hyperalgesia
N2  - Das Empfinden von Schmerz ist für uns überlebenswichtig. Chronischer Schmerz hingegen hat seine physiologische Bedeutung verloren und wird als eigenes Krankheitsbild angesehen. Schmerzempfindung beginnt mit der Nozizeption. Die Zellkörper nozizeptiver Neurone befinden sich in den Spinalganglien (Hinterwurzelganglion, dorsal root ganglion DRG) und Trigeminalganglien (TG). In den DRG-Neuronen macht der Zwei-Poren-Kaliumkanal (K2P) TRESK die Hauptkomponente eines Kaliumstromes, des „standing outward currents“ IKSO, aus. Die physiologische Hauptaufgabe der TRESK-Kanäle liegt in der Regulation der zellulären Erregbarkeit nozizeptiver Neurone. Während einer Entzündungsreaktion werden Entzündungsmediatoren wie Histamin, Bradykinin, Serotonin und Lysophosphatidsäure (LPA) ausgeschüttet und können durch die Aktivierung ihrer G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCR) oder direkte Interaktion mit Ionenkanälen die nozizeptive Erregung beeinflussen. Durch Anwendung von RT-PCR und eines neu entwickelten Antikörpers wurde die Ko-Expression von TRESK-Kanälen zusammen mit Kanälen der Transient-Receptor-Potential-Kationenkanalfamilie (TRP) und LPA-Rezeptoren in DRG-Neuronen nachgewiesen. 
Durch rekombinante Ko-Expression von TRESK-Kanälen und LPA2-Rezeptoren in Xenopus Oozyten konnte durch Zugabe von LPA eine fast 10-fache Aktivierung des basalen K+-Stromes erzielt werden. Die Auswertung der Dosis-Wirkungskurve ergab einen EC50-Wert von 0,2 µM LPA. Die LPA-induzierte TRESK-Stromaktivierung konnte durch die Verwendung des mutierten Kanals TRESK[PQAVAD] oder durch die Zugabe des Phospholipase C (PLC) Inhibitors U73122 verhindert werden. Dies zeigt die Beteiligung des PLC-Signalwegs und die Bindung von Calcineurin an den TRESK-Kanal bei der Stromaktivierung. TRESK ist das einzige Mitglied der K2P-Familie, das eine LPA-induzierte Aktivierung des Stromes zeigt. TREK- und TASK-1-Ströme werden durch LPA inhibiert. In DRG-Neuronen mit kleinem Durchmesser wird Nozizeption durch die Aktivierung von TRPV1-Kanälen durch Hitze oder Capsaicin, dem Inhaltsstoff des Chilis, und zusätzlich durch die Substanz LPA verursacht. Ein weiteres Mitglied der TRP-Familie, der TRPA1-Kanal, ist bei der verstärkten Nozizeption während einer Entzündung involviert. Werden TRESK- und TRP-Kanäle in Xenopus Oozyten ko-exprimiert, verursacht LPA gleichzeitig einen Kationeneinwärts- wie auch -auswärtsstrom. Unter diesen Bedingungen verschob sich das Umkehrpotenzial in einen Bereich zwischen den Umkehrpotenzialen von Oozyten, die nur den K+-Kanal exprimieren und von Oozyten, die nur den unspezifischen Kationenkanal exprimieren. Durch diese Experimente konnte gezeigt werden, dass die LPA-induzierte Ko-Aktivierung von TRP-Kanälen und TRESK zu einer Begrenzung des exzitatorischen Effekts führen kann.
Die DRG-ähnlichen F11-Zellen exprimieren keine TRESK-Kanäle. Sie sind in der Lage durch Strompulse Aktionspotenziale zu generieren.  Mit TRESK transfizierte F11-Zellen zeigten eine Verschiebung des Umkehrpotenzials in negative Richtung, einen größeren Auswärtsstrom und den Verlust von spannungsgesteuerten Natriumkanälen. Auch hohe Strompulse konnten keine Aktionspotenziale mehr auslösen.
Bei Spannungs-Klemme-Messungen von primären DRG-Neuronen von TRESK[wt]-Mäusen erhöhte sich der IKSO nach Zugabe von LPA um über 20 %. Im Gegensatz dazu zeigten DRG-Neurone von TRESK[ko]-Mäusen unter diesen Bedingungen eine leichte Hemmung des IKSO von etwa 10 %. In Neuronen, die TRPV1 exprimieren, führte LPA nicht nur zum Anstieg des IKSO, sondern auch zur Aktivierung eines Einwärtsstromes (TRPV1). Im Vergleich dazu wurde in TRESK[ko]-Neuronen durch LPA nur der Einwärtsstrom aktiviert. 
In Strom-Klemme-Experimenten führte LPA-Applikation zur Entstehung von Aktionspotenzialen mit höherer Frequenz in Zellen von TRESK[ko]-Mäusen im Vergleich zu Zellen von TRESK[wt]-Mäusen. Zusätzlich wurde die Erregung, die durch Strompulse von 100 pA ausgelöst wurde, in den beiden Genotypen durch LPA unterschiedlich moduliert. Die Aktionspotenzialfrequenz in TRESK[wt]-Neuronen wurde gesenkt, in TRESK[ko]-Neuronen wurde sie erhöht.
Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Erregung nozizeptiver Neurone durch LPA aufgrund der Ko-Aktivierung der TRESK-Kanäle abgeschwächt werden kann. Die Erregbarkeit von sensorischen Neuronen wird strak durch die Aktivität und Expression der TRESK-Kanäle kontrolliert. Deswegen sind TRESK-Kanäle gute Kandidaten für die pharmakologische Behandlung von Schmerzkrankheiten.
N2  - Pain sensation is essential for survival. Chronic pain lost its physiological function and is categorized as a disease. Pain sensation is initiated by nociception. The cell bodies of nociceptive neurons are located in dorsal root ganglia (DRG) and trigeminal ganglia (TG). In DRG neurons TRESK two-pore-domain potassium channels (K2P) constitute the major current component of the standing outward current IKSO. A prominent physiological role of TRESK channels has been attributed to the regulation of pain sensation. During inflammation mediators of pain e.g. histamine, bradykinin, serotonin and lysophosphatidic acid (LPA) are released and modulate nociceptive signaling by activation of their G-protein coupled receptors (GPCR) or ionic channels. By means of RT-PCR and a newly developed antibody the co-expression of TRESK channels, channels of the transient-receptor-potential (TRP) cation channel family and LPA receptors in DRG neurons were demonstrated. 
Recombinant co-expression of TRESK channels and LPA2 receptors in Xenopus oocytes revealed an almost 10 fold activation of basal K+ currents upon LPA application with an EC50 of 0.2 µM LPA. Using mutant TRESK[PQAVAD] or application of the phospholipase C (PLC) inhibitor U73122 blocked current augmentation by LPA indicating cellular signaling via PLC pathway and calcineurin binding to TRESK channels. TRESK was the only member of the K2P family that showed a LPA induced activation of current. TREK- und TASK-1 currents were inhibited through LPA. In small diameter DRG neurons nociception results from TRPV1 channel activation by painful stimuli including the inflammatory substance LPA or activation of TRPA1 channels during inflammation. When TRESK and TRP channels are co-expressed in Xenopus oocytes cationic inward and outward currents were simultaneously activated by LPA. Under these conditions the reversal potential of ramp recordings was intermediate to recordings from oocytes expressing only the K+ or the unspecific cation channel. Principally this finding demonstrates that TRESK activation by an inflammatory substance dampens noxious excitation induced by the same agent.
DRG-like F11 cells lacking endogenous TRESK channels generate action potential upon current stimulation. However when TRESK channels were recombinantly expressed in F11 cells, they exhibit a shift of the reversal potential to more negative values, a larger outward current and a loss of voltage-gated sodium currents. Accordingly, depolarizing pulses failed to elicit action potentials.
In patch-clamp recordings from primary cultured DRG neurons of TRESK[wt] mice IKSO currents increased after application of LPA by over 20 % whereas under these conditions IKSO currents of neurons from TRESK[ko] mice decreased moderately by about 10 %. In TRPV1 positive neurons LPA application induced in TRESK[wt] neurons not only an activation of the IKSO but also an increase of the inward (TRPV1) current. In contrast, in TRESK[ko] neurons LPA only activated an inward (TRPV1) current.
Under current-clamp conditions LPA application elicited spike trains in DRG neurons, with higher frequency in cells of TRESK[ko] mice than in cells of TRESK[wt] animals. In addition, upon depolarizing pulses (100 pA) excitability was differentially modulated by LPA in these genotypes. Spike frequency was attenuated in TRESK[wt] neurons and augmented in TRESK[ko] neurons. 
Accordingly, excitation of nociceptive neurons by LPA is balanced by co-activation of TRESK channels. It is evident that the output of sensory neurons is strongly controlled by the activity and the expression of TRESK channels, which therefore are good candidates for the pharmacological treatment of pain disorders.
KW  - Kaliumkanal
KW  - Schmerz
KW  - Entzündungschmerz
KW  - Nozizeptor
KW  - Entzündung
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119077
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TY  - THES
A1  - Koch, Thorsten Manfred
T1  - Wirt – Pathogen Interaktion bei Hornhautinfektionen durch 
\(Fusarium\) spp.
T1  - Host – Pathogen Interaction in Keratitis caused by
\(Fusarium\) spp.
N2  - Fusarium (F.)-Infektionen des Auges zeigen oft einen schwerwiegenden Verlauf und sind am häufigsten mit Spezies des Fusarium solani species complex assoziiert. Dabei sind das Tragen von weichen Kontaktlinsen sowie Traumata die wichtigsten prädisponierenden Faktoren. Vorangegangene Untersuchungen des Nationalen Referenzzentrums für invasive Pilzinfektionen hatten ergeben, dass Infektionen durch F. petroliphilum mit der Nutzung von Kontaktlinsen, Infektionen durch F. falciforme jedoch überwiegend traumaassoziiert uns vor allem aus tropischen und subtropischen Ländern bekannt sind. 
Das Ziel dieser Arbeit war es daher zu untersuchen, ob F. falcifomre und F. petroliphilum physiologische Merkmale aufweisen, die für die Unterschiede in den Risikofaktoren für Keratitiden durch die beiden Arten verantwortlich sein könnten.
N2  - Fusarium (F.) - infections of the eye often show a severe course and are most frequentlyassociated with species (spp.) of the Fusarium solani species complex (van Diepeningen et al., 2014, Walther et al., 2017, Walther et al., 2018). Wearing soft contact lenses (CL) and trauma are the most important predisposing factors (Gaujoux et al., 2008, Thomas and Kaliamurthy, 2013, Ong et al., 2016, Bourcier et al., 2017). In previous studies of the National Reference Center for Invasive Fungal Infections it could be shown that infections caused by F. petroliphilum are associated with the use of CL, infections caused by F. falciforme, however, are predominantly trauma-associated and are mainly known from tropical and subtropical countries (Walther et al, 2018). This opposite behaviour of the spp. could be caused by differences in habitat and geographical distribution or by physiological differences such as germination rate, growth rate, tolerance to disinfectants, biofilm formation or cytotoxicity (Walther et al., 2018).
Therefore, the aim of this study was to investigate whether F. falciforme and F. petroliphilum have physiological characteristics that could be responsible for the differences in the risk factors for keratitis between the two spp.
For this purpose, the germination rate of the conidia and the length of the germ tubes of both Fusarium spp. was shown after staining of the conidia with fluorescein isothiocyanate and incubation at different incubation times in CL cleaning solutions at room temperature. A standardized approval test for CL cleaning solutions was carried out to investigate the behaviour of the conidia towards three different CL cleaning solutions that were available in Germany at the time of the investigations. Furthermore, the tolerance of the fungi to various CL cleaning solutions was examined in realistic conditions by incubating the conidia in CL cleaning solutions with CL overnight.
The ability of biofilm formation was assessed by applying the conidia to CL from various manufacturers in Sabouraud-dextrose-broth and various CL cleaning solutions.
The in vitro cytotoxicity of the conidia towards human corneal epithelial cells (HCE) was measured indirectly with the aid of a corneal epithelial cell model in aerobic and microaerophilic conditions via the lactate dehydrogenase release of HCE. Establishing a statement about the immune induction was possible due to the measurement of Interleukin-8 in the supernatants of the infection models.
After the nightly incubation of the conidia in CL cleaning solutions, a lower germination rate was found for all F. petroliphilum isolates than for the F. falciforme isolates in one of the three cleaning solutions. It was remarkable that F. falciforme isolate 2015-96 was insensitive to this CL cleaning solution in this test setup. By contrast, the isolates did not show a different behaviour in the two other used CL cleaning solutions.
It could be also shown that F. petroliphilum isolate 2014-79 germinates more frequently in one of the three tested cleaning solutions than F. falciforme, but at the same time the mycelium formation is effectively inhibited. All other isolates of both spp. behave similarly.
After incubation the CL in CL cleaning solutions, no biofilm formation on the CL could be found in any of the two species in any of the test constellations, which could be due to the short incubation time or the inability of biofilm formation of the tested Fusarium spp. 
In the cytotoxicity and IL-8 experiments, no difference between the two spp. could be found. More realistic conditions in the test setup, such as e. g. a more realistic imitating of the effects of CL on corneal epithelial cells, could possibly reveal any differences.
The natural pathogen reservoir could play the crucial role, why F. petroliphilum is more frequently associated of with corneal infections in CL users in moderate latitudes. A possible explanation could be that F. falciforme predominantly occurs in tropical areas and more often in the soil, whereas F. petroliphilum is more common in indoor areas.
Another important result of my studies was that one of the tested CL cleaning solutions was proven to be ineffective against both Fusarium spp. Consequently, Fusarium would be able to get into the eyes of the CL wearer in large numbers through contamination of the CL in the cleaning vessel and trigger an infection. A further screening of CL cleaning solutions and the documentation of the cleaning solutions used by infected patients could show whether there is a connection between the occurrence of contact lens-associated eye infections and certain CL cleaning solutions.
KW  - Fusarium
KW  - Hornhautinfektionen
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-347774
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TY  - THES
A1  - Knop, Juna-Lisa
T1  - Untersuchungen zur Bedeutung von Spaltprodukten des vaskulär endothelialen (VE-) Cadherin als Auslöser für die Schrankenstörung des Gefäßendothels
T1  - Characterisation of the endothelial barrier-disruptive effects of soluble vascular endothelial (sVE-) cadherin
N2  - Ein Schlüsselereignis, welches dem prognosebestimmenden Organversagen bei systemi-schen Entzündungsprozessen und Sepsis vorangeht, ist die Entwicklung einer mikrovas-kulären endothelialen Schrankenstörung. Das vaskuläre endotheliale (VE-) Cadherin als mechanischer Stabilisator der Endothelbarriere spielt dabei eine wichtige Rolle. In der Inflammation werden Spaltprodukte von VE-Cadherin (sVE-Cadherin) gebildet. Ge-genstand der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Hypothese ob diese Spalt-produkte selbst an der Störung der endothelialen Barrierefunktion beteiligt sind. 
Es wurde hierfür humanes sVE-Cadherin bestehend aus den extrazellulären Domänen EC1-5 (sVE-CadherinEC1-5) generiert. In Messungen des transendothelialen elektrischen Widerstands (TER), mit Immunfluoreszenzfärbungen und Western Blot Analysen wird gezeigt, dass sVE-Cadherin dosisabhängig die Barriere Integrität in primären humanen dermalen Endothelzellen stört. Dies führt zu einer Reduktion von VE-Cadherin und den assoziierten Proteinen α-, γ- und δ-Catenin und ZO-1, die nach der Applikation von sVE-Cadherin an den Zellgrenzen reduziert sind. Die Interaktion zwischen VE-PTP und VE-Cadherin wird durch sVE-CadherinEC1-5 reduziert. Durch pharmakologische Hem-mung der Phosphataseaktivität von VE-PTP mittels AKB9778 wird der durch sVE-CadherinEC1-5-induzierte Verlust der Endothelbarriere aufgehoben. Dagegen zeigt die direkte Aktivierung von Tie-2 mittels Angiopoetin-1 keinen protektiven Effekt auf die durch sVE-CadherinEC1-5 gestörte Endothelbarriere. Weitere Analysen zeigen eine erhöh-te Expression von GEF-H1 durch sVE-CadherinEC1-5. Diese ist ebenfalls durch AKB9778 hemmbar. 
Zusätzlich zu diesen Untersuchungen wurden die Konstrukte EC1-4 und EC3-5 in ver-schiedene Vektoren kloniert, um zu bestimmen, ob die extrazelluläre Domäne 5 von VE-Cadherin die dominante Rolle bei den sVE-Cadherin-vermittelten Effekten spielt. 
Zusammenfassend zeigen diese Untersuchungen zum ersten Mal, dass sVE-CadherinEC1-5 unabhängig von proinflammatorischen Auslösern über die Aktivierung des VE-PTP/RhoA-Signalweges den Zusammenbruch der Endothelbarriere mitversursacht. Dies stellt einen neuen pathophysiologischer Mechanismus dar, der zum Gesamtverständnis der entzündungsinduzierten Barriereveränderungen des Endothels beiträgt.
N2  - A key prognostic event preceding organ failure in sepsis and systemic inflammatory pro-cesses is dysfunction of the microvascular endothelial barrier. The transmembrane pro-tein vascular endothelial (VE-) cadherin is an important prerequisite to stabilize endothe-lial barrier. VE-cadherin is cleaved under inflammatory conditions which results in the release of soluble VE-cadherin (sVE-cadherin). The main hypothesis of this thesis is to investigate whether sVE-cadherin itself directly disrupts the endothelial barrier in the absence of proinflammatory stimuli.
Human sVE-cadherin consisting of extracellular domains EC1-5 (sVE-cadherinEC1-5) was generated and applied onto primary human dermal endothelial cells (HDMECs) for structural and functional analysis. Measurements of transendothelial electrical resistance (TER) and 4 kDa FITC-dectran flux revealed that sVE-cadherinEC1-5 dose-dependently disrupts endothelial barrier integrity. This was confirmed by immunostaining and im-munoblotting analysis which showed that sVE-cadherinEC1-5 treatment reduced overall levels of VE-cadherin and the associated proteins α-, γ- and δ-catenin and ZO-1 as well as their distribution at the cell border of HDMECs. sVE-cadherinEC1-5 treatment reduced the interaction between the phosphatase VE-PTP and VE-cadherin. Accordingly, phar-macological inhibition of VE-PTP using AKB9778 reversed sVE-cadherinEC1-5-induced endothelial barrier loss. Further analysis showed that the increased expression of GEF-H1 by sVE-cadherinEC1-5 is also attenuated by AKB9778. In addition to these studies, the constructs EC1-4 and EC3-5 were cloned into different vectors to determine wheth-er the extracellular domain 5 of VE-cadherin plays the dominant role in sVE-cadherin-mediated effects.
In summary, these studies show for the first time that sVE-cadherinEC1-5 actively con-tributes to breakdown of the endothelial barrier independently of proinflammatory stim-uli via activation of the VE-PTP/RhoA signaling pathway. This represents a new patho-physiological mechanism that adds to the understanding of inflammation-induced endo-thelial barrier changes.
KW  - Endothel
KW  - Sepsis
KW  - Cadherine
KW  - Proteintyrosinphosphatase
KW  - Rho-Kinasen
KW  - VE-Cadherin
KW  - VE-PTP
KW  - RhoA
KW  - ve-cadherin
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-344687
ER  - 
TY  - THES
A1  - Klenk, Johann Christoph
T1  - Effekte von Parathormon auf die Struktur und Komplexierung des Parathormonrezeptors 1
T1  - Effects of parathyroid hormone on the structure and complexation of parathyroid hormone receptor 1
N2  - Der Parathormonrezeptor Typ 1 (PTHR) ist ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor der Gruppe 2 und wichtigster Regulator des Kalziumstoffwechsels. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine neuartige posttranslationale Modifikation des PTHR in Form einer proteolytischen Spaltung der Ektodomäne identifiziert, charakterisiert und deren Regulation beschrieben. Nach langanhaltender Stimulation des Rezeptors mit Agonisten – aber nicht mit Antagonisten – wurde eine Massen- und Mengenzunahme des Rezeptorproteins beobachtet. Es konnte gezeigt werden, dass der Rezeptor unter basalen Bedingungen einer Spaltung unterliegt. Der Massenunterschied entsteht durch die proteolytische Spaltung der Ektodomäne des PTHR, was nachfolgend die Stabilität des Rezeptors beeinträchtigt. Die Spaltung erfolgte innerhalb einer unstrukturierten Schleife der Ektodomäne, welche die Bereiche für die Ligandenbindung miteinander verbindet. Hierbei handelt es sich um eine Region, die im Vergleich zu anderen Gruppe 2-Rezeptoren spezifisch für den PTHR ist. Das durch die Spaltung entstandene N-terminale Fragment bleibt durch eine Disulfidbrücke mit dem Transmembranteil des Rezeptors verbunden. Durch Versuche mit verschiedenen Proteaseinhibitoren konnte die verantwortliche Protease der Familie der zinkabhängigen extrazellulären Proteasen zugeordnet werden. Diese Ergebnisse beschreiben einen Mechanismus wie die Homoöstase des PTHR reguliert sein könnte. In einem zweiten Abschnitt wurde die Interaktion der Adapterproteine NHERF1 und beta-Arrestin2 mit dem PTHR untersucht. Beide Proteine interagierten unabhängig mit dem Rezeptor, wobei NHERF1 über eine PDZ-Domäne konstitutiv an den C-Terminus des Rezeptors bindet. beta-Arrestin2 hingegen bindet nach Aktivierung des Rezeptors und führt zur Desensitisierung des Rezeptors. Mittels biochemischer und mikroskopischer Methoden konnte gezeigt werden, dass beide Proteine gemeinsam einen ternären Komplex mit dem PTHR bilden, welcher durch die direkte Interaktion zwischen NHERF1 und beta-Arrestin2 vermittelt wird. Dies hat zur Folge, dass beta-Arrestin im basalen Zustand durch NHERF1 an den Rezeptor gekoppelt wird. Durch Analyse der Assoziationskinetik mittels Fluoreszenz-Resonanz-Energietransfer-Messungen zeigte sich, dass diese Kopplung zu einer zweifach erhöhten Rekrutierungsgeschwindigkeit von beta-Arrestin2 an den PTHR führt. Somit stellt unterstützt NHERF1 die beta-Arrestin2-vermittelte Desensitisierung des PTHR.
N2  - The Parathyroid hormone receptor type 1 (PTHR) belongs to the class 2 of G-protein coupled receptors (GPCRs) and is the main regulator of calcium homeostasis of the body. The first part of the dissertation describes a novel mechanism of receptor regulation based on a proteolytic cleavage of the receptor’s extracellular domain. Prolonged stimulation with PTH led to an apparent increase in molecular mass and in stability of the PTHR. Biochemical analysis of the receptor protein revealed that the PTHR undergoes posttranslational cleavage. Agonistic but not antagonistic PTH-peptides prevented this cleavage, thereby stabilizing the molecular mass and also increasing the half life of the receptor. The cleavage was shown to occur within an unstructured stretch of the extracellular domain of the receptor, which connects two parts required for ligand binding and which is unique in the PTHR amongst all class 2 GPCRs. The cleaved N-terminal fragment was further connected by a disulfide bridge and could only be released by reducing agents. By testing a panel of different protease inhibitors, a protease belonging to the family of zinc-dependent metalloproteases could be identified to be responsible for the PTHR cleavage. Thus, these findings describe a new mechanism how PTHR homeostasis may be regulated. In the second part, the interaction between the adaptor proteins NHERF1 and beta-arrestin2 with the PTHR was assessed. Both proteins interacted independently with the receptor. While NHERF1 formed a constitutive interaction with the PTHR C-terminus, beta-arrestin2-binding required activation of the receptor. Using biochemical and microscopic methods it was shown that both proteins formed a ternary complex with the receptor. This complex was mediated by a direct interaction between NHERF1 and beta-arrestin2 which has been identified in this work. As a consequence, NHERF1 leads to a coupling of beta-arrestin2 close to the PTHR. Association kinetics of beta-arrestin2 with the PTHR measured by fluorescent resonance energy transfer were two-fold increased in the presence of NHERF, suggesting that the ternary complex facilitates the desensitization of the PTHR by beta-arrestin2.
KW  - Parathormon
KW  - Proteolyse
KW  - Endokrinologie
KW  - Calcium
KW  - Rezeptor
KW  - Retinales S-Antigen
KW  - GPCR
KW  - Matrix-Metalloprotease
KW  - NHERF
KW  - Signaltransduktion
KW  - G-Protein
KW  - GPCR
KW  - Matrix-Metalloproteinase
KW  - NHERF
KW  - signal transduction
KW  - G-protein
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-47288
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kleefeldt, Florian
T1  - Einfluss von CEACAM1 auf die endotheliale Funktion
T1  - Influence of CEACAM1 on endothelial function
N2  - Dem Endothel, welches die luminale Oberfläche aller Blutgefäße auskleidet, kommt eine wichtige Barrierefunktion zwischen Blut und Gewebe zu. Nur durch eine bedarfsgerechte Justierung dieser Barriere, die den Durchtritt von Molekülen und Zellen reguliert, kann die Gewebehomöostase aufrechterhalten werden. Dabei ist das Endothel nicht nur passive Barriere, sondern auch an dieser dynamischen Regulation aktiv beteiligt. Störungen oder Fehlregulationen dieser Prozesse führen zu Pathologien, z.B. Arteriosklerose.
Es ist seit längerem bekannt, dass Carcinoembryonic antigen–related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1), ein Mitglied der Immunglobulin-Superfamilie, die Bildung und Morphogenese neuer Blutgefäße beeinflusst. Die spontane Entwicklung kleiner Arteriosklerose-ähnlicher Läsionen in CEACAM1 knockout (Cc1-/-) Mäusen zeigt, dass CEACAM1 auch für die Homöostase ausgereifter Blutgefäße von Bedeutung ist. Ziel dieser Dissertationsarbeit war daher, den Einfluss von CEACAM1 auf wesentliche Aspekte der Endothelfunktion in Aorten in situ bzw. in Endothelzellkulturen in vitro zu analysieren.
Es konnte zunächst gezeigt werden, dass CEACAM1-defiziente Endothelzellen im Vergleich zu Wildtyp (WT) Endothelzellen eine rundlichere Zellmorphologie mit meanderförmigen Zellgrenzen und interzellulären Lücken aufweisen. Diese morphologischen Unterschiede stimmen mit Befunden in situ an Aorten von WT und Cc1-/- Mäusen überein. 
Weiterhin wurde eine Translokation der endothelialen NO-Synthase (eNOS) von der Zellmembran in den peri-nukleären Bereich bei CEACAM1-Defizienz festgestellt. Die erhobenen Daten bieten zwei mögliche Erklärungen dafür. Einerseits könnte CEACAM1 durch Interaktion mit eNOS als Membrananker fungieren. Daneben wiesen CEACAM1-defiziente Endothelzellen eine erhöhte Expression des Enzyms APT1 auf, welches eNOS depalmitoyliert. Die daraus resultierende, ebenfalls nachgewiesene geringere Palmitoylierung könnte auch zur verminderten Membran-lokalisation von eNOS beitragen.
Zur endothelialen Funktion gehört, die Adhäsion von Blutzellen an die Gefäßwand weitestgehend zu beschränken. CEACAM1-defiziente Endothelzellen zeigten im Vergleich zu WT Endothelzellen eine verstärkte Adhäsivität gegenüber murinen und humanen Monozyten. Ähnliche Unterschiede wurden für Aortenexplantate aus WT und Cc1-/- Mäusen festgestellt. Dies ist einerseits mit einer verstärkten Expression des Zelladhäsionsmoleküls ICAM-1 bei CEACAM1-Defizienz erklärbar. Darüber hinaus vermittelt die Glykokalyx anti-adhäsive Eigenschaften. Aus Vorbefunden war bekannt, dass die endotheliale Glykokalyx in der Aorta von Cc1-/- Mäuse reduziert ist. Im Rahmen dieser Arbeit konnte dies auf eine verstärkte Expression der Glykokalyx-degradierenden Enzyme MMP9, Chondroitinase sowie Hyaluronidase-2 in Cc1-/- Endothelzellen zurückgeführt werden. 
Eine erhöhte Permeabilität stellt einen Indikator für ein dysfunktionales Endothel, eines der initialen Schritte in der Pathogenese der Arteriosklerose, dar. Zur Analyse der aortalen Permeabilität wurde ein modifizierter Miles-Assay etabliert. Unter Verwendung etablierter muriner Arteriosklerosemodelle konnte gezeigt werden, dass dieser Assay eine Störung der vaskulären Permeabilität bereits vor Auftreten makroskopischer Veränderungen zuverlässig detektiert.
Im Rahmen der folgenden Analysen an WT und Cc1-/- Mäusen zeigte sich ein altersabhängiger Effekt von CEACAM1 auf die Gefäßpermeabilität: Aorten von 3 Monate alten Cc1-/- Mäuse wiesen eine im Vergleich zum WT erhöhte Gefäßpermeabilität auf, welche wahrscheinlich Folge einer verzögerten Gefäßreifung ist. Im Alter von 9 Monaten zeigte sich dagegen ein entgegengesetztes Bild. Dies wurde auf eine verstärkte Expression des die Barriere schädigenden Inflammationsmediators TNF-α in 9 Monate alten WT Mäusen zurückgeführt. 
Außerdem modulierte CEACAM1 die TNF-α-vermittelte Lockerung der endothelialen Barriere, indem es die Phosphorylierung von Adherens Junction Proteinen beeinflusste. Basal stabilisierte CEACAM1 die endotheliale Barriere durch Hemmung der Phosphorylierung von Caveolin-1, welches Adherens Junctions destabilisiert. Unter Einfluss von TNF-α war CEACAM1 verstärkt im Bereich von Adherens Junctions lokalisiert und rekrutierte dort Src-Kinase. Src-Kinase wiederum destabilisierte Adherens Junctions durch Phosphorylierung von β-Catenin, was in verstärkter Gefäßpermeabilität resultierte. Dagegen führte TNF-α in CEACAM1-defizienten Endothelzellen zu einer Dephosphorylierung von Caveolin-1 und β-Catenin, wodurch Adherens Junctions und damit die endotheliale Barriere stabilisiert wurden. Diese CEACAM1-abhängige differenzielle Regulation der Stabilität von Adherens Junctions unter TNF-α trägt wahrscheinlich maßgeblich zu den Unterschieden der vaskulären Permeabilität in 3 bzw. 9 Monate alten WT und Cc1-/- Mäusen bei.

Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass CEACAM1 zentrale Funktionen des Endothels und hierüber die Homöostase reifer Gefäße beeinflusst. Da eine Expression von CEACAM1 auch in arteriosklerotischen Plaques nachgewiesen werden konnte, soll in weiteren Untersuchungen auch der Beitrag von CEACAM1 zur arteriosklerotischen Plaquebildung analysiert werden.
N2  - The endothelium forms the inner surface of blood vessels and therefore is critically involved in forming a barrier between the intraluminal blood and the surrounding tissue. Adequate regulation of this barrier regarding extravasation of molecules and cells is mandatory to maintain tissue homeostasis. Thereby the endothelium is not only a passive barrier but regulates barrier function in an active and dynamic manner. Malfunction and dysregulation of these processes promote pathologies, i.e. atherosclerosis.
It is known, that Carcinoembryonic antigen–related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1), a member of the immunoglobulin superfamily, modulates the formation and morphogenesis of new blood vessels. In addition, spontaneous development of small atherosclerosis-like lesions within the aorta of CEACAM1-deficient (Cc1-/-) mice indicates the involvement of CEACAM1 in homeostasis of mature blood vessels. Therefore, the aim of this study was to analyze the effect of CEACAM1 on central aspects of endothelial function in situ (aortic tissue) and in vitro (endothelial cell cultures).
First it was shown, that CEACAM1-deficient endothelial cells display a rather round cellular morphology with meandering cell boundaries and inter-cellular gaps compared to CEACAM1-expressing cells. These morphologic differences are in agreement with in situ observations in WT and Cc1-/- mice. Furthermore, CEACAM1 deficiency resulted in translocation of endothelial NO-Synthase (eNOS) from the cell membrane towards the peri-nuclear compartment within endothelial cells. Analysis of the underlying mechanisms suggests two scenarios. On the one hand, CEACAM1 might serve as a membrane anchor due to physical interaction with eNOS. On the other hand, expression of the de-palmitoylating enzyme APT1 is upregulated and eNOS palmitoylation is reduced in CEACAM1-deficient endothelial cells. This might also contribute to its reduced location at the cell membrane.
 
Under physiological conditions the endothelium limits adhesion of blood cells to the vascular wall. However, adhesion of murine and human monocytes to cultured endothelial cells was increased when endothelial CEACAM1 was absent. Similar results were obtained using aortic explants of WT and Cc1-/- mice. This was attributed to the increased expression of cell adhesion molecule ICAM-1 in Cc1-/- endothelial cells. Furthermore, the glycocalyx of endothelial cells greatly contributes to anti- adhesive properties. Based on preliminary results which showed a reduced endothelial glycocalyx in aortae from Cc1-/- mice compared to WT mice, we found a higher expression of the glycocalyx-degrading enzymes MMP-9, chondroitinase and hyaluronidase-2 in Cc1-/- compared to WT endothelial cells.
Enhanced vascular permeability indicates a dysfunctional endothelium, which is the initial step in the pathogenesis of atherosclerosis. To analyze aortic permeability a modified Miles-assay was established. Using well-characterized murine atherosclerosis models, it was shown that this assay reliably detects alterations in vascular permeability prior to macroscopically visible morphological alterations. CEACAM1 had an age-dependent effect on vascular permeability: aortae from 3 months old Cc1-/- mice showed increased vascular permeability for Evans blue compared to aortae from age-matched WT mice most likely due to delayed vascular maturation. Interestingly, this situation was completely reversed at the age of 9 months. This was attributed to enhanced aortic expression of the permeability promoting inflammatory mediator TNF-α in 9 month old WT mice compared to age-matched Cc1-/- mice. Moreover, CEACAM1 modulated the TNF-α-dependent increase in vascular permeability by affecting adherens junction phosphorylation. Under basal conditions CEACAM1 stabilizes endothelial barrier by inhibition of caveolin-1 phosphorylation known to destabilize adherens junctions. In the presence of TNF-α, CEACAM1 translocate to endothelial adherens junctions and recruits Src kinase which destabilizes adherens junctions by phosphorylation of β-catenin resulting in enhanced vascular permeability. In contrast, in CEACAM1-deficient endothelial cells TNF-α promotes dephosphorylation of caveolin-1 and β-catenin thus stabilizing adherens junction complexes and endothelial barrier. This CEACAM1-dependent differential regulation of adherens junction complex stability presumably contributes substantially to the differences in vascular permeability observed in WT and Cc1-/- mice at the age of 3 and 9 months, respectively.
 
In summary, this study shows that CEACAM1 influences central aspects of endothelial functions and thereby affects homeostasis of mature blood vessels. Since expression of CEACAM1 was observed in endothelium covering atherosclerotic plaques, further studies will investigate the contribution of CEACAM1 to atherosclerotic plaque formation.
KW  - Endothel
KW  - Permeabilität
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-201726
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kirchner, Juliane
T1  - Die Veränderungen der Tight Junction-Proteine der Blut-Rückenmarkschranke in einem neuropathischen Schmerzmodell bei Ratten
T1  - Tight junction proteins in the blood-spinal cord barrier in neuropathic pain
N2  - Neuropathische Schmerzen treten in der klinischen Praxis häufig auf und
beeinträchtigen in hohem Maße die Lebensqualität der Patienten. Bedingt durch eine
Schädigung somatosensorischer Nervenstrukturen im peripheren oder zentralen
Nervensystem ist der Schmerz meist durch eine Allodynie, Hyperalgesie oder
einschießende Schmerzen charakterisiert. Diese Symptome lassen sich durch
gängige Schmerzmittel kaum lindern. In jüngerer Zeit rückte die Blut-Rückenmarkschranke immer mehr in den Fokus verschiedener Untersuchungen, da auch
einige nicht-schmerzhafte Erkrankungen (z.B. Multiple Sklerose und Amyotrophe
Lateralsklerose) zur Veränderung dieser Barriere mit folgender Permeabilitätserhöhung
durch reduzierte Tight Junction-Protein-Expression führen. Die Blut-
Rückenmarkschranke dichtet Gefäße des Rückenmarks ab und verhindert das
Eindringen toxischer oder proanalgetischer Mediatoren in das zentrale Nervensystem.
Dafür ist die Funktion der Tight Junction-Proteine zur Aufrechterhaltung dieser Barriere
essentiell. Dennoch konnte die Rolle der Blut-Rückenmarkschranke bei Neuropathie
noch nicht vollständig erörtert werden. Die Untersuchungen meiner Arbeitsgruppe
konnten bereits zeigen, dass eine lockere Ligatur des N. ischiadicus bei Ratten (CCI;
chronic constriction injury) zur Entwicklung einer thermischen und mechanischen
Hyperalgesie sowie eingeschränkten motorischen Funktionen führt. Zudem konnte
eine Störung der Blut-Rückenmarkschranke nach einer CCI nachgewiesen werden, da
es Tracern unterschiedlicher molekularer Größe möglich war das Rückenmark zu
penetrieren. Daher sollte im Rahmen dieser Dissertation untersucht werden, inwieweit
es zu einer Veränderung unterschiedlicher Tight Junction-Proteine nach peripherer
Nervenverletzung (CCI) kommt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass eine CCI zu einer
Herabregulation der mRNA-Expression von Claudin-1, Claudin-19, Tricellulin und
Occludin im Rückenmark führt, wobei diese Veränderungen insbesondere 7 und 14 d
nach der CCI auftraten. Die membranäre Expression dieser Proteine im Rückenmark
blieb bis auf Occludin unverändert, das 7 d nach der CCI signifikant reduziert war. Am
deutlichsten waren jedoch Claudin-5 und ZO-1 verändert. Folglich vermindert eine CCI
signifikant die Claudin-5-mRNA sowie die Immunreaktivität in isolierten Kapillaren des
Rückenmarks. Das Ankerprotein ZO-1 war sogar auf allen Ebenen, also in der Genals
auch Proteinexpression, und darüber hinaus in den Rückenmarkskapillaren
signifikant reduziert.

Die Interpretation dieser Ergebnisse legt nahe, dass ZO-1, und zum Teil auch
Claudin-5, für die gestörte Blut-Rückenmarkschranke verantwortlich sind und die
anderen untersuchten Proteine vermutlich nur eine untergeordnete Rolle spielen. Die
Bedeutung der Tight Junction-Proteine in der Blut-Rückenmarkschranke konnte somit
weiter untermauert werden. In zukünftigen Untersuchungen wäre es wichtig den
Signalweg, der zur Veränderung der Tight Junction-Proteine führt sowie die
subzelluläre Lokalisation zu untersuchen, um Möglichkeiten zum Wiederverschluss
der Barriere zu finden. Somit könnten Therapien zur Aufrechterhaltung der Blut-
Rückenmarkhomöostase den neuropathischen Schmerz unter Umständen kausal, und
nicht nur symptomatisch, behandelbar machen.
N2  - Chronic neuropathic pain is common in clinical practice and it greatly impairs the
quality of life of patients. Due to a lesion or disease of the peripheral or central nervous system neuropathic pain is characterized by allodynia, hyperalgesia and spontaneous
pain. The treatment of neuropathic pain remains a challenge since conventional pain
treatment is not effective in alleviating most types of neuropathic pain. Lately a lot of
research has focussed on the function of the blood-spinal cord barrier (BSCB) since
some non-painful diseases (e.g. multiple sclerosis and amyotrophic lateral sclerosis)
compromise the barrier and lead to reduced tight junction protein expression. The
BSCB prevents leakage of molecules such as pronociceptive and toxic mediators into
the spinal cord. Tight junction proteins are essential in maintaining this barrier by
restricting the paracellular diffusion pathway. Nevertheless, the pathophysiology of
neuropathic pain is not completely understood. Recently, this scientific work group
observed that rats with a loose ligation of the sciatic nerve (CCI) developed thermal
and mechanical hypersensitivity and reduced motor performance. The BSCB became
permeable for small and large tracers indicating a breakdown of the barrier. This study
was therefore designed to explore selected tight junction proteins after nerve injury
using CCI. The mRNA expression of claudin-1, claudin-19, tricellulin and occludin was
significantly reduced at 7 and 14 days after CCI. No alteration in protein expression
was observed at any chosen time point except for occludin which was significantly
decreased 7 days after CCI. In addition, CCI leads to a reduction of tight junction
proteins most pronounced for claudin-5 an ZO-1. Claudin-5 mRNA expression and
immunoreactivity in spinal cord capillaries is significantly reduced after CCI. The
anchor protein ZO-1 is even downregulated at mRNA and protein levels in the whole
lumbar spinal cord as well as in the spinal cord capillaries. In conclusion, this research
shows that ZO-1 and in part claudin-5 are necessary for maintaining the BSCB while
other tight junction proteins possibly play a minor role for the tightness of the barrier.
These results further emphasize the importance of tight junction proteins in the BSCB.
In future research the signaling pathway and regulation of these tight junction proteins
should be explored as barrier sealing could be a possibility for pain relief in the future.
KW  - Tight junction
KW  - Neuralgie
KW  - Blut-Rückenmarkschranke
KW  - Neuropathischer Schmerz
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-222634
ER  - 
TY  - THES
A1  - Katzorke, Andrea
T1  - Der Einfluss von APOE4, MCI und tDCS-augmentiertem kognitiven Training auf die Leistung und hämodynamische Reaktion während Wortflüssigkeitsaufgaben
T1  - The impact of APOE4, MCI and tDCS-augmented cognitive training on performance and hemodynamic response during verbal fluency tasks
N2  - Jeder Zwanzigste im Alter von über 60 Jahren ist von einer Demenzerkrankung betroffen. Mit zunehmendem Alter steigt der Anteil Betroffener drastisch. Hierbei ist die Alzheimer-Demenz (AD) der häufigste Subtyp der Demenzerkrankungen. Symptomatisch ist diese Erkrankung vorwiegend charakterisiert durch ein Nachlassen der Gedächtnisfunktionen; neuropathologisch weisen Patienten mit AD neurofibrilläre Bündel von Tau-Protein-Ablagerungen, Amyloid-β (Aβ) Plaques sowie einen verringerten zerebralen Blutfluss auf.
Aktuell gibt es noch keine Behandlungsmöglichkeit, um die Erkrankung deutlich zu verlangsamen oder zu stoppen. Bereits Jahrzehnte vor Diagnosestellung der AD beginnen die pathologischen Mechanismen. Aktuelle Behandlungsmethoden setzen jedoch häufig erst nach Diagnosestellung einer AD an, also zu einem Zeitpunkt, an dem das Gehirn schon eine deutliche Neurodegeneration aufweist. Die Untersuchung von Risikogruppen zur Identifikation von frühen Biomarkern und nebenwirkungsarmen Behandlungsmethoden bietet ein großes Potential, um die Erkrankung möglichst früh entdecken und verlangsamen oder vielleicht sogar stoppen zu können. Risikogruppen im späteren Lebensabschnitt sind beispielsweise Träger des genetischen Hauptrisikofaktors Apolipoprotein-E4 (APOE4), Patienten mit einer subjektiven kognitiven Beeinträchtigung sowie Patienten mit einer objektiven leichten kognitiven Beeinträchtigung (engl. mild cognitive impairment; MCI).
Die Untersuchung der hämodynamischen Reaktion mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) ist aufgrund der einfachen und kostengünstigen Einsetzbarkeit dieser Methodik besonders praktikabel. Auch der wiederholte Befund einer reduzierten hämodynamischen Reaktion bei Patienten mit AD scheint vielversprechend. Untersuchungen mit AD-Risikogruppen gibt es bisher jedoch nur wenige; zudem weisen diese uneindeutige Befunde auf.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher die Untersuchung der hämodynamischen Reaktion bei den Risikogruppen ‚APOE4‘ und ‚MCI‘ im Vergleich zu gesunden Kontrollen während Wortflüssigkeitsaufgaben, die mittels fNIRS bereits gut etablierte Aufgaben darstellen. Des Weiteren wird in der vorliegenden Arbeit die Wirkung einer nebenwirkungsarmen Behandlungsmethode im Vergleich zu einer sham-Behandlung bei der Risikogruppe ‚subjektive kognitive Beeinträchtigung‘ untersucht. Bei dieser Behandlungsmethode handelt es sich um ein mittels transkranieller Gleichstromstimulation (engl. transcranial direct current stimulation; tDCS) augmentiertes kognitives Training.
Es zeigt sich für die Risikogruppe APOE4 bei gleicher Leistung im Vergleich zu Trägern anderer Allelvarianten eine verminderte hämodynamische Reaktion im typischerweise aufgabenspezifisch genutzten inferioren frontalen Gyrus. Parallel dazu weist der mediale frontale Gyrus, ein Teil des frontoparietalen Kontrollsystems, eine verstärkte hämodynamische Reaktion auf. Bei der Risikogruppe MCI zeigt sich neben einer schlechteren Testleistung eine verminderte hämodynamische Reaktion des infe-rioren frontotemporalen Kortex, welcher den inferioren frontalen Gyrus umfasst. Das tDCS-augmentierte kognitive Training bewirkt nicht nur einen gruppenunspezifischen Anstieg der hämodynamischen Reaktion im inferioren frontotemporalen Kortex, die tDCS verstärkt diesen Effekt im Vergleich zur sham-Stimulation noch zusätzlich. Dies geht jedoch nicht mit einer Veränderung der Testleistung einher.
Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass eine reduzierte hämodyna-mische Reaktion bereits in frühen Krankheitsstadien der AD detektierbar ist und dies möglicherweise als Biomarker für eine frühzeitige Detektion und Behandlung genutzt werden könnte. Des Weiteren bietet die tDCS für frühe Krankheitsstadien der AD das Potential einer nebenwirkungsarmen Behandlungsmethode.
N2  - At least one in 20 people aged 60 or older are affected by dementia; the proportion affected increases dramatically with age. Alzheimer´s disease (AD) is the most common subtype of dementia disorders and is symptomatically mainly characterized by a deteriorating memory. Neuropathologically, AD patients exhibit neurofibrillary tangles consisting of tau proteins, amyloid plaques and a decreased cerebral blood flow. To date, there is no treatment option to slow down or stop the disease considerably. The pathological mechanisms already begins 10 to 25 years before patients are diagnosed. However, current treatment methods are not implemented until after diagnosis, at which point the brain is already considerably damaged. Hence, the investigation of risk groups has great potential to identify early biomarkers and treatment methods in order to detect the disease as early as possible and slow down or stop it. Risk factors for the development of AD include the presence of the genetic major risk factor Apolipoprotein-E4 (APOE4), the presence of a subjective cognitive impairment and the presence of an objective mild cognitive impairment (MCI).
Investigating the hemodynamic response by using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is easy and cost-effective. The repeated result of a decreased hemodynamic response in patients with AD by using fNIRS is promising. However, investigations using fNIRS in risk groups of AD are few and inconclusive.
The present dissertation aims to investigate the hemodynamic response of the risk groups “APOE” and “MCI” in comparison to healthy controls during verbal fluency tasks, which are well-established tasks for fNIRS. Furthermore, the effect of a treatment option compared to a sham-treatment was investigated in the risk group “subjec-tive cognitive impairment.” The treatment option of choice was transcranial direct current stimulation (tDCS) augmented cognitive training, which is poor in side-effects.
The data analysis reveals a decreased hemodynamic response in the inferior frontal gyrus and an increased hemodynamic response in the medial frontal gyrus for the risk group APOE4 in comparison with carriers of other allelic variants. The groups did not differ regarding test performance. While having a decreased test performance, the MCI-group had a similarly decreased hemodynamic response in the inferior frontotemporal cortex compared to the healthy controls. The tDCS-augmented cognitive training led to an increase of the hemodynamic response of the inferior frontotemporal cortex for the verum- as well as sham-group. Verum-tDCS further enhanced this effect.
All in all, our results suggest that a decreased hemodynamic response is detectable in early phases of AD and could be useful as a biomarker for early detection and treatment. Furthermore, transcranial direct current stimulation has potential as a treatment method for AD.
KW  - Alzheimerkrankheit
KW  - Frühdiagnostik
KW  - Therapie
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-169672
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kastner, Carolin
T1  - LASP1 – ein neuer, phosphorylierungs-abhängiger Bindungspartner von CrkL in CML
T1  - LASP1 – a new, phosphorylation-dependent binding partner of CrkL in CML
N2  - Das Verständnis der molekularen Mechanismen, die einer malignen Erkrankung zugrunde liegen, ist der Schlüssel zur Entwicklung zielgerichteter und effektiver therapeutischer Möglichkeiten. Für das LIM und SH3 Domänen Protein 1, LASP1, konnte im Kontext zahl-reicher Tumorerkrankungen wie dem Mamma-Karzinom, dem Prostata-Karzinom oder dem Ovarial-Karzinom eine Überexpression ebenso wie eine Korrelation mit Aggressivität und Prognose der Tumorerkrankung gezeigt werden. Bisher war eine Relevanz von LASP1 jedoch nur für solide Tumorerkrankungen nachgewiesen worden. Kürzlich allerdings wurde lasp1 als eines von 6 Genen identifiziert, die eine exaktere Vorhersage von Krankheitsprogress und -rezidiv bei Patienten mit einer chronischen myeloischen Leukämie (CML) zulassen sollen. Zudem konnte, wie bereits bei zahlreichen anderen, soliden Tumorerkrankungen, eine signifikante Überexpression des lasp1-Gens in CML-Zellen nachgewiesen werden.Basierend auf diesen neuen Erkenntnissen beschäftigte ich mich im Rahmen dieser Arbeit mit der Frage, welche Funktion LASP1 im Netz der einer CML zugrunde liegenden, molekularen Mechanismen übernimmt. Mittels verschiedener Interaktionsassays konnte LASP1 als ein neuer, phosphorylierungs-abhängiger Bindungspartner von CrkL, dem wohl prominentesten Substrat der BCR-ABL-Kinase, identifiziert werden. Dabei impliziert das Attribut „phosphorylierungs-abhängig“ sowohl den Phosphorylierungsstatus von LASP1 als auch des Interaktionspartners CrkL. Wie in Vorarbeiten gezeigt, stellt das Tyrosin 171 in der Aminosäurensequenz von LASP1 eine Phosphorylierungsstelle für die BCR-ABL-Kinase dar; mit LASP1 wurde somit auch ein neues Substrat dieser konstitutiv aktiven Tyrosinkinase entdeckt. Phosphoryliert an Tyrosin 171 kann LASP1 an die SH2-Domäne von CrkL, genauer an das FLVR-Motif innerhalb dieser, binden. Jedoch selbst an Tyrosin 207 durch die BCR-ABL-Kinase phosphoryliert, blockiert CrkL die eigene SH2-Domäne durch intramolekulare Wechselwirkungen für andere Protein-Protein-Interaktionen in gewissem Umfang. Diese neu gewonnenen Erkenntnisse liefern ein weiteres Puzzlestück zum Verständnis des molekularen Netzwerks, das einer CML-Erkrankung zugrunde liegt und tragen so dazu bei, die Therapieoptionen dieser stetig zu verbessern.
N2  - Understanding the molecular mechanisms underlying a malignant disease makes it possible to develop targeted and effective therapeutic options. For numerous malignant disease such as breast cancer, prostata cancer or ovarial cancer it has been shown that the LIM and SH3 domain protein 1, LASP1, is overexpresssed and that there is a correlation with regard to aggressive growth and outcome of the tumour. So far relevance of LASP1 has only been proven for solid tumours. However recently lasp1 was identified as a component of six genes that may allow to predict more reliably disease´s progress and relapse in CML patients. In addition to that a significant overexpression of lasp1 in CML cells has been discov-ered, a phenomenon already known from a lot of solid malignant tumours. Based on these new findings, i dealt with the issue of the function of LASP1 in the network of molecular mechanisms underlying CML. Using different kinds of interaction assays, LASP1 was identified as a new, phosphorylation-dependent ligand of CrkL, the most prominent substrate of the BCR-ABL-kinase. In this case the attribute "phosphorylation-dependent“ refers to the phosphorylation status of LASP1 as well as of its binding-partner CrkL. As shown in preliminary studies, tyrosine 171 is a phosphorylation site for BCR-ABL-kinase within the AS sequence of LASP1; therefore, with LASP1, a new substrate of this constitutive active tyrosine kinase has been discovered. When phosphorylated on tyrosine 171, LASP1 is able to bind to the SH2-domain of CrkL, more exactly to the FLVR-motive within this domain. But when CrkL is phos-phorylated on tyrosine 207 by BCR-ABL-kinase, there are intramolecular interactions that block the SH2-domain of CrkL for other protein-protein-interactions. These new findings help to understand the molecular network under-lying a CML disease and may contribute to continuous improvement of therapeutic options.
KW  - Chronisch-myeloische Leukämie
KW  - Proteinsynthese
KW  - Domäne <Biochemie>
KW  - Proteininteraktion
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-187539
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kanis, Julia Birgit
T1  - Elterliches Wissen, Selbsthilfe und psychotherapeutische Intervention bei nicht-organischen Schlafstörungen im Kleinkindalter
T1  - Non-organic sleep disorders in infancy: An in-depth analysis of parental knowledge, self-help and psychotherapeutic intervention
N2  - Für eine gesunde kindliche Entwicklung ist besonders in der frühen Kindheit
guter Schlaf sehr wichtig. Gerade im Baby- und Kleinkindalter sind
Schlafschwierigkeiten jedoch ein häufiges Phänomen. Vor allem Ein- und
Durchschlafstörungen kommen vielfach vor, die nicht automatisch mit zunehmendem
Alter eines Kindes remittieren. Sie können persistieren und zum
Teil auch schwerwiegende Folgen für die kindliche Entwicklung haben. Nicht
nur Hyperaktivität, Reizbarkeit und Aggressivität treten bei Kindern mit
Schlafstörungen gehäuft auf, sondern auch Tagesmüdigkeit, Konzentrationsund
Gedächtnisstörungen sowie kognitive Beeinträchtigungen können die
Folge sein. Darüber hinaus können Depressionen, Angststörungen und
Übergewicht langfristige Folgen von Schlafstörungen sein. Auch wirken sich
die Schlafstörungen bei jungen Kindern negativ auf die Eltern aus. Daher
ist es wichtig, Schlafprobleme im frühen Kindesalter zu erkennen, ernst zu
nehmen und frühzeitig zu behandeln.
Die vorliegende Arbeit besteht aus drei Teilen. Es wurden das elterliche
Wissen über Schlaf im Kleinkindalter sowie eine Auswahl von Elternratgeberliteratur
für kindliche Schlafprobleme untersucht. Ferner wurde das
multimodale Elterntrainingsprogramm „Mini-KiSS“, ein Elterntraining für
Kinder bis vier Jahren mit Schlafstörungen (Schlarb_2014), hinsichtlich
seiner externen Validität betrachtet.
Da Eltern diejenigen sind, die als erste mit den Schlafproblemen ihres
Kindes konfrontiert sind, sollten sie kindliche Schlafstörungen als diese
erkennen und auch einschätzen können, um ggf. weiterführende Maßnahme
einzuleiten. Deshalb ist es wichtig, dass Eltern über den kindlichen Schlaf
informiert sind. Um dieses elterliche Wissen über Schlaf von jungen Kindern
zu erfassen, wurde ein Fragebogen entwickelt, in dem Anwendungs- und Faktenwissen über Schlaf im Baby- und Kleinkindalter erfragt wurden. Dieser
wurde einer Online-Stichprobe (N = 1291) vorgelegt. Insgesamt verfügten die
Eltern über ein gutes Wissen, sie beantworteten 65% der Fragen korrekt. Es
zeigte sich jedoch ein Unterschied zwischen dem Anwendungswissen, wo die
Eltern 72% korrekt beantworteten und dem Faktenwissen, wo die Eltern 61%
der gestellten Fragen korrekt beantworteten. Allerdings wurden auch Unsicherheiten
sowie Wissensdefizite deutlich, die noch genauer erfasst werden
und denen künftig mit unverbindlichen Informations- und Beratungsangeboten
begegnet werden sollte. Insbesondere bei den Interventionsmöglichkeiten
zum Umgang mit einer Schlafproblematik im Kleinkindalter wurde ein
Dissens deutlich, der sich auch in der nachfolgenden Analyse von Elternratgeberliteratur
für Schlafschwierigkeiten widerspiegelte. Es wurden
Literaturanalysen über Ratgeber für das Kindesalter einerseits und für das
Baby- und Kleinkindalter andererseits durchgeführt. Dabei konnte gezeigt
werden, dass die Autoren entweder eine Position zum lerntheoretischen
Ansatz der graduierten Extinktion bezogen und diese Methode empfohlen
oder das Co-Sleeping, also das gemeinsame Schlafen von Eltern und Kind
in einem Bett, favorisierten. Zudem wurde in der vorliegenden Arbeit das
multimodale Elterntraining Mini-KiSS bezüglich der externen Validität im
Langzeitverlauf erfolgreich überprüft. Das Elterntraining richtet sich an
Eltern von Kindern im Alter von sechs Monaten bis vier Jahren mit Schlafstörungen
und findet in Form von sechs aufeinanderfolgenden Elternabenden
statt. Durch das Training kam es zu signifikanten Verbesserungen des kindlichen
und mütterlichen Schlafes, diese bis zur Ein-Jahres-Katamnese stabil.
Auch weitere mit problematischem kindlichem Schlafverhalten assoziierte
Parameter, wie das allgemeine kindliche Problemverhalten sowie die elterliche
Gesamtbelastung, konnten nachhaltig reduziert werden. Im Rahmen
der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich die Intervention
sowohl auf das Kind als auch auf die Eltern positiv auswirkte, was auch
anhand von objektiven Verfahren bestätigt werden konnte. Zusammengefasst leistet diese Arbeit somit mit der Befragung einer großen Online-Stichprobe zu frühkindlichem Schlaf, der literaturanalytischen Betrachtung
ausgewählter Ratgeberliteratur sowie der erfolgreichen Prüfung
der externen Validität des Mini-KiSS-Trainings einen wichtigen und richtungsweisenden
Beitrag zur aktuellen Forschung im Bereich der nichtorganischen
Schlafstörungen im Kleinkindalter.
N2  - A good night’s sleep is highly important for the healthy development of
children. Especially during infancy, many children suffer from sleep difficulties.
Commonly, these children have problems falling asleep or sleeping
through the night that do not automatically remit with age. They can persist
and have severe consequences for the child. Hyperactivity, irritability and
aggression do more often occur in children with sleep disorders as well as
concentration deficits and memory disorders compared to children without
sleep disorders. Long-term outcomes as depression, anxiety disorders and
obesity are also possible outcomes of childhood sleep disorders. Besides,
sleep disorders in young children do also have negative consequences for
parents and parental health. Due to this, it is of high importance to be aware
of sleep problems in childhood, to give attention to them and to have them
treated properly.
This work consists of three parts. First, parental sleep-related knowledge
as well as second guidebooks on sleep in childhood were analyzed. Third,
the multimodal parent education program “Mini-KiSS” (Schlarb_2014) was
tested for long-term effects on both children and parents.
As parents are the first to be directly affected by their child‘s sleep difficulties,
it is of high importance for them to react properly in order to possibly
take action. Little is known about the knowledge of German parents about
sleep in children, and about how they react when faced with sleep problems
of their children. Therefore, a preliminary, primarily descriptive demographic
survey on applied and theoretical sleep-related knowledge was carried out
(N = 1291). Taken together, the results showed a good parental knowledge on
sleep. However, knowledge deficits as well as insecurities concerning certain
topics could also be shown. In the future consulting services for information only and without responsibility for parents should be established. Especially
concerning the debate on handling sleep problems in infancy a debate
became clear which also applied to the following analysis of guidebooks on
sleep disorders in early childhood. Guidebooks for both sleep problems in
infancy and school-aged children were analyzed concerning different criteria.
Results showed that authors stood in either for the extinction approach
or for co-sleeping. In addition, the multimodal parent education program
Mini-KiSS was tested successfully for external validity. The program is
addressed to parents of infants aged six months to four years and consists of
six sessions for parents. Results showed positive effects on both children and
parents which could also be shown by means of objective data. Improvements
of both maternal and infantile sleep remained stable up to one year after
training. Moreover, further with problematic sleep associated parameters
of both children and parents were significantly reduced up to the one-year
follow up.
Taken together, the presented work contributes both vitally and indicatory
to current research in the field of non-organic sleep disorders in infancy with
an encompassing demographic survey on sleep in infancy, the analysis of
selectively picked guide books and furthermore, the efficient verification of
the multimodal parent training Mini-KiSS.
KW  - Schlafstörung
KW  - Kinderschlaf
KW  - psychotherapeutische Intervention
KW  - Sleep in children
KW  - psychotherapeutic intervention
KW  - Kleinkind
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-133432
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jürgens, Constantin Johannes Sebastian
T1  - Untersuchungen zum antiproliferativen Potential von Stoffwechselinhibitoren bei tumorphysiologischen Sauerstoffkonzentrationen
T1  - Investigations on antiproliferative potential of metabolism inhibibitors in the presence of tumor physiological concentrations of oxygen
N2  - Das Ziel der Arbeit war zu untersuchen, ob der Stoffwechsel kolorektaler Karzi-nomzellen geeignete Targetstrukturen für mögliche therapeutische Ansätze aufweist. In Krebszellen induziert sowohl der Warburg-Effekt bei Normoxie als auch die anaerobe Glykolyse bei Hypoxie eine massive Bildung von Laktat. Wird die Krebszelle dauerhaft daran gehindert, die für die Glykolyse notwendi-gen Reduktionsäquivalente NADH+H+ mit Hilfe der Laktatdehydrogenase zu reoxidieren und/oder Laktat über die Transporter MCT1 und MCT4 nach außen zu schleusen, dann löst diese Kombination aus Mangelsituation und intrazellulärer Ansäuerung den apoptotischen Zelltod aus. Für die Situation in vivo ist entscheidend, dass auch Zellen von Normalgeweben zwar Laktat in Hypoxie bilden, dies jedoch keine vorherrschende physiologische Situation darstellt.

Die Hemmstoffe Natriumoxamat (NaOx) für die Laktatdehydrogenase und α-Cyano-4-Hydroxycinnamat (αCHC) für MCT1 und MCT4 wurden an den sechs humanen kolorektalen Karzinomzelllinien Colo741, HCT116, HT29, LS174T, SW620 und WiDr untersucht. Zusätzlich wurde der Glukoseverbrauch und die Laktatbildung bestimmt und die Funktion der Atmungskette überprüft. Die IC50-Werte für 5-FU, NaOx und αCHC wurden bestimmt und danach NaOx in einer Konzentration von 40x10-3 mol/L, αCHC in einer Konzentration von 2x10-3 mol/L und 5-FU in einer Konzentration von 5x10-6 mol/L eingesetzt. Die Zellen wurden bei tumorphysiologischen Sauerstoffkonzentrationen von 5 % und 1 % Sauerstoff für bis zu 120 Stunden inkubiert.

Die Funktion der Atmungskette in den Mitochondrien der kolorektalen Karzi-nomzellen wurde u. a. durch Bestimmung wichtiger Kenngrößen wie dem P:O Quotienten und des respiratorischen Kontrollindex (RKI) nachgewiesen. Fünf der sechs Karzinomzelllinien wiesen im Vergleich zur Kontrollzelllinie J774 einen verringerten P:O-Quotienten und respiratorischen Kontrollindex (RKI) auf, was darauf hindeutet, dass die Funktion der Mitochondrien dieser Zellen im Vergleich zu Kontrollzellen zwar verringert war, aber nicht vollständig aufgehoben. Dieses Ergebnis stützt die allgemein akzeptierte Auffassung, dass die meisten Tumore über funktionelle Mitochondrien verfügen.
Durch die Analyse des Glukosestoffwechsels wurden die sechs kolorektalen Zelllinien, die einen unterschiedlich stark ausgeprägten glykolytischen Phänotyp aufwiesen, nach der Stärke der Laktatbildung bei 5 % Sauerstoff in drei Kategorien eingeordnet. Zudem wurde für jede der sechs Zelllinien die Expression von LDH-A, LDH-B sowie MCT-1 und MCT-4 auf Proteinebene nachgewiesen. 

Wesentliches Ziel der Untersuchungen war die Überprüfung des antiprolife-rativen Potentials der beiden Inhibitoren NaOx und αCHC einzeln oder in Kombination mit 5-FU bei den tumorspezifischen Sauerstoffkonzentrationen von 5 % und 1 %. Die Kombination aus NaOx und αCHC induzierte bei 1 % Sauerstoff nach 9 Tagen in Kultur zytotoxische Effekte und war damit so wirksam wie 5x10-6 mol/L 5-FU. Die Zugabe von 5-FU zur Kombination aus NaOx und αCHC führte zu keiner Steigerung des zelltoxischen Effektes. Die beiden Inhibitoren NaOx und αCHC waren für SW620 Zellen weniger wirksam als für Zellen der anderen fünf Zelllinien. Das mehr „oxidative“ Profil von SW620 Zellen (bester P:O-Quotient, geringste Laktatbildung bei 5 % und 1 % Sauerstoff; zudem die höchsten IC50-Werte für NaOx und αCHC) könnte erklären, warum die beiden Stoffwechselinhibitoren, die einen glykolytischen Phänotyp (starke Bildung von Laktat) erfordern, für SW620 Zellen von geringerer Wirksamkeit waren.

Für die Hemmstoffe NaOx und αCHC wurden zytostatische bzw. zytotoxische Effekte in kolorektalen Karzinomzellen gezeigt. Dies deutet darauf hin, dass Krebszellen auf einen ungehinderten glykolytischen Stoffwechsel angewiesen sind. Für beide Hemmstoffe wurde ebenfalls gezeigt, dass sie auch bei tumorre-levanten Sauerstoffkonzentrationen von 5 % und 1 % wirksam sind.
N2  - The aim of the thesis was to investigate whether the metabolism of colorectal carcinoma cells can provide suitable target structures for possible therapeutic approaches. Both the Warburg effect, in the case of normoxia, and anaerobic glycolysis, in the case of hypoxia, induce a massive production of lactate in cancer cells. If a cancer cell can be permanently prevented from reoxidising reduction equivalents NADH+H+ with the help of lactate dehydrogenase, which is necessary for glycolysis, and/or the removal of lactate via the transporters MCT1 and MCT4 can be inhibited, then this combination of a deficiency and intracellular acidification results in the apoptotic death. As far as the in vivo situation is concerned, it is crucial that cells from normal tissue also produce lactate in hypoxia, but that this does not constitute a predominant physiological situation.

Sodium oxamate (NaOx), an inhibitor for the lactate dehydrogenase and α-cyano-4-hydroxy cinnamate (αCHC), an inhibitor for MCT 1 and MCT 4 were examined in the six human colorectal carcinoma cell lines Colo741, HCT116, HT29, LS174T, SW620 and WiDr. In addition, glucose consumption and lactate production were determined as well as the function of the respiratory chain. The half maximal inhibitory concentration (IC50) for 5-FU, NaOx, and αCHC was determined and NaOx was used in a concentration of 40x10-3 mol/L, αCHC in a concentration of 2x10-3 mol/L and 5-FU in a concentration von 5x10-6 mol/L. The cells were incubated for up to 120 hours at tumour physiological concentrations of oxygen of 5% and 1%.

The respiratory chain function in the mitochondria of colorectal carcinoma cells was verified by determining the P:O quotient and the respiratory control index (RCI), two important parameters for respiratory chain function. Five of the six carcinoma cell lines showed a reduced P:O quotient and respiratory control index (RCI), when compared to control cell line J774. These results indicate that the mitochondria of these cells were malfunctioning, but not fully defective. This finding supports the generally accepted view that most tumours possess functional mitochondria.

By analysing the glucose metabolism of the six colorectal cell lines, which showed varying degrees of glycolytic phenotype,these cells were ranked into three categories according to the amount of lactate production at 5% oxygen. Moreover, the expression of LDH-A, LDH-B and MCT-1 and MCT-4 at protein level was confirmed for each of the six cell lines. 

The main focus of the work was to verify the antiproliferative potential of the two inhibitors NaOx and αCHC alone and in combination with 5-FU in the presence of tumour-specific oxygen concentrations of 5% and 1%. At 1% oxygen the combination of NaOx and αCHC induced cytotoxic effects after 9 days of culture, making it as effective as 5x10-6 mol/L 5-FU. The addition of 5-FU to the combination of NaOx and αCHC did not increase the cell-toxic effect. NaOx and αCHC were less effective for SW620 cells then in the other five cell lines. The more "oxidative" profile of SW620 cells (best P:O quotient, least amount of lactate production at 5% and 1% oxygen, and the highest IC50 values for NaOx and αCHC) might explain why the two metabolism inhibitors, which require a glycolytic phenotype (strong lactate production) were less effective in SW620 cells.

Cytostatic or cytotoxic effects of the inhibitors NaOx and αCHC were demon-strated in colorectal carcinoma cells. This indicates that cancer cells are de-pendent on a functioning glycolytic metabolism. Both inhibitors were also effective in the presence of tumour-relevant oxygen concentrations of 5% and 1%.
KW  - Tumorzelle
KW  - Tumorhypoxie
KW  - Stoffwechselinhibitoren
KW  - Natriumoxamat
KW  - alfa-cyano-4-hydroxycinnamat
KW  - kolorektale Karzinomzelllinien
KW  - Warburg-Effekt
KW  - Sauerstoffkonzentration
KW  - Stoffwechsel
KW  - Inhibitor
KW  - Lactatdehydrogenase
KW  - Warburg, Otto
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140061
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jirù-Hillmann, Steffi
T1  - Schlaganfallversorgung: Europäische, deutsche und regionale Perspektiven
T1  - Stroke care: European, national and regional perspectives
N2  - Seit Mitte der 1990er Jahre wurden nationale und regionale Schlaganfallregister in Europa etabliert, die Auskunft über die Versorgungsqualität von Schlaganfallpatienten geben. Bislang lagen nur wenige Daten zu zeitlichen Trends der akuten Schlaganfallversorgung vor. Diese sind jedoch essentiell, um beispielsweise Zusammenhänge zwischen der Einführung potentiell qualitätsverbessernder Maßnahmen und der Entwicklung der Versorgungsqualität feststellen zu können. Die Behandlung von Schlaganfallpatienten auf Stroke Units ist aufgrund der eindeutigen Evidenz aus randomisierten- und Beobachtungsstudien zum Standard geworden. Bislang war unklar, ob demografische und klinische Charakteristika die direkte Aufnahme auf eine Stroke Unit beeinflussen. Zudem war nicht bekannt, ob und wenn ja, in welchem Ausmaß strukturelle Kriterien und der Anteil der Patienten, der auf eine Stroke Unit aufgenommen wurde, die Qualität der Stroke Unit Versorgung beeinflussen. Im Anschluss an die Akutbehandlung im Krankenhaus bzw. nach geeigneten Rehabilitationsmaßnahmen übernehmen pflegende Angehörige häufig die Versorgung der Schlaganfallpatienten im häuslichen Umfeld. Die aktuelle Situation der pflegenden Angehörigen von Schlaganfallpatienten in Deutschland ist bisher jedoch nur unzureichend evaluiert. 
In der vorliegenden Dissertation wurden zunächst im Rahmen des „European Implementation Score“-Projektes zeitliche Trends der Qualität der akuten Schlaganfallversorgung in fünf nationalen europäischen Schlaganfallregistern aus Deutschland, England/Wales/Nordirland, Polen, Schottland und Schweden nach zuvor definierten evidenzbasierten Qualitätsindikatoren berechnet. Im zweiten Schritt wurde anhand von Daten der Arbeitsgemeinschaft Deutscher Schlaganfall Register (ADSR) evaluiert, ob demografische und klinische Patientencharakteristika die direkte Aufnahme auf eine Stroke Unit in Deutschland beeinflussen. Weiterhin wurde der Einfluss struktureller Charakteristika auf die Erfüllung von 11 evidenzbasierter Qualitätsindikatoren in Krankenhäusern, die über eine regionale oder überregionale Stroke Unit verfügen, untersucht. Abschließend wurden im Rahmen des regionalen Telemedizinnetzwerkes TRANSIT-Stroke demografische und klinische Charakteristika von Schlaganfallpatienten, die 3 Monate nach dem Schlaganfall mit dem Erhalt von Pflege durch einen Angehörigen assoziiert waren, identifiziert. Zusätzlich wurden mit standardisierten Erhebungsinstrumenten positive und negative Erfahrungen der Pflege eines Schlaganfallpatienten sowie die selbsteingeschätzte Belastung (deutsche Version des Caregiver Reaction Assessment und Self-Rated Burden Scale) ausgewertet sowie Faktoren, die mit den Pflegeerfahrungen und Belastungen assoziiert sind, evaluiert. 
Auf europäischer Ebene konnten wir einen Zusammenhang zwischen der Einführung eines neuen Qualitätsindikators und der Verbesserung der Qualität beobachten. Dies galt insbesondere für die erstmalige Einführung des Qualitätsindikators Dysphagiescreening im deutschen -(2006) und schwedischen Schlaganfallregister (2007). Somit gibt es Hinweise darauf, dass das Monitoring der Qualität der Schlaganfallversorgung zu Qualitätsverbesserungen bzw. auch zu einer vollständigeren Dokumentation führt. 
Insgesamt konnten wir ein qualitativ hohes Niveau der akuten Schlaganfallversorgung auf Stroke Units in Deutschland gemäß evidenzbasierter Qualitätsindikatoren feststellen. Patienten mit einem ischämischen Schlaganfall, die am Wochenende aufgenommen wurden (p<0,0001), innerhalb von 3 Stunden nach Symptombeginn im Krankenhaus aufgenommen wurden (p<0,0001), hypertensiv waren (p<0,0001), unter einer Hyperlipidämie (p<0,0001) litten, wurden mit einer höheren Wahrscheinlichkeit auf einer Stroke Unit aufgenommen. Dagegen hatten Patienten mit einem schwereren Schlaganfall (NIHSS>15) eine geringere Chance, auf einer Stroke Unit aufgenommen zu werden (p<0,0001). Der Einfluss struktureller Charakteristika auf die Qualität der Stroke Unit Versorgung war gering. Eine Verbesserung der Qualität könnte noch durch einen höheren Anteil der auf einer Stroke Unit aufgenommenen Patienten erreicht werden.
Im Rahmen der Nachbefragung von Patienten im regionalen Telemedizinnetzwerk TRANSIT-Stroke stellten Frauen mit 70,1% den größten Anteil der pflegenden Angehörigen dar. 74,4% der pflegenden Angehörigen war älter als 55 Jahre. In univariablen und multivariablen logistischen Regressionsanalysen waren ein hohes Alter, ein niedriger Barthel-Index bei Entlassung sowie das Vorliegen von Diabetes signifikant mit einer höheren Wahrscheinlichkeit assoziiert, Pflege von einem Angehörigen zu erhalten. Der Großteil der pflegenden Angehörigen möchte den Angehörigen pflegen und ist gleichzeitig dem Risiko gesundheitlicher Probleme ausgesetzt. Circa ein Fünftel der pflegenden Angehörigen berichtete finanzielle Belastungen aufgrund der Pflegesituation. Depressive Symptome der Patienten waren mit einer höheren Belastung der pflegenden Angehörigen hinsichtlich der selbsteingeschätzten Belastung und den positiven und negativen Erfahrungen assoziiert. Jüngere, männliche Schlaganfallpatienten, mit einem milderen Schlaganfall, die mit einer Partnerin oder Ehepartnerin zusammenleben, scheinen sich oft nicht bewusst zu sein, dass sie Pflege erhalten. Möglich ist hier, dass sie die Unterstützung und Pflege als „normal“ betrachten, während der Partner bzw. die Partnerin dies als tatsächliche Pflege wertet. 
Schlaganfallregister eignen sich, um die Qualität der Akutversorgung im Zeitverlauf zu monitorieren und Zusammenhänge zwischen der Einführung potentiell qualitätsverbessernder Maßnahmen und der tatsächlichen Qualität darstellen zu können. Die Qualität der Stroke Unit Versorgung in Deutschland ist auf einem hohen Niveau. Eine Verbesserung der Qualität könnte noch durch einen höheren Anteil der auf einer Stroke Unit aufgenommenen Patienten erreicht werden. Ein Großteil der Schlaganfallpatienten lebt im Anschluss an die Akutversorgung im häuslichen Umfeld, in dem pflegende Angehörige eine wichtige Rolle bei der Versorgung spielen. Pflegenden Angehörigen ist ihre Aufgabe wichtig, sind jedoch aufgrund der Pflege zugleich Belastungen hinsichtlich ihrer Gesundheit, der Gestaltung ihres täglichen Zeitplans und der Finanzen ausgesetzt.
N2  - Since the mid-1990s, national and regional stroke registries have been established in Europe to provide information on the quality of acute stroke care. Up to now, little data on temporal trends regarding acute stroke care was available. However, these data are essential, for example, to evaluate associations between the introduction of a new quality assurance measure and the development of quality of care. The treatment of stroke patients at a stroke unit has become the standard of care due to clear evidence from both randomised and observational studies. Until now, it remained unclear whether demographic and clinical characteristics have an impact at direct admission to a Stroke unit. Furthermore, it was not known whether, and if so, to what extent, structural criteria and the proportion of patients being directly admitted to a stroke unit influence the quality of care. Following acute hospital treatment or appropriate rehabilitation, relatives often take care of stroke patients in the home environment. The situation of family caregivers of stroke patients in Germany has not been sufficiently evaluated so far. 
Based on this, in the first step of the present dissertation, temporal trends of the quality of acute stroke care of five national European stroke registries from Germany, England/Wales/Northern Ireland, Poland, Scotland, and Sweden were calculated according to previously defined evidence-based quality indicators within the framework of the “European Implementation Score” project. Subsequently, it was evaluated whether demographic and clinical characteristics influence the direct admission to a stroke unit as well as the influence of structural characteristics on the fulfilment of 11 evidence-based quality indicators in hospitals with a regional or supra-regional stroke unit. In the third step, demographic and clinical characteristics of stroke patients associated with receiving care by a family caregiver 3 months after stroke were evaluated. In addition, positive and negative experiences of caring for a stroke patient as well as self-rated burden were evaluated with standardised instruments (German version of the Caregiver Reaction Assessment and the Self-rated burden Scale) and factors associated with caregiving experiences have been identified. 
At the European level, we observed associations between the introduction of a new quality indicator and the improvement of quality of care. This was especially true for the introduction of the quality indicator screening for dysphagia within the German (2006) and Swedish stroke register (2007). Thus, it is possible that monitoring quality of care will lead to quality improvements respectively a more complete documentation. 
Overall, we found a high level of quality of acute stroke care at stroke units according to evidence-based quality indicators. Patients with ischemic stroke who were admitted at weekends (p<.0001), admitted within 3 hours of symptom onset (p<.0001), with hypertension (p<.0001), suffering from hyperlipidaemia (p<.0001) were more likely to be admitted directly to a stroke unit. In contrast, patients with a more severe stroke (NIHSS>15) had a lower chance of being admitted to a stroke unit (p<.0001). The influence of structural characteristics on the quality of stroke unit care was small. A larger proportion of patients being directly admitted to a stroke unit could still improve quality of care. 
Women made up the largest proportion of family caregivers with 70.1%. About 74% of family caregivers were older than 55 years. In univariable and multivariable logistic regression analyses, advanced age, a lower Barthel Index at discharge and having diabetes were significantly associated with a higher probability of receiving care from a family caregiver. The majority of family caregivers want to take care of their relatives and are exposed to the risk of health problems at the same time. About one fifth of family caregivers reported financial burden du the care situation. Patients’ depressive symptoms were associated with higher burden among family caregivers in terms of self-rated burden and all domains of the positive and negative experiences. Younger, male stroke patients, with less severe stroke, living with a female partner or spouse, are often unaware that they are receiving care. It is possible that they see the support as “normal”, while the partner sees it as actual care. If possible, the perspective of family caregivers could be taken into account when applying for a care level. 
Stroke registries are suitable for monitoring the quality of acute care over time and observing correlations between the introduction of potentially quality-improving measures and actual quality. The quality of acute stroke care in Germany is at a high level. An improvement in quality could still be achieved through a higher proportion of patients admitted directly to a stroke unit. A large proportion of stroke patients is living at home following acute stroke care. Family caregivers care deeply about their role, but face difficulties at the same time with their health, daily schedule and finances because of the care they provide.
 
KW  - Schlaganfall
KW  - Qualität
KW  - pflegende Angehörige
KW  - zeitliche Trends
KW  - Schlaganfallversorgung
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-261445
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jentzsch, Claudia
T1  - Identifizierung und Charakterisierung funktionell relevanter kardialer Faktoren
T1  - Identification and characterization of functionally relevant cardiac factors
N2  - Die chronische Herzinsuffizienz stellt nach wie vor eine der häufigsten Todesursachen weltweit dar. Trotz intensiver Forschung ist es bisher nicht möglich die pathophysiologischen Prozesse aufzuhalten. Es wird nach neuen Strategien gesucht, hier therapeutisch eingreifen zu können. Kleine nicht-kodierende RNAs, sogenannte microRNAs (miRNAs), wurden als wichtige Faktoren bei verschiedenen Herzkrankheiten beschrieben. Die Mehrzahl der bisherigen Studien fokussierte sich dabei auf die am stärksten deregulierten miRNAs im erkrankten Herz. In einer automatisierten Analyse im 96 Well-Format untersuchten wir 230 miRNAs auf ihr Potential, in das Größenwachstum von primären Kardiomyozyten einzugreifen. Aus den miRNAs mit den größten Effekten selektierten wir diejenigen, die eine hohe endogene Expression aufwiesen, und unterzogen sie einem Validierungsprozess. Hier konnten wir die Effekte aller pro- (miR-22, miR-30c, miR-30d, miR-212, miR-365) und anti-hypertrophen (miR-27a, miR-27b, miR-133a) miRNAs bestätigen. Die Mehrzahl dieser miRNAs wurde hiermit erstmalig beschrieben, dass sie eine wichtige Rolle beim Größenwachstum von Kardiomyozyten spielen. Sie wären daher interessante Kandidaten für detaillierte funktionelle Studien mit dem Ziel ihr therapeutisches Potential zu evaluieren. In einem früheren genetischen Screen zur Identifizierung von kardialen, sezernierten Faktoren wurde der Protease Inhibitor 16 (PI16) entdeckt, der sich im insuffizienten Herz durch eine starke Akkumulation auszeichnet. Gegenstand des zweiten Teils dieser Arbeit war es, eine Mauslinie zu generieren, in der PI16 global oder konditionell mit Hilfe des Cre/LoxP-Systems ausgeschaltet werden kann. Nach Elektroporation des Pi16floxneo Targeting Vektors in embryonale Stammzellen und Blastozysteninjektion erhielten wir eine Mauslinie, die Träger der zielgerichteten Modifikation des Pi16 Allels war. Mit der globalen genetischen Deletion des LoxP-flankierten Abschnitts von Exon 3 bis 4 konnten wir die Expression des Pi16 Gens komplett unterbinden. Die PI16 Defizienz führte weder im Herz noch in anderen Organen per se zu pathologischen Veränderungen. Zudem war unbekannt, dass PI16 in der gesunden Maus in der kardialen Fibroblastenfraktion enthalten sowie in den Zilien der Epididymis und der Trachea und im Lumen der Schilddrüse lokalisiert ist. Im insuffizienten Herz bestätigten wir eine Akkumulation von PI16, die sich vor allem auf die fibrotischen Bereiche beschränkte. Das lässt Grund zur Annahme, dass die kardiale Funktion von PI16 erst dann offensichtlich wird, wenn man die defizienten Mäuse zukünftig entsprechenden Stressmodellen aussetzt. Das wird zu einem umfassenden Verständnis der kardialen Funktion von PI16 und dessen Potential als therapeutisches Zielmolekül führen.
N2  - Chronic heart failure is one of the main causes of death worldwide. Although the pathophysiological processes have been intensely studied within the past they are still detrimental. New therapeutic interventions have to be identified to interfere with these processes. Small non-coding RNAs, so-called microRNAs (miRNAs), have been described to be important factors in several cardiac diseases. The majority of these studies focussed on miRNAs that are deregulated under disease conditions. In an unbiased screening approach we investigated 230 miRNAs for their potential to either promote or inhibit hypertrophy of primary cardiomyocytes. Using an automated system and a 96 well format we identified several miRNAs with strong effects on hypertrophic growth. From these we selected five pro- (miR-22, miR-30c, miR-30d, miR-212, miR-365) and three anti-hypertrophic (miR-27a, miR-27b, miR-133a) miRNAs for validation experiments, all of which displayed strong expression. All of these selected miRNAs could be confirmed in independent validation experiments with the majority not yet been described to be involved in cardiomyocyte hypertrophy. Detailed analysis of these candidate miRNAs will provide insights into the understanding of cardiac hypertrophy and their therapeutic potential for treatment of cardiac disease. In a previous study that used a genetic yeast screen to identify cardiac secreted factors we had identified Protease Inhibitor 16 (PI16) that is strongly accumulating in failing myocardium. In the second part of this work we generated a mouse line where PI16 expression can be deleted globally or conditionally using the Cre/LoxP recombination system. After electroporation of the Pi16floxneo targeting vector in embryonic stem cells and successful injection into murine blastocysts we gained a mouse line that carried the targeted modification of the Pi16 allele. Upon global deletion of the floxed region from Exon 3 to 4 we could completely delete PI16 expression. PI16 deficiency per se led to a phenoytpe neither in the heart nor in other organs of these mice. Furthermore it was unknown that PI16 localizes to cardiac fibroblasts, the cilia of the epididymis and trachea as well as to the lumen of the thyroid gland in healthy tissue. In the failing heart we could confirm accumulation of PI16 preferentially in fibrotic areas. Therefore we assume that PI16s function could only become obvious as soon as one applies respective cardiac stress models. Applying such models will contribute to a broader understanding of the function of PI16 and its potential as a therapeutic target molecule.
KW  - miRNS
KW  - Herzhypertrophie
KW  - Sezernierte Faktoren
KW  - miRNA
KW  - cardiac hypertrophy
KW  - secreted factors
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-66699
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jarick, Marcel
T1  - Molekulare und funktionelle Charakterisierung der Serin/Threonin-Proteinkinase Stk und -Proteinphosphatase Stp von \(Staphylococcus\) \(aureus\)
T1  - Molecular and functional characterization of the serine/threonine protein kinase Stk and Protein phosphatase Stp of \(Staphylococcus\) \(aureus\)
N2  - Staphylococcus aureus ist ein Kommensale, der die menschliche Haut und Schleimhaut der Nase und des Rachens besiedelt. Der Keim verursacht aufgrund zahlreicher Virulenzfaktoren leichte aber auch schwere Infektionen wie Pneumonie, Endokarditis oder Sepsis. Die Behandlung von S. aureus-Infektionen gestaltet sich heutzutage schwierig, da der Keim Resistenzen gegen verschiedenste Antibiotika ausgebildet hat. Zur Bekämpfung dieser Resistenzen werden neue Antibiotika benötigt, die u.a. mit der Zellphysiologie und der Zellwandwandsynthese der Bakterien interferieren. 
Die Zellphysiologie und Zellwandsynthese wird abhängig von der Wachstumsphase und Umwelt-einflüssen in den Bakterien streng reguliert. Neben den Zweikomponentensystemen sind Serin/Threonin-Proteinkinasen und -Phosphatasen wesentliche Sensoren und Regulatoren der Bakterien. Durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung bewirken diese beiden Systeme eine Hemmung oder Aktivierung der entsprechenden Zielproteine. Dadurch kann sich die Bakterienzelle an innere und äußere Reize anpassen. In dieser Arbeit wurde die konservierte Serin/Threonin-Proteinkinase Stk und die Serin/Threonin-Phosphatase Stp von S. aureus untersucht. Die beiden Proteine Stk und Stp haben einen großen Einfluss auf die Signalweiterleitung, den zentralen Metabolismus, die Stressantwort, die Antibiotikaresistenz und die Virulenz von S. aureus. 
Im ersten Teil dieser Arbeit wird dargelegt, dass Stk und Stp in der bakteriellen Membran lokalisiert sind, dort miteinander interagieren und antagonistisch Zielproteine phosphorylieren bzw. dephospho-rylieren. Die Deletion der Phosphatase Stp bewirkt, dass zahlreiche Proteine in der Zelle permanent phosphoryliert und daher vermutlich nur noch eingeschränkt funktionstüchtig sind. Die ausbleibende Dephosphorylierung der Proteine in der stp-Mutante hat einen dramatischen Effekt auf die Zellwand-synthese und die Virulenz von S. aureus. So hat die stp-Mutante eine verdickte Zellwand und ist weniger virulent als die stk-Mutante und der Wildtypstamm. Im Rahmen dieser Arbeit wird erstmals eine Erklärung präsentiert, die die strukturellen Besonderheiten von Stk und deren Auswirkung auf die Zellwandsynthese zusammenführt: In der stp-Mutante akkumulieren Zellwandvorläufer in der Zelle, da vermutlich die entsprechenden Zellwandsyntheseproteine durch Stk-vermittelte Phosphorylierung gehemmt werden. Die Proteine FemXAB nehmen eine zentrale Rolle in der Zellwandsynthese ein, indem sie die Pentaglycin-Interpeptidbrücke des Zellwandvorläufers Pentaglycin-Lipid II syntheti-sieren. Stk wird durch die Bindung seiner extrazellulären Domänen an Pentaglycin-Lipid II aktiviert. In der vorliegenden Arbeit konnte FemX als in vitro Substrat von Stk und Stp identifiziert werden. Die permanente Phosphorylierung von FemX in der stp-Mutante führt zur verminderten Synthese der Pentaglycin-Brücken am Lipid II und infolgedessen zum Einbau von unvollständigen Muropeptiden in den neuen Peptidoglycanstrang. Diese strukturelle Veränderung führt zur Verdickung der Zellwand und folglich zur verminderten Empfindlichkeit gegenüber der Glycyl-Glycinpeptidase Lysostaphin. Neben FemX interagiert Stk mit weiteren Zellwandsyntheseproteinen wie FemAB und einigen Zellteilungsproteinen. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass Stk das Vorkommen seines extrazellulären Liganden Lipid II detektiert und dementsprechend die Zellwandsynthese über FemX reguliert.
Im zweiten Teil der Arbeit wurde anhand verschiedener Omics-Techniken die stk-, stp- und stk/stp-Mutante im Vergleich zum S. aureus NewmanHG Wildtyp charakterisiert. Dabei zeigten sich teilweise große Unterschiede zwischen der stp-Mutante und den anderen Stämmen. Mit diesen Unter-suchungen konnten Ergebnisse aus anderen Studien bestätigt und mit weiteren Daten untermauert werden. So lässt sich die verminderte Virulenz der stp-Mutante mit der reduzierten Expression und Sekretion von Toxinen wie Hämolysinen und Leukozidinen erklären. Dies führt zu einer verminderten Hämolyse von Erythrozyten und einer verminderten Immunantwort gegen diese Toxine im Infektions-versuch. Stk und Stp phosphorylieren bzw. dephosphorylieren Transkriptionsfaktoren und Antwort-regulatoren von Zweikomponentensystemen, was zu der veränderten Expression und Sekretion der Virulenzfaktoren führt. Die Analyse der Mutanten offenbart, dass Stk ein negativer und Stp ein positiver Regulator der Virulenz in S. aureus ist. Außerdem regulieren Stk und Stp zentrale Aspekte des Metabolismus in S. aureus. So ist die Konzentration an Nukleotidtriphosphaten in der stp-Mutante reduziert, was auf eine verminderte Expression der Gene der Pyrimidinsynthese zurückzuführen ist. Anhand dieser Ergebnisse wird deutlich, dass Stk und Stp wesentliche Aspekte der Zellphysiologie wie die Zellwandsynthese, den zentralen Metabolismus und die Virulenz von S. aureus regulieren.
N2  - Staphylococcus aureus is a commensal that inhabits the human skin and mucosa. S. aureus causes a large variety of nosocomial and community-acquired infections. Nowadays, it is difficult to treat S. aureus infections because this bacterium has acquired resistance to multiple drugs. Therefore, there is a need for new antimicrobial drugs against S. aureus. The most promising strategy to combat antibiotic resistance is to find novel antibiotics which interfere with the cell physiology and cell wall synthesis pathway.
The cell physiology and cell wall synthesis is tightly regulated depending on the bacterial growth phase and environmental influences. In addition to the two-component systems, serine/threonine protein kinases are essential sensors and regulators of bacteria. By phosphorylation and dephosphorylation, these systems cause inhibition or activation of the corresponding target proteins. This allows the bacterial cell to adapt to internal and external stimuli. In this work, the conserved serine/threonine protein kinase Stk and the phosphatase Stp in S. aureus were investigated. The two proteins Stk and Stp influence signal transduction, central metabolism, stress response, antibiotic resistance and virulence of S. aureus.
In the first part of this work it is shown that Stk and Stp are localized in the bacterial membrane, where they interact with each other and phosphorylate or dephosphorylate target proteins antagonistically. The deletion of the phosphatase Stp leads to numerous proteins in the cell being permanently phosphorylated, which renders them partially unfunctional. The lack of protein dephosphorylation in the stp mutant has a dramatic effect on cell wall synthesis and virulence of S. aureus. Thus, the stp mutant has a thickened cell wall and is less virulent than the stk mutant and the wild-type strain. This work brings together the structural characteristics of Stk and their effect on cell wall synthesis for the first time. In the stp mutant, cell wall precursors accumulate in the cell, presumably because the corresponding cell wall synthesis proteins are inhibited by Stk-mediated phosphorylation. The proteins FemXAB play a key role in cell wall synthesis by synthesizing the pentaglycine interpeptide bridge of the final cell wall precursor pentaglycine lipid II. The pentaglycine lipid II is bound by the extracellular domains of Stk, thereby activating Stk. In the present work, FemX was identified as an in vitro substrate of Stk and Stp. The permanent phosphorylation of FemX in the stp mutant leads to inhibited synthesis of the pentaglycine bridges on the lipid II and consequently to the incorporation of incomplete muropeptides into the new peptidoglycan strand. This structural change leads to thickening of the cell wall and consequently reduced sensitivity to the glycyl-glycine peptidase lysostaphin. In addition to FemX, Stk interacts with other cell wall synthesis proteins such as FemAB and some cell division proteins. These results illustrate that Stk detects the presence of its extracellular ligand lipid II. This leads to an inhibition of FemX and a downregulation of the cell wall synthesis pathway.
In the second part of this work, the stk, stp and stk/stp mutants were characterized by different omics- techniques in comparison to the S. aureus NewmanHG wild-type. There were some major differences between the stp mutant and the other strains. With these investigations, results from other studies were confirmed and substantiated with further data. Thus, the reduced virulence of the stp mutant can be explained by the reduced expression and secretion of toxins such as hemolysins and leukocidines. This leads to a reduced hemolysis of erythrocytes and a reduced immune response to these toxins in the infection experiment. Stk and Stp phosphorylate or dephosphorylate transcription factors and response regulators of two-component systems resulting in altered expression and secretion of virulence factors. Analysis of the mutants reveals that Stk is a negative and Stp is a positive regulator of virulence in S. aureus. In addition, Stk and Stp regulate central aspects of S. aureus metabolism. Thus, the concentration of nucleotide triphosphates in the stp mutant is reduced, which is due to a reduced expression of the genes of pyrimidine synthesis. From these results it becomes clear that Stk and Stp regulate essential aspects of cell physiology such as cell wall synthesis, central and virulence in S. aureus. This study of the function of Stk and Stp contributes significantly to the understanding of regulatory processes by phosphorylation in the bacterial cell.
KW  - Kinase
KW  - Phosphatase
KW  - Stk
KW  - Stp
KW  - Staphylococcus
KW  - Zellwand
KW  - FemX
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-176542
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jannasch, Maren Annika
T1  - In vitro Fremdkörpermodellsysteme zur Vorhersage von biomaterialinduzierten Immunreaktionen
T1  - In vitro foreign body model systems for prediction of immune reactions to biomaterials
N2  - Die Implantation eines Medizinprodukts in den menschlichen Körper ruft eine Immunreaktion hervor, die zur fibrösen Einkapselung führen kann. Makrophagen in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Implantats erfassen sensorisch den Fremdkörper und übersetzten das Signal in die Freisetzung zahlreicher löslicher Mediatoren. Das generierte Entzündungsmilieu moduliert die Heilungsreaktion und kann zur Anreicherung von Fibroblasten sowie zur Erhöhung der Matrixsyntheserate in der Wundumgebung führen. Eine dichte fibröse Kapsel um ein Medizinprodukt beeinträchtigt den Ersatz von Körperstrukturen, das Unterstützen physiologischer Körperfunktionen sowie die Effizienz einer medizinischen Therapie. Zur Identifizierung potenzieller Biomaterialkandidaten mit optimalen Eigenschaften ist jedoch eine evidenzbasierte Entscheidungsfindung notwendig und diese wiederum muss durch geeignete Testmethoden unterstützt werden.
Zur Erfassung lokaler Effekte nach Implantation eines Biomaterials begründet die Komplexi-tät der ablaufenden Fremdkörperreaktion die Anwendung von Tiermodellen als Goldstandard. Die Eingliederung von in vitro Modellsystemen in standardisierte Testverfahren scheitert oft an der Verfügbarkeit validierter, verlässlicher und reproduzierbarer Methoden. Demnach ist kein standardisiertes in vitro Testverfahren beschrieben, das die komplexen dreidimensionalen Gewebsstrukturen während einer Fremdkörperreaktion abbildet und sich zur Testung über längere Kontaktphasen zwischen Blutkomponenten und Biomaterialien eignet. Jedoch können in vitro Testungen kosten- und zeiteffizienter sein und durch die Anwendung humaner Zellen eine höhere Übertragbarkeit auf den Menschen aufweisen. Zusätzlich adressiert die Präferenz zu in vitro Testmethoden den Aspekt „Reduzierung“ der 3R-Prinzipien „Replacement, Reduction, Refinement“ (Ersatz, Reduzierung, Verbesserung) von Russel und Burch (1959) zu einer bewussten und begründeten Anwendung von Tiermodellen in der Wissenschaft. Ziel von diesem Forschungsvorhaben war die Entwicklung von humanen in vitro Modellsystemen, die den Kontakt zu Blutkomponenten sowie die Reaktion des umliegenden Bindegewebes bei lokaler Implantation eines Biomaterials abbilden. Referenzmaterialien, deren Gewebsantwort nach Implantation in Tiere oder den Menschen bekannt ist, dienten als Validierungskriterium für die entwickelten Modellsysteme. Die Anreicherung von Zellen sowie die Bildung extrazellulärer Matrix in der Wundumgebung stellen wichtige Teilprozesse während einer Fremdkörperreaktion dar. Für beide Teilprozesse konnte in einem indirekten zellbasierten Modellsystem der Einfluss einer zellvermittelten Konditionierung wie die Freisetzung von löslichen Mediatoren durch materialadhärente Makrophagen auf die gerichtete Wanderung von Fibroblasten sowie den Umbau eines dreidimensionalen Bindegewebsmodells aufgezeigt werden. 
Des Weiteren ließ sich das Freisetzungsprofil von Zytokinen durch materialständige Makrophagen unter verschiedenen Testbedingungen wie der Kontamination mit LPS, der Oberflächenbehandlung mit humanem Blutplasma und der Gegenwart von IL-4 bestimmen. Die anschließende vergleichende statistische Modellierung der generierten komplexen multifaktoriellen Datenmatrix ermöglichte die Übersetzung in eine Biomaterialbewertung. Dieses entwickelte Testverfahren eignete sich einerseits zur Validierung von in vitro Testbedingungen sowie andererseits zur Bewertung von Biomaterialien. Darüber hinaus konnte in einem dreidimensionalen Fremdkörpermodell die komplexe dreidimensionale Struktur der extrazellulären Matrix in einer Wunde durch die Kombination unterschiedlicher Zell- und Matrixkomponenten biomimetisch nachgebaut werden. Diese neuartigen dreidimensionalen Fremdkörpermodelle ermöglichten die Testung von Biomaterialien über längere Testphasen und können in anschließenden Studien angewandt werden, um dynamische Prozesse zu untersuchen. Zusammenfassend konnten in dieser Arbeit drei unterschiedliche Teststrategien entwickelt werden, die (I) die Bewertung von Teilprozessen ermöglichen, (II) die Identifizierung verlässlicher Testbedingungen unterstützen und (III) biomimetisch ein Wundgewebe abbilden. Wesentlich ist, dass biomimetisch ein dreidimensionales Gewebemodell entwickelt werden konnte, das eine verlässliche Unterscheidungskapazität zwischen Biomaterialien aufweist.
N2  - The implantation of a medical product into the human body induces an immune reaction, which may lead to its fibrous encapsulation. Macrophages in direct contact to the surface sense the foreign body and translate the signal in the secretion of multiple soluble mediators. This generated inflammatory milieu modulates the healing reaction, may induce the accumulation of fibroblasts and lead in the wound microenvironment to an increased matrix synthesis rate. A dense fibrous capsule surrounding a medical product is able to impair the replacement of body structures, the support of physiological body functions as well as the efficiency of a medical therapy. To identify potential biomaterial candidates with optimal characteristics an evidence-based decision making process is necessary and furthermore affords the support by appropriate test procedures. 
To study local effects after implantation of biomaterials, the complexity of the foreign body reaction justifies the application of animal models as gold standard. The integration of in vitro test procedures into standardized test strategies often fails by the availability of validated, reliable and reproducible methods. According to that there is no standardized test procedure, which resembles the three-dimensional tissue structures during a foreign body reaction and is suited for longer contact phases in between blood components and biomaterials. In vitro tests are often more cost and time efficient and show as well by applying human cells a high transferability on human beings. Additionally the preference to in vitro test procedures addresses the “reduction” aspect of the Russel and Burch’s (1959) 3R-principles “replace-ment, reduction and refinement” to a conscious and reasoned use of animal models in science. Aim of this research project was the development of human in vitro model systems, which resemble the contact to blood components and the reaction of the surrounding soft tissue following implantation of a biomaterial. Reference materials, whose tissue integration after implantation in animals or humans is described, were applied for the developed model systems as validation criterion. The accumulation of cells and the synthesis of extracellular matrix in the surrounding wound are relevant sub processes during a foreign body reaction. In an indirect cell-based model system the influence of the cell-mediated conditioning initiated by the material-induced and macrophage-mediated liberation of soluble mediators was shown on both sub processes the aligned migration of fibroblasts as well as the remodeling of a three-dimensional tissue model. Additionally, the cytokine secretion profile by material-adherent macrophages was characterized under different test conditions such as the contamination with LPS, the surface treatment with human plasma and the presence of IL-4. The following comparative statistical modelling allowed a transformation of the generated complex multi-factorial data matrix to a biomaterial ranking. The here developed test procedure was suitable for the validation of in vitro test conditions as well as the evaluation of the reference biomaterials. Last, by the combination of different cells and matrix structures the complex three-dimensional structure of the extracellular matrix in a wound was biomimetically reconstructed. Those novel three-dimensional foreign body models enabled the testing of biomaterials over longer test phases and might be applied in following studies to investigate dynamic processes. Summarizing in this research project three different test strategies were developed, which (I) enable the evaluation of sub processes, (II) support the identification of reliable test conditions and (III) biomimetically reconstruct a wound tissue. Most important is, that a three-dimensional tissue model was biomimetically developed, which showed a reliable discriminatory capacity in between biomaterials.
KW  - Biomaterial
KW  - Zellkultur
KW  - In vitro
KW  - Fremdkörpermodell
KW  - Gewebemodell
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-162893
ER  -