TY  - THES
A1  - Blohm, Elisabeth
T1  - Lebensqualität bei Fabry-Patienten: Erhebung mit dem SF-36 Fragebogen
T1  - Quality of Life in patients with Fabry's disease: Investigation with the SF-36 questionnaire
N2  - Lebensqualität bei Fabry-Patienten: Erhebung mit dem SF-36®Fragebogen Elisabeth Blohm Hintergrund: Der Morbus Fabry ist eine X-chromosomal vererbte, lysosomale Speichererkrankung bedingt durch den Mangel an dem Enzym α-Galaktosidase A. Die gesundheitsbezogene Lebensqualität von Fabry-Patienten ist im Vergleich zur Normalbevölkerung oder Patienten anderer chronischer Erkrankungen sowohl bei physischen als auch psychischen Aspekten reduziert. Es ist bekannt, dass für den Morbus Fabry typische Symptome, wie Schmerzen oder Dysfunktionen lebenswichtiger Organe, wie Herz- und Niereninsuffizienz, sowie frühzeitige Schlaganfälle zu einer signifikant verringerten gesundheitsbezogenen Lebensqualität beitragen. Fragestellung: Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe des SF-36-Fragebogens die gesundheitsbezogene Lebensqualität einer großen Kohorte von Fabry-Patienten zum Zeitpunkt der ersten Vorstellung in einem spezialisierten Fabry Zentrum zu ermitteln. Gleichzeitig sollten begleitende Faktoren identifiziert werden, die mit den verschiedenen Dimensionen der psychischen und physischen Funktionsfähigkeit assoziiert sind. Dabei legten wir einen Schwerpunkt auf die Nierenfunktion. Methoden: Es wurden 99 Patienten mit Morbus Fabry eingeschlossen. Wir untersuchten die Daten des ersten Besuchs in unserem Fabry-Zentrum. Die Patientencharakteristika der Studienteilnehmer und die verschiedenen Skalen der HRQoL wurden über die CKD-Stadien unter Verwendung von ANOVA, Kruskal-Wallis-Test, χ²-Test und Fisher’s-exact-Test verglichen. Die mit den verschiedenen Dimensionen der HRQoL assoziierten Faktoren wurden mittels einer linearen Regressionsanalyse untersucht. Im multivariaten Modell wurden die folgenden Variablen in das Modell aufgenommen: Alter, Geschlecht, Nierenfunktion, Schmerzen, Schmerztherapie und vaskuläres Ereignis. Ergebnisse: Die meisten Patienten, besonders die meisten Frauen, hatten eine erhaltene Nierenfunktion, wohingegen Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion mit höherer Wahrscheinlichkeit männlich waren. Alle Patienten, die einer RRT erhielten, waren männlich; zwei von ihnen erhielten eine Nierentransplantation, sieben waren unter Dialyse. Eine eingeschränkte Nierenfunktion, besonders die Notwendigkeit einer RRT war über allen Skalen mit einer deutlichen Reduktion der HRQoL assoziiert. Desweiteren waren männliches Geschlecht, Schmerzen und Schmerztheapie signifikant und deutlich mit niedrigeren Werten in den SF-36-Skalen assoziiert. Im multivariaten Modell stellten sich eine eingeschränkte Nierenfunktion und Schmerzen als die Hauptfaktoren für reduzierte Werte in den physikalischen Kategorien heraus (körperliche Funktionsfähigkeit, körperliche Rollenfunktion, körperliche Schmerzen, allgemeine Gesundheitswahrnehmung und körperlicher Summenwert). Im Gegensatz dazu stellte sich heraus, dass die Notwendigkeit einer RRT mit reduzierter HRQoL in den psychischen und sozialen Kategorien assoziiert war. Schlussfolgerung: In dieser großen Kohorte von Fabry-Patienten aus einem Zentrum war die chronische Nierenerkrankung, besonders die Notwendigkeit einer RRT, ein entscheidender Faktor mir eine reduzierte HRQoL in physischen und psychisch/sozialen Aspekten des Lebens. Außerdem hatten Schmerzen eine unabhängige Beziehung mit niedrigeren Werten der physischen Skalen. Neben der Enzymersatztherapie könnten eine optimale Behandlung der Nierenerkrankung, sowie eine effektive Schmerztherapie helfen, die HRQoL von Fabry-Patienten zu verbessern.
N2  - Health Related Quality of Life in Patients with Fabry Disease: Investigation with the SF-36® questionnaire Elisabeth Blohm Background Fabry disease is an X-linked lysosomal storage disorder caused by a deficiency of the enzyme α-galactosidase A. Health related quality of life (HRQoL) in patients with Fabry disease is reduced when compared to the healthy population and to other chronic diseases in physical as well as mental aspects of well-being. Fabry specific symptoms such as pain, vital organ dysfunction including heart and renal failure or premature strokes are known to contribute significantly to impaired HRQoL Aims The purpose of the current study was to characterize HRQoL as assessed by the SF-36® questionnaire in a large cohort of patients with Fabry disease of a single center. We aimed to identify factors associated with the various dimensions of physical and mental functioning, with a focus on kidney function. Methods 99 patients with Fabry disease were enrolled. We analyzed data from the first visit at our center. Characteristics of study participants and the different scales of HRQoL were compared across CKD stages (eGFR >60 ml/min vs. eGFR <60 ml/min vs. renal replacement therapy) using ANOVA, Kruskal-Wallis test, χ²- test, and Fisher’s exact test. Factors associated with the various dimensions of HRQoL were examined using linear regression analysis. In multivariate analyses, the following variables were included in the model: age, gender, kidney function, pain, pain-therapy, and vascular event. Results Most of the patients, in particular most women, had preserved kidney function, whereas patients with impaired kidney function were more likely to be male. All patients receiving RRT were of male gender, of which two underwent kidney transplantation and seven received dialysis. Impaired kidney function, particularly the need of RRT, was associated with markedly reduced HRQoL across all scales. Furthermore, male gender, pain and pain-therapy were significantly and meaningfully associated with lower scores on the SF-36 scales. In multivariate modeling, impaired kidney function and pain emerged as the main factors associated with lower scores in physical aspects of life (physical functioning, role physical, bodily pain, general health, PCS). In contrast, only the need for RRT was found to be associated with reduced HRQoL in mental/social parameter dimensions. Conclusion In this large cohort of Fabry patients recruited in a single center, chronic kidney disease, particularly the need of RRT, was a crucial factor for reduced HRQoL in physical and mental/social aspects of life. Furthermore, pain was independently related to lower scores on physical scales. Aside from enzyme replacement therapy, optimal treatment of kidney disease and an effective pain therapy may help to improve HRQoL in Fabry patients.
KW  - Lebensqualitaet
KW  - SF-36 Health survey
KW  - Morbus Fabry
KW  - Fabry's disease
KW  - SF-36 questionnaire
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71483
ER  - 
TY  - THES
A1  - Blumenstein, Christian
T1  - One-Dimensional Electron Liquid at a Surface: Gold Nanowires on Ge(001)
T1  - Eindimensionale Elektronenflüssigkeit an einer Oberfläche: Gold Nanodrähte auf Ge(001)
N2  - Selbstorganisierte Nanodrähte auf Halbleiteroberflächen ermöglichen die Untersuchung von Elektronen in niedrigen Dimensionen. Interessanterweise werden die elektronischen Eigenschaften des Systems von dessen Dimensionalität bestimmt, und das noch über das Quasiteilchenbild hinaus. Das quasi-eindimensionale (1D) Regime zeichnet sich durch eine schwache laterale Kopplung zwischen den Ketten aus und ermöglicht die Ausbildung einer Peierls Instabilität. Durch eine Nesting Bedingung in der Fermi Fläche kommt es zu einer Bandrückfaltung und damit zu einem isolierenden Grundzustand. Dies wird begleitet von einer neuen Überstruktur im Realraum, die mit dem Nestingvektor korrespondiert. In früheren Nanodrahtsystemen wurde ein solcher Effekt gezeigt. Dazu geh ̈oren Indium Ketten auf Si(111) und die Gold rekonstruierten Substrate Si(553) und Si(557). Die Theorie sagt jedoch einen weiteren Zustand voraus, der nur im perfekten 1D Grenzfall existiert und der bei geringster Kopplung mit höheren Dimensionen zerstört wird. Dieser Zustand wird Tomonaga-Luttinger Flüssigkeit (TLL) genannt und führt zu einem Zusammenbruch des Quasiteilchenbildes der Fermi-Flüssigkeit. Hier sind nur noch kollektive Anregungen der Elektronen erlaubt, da die starke laterale Einschränkung zu einer erhöhten Kopplung zwischen den Teilchen führt. Dadurch treten interessante Effekte wie Spin-Ladungs-Trennung auf, bei dem sich die Ladung und der Spin eines Elektrons entkoppeln und getrennt voneinander durch den Nanodraht bewegen können. Bis heute wurde solch ein seltener Zustand noch nicht an einer Oberfläche beobachtet. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Herstellung von besser definierten 1D Ketten gewählt. Dazu wird die Au-rekonstruierte Ge(001) Nanodraht-Oberfläche untersucht. Für die Präparation des Substrates wird ein neues Rezept entwickelt, welches eine langreichweitig geordnete Oberfläche erzeugt. Um das Wachstum der Nanodrähte zu optimieren wird das Wachstums-Phasendiagramm ausgiebig untersucht. Außerdem werden die strukturellen Bausteine der Ketten sehr genau beschrieben. Es ist bemerkenswert, dass ein struktureller Phasenübergang der Ketten oberhalb von Raumtemperatur gefunden wird. Aufgrund von spektroskopischen Untersuchungen kann eine Peierls Instabilität als Ursache ausgeschlossen werden. Es handelt sich um einen 3D-Ising-Typ Übergang an dem das Substrat ebenfalls beteiligt ist. Die Untersuchungen zur elektronischen Struktur der Ketten zeigen zwei deutliche Erkennungsmerkmale einer TLL: Ein potenzgesetzartiger Verlauf der Zustandsdichte und universales Skalenverhalten. Daher wird zum ersten Mal eine TLL an einer Oberfläche nachgewiesen, was nun gezielt lokale Untersuchungen und Manipulationen ermöglicht. Dazu gehören (i) Dotierung mit Alkalimetallen, (ii) die Untersuchung von Kettenenden und (iii) die einstellbare Kopplung zwischen den Ketten durch zusätzliche Goldatome. Damit wird ein wichtiger Beitrag zu theoretischen Vorhersagen und Modellen geliefert und somit das Verständnis korrelierter Elektronen vorangetrieben.
N2  - Self-organized nanowires at semiconductor surfaces offer the unique opportunity to study electrons in reduced dimensions. Notably the dimensionality of the system determines it’s electronic properties, beyond the quasiparticle description. In the quasi-one-dimensional (1D) regime with weak lateral coupling between the chains, a Peierls instability can be realized. A nesting condition in the Fermi surface leads to a backfolding of the 1D electron band and thus to an insulating state. It is accompanied by a charge density wave (CDW) in real space that corresponds to the nesting vector. This effect has been claimed to occur in many surface-defined nanowire systems, such as the In chains on Si(111) or the Au reconstructions on the terraced Si(553) and Si(557) surfaces. Therefore a weak coupling between the nanowires in these systems has to be concluded. However theory proposes another state in the perfect 1D limit, which is completely destroyed upon slight coupling to higher dimensions. In this so-called Tomonaga-Luttinger liquid (TLL) state, the quasiparticle description of the Fermi liquid breaks down. Since the interaction between the electrons is enhanced due to the strong confinement, only collective excitations are allowed. This leads to novel effects like spin charge separation, where spin and charge degrees of freedom are decoupled and allowed to travel independently along the 1D-chain. Such rare state has not been realized at a surface until today. This thesis uses a novel approach to realize nanowires with improved confinement by studying the Au reconstructed Ge(001) surface. A new cleaning procedure using piranha solution is presented, in order to prepare a clean and long-range ordered substrate. To ensure optimal growth of the Au nanowires the phase diagram is extensively studied by scanning tunneling microscopy (STM) and low energy electron diffraction (LEED). The structural elements of the chains are revealed and described in high detail. Remarkably a structural phase transition of the delicate wire structure is found to occur above room temperature. Due to the lack of energy gaps a Peierls transition can be excluded as its origin. The transition is rather determined as 3D Ising type and therefore includes the substrate as well. Two hallmark properties of a TLL are found in the Au/Ge(001) wires by spectroscopic studies: Power-law suppression of the density of states (DOS) and universal scaling. This impressively proves the existence of a TLL in these chains and opens up a gateway to an atomic playground. Local studies and manipulations of a TLL state become possible for the first time. These comprise (i) doping by alkaline atoms, (ii) studies on chain ends and (iii) tunable coupling between the chains by additional Au atoms. Most importantly these manipulations offer input and test for theoretical models and predictions, and are thereby ultimately advancing the field of correlated electrons.
KW  - Nanodraht
KW  - Germanium
KW  - Gold
KW  - Elektronenflüssigkeit
KW  - Luttinger liquide
KW  - Tunneling spectroscopy
KW  - nanowires
KW  - one-dimensional
KW  - nano
KW  - Luttinger-Flüssigkeit
KW  - Rastertunnelmikroskop
KW  - Oberflächenphysik
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72801
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TY  - THES
A1  - Blässer, Katharina
T1  - Psychosoziales Unterstützungsbedürfnis bei Patienten mit maligner Krebsdiagnose ermittelt im Rahmen einer multizentrischen Querschnittsstudie
T1  - Psychosocial support needs of patients with malignant cancer diagnosis found in a multicentric cross section study
N2  - Ziel der vorliegenden Arbeit ist es darzustellen, wie groß das psychosoziale Unterstützungsbedürfnis von Patienten mit maligner Krebsdiagnose ist und welche multivariablen Zusammenhänge mit diesem Bedürfnis bestehen. Die dazu nötigen Daten wurden mit einem Selbsteinschätzungsfragebogen erhoben, der im Rahmen einer multizentrisch angelegten Querschnittsstudie zum Thema „Prävalenz psychosozialer Belastungen, psychischer Störungen und ihr Behandlungsbedarf bei Tumorpatienten“ in fünf Zentren in Deutschland entwickelt wurde. Die Stichprobe umfasste 386 Patienten im Alter von 18 bis 75 Jahren, die deutsch sprachen und an einer malignen Krebserkrankung litten. Das Unterstützungsbedürfnis der Patienten wurde in Bezug auf geschlechtsspezifische Unterschiede, Alter, Setting und vorhandene psychosoziale Unterstützung durch Freunde und Familie untersucht. Die Ergebnisse decken sich weitgehend mit denen der bisherigen Forschung. So gab ungefähr ein Drittel der Patienten einen Wunsch nach psychosozialer Unterstützung an. Weiterhin gaben Patienten, die sich psychisch belastet fühlten, häufiger einen Wunsch nach psychosozialer Unterstützung an als Patienten, die sich nicht belastet fühlten. Patienten mit bekannter Metastasierung oder unklarem Metastasierungsstatus äußerten im Vergleich zu Patienten mit lokalisierter Tumorerkrankung weniger häufig den Wunsch nach psychosozialer Unterstützung. Patienten, die bereits vor dem Zeitpunkt der Befragung psychosoziale Unterstützung in Anspruch genommen hatten, äußerten signifikant häufiger ein Unterstützungsbedürfnis als Patienten, die bislang keine psychosoziale Unterstützung in Anspruch genommen hatten. Alter, Geschlecht, Setting und vorhandene Unterstützung durch Freunde und Familie zeigten keinen signifikanten Zusammenhang mit dem Unterstützungsbedürfnis. Insgesamt äußert mit ungefähr einem Drittel der Patienten ein großer Anteil des Kollektivs ein Unterstützungsbedürfnis. Dies sollte die Konsequenz nach sich ziehen, dass Patienten, die durch ihre Tumorerkrankung nicht nur körperlich, sondern auch seelisch belastet sind, eine entsprechende Behandlung zuteil oder zumindest angeboten wird.
N2  - The present work shows, how big the psychosocial support need of patients with malignant cancer diagnosis is and which multivariable connections with this need exist. The data necessary in addition were raised with a self-assessment questionnaire which was developed within the scope of a multicentric cross section study on the subject „Prevalence of psychosocial suffers, psychic disturbances and her need of treatment with tumour patients“ in five centres in Germany. The study enclosed 386 patients at the age of from 18 to 75 years who spoke German and suffered from a malignant cancer illness. The support need of the patients was examined concerning sex-specific differences, age, setting and available psychosocial support by friends and family. The results coincide extensively with those of the present research. Thus about one third of the patients gave a wish for psychosocial support. Furthermore patients who felt psychically ill, gave a wish for psychosocial support more often han patients who felt not ill. Patients with known metastasis or unclear metastasis expressed in comparison to patients with localised tumour illness less often the wish for psychosocial support. The patients who had taken up psychosocial support already before the time of the questioning expressed significantly more often a support need than patients who had not taken psychosocial support up to now. Age, gender, Setting and available support by friends and family showed no significant connection with the support need. All together a big part of the group expresses with about one third of the patients a support need. This should cause the consequence that to the patients who are not only physical but also emotionally suffering from their tumour illness, a psychooncological treatment is given or at least is offered.
KW  - Krebsregister
KW  - Depression
KW  - Psychoonkologie
KW  - Lebensqualität
KW  - psychosoziales Unterstützungsbedürfnis
KW  - maligne Krebsdiagnose
KW  - psychoonkologische Versorgung
KW  - Unterstützungsangebote
KW  - psychische Belastung
KW  - psychosocial support need
KW  - malignant cancer diagnosis
KW  - psychooncological care
KW  - support offers
KW  - psychic suffer
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76319
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bobinger, Tobias
T1  - Einfluss von Monozyten auf Heilungsvorgänge und kardiale Thromboembolien nach einem Myokardinfarkt
T1  - Role of monocytes in wound healing and thromboembolism after myocardial infarction
N2  - Beim Myokardinfarkt führt die Unterbrechung der Blutversorgung zur Nekrose von Myozyten. Hierauf werden im Rahmen der Entzündungsreaktion verschiedene Reaktionen angestoßen, die dazu dienen sollen, die Integrität und Funktion des Herzens zu erhalten. Einen wichtigen Anteil an der Inflammationsreaktion haben die Monozyten, deren Funktion in diesem Rahmen bis jetzt nur wenig erforscht ist. In dieser Studie wurde die Rolle von Monozyten auf die Heilungsvorgänge nach einem Infarkt untersucht. Durch die Gabe von Clodronat-Liposom wurden in der Behandlungsgruppe die Monozyten ausgeschaltet. Es zeigte sich, dass die Mortalität in der Behandlungsgruppe aufgrund der Bildung eines linksventrikulären Thrombus deutlich erhöht ist. Dieser war bereits innerhalb der ersten 24h in den echokardiographischen Untersuchungen sichtbar. Veränderungen im Gerinnungssystem konnten als Ursache ausgeschlossen werden. Durch eine CD-31-Färbung wurde deutlich, dass in den infarzierten Herzen der Behandlungsgruppe ein Defekt im Endokard entstanden war, der als Ursache für die Entstehung der Thromben gewertet werden kann. Zudem wurde in der Behandlungsgruppe neben einem verschlechterten Abräumvorgang eine signifikant erniedrigte Kollagen-1-Produktion, ein erhöhtes MMP-9, ein leicht erniedrigtes TGF sowie erhöhtes VEGF gemessen. In dieser Studie wurde somit gezeigt, dass Monozyten ein essentieller Bestandteil der Heilungsvorgänge nach einem Infarkt sind. Durch eine eingeschränkte Monozytenfunktion wird zudem aufgrund von Defekten im Endothel die Bildung eines linksventrikulären Thrombus und folgender thromboembolischer Ereignisse begünstigt.
N2  - Myocardial infarction leads to necrosis of cardiac myocytes. To obtain tissue integrity and function inflammatory cells are activated. The role of monocytes after myocardial infarction is poorly defined. We examined the role of monocytes after experimental myocardial infarction by monocyte depletion through injections of clodronate-containing liposomes. Thus, monocyte infiltration was reduced in the myocardium of the mice in the treatment group. Mortality was increased due to thromboembolic events in the treatment group. Left ventricular thrombi were seen as early as 24 hours after myocardial infarction. CD31-Staining showed endocardial defects before the onset of thrombus formation and in older thrombi. Changes in the blood coagulation or an increased infarct expansion were not observed. In summary, early healing defects are most likely caused by the monocyte depletion. Depletion of the monocytes also led to less clearance of cell debris, increased matrixmetalloproteinase-9 and vascular endothelial growth factor, less collagen-1 production and an unchanged tumor-growth-factor. Impaired monocyte function seems to be a major factor for the development of a left ventricular thrombus after myocardial infarction.
KW  - Monozyt
KW  - Monozyten-Makrophagen-System
KW  - Clodronsäure
KW  - Herzinfarkt
KW  - Embolie
KW  - Monocytes
KW  - myocardial infarction
KW  - clodronat-liposome
KW  - thromboembolism
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72195
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TY  - THES
A1  - Boldt, Cornelia Klara
T1  - Diffusionsgewichtete MRT Bildgebung bei Erkrankungen im Zahn-Mund-Kiefer/Hals-Nasen-Ohren Bereich
T1  - Diffusion weighted magnetic resonance imaging of lesions in the head and neck region
N2  - Zielsetzung: Die Zielsetzung dieser Arbeit war es zu beurteilen, inwieweit die Diffusionsgewichtete MRT Bildgebung bei der Differenzierung zwischen malignen und benignen Erkrankungen im Kopf-Hals Bereich nützlich sein kann. Außerdem ging es um die Sammlung der mittleren ADC-Werte von verschiedenen Diagnosen. Material und Methoden: Es wurden diffusionsgewichtete Bilder mit einer SE-EPI-Sequenz (b-Wert Paarung von 50 und 800 s/mm2, 1,5T) verglichen. 53 Plattenepithelcarzinome (PeCa), 21 benigne Befunde, 6 Lymphome, 6 Hämangiome, 6 Zysten Ergebnis: Die mittlere ADC- Wert (MW x10-3mm²/s +/-SD) der PeCa betrug 0.967 (0.118), der benignen Läsionen 1.458 (0.371), der Lymphome 0.649 (0.167), der Hämangiome 1.654 (0.254), der Zysten 2.310 (0.655) Der mittlere ADC-Wert der PeCa war signifikant kleiner als der der benignen Läsionen. Ein ADC- Wert von 1.202x10-3mm²/s kann als Grenzwert für die Differenzierung zwischen benignen und malignen Läsionen im Kopf-Hals Bereich angesehen werden. Schlussfolgerung: Die ADC-Werte können für die Charakterisierung von Läsionen im Kopf-Hals Bereich genutzt werden.
N2  - Objective: The objective of this study was to evaluate the utility of diffusion weighted MR imaging (DWI) in the differentiation between malignant and benign lesions in the head and neck region. Furthermore get values for the apparent diffusion coefficient (ADC) for different diagnoses. Material and methods: We compared diffusion weighted images using SE-EPI sequences (b values of 50 and 800 s/mm2, 1,5T). 53 squamosa cell carcinomas (SSC), 21 benigne lesions, 6 malignant lymphomas, 6 hämangiomas, 6 cysts Results: The ADC values (mean x10-3mm²/s +/- SD) were 0.967 (0.118) in squamosal cell carcinomas (SSC), 1.458 (0.371) in benign lesions, 0.649 (0.167) in malignant lymphomas, 1.654 (0.254) in hämangiomas, 2.310 (0.655) in cysts. The mean ADC of SSC was significantly lower than of benign lesions. An ADC value of 1.202x10-3mm²/s may be the threshold value for differentiation between benign and malignant head and neck lesions. Conclusion: Measurement of ADCs may be used to characterize head and neck lesions.
KW  - DWI
KW  - ADC
KW  - DWI
KW  - head and neck
KW  - ADC
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-84303
ER  - 
TY  - THES
A1  - Boldt, Julian
T1  - Design-Evaluation und –Optimierung eines neuartigen Stiftaufbau-Konzeptes mittels FE-Simulationen und Bruchtests
T1  - Evaluation and optimziation of a new post-and-core design using FEM and force loaded destructive testing
N2  - Der konventionelle Stift-Stumpfaufbau ist seit Jahrzehnten eine prothetische Standardtherapie bei der Restauration von Zähnen, deren klinische Krone einen erheblichen Substanzverlust erlitten haben. Bei dieser Art der Restauration sind klinisch jedoch wiederkehrende Versagensmechanismen zu beobachten, die negativen Einfluss auf Überlebensraten der restaurierten Zähne haben. Die vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit der Frage, ob diesen Versagensarten durch eine neuartige Verankerung, die sich anstelle einer kraftschlüssigen eine formschlüssige Verbindung zunutze macht, eliminiert werden können und wie ein geeignetes Verankerungselement beschaffen sein muss. Dazu wurde zunächst aus theoretischen Überlegungen heraus ein mechanisches Ersatzmodell erstellt, das die Wirkung der angreifenden Kräfte auf die Einheit aus restaurierter Zahnwurzel und Stift-Stumpfaufbau vereinfacht darstellt. Anschließend wurden die aus dem klinischen Alltag bekannten Versagensarten als Grundlage für die Designänderungen am Verankerungselement verwendet. An die Stelle eines langen und dünnen Wurzelstiftes tritt damit ein kurzer, dicker Stift, an dessen Ende ein invers konisches Verbindungselement angebracht ist. Dieses greift in eine ebenfalls invers konische Kavität, die durch besondere Werkzeuge in die Zahnwurzel präpariert wird. Über eine Einfassung, die den klassischen Fassreifen ersetzt, werden mechanische Kräfte auf das Dentin übertragen. Dieses Design wurde in In-Vitro-Versuchen getestet und optimiert, während die so gewonnenen Ergebnisse (Lastniveaus und Bruchmechanik) als Grundlage für Finite-Elemente-Simulationen dienten, mit deren Hilfe die Spannungsverteilung in der Zahnwurzel unter mechanischer Belastung sichtbar gemacht wurde. Der Zyklus aus FEM und Bruchversuchen erlaubte es, innerhalb weniger Iterationen einen Anker zu entwickeln, der mittlerweile als CE-zertifiziertes Medizinprodukt im klinischen Alltag Anwendung findet. Aus dem geometrischen Ersatzmodell konnte weiterhin die klinische Indikation für einen Stift-Stumpfaufbau verfeinert werden – es liefert auch eine mögliche Erklärung für die Ursache der teilweise großen Diskrepanzen zwischen verschiedenen Ergebnissen in der Literatur.
N2  - Conventional post-and-core restorations have been a long time standard procedure of teeth which have suffered loss of hard tissue. Such restorations exhibit recurring methods of failure which have a negative impact on survival rates of the respective teeth. This study is aimed at evaluating a new approach using postive locking rather than conventional luting and bonding for post-and-cores. To this purpose a geometrical model is constructed which demonstrates the forces that act on teeth which have been restored with a post-and-core. Failure methods which can be clinically observed are then eliminated by changes in the post's design. Rather than making use of long and thin cylindrical post, a short and thin version is used which can be spread to an inversely tapered shape. This post is inserted into a matching cavity which is machined into the root with custom tools. Mechanical forces are chanelled into the dentine by means of an annular groove and a corresponding structure replacing the classic ferrule. This design is tested and optimized though force loading and destructive testing as well as finite element simulations, allowing for short development time with few prototype iterations which lead to a design that is commercially available and in clinical use. Furthermore, the devised mechanical model serves to explain the large discrepancies in various studies' results found in the literature.
KW  - Zahnprothetik
KW  - Prothetik
KW  - Stift-Stumpfaufbau
KW  - Formschluss
KW  - Würzburger Stift
KW  - Prosthodontics
KW  - Post-and-Core
KW  - positive locking
KW  - Würzburg Post
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72562
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TY  - THES
A1  - Boyanova, Desislava Veselinova
T1  - Systems biological analysis of the platelet proteome and applications of functional module search in proteome networks
T1  - Systembiologische Analyse des Blutplättchenproteoms und funktionelle Modulsuche in Proteinnetzwerken
N2  - Recent development of proteomic approaches and generation of large-scale proteomic datasets calls for new methods for biological interpretation of the obtained results. Systems biological approaches such as integrated network analysis and functional module search have become an essential part of proteomic investigation. Proteomics is especially applied in anucleate cells such as platelets. The underlying molecular mechanisms of platelet activation and their pharmacological modulation are of immense importance for clinical research. Advances in platelet proteomics have provided a large amount of proteomic data, which has not yet been comprehensively investigated in a systems biological perspective. To this end, I assembled platelet specific data from proteomic and transcriptomic studies by detailed manual curation and worked on the generation of a comprehensive human platelet repository for systems biological analysis of platelets in the functional context of integrated networks (PlateletWeb) (http:/PlateletWeb.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de). I also added platelet-specific experimentally validated phosphorylation data and generated kinase predictions for 80% of the newly identified platelet phosphosites. The combination of drug, disease and pathway information with phosphorylation and interaction data makes this database the first integrative platelet platform available for platelet research. PlateletWeb contains more than 5000 platelet proteins, which can also be analyzed and visualized in a network context, allowing identification of all major signaling modules involved in platelet activation and inhibition. Using the wealth of integrated data I performed a series of platelet-specific analyses regarding the platelet proteome, pathways, drug targets and novel platelet phosphorylation events involved in crucial signaling events. I analyzed the statistical enrichment of known pathways for platelet proteins and identified endocytosis as a highly represented pathway in platelets. Further results revealed that highly connected platelet proteins are more often targeted by drugs. Using integrated network analysis offered by PlateletWeb, I analyzed the crucial activation signaling pathway of adenosine diphosphate (ADP), visualizing how the signal flow from receptors to effectors is maintained. My work on integrin inside-out signaling was also based on the integrated network approach and examined new platelet-specific phosphorylation sites and their regulation using kinase predictions. I generated hypothesis on integrin signaling, by investigating the regulation of Ser269 phosphorylation site on the docking protein 1 (DOK1). This phosphorylation site may influence the inhibiting effect of DOK1 on integrin a2bb3. Extending the integrated network approach to further cell lines, I used the assembled human interactome information for the analysis of functional modules in cellular networks. The investigation was performed with a previously developed module detection algorithm, which finds maximum-scoring subgraphs in transcriptomic datasets by using assigned values to the network nodes. We extended the algorithm to qualitative proteomic datasets and enhanced the module search by adding functional information to the network edges to concentrate the solution onto modules with high functional similarity. I performed a series of analyses to validate its performance in small-sized (virus-infected gastric cells) and medium-sized networks (human lymphocytes). In both cases the algorithm extracted characteristic modules of sample proteins with high functional similarity. The functional module search is especially useful in site-specific phosphoproteomic datasets, where kinase regulation of the detected sites is often sparse or lacking. Therefore, I used the module detection algorithm in quantitative phosphoproteomic datasets. In a platelet phosphorylation dataset, I presented a pipeline for network analysis of detected phosphorylation sites. In a second approach, the functional module detecting algorithm was used on a phosphoproteome network of human embryonic stem cells, in which nodes represented the maximally changing phosphorylation sites in the experiment. Additional kinases from the human phosphoproteome in PlateletWeb were included to the network to investigate the regulation of the signal flow. Results indicated important phosphorylation sites and their upstream kinases and explained changes observed in embryonic stem cells during differentiation. This work presents novel approaches for integrated network analysis in cells and introduces for the first time a systematic biological investigation of the human platelet proteome based on the platelet-specific knowledge base PlateletWeb. The extended methods for optimized functional module detection offer an invaluable tool for exploring proteomic datasets and covering gaps in complex large-scale data analysis. By combining exact module detection approaches with functional information data between interacting proteins, characteristic functional modules with high functional resemblance can be extracted from complex datasets, thereby focusing on important changes in the observed networks.
N2  - Jüngste Entwicklungen der Proteomik und die damit einhergehende Erzeugung großer Datensätze erfordern neue Methoden zur biologischen Interpretation der gewonnenen Ergebnisse. Systembiologische Ansätze wie die integrierte Netzwerkanalyse sowie die funktionelle Modulsuche sind zu einem wesentlichen Bestandteil bei der Untersuchung von Proteinen geworden. Die Proteomik wird vor allem in kernlosen Zellen wie den Blutplättchen angewandt. Die zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen bei der Aktivierung von Thrombozyten und deren pharmakologische Modulation sind von immenser Bedeutung für die klinische Forschung. Aktuelle Studien in der Proteomforschung haben insbesondere bei Thrombozyten große Mengen an Daten erzeugt, die bisher noch nicht umfassend systembiologisch untersucht wurden. Zu diesem Zweck stellte ich manuell thrombozyten-spezifische Daten aus Proteom- und Transkriptomstudien zusammen und arbeitete an der Entwicklung einer umfassenden menschlichen Thrombozytendatenbank für die systembiologische Analyse der Funktion von Blutplättchen mittels integrierter Netzwerkanalyse (PlateletWeb) (http:/PlateletWeb.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de). Zusätzlich habe ich plättchen-spezifische, experimentell validierte Phosphorylierungsinformationen hinzugefügt und generierte Kinasenvorhersagen für 80% der neu identifizierten Phosphorylierungsstellen. Die Kombination aus Medikamenten, assoziierten Krankheiten und Signalweginformation zusammen mit Phosphorylierungs- und Interaktionsdaten macht diese Datenbank zu einer ersten und umfassenden Anlaufstelle für Thrombozytenforschung. PlateletWeb enthält mehr als 5000 Plättchenproteine, die in einem Netzwerk analysiert und dargestellt werden können. Dabei ist die Identifizierung aller wichtigen Signalmodule zur Plättchenaktivierung und -inhibierung möglich. Mit der Fülle an verfügbaren Daten führte ich eine Reihe thrombozyten-spezifischer Analysen am Plättchenproteom, an Signalwegen, pharmakologischen Wirkstoffzielen und Phosphorylierungsreaktionen in grundlegenden Signalprozessen durch. Ich analysierte die statistische Anreicherung bekannter Signalwege für Plättchenproteine und identifizierte Endozytose als einen sehr repräsentativen Signalweg in Thrombozyten. Weitere Ergebnisse zeigten, dass stark vernetzte Plättchenproteine häufiger Ziel von Medikamenten sind. Mittels der Netzwerkanalyse von PlateletWeb untersuchte ich den grundlegenden Signalaktivierungspfad von Adenosindiphosphat (ADP), und veranschaulichte den Signalfluss von Rezeptor zu Effektor. Meine Arbeit an der Integrin-Inside-Out-Signalisierung beinhaltete zudem die Untersuchung neuer thrombozyten-spezifischer Phosphorylierungsstellen und ihre Regulation durch Kinasenvorhersagen mit Hilfe des integrierten Netzwerkanalyseansatzes. Durch die Untersuchung der Regulation bei der Phosphorylierungsstelle Ser269 im Docking-Protein (DOK1) stellte ich eine neue Hypothese zur Integrinsignalisierung auf. Diese Phosphorylierungsstelle könnte den inhibitorischen Effekt von DOK1 auf integrin a2bb3 beeinflussen. Ich erweiterte den integrierten Netzwerkanalyseansatz für andere Zelllinien, indem ich die gesammelten Informationen aus dem menschlichen Interaktom für die Analyse von funktionellen Modulen in zellulären Netzen nutzte. Die Untersuchung wurde mit einem zuvor entwickelten Algorithmus zur Modulerkennung durchgeführt, der maximal bewertete Teilgraphen in Transkriptomdatensätzen anhand zugewiesener Werte für Netzwerkknoten findet. Wir erweiterten den Algorithmus zur Anwendung auf qualitative Proteomdatensätze und optimierten die Modulsuche durch Integration funktioneller Informationen in die Netzwerkkanten. Dies fokussierte die Optimierung auf Proteinmodule mit hoher funktioneller Ähnlichkeit. Ich führte eine Reihe von Analysen durch, um die Effizienz des Algorithmus in kleinen (durch Viren infizierte Magenzellen) und mittelgroßen Netzwerken (menschliche Lymphozyten) zu überprüfen. In beiden Fällen extrahierte der Algorithmus charakteristische Module der untersuchten Proteine mit hohen funktionellen Ähnlichkeiten. Die funktionelle Modulsuche ist besonders bei positionsspezifischen Phosphoproteomikdatensätzen nützlich, in denen die Kinasenregulation der detektierten Phosphorylierungsstellen nur spärlich oder gar nicht vorhanden ist. Daher habe ich den Algorithmus der Moduldetektion auf quantitative Phosphoproteomikdatensätze angewandt. Anhand eines Datensatzes bestehend aus phosphorylierten Plättchenproteinen habe ich eine Vorgehensweise zur Netzwerkanalyse von Phosphorylierungsstellen entwickelt. In einer zweiten Studie wurde der Algorithmus der Moduldetektion auf ein phosphoproteomisches Netzwerk menschlich embryonaler Stammzellen angewandt, in dem Phosphorylierungsstellen mit maximaler Veränderung durch Netzwerkknoten repräsentiert wurden. Um die Regulation des Signalflusses zu untersuchen wurden weitere Kinasen aus dem menschlichen Phosphoproteom beziehungsweise PlateletWeb integriert. Ergebnisse wiesen auf wichtige Phosphorylierungsstellen und ihre Upstream-Kinasen hin und verdeutlichten Vorgänge, die während der Differenzierung in den embryonalen Stammzellen stattgefunden haben. Diese Arbeit bietet neue Vorgehensweisen der integrierten Netzwerkanalyse in Zellen und präsentiert zum ersten Mal eine systembiologische Untersuchung des menschlichen Proteoms mit Hilfe der Trombozytendatenbank PlateletWeb. Die erweiterten Methoden zur verbesserten Erkennung funktioneller Module bieten ein wertvolles Werkzeug für die Erforschung proteomischer Datensätze und vervollständigen die komplexe und umfangreiche Datenanalyse. Charakteristische Module, die große Ähnlichkeit auf funktioneller Ebene aufweisen, können durch die Kombination von exakten Modulerkennungsansätzen mit funktionellen Daten extrahiert werden. Dabei werden wichtige Änderungen besonders bei der Analyse komplexer Netzwerke hervorgehoben.
KW  - Netzwerkanalyse
KW  - Thrombozyt
KW  - Proteomanalyse
KW  - Systembiologie
KW  - Funktionelle Modulsuche
KW  - Plättchenphosphoproteom
KW  - Netzwerkalgorithmen
KW  - Systems Biology
KW  - Integrated network analysis
KW  - Plättchennetzwerk
KW  - Proteome
KW  - Phosphoproteomic analysis
KW  - Functional module search
KW  - Functional interaction
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72165
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brand, Susanne
T1  - Oxidativer Stress und DNA-Schäden induziert durch das Peptidhormon Angiotensin II in vivo : Identifizierung des AT1-Rezeptors und reaktiver Sauerstoffspezies als ursächliche Faktoren
T1  - Oxidative Stress and DNA damage mediated via Angiotensin II in vivo
N2  - Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) reguliert den Blutdruck und den Wasser- und Elektrolythaushalt des Körpers. Angiotensin II (Ang II), das aktive Peptid des RAAS, bewirkt eine Vasokonstriktion und in höheren Konzentrationen Bluthochdruck. Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass eine Verbindung zwischen Hypertonie und dem gehäuften Auftreten von Krebs besteht. Eine Metaanalyse von 13 Fall-Kontroll-Studien konnte einen Zusammenhang zwischen Hypertonie und einem erhöhten Risiko, an einem Nierenzellkarzinom zu erkranken nachweisen. In vitro-Studien und Studien an der isolierten Niere konnten bereits genotoxische Effekte des blutdruckregulierenden Hormons Ang II zeigen. Zielsetzung dieser Arbeit war es, zunächst in vivo zu prüfen, ob steigende Ang II-Konzentrationen einen Einfluss auf die genomische Stabilität von Nieren- und Herzzellen besitzen. Hierzu wurden im Dosisversuch männliche C57BL/6-Mäuse mit osmotischen Minipumpen ausgestattet, die Ang II in vier verschiedenen Konzentrationen zwischen 60 ng/kg min und 1 µg/kg min über einen Zeitraum von 28 Tagen abgeben sollten. Während des Versuchszeitraums fanden regelmäßige, nicht-invasive Blutdruckmessungen an der Maus statt. Die Behandlung mit Ang II führte zu einem signifikanten Anstieg des Blutdrucks und zu histopathologischen Veränderungen der Glomeruli und des Tubulussystems, was sich in einer verschlechterten Albumin-Ausscheidung wiederspiegelte. Außerdem induzierte die Behandlung mit Ang II die dosisabhängige Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies, DNA-Doppelstrangbrüchen und oxidativer DNA-Schäden. Diese Parameter waren bereits in Tieren erhöht, die keinen Bluthochdruck entwickelten und stiegen mit der höchsten Ang II-Konzentration noch an, obwohl hier im Vergleich zur Vorgängergruppe, die eine geringere Ang II-Konzentration erhielt, kein höherer Blutdruck vorlag. Diese Beobachtung deutet auf eine mögliche Unabhängigkeit des entstandenen Schadens vom Bluthochdruck hin und lenkt die Aufmerksamkeit auf Ang II als genomschädigenden Faktor. Der folgende Interventionsversuch sollte Aufschluss über die mögliche blutdruckunabhängige genomschädigende Wirkung von Ang II geben. Dazu wurden C57BL/6-Mäuse neben der Ang II-Behandlung in einer Konzentration von 600 ng/kg min zusätzlich über einen Zeitraum von 28 Tagen mit 5 verschiedenen Substanzen behandelt: Candesartan, Ramipril, Hydralazin, Eplerenon und Tempol. Candesartan ist ein Ang II-Rezeptor-Antagonist, der selektiv den AT1-Rezeptor blockiert. Ramipril wirkt als Hemmer des Angiotensin-Konversions-Enzyms und verhindert die Bildung von endogenem Ang II aus Ang I. Hydralazin, als Vasodilatator, greift nicht in das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System ein. Eplerenon blockiert als selektiver Aldosteronantagonist den Mineralkortikoidrezeptor. Tempol wirkt als Antioxidans. Die Behandlung mit Ang II in einer Konzentration von 600 ng/kg min im Interventionsversuch führte zur Hochregulierung der NADPH-Oxidase 4 und zur Produktion reaktiver Sauerstoffspezies in der Niere und im kardiovaskulären Gewebe. Der entstandene oxidative Stress führte wiederum zu DNA-Schäden und einer Aktivierung der Transkriptionsfaktoren Nrf2 und NF-B. Nrf2-vermittelt wurde die Induktion antioxidativer Gene ausgelöst, was allerdings nicht ausreichend war, um vor Ang II-induzierten ROS und DNA-Schäden zu schützen. Eine längerfristige NF-B-Aktivierung durch hohe Ang II-Spiegel kann das Überleben und die Proliferation von Zellen, die DNA-Schäden in Form von Doppelstrangbrüchen tragen, fördern, was eine Tumor-initiierende Wirkung haben könnte. Die beschriebenen Effekte erhöhter Ang II-Spiegel konnten durch die Intervention mit dem AT1-Rezeptorblocker Candesartan verhindert werden, was die Beteiligung des Rezeptors nachweist. Eine blutdruckunabhängige, genomschädigende Wirkung von Ang II konnte leider durch die Intervention mit Hydralazin nicht verdeutlicht werden, da die erwünschte langfristige Blutdrucksenkung ausblieb. Allerdings zeigte die Intervention mit Tempol eine Abnahme an oxidativem Stress und DNA-Schäden trotz ausbleibender Blutdrucksenkung. Die Bedeutung von ROS in der Bildung von DNA-Schäden und die Unabhängigkeit dieser Schäden vom Blutdruck konnten somit hervorgehoben werden. Die Tatsache, dass die Intervention mit Ramipril den Blutdruck nicht senken konnte, der oxidative Stress und die DNA-Schäden durch mögliche antioxidative Eigenschaften aber vermindert wurden, unterstützt diese Beobachtung. Die Intervention mit Eplerenon führte zum Teil zu einer Verminderung an ROS und DNA-Schäden, brachte diese Parameter aber nicht auf Kontrollniveau zurück. Somit ist eine Beteiligung von Aldosteron nicht auszuschließen.
N2  - The renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS) regulates blood pressure, water balance and electrolyte metabolism. Angiotensin II (Ang II), the reactive peptide of RAAS, causes vasoconstriction and, in higher concentrations, increased blood pressure. Epidemiological studies found an increased cancer incidence in hypertensive patients. A meta-analysis of 13 longitudinal studies revealed a connection between hypertension and a higher risk to develop kidney cancer. In vitro studies and studies of the isolated mouse kidney already showed genotoxic effects of Ang II. First, the aim of the study was to investigate in vivo the effect of increasing concentrations of Ang II on the genomic stability of kidney and heart cells. Therefore, male C57/BL6 mice were equipped with osmotic mini pumps, delivering Ang II in four different concentrations between 60 ng/kg min and 1 µg/kg min during 28 days. During the 4 weeks blood pressure was measured non-invasively. Treatment with Ang II raised the blood pressure significantly and led to histopathological changes of glomeruli and tubuli, reflecting an impaired albumin-excretion. Furthermore, the formation of reactive oxygen species (ROS), DNA double strand breaks and oxidative DNA damage was induced dose-dependently by Ang II. These parameters were already increased in animals with normal blood pressure and were further increased by the highest Ang II concentration, although blood pressure was not higher than in the precursor group, which received less Ang II. These observations might hint to a possible independency of the Ang II-induced damage from the blood pressure, focusing on Ang II as the genotoxic substance. The following intervention experiment was conducted to investigate the possible blood pressure independent genotoxic effects of Ang II. Besides the treatment with Ang II in a concentration of 600 ng/kg min, C57BL/6 mice were additionally treated with 5 different interventions: candesartan, an AT1 receptor antagonist, ramipril, a angiotensin-converting-enzyme blocker, hydralazine, a vasodilator, eplerenone, a mineralocorticoid receptor blocker and tempol, an antioxidant. In the intervention experiment, Ang II treatment in a concentration of 600 ng/kg min caused an up-regulation of NOX 4 resulting in the production of ROS in the kidney and heart. The oxidative stress led to the formation of DNA damage and to an activation of the transcription factors Nrf2 and NF-B. The induction of Nrf2 was accompanied by up-regulation of antioxidative enzymes, which, however, were not able to defend against ROS-production and DNA damage. A long-term activation of NF-B by high Ang II levels can promote the survival and proliferation of cells with DNA damage in form of DNA double strand breaks, probably initiating carcinogenesis. The AT1 receptor blocker candesartan could prevent the Ang II-induced damage, demonstrating the involvement of the Ang II receptor. The intervention with hydralazine failed to show a genotoxic effect of Ang II independent of the blood pressure, since a long-term decrease of blood pressure was missing. However, despite of the high blood pressure, the intervention with tempol was able to prevent oxidative stress and DNA-damage. The importance of ROS in the formation of DNA damage and an independency of this damage from the increased blood pressure was shown. The fact that, although not lowering blood pressure, ramipril was able to reduce oxidative stress and DNA damage by possible antioxidative properties, supported this observation. Eplerenone led to slight decrease in ROS and DNA damage showing the possible involvement of aldosterone. Ang II contributes to damage detected in the kidney and in the heart during high blood pressure, probably initiating cancer. The involvement of ROS for the formation of DNA damage and the independency of this damage from the increased blood pressure was shown by the effects of the antioxidant tempol. We could demonstrate that the importance of an AT1 receptor antagonist in the treatment of high blood pressure plays a leading role. Compared to other antihypertensive therapies, treatment with a sartan is the best option. Starting at an early stage with this therapy, a long-term damage, induced by Ang II, could be avoided.
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Hypertonie
KW  - DNS-Schädigung
KW  - Angiotensin II
KW  - Hypertension
KW  - DNA-Schäden
KW  - Angiotensin II
KW  - oxidativer Stress
KW  - hypertension
KW  - DNA-damage
KW  - Angiotensin II
KW  - oxidative stress
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77573
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brenner, Peter Burkhard
T1  - Boryl- und Borylenplatinkomplexe : Darstellung und Reaktivität ungesättigter Komplexe; Reaktivitätsstudien zur Metall-vermittelten Knüpfung von Bor-Kohlenstoff- und Bor-Bor-Bindungen
T1  - Boryl- and Boryleneplatinumcomplexes
N2  - Die Reaktion der Verbindungen trans-[Pt{B(Br)(R)}Br(PCy3)2] mit Lewis-aciden Bromboranen BBr2(R) liefert Bromo-verbrückte, zweikernige Borylkomplexe. Sowie die jeweiligen Phosphan–Boran-Addukte Cy3P–BBr2(R). Die Reaktion von [Pt{B(X)(R)}(-X)(PCy3)]2 mit 4-Picolin erfolgt unter Koordination der Base am Boratom unter formaler Halogenidverschiebung zur Entstehung der ersten neutralen, basenstabilisierten Borylenkomplexe cis-[Pt{B(R)(4-Pic)}X2(PCy3)]. Durch oxidative Addition der B–Cl-Bindung von BCl3 an [Pt(PCy3)2] ist trans-[Pt(BCl2)Cl(PCy3)2] zugänglich, welches durch Reaktion mit Na[BArf4] zum kationischen Borylkomplex trans-[Pt(BCl2)(PCy3)2][BArf4] umgesetzt wird. Durch die strukturelle Charakterisierung von trans-[Pt{B(Br)(Fc)}Br(PiPr3)2] und trans-[Pt{B(Br)(Fc)}(PiPr3)2][BArf4] kann gezeigt werden, dass der Borylligand {B(Br)(Fc)} durch das {Pt(PiPr3)2}-Fragment in einem neutralen sowie in einem kationischen, T-förmigen Komplex stabilisiert werden kann. Die Reaktion von trans-[Pt{B(Br)(NMe2)}(PCy3)2][BArf4] mit Acetonitril führt zur Bildung des kationischen Acetonitrilkomplexes trans-[Pt{B(Br)(NMe2)}(NCMe)(PCy3)2][BArf4]. Durch die Reaktion von trans-[Pt{B(Br)(NMe2)}Br(PCy3)2] mit Na2[B12Cl12] im Verhältnis 2:1 und Zugabe von Acetonitril wird trans-[Pt{B(Br)(NMe2)}(NCMe)(PCy3)2]2[B12Cl12] als erste kationische, metallorganische Verbindung, die durch [B12Cl12]2− stabilisiert wird, erhalten. Die Abstraktion des Bromoliganden aus trans-[Pt{B(4-Pic)(NMe2)}Br(PCy3)2][BArf4] mittels Na[BArf4] führt zur Bildung des ersten dikationischen 14-Elektronenkomplexes trans- [Pt{B(NMe2)(4-Pic)}(PCy3)2][BArf4]2 mit einer freien Koordinationsstelle. Die Reaktion von trans-[Pt(BCat’)Br(PCy3)2] mit MeLi liefert trans-[Pt(BCat’)Me(PCy3)2]. Die Anwesenheit von Alkinen oder Bisphosphanen (P–P) beschleunigt die Reduktive Eliminierung von CatBMe. Die Reaktion von trans–[Pt(BCat’)Me(PCy3)2] mit Cat2B2 führt zu einem Reaktionsgemisch, welches auf einen komplexen Reaktionsverlauf schließen lässt. Diese Prozesse verlaufen assoziativ. Es werden zwei mögliche Reaktionsmechanismen vorgeschlagen. Dies sind I) die reduktive Eliminierungsreaktion aus einem anfänglich gebildeten, hexakoordinierten Platinkomplex und II) eine -Bindungsmetathese der B–B- mit der Pt–C- Bindung. Die oxidative Addition von Cat2B2 an [Pt(PCy3)3] erfolgt reversibel. Die strukturellen Parameter des Bisborylkomplexes im Kristall deuten auf einen sterisch überfrachteten cis-Bis(boryl)komplex mit relativ schwach gebundenen Borylliganden hin. Das neuartige Phosphan P(CH2Cy)3, welches sich durch einen flexiblen sterischen Anspruch auszeichnet, wird als Ligand in niedervalenten Phosphankomplexen eingesetzt. Der Platinkomplex reagiert mit 1,3,5-(C6H3)(BBr2)3 selektiv zu 1,3,5-trans-[Pt(BBr)Br{P(CH2Cy)3}2]3(C6H3), dem ersten Tris(boryl)komplex. Die Bis- und Tris(phosphan)rhodium(I)-Komplexe, welche im Überschuss mit Phosphan im Gleichgewicht vorliegen, reagieren mit CatBH zu trans-[Rh(BCat)ClH{P(CH2Cy)3}2]. [Pt(PCy3)2] reagiert mit CatBH in einer cis-selektiv verlaufenden Reaktion. Die Reaktion von [Pt{P(CH2Cy)3}2] mit CatBH im Überschuss führt zur Bildung von trans-[Pt(BCat)H{P(CH2Cy)3}2], cis-[Pt(BCat)2{P(CH2Cy)2}2] und H2 im Gleichgewicht. Gemäß quantenchemischen Berechnungen erfolgt die oxidative Addition der B–H-Bindung an [Pt(PR3)2] (R=Me, Cy, CH2Cy) ausgehend von einem -Präkursorkomplex. Durch die oxidative Addition der B–H-Bindung von CatBH an cis-[Pt(BCat)H(PR3)2] wird ein hyperkoordiniertes Platin(IV)-Intermediat gebildet, aus welchem das thermodynamisch stabilere trans-konfigurierte Isomer gebildet werden kann. Dieses Platin(IV)-Intermediat stellt die Schlüsselverbindung für die nachfolgende Dehydrokupplung dar. Durch einen Übergangszustand, in welchem Diwasserstoff abgespalten werden kann, wird ein cis-Bis(boryl)platinkomplex gebildet. Durch eine -Bindungsmetathese mit der B–H-Bindung von CatBH kann die B–B-Bindung geknüpft und Diboran(4) abgespalten werden. Das metallhaltige Produkt dieser Reaktion ist identisch mit dem trans-(Boryl)(hydrido)platinkomplex. Durch die Flexibilität der P(CH2Cy)3-Liganden werden durchweg Intermediate berechnet, welche geringere Deformationskräfte aufweisen als mit den rigiden PCy3-Liganden.
N2  - The reaction of trans-[Pt{B(Br)(R)}Br(PCy3)2] with Lewis acidic bromoboranes results in the formation of the bromo-bridged, binuclear boryl complexes and the respective phosphine-borane adducts. Reaction with 4-picoline leads to coordination at the boron atom, formally shifting the halide ion from the boron to the metal centre with formation of the first neutral, base-stabilised borylene platinum. Through the oxidative addition of the B–Cl bond of BCl3 to [Pt(PCy3)2], trans-[Pt(BCl2)Cl(PCy3)2] was isolated, which reacts with Na[BArf4] to provide the cationic boryl complex trans-[Pt(BCl2)(PCy3)2][BArf4]. Through the structural characterisation of trans-[Pt{B(Br)(Fc)}Br(PiPr3)2] and trans-[Pt{B(Br)(Fc)}(PiPr3)2][BArf4] it was shown that the boryl ligand {B(Br)(Fc)} can be stabilised through the {Pt(PiPr3)2} fragment in both a neutral and a cationic T-shaped complex. The reaction of trans-[Pt{B(Br)(NMe2)}(PCy3)2][BArf4] with acetonitrile leads to the formation of the first cationic (bromoboryl) platinum complex trans-[Pt{B(Br)(NMe2)}(NCMe)(PCy3)2][BArf4]. Reacting trans-[Pt{B(Br)(NMe2)}Br(PCy3)2] with Na2[B12Cl12] in a molar ratio of 2:1 and addition of acetonitrile leads to the formation of trans-[Pt{B(Br)(NMe2)}(NCMe)(PCy3)2]2[B12Cl12]. The abstraction of the bromo ligand from trans-[Pt{B(4-Pic)(NMe2)}Br(PCy3)2][BArf4] results in the formation of the first dicationic 14-electron complex trans-[Pt{B(NMe2)(4-Pic)}(PCy3)2][BArf4]2 exhibiting a free coordination site. Reacting trans-[Pt(BCat’)Br(PCy3)2] with MeLi leads to the formation of trans-[Pt(BCat’)Me(PCy3)2]. Irreversible elimination of the alkyl borane with formation of [Pt(PCy3)2] is possible both in solution and in the solid state at elevated temperatures. The presence of various alkynes or bis(phosphines) (P–P) significantly facilitates the elimination with formation of h2-alkyne complexes or [Pt(P–P)2]. Likewise, the reaction of trans-[Pt(BCat’)Br(PCy3)2] with Cat2B2 facilitates the reductive elimination of Cat’BMe. Two possible mechanisms are proposed to account for these findings: a) reductive elimination reaction from a six-coordinate platinum centre and b) s-bond metathesis of B–B with Pt–C bonds. The oxidative addition of Cat2B2 to [Pt(PCy3)2] with formation of cis-[Pt(BCat)2(PCy3)2] was found to be a reversible process. Whereas spectroscopic data of the latter in solution remained unremarkable, its structural parameters in the crystal form convey the impression of a sterically congested cis-bis(boryl) complex with presumably loosely-bound BCat ligands. The novel tertiary phosphine P(CH2Cy)3, which features flexible steric bulk, is used as a ligand in the low-valent phosphine complexes [Pt{P(CH2Cy)3}2, [Pd{P(CH2Cy)3}2], [Rh(m-Cl){P(CH2Cy)3}2]2 and [RhCl{P(CH2Cy)3}3] and their reactivity towards boranes was investigated. The novel bis(phosphine) platinum complex reacts selectively with 1,3,5-(C6H3)(BBr2)3 forming 1,3,5-trans-[Pt(BBr)Br{P(CH2Cy)3}2]3(C6H3), which represents the first trinuclear tris(boryl) complex. The bis- and tris(phosphine) rhodium(I) complexes react with CatBH to furnish trans-[Rh(BCat)H{P(CH2Cy)3}2]. The [Pt(PCy)2] oxidative addition of the B–H bond of CatBH results in cis-[Pt(BCat)H(PCy3)2]. This compound isomerizes at room temperature with formation of trans-[Pt(BCat)H(PCy3)2]. The reaction of [Pt{P(CH2Cy)3}2] with an excess of CatBH yields trans-[Pt(BCat)H{P(CH2Cy)3}2], cis- [Pt(BCat)2{P(CH2Cy)2}2] and H2 in an equilibrium. Quantum chemical calculations suggest a possible reaction mechanism for the catalytic platinum-mediated dehydrocoupling of CatBH. The oxidative addition of the B–H bond to [Pt(PR3)2] (R =Me, Cy, CH2Cy) starts from a s-precursor complex and is an exothermal, cis-selective reaction resulting in cis-[Pt(BCat)H(PR3)2]. Through the oxidative addition of CatBH to cis-[Pt(BCat)H(PR3)2], a hypercoordinate platinum(IV) intermediate was calculated, that can react to form the thermodynamically favoured trans-isomer. This platinum(IV) intermediate is the key compound for the following dehydrocoupling reaction. As an alternative to the CatBH reductive eliminiation, H2 can be formed, resulting in a cis-bis(boryl) platinum complex cis-[Pt(BCat)2(PR3)2], representing the thermodynamic product in the catalytic cycle. A s-bond metathesis of the bis(boryl) complex with CatBH reinstates trans-[Pt(BCat)H(PCy3)2] and releases diborane, thereby completing the catalytic cycle. According to the quantum chemical calculations, the flexibility of the P(CH2Cy)3 ligands allows the formation of intermediates with lower deformation energy values than those with the rigid PCy3 ligands.
KW  - Borylgruppe
KW  - Borylene
KW  - Platinkomplexe
KW  - Borylkomplex
KW  - Borylenkomplex
KW  - ungesättigte Komplexe
KW  - Mechanistische Studien
KW  - Chemie
KW  - Platin
KW  - Bor
KW  - Borylcomplexes
KW  - Borylenecomplexes
KW  - unsaturated complexes
KW  - mechanistic studies
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73022
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bruder, Jessica
T1  - Antigenerkennung bei autoaggressiven Lymphozyten
T1  - Antigen recognition of autoaggressive lymphocytes
N2  - Millionen Menschen weltweit leiden an den verschiedensten Autoimmunerkrankungen. Diese Krankheiten entstehen, wenn das Immunsystem gesundes körpereigenes Gewebe angreift und zerstört. An der Pathogenese sind sowohl Komponenten des angeborenen Immunsystems als auch Bestandteile des adaptiven Immunsystems, wie Lymphozyten und Antikörper, beteiligt. Da die Ursachen und molekularen Mechanismen der Pathogenese dieser Erkrankungen bis heute weitgehend unbekannt sind, wurden in dieser Arbeit autoaggressive Lymphozyten bei den humanen Autoimmunerkrankungen Polymyositis und Multiple Sklerose näher untersucht. Die Polymyositis ist eine chronisch entzündliche Erkrankung der Skelettmuskulatur. Die Muskelfasern werden dabei von zytotoxischen CD8+ gd-T-Lymphozyten infiltriert, attackiert und schließlich zerstört. In einem seltenen Fall der Polymyositis wurden die Muskelzellen hingegen in ähnlicher Weise von CD8- gd-T-Lymphozyten angegriffen. Die gd-T-Lymphozyten waren monoklonal expandiert und ihr Rezeptor, im Folgenden als M88 bezeichnet, wurde als Vg1.3+Vd2+ identifiziert. Frühere Untersuchungen der Antigenspezifität dieser Zellen zeigten, dass M88 mehrere funktionell und strukturell verschiedene Proteine aus unterschiedlichen Spezies erkennt. Die Bindung erfolgt spezifisch durch die Antigenerkennungsregionen beider Rezeptorketten von M88. In dieser Arbeit wurden verschiedene bakterielle und humane Proteine des Translationsapparates als Antigene von M88 identifiziert. Weitere ausführliche Untersuchungen eines paradigmatischen bakteriellen Antigens, dem Translationsinitiationsfaktor EcIF1, zeigten, dass M88 an Oberflächen-exponierte Konformationsepitope von Proteinen bindet. Interessanterweise erkennt M88 mehrere humane Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, Antigene, die in anderen Formen der Myositis von Autoantikörpern angegriffen werden. Diese Beobachtung ergibt eine bemerkenswerte Verbindung zwischen T-Zell- und Antikörper-vermittelten B-Zell-Antworten bei der autoimmunen Myositis. Bei der Multiplen Sklerose ist das zentrale Nervensystem betroffen. Autoaggressive Lymphozyten greifen die Myelinschicht der Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark an und zerstören sie. Im Liquor cerebrospinalis von Patienten lassen sich klonal expandierte und affinitätsgereifte B-Zellen sowie „oligoklonale Banden“ (OKB) Antikörper nachweisen. Obwohl diese Merkmale auf eine Antigen-induzierte Immunantwort hindeuten, sind die zugrundeliegenden Antigene und die Rolle der OKB bei der Pathogenese bis heute unbekannt. In dieser Arbeit wurde die Antigenspezifität von fünf IgG OKB-Antikörpern aus drei Patienten untersucht. Durch verschiedene proteinbiochemische Methoden konnten intrazelluläre Kandidatenantigene identifiziert werden. Interessanterweise sind darunter mehrere nukleäre Proteine, die an der Transkriptionsregulation oder der RNA-Prozessierung beteiligt sind. Reaktivitäten gegen intrazelluläre Antigene treten auch bei anderen Autoimmunerkrankungen, wie beispielsweise dem systemischen Lupus erythematodes, auf. Diese Ergebnisse könnten auf einen allgemeinen Mechanismus der Entstehung und Funktion von Autoantikörpern bei diesen humanen Autoimmunerkrankungen hindeuten.
N2  - Millions of people worldwide suffer from various autoimmune diseases. These disorders occur if the immune system reacts to and destroys healthy body tissue. Pathogenesis is mediated by components of the innate immune system as well as by constituents of the adaptive immune system, like lymphocytes and antibodies. However, the origin and molecular mechanisms of these diseases remain still largely unknown. Therefore we investigated the role of autoaggressive lymphocytes in the human autoimmune diseases polymyositis and multiple sclerosis. Polymyositis is a chronically inflammatory disease of the skeletal muscles. Cytotoxic CD8+ gd-T lymphocytes invade, attack and finally destroy muscle fibers. However, in a rare variant of polymyositis, muscle fibers are similarly attacked by CD8- gd-T lymphocytes. These gd-T lymphocytes were monoclonally expanded and their receptor, termed M88, was identified as Vg1.3+Vd2+. Previous investigations of the antigen specificity of these cells revealed that M88 recognizes several structurally and functionally different proteins from various species. This recognition is specifically mediated by the antigen recognition sites of both receptor chains of M88. In this work we have identified different bacterial and human proteins of the translation apparatus as antigens of M88. Further detailed investigations of one paradigmatic bacterial antigen, the translation initiation factor EcIF1, have shown that M88 binds to surface-exposed conformational protein epitopes. Interestingly, M88 recognizes several human aminoacyl-tRNA-synthetases. These antigens have been described to be also targeted by autoantibodies in other forms of myositis. This observation reveals a remarkable link between T cell and antibody-mediated B cell responses in autoimmune myositis. In multiple sclerosis the central nervous system is affected. Autoaggressive lymphocytes attack and destroy the myelin sheet of nerve cells of the brain and spinal cord. In the cerebrospinal fluid of these patients clonally expanded and affinity-maturated B cells as well as „oligoclonal band“ (OCB) antibodies can be detected. Although these features indicate an antigen-induced immune response, the underlying antigens and the role of the OCB antibodies in the pathogenesis are still unknown. In this work we describe the antigen specificity of five IgG OCB antibodies from three patients. Through various biochemical methods we have identified intracellular candidate antigens. Interestingly, these include several nuclear proteins involved in transcription regulation and RNA processing. Reactivity against intracellular antigens also occurs in other autoimmune diseases such as systemic lupus erythematosus. These findings suggest a general mechanism for the generation and function of autoantibodies in these human autoimmune diseases.
KW  - Multiple Sklerose
KW  - gamma-delta T-Lymphozyten
KW  - Polymyositis
KW  - B-Lymphozyten
KW  - Antikörper
KW  - Multiple Sklerose
KW  - gamma-delta T-lymphocytes
KW  - polymyositis
KW  - B-lymphocytes
KW  - antibodies
KW  - Multiple Sclerosis
KW  - Polymyositis
KW  - Lymphozyt
KW  - Antikörper
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73342
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brunner, Maximilian
T1  - Lungenfunktion, körperliche Aktivität und Leistungsfähigkeit im Schulalter bei ehemaligen sehr kleinen Frühgeborenen mit bronchopulmonaler Dysplasie
T1  - Lung function, physical activity and exercise performance in school-aged children after bronchopulmonary dysplasia
N2  - Die bronchopulmonale Dysplasie (BPD) ist immer noch die häufigste schwere Komplikation von Frühgeburtlichkeit. Fortschritte in der Therapie, speziell die Einführung von Surfactant in den 1990er Jahren zur Behandlung eines Atemnotsyndroms (RDS), das einen der Hauptrisikofaktoren für die Entstehung einer BPD darstellt, haben Veränderungen der BPD mit sich gebracht. Diese „neue“ BPD unterscheidet sich vor allem hinsichtlich Pathophysiologie und Therapie enorm von der BPD der „Vor-Surfactant-Ära“. Die Datenlage zu langfristigen Einschränkungen der Lungenfunktion und Belastbarkeit von ehemaligen Frühgeborenen, die an der „neuen“ Form der BPD erkrankt sind, ist noch spärlich und uneinheitlich. Ziel dieser Studie war, die Bedeutung der „neuen“ BPD für die langfristige pulmonale Morbidität und die körperliche Leistungsfähigkeit von ehemaligen Extrem-Frühgeborenen zu beleuchten. Mögliche Konsequenzen für die Kinder mit „neuer“ BPD könnten frühe Interventionsmaßnahmen (Trainingsprogramme, medikamentöse Kontrolle einer subklinischen Inflammation) zur Verbesserung der pulmonalen Funktion und der körperlichen Aktivität und Belastbarkeit sein. Der Einschluss der eNO-Messung sollte gleichzeitig der Bewertung dieser nicht-invasiven Untersuchungsmethode zur Einschätzung der pulmonalen Morbidität von ehemaligen Frühgeborenen dienen. Es nahmen insgesamt 40 Kinder zwischen sieben und zwölf Jahren an dieser Studie teil, die in drei Gruppen – Frühgeborene mit BPD, Frühgeborene ohne BPD und Reifgeborene – aufgeteilt wurden. Die Probanden absolvierten Lungen-funktionsuntersuchungen, eine eNO-Messung, kardiale Untersuchungen, einen Belastungstest auf einem Spiroergometer sowie eine Aktivitätsmessung mittels Akzelerometrie. Anschließend wurden die Ergebnisse der Untersuchungen ausgewertet und unter den drei Gruppen verglichen. Frühgeborene mit neuer BPD zeigten auch im Schulalter bleibende Defizite. Diese betrafen neben der psychomotorischen Entwicklung vor allem die pulmonale Funktion, die Aktivität und die Leistungsfähigkeit dieser Kinder. Bei der Lungenfunktionsuntersuchung konnte festgestellt werden, dass frühgeborene Kinder im Schulalter unter anhaltender Atemwegsobstruktion sowie Kinder mit BPD zusätzlich unter einem gestörten Gastransfer leiden. In der Spiroergometrie ergab sich zudem eine für das Geschlecht und die Körpergröße korrigierte verminderte Sauerstoffaufnahme (VO2max) bei maximaler Belastung für Kinder mit BPD. Mit Hilfe einer Regressionsanalyse konnte die gestörte Diffusionskapazität als entscheidendes Kriterium für die Leistungseinschränkung der Kinder mit BPD identifiziert werden. Die Vermutung liegt nahe, dass all diese Einschränkungen auf die in frühester Kindheit entstandenen histologischen Veränderungen im Rahmen der „neuen“ BPD zurückgehen. Außerdem stellte sich heraus, dass frühgeborene Kinder, unabhängig ob mit oder ohne BPD, eine geringere Aktivität aufwiesen. Ob diese funktionalen Einschränkungen auch noch im Heranwachsenden- und Erwachsenenalter bestehen, muss durch weitere Studien bewiesen werden. Die eNO-Messung erbrachte in diesem Zusammenhang keine konsistenten Ergebnisse. Zusammenfassend konnte unsere Studie Anhaltspunkte für langfristige funktionale Konsequenzen der „neuen“ BPD für Lungenfunktion und körperliche Belastbarkeit im Schulalter abbilden. Die verminderte Sauerstoffaufnahme (VO2max) bei maximaler Belastung bei Kindern mit BPD spiegelt die Beeinträchtigung der alveolokapillären Einheit wider.
N2  - Question: To assess the relevance of bronchopulmonary dysplasia (BPD) for peak exercise oxygen consumption (VO2peak) of school-aged children and to identify mechanisms explaining the effect of BPD on VO2peak. Material and methods: Fourty children aged 7.9 to 12.9 years participated. Ten were born prematurely and had BPD (PREM+BPD), 15 born prematurely without BPD (PREM) and 15 born at term (CON). They wore an accelerometer to assess physical activity, and performed lung function tests and a peak exercise test. A regression model based on allometric scaling served to identify factors that explained inter-group difference in VO2peak. Results: ln(VO2peak) adjusted for ln(height) and gender was significantly lower in PREM+BPD than in the two other groups. PREM+BPD and PREM spent less time in moderate and vigorous activity than CON. Lung function of PREM+BPD was significantly impaired compared to CON and, to a lesser extent, to PREM. However, only an impaired diffusing capacity for carbon monoxide in PREM+BPD could fully explain the difference in ln(VO2peak). Conclusion: At school age, VO2peak is significantly reduced in BPD, probably reflecting an impairment of the alveolar-capillary unit. Our findings underline the functional relevance of early histological changes in BPD for peak exercise capacity at school age.
KW  - Bronchopulmonale Dysplasie
KW  - Körperliche Leistungsfähigkeit
KW  - Lungenfunktion
KW  - Chronic lung disease of infancy
KW  - aerobic exercise capacity
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72850
ER  - 
TY  - THES
A1  - Buback, Verena Simone [geb. Schulz]
T1  - Synthese neuer Cystein-Protease-Inhibitoren sowie deren theoretische und experimentelle Untersuchung hinsichtlich der Struktur-Wirkungs-Beziehung
T1  - Synthesis of new Cystein protease inhibitors and their theoretical and experimental investigation regarding the structure activity relationship
N2  - Derivate von Vinylsulfonen (VS), die zur Klasse der Michael-Akzeptoren gehören, haben sich in den letzten Jahren als potente irreversible Inhibitoren von Cystein-Proteasen etabliert. Durch einen nucleophilen Angriff des Cys-Restes im aktiven Zentrum der Protease auf das beta-Kohlenstoffatom der C-C-Doppelbindung wird die Protease irreversibel alkyliert. Ziel dieser Arbeit war es, einfache theoretische und experimentelle Methoden zu entwickeln, um erste Schlussfolgerungen hinsichtlich der Reaktivität unterschiedlicher Vinylsulfone ziehen zu können, die zur vollständigen Aufklärung der Struktur-Wirkungsbeziehung von Vinylsulfonen mit diversen Cystein-Proteasen dienen. Im ersten Teil der Arbeit wurden quantenmechanische Rechnungen an kleinen Vinylsulfon-Bausteinen angestellt, um den Einfluss unterschiedlicher Substitutionsmuster an der Sulfoneinheit auf die Reaktionskinetik von Vinylsulfonen zu untersuchen. Anhand der jeweiligen Potentialflächen ließen sich die charakteristischen Punkte der Reaktion, wie der Reaktionskomplex, der Übergangszustand (transition state, TS) sowie das Produkt mitsamt ihren Energien und Geometrien bestimmen. Die Höhe der Energiebarriere, die zum Erreichen des TS überwunden werden muss, die sogenannte Aktiverungsenergie, hängt über die Arrhenius-Gleichung mit den kinetischen Parametern der Reaktion zusammen. Es lässt sich also durch die Kenntnis der Aktivierungsenergien die Reaktivitätsreihenfolge unterschiedlich substituierter Vinylsulfone VS vorhersagen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Vinylsulfonbausteine synthetisiert und an separat hergestellte Peptide gekuppelt, sodass potentielle Inhibitoren erhalten wurden. So konnten u.a. die peptidischen Inhibitoren Mu-D-Phe-L-HomoPhe-VS-Me und MP-D-Phe-L-HomoPhe-VS-Me hergestellt werden. Ein zweites Syntheseprojekt beschäftigte sich mit der Kupplung von Peptiden an neue Derivate der trans-Aziridin-2,3-dicarbonsäure. Die synthetisierten Inhibitoren waren Z-Phe-Ala-Azi, Boc-Leu-Pro-Azi und Z-Pro-Leu-Azi. Hierfür wurden die Peptide des Vinylsulfonsprojekts in umgekehrter Aminosäure-Reihenfolge synthetisiert, um sie an die Aziridinbausteine kuppeln zu können. Der dritte Teil der Doktorarbeit befasste sich mit der experimentellen Untersuchung der synthetisierten Vinylsulfonbausteine sowie den erhaltenen peptidischen VS- und Aziridin-basierten Inhibitoren. Es wurden einerseits Enzym-Assays durchgeführt, um die prozentuale Hemmung verschiedener Cystein-Proteasen durch die synthetisierten Moleküle zu messen. Keine der Verbindungen wies jedoch eine signifikannte Hemmung der Proteasen Rhodesain, Falcipain 2 und Cathepsin B auf. Andererseits wurden Modellsysteme entwickelt, um die Kinetik der Reaktionen der Vinylsulfon- und Aziridinbausteine mit einem geeigneten Thiol als Enzym-Imitat zu verfolgen. Ein zielführendes Modell konnte mit Phenylethanthiol in deuteriertem Methanol realisiert werden. Durch Zusatz von NaOH, KOH oder KOtBu konnte zusätzlich die Reaktion mit dem Thiolat untersucht werden. Die Reaktionen wurden sowohl mit IR- als auch NMR-Spektroskopie verfolgt und es wurden die Geschwindigkeitskonstanten 2. Ordnung bestimmt. Auf den ersten Blick konnte mit dem theoretischen Modell der experimentell gefundene Trend nicht vorhergesagt werden. Die Reihenfolge der Sulfonderivate aber, die an der Sulfongruppe ein weiteres Heteroatom tragen, Sulfonester und Sulfonamid, wurde richtig abgeschätzt. Der Unterschied in der Aktivierungsenergie zwischen den Sulfonestern beläuft sich auf 0.7 kcal pro mol. Über die Arrheniusgleichung, ergibt sich bei Annahme desselben Arrhenius-Faktors bei einer Temperatur von 25°C, dass OPhVS um einen Faktor 3 schneller als OMeVS reagieren sollte. Tatsächlich wurde im Experiment ein Faktor von 2.6 gefunden. Aufgrund der unterschiedlichen Substituenten am Stickstoffatom, ist das Amid nicht vollständig mit seinem H-substituierten theoretischen Pendant vergleichbar. Dass das Sulfonamid langsamer als die Sulfonester reagieren, wurde vom theoretischen Modell ebenfalls richtig vorhergesagt.
N2  - Derivatives of vinyl sulfones (VS), which belong to the class of Michael acceptors, have been established as potent, irreversible inhibitors of cysteine proteases during the past years. The protease is irreversibly alkylated by the nucleophilic attack of the Cys-residue of the protease's active site at the beta-carbon atom of the C-C-double bond. The objective of this work was the development of simple, theoretical and experimental methods to draw first conclusions concerning the reactivity of diverse vinyl sulfones, which are needed for further investigations to fully understand the complex structure-activity relationship of vinyl sulfones as inhibitors of various cysteine proteases. In the first part of this work, quantum mechanical calculations of small vinyl sulfone entities were conducted in order to investigate the impact of different substitution patterns at the sulfone moiety on the reaction kinetics of vinyl sulfones. By means of the PES characteristic reaction points, such as the reaction complex, the transition state (TS) or the product, including energies and structural parameters, could be determined. The height of the energy barrier to pass the TS, the so-called activation energy, is related to the kinetic parameters of a reaction through the Arrhenius equation. In the second part of this work, the discussed vinyl sulfone building blocks were synthesized and coupled to separately synthesized peptides, yielding potential inhibitors such as Mu-D-Phe-L-HomoPhe-VS-Me and MP-D-Phe-L-HomoPhe-VS-Me. A second synthesis project dealt with the coupling of peptides to new derivatives of trans-aziridine-2,3-dicarbonylic acid. The synthesized inhibitors are Z-Phe-Ala-Azi, Boc-Leu-Pro-Azi, and Z-Pro-Leu-Azi. Additionally, the stated peptides were synthesized with reverse amino acid sequence in order to couple them to the aziridine building blocks. The third part of this phD thesis dealt with the experimental investigation of the synthesized vinyl sulfone building blocks as well as the obtained peptidic VS- and aziridine-based inhibitors. On the one hand, enzymatic assays were carried out, to measure the percentage inhibition of various cysteine proteases caused by the synthesized molecules. Unfortunately, none of the compounds showed significant inhibition of the proteases rhodesaine, falcipain 2 or cathepsine B. On the other hand, model systems were developed to track the reaction kintics of the addition reactions of the vinyl sulfone and aziridine building blocks with a suitable thiol as the enzyme "dummy". A target-aimed model could be realized with phenyl ethane thiol in deuterated methanol. Moreover, by addition of NaOH, KOH or KOtBu, the raction with the respective thiolate could be studied. The reactions were followed by IR- and NMR-spectroscopy and the second order rate constants were determined. The series of the investigated vinyl sulfones with respect to the reactivity towards phenyl ethane thiolate was established. At first glance, the theoretical model was not able to predict the experimentally disclosed reactivity trend. Nevertheless, the order of the sulfone derivatives carrying a hetero atom at the sulfone moiety, sulfone esters and sulfone amide, was estimated correctly. The calculated difference in activation energy between the sulfone esters is 0.7 kcal per mol. Applying the Arrhenius equation under the assumption of identical Arrhenius factors at a temperature of 25°C, OPhVS should react faster than OMeVS by a factor of 3. Indeed, experiments showed a factor of 2.6. Because of the different substituents at the nitrogen atom, the amide is not thouroughly comparable to its H-substituted theoretical pendant. The even slower reaction of the sulfone amide compared to the sulfone esters was still correctly predicted with the theoretical model.
KW  - Cysteinproteasen
KW  - Enzyminhibitor
KW  - Struktur-Aktivitäts-Beziehung
KW  - cystein protease inhibitor QSAR
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72306
ER  - 
TY  - THES
A1  - Buck, Annette
T1  - Der Erwerb von Gesellschaftsanteilen durch Minderjährige
T1  - The acquisition of participations in companies by minors
N2  - Alle Formen des Erwerbs von Gesellschaftsanteilen durch einen Minderjährigen werden daraufhin untersucht, ob dieser Erwerb einer bestimmten Form erfordert, wer den Minderjährigen dabei vertritt, ob es einer familiengerichtlichen Genehmigung bedarf und unter welchen Umständen diese erteilt werden kann. Untersucht wird die Gesellschaftsgründung unter Beteiligung Minderjähriger, der Eintritt eines Minderjährigen in eine bestehende Gesellschaft durch Rechtsgeschäft unter Lebenden, die Umwandlung einer Gesellschaftsbeteiligung und der Eintritt eines Minderjährigen in eine Gesellschaft durch Erwerb von Todes wegen. Hierbei wird das Schwergewicht der Untersuchung auf die Personengesellschaften gelegt, da bei den Personengesellschaften typischerweise erhebliche Haftungsrisiken für den Minderjährigen bestehen. Bei den Kapitalgesellschaften wird die Rechtslage nur vergleichsweise dargestellt.
N2  - All forms of acquisition of participations (partnership interests) in companies by minors are analysed with respect to the following questions: Is a specific form required? Who is permitted to represent a minor in the acquisition process? Does an acquisition by a minor require approval under family law by the family court? Under which circumstances may such approval under family law be granted by the family court? Subject to the research done in this doctoral dissertation is furthermore the foundation of a company involving a minor and the acquisition of a participation (partnership interest) in an existing company by a minor through a legal transaction both inter vivos and as a result of death. Because of the considerable liability risks for minors this analysis focuses on partnerships. The legal situation of corporations is taken into consideration for comparison purposes only.
KW  - gesetzliche Vertretung
KW  - Ergänzungspfleger
KW  - Umwandlung
KW  - Erwerb von Todes wegen
KW  - Minderjähriger
KW  - Unternehmensgründung
KW  - Unternehmensbeteiligung
KW  - minor
KW  - legal representation
KW  - supplementary curator
KW  - approval by the family court
KW  - participation (partnership interest) in a company
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-74238
ER  - 
TY  - THES
A1  - Buckel, Lisa
T1  - Evaluating the combination of oncolytic vaccinia virus and ionizing radiation in therapy of preclinical glioma models
T1  - Evaluierung der Kombination von onkolytischem Vaccinia Virus und ionisierender Strahlung in vorklinischen Gliomamodellen
N2  - Glioblastoma multiforme (GBM) represents the most aggressive form of malignant brain tumors and remains a therapeutically challenge. Intense research in the field has lead to the testing of oncolytic viruses to improve tumor control. Currently, a variety of different oncolytic viruses are being evaluated for their ability to be used in anti-cancer therapy and a few have entered clinical trials. Vaccinia virus, is one of the viruses being studied. GLV-1h68, an oncolytic vaccinia virus engineered by Genelux Corporation, was constructed by insertion of three gene cassettes, RUC-GFP fusion, β-galactosidase and β- glucuronidase into the genome of the LIVP strain. Since focal tumor radiotherapy is a mainstay for cancer treatment, including glioma therapy, it is of clinical relevance to assess how systemically administered oncolytic vaccinia virus could be combined with targeted ionizing radiation for therapeutic gain. In this work we show how focal ionizing radiation (IR) can be combined with multiple systemically delivered oncolytic vaccinia virus strains in murine models of human U-87 glioma. After initial experiments which confirmed that ionizing radiation does not damage viral DNA or alter viral tropism, animal studies were carried out to analyze the interaction of vaccinia virus and ionizing radiation in the in vivo setting. We found that irradiation of the tumor target, prior to systemic administration of oncolytic vaccinia virus GLV-1h68, increased viral replication within the U-87 xenografts as measured by viral reporter gene expression and viral titers. Importantly, while GLV-1h68 alone had minimal effect on U-87 tumor growth delay, IR enhanced GLV-1h68 replication, which translated to increased tumor growth delay and mouse survival in subcutaneous and orthotopic U-87 glioma murine models compared to monotherapy with IR or GLV-1h68. The ability of IR to enhance vaccinia replication was not restricted to the multi-mutated GLV-1h68, but was also seen with the less attenuated oncolytic vaccinia, LIVP 1.1.1. We have demonstrated that in animals treated with combination of ionizing radiation and LIVP 1.1.1 a strong pro-inflammatory tissue response was induced. When IR was given in a more clinically relevant fractionated scheme, we found oncolytic vaccinia virus replication also increased. This indicates that vaccinia virus could be incorporated into either larger hypo-fraction or more conventionally fractionated radiotherapy schemes. The ability of focal IR to mediate selective replication of systemically injected oncolytic vaccinia was demonstrated in a bilateral glioma model. In mice with bilateral U-87 tumors in both hindlimbs, systemically administered oncolytic vaccinia replicated preferentially in the focally irradiated tumor compared to the shielded non- irradiated tumor in the same mouse We demonstrated that tumor control could be further improved when fractionated focal ionizing radiation was combined with a vaccinia virus caring an anti-angiogenic payload targeting vascular endothelial growth factor (VEGF). Our studies showed that following ionizing radiation expression of VEGF is upregulated in U-87 glioma cells in culture. We further showed a concentration dependent increase in radioresistance of human endothelial cells in presence of VEGF. Interestingly, we found effects of vascular endothelial growth factor on endothelial cells were reversible by adding purified GLAF-1 to the cells. GLAF-1 is a single- chain antibody targeting human and murine VEGF and is expressed by oncolytic vaccinia virus GLV-109. In U-87 glioma xenograft murine models the combination of fractionated ionizing radiation with GLV-1h164, a vaccinia virus also targeting VEGF, resulted in the best volumetric tumor response and a drastic decrease in vascular endothelial growth factor. Histological analysis of embedded tumor sections 14 days after viral administration confirmed that blocking VEGF translated into a decrease in vessel number to 30% of vessel number found in control tumors in animals treated with GLV-164 and fractionated IR which was lower than for all other treatment groups. Our experiments with GLV-1h164 and fractionated radiotherapy have shown that in addition to ionizing radiation and viral induced tumor cell destruction we were able to effectively target the tumor vasculature. This was achieved by enhanced viral replication translating in increased levels of GLAF-2 disrupting tumor vessels as well as the radiosensitization of tumor vasculature to IR by blocking VEGF. Our preclinical results have important clinical implications of how focal radiotherapy can be combined with systemic oncolytic viral administration for highly aggressive, locally advanced tumors with the potential, by using a vaccinia virus targeting human vascular endothelial growth factor, to further increase tumor radiation sensitivity by engaging the vascular component in addition to cancer cells.
N2  - Glioblastoma multiforme (GBM) verkörpert die aggressivste Form von bösartigen Gehirntumoren und seine Therapie gestaltet sich schwierig. Weitläufige Forschung hat dazu geführt, dass onkolytische Viren zur Verbesserung der Tumorbehandlung untersucht wurden. Gegenwärtig wird eine Vielzahl an verschiedenen onkolytischen Viren untersucht und einige wenige befinden sich bereits in klinischen Studien. Eines der Viren die untersucht werden, ist das Vaccinia-Virus. GLV-1h68, ein onkolytisches Vaccinia- Virus, wurde durch die Einfügung von drei Genkasseten, RUC-GFP Fusion, β- Galaktosidase und β- Glucuronidase in das Genom des LIVP Stammes hergestellt. Da fokale Bestrahlungstherapie aus der Behandlung von Krebs, nicht nur im Falle von Glioblastomen, nicht wegzudenken ist, ist es klinisch relevant, zu untersuchen, wie ein systemisch verabreichtes Vaccinia-Virus mit gezielter ionisierender Strahlung (IR) kombiniert werden könnte, um Therapiechancen zu verbesseren. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, wie gezielte IR mit verschiedenen sytemisch injizierten Vaccinia-Virus Stämmen in einem Mausmodell für humane U-87-Glioma kombiniert wurde. Nachdem einleitende Versuche bestätigten, dass IR die virale Erbinformation nicht beschädigt und auch nicht den viralen Tropismus verändert, wurden Tierstudien durchgeführt, die die Interaktion des Vaccinia-Virus mit Bestrahlungtherapie in vivo untersuchten. Wir konnten zeigen, dass eine vorherige Bestrahlung des Tumors, bevor das GLV-1h68-Virus systemisch injiziert wurde, eine erhöhte viraler Replikation im Tumor zur Folge hatte, wie wir durch gesteigerte virale Titer und Markergenexpression belegen konnten. Von wesentlicher Bedeutung ist, dass eine Verabreichung von ausschliesslich GLV-1h68 einen minimalen Einfluss auf das U-87 Tumorwachstum hatte, während die durch die Bestrahlung ausgelöste erhöhte Vermehrung von Virus im Tumor eine Verzögerung des Tumorwachstums sowie ein verlängertes Überleben von Mäusen mit U-87-Xenografts zur Folge hatte. Die Fähigkeit von IR virale Vermehrung zu erhöhen, wurde auch für das weniger attenuierte LIVP 1.1.1-Virus gezeigt. Wenn die Bestrahlung in einem klinisch relevanten fraktionierten Bestrahlungsschema verabreicht wurde, war virale Replikation ebenfalls erhöht. Dies verdeutlicht, dass das Vaccinia-Virus klinisch entweder in eine Bestrahlung mit einer einzelnen Dosis oder in eine konventionelle fraktionierte Bestrahlung integriert werden kann. Die Fähigkeit von fokaler IR, eine selektive Vermehrung von systemisch injizierten onkolytischen Vaccinia-Viren zu ermöglichen, wurde in einem bilateralen Gliomamausmodell bestätigt. In Mausen mit Tumoren an beiden Hinterbeinen, vermehrte sich das systemisch gespritzte Vaccinia-Virus bevorzugt im bestrahlten Tumor. Wir konnten zeigen, wie die Tumorkontrolle darüber hinaus weiter verbessert werden kann, wenn fraktionierte fokale Bestrahlung mit einem Vaccinia-Virus kombiniert wird, das eine anti-angiogenetische Ladung, die den vaskulaeren endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) inhibiert, exprimiert. Unsere Studien konnten zeigen, dass durch die Bestrahlung von U-87 Gliomazellen eine Hochregulation von VEGF-Expression ausgelöst wurde, die Radioresistenz von Endothelzellen konzentrationsabhängig induzierte. Wir konnten zeigen, dass die durch VEGF verursache Radioresistenz umkehrbar ist, wenn zusätzlich aufgereinigtes GLAF-1, einen Vaccinia Virus exprimierten Antikörper, zu den Zellen gegeben wurde. In einem Mausmodell zeigte die Kombination aus fraktionierter Bestrahlung und GLV-1h164, ein Vaccinia-Virus, das ebenfalls einen VEGF Antikörper mit Ähnlichkeit zu GLAF-1 exprimiert, resultierte in der stärksten volumetrischen Tumorantwort. Es wurde ebenfalls eine drastische Abnahme an VEGF im Tumor bereits 3 Tagen nach Virus- Injektion nachgewiesen. Histologische Analyse bestätigte, dass die Blockade von VEGF eine Erniedrigung der Anzahl von Tumorblutgefäßen, zu 30% von Kontrolltumoren, zur Folge hatte. Dieser Wert war niedriger als in allen anderen Behandlungsgruppen. Unsere Versuche mit fraktionierter Bestrahlung und GLV-1h164 konnten zeigen, dass zusätzlich zu der durch Virus und Bestrahlung ausgelösten Tumorzellzerstörung, eine effiziente Degeneration der Tumorblutgefäße möglich war. Dies wurde durch eine erhöhte Virus-Vermehrung als Folge der Bestrahlung, sowie durch Sensitiveren der tumoralen Endothelzellen durch Blockierung von VEGF-A erreicht. Die Ergebnisse, die in dieser Arbeit zeigen, wie fokale Bestrahlungstherapie mit systemisch verabreichten onkolytische Vaccinia-Viren für aggressive, fortgeschrittene Tumore kombiniert werden kann. Es ist denkbar, dass die Tumortherapie weiter verbessert werden kann, wenn ein Vaccinia-Virus benutzt wird, das sich zusätzlich gegen VEGF richtet, so werden zu den Krebszellen zusätzlich Tumorblutgefäße in die Therapie miteinbezogen, um die Sensitivität von Endothelzellen gegen Bestrahlung weiter zu erhöhen.
KW  - Gliom
KW  - Vaccinia-Virus
KW  - Strahlentherapie
KW  - Kombinationstherapie
KW  - onkolytische Virotherapie
KW  - Glioma
KW  - vaccinia virus
KW  - ionizing radiation
KW  - combination therapy
KW  - oncolytic virotherapy
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85309
ER  - 
TY  - THES
A1  - Budich, Jan Carl
T1  - Fingerprints of Geometry and Topology on Low Dimensional Mesoscopic Systems
T1  - Signaturen der Geometrie und Topologie in niedrigdimensionalen mesoskopischen Systemen
N2  - In this PhD thesis, the fingerprints of geometry and topology on low dimensional mesoscopic systems are investigated. In particular, holographic non-equilibrium transport properties of the quantum spin Hall phase, a two dimensional time reversal symmetric bulk insulating phase featuring one dimensional gapless helical edge modes are studied. In these metallic helical edge states, the spin and the direction of motion of the charge carriers are locked to each other and counter-propagating states at the same energy are conjugated by time reversal symmetry. This phenomenology entails a so called topological protection against elastic single particle backscattering by time reversal symmetry. We investigate the limitations of this topological protection by studying the influence of inelastic processes as induced by the interplay of phonons and extrinsic spin orbit interaction and by taking into account multi electron processes due to electron-electron interaction, respectively. Furthermore, we propose possible spintronics applications that rely on a spin charge duality that is uniquely associated with the quantum spin Hall phase. This duality is present in the composite system of two helical edge states with opposite helicity as realized on the two opposite edges of a quantum spin Hall sample with ribbon geometry. More conceptually speaking, the quantum spin Hall phase is the first experimentally realized example of a symmetry protected topological state of matter, a non-interacting insulating band structure which preserves an anti-unitary symmetry and is topologically distinct from a trivial insulator in the same symmetry class with totally localized and hence independent atomic orbitals. In the first part of this thesis, the reader is provided with a fairly self-contained introduction into the theoretical concepts underlying the timely research field of topological states of matter. In this context, the topological invariants characterizing these novel states are viewed as global analogues of the geometric phase associated with a cyclic adiabatic evolution. Whereas the detailed discussion of the topological invariants is necessary to gain deeper insight into the nature of the quantum spin Hall effect and related physical phenomena, the non-Abelian version of the local geometric phase is employed in a proposal for holonomic quantum computing with spin qubits in quantum dots.
N2  - In dieser Doktorarbeit wird der Zusammenhang zwischen den mathematischen Bereichen der modernen Differentialgeometrie sowie der Topologie und den physikalischen Eigenschaften niedrigdimensionaler mesoskopischer Systeme erläutert. Insbesondere werden Phänomene des holographischen Quantentransportes in Quanten Spin Hall Systemen fernab des thermodynamischen Gleichgewichtes untersucht. Die Quanten Spin Hall Phase ist ein zweidimensionaler, zeitumkehrsymmetrischer elektrisch isolierender Zustand, dessen charakteristische Eigenschaft eindimensionale metallische Randzustände sind. Diese im Englischen als “helical edge states” bezeichneten Randkanäle zeichnen sic h dadurch aus, dass Spin und Bewegungsrichtung der Ladungsträger fest miteinander verknüpft sind und zwei Zustände mit gleicher Energie aber unterschiedlicher Bewegungsrichtung stets durch die Symmetrieoperation der Zeitumkehr zusammenhängen. Diese Phänomenologie bedingt einen sogenannten topologischen Schutz durch Zeitumkehrsymmetrie gegen elastische Einteilchenrückstreuung. Wir beschäftigen uns mit den Grenzen dieses Schutzes, indem wir inelastische Rückstreuprozesse in Betracht ziehen, wie sie etwa durch das Wechselspiel von extrinsischer Spin-Bahn Kopplung und Gitterschwingungen induziert werden können, oder aber indem wir Mehrteilchen-Streuprozesse untersuchen, welche die Coulomb-Wechselwirkung ermöglicht. Desweiteren werden Anwendungen aus dem Gebiet der Spintronik vorgeschlagen, welche auf einer dem Quanten Spin Hall Effekt eigenen Dualität zwischen dem Spin und dem Ladungsfreiheitsgrad beruhen. Diese Dualität existiert in einem aus zwei Randzuständen mit entgegengesetzter Helizität zusammengesetzten System, wie etwa durch zwei gegenüberliegende Ränder einer streifenförmigen Probe im Quanten Spin Hall Zustand realisiert. Konzeptionell gesehen ist der Quanten Spin Hall Zustand das erste experimentell nachgewiesene Beispiel eines symmetriegeschützten topologischen Zustandes nichtwechselwirkender Materie, also eines Bandisolators, welcher eine antiunitäre Symmetrie besitzt und sich von einem trivialen Isolator mit gleicher Symmetrie aber ausschliesslich lokalisierten und daher voneinander unabhängigen atomaren Orbitalen topologisch unterscheidet. Im ersten Teil dieser Dissertation geben wir eine Einführung in die theoretischen Konzepte, welche dem Forschungsgebiet der nichtwechselwirkenden topologischen Zustände zugrunde liegen. In diesem Zusammenhang werden die topologischen Invarianten, welche diese neuartigen Zustände charakterisieren, als globales Analogon zur lokalen geometrischen Phase dargestellt, welche mit einer zyklischen adiabatischen Entwicklung eines physikalischen Systems verknüpft ist. Während die ausführliche Diskussion der globalen Invarianten einem tieferen Verständnis des Quanten Spin Hall Effektes und damit verwandten physikalischen Phänomenen dienen soll, wird die nicht-Abelsche Variante der lokalen geometrischen Phase für einen Vorschlag zur Realisierung von holonomiebasierter Quanteninformationsverarbeitung genutzt. Das Quantenbit der von uns vorgeschlagenen Architektur ist ein in einem Quantenpunkt eingesperrter Spinfreiheitsgrad.
KW  - Topologischer Isolator
KW  - Quantenspinsystem
KW  - Quanten-Hall-Effekt
KW  - Topologische Isolatoren
KW  - Quanten Spin Hall Effekt
KW  - Berry Phase
KW  - Topology
KW  - Topological Insulator
KW  - Topolgical Phase
KW  - Quantum spin Hall
KW  - Keldysh formalism
KW  - Adiabatic Theorem of quantum mechanics
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76847
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bätz, Julia
T1  - FRET-basierte Untersuchungen zur ligandenselektiven Beeinflussung der Rezeptorkonformation durch orthosterische und allosterische Liganden am Beispiel des muskarinischen M2 Acetylcholinrezeptors
T1  - FRET-based analysis of the ligandselective influence of orthosteric and allosteric ligands on the change of receptor conformation of the muscarinic m2 acetylcholine receptor
N2  - Zahlreiche experimentelle Befunde lassen vermuten, dass G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCR) nach ihrer Aktivierung einer ligandenselektiven Änderung der Rezeptorkonformation unterliegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es dieses Phänomen am Subtyp 2 der muskarinischen Acetylcholinrezeptoren (M2 AChR) zu untersuchen. Muskarinische Acetylcholinrezeptoren (mAChR) können in fünf Subtypen (M1-M5) unterschieden werden. Durch die Beteiligung der mAChR an zahlreichen physiologischen Prozessen stellen sie wichtige Zielstrukturen pharmakologischer Therapien dar. Da die orthosterische Ligandenbindestelle (= Bindestelle des endogenen Liganden) in allen fünf Subtypen hoch konserviert ist, wird ihr pharmakologischer Nutzen derzeit allerdings durch die unselektive Rezeptormodulation und dem damit verbundenen Auftreten unerwünschter Arzneimittelwirkungen stark limitiert. Ein Ansatz zur Erzielung subtypselektiver Effekte besteht in der Verwendung allosterischer Modulatoren. Da die allosterische Bindestelle der mAChR eine geringere Sequenzhomologie aufweist, können so gezielt einzelne Subtypen der mAChR reguliert werden. Der M2 AChR stellt hinsichtlich allosterischer Modulation ein gut charakterisiertes Modellsystem dar. Für ihn wurde bereits eine Vielzahl allosterischer Liganden entwickelt. Auch bitopische Liganden, die sowohl einen allosterischen als auch einen orthosterischen Anteil enthalten, wurden für den M2 AChR bereits beschrieben. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene FRET-Sensoren des M2 AChR generiert und charakterisiert. Als FRET-Paar wurden das cyan fluoreszierende Protein (CFP) und der niedermolekulare fluorescein-basierte Fluorophor FlAsH (fluorescein arsenical hairpin binder) gewählt. CFP wurde in den Sensoren am Ende des C-Terminus angefügt. Die zur Markierung mit FlAsH nötige Tetracysteinsequenz wurde in verschiedenen Bereichen der dritten intrazellulären Rezeptorschleife (IL) eingebracht. Die auf diese Weise erstellten Re-zeptorsensoren trugen das Tetracysteinmotiv in der N terminalen (M2i3-N) bzw. in der C terminalen Region (M2i3-C) von IL 3. Die Charakterisierung der Rezeptorsensoren bezüglich Ligandenbindung, Gi-Protein Aktivierung und β-Arrestin2 Translokation ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen M2i3-N, M2i3 C und M2CFP oder Wildtyp M2 AChR. Zunächst wurden sowohl unterschiedliche orthosterische, als auch allosterische Liganden hinsichtlich ihrer mittleren effektiven Konzentration und ihrer maximalen Wirkstärke an den Rezeptorsensoren untersucht. Mit Hilfe von FRET-Messungen konnte ein superago-nistisches Verhalten des orthosterischen Testliganden Iperoxo gezeigt werden. Die Eigenschaften der allosterischen Substanzen wurden durch Messung der Rezeptordeakti-vierungskinetik und des maximalen Hemmeffekts auf einen vorstimulierten Rezeptor charakterisiert. Alle allosterischen Liganden deaktivierten den vorstimulierten M2 AChR mit einer schnelleren Kinetik als Atropin. Die EC50-Werte der unterschiedlichen Substanzen waren unabhängig von der Markierungsposition im verwendeten Rezeptorsensor vergleich-bar. Ausnahmen bildeten die allosterischen Liganden JK 289, JK 338, ½ W84 und EHW 477, die liganden- und sensorabhängig unterschiedliche mittlere effektive Konzentrationen aufwie-sen. Bei der Untersuchung der Konformationsänderung des M2 AChR konnte kein liganden-selektiver Unterschied zwischen den FRET-Signalen für 19 getestete orthosterische Liganden beobachtet werden. Dies deutet darauf hin, dass alle orthosterischen Testliganden eine dem Acetylcholin (ACh) vergleichbare Änderung der M2 AChR Konformation induzier-ten. Um zu untersuchen, ob für die orthosterischen Testliganden eine Korrelation zwischen ihrer maximalen Wirkstärke hinsichtlich Rezeptoraktivierung in FRET-Experimenten und der Aktivierung nachgeschalteter Signalwege besteht, wurde die orthosterisch-vermittelte Translokation von β-Arrestin2 mit Hilfe der Konfokalmikroskopie bestimmt. Bis auf 5-Methyl-furmethiodid translozierten alle orthosterischen Liganden β-Arrestin2 in einem Ausmaß, das mit der maximalen Rezeptoraktivierung vergleichbar war. Dagegen rief 5 Methylfurmethiodid verglichen mit dem endogenen Liganden ACh zwar eine ca. halbmaximale Rezeptorakti-vierung, aber nur eine äußerst geringe β-Arrestin2 Translokation hervor. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss verschiedener Allostere auf eine ligandenselektive Konformationsänderung des M2 AChR untersucht. Die allosterischen Liganden JK 337 und Seminaph beeinflussten den M2i3-C Sensor signifikant stärker, als das M2i3-N Konstrukt. Dagegen zeigte EHW 477 eine stärkere Beeinflussung der Rezeptorkon-formation des M2i3-N-, als des M2i3-C Sensors. Dies erlaubt die Vermutung, dass JK 337 und Seminaph eine stärkere Bewegung unterhalb von Transmembrandomäne (TM) 6, als unterhalb von TM 5 hervorriefen. Die Ergebnisse für EHW 477 legen nahe, dass TM 5 eine größere Bewegung eingeht, als TM 6. FRET-basierte Untersuchungen der Einflüsse der allosterischen Testliganden auf nachgeschaltete Signalwege ergaben, dass sowohl die Akti-vierung des Gi Proteins, als auch die β-Arrestin2 Translokation selektiv durch einzelne allosterische Liganden beeinflusst werden. Auch ein Zusammenhang zwischen Rezeptor-aktivierung und der Regulation nachgeschalteter Signalwege war erkennbar. Allerdings waren auf Grund der Versuchsbedingungen keine quantitativen Aussagen möglich. Im Folgenden wurden die bitopischen Liganden Hybrid 1 und 2 (H 1, H 2) hinsichtlich ihres Effekts auf die Konformationsänderung des M2 AChR untersucht. Während eine Stimulation mit H 1 vergleichbare FRET-Signale an beiden Sensoren ergab, konnte mit H 2 weder am M2i3-N-, noch an M2i3-C Sensor eine FRET-Änderung detektiert werden. Um den mangeln-den Effekt der Hybridsubstanzen in FRET-mikroskopischen Untersuchungen aufzuklären, wurden verschiedene Ansätze gewählt: Mit kettenverlängerten Derivaten der Hybridsubstanzen konnte in FRET-Messungen eine Änderung des FRET-Signals detektiert werden. Die Entfernung des allosterischen Bausteins führte in FRET-Experimenten zu einer verglichen mit dem endogenen Liganden ACh etwa halbmaximalen Aktivierung beider Sensoren. Dagegen resultierte die Mutation der alloste-rischen Bindestelle in nachfolgenden FRET-Untersuchungen mit H 1 und H 2 in keiner Signaländerung des FRET-Ratio. Diese Beobachtungen führten zu der Annahme, dass die Linkerkette, die orthosterischen und allosterischen Baustein der Hybride miteinander verbindet, zu kurz war um eine gleichzeitige Bindung an die allosterische und orthosterische Bindestelle zu ermöglichen. Ein anderer Erklärungsansatz besteht darin, dass nach Bindung des Orthosters der Kanal zwischen orthosterischer und allosterischer Bindestelle durch die Konformationsänderung des Rezeptors verschlossen wird, weshalb keine dauerhafte, dualsterische Bindung der Hybridsubstanzen an den M2 AChR möglich ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen mittels FRET-Experimenten die Existenz einer ligandenselektiven Rezeptorkonformation des M2 AChR mit allosterischen Liganden nachzuweisen. Darüber hinaus konnte auch ein Bezug zum Auftreten einer funktionellen Selektivität mit allosterischen Liganden hergestellt werden. Die Untersuchung von 19 orthosterischen Liganden hinsichtlich ihres Einflusses auf die Rezeptorkonformation des M2 AChR ergab keinen Hinweis auf eine ligandenselektive Konformationsänderung. Die Betrachtung der orthosterisch-vermittelten Translokation von β-Arrestin2 zeigte, dass zwischen der Effizienz der orthosterischen Testliganden, den M2 AChR zu aktivieren und dem Ausmaß, in dem sie eine β Arrestin2 Translokation induzierten eine direkte Korrelation besteht. Lediglich 5-Methylfurmethiodid rief eine ungleich geringere β-Arrestin2 Translokation hervor, verglichen mit dem Ausmaß an Rezeptoraktivierung. Diese Beobachtung deutet auf die Existenz eines signaling-bias für diesen Liganden hin. Die Untersuchung der dualsterischen Liganden H 1 und 2 bezüglich ihrer Fähigkeit zur Rezeptoraktivierung ergab, dass erst durch eine Verlängerung der Linkerkette, durch die orthosterischer und alloste-rischer Baustein miteinander verbunden sind eine Konformationsänderung des M2 AChR hin zu einer aktiven Konformation erreicht werden kann. Es kann somit angenommen werden, dass in den ursprünglichen Hybridsubstanzen H 1 und H 2 eine zu kurze Linkerkette, durch die keine dualsterische Bindung der Hybride an die allosterische und orthosterische Bindestelle möglich ist, ursächlich für die mangelnde Rezeptoraktivierung des M2 AChR war.
N2  - A large body of experimental evidence suggests that upon receptor activation G-protein coupled receptors are subject to ligandspecific changes of receptor conformation. The aim of this study was to investigate this phenomenon using the muscarinic M2 acetylcholine receptor (M2 AChR). Muscarinic acetylcholine receptors (mAChR) can be subdivided into five different subtypes (M1-M5). Their involvement in various physiological processes makes them an important target of pharma-cological therapies. With the orthosteric binding site (= binding site of the endogenous ligand) being highly conserved across all five mAChR subtypes, the unselective receptor modulation can lead to severe side effects. Thus the clinical use of drugs modulating muscarinic receptors is currently limited. Allosteric modulation is one attempt to achieve subtype-selective receptor regulation. Since the allosteric binding site of mAChR is less well conserved, it is possible to selectively target one mAChR subtype. As far as allosteric modulation is concerned, the M2 AChR represents a well characterized model with a large number of allosteric modulators being available. For the M2 AChR bitopic ligands which contain an allosteric as well as an orthosteric binding block have been developed as well. In the first part of this study several FRET-sensors of the M2 AChR were designed and characterized. The cyan fluorescent protein (CFP) was fused to the C-terminus of both sensors while the FlAsH (fluorescein arsenical hairpin binder) binding site was inserted into the N-terminal (M2i3-N) or the C terminal (M2i3-C) region of the third interacellular loop (IL). The receptor sensors were characterized concerning ligand affinity, activation of the Gi protein and -arrestin2 translocation and did not display any significant differences compared to the wildtype M2 or the M2 CFP receptor. Various orthosteric as well as allosteric ligands were investigated regarding their affinity and efficacy at both sensors. Using FRET-measurements iperoxo was proven to behave as a superagonist. The characteristics of the allosteric ligands were investigated by measuring the receptor deactivation kinetics and their maximum inhibitory effect on a pre-stimulated receptor. All allosteric test substances displayed faster deactivation kinetics compared to the antagonist atropine and similar EC50 values at both receptor sensors. When investigating the change of receptor conformation of the M2 AChR upon ligand binding there were no ligand selective differences in the FRET-signal detected for either of the 19 orthosteric ligands at both M2 sensors. This data suggest that all orthosteric ligands induced a change in receptor conformation comparable to acetylcholine (ACh). In order to correlate the efficacy of various orthosteric ligands to activate the M2 AChR in FRET-experiments with their effect on downstream signaling pathways, the translocation of  arrestin2 upon receptor activation with orthosteric ligands was investigated using confocal microscopy. Except for 5 methylfurmethiodide all orthosteric ligands induced -arrestin2 translocation to an extent which was comparable to the maximal receptor activation observed with each other ligand, respectively. In contrast 5-methylfurmethiodide evoked a half maximal receptor activation compared to the endogenous ligand ACh while only a minimal translocation of -arrestin2 was observed. The second aim of this study was to investigate the effects of allosteric ligands on the change of receptor conformation of the M2 AChR. The allosteric ligands JK 337 and seminaph more strongly influenced the M2i3-C than the M2i3-N, whilst EHW 477 behaved just the opposite way. This data suggest that the orthosteric ligands induce a conformation of the M2 AChR comparable to ACh. JK 337 and seminaph seem to evoke a greater movement underneath TM 6 compared to TM 5 whereas EHW 477 probably induces a larger movement beneath TM 5. The allosteric ligands were tested via FRET-measurements concerning their ability to activate the Gi protein and to translocate  arrestin2. The activation of the Gi protein as well as the -arrestin2 translocation were selectively influenced by all allosteric ligands. However, due to the experimental setup, a quantification of the effects was not possible. Furthermore the bitopic ligands hybrid 1 and 2 (H 1, H 2) were tested regarding their effect on the receptor conformation of the M2 AChR. While stimulation with H 1 induced FRET signals that were comparable for both receptor sensors, it wasn’t possible to detect any change in the FRET ratio neither of the M2i3-N nor of the M2i3-C with H 2. The lack of effect of H 1 and H 2 in the FRET-experiments was explored using two different approaches: Derivatives of H 1 and H 2, in which the carbon linker between the allosteric and the orthosteric building block had been elongated, were able to induce changes in the FRET ratio. Upon the removal of the allosteric building block a half-maximal activation of both receptor sensors could be detected. However, the mutation of the allosteric binding site did not result in any change of the FRET-signals upon stimulation of the receptor mutants with H 1 or H 2. These data suggest that the carbon linker, which connects the allosteric and the orthosteric building block, is not long enough to enable a simultaneous binding to the allosteric and the orthosteric binding site. Another explanation would be that upon binding of an orthoster the channel between the orthosteric and the allosteric binding site of the M2 AChR is closed because of the change in receptor conformation, hence a stable, dual-steric binding of the hybrid substances to the M2 AChR would not be possible. In the course of this study it was possible to prove the existence of a ligand selective receptor conformation of the M2 AChR with allosteric ligands using FRET-experiments. In addition a connection was found to the occurrence of a functional selctivity with allosteric ligands. The investigation of 19 orthosteric ligands regarding their influence on the receptor conformation of the M2 AChR did not reveal any evidence of the existence of a ligand selective change of the receptor conformation. Regarding the translocation of β arrestin2 induced by orthosteric ligands there was a direct correlation between the efficency of the orthosteric ligands to activate the receptor and the extend of β-arrestin2 translocation observed. With the only exception being 5-methylfurmethiodide which induced far less β arrestin2 translocation compared to the magnitude of the conformational change of the receptor. This data suggest the existence of a signaling bias for this ligand. The analysis of the dualsteric ligands H 1 and H 2 concerning their ability to activate the M2 AChR revealed that an activation of the M2 AChR could just be observed upon elongation of the linker which connects the orthosteric with the allosteric building block. This suggests that the short linker chain of the original hybrid substances inhibited a dualsteric binding to the orthosteric and the allosteric binding site and thus caused the difficency of H 1 and H 2 to activate the M2 AChR.
KW  - Muscarinrezeptor
KW  - Allosterie
KW  - G-Protein gekoppelte Rezeptoren
KW  - Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer
KW  - allosteric modulation
KW  - muscarinic aceylcholine receptor
KW  - GPCR
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72836
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bäuerlein, Carina
T1  - Identification of new predictive markers for an early diagnosis of an imminent acute Graft-versus-Host Disease
T1  - Bestimmung neuer prädiktiver Marker zur Früherkennung einer drohenden akuten Graft-versus-Host Disease
N2  - Acute graft-versus-host disease (aGvHD) is an immune syndrome associated with allogeneic hematopoietic cell transplantation (allo-HCT) that is mediated by alloreactive donor T cells attacking the gastrointestinal tract, liver, and skin of the host. Early diagnosis remains problematic and to date mainly relies on clinical symptoms and histopathology. Previously, different groups demonstrated that in order to cause aGvHD, alloreactive T cells require the expression of appropriate homing receptors to efficiently migrate from their priming sites to their target tissues. Therefore, the development of a predictive test based on the homing receptor expression profile of peripheral blood T cells seems attractive to identify patients at risk before the onset of aGvHD. The aim of this study was to analyze migrating alloreactive donor T cell kinetics in the peripheral blood early after allo-HCT in a murine model across minor histocompatibility antigens (miHAg) followed by a precise characterization of the homing receptor expression profile of migrating donor lymphocytes in order to identify suitable predictive markers. Combining daily bioluminescence imaging (BLI) and flow cytometry (FC) allowed defining two weeks of massive alloreactive donor T cell migration before clinical aGvHD symptoms became apparent. Peripheral blood donor T lymphocytes highly up-regulated the homing markers α4β7 integrin, and P- and E-selectin-ligand at peak time points of cell migration. The combination with the activation markers CD25 and CD69 and low expression levels of L-selectin allowed alloreactive donor T cell definition. Based on this migration phase we postulated a potential diagnostic window to precisely identify alloreactive donor T cells upon their homing receptor expression profile. Consequently, targeted pre-emptive treatment with rapamycin starting at the earliest detection time point of alloreactive donor T cells in the peripheral blood (day+6) significantly prolonged survival of treated mice. Based on this data, we propose a potential diagnostic window for alloreactive cell detection based on their homing receptor expression profile for a timely and effective therapeutic intervention before the clinical manifestation of aGvHD.
N2  - Die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation ist oft die einzig mögliche Behandlungsmethode für maligne und nicht-maligne hämatologische Erkrankungen. Die Graft-versus-Host Disease stellt den größten, limitierenden Faktor dieser Therapie dar. Bei diesem Immunsyndrom greifen alloreaktive Spender-T-Zellen gezielt Organe des Empfängers an, insbesondere den Gastrointestinaltrakt, die Leber und die Haut. Die frühe Diagnose einer bevorstehenden, akuten GvHD gestaltet sich nach wie vor schwierig und basiert heutzutage hauptsächlich auf dem Auftreten klinischer Symptome und histopathologischen Befunden. Die Entwicklung eines prädiktiven Tests zur Früherkennung gefährdeter Patienten hat daher hohe Priorität. Verschiedene Gruppen zeigten kürzlich, dass Spender-T-Zellen spezifische Rezeptoren, sogenannte Homing-Rezeptoren, exprimieren müssen, um in die Zielorgane einwandern zu können. Deshalb scheint die Entwicklung eines auf dem spezifischen Homing-Rezeptor-Expressionsmuster der T-Zellen im peripheren Blut basierenden Tests vielversprechend, um gezielt Patienten zu identifizieren, die möglicherweise eine aGvHD entwickeln werden. Das Ziel dieser Arbeit war die genaue Analyse der Migrationskinetik alloreaktiver Spender-T-Zellen im peripheren Blut in einem klinisch relevanten Mausmodell mit Unterschieden in minor Histokompatibilitätsantigenen. Es folgte eine präzise Charakterisierung des Homing-Rezeptor-Expressionsprofils der migrierenden Spenderlymphozyten zu ausgewählten Zeitpunkten nach Transplantation, um mögliche, geeignete Rezeptoren für einen prädiktiven Test zu identifizieren. Die Kombination von täglicher in vivo Bildgebung der transplantierten Mäuse mit durchflusszytometrischen Analysen des peripheren Blutes ermöglichte es, eine zweiwöchige Phase massiver Spenderzellmigration vor dem Auftreten klinischer aGvHD Symptome zu definieren. Die detektierten Spenderlymphozyten zeigten eine stark erhöhte Expression des für die Migration in den Gastrointestinaltrakt wichtigen Moleküls α4β7 Integrin sowie der Liganden für P- und E-Selektin, die in das Haut-Homing involviert sind. Die Kombination dieser Marker mit der stark reduzierten Expression von L-Selektin, einem Marker für naive T-Zellen, sowie der signifikant höheren Expression der Aktivierungsmarker CD25 und CD69 im Vergleich zu syngen transplantierten Kontrolltieren ermöglichte die Definition von alloreaktiven Spender-T-Zellen. Eine gezielte, vorbeugende Behandlung mit Rapamycin, beginnend am Tag der Detektion erster alloreaktiver T-Zellen (Tag+6), erhöhte die Überlebensrate der behandelten Mäuse. Aufgrund dieser Daten schlagen wir ein potentielles, diagnostisches Fenster zur Anwendung prädiktiver Tests vor, um Patienten, mit erhöhtem aGvHD-Risiko rechtzeitig zu identifizieren und vorbeugend behandeln zu können.
KW  - Transplantat-Wirt-Reaktion
KW  - Graft-versus-host disease
KW  - Mausmodell
KW  - T-Zellhoming
KW  - Graft-versus-host disease
KW  - mouse model
KW  - T cell homing
KW  - Maus
KW  - Blutstammzelle
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-78489
ER  - 
TY  - THES
A1  - Börner, Sebastian
T1  - Die endothelialen Effekte des atrialen natriuretischen Peptids (ANP) sind an der akuten Regulation des arteriellen Blutdrucks und des Blutvolumens beteiligt
T1  - The endothelial effects of the atrial natriuretic peptide (ANP) are involved in the acute regulation of blood pressure and blood volume
N2  - Mit dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass ANP über die Aktivierung der endothelialen Guanylyl Cyklase A (GC-A) akut die Permeabilität für Albumin an postkapillären Venolen stimuliert. Durch diesen Mechanismus ist ANP neben der chronischen auch an der akuten Reduktion des Plasmavolumens und des systolischen arteriellen Blutdrucks beteiligt. Aufgrund der wichtigen extrarenalen endothelialen Effekte stellt ANP das einzige hypovolämische Hormon im Organismus dar und ist somit ein bedeutender physiologischer Regulator der transvaskulären Volumenhomöostase. Jedoch sind diese Effekte deutlich von denen der vasoaktiven Substanzen, wie z. B. Histamin oder Thrombin und anderer diuretisch wirkender Substanzen, wie z. B. Schleifendiuretika, abzugrenzen. Vermutlich wird der permeabilitätssteigernde Effekt von ANP durch die beobachtete gesteigerte PKG- und PKA-abhängige Phosphorylierung von VASP vermittelt, wodurch möglicherweise die parazelluläre Permeabilität selektiv für Albumin gesteigert wird. Den gegenregulatorischen Mechanismus zur endothelialen GC-A stellt der NPR-C dar. Durch diesen erfolgt eine verminderte PKA- und PKG-abhängige Phosphorylierung von VASP, was durch die ANP-Infusion an EC GC-A KO Mäusen beobachtet wurde und zu einer Reduktion der physiologischen Permeabilität für Albumin an den postkapillären Venolen führen könnte. Somit wird wahrscheinlich durch diesen Mechanismus das Plasmavolumen, aber nicht der systolische arterielle Blutdruck in vivo gesteigert und eine übersteigerte Reaktion der GC-A verhindert. Aufgrund der enormen Bedeutung des ANP/GC-A Systems für die Modulation der endothelialen Permeabilität und die akuten sowie chronischen Regulation des Plasmavolumens und arteriellen Blutdrucks besitzt es bei Dysfunktion eine bedeutende klinische Relevanz. Denn durch eine verminderte Sekretion von ANP oder der Dysfunktion des endothelialen GC-A-Rezeptors, durch verschiedene Single Nucleotid Polymorphismen (SNPs) oder Desensitisierung, kann dieses System an der Entstehung der essentiellen Hypertonie oder der Hypervolämie bzw. Hypernatriämie bei herzinsuffizienten Patienten beteiligt sein.
N2  - Atrial natriuretic peptide (ANP) regulates arterial blood pressure and volume. Its guanylyl cyclase-A (GC-A) receptor is expressed in vascular endothelium and mediates increases in cGMP, but the functional relevance is controversial. Notably, mice with endothelial-restricted GC-A deletion [EC GC-A knockout (KO) mice] exhibit significant chronic hypervolemic hypertension. The present study aimed to characterize the endothelial effects of ANP and their relevance for the acute regulation of intravascular fluid volume. We studied the effect of ANP on microvascular permeability to fluorescein isothiocyanate-labeled albumin (BSA) using intravital microscopy on mouse dorsal skinfold chambers. Local superfusion of ANP (100 nM) increased microvascular fluorescein isothiocyanate-BSA extravasation in control but notECGC-AKO mice. Intravenous infusion of synthetic ANP (500 ng/kg min) caused immediate increases in hematocrit in control mice, indicating intravascular volume contraction. In EC GC-A KO mice, the hematocrit responses were not only abolished but even reversed. Furthermore, acute vascular volume expansion, which caused release of endogenous cardiac ANP, did not affect resting central venous pressure of control mice but rapidly and significantly increased central venous pressure of EC GC-A KO mice. In cultured lung endothelial cells, ANP provoked cGMP-dependent protein kinase I-mediated phosphorylation of vasodilator-stimulated phosphoprotein. We conclude that ANP, via GC-A, enhances microvascular endothelial macromolecule permeability in vivo. This effect might be mediated by cGMP-dependent protein kinase I-dependent phosphorylation of vasodilator-stimulated phosphoprotein. Modulation of transcapillary protein and fluid transport may represent one of the most important hypovolemic actions of ANP. (Endocrinology 149: 4193–4199, 2008)
KW  - Atriales natriuretisches Hormon
KW  - Cyclo-GMP
KW  - Guanylatcyclase
KW  - Blutdruck
KW  - Volumenregulation
KW  - ANP
KW  - cGMP
KW  - GC-A
KW  - NPR-A
KW  - NPR-C
KW  - ANP
KW  - cGMP
KW  - GC-A
KW  - NPR-A
KW  - NPR-C
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85351
ER  - 
TY  - THES
A1  - Büttner, Bastian
T1  - Micromagnetic Sensors and Dirac Fermions in HgTe Heterostructures
T1  - Mikromagnetische Sensoren und Dirac Fermionen in HgTe Heterostrukturen
N2  - Within the scope of this thesis two main topics have been investigated: the examination of micromagnetic sensors and transport of massive and massless Dirac fermions in HgTe quantum wells. For the investigation of localized, inhomogeneous magnetic fields, the fabrication and characterization of two different non-invasive and ultra sensitive sensors has been established at the chair ”Experimentelle Physik” of the University of Würzburg. The first sensor is based on the young technique named micro-Hall magnetometry. The necessary semiconductor devices (Hall cross structures) were fabricated by high-resolution electron beam lithography based on two different two dimensional electron gases (2DEGs), namely InAs/(Al,Ga)Sb- and HgTe/(Hg,Cd)Te- heterostructures. The characteristics have been examined in two different ways. Measurements in homogeneous magnetic fields served for characterization of the sensors, whereas the investigation of artificially produced sub-µm magnets substantiates the suitability of the devices for the study of novel nanoscale magnetic materials (e.g. nanowires). Systematic experiments with various magnets are in accordance with the theory of single-domain particles and anisotropic behavior due to shapes with high aspect ratio. The highest sensitivity for strongly localized fields was obtained at T = 4.2 K for a (200x200) nm^2 Hall cross - made from shallow, high mobility HgTe 2DEG. Although the field resolution was merely δB ≈ 100 µT, the nanoscale sensor size yields an outstanding flux resolution of δΦ = 2 10^(−3) Φ0, where Φ0 = h/2e is the flux quantum. Translating this result in terms of magnetic moment, the sensitivity allows for the detection of magnetization changes of a particle centered on top of the sensor as low as δM ≈ 10^2 µB, with the magnetic moment of a single electron µB, the Bohr magneton. The further examination of a permalloy nanomagnet with a cross-section of (100x20) nm^2 confirms the expected resolution ability, extracted from the noise of the sensor. The observed high signal-to-noise ratio validates the detection limit of this sensor in terms of geometry. This would be reached for a magnet (same material) with quadratic cross-section for an edge length of 3.3 nm. Moreover, the feasibility of this sensor for operation in a wide temperature range (T = mK... > 200 K) and high magnetic fields has been confirmed. The second micromagnetic sensor is the micro-SQUID (micro-Superconducting-QUantum-Interference-Device) based on niobium. The typical sensor area of the devices built in this work was (1.0x1.0) µm^2, with constrictions of about 20 nm. The characterization of this device demonstrates an amazing field sensitivity (regarding its size) of δB < 1 µT. Even though the sensor was 25 times larger than the best micro-Hall sensor, it provided an excellent flux resolution in the order of δΦ ≈ 5 10^(−4) Φ0 and a similar magnetic moment resolution of δM ≈ 10^2 µB. Furthermore, the introduction of an ellipsoidal permalloy magnet (axes: 200 nm and 400 nm, thickness 30 nm) substantiates the suitability for the detection of minuscule, localized magnetic fields. The second part of the thesis deals with the peculiar transport properties of HgTe quantum wells. These rely on the linear contribution to the band structure inherent to the heterostructure. Therefore the system can be described by an effective Dirac Hamiltonian, whose Dirac mass is tunable by the variation of the quantum well thickness. By fabrication and characterization of a systematical series of substrates, a system with vanishing Dirac mass (zero energy gap) has been confirmed. This heterostructure therefore resembles graphene (a monolayer of graphite), with the difference of exhibiting only one valley in the energy dispersion of the Brillouin zone. Thus parasitical intervalley scattering cannot occur. The existence of this system has been proven by the agreement of theoretical predictions, based on widely accepted band structure calculations with the experiment (Landau level dispersion, conductivity). Furthermore, another particularity of the band structure - the transition from linear to parabolic character - has been illustrated by the widths of the plateaus in the quantum Hall effect. Finally, the transport of ”massive” Dirac fermions (with finite Dirac mass) is investigated. In particular the describing Dirac Hamiltonian induces weak localization effects depending on the Dirac mass. This mechanism has not been observed to date, and survives in higher temperatures compared to typical localization mechanisms.
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Themenbereiche bearbeitet: die Untersuchung von mikromagnetischen Sensoren und der Transport von massiven und masselosen Dirac Fermionen in HgTe Quantenwällen. Für die Untersuchung von lokalisierten, inhomogenen Magnetfeldern wurde die Herstellung und Charakterisierung von zwei unterschiedlichen nicht-invasiven und hochempfindlichen Sensoren am Lehrstuhl für Experimentelle Physik III der Universität Würzburg etabliert. Der erste Sensor beruht auf der noch recht jungen Methode der Mikro-Hall-Magnetometrie. Die dafür notwendigen Halbleiterbauteile (Hallkreuzstrukturen) wurden mit höchstauflösender Elektronenstrahllithografie auf Basis von zwei verschiedenen zweidimensionalen Elektronengasen (2DEGs) hergestellt, genauer InAs/(Al,Ga)Sb- und HgTe/(Hg,Cd)Te- Halbleiterheterostrukturen. Nachfolgend wurden deren Charakteristika auf zwei verschiedene Arten untersucht. Messungen in homogenen Magnetfeldern dienten der Charakterisierung der Sensoren, während die Untersuchung von künstlich hergestellten sub-Mikrometermagneten die Eignung der Bauteile für die Detektion neuartiger magnetischer Materialien auf der Nanoskala (z.B. Nanodrähte) nachweist. Systematische Messungen an Magneten unterschiedlicher Ausdehnungen stimmen mit theoretischen Vorausbetrachtungen in Bezug auf Einzeldomänenteilchen und Formanisotropie überein. Die höchste Empfindlichkeit für stark lokalisierte Magnetfelder wurde mit einem (200x200)nm^2 großen Hallkreuz - hergestellt aus einem oberflächennahen, hochbeweglichen HgTe 2DEG - bei einer Temperatur von 4.2 K erreicht. Obwohl die Feldauflösung lediglich δB ≈ 100 µT betrug, konnte auf Grund der Miniaturisierung der Sensorfläche eine beeindruckende Flusssensitivität von δΦ ≈ 2 10^(−3) Φ0 erreicht werden, wobei Φ0 = h/2e das Flussquant darstellt. Wenn man diese Auflösung in Bezug auf die Magnetisierung betrachtet, ermöglicht der Sensor die Detektion von Magnetisierungsänderungen eines Teilchens auf der Mitte des Sensors in Höhe von δM ≈ 10^2 µB mit dem magnetischen Moment eines Elektrons, dem Bohrschen Magneton µB. Die weiteren Untersuchungen eines Permalloy-Nanomagneten mit einer Querschnittfläche von (100x20) nm^2 bestätigt die erwartete Auflösungsfähigkeit, die aus dem Rauschen des Sensors hervorgeht. Weiterhin konnte die Einsatzfähigkeit des Bauteils in einem breiten Temperaturbereich (T = mK... > 200 K) und bei hohen Magnetfeldern bestätigt werden. Bei dem zweiten mikromagnetischen Sensor handelt es sich um das Mikro-SQUID (Mikro-Superconducting-QUantum-Interference-Device) basierend auf Niob. Die Sensorfläche der in dieser Arbeit hergestellten Mikro-SQUIDs betrug typischerweise (1.0x1.0) µm^2 mit Einschnürungen im Bereich von 20 nm. Die Charakterisierung dieses Bauteils zeigt eine beeindruckende Magnetfeldauflösung von δB < 1 µT, besonders hinsichtlich der minimalen Ausdehnung des Bauteils. Obwohl die Sensorfläche 25 mal größer als die des Mikro-Hallsensors war, wurde so eine höhere Flusssensitivität von δΦ ≈ 5 10^(−4) Φ0 und eine ähnliche magnetische Momentauflösung von δM ≈ 10^2 µB erreicht. Des weiteren konnte mit der Einbringung eines ellipsoidalen Permalloy-Magneten (Achsen: 200 und 400 nm, Dicke: 30 nm) die Eignung zur Detektion winziger lokaler Magnetfelder konkretisiert werden. Im zweiten Teil der Arbeit sind die besonderen Transporteigenschaften von HgTe Quantenwällen, die auf dem linearen Anteil in der Bandstruktur beruhen, untersucht worden. Das System kann mit einem Dirac Hamiltonian beschrieben werden, dessen Diracmasse durch Variation der Quantenwalldicke beeinflusst werden kann. Im Verlauf der Arbeit konnte durch Herstellung und Charakterisierung einer systematischen Serie von Substraten ein System mit verschwindender Diracmasse (Energielücke gleich 0) bestätigt werden. Diese Halbleiterheterostruktur gleicht damit Graphen (eine Monolