TY  - THES
A1  - Zimmermann [née Papp], Lena
T1  - Platelets as modulators of blood-brain barrier disruption and inflammation in the pathophysiology of ischemic stroke
T1  - Thrombozyten als Modulatoren der Blut-Hirn-Schrankenstörung und Inflammation in der Pathophysiologie des ischämischen Schlaganfalls
N2  - Ischemia-reperfusion injury (I/R injury) is a common complication in ischemic stroke (IS) treatment, which is characterized by a paradoxical perpetuation of tissue damage despite the successful re-establishment of vascular perfusion. This phenomenon is known to be facilitated by the detrimental interplay of platelets and inflammatory cells at the vascular interface. However, the spatio-temporal and molecular mechanisms underlying these cellular interactions and their contribution to infarct progression are still incompletely understood. Therefore, this study intended to clarify the temporal mechanisms of infarct growth after cerebral vessel recanalization. The data presented here could show that infarct progression is driven by early blood-brain-barrier perturbation and is independent of secondary thrombus formation. Since previous studies unravelled the secretion of platelet granules as a molecular mechanism of how platelets contribute to I/R injury, special emphasis was placed on the role of platelet granule secretion in the process of barrier dysfunction. By combining an in vitro approach with a murine IS model, it could be shown that platelet α-granules exerted endothelial-damaging properties, whereas their absence (NBEAL2-deficiency) translated into improved microvascular integrity. Hence, targeting platelet α-granules might serve as a novel treatment option to reduce vascular integrity loss and diminish infarct growth despite recanalization.
Recent evidence revealed that pathomechanisms underlying I/R injury are already instrumental during large vessel occlusion. This indicates that penumbral tissue loss under occlusion and I/R injury during reperfusion share an intertwined relationship. In accordance with this notion, human observational data disclosed the presence of a neutrophil dominated immune response and local platelet activation and secretion, by the detection of the main components of platelet α-granules, within the secluded vasculature of IS patients. These initial observations of immune cells and platelets could be further expanded within this thesis by flow cytometric analysis of local ischemic blood samples. Phenotyping of immune cells disclosed a yet unknown shift in the lymphocyte population towards CD4+ T cells and additionally corroborated the concept of an immediate intravascular immune response that is dominated by granulocytes. Furthermore, this thesis provides first-time evidence for the increased appearance of platelet-leukocyte-aggregates within the secluded human vasculature. Thus, interfering with immune cells and/or platelets already under occlusion might serve as a potential strategy to diminish infarct expansion and ameliorate clinical outcome after IS.
N2  - Eine häufig auftretende Komplikation in der Behandlung des ischämischen Schlaganfalls ist der Ischämie/Reperfusion Schaden (I/R Schaden), welcher trotz der erfolgreichen Wiederherstellung der zerebralen Durchblutung durch ein paradoxes Fortschreiten des entstandenen Gewebeschadens charakterisiert ist. Dieses Phänomen wird durch das schädigende Zusammenspiel von Thrombozyten und inflammatorischen Zellen am vaskulären Endothel verursacht. Allerdings sind die räumlich-temporalen und molekularen Mechanismen dieser zellulären Interaktionen und deren Beteiligung am Infarktwachstum noch nicht vollständig verstanden. Daraus folgend, beabsichtigte diese Arbeit eben diese temporalen Mechanismen des fortschreitenden Infarktwachstums nach der zerebralen Gefäßwiedereröffnung aufzuklären. Die hier vorgestellten Daten implizieren, dass das anhaltende Fortschreiten des Gewebeschadens durch die Schädigung der Bluthirnschranke verursacht wird und somit unabhängig vom Auftreten sekundär gebildeter Thromben ist. In vorangegangenen Studien konnte die Freisetzung von thrombozytären Granula als molekularer Mechanismus, mit welchem Thrombozyten zum I/R Schaden beitragen, aufgedeckt werden. Basierend auf diesen Studien wurde in dieser Arbeit ein besonderes Augenmerk auf die Sekretion thrombozytärer Granula im Zusammenhang mit der Beeinträchtigung der endothelialen Barriere gelegt. Durch die Kombination eines in vitro Ansatzes mit einem murinen Model des ischämischen Schlaganfalls konnte gezeigt werden, dass α-Granula endothelialen Schaden verursachen, wohingegen deren Absenz (NBEAL2 Defizienz) zu einer verbesserten mikrovaskulären Integrität führte. Aufgrund dessen könnte das Adressieren der α-Granula als eine neuartige Therapieoption zum Erhalt der vaskulären Integrität und zur Verminderung des Infarktwachstums trotz Rekanalisation genutzt werden.
Neuste Erkenntnisse enthüllten, dass die dem I/R Schaden zu Grunde liegenden Pathomechanismen bereits während des Verschlusses eines großen hirnversorgenden Gefäßes zu beobachten sind. Dies deutet darauf hin, dass der Verlust von penumbralem Gewebe unter Okklusion und I/R Schädigung während der Reperfusion im engen Zusammenhang stehen. Im Einklang hiermit konnten humane Daten eine Neutrophilen-dominierte Immunantwort und lokale Thrombozyten Aktivierung und deren Sekretion, anhand der Detektion der α-Granula Hauptkomponenten, im verschlossenen Gefäßsystem von ischämischen Schlaganfall Patienten nachweisen. Diese anfänglichen Beobachtungen konnten im Rahmen dieser Arbeit anhand durchflusszytometrischer Untersuchungen von lokal abgenommenen ischämischen Blutproben erweitert werden. Die Phänotypisierung von Immunzellen enthüllte eine bisher unbekannte Verschiebung der Lymphozyten Population hin zu CD4+ T-Zellen und bekräftigte zusätzlich das Konzept einer unmittelbaren intravaskulären Immunantwort, welche durch Granulozyten dominiert wird. Darüber hinaus konnte in dieser Thesis das erste Mal das erhöhte Auftreten von Thrombozyten-Leukozyten-Aggregaten in dem verschlossenen humanen Gefäßsystem nachgewiesen werden. Demzufolge könnte eine Beeinflussung von Immunzellen und/oder Thrombozyten bereits unter Okklusion als potentiell vielversprechende Strategie genutzt werden, um die Ausweitung des Infarktes einzuschränken und klinische Endpunkte nach einem ischämischen Schlaganfall zu verbessern.
KW  - Schlaganfall
KW  - Thrombozyt
KW  - Entzündung
KW  - Thrombo-inflammation
KW  - Ischemic stroke
KW  - Platelets
KW  - Inflamamtion
KW  - Immune cells
KW  - Vascular system
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-302850
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fleischer, Anna
T1  - Durchführbarkeit und diagnostische Genauigkeit der tragbaren 
Echokardiographie am Krankenbett von Patienten und 
Patientinnen mit ischämischem Schlaganfall auf Stroke Unit 
- eine Pilotstudie
T1  - Feasibility and diagnostic accuracy of point-of-care handheld 
echocardiography in acute ischemic stroke patients 
- a pilot study
N2  - Beinahe jeder dritte ischämische Schlaganfall ist ursächlich auf Erkrankungen des Herzens zurückzuführen. Daher empfehlen Leitlinien allen Patienten und Patientinnen, bei denen eine kardioembolische Ätiologie des Schlaganfalls vermutet wird und bei denen ein Vorhofflimmern nicht bereits bekannt ist, als Teil der Routinediagnostik eine echokardiographische Untersuchung, um Hinweise auf die Ätiologie des ischämischen Schlaganfalls zu gewinnen und um gegebenenfalls Maßnahmen zur Sekundärprävention einleiten zu können. Jedoch ist der Zugang zu solchen echokardiographischen Untersuchungen oftmals limitiert, besonders für Patienten und Patientinnen auf Stroke Units, denn dort überschreitet die Nachfrage häufig die verfügbaren personellen und instrumentellen Kapazitäten. Zudem stellt der Transport bettlägeriger Patienten und Patientinnen in andere Abteilungen eine Belastung dar.
Daher stellt sich die Frage, ob zukünftig im Rahmen wissenschaftlicher Studien POC-Echokardiographie-Geräte zur Diagnostik bestimmter Herzerkrankungen einschließlich einer systolischen Dysfunktion bei Patienten und Patientinnen mit ischämischem Schlaganfall eingesetzt werden können, mit dem Ziel Patienten und Patientinnen zu identifizieren, die von einer erweiterten echokardiographischen Untersuchung profitieren könnten. Im Rahmen der vorliegenden prospektiven Validierungsstudie untersuchte eine Studentin 78 Patienten und Patientinnen mit akutem ischämischem Schlaganfall mithilfe eines POC-Echokardiographie-Geräts auf der Stroke Unit der Neurologischen Abteilung des Universitätsklinikums Würzburg. Im Anschluss daran erhielten alle 78 Patienten und Patientinnen eine Kontrolluntersuchung durch eine erfahrene Echokardiographie-Raterin mithilfe eines SE-Geräts in einem externen Herzzentrum.
Die diagnostischen Qualitäten des POC-Echokardiographie-Geräts für Forschungszwecke zur fokussierten kardialen Diagnostik nach ischämischem Schlaganfall im Vergleich zu einer SE-Untersuchung konnten mithilfe der Validierungsstudie bestätigt werden. Es zeigte sich insbesondere, dass die POC-Echokardiographie für die Detektion einer LVEF≤55% mit einer Sensitivität von 100% geeignet war.
Um zu evaluieren, ob sich das POC-Echokardiographie-Gerät in Zukunft auch in der klinischen Praxis als Screeninginstrument eignet, mit dem Ziel eine individuelle Behandlung von Schlaganfallpatienten und -patientinnen zu gewährleisten, müssen größere, prospektive Studien durchgeführt werden, in denen die Fallzahl für bestimmte kardiologische Erkrankungen ausreichend hoch ist.
N2  - Almost one in three ischemic strokes is attributable to cardiac causes. For this
reason, guidelines recommend echocardiography as part of routine diagnostic
workup for all patients without known atrial fibrillation whose stroke is likely to be
of cardio embolic origin to determine the underlying cause of stroke and for
guiding secondary prevention. [162].
Access to echocardiography, however, is often limited, especially for patients at
Stroke Unit, as demand has often been lager than supply in terms of staff and
instrumental capacities. Besides, the transport of bedridden patients to different
departments can be challenging. Therefore, we investigated the utility and
accuracy of POC echocardiography in acute stroke patients concerning the
diagnosis of certain cardiac diseases including systolic dysfunction, with the aim
to identify those patients, who could benefit from an extended cardiac
examination.
In this prospective pilot study a student at stroke unit of the University Hospital
Würzburg performed POC echocardiography in 78 patients. In addition, all
patients underwent a reference transthoracic standard echocardiography
performed on a high-end ultrasound device by an expert sonographer of an
external Heart Failure Center.
Our study showed that POC echocardiography performed at stroke unit is
feasible and achieves reliable results regarding selected key characteristics of
cardiac dimensions and function. Sensitivity of POC echocardiography for
detecting systolic dysfunction was 100%.
Its further clinical use as a screening tool for guiding individual patient treatment
for patients at stroke unit needs to be established in larger prospective diagnostic
studies with a sufficient number of patients with peculiar cardiologic findings.
[124]
KW  - Schlaganfall
KW  - Validierungsstudie
KW  - validation study
KW  - Echokardiographie
KW  - echocardiography
KW  - point-of-care
KW  - feasibility
KW  - diagnostic accuracy
KW  - ischämischer Schlaganfall
KW  - Stroke Unit
KW  - ischemic stroke
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-296547
ER  - 
TY  - THES
A1  - Göb [née Klaus], Vanessa Aline Domenica
T1  - Pathomechanisms underlying ischemic stroke
T1  - Pathomechanismen des ischämischen Schlaganfalles
N2  - Every year, stroke affects over 100 million people worldwide and the number of cases continues to grow. Ischemic stroke is the most prevalent form of stroke and rapid restoration of blood flow is the primary therapeutic aim. However, recanalization might fail or reperfusion itself induces detrimental processes leading to infarct progression. Previous studies identified platelets and immune cells as drivers of this so-called ischemia/reperfusion (I/R) injury, establishing the concept of ischemic stroke as thrombo-inflammatory disease. Reduced cerebral blood flow despite recanalization promoted the hypothesis that thrombus formation within the cerebral microcirculation induces further tissue damage. The results presented in this thesis refute this: using complementary methodologies, it was shown that infarct growth precedes the occurrence of thrombi excluding them as I/R injury-underlying cause. Blood brain barrier disruption is one of the hallmarks of ischemic stroke pathology and was confirmed as early event during reperfusion injury in the second part of this study. Abolished platelet α-granule release protects mice from vascular leakage in the early reperfusion phase resulting in smaller infarcts. Using in vitro assays, platelet α-granule-derived PDGF-AB was identified as one factor contributing to blood-brain barrier disruption.
In vivo visualization of platelet activation would provide important insights in the spatio-temporal context of platelet activation in stroke pathology. As platelet signaling results in elevated intracellular Ca2+ levels, this is an ideal readout. To overcome the limitations of chemical calcium indicators, a mouse line expressing an endogenous calcium reporter specifically in platelets and megakaryocytes was generated. Presence of the reporter did not interfere with platelet function, consequently these mice were characterized in in vivo and ex vivo models. 
Upon ischemic stroke, neutrophils are among the first cells that are recruited to the brain. Since for neutrophils both, beneficial and detrimental effects are described, their role was investigated within this thesis. Neither neutrophil depletion nor absence of NADPH-dependent ROS production (Ncf-/- mice) affected stroke outcome. In contrast, abolished NET-formation in Pad4-/- mice resulted in reduced infarct sizes, revealing detrimental effects of NETosis in the context of ischemic stroke, which might become a potential therapeutic target. 
Cerebral venous (sinus) thrombosis, CV(S)T is a rare type of stroke with mainly idiopathic onset. Whereas for arterial thrombosis a critical contribution of platelets is known and widely accepted, for venous thrombosis this is less clear but considered more and more. In the last part of this thesis, it was shown that fab-fragments of the anti-CLEC-2 antibody INU1 trigger pathological platelet activation in vivo, resulting in foudroyant CVT accompanied by heavy neurological symptoms. Using this novel animal model for CVT, cooperative signaling of the two platelet receptors CLEC-2 and GPIIb/IIIa was revealed as major trigger of CVT and potential target for treatment.
N2  - Jährlich sind weltweit über 100 Millionen Menschen von einem Schlaganfall betroffen, wobei die Zahl der Fälle weiter zunimmt. Der ischämische Schlaganfall ist die häufigste Form des Schlaganfalls, und die sofortige Wiederherstellung des Blutflusses ist das oberste Therapie¬ziel. Allerdings kommt es vor, dass die Rekanalisierung des betroffenen Gefäßes fehlschlägt oder die Reperfusion selbst zu schädlichen Prozessen führt, die das Fortschreiten des Infarkts begünstigen. In vorangegangen Studien wurden Thrombozyten und Immunzellen als treibende Kräfte dieser so genannten Ischämie/Reperfusion (I/R)-Schädigung identifiziert und der ischämische Schlaganfall als thrombo-inflammatorische Erkrankung definiert. Eine verminderte zerebrale Durchblutung trotz Rekanalisation führte zu der Hypothese, dass die Bildung von Thromben in der zerebralen Mikrozirkulation zu weiteren Gewebeschäden führt. Die hier vorgestellten Ergebnisse widerlegen dies: Mit Hilfe komplementärer Methoden konnte gezeigt werden, dass das Infarktwachstum dem Auftreten von Thromben vorausgeht, was diese als Ursache für die I/R-Verletzung ausschließt.
Die Störung der Blut-Hirn-Schranke ist eines der charakteristischen Kennzeichen der Pathologie des ischämischen Schlaganfalls und wurde im zweiten Teil dieser Studie als frühes Ereignis während des Reperfusionsschadens bestätigt. Mit Hilfe transgener Mäuse konnte gezeigt werden, dass die Ausschüttung von α-Granula aus Thrombozyten in der frühen Reperfusionsphase an Störungen der Blut-Hirn-Schranke beteiligt ist und somit zum Infarktwachstum beiträgt. In in-vitro-Versuchen konnte gezeigt werden, dass PDGF-AB, ein Bestandteil der α-Granula, an Prozessen, die für die Beeinträchtigung der Blut-Hirn-Schranke verantwortlich sind, beteiligt ist.
Die Sichtbarmachung von aktivierten Thrombozyten in vivo, würde wichtige Erkenntnisse über den räumlichen und zeitlichen Kontext der Aktivierung von Thrombozyten im Verlauf des Schlaganfalls liefern. Da alle aktivierenden Signalwege zum Anstieg des intrazellulären Kalziumspiegels führen, ist Kalzium ein idealer Indikator der Thrombozytenaktivierung. Um die Grenzen chemischer Kalziumindikatoren zu überwinden, wurde eine transgene Mauslinie erzeugt, welche einen endogenen Kalziumreporter speziell in Thrombozyten und Megakaryozyten exprimiert. Die Anwesenheit des Reporters hatte keine Auswirkung auf die Funktionalität der Thrombozyten und die Mäuse wurden in vivo sowie ex vivo in verschiedenen Experimenten charakterisiert. 
In der Folge eines ischämischen Schlaganfalles gehören Neutrophile zu den am frühesten ins Gehirn einwandernden Zellen. Dabei werden Neutrophilen sowohl günstige als auch schädliche Wirkungen auf den Verlauf des ischämischen Schlaganfalls zugeschrieben. Aus diesem Grund wurde ihre Rolle in dieser Arbeit näher untersucht. Weder die Abwesenheit von Neutrophilen noch das Fehlen der NADPH-abhängigen Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (Ncf1-/- Mäuse) beeinflussen den Ausgang eines Schlaganfalls. Im Gegensatz dazu, führte die Verhinderung der NET-Bildung (NET = neutrophil extracellular traps) in Pad4-/- Mäusen zu verringerten Infarktgrößen, was auf eine schädliche Wirkung der NETose im Zusammenhang des Schlaganfalls hinweist und somit ein therapeutisches Angriffsziel darstellen könnte. 
Sinusvenenthrombosen sind eine seltene Form des Schlaganfalls, die meist ohne bekannte Ursache auftreten. Während für die arterielle Thrombose ein kritischer Beitrag der Thrombozyten bekannt und weithin akzeptiert ist, ist dies für venöse Thrombosen weniger klar, wird aber immer mehr in Betracht gezogen. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Fab-Fragmente des anti-CLEC-2-Antikörpers INU1 in vivo eine pathologische Aktivierung von Thrombozyten auslösen, die zu einer fulminanten Sinusvenenthrombose mit schweren neurologischen Symptomen führt. Mit Hilfe dieses neuartigen Tiermodells wurde die zusammenwirkende Signalübertragung der beiden Thrombozytenrezeptoren CLEC-2 und GPIIb/IIIa als Hauptauslöser der Sinusvenenthrombose und damit potenzielles Ziel für eine Behandlung identifiziert.
KW  - Schlaganfall
KW  - Thrombozyt
KW  - Maus
KW  - Blut-Hirn-Schranke
KW  - Sinusthrombose
KW  - thrombo-inflammation
KW  - ischemic stroke
KW  - blood brain barrier
KW  - CVT
KW  - platelets
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-286727
ER  - 
TY  - THES
A1  - Leinweber, Jonas
T1  - Untersuchung zur pathophysiologischen Rolle und therapeutischen Relevanz der neuen Inhibitoren der plasmatischen Blutgerinnung Agaphelin und Ixolaris im experimentellen Schlaganfallmodell der Maus
T1  - Characterization of the pathophysiological role and therapeutic relevance of the new inhibitors of plasmatic blood coagulation Agaphelin and Ixolaris in the model of ischemic stroke in mice
N2  - Beim ischämischen Schlaganfall führt ein thrombotischer Verschluss von gehirnversorgenden Arterien zu einer akuten Durchblutungsstörung, mit der Folge von neurologischen Defiziten. Primäres Therapieziel ist es, diese Blutgerinnsel aufzulösen, um die Sauerstoffversorgung des Gehirns wiederherzustellen und den ischämischen Hirnschaden zu begrenzen. Dazu stehen die intravenösen Thrombolyse mit rt-PA (rekombinanter Gewebe-Plasminogen-Aktivator) sowie die endovaskuläre mechanische Thrombektomie zur Verfügung. Häufig kann ein Schlaganfall, trotz erfolgreicher Rekanalisation der Gefäße, zu einer weiteren Größenzunahme des Infarktes und neurologischen Defiziten bei den Patienten führen. Diese Größenzunahme beruht zum einen auf einem sich entwickelnden Hirnödem und zum anderen auf entzündlichen Prozessen. Zahlreiche Hinweise deuten darauf hin, dass der Schlaganfall ein Zusammenspiel aus thrombotischen und entzündlichen Ereignissen ist, ein Phänomen, das als Thromboinflammation bezeichnet wird. Aufgrund der begrenzten Behandlungsmöglichkeiten ist die Entwicklung neuer Therapieansätze für den ischämischen Schlaganfall besonders wichtig. Agaphelin und Ixolaris sind Proteine aus den Speicheldrüsen von Hämatophagen, für welche in früheren Studien eine starke antithrombotische Wirkung bei gleichzeitig geringem Blutungsrisiko nachgewiesen wurde. Diese möglichen antithrombotischen Effekte wurden in dieser Studie im Hinblick auf ihre Wirksamkeit und Sicherheit im Mausmodell der zerebralen Ischämie untersucht. Die Behandlung der Mäuse mit Agaphelin 1 Stunde nach transienter Okklusion der Arteria cerebri media (tMCAO) führte zu kleineren Schlaganfallvolumina und geringeren neurologischen Defiziten an Tag 1 nach dem Schlaganfall. Die Mortalität der Mäuse war bis Tag 7 deutlich gesunken. Aus klinischer Sicht ist ebenfalls relevant, dass der starke antithrombotische Effekt von Agaphelin im Mausmodell nicht mit einem erhöhten Risiko für intrazerebrale Blutungen einherging. Diesem protektiven Effekt von Agaphelin lagen eine verminderte intrazerebrale Thrombusbildung, eine abgeschwächte Entzündungsantwort und eine Stabilisierung der Blut-Hirn-Schranke sowie eine Reduzierung der Apoptose zugrunde. Nach der Gabe von Ixolaris 1 Stunde nach tMCAO waren zwar signifikant geringere Infarktgrößen messbar, diese führten allerdings nicht zu einer Verbesserung der neurologischen Defizite. Zudem verursachte die Gabe von Ixolaris schon 24 Stunden nach tMCAO erhebliche intrazerebrale Blutungen und auch die Mortalität der Mäuse war zu diesem Zeitpunkt bereits erhöht. Aufgrund dieser massiven Nebenwirkungen scheint Ixolaris kein geeigneter Kandidat für eine humane Anwendung zu sein. Bei Agaphelin hingegen könnte es  
sich um einen vielversprechenden Kandidaten für die Behandlung des ischämischen Schlaganfalls handeln. Vor einer möglichen Testung von Agaphelin in klinischen Studien, sind weitere translationale Untersuchungen notwendig, um ein noch präziseres Verständnis für die Wirksamkeit und Sicherheit von Agaphelin zu gewinnen. Insgesamt stellt die Hemmung thromboinflammatorischer Prozesse, ohne eine Erhöhung der Blutungskomplikationen, eine vielversprechende Option zur Behandlung des ischämischen Schlaganfalls dar.
N2  - Thrombotic occlusion of cerebral vessels is an important process in pathogenesis of ischemic stroke resulting in lack of blood supply of the brain and neurological deficits. In order to restore the oxygenation of the brain and to limit brain injury, recanalization of the occluded vessels is the therapeutic main goal of stroke treatment. So far, the only proven pharmacological intervention for thrombolysis is the recombinant tissue-type plasminogen activator. For recanalization of larger arteries endovascular thrombectomy was established as a mechanic intervention. Nevertheless, despite successful recanalization ischemic brain damage and neurological deficits evolve. Increased size of infarct lesions develop due to brain edema and inflammatory processes. Moreover, there is evidence that inflammation and thrombosis are linked, which has led to the concept of thromboinflammation. Due to the limited treatment strategies in stroke management, the development of new therapeutic approaches for ischemic stroke is particularly important. Recent studies have shown that the hematophagous salivary gland proteins Agaphelin and Ixolaris exhibit multiple antithrombotic effects without promoting a risk of bleeding. To investigate the potentially safe antithrombotic effects, Agaphelin and Ixolaris were tested in a mouse model of transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO). Treatment of mice with Agaphelin 1 hour after tMCAO resulted in smaller infarct volumes and an improved neurological function on day one after stroke. Up to seven days after stroke the mortality rate was significantly reduced. This protective effect was due to reduced local thrombus formation, a reduced inflammatory response and less severe blood-brain-barrier damage as well as reduced apoptosis. Moreover, it is important to mention, that the strong protective effect of Agaphelin was not linked to an increased risk of intracerebral bleeding. Treatment of mice with Ixolaris one hour after tMCAO leads to significantly smaller infarct sizes. However, neurologic deficits did not improve after treatment with Ixolaris. Furthermore, risk of intracerebral bleeding and mortality rates were significantly increased 24 hours after treatment with Ixolaris. Due to these severe side effects, Ixolaris does not seem to be an appropriate candidate for human therapy. Nevertheless, Agaphelin appears to be a promising component for ischemic stroke treatment, but further translational studies should be performed before testing Agaphelin in clinical stroke trials. Overall, the inhibition of thromboinflammatory effects without increased bleeding reflects a promising option for successful ischemic stroke treatment.
KW  - Schlaganfall
KW  - antithrombotic
KW  - inflammation
KW  - stroke
KW  - Agaphelin
KW  - Ixolaris
KW  - Thromboinflammation
KW  - Experimenteller Schlaganfall
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-252921
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  - Rücker, Viktoria
T1  - Time trends and determinants of stroke mortality in Germany
T1  - Zeitliche Trends und Einflussfaktoren auf die Schlaganfall-Sterblichkeit in Deutschland
N2  - In several countries, a decline in mortality, case-fatality and recurrence rates of stroke was observed. However, studies investigating sex-specific and subtype-specific (pathological and etiological) time trends in stroke mortality, case-fatality and recurrence rates are scarce, especially in Germany. The decline in ischemic stroke mortality and case-fatality might be associated with the high quality of acute care of ischemic stroke, but the exact determinants of early outcome remains unknown for Germany.

Therefore, as first step of this thesis, we investigated the time trends of subtype- and sex-specific age- standardized stroke mortality rates in Germany from 1998 to 2015, by applying joinpoint regression on official causes of death statistics, provided by the Federal Statistical Office. Furthermore, a regional comparison of the time trends in stroke mortality between East and West was conducted. In the second step, time trends in case-fatality and stroke recurrence rates were analyzed using data from a population- based stroke register in Germany between 1996 and 2015. The analysis was stratified by sex and etiological subtype of ischemic stroke. In the third step, quality of stroke care and the association between adherence to measures of quality of acute ischemic stroke care and in-hospital mortality was estimated based on data from nine regional hospital-based stroke registers in Germany from the years 2015 and 2016.

We showed that in Germany, age-standardized stroke mortality declined by over 50% from 1998 to 2015 both, in women and men. Stratified by the pathological subtypes of stroke, the decrease in mortality was larger in ischemic stroke compared to hemorrhagic stroke. Different patterns in the time trends of stroke were observed for stroke subtypes, regions in Germany (former Eastern part of Germany (EG), former Western part of Germany (WG)) and sex, but in all strata a decline was found. By applying joinpoint regression, the number of changes in time trend differed between the regions and up to three changes in the trend in ischemic stroke mortality were detected. Trends in hemorrhagic stroke were in parallel between the regions with up to one change (in women) in joinpoint regression. Comparing the regions, stroke mortality was higher in EG compared to WG throughout the whole observed time period, however the differences between the regions started to diminish from 2007 onwards.
 
Further it was found that, based on the population-based Erlangen Stroke Project (ESPro), case-fatality and recurrence rates in ischemic stroke patients are still high in Germany. 46% died and 20% got a recurrent stroke within the first five years after stroke. Case-fatality rates declined statistically significant from 1996 to 2015 across all ischemic stroke patients and all etiological subtypes of ischemic stroke. Based on Cox regression no statistically significant decrease in stroke recurrence was observed.

Based on the pooled data of nine regional hospital-based stroke registers from the years 2015 and 2016 covering about 80% of all hospitalized stroke patients in Germany, a high quality of care of acute ischemic stroke patients, measured via 11 evidence-based quality indicators (QI) of process of care, was observed. Across all registers, most QI reached the predefined target values for good quality of stroke care. 9 out of 11 QI showed a significant association with 7-day in-hospital mortality. An inverse linear association between overall adherence to QI and 7-day in-hospital mortality was observed.

In conclusion, stroke mortality and case-fatality showed a favorable development over time in Germany, which might partly be due to improvements in acute treatment. This is supported by the association between overall adherence to quality of care and in-hospital mortality. However, there might be room for improvements in long-term secondary prevention, as no clear reduction in recurrence rates was observed.
N2  - Ein Rückgang der Mortalität-, Letalität- und Rezidivraten nach einem Schlaganfall konnte in einigen Ländern in den letzten Jahren beobachtet werden. Es gibt, insbesondere für Deutschland, jedoch nur wenige Daten, die diese zeitlichen Trends stratifiziert nach Geschlecht und Schlaganfallsubtyp (pathologischer und ätiologischer Subtyp) ausgewertet haben. Der Rückgang der Mortalität und Letalität nach ischämischem Schlaganfall könnte mit der beobachteten hohen Qualität der Versorgung des akuten ischämischen Schlaganfalls zusammenhängen, jedoch sind für Deutschland die genauen Determinanten der frühen Sterblichkeit nach Schlaganfall noch unbekannt.

Aus diesem Grunde wurden in der vorliegenden Dissertation, im ersten Schritt zeitliche Trends von 1998 bis 2015 der altersstandardisierten und nach Subtyp und Geschlecht stratifizierten Mortalitätsraten untersucht. Dazu wurden die vom Statistischen Bundesamtes bereitgestellten Daten zur Todesursachenstatistik mittels Joinpoint Regression ausgewertet. Zusätzlich wurde ein regionaler Vergleich der zeitlichen Trends in der Schlaganfallmortalität zwischen der östlichen und westlichen Region von Deutschland durchgeführt. Im zweiten Schritt, wurde basierend auf einem deutschem bevölkerungsbasierten Schlaganfallregister mittels Cox Regression die zeitlichen Trends der Letalitätsraten und Rezidivraten des ischämischen Schlaganfalls zwischen 1996 und 2015 geschätzt. Die Analyse wurde stratifiziert nach Geschlecht und ätiologischem Subtyp des ischämischen Schlaganfalls. Im dritten Schritt wurde, basierend auf Daten von neun regionalen krankenhausbasierten Schlaganfallregistern der Jahre 2015 und 2016, die Qualität der Behandlung des akuten ischämischen gemessen und ein möglicher Zusammenhang zwischen dem Grad der Erfüllung von evidenzbasierten Qualitätsindikatoren und der Krankenhaussterblichkeit untersucht.

Wir konnten zeigen, dass von 1998 bis 2015 die altersstandardisierten Schlaganfall Mortalitätsraten über 50%, sowohl bei Männern als auch bei Frauen, abgenommen haben. Stratifiziert nach pathologischem Schlaganfallsubtyp zeigte sich ein stärkerer Rückgang in den Mortalitätsraten nach ischämischem Schlaganfall als in der Mortalitätsrate nach hämorrhagischem Schlaganfall. In allen Strata sind die Mortalitätsraten gesunken, jedoch unterschieden sich die zeitlichen Verläufe zwischen den Strata
 
(Geschlecht, Region). Die mittels Joinpoint Regression geschätzten Anzahlen an Änderungen im zeitlichen Trend der ischämischen Schlaganfall Mortalitätsraten variierten zwischen 0 und maximal 3 Änderungen, zwischen den Regionen und Geschlechtern. Die zeitlichen Trends der Mortalitätsraten nach hämorrhagischem Schlaganfall der beiden Regionen verliefen hingegen parallel zueinander und es zeigte sich nur bei Frauen eine Änderung in der Mortalitätsrate nach der Joinpoint Regression. Die Schlaganfall Mortalitätsraten im östlichen Teil von Deutschland waren über die gesamte Zeit hinweg höher als im westlichen Teil von Deutschland, jedoch glichen sich die Raten ab 2007 immer mehr einander an und es zeigte sich nur noch ein geringer Unterschied in 2015.

Die altersadjustierten Letalitätsraten und Rezidivraten nach ischämischem Schlaganfall waren in Deutschland, basierend auf Daten des bevölkerungsbasierten Erlanger Schlaganfall Registers, relativ hoch. Innerhalb der ersten fünf Jahre nach einem ischämischen Schlaganfall sterben 46% und 20% aller Patienten bekommen einen erneuten Schlaganfall. Von 1996 bis 2015 haben die Letalitätsraten nach Schlaganfall signifikant abgenommen, dies zeigte sich in allen Subtypen des ischämischen Schlaganfalls. Die Rezidivraten zeigten keinen signifikanten Rückgang.

Basierend auf gepoolten Daten aus den Jahren 2015/2016 von neun krankenhausbasierten Schlaganfall Registern in Deutschland, die ca. 80% aller hospitalisierten Schlaganfälle in Deutschland abdecken, ist die, mittels 11 evidenzbasierter Prozessindikatoren gemessene Qualität der Behandlung des ischämischen Schlaganfalls, hoch. In allen Registern lagen die meisten Qualitätsindikatoren über dem vorabdefinierten Referenzwert für eine gute Qualität an Schlaganfallversorgung. Ein Zusammenhang zwischen 7-Tage Krankenhaussterblichkeit und Erfüllung von einzelnen Qualitätsindikatoren, konnte bei 9 von 11 Qualitätsindikatoren gezeigt werden. Zusätzlich zeigte sich ein inverser Zusammenhang zwischen der Gesamteinhaltung von Qualitätsindikatoren und 7-Tage Krankenhaussterblichkeit.

Schlaganfall Mortalitätsrate und Letalitätsraten zeigten eine positive Entwicklung in allen Subtypen des Schlaganfalls über die letzten 20 Jahre. Dies könnte mit Verbesserungen in der Behandlung des akuten ischämischen Schlaganfalls im Krankenhaus zusammenhängen, da ein Zusammenhang zwischen der Erfüllung von Qualitätsindikatoren und der Krankenhaussterblichkeit besteht. Jedoch besteht
 
möglicherweise noch Verbesserungspotenzial in der langfristigen Sekundärprävention, da in den Rezidivraten kein klarer Rückgang erkennbar war.
KW  - Schlaganfall
KW  - Sterblichkeit
KW  - Rezidiv
KW  - Letalität
KW  - Trend
KW  - Qualitätsindikator
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233116
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gorelashvili, Maximilian Georg
T1  - Investigation of megakaryopoiesis and the acute phase of ischemic stroke by advanced fluorescence microscopy
T1  - Untersuchungen der Megakaryopoese und der akuten Phase des ischämischen Schlaganfalls mit Hilfe von hochentwickelter Fluoreszenzmikroskopie
N2  - In mammals, anucleate platelets circulate in the blood flow and are primarily responsible for maintaining functional hemostasis. Platelets are generated in the bone marrow (BM) by megakaryocytes (MKs), which mainly reside directly next to the BM sinusoids to release proplatelets into the blood. MKs originate from hematopoietic stem cells and are thought to migrate from the endosteal to the vascular niche during their maturation, a process, which is, despite being intensively investigated, still not fully understood. 
Long-term intravital two photon microscopy (2PM) of MKs and vasculature in murine bone marrow was performed and mean squared displacement analysis of cell migration was performed. The MKs exhibited no migration, but wobbling-like movement on time scales of 3 h. Directed cell migration always results in non-random spatial distribution. Thus, a computational modelling algorithm simulating random MK distribution using real 3D light-sheet fluorescence microscopy data sets was developed. Direct comparison of real and simulated random MK distributions showed, that MKs exhibit a strong bias to vessel-contact. However, this bias is not caused by cell migration, as non-vessel-associated MKs were randomly distributed in the intervascular space. Furthermore, simulation studies revealed that MKs strongly impair migration of other cells in the bone marrow by acting as large-sized obstacles. MKs are thought to migrate from the regions close to the endosteum towards the vasculature during their maturation process. MK distribution as a function of their localization relative to the endosteal regions of the bones was investigated by light sheet fluorescence microscopy (LSFM). The results show no bone-region dependent distribution of MKs. Taken together, the newly established methods and obtained results refute the model of MK migration during their maturation.
Ischemia reperfusion (I/R) injury is a frequent complication of cerebral ischemic stroke, where brain tissue damage occurs despite successful recanalization. Platelets, endothelial cells and immune cells have been demonstrated to affect the progression of I/R injury in experimental mouse models 24 h after recanalization. However, the underlying Pathomechanisms, especially in the first hours after recanalization, are poorly understood.
Here, LSFM, 2PM and complemental advanced image analysis workflows were established for investigation of platelets, the vasculature and neutrophils in ischemic brains. Quantitative analysis of thrombus formation in the ipsilateral and contralateral hemispheres at different time points revealed that platelet aggregate formation is minimal during the first 8 h after recanalization and occurs in both hemispheres. Considering that maximal tissue damage already is present at this time point, it can be concluded that infarct progression and neurological damage do not result from platelet aggregated formation. Furthermore, LSFM allowed to confirm neutrophil infiltration into the infarcted hemisphere and, here, the levels of endothelial cell marker PECAM1 were strongly reduced. However, further investigations must be carried out to clearly identify the role of neutrophils and the endothelial cells in I/R injury.
N2  - In Säugetieren zirkulieren kernlose Thrombozyten im Blutstrom und sind primär für die Aufrechterhaltung der funktionellen Hämostase verantwortlich. Thrombozyten werden im Knochenmark durch Megakaryozyten gebildet, die sich hauptsächlich in direkter Nähe zu Knochenmarkssinusoiden befinden, um Proplättchen in das Blut freizusetzen. Megakaryo-zyten stammen von hämatopoetischen Stammzellen ab und man glaubt, dass sie während ihres Reifungspro¬zesses von der endostalen in die vaskuläre Nische wandern – ein Prozess, der trotz intensiver Forschung noch nicht vollständig verstanden ist. 
Langzeit-Zwei-Photonen-Mikroskopie von Megakaryozyten und des Gefäßbaums wurde in murinem Knochenmark von lebenden Tieren in Kombination mit der Analyse der mittleren quadratischen Verschiebung der Zellmigration durchgeführt. Die Megakaryozyten zeigten keine Migration, sondern eine wackelartige Bewegung auf Zeitskalen von 3 Stunden. Die gerichtete Zellmigration führt stets zu einer nicht zufälligen räumlichen Verteilung der Zellen. Daher wurde ein Computermodellierungsalgorithmus entwickelt, der eine zufällige Megakaryo¬zytenverteilung unter Verwendung von realen 3D-Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie-Datensätzen simuliert. Der direkte Vergleich realer und simuliert zufälliger Megakaryozyten¬verteilungen zeigte, dass MKs stark mit Knochenmarksgefäßen assoziiert sind. Dieses wird jedoch nicht durch Zellmigration verursacht, da nicht-Gefäß-assoziierte MKs zufällig im intervaskulären Raum verteilt waren. Darüber hinaus zeigten Simulationsstudien, dass Megakaryozyten die Migration anderer Zellen im Knochenmark stark beeinträchtigen, da sie als sterische Hindernisse wirken. Es wird angenommen, dass MKs während ihres Reife¬prozesses von den Regionen in der Nähe des Endosteums in Richtung des Gefäßsystems wandern. Die Megakaryozytenverteilung als Funktion ihrer Lokalisierung relativ zu den endo¬stalen Regionen des Knochens wurde durch Lichtblattmikroskopie untersucht. Die Ergebnisse zeigen keine knochenregionabhängige Verteilung von Megakaryozyten. Zusammenge¬nommen widerlegen die neu etablierten Methoden und erzielten Ergebnisse das Modell der Megakaryozyten¬migration während ihrer Reifung.
Ischämie-Reperfusionsschaden (I/R) ist eine häufige Komplikation des zerebralen ischämischen Schlaganfalls, bei dem trotz erfolgreicher Rekanalisierung eine Schädigung des Hirngewebes auftritt. Es wurde gezeigt, dass Thrombozyten, Endothelzellen und Immunzellen das Fortschreiten der I/R-Verletzung in experimentellen Mausmodellen 24 Stunden nach der Rekanalisierung beeinflussen. Die zugrundeliegenden Pathomechanismen, insbesondere in den ersten Stunden nach der Rekanalisierung, sind jedoch kaum verstanden.
Hier wurden Lichtblattmikroskopie, Zwei-Photonen-Mikroskopie und ergänzende hochkom-plexe Bildanalyse-Workflows zur Untersuchung von Thrombozyten, der Gefäße und Neutro-philen in ischämischen Gehirnen etabliert. Die quantitative Analyse der Thrombusbildung in der ipsilateralen und kontralateralen Hemisphäre zu verschiedenen Zeitpunkten zeigte, dass die Thrombozytenaggregationsbildung während der ersten 8 Stunden nach der Rekanalisierung minimal ist und in beiden Hemisphären auftritt. In Anbetracht dessen, dass zu diesem Zeitpunkt bereits eine maximale Gewebeschädigung vorliegt, kann geschlossen werden, dass die Infarkt¬progression und der neurologische Schaden nicht aus der Bildung von Thrombozytenaggre¬gaten resultieren. Darüber hinaus erlaubte Lichtblattmikroskopie die Neutrophileninfiltration in die infarzierte Hemisphäre zu bestätigen und hier waren die Spiegel des Endothelzellmarkers PECAM1 stark reduziert. Es müssen jedoch weitere Untersuchungen durchgeführt werden, um die Rolle von Neutrophilen und Endothelzellen bei I/R-Verletzungen klar zu identifizieren.
KW  - Fluoreszenzmikroskopie
KW  - Schlaganfall
KW  - Megakaryozyt
KW  - Computersimulation
KW  - Light sheet microscopy
KW  - ischemic stroke
KW  - megakaryopoiesis
KW  - multi-photon microscopy
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-186002
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wilhelm, Christian
T1  - Die Rolle von Chronophin bei Schlaganfall-induziertem Funktionsverlust der Blut-Hirn-Schranke
T1  - The role of chronophin in stroke-induced loss of function of the blood-brain barrier
N2  - Der ischämische Schlaganfall ist mit einer jährlichen Inzidenz von 200/100 000 Einwohnern die häufigste Gefäßerkrankung in Deutschland. Atherothrombose, arterielle Hypertonie und Embolien unterschiedlichen Ursprungs sind die wesentlichen Ursachen des ischämischen Schlaganfalls. Die neurologischen Defizite nach einem Schlaganfall resultieren aus einem gestörten zerebralen Blutfluss und somit einer insuffizienten Sauerstoffversorgung. Zusätzlich ist die Ödembildung, welche von einer gesteigerten Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke verursacht wird, am neuronalen Zelltod beteiligt.
Chronophin ist eine Aktinzytoskelett-regulierende Serin-Phosphatase. In einem ischämischen Schlaganfall-Modell konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass der globale Verlust von Chronophin zu einer vermehrten Ödembildung und einem aggravierten neurologischen Zustand der Mäuse im Vergleich zu wildtypischen Kontrollen führte. Hirnlysate von wildtypischen Mäusen zeigten verringerte Chronophin-Level in der vom Schlaganfall betroffenen Hemisphäre. Jedoch konnten initiale immunhistochemische und zellbiologische Untersuchungen weder Chronophin-abhängige Veränderungen der Blut-Hirn-Schranke feststellen noch einen zerebralen Zelltyp identifizieren, der für den schützenden Effekt von Chronophin verantwortlich ist.
Diese Ergebnisse weisen auf einen komplexen, vielzelligen Mechanismus hin, dem die schützende Rolle von Chronophin im ischämischen Schlaganfall unterliegt. Die Entschlüsselung dieses Mechanismus ist Aufgabe künftiger Untersuchungen.
N2  - Ischemic stroke is the most common vessel disease with a yearly incidence of more than 200/100 000 inhabitants in Germany. Atherothrombosis, hypertension and embolisms of different origin are major causes of ischemic stroke. The neurological deficits following stroke result from impaired cerebral blood flow and thus insufficient oxygen supply. In addition, edema formation caused by an increased permeability of the blood-brain barrier also contributes to neural cell death.
Chronophin is an actin cytoskeleton regulating serine phosphatase. Employing an ischemic stroke model, this work shows that the whole-body loss of chronophin resulted in increased edema formation and an aggravated neurological state of mice compared to the wildtype controls. Brain lysates of wildtype mice showed decreased levels of chronophin on the ipsilateral hemisphere after experimental stroke. However, initial immunohistochemical and cell biological investigations could neither determine chronophin-dependent changes of the blood-brain barrier, nor identify a cerebral cell type which is responsible for the protective effect of chronophin.
These findings suggest a complex, multicellular mechanism that underlies the protective role of chronophin in ischemic stroke. This mechanism has to be decoded in further studies.
KW  - Schlaganfall
KW  - Chronophin
KW  - Blut-Hirn-Schranke
KW  - PDXP
KW  - Phosphatase
KW  - chronophin
KW  - stroke
KW  - blood-brain barrier
KW  - phosphatase
KW  - pdxp
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-163877
ER  - 
TY  - THES
A1  - Popp, Michael
T1  - Mechanisms of platelet activation and receptor regulation in genetically modified mice
T1  - Mechanismen der Thrombozytenaktivierung und Rezeptorregulation in genetisch veränderten Mäusen
N2  - This work summarizes the results of studies on several major aspects of platelet activation and platelet receptor regulation. Therefore, this thesis is divided into four parts.
Platelet activation and aggregation at sites of vascular injury is critical to prevent excessive blood loss, but may also lead to life-threatening ischemic disease states, such as myocardial infarction and stroke. Agonist-induced elevation in cytosolic Ca2+ concentrations is essential for platelet activation in hemostasis and thrombosis. The principal route of Ca2+ influx in platelets is store-operated calcium entry (SOCE). The calcium sensor molecule stromal interaction molecule 1 (STIM1) regulates SOCE by activating the membrane calcium channel protein Orai1, but the exact mechanisms of this interaction are not fully understood. Using affinity chromatography to screen for STIM1 interacting proteins in platelets, bridging integrator 2 (BIN2), an adapter protein belonging to the family of BAR proteins that is mainly expressed in the hematopoietic system, was identified. Newly generated BIN2 KO mice were viable and fertile but their platelets displayed markedly impaired SOCE in response to thapsigargin (TG) as well as agonists acting on immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM) or G protein-coupled receptors. This SOCE defect resulted in impaired (hem)ITAM induced platelet activation, aggregate formation under flow and procoagulant activity. As a consequence, mice lacking BIN2 in platelets were protected from occlusive arterial thrombus formation and thrombo-inflammatory cerebral infarct progression in a model of experimental stroke. These results identify BIN2 as a critical regulator of platelet SOCE in thrombosis and thrombo-inflammatory disease.
Integrin αIIbβ3 plays a central role in the adhesion and aggregation of platelets. Integrin activation requires the transmission of a signal from the small cytoplasmic tails of the α or β
subunit to the large extracellular domains resulting in conformational changes of the extracellular domains to enable ligand binding. It was hypothesized that Hic-5 is a novel regulator of integrin αIIbβ3 activation in mice. As demonstrated in the second part of this thesis, lack of Hic-5 had no detectable effect on platelet integrin activation and function in vitro and in vivo under all tested conditions. These results indicate that Hic-5 is dispensable for integrin αIIbβ3 activation and consequently for arterial thrombosis and hemostasis in mice.
The Rho GTPase family members RhoA and Rac1 play major roles in platelet activation at sites of vascular injury. Little is known about possible redundant functions of these Rho GTPases in regulating platelet function. To investigate functional redundancies of RhoA and Rac1 in platelet production and function, mice with MK- and platelet-specific double- deficiencies in RhoA and Rac1 were generated. RhoA/Rac1 double-deficiency phenocopied the respective single knockouts without any additional effects in the double-knockout animals, demonstrating for the first time a functional non-redundancy of RhoA and Rac1 in platelet function.
Antibodies against platelet glycoproteins (GP) trigger platelet destruction in immune thrombocytopenia (ITP) by binding to Fcγ receptors (FcγRs) on immune cells. However, antibodies against the platelet collagen receptor GPVI exert powerful anti-thrombotic action in vivo by inducing ectodomain shedding of the receptor associated with a transient thrombocytopenia. As shown in the final part of this thesis, blockade or deficiency of the inhibitory FcγRIIB abolished sequestration of anti-GPVI opsonized platelets in the hepatic vasculature and GPVI shedding. This process was mediated by liver sinusoidal endothelial cells (LSEC), the major FcγRIIB expressing cell type in the body. Furthermore, LSEC FcγRIIB mediated hepatic platelet sequestration and contributed to thrombocytopenia in mice treated with antibodies against αIIbβ3, the major target antigen in human ITP. These results reveal a novel and unexpected function of hepatic FcγRIIB in the processing of antibody-opsonized platelets.
N2  - Diese Arbeit fasst Untersuchungen zu verschiedenen Aspekten der Aktivierung von Thrombozyten und deren Rezeptorregulation zusammen. Daher ist diese Doktorarbeit in vier Teile gegliedert.
Die Aktivierung und Aggregation von Thrombozyten nach einer Gefäßverletzung ist entscheidend, um einen übermäßigen Blutverlust zu vermeiden, kann aber auch zu lebensbedrohlichen ischämischen Erkrankungen, wie beispielsweise Myokardinfarkt und Schlaganfall, führen. Bei der Aktivierung der Thrombozyten kommt es zu einem Anstieg der zytosolischen Ca2+-Konzentration. Der Ca2+-Einstrom in die Thrombozyten erfolgt hauptsächlich durch den „store operated calcium entry“ (SOCE). Der Calciumsensor „stromal interaction molecule 1“ (STIM1) reguliert den SOCE indem er das Ionenkanal-bildende Protein Orai1 in der Plasmamembran aktiviert. Der genaue Mechanismus dieser Interaktion ist jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt. Durch den Einsatz von Affinitätschromatographie, um Interaktionspartner von STIM1 zu identifizieren, wurde „bridging integrator 2“ (BIN2) gefunden. BIN2 ist ein Adapterprotein, aus der Familie der BAR Proteine, welches hauptsächlich von Zellen des hämatopoetischen Systems exprimiert wird. BIN2-defiziente Mäuse sind lebensfähig und fruchtbar, aber ihre Thrombozyten zeigten einen deutlich verminderten SOCE. Diese Reduktion zeigte sich sowohl nach der Stimulation mit Thapsigargin, aber auch nach der Stimulation mit Agonisten, die „immunoreceptor tyrosine-based activation motif-“ (ITAM-) oder G-Protein gekoppelte Rezeptoren aktivieren. Der defekte SOCE führte zu verminderter (hem)ITAM-induzierter Thrombozytenaktivierung, reduzierter Thrombenbildung im Flusskammersystem und verminderter prokoagulanter Aktivität. Dies hatte zur Folge, dass Mäuse mit thrombozytenspezifischer BIN2-Defizienz vor arterieller Thrombose und, in einem Schlaganfallmodell, vor thrombo-inflammatorischer Infarktprogression geschützt sind. Diese Ergebnisse zeigen, dass BIN2 ein wichtiger Regulator des SOCE in Thrombozyten bei Thrombosen und thrombo-inflammatorischen Erkrankungen ist.
Das Integrin αIIbβ3 spielt bei der Adhäsion und Aggregation von Thrombozyten eine wichtige Rolle. Um das Integrin zu aktivieren, bedarf es einer Signalübertragung von den kleinen zytoplasmatischen Teilen der α und β Untereinheiten zu den großen extrazellulären Domänen, was zu deren Konformationsänderung führt und schließlich die Ligandenbindung ermöglicht. Es besteht die Hypothese, dass Hic-5 an der Regulation des Integrins αIIbβ3 in murinen Thrombozyten beteiligt ist. Wie im zweiten Teil dieser Arbeit gezeigt werden konnte, hat eine Hic-5 Defizienz jedoch weder in vitro noch in vivo Einfluss auf die Aktivierung und Funktion des Integrins αIIbβ3 in Thrombozyten. Diese Ergebnisse zeigen, dass Hic-5 für die Aktivierung des Integrins αIIbβ3 und folglich auch für die arterielle Thrombose und Hämostase in Mäusen entbehrlich ist.
Kleine GTPasen der Rho-Proteinfamilie, wie z.B. RhoA und Rac1 spielen bei der Thrombozytenaktivierung bei Gefäßverletzungen eine wichtige Rolle. Dennoch ist wenig über redundante Funktionen von RhoA und Rac1 bei der Steuerung der Thrombozytenfunktion bekannt. Um eine mögliche funktionelle Redundanz von RhoA und Rac1 zu untersuchen, wurden MK- und thrombozytenspezifische RhoA und Rac1 doppelt-defiziente Tiere gezüchtet. Die Thrombozyten der Tiere zeigten die Phänotypen einer RhoA- und Rac1-Defizienz, ohne dass weiter Effekte bemerkbar waren. Diese Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass es keine funktionelle Redundanz von RhoA und Rac1 bei der Regulation der Thrombozytenfunktion gibt.
Antikörper, die gegen Glykoproteine auf Thrombozyten gerichtet sind, führen bei einer Immunthrombozytopenie (ITP) durch die Bindung an Fcγ Rezeptoren auf Immunzellen, zu einer Zerstörung der Thrombozyten. Eine Ausnahme sind Antikörper gegen den Kollagenrezeptor GPVI der Thrombozyten. Hier führen diese Antikörper zu einem starken antithrombotischen Schutz in vivo, indem sie das sog. „Shedding“ der Ektodomäne des Rezeptors und nur eine vorübergehende Thrombozytopenie auslösen. Im letzten Teil dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sowohl die Blockade, also auch das vollständige Fehlen des inhibitorischen FcγRIIB, die Sequestrierung von anti-GPVI-opsonierten Thrombozyten und das Shedding von GPVI verhindert. Für diese Prozesse ist speziell der FcγRIIB auf „liver sinusoidal endothelial cells“ (LSEC) ursächlich. Ferner konnte gezeigt werden, dass FcγRIIB auf LSECs auch für die Sequestrierung von Thrombozyten und die Thrombozytopenie in Mäusen, die mit Antikörpern gegen αIIbβ3, dem Hauptantigen bei humaner ITP, behandelt wurden, verantwortlich ist. Diese Ergebnisse enthüllen eine neue und unerwartete Funktion des hepatischen FcγRIIB bei der Reaktion auf Antikörper-opsonierte Thrombozyten.
KW  - Hämostase
KW  - Maus
KW  - Thrombose
KW  - Thrombozyt
KW  - Schlaganfall
KW  - RhoGTPase
KW  - Hic-5
KW  - SOCE
KW  - GPVI
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-135494
ER  - 
TY  - THES
A1  - Deppermann, Carsten
T1  - The role of platelet granules in thrombosis, hemostasis, stroke and inflammation
T1  - Zur Rolle der Thrombozytengranula in Thrombose, Hämostase, Schlaganfall und Entzündung
N2  - Platelets are small anucleate cell fragments derived from bone marrow megakaryocytes (MKs) and are important players in hemostasis and thrombosis. Platelet granules store factors which are released upon activation. There are three major types of platelet granules: alpha-granules, dense granules and lysosomes. While dense granules contain non-proteinacious factors which support platelet aggregation and adhesion, platelet alpha-granules contain more than 300 different proteins involved in various functions such as inflammation, wound healing and the maintenanceof vascular integrity, however, their functional significance in vivo remains unknown. This thesis summarizes analyses using three mouse models generated to investigate the role of platelet granules in thrombosis, hemostasis, stroke and inflammation. 

Unc13d-/- mice displayed defective platelet dense granule secretion, which resulted in abrogated thrombosis and hemostasis. Remarkably, Munc13-4-deficient mice were profoundly protected from infarct progression following transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) and this was not associated with increased intracranial bleeding indicating an essential involvementof dense granule secretion in infarct progression but not intracranial hemostasis during acute stroke with obvious therapeutic implications.

In the second part of this thesis, the role of platelet alpha-granules was investigated using the Nbeal2-/- mouse. Mutations in NBEAL2 have been linked to the gray platelet syndrome (GPS), a rare inherited bleeding disorder. Nbeal2-/- mice displayed the characteristics of human GPS, with defective alpha-granule biogenesis in MKs and their absence from platelets. Nbeal2-deficiency did not affect MK differentiation and proplatelet formation in vitro or platelet life span in vivo. Nbeal2-/- platelets displayed impaired adhesion, aggregation, and coagulant activity ex vivo that translated into defective arterial thrombus formation and protection from thrombo-inflammatory brain infarction in vivo. In a model of skin wound repair, Nbeal2-/- mice exhibited impaired development of functional granulation tissue due to severely reduced differentiation of myofibroblasts. 

In the third part, the effects of combined deficiency of alpha- and dense granule secretion were analyzed using Unc13d-/-/Nbeal2-/- mice. Platelets of these mice showed impaired aggregation and adhesion to collagen under flow ex vivo, which translated into infinite tail bleeding times and severely defective arterial thrombus formation in vivo. When subjected to in vivo models of skin or lung inflammation, the double mutant mice showed no signs of hemorrhage. In contrast, lack of platelet granule release resulted in impaired vascular integrity in the ischemic brain following tMCAO leading to increased mortality. This indicates that while defective dense granule secretion or the paucity of alpha-granules alone have no effect on vascular integrity after stroke, the combination of both impairs vascular integrity and causes an increase in mortality.
N2  - Thrombozyten sind kleine, kernlose Zellfragmente, die von Megakaryozyten (MKs) im Knochenmark gebildet werden und eine zentrale Rolle in Thrombose und Hämostase spielen. Thrombozytengranula speichern Faktoren, die nach Thrombozytenaktivierung freigesetzt werden. Die drei wichtigsten Thrombozytengranula sind alpha- und dichte Granula, sowie Lysosomen. Während dichte Granula vor allem anorganische Faktoren enthalten, welche die Thrombozytenaktivierung und -aggregation fördern, speichern alpha-Granula mehr als 300 verschiedene Proteine mit einer Vielzahl an Funktionen. Sie sind beispielsweise an Entzündungsprozessen, Wundheilung und der Aufrechterhaltung vaskulärer Integrität beteiligt. Die funktionelle Signifikanz
dieser Faktoren, insbesondere in vivo, blieb bisher allerdings ungeklärt. Diese Doktorarbeit beschreibt die Analyse der Rolle von Thrombozytengranula in Thrombose, Hämostase, Schlaganfall und Entzündung unter Verwendung von drei Knockout-Mauslinien. 

Unc13d-/- Mäuse dienten als Modell, um die Rolle der dichten Granulasekretion in Thrombose, Hämostase, Schlaganfall und der Aufrechterhaltung der vaskulären Integrität nach Thromboinflammation zu untersuchen. Die fehlende Freisetzung des Inhalts dichter Granula aus Thrombozyten dieser Mäuse führte zu defekter Thrombose und Hämostase. Unc13d-/- Mäuse zeigten deutlich kleinere Infarkte im tMCAO (transient middle cerebral artery occlusion)-Modell des ischämischen Schlaganfalls. Gleichzeitig wurde jedoch keine erhöhte Blutungsneigung im Gehirn nach Schlaganfall festgestellt. Dies deutet auf eine Schlüsselrolle der Sekretion dichter Granula in der Infarktentwicklung hin, die jedoch nicht die intrakranielle H¨amostase w¨ahrend
des akuten Schlaganfalls beeinflusst. 

Der zweite Teil dieser Doktorarbeit behandelt die Rolle von alpha-Granula unter Verwendung der Nbeal2-/- Maus. Vor Kurzem wurde gezeigt, dass Mutationen im NBEAL2-Gen das Gray Platelet Syndrome (GPS) hervorrufen. Das GPS ist eine seltene erbliche Blutungskrankheit mit Makrothrombozytopenie,
defekter alpha-Granulabiogenese in MKs und dem Fehlen thrombozytärer alpha-Granula. Nbeal2-Defizienz führte zu unveränderter MK-Differenzierung, Proplättchenbildung in vitro und Thrombozytenlebensdauer in vivo. Nbeal2-defiziente Thrombozyten zeigten jedoch verringerte Adhäsion, Aggregation und Koagulation ex vivo, welche zu einer gestörten arteriellen Thrombusbildung und Schutz vor thromboinflammatorischem Schlaganfall nach zerebraler
Ischämie führte. In einem Wundheilungsmodell der Haut zeigte sich bei Nbeal2-defizienten Mäusen eine verringerte Bildung von Granulationsgewebe während des Heilungsvorgangs. Die Ursache hierfür lag in der reduzierten Myofibroblastendifferenzierung aufgrund fehlender alpha-Granulaausschüttung. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass alpha-Granulabestandteile nicht nur für Thrombose und Hämostase, sondern auch für akute thromboinflammatorische Krankheitszust¨ande und Geweberegeneration nach Verletzung essentiell sind.

Im dritten Teil dieser Arbeit wurde der Effekt einer kombinierten Sekretionsdefizienz von alpha- und dichten Granula mithilfe von Unc13d-/-/Nbeal2-/- Mäusen untersucht. Thrombozyten dieser Mäuse zeigten verringerte Aggregation und Adhäsion an Kollagen unter Flussbedingungen ex vivo, sowie massiv verlängerte Blutungszeiten und defekte Thrombusbildung in vivo. Die defekte Granulafreisetzung in Unc13d-/-/Nbeal2-/- Mäusen führte zum Zusammenbruch der vaskulären Integrität im tMCAO-Modell des ischämischen Schlaganfalls und zu einer erhöhten Mortalitätsrate. Im Gegensatz dazu zeigten die doppeldefizienten Mäuse in in vivo Modellen der Haut- oder Lungenentzündung keine Einblutungen. Dies deutet darauf hin, dass die fehlende Sekretion dichter Granula oder die Abwesenheit von alpha-Granula für sich genommen keinen Einfluss auf die Aufrechterhaltung der vaskulären Integrität nach Schlaganfall hat. Die Kombination beider Defekte führt jedoch zum Zusammenbruch der zerebrovaskulären Integrität und erhöhter Mortalität nach Schlaganfall.
KW  - Thrombozyten
KW  - Schlaganfall
KW  - Entzündung
KW  - Platelet granules
KW  - Thrombosis
KW  - Hemostasis
KW  - Stroke
KW  - Inflammation
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121010
ER  - 
TY  - THES
A1  - Thielmann, Ina
T1  - Function and regulation of phospholipase D in blood platelets: in vitro and in vivo studies in mice
T1  - Funktion und Regulation von Phospholipase D in Thrombozyten: in vitro und in vivo Studien in Mäusen
N2  - Summary
Platelet activation and aggregation are crucial for primary hemostasis but can also result in occlusive thrombus formation. Agonist induced platelet activation involves different signaling pathways leading to the activation of phospholipases (PL) which produce second messengers. While the role of PLCs in platelet activation is well established, less is known about the relevance of PLDs. In the current study, the function and regulation of PLD in platelets was investigated using genetic and pharmacological approaches.
In the first part of this thesis, adhesion, activation and aggregation of platelets from mice lacking PLD2 or both PLD1 and PLD2 were analyzed in vitro and in vivo. While the absence of PLD2 resulted in slightly reduced PLD activity in platelets, it had no detectable effect on the platelet function in vitro and in vivo. However, the combined deficiency of both PLD isoforms resulted in defective alpha-granule release and protection in a model of ferric chloride induced arteriolar thrombosis, effects that were not observed in mice lacking only one PLD isoform. These results revealed, for the first time, redundant roles of PLD1 and PLD2 in platelet alpha-granule secretion and indicate that this may be relevant for pathological thrombus formation. Thus, PLD might represent a promising target for antithrombotic therapy. 
Thus, this hypothesis was tested more directly in the second part of this thesis. The effects of pharmacological inhibition of PLD activity on hemostasis, thrombosis and thrombo-inflammatory brain infarction in mice were assessed. Treatment of platelets with the reversible, small molecule PLD inhibitor 5-Fluoro-2-indolyl des-chlorohalopemide (FIPI) led to a specific blockade of PLD activity that was associated with reduced -granule release and integrin activation. Mice that received FIPI at a dose of 3 mg/kg displayed reduced occlusive thrombus formation upon chemical injury of carotid arteries or mesenterial arterioles. Similarly, FIPI-treated mice had smaller infarct sizes and significantly better motor and neurological function 24 hours after transient middle cerebral artery occlusion. This protective effect was not associated with major intracerebral hemorrhage or prolonged tail bleeding times. Thus, pharmacological PLD inhibition might represent a safe therapeutic strategy to prevent arterial thrombosis or ischemic stroke. 
After revealing a central role for PLD in thrombo-inflammation, the regulation of PLD activity in platelets was analyzed in the last part of the thesis. Up to date, most studies made use of inhibitors potentially exerting off-target effects and consequently PLD regulation is discussed controversially. Therefore, PLD activity in mice genetically lacking potential modulators of PLD activity was determined to address these controversies. These studies revealed that PLD is tightly regulated during initial platelet activation. While integrin outside-in signaling and Gi signaling was dispensable for PLD activation, it was found that PLC dependent pathways were relevant for the regulation of PLD enzyme activity.
N2  - Zusammenfassung
Thrombozytenaktivierung und -aggregation sowie die anschließende Thrombusbildung sind essentielle Prozesse während der primären Hämostase. Andererseits kann unkontrollierte Thrombozytenaktivierung zum Gefäßverschluss und somit zu Schlaganfall oder Herzinfarkt führen. 
Verschiedene Signalwege, die für die Thrombozytenaktivierung von Bedeutung sind, führen zur Aktivierung von Phospholipasen (PL), die daraufhin sekundäre intrazelluläre Botenstoffe generieren. Während die Rolle von PLCs für die Thrombozytenaktivierung bekannt ist, ist die Relevanz der PLDs noch ungeklärt. Die vorliegende Arbeit untersucht die Funktion und Regulation von PLD in der Thrombozytenaktivierung und Thrombusbildung mittels genetisch veränderter Mäuse.
Im ersten Teil der Arbeit wurde die Adhäsion, Aktivierung und Aggregation von Pld2-/- und 
Pld1-/-/Pld2-/- Thrombozyten in vitro und in vivo untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Abwesenheit von PLD2 zu einer verminderten PLD Aktivität in Thrombozyten führte. Dies hatte allerdings keinen erkennbaren Effekt auf die Funktion der Thrombozyten in vitro und in vivo. Die PLD doppel-defizienten Thrombozyten hingegen wiesen Defekte bei der Sekretion der α-Granula auf, was zur Bildung von instabilen FeCl3-induzierten Thromben in einem in vivo Thrombosemodell führte. Diese Effekte waren in den einzeldefizienten Mäusen nicht vorhanden, was auf redundante Funktionen von PLD1 und PLD2 in diesem Prozess schließen lässt. Interessanterweise wurden keine hämostatischen Defekte durch die Doppeldefizienz hervorgerufen. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass PLD eine neue potentielle antithrombotische Zielstruktur darstellt.
Diese Hypothese wurde im zweiten Teil der Arbeit weiter überprüft. Der Effekt einer PLD Hemmung durch den reversiblen PLD Inhibitor 5-Fluoro-2-indolyl des-chlorohalopemide (FIPI) auf Hämostase und Thrombose wurde untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Behandlung von Mäusen mit FIPI zu einer spezifischen Blockade von PLD führte, die die alpha-Degranulierung und Integrinaktivierung, im ähnlichen Ausmaß wie in den doppeldefizienten Mäusen, beeinträchtigte. Des Weiteren zeigten Mäuse, die mit 3 mg/kg FIPI behandelt wurden, starke Defekte in der arteriellen Thrombusbildung in Makro- und Mikrogefäßen. FIPI vermittelte PLD Inhibition führte außerdem zu einem Schutz der Mäuse in einem Modell des ischämischen Schlaganfalls, ohne intrazerebrale Blutungen hervorzurufen. Diese Ergebnisse etablieren FIPI als potentiellen antithrombotischen Wirkstoff für eine effektive und sichere Behandlung von kardio- und zerebrovaskulären Erkrankungen.
Da PLD eine zentrale Rolle während der Thrombusbildung hat, wurde im letzten Teil der Arbeit auf die Regulation von PLD während der Thrombozytenaktivierung eingegangen. Bisherige Studien verwendeten häufig Inhibitoren, die zu unspezifischen Effekten führen können. Daher wird die Regulation von PLD in der Literatur kontrovers diskutiert. Die Untersuchung der PLD Aktivität in verschiedenen knockout Mauslinien stellt einen nützlichen Ansatz dar, um die kontrovers diskutierte PLD Regulation aufzuklären. Zu diesem Zweck wurde die PLD Aktivität in genetisch veränderten Mäusen, denen potentielle Regulatoren von PLD fehlen, gemessen. Im Zuge diesen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass integrinabhängige- und Gi-vermittelte Signalwege keinen Einfluss auf die Regulation von PLD hatten, während PLC vermittelte Signale von Bedeutung waren.
KW  - Phospholipase D
KW  - Thrombozyt
KW  - Thrombose
KW  - Schlaganfall
KW  - Hämsotase
KW  - Phospholipase D
KW  - Thrombose
KW  - Hämostase
KW  - Schlaganfall
KW  - Blutstillung
KW  - Maus
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-99179
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heydenreich, Nadine
T1  - Studies on the contact-kinin system and macrophage activation in experimental focal cerebral ischemia
T1  - Untersuchungen zum Kontakt-Kinin-System und zur Makrophagen-Aktivierung beim Experimentellen Schlaganfall
N2  - Traditionally, ischemic stroke has been regarded as the mere consequence of cessation of cerebral blood flow, e.g. due to the thromboembolic occlusion of a major brain supplying vessel. However, the simple restoration of blood flow via thrombolysis and/or mechanical recanalization alone often does not guarantee a good functional outcome. It appears that secondary detrimental processes are triggered by hypoxia and reoxygenation, which are referred to as ischemia/reperfusion (I/R) injury. During recent years it became evident that, beside thrombosis inflammation and edema formation are key players in the pathophysiology of cerebral ischemia. The contact-kinin system represents an interface between thrombotic, inflammatory and edematous circuits. It connects the intrinsic coagulation pathway with the plasma kallikrein-kinin system (KKS) via coagulation factor FXII. 
The serine protease inhibitor C1-inhibitor (C1-INH) has a wide spectrum of inhibitory activities and counteracts activation of the contact-kinin system at multiple levels. The first part of the thesis aimed to multimodally interfere with infarct development by C1-INH and to analyze modes of actions of human plasma derived C1-INH Berinert® P in a murine model of focal cerebral ischemia. It was shown that C57BL/6 mice following early application of 15.0 units (U) C1-INH, but not 7.5 U developed reduced brain infarctions by ~60% and less neurological deficits in the model of transient occlusion of the middle cerebral artery (tMCAO). This protective effect was preserved at more advanced stages of infarction (day 7), without increasing the risk of intracerebral bleeding or affecting normal hemostasis. Less neurological deficits could also be observed with delayed C1-INH treatment, whereas no improvement was achieved in the model of permanent MCAO (pMCAO). Blood-brain-barrier (BBB) damage, inflammation and thrombosis were significantly improved following 15.0 U C1-INH application early after onset of ischemia. Based on its strong antiedematous, antiinflammatory and antithrombotic properties C1-INH constitutes a multifaceted therapeutic compound that protects from ischemic neurodegeneration in ‘clinically meaningful’ settings.
The second part of the thesis addresses the still elusive functional role of macrophages in the early phase of stroke, especially the role of the macrophage-specific adhesion molecule sialoadhesin (Sn). For the first time, sialoadhesin null  (Sn-/-) mice, homozygous deficient for Sn on macrophages were subjected to tMCAO to assess the clinical outcome. Neurological and motor function was significantly improved in Sn-/- mice on day 1 after ischemic stroke compared with wildtype (Sn+/+) animals. These clinical improvements were clearly detectable even on day 3 following tMCAO. Infarctions on day 1 were roughly the same size as in Sn+/+ mice and did not grow until day 3. No intracerebral bleeding could be detected at any time point of data acquisition. Twenty four hours after ischemia a strong induction of Sn was detectable in Sn+/+ mice, which was previously observed only on perivascular macrophages in the normal brain. Deletion of Sn on macrophages resulted in less disturbance of the BBB and a reduced number of CD11b+ (specific marker for macrophages/microglia) cells, which, however, was not associated with altered expression levels of inflammatory cytokines. To further analyze the function of macrophages following stroke this thesis took advantage of LysM-Cre+/-/IKK2-/- mice bearing a nuclear factor (NF)-ϰB activation defect in the myeloid lineage, including macrophages. Consequently, macrophages were not able to synthesize inflammatory cytokines under the control of NF-ϰB. Surprisingly, infarct sizes and neurological deficits upon tMCAO were roughly the same in conditional knockout mice and respective wildtype littermates. These findings provide evidence that macrophages do not contribute to tissue damage and neurological deficits, at least, not by release of inflammatory cytokines in the early phase of cerebral ischemia. In contrast, Sn which is initially expressed on perivascular macrophages and upregulated on macrophages/microglia within the parenchyma following stroke, influenced functional outcome.
N2  - Der ischämische Schlaganfall wird traditionell als unmittelbare und „einfache“ Folge der Unterbrechung des Blutflusses zum Gehirn z.B. durch thromboembolische Gefäßverschlüsse gesehen. Häufig führt die alleinige Wiederherstellung des Blutflusses durch Lysetherapie bzw. mechanische Rekanalisation jedoch nicht zu einer Funktionserholung. Dies rückt sekundäre pathophysiologische Prozesse in den Fokus, die durch die Hypoxie und anschließende Wiederversorgung mit Sauerstoff angestoßen werden und zu einem sogenannten Reperfusionsschaden führen. In den letzten Jahren wurde klar, dass neben der Thrombenbildung Entzündungsprozesse und Hirnschwellung zentrale Bestandteile der Pathophysiologie von ischämischen Schlaganfällen sind, die über ein komplexes Netzwerk von Signalwegen eng miteinander verknüpft sind. An dieser Schnittstelle setzt die vorliegende Dissertation an. Das Kontakt-Kinin-System verbindet das plasmatische Kallikrein-Kinin-System (KKS), welches entzündliche und ödematöse Prozesse anstößt, über den Blutgerinnungsfaktor FXII mit dem intrinsischen Blutgerinnungsweg, der letztlich für die Thrombenbildung verantwortlich ist. 
Der endogene Serinprotease-Inhibitor C1-Inhibitor (C1-INH) besitzt ein breites Wirkungsspektrum und wirkt der Aktivierung des Kontakt-Kinin-Systems auf verschiedenen Ebenen entgegen. Ziel des ersten Teils der vorliegenden Dissertation war es, mittels C1-INH auf multimodale Weise ins Infarktgeschehen einzugreifen und die Wirkmechanismen des humanen C1-INH Berinert® P im Mausmodell nach fokaler zerebraler Ischämie zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die frühe Behandlung von C57BL/6 Mäusen mit 15.0 Units (U) C1-INH im Modell der transienten Okklusion der Arteria cerebri media (tMCAO) eine drastische Reduzierung der Infarktvolumina um annähernd 60%, sowie deutlich weniger neurologische und funktionelle Defizite zur Folge hatte. Diese Schutzwirkung war auch im fortgeschrittenen Stadium (Tag 7) der Schlaganfallentwicklung zu beobachten, ohne das Risiko einer intrazerebralen Blutung zu erhöhen oder die normale Hämostase zu beeinflussen. Die Applikation von 7.5 U C1-INH hatte dagegen keinen Effekt. Ein wesentlich verbessertes neurologisches Verhalten konnte auch nach verzögerter Injektion von 15.0 U C1-INH erzielt werden. Im Gegensatz dazu bewirkte die Behandlung im Modell der permanenten MCAO (pMCAO) keine Verbesserung. Mechanistisch führte die Gabe von 15.0 U C1-INH zu einer deutlichen Stabilisierung der Bluthirnschranke und weniger Ödembildung. Darüber hinaus war die lokale Entzündungsreaktion nach C1-INH-Applikation abgeschwächt und es bildeten sich weniger Thromben in der zerebralen Mikrozirkulation. Basierend auf seiner vielfältigen antithrombotischen, antientzündlichen und antiödematösen Potenz stellt C1-INH einen vielversprechenden Ansatz zum Schutz vor ischämischer Neurodegeneration nach Schlaganfall unter ‚klinisch relevanten‘ Bedingungen dar. 
Der zweite Teil der Dissertation beschäftigt sich mit der bislang ungeklärten funktionellen Rolle von Makrophagen in der Frühphase nach Schlaganfall, speziell der Rolle des Makrophagen-spezifischen Signalmoleküls Sialoadhesin (Sn). Hierzu wurden erstmals Sialoadhesin-defiziente (Sn-/-) Mäuse, deren Makrophagen kein Sn exprimieren, der tMCAO unterzogen und die klinischen Folgen bewertet. Sn-/- Tiere zeigten verglichen mit Wildtypen (Sn+/+) verbesserte neurologische und motorische Funktionen an Tag 1 nach Schlaganfall. Diese Verbesserung war auch an Tag 3 nach Schlaganfall eindeutig nachweisbar. Die Infarkte an Tag 1 waren größenmäßig vergleichbar mit Sn+/+ Mäusen und nahmen bis Tag 3 nicht an Größe zu. Zu keinem Zeitpunkt wurde eine intrazerebrale Blutung beobachtet. 24 Stunden nach Schlaganfall kam es bei Sn+/+ Mäusen zu einer starken Induktion von Sn, welches im normalen Gehirn nur auf perivaskulären Makrophagen exprimiert wurde. Die Deletion von Sn auf Makrophagen wirkte einer Bluthirnschrankenstörung entgegen und hatte eine deutlich geringere Infiltration von CD11b+ (spezifischer Marker für Makrophagen/Mikroglia) Zellen ins ischämische Gewebe zur Folge. Dies war interessanterweise nicht mit einer Veränderung der Zytokinexpression verknüpft. Zur weiteren Untersuchung der Makrophagenrolle nach Schlaganfall wurde die Dissertation auf LysM-Cre+/-/IKK2-/- Mäuse ausgedehnt. Diese wiesen einen Makrophagen-spezifischen Defekt in der Aktivierung des Transkriptionsfaktors Nuklearfaktor (NF)-ϰB auf, und konnten folglich inflammatorische Zytokine unter der Transkriptionskontrolle von NF-ϰB nicht synthetisieren. Die Infarktgrößen und neurologischen Defizite der transgenen Tiere waren überraschenderweise vergleichbar mit wildtypischen Wurfgeschwistern. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Makrophagen zumindest nicht durch die Synthese von inflammatorischen Zytokinen zum Gewebeschaden und zu neurologischen Defiziten in der Frühphase nach Schlaganfall beitragen, während Sn, das initial nur auf perivaskulären Makrophagen exprimiert und später im ischämischen Parenchym auf Makrophagen/Mikroglia hochreguliert wird, Einfluss auf das funktionelle Outcome hatte.
KW  - Blut-Hirn-Schranke
KW  - Thrombose
KW  - Entzündung
KW  - Schlaganfall
KW  - Makrophage
KW  - C1-inibitor
KW  - Sialoadhesin
KW  - Contact-Kinin System
KW  - Ischämischer Schlaganfall
KW  - Bluthirnschranke
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-94534
ER  -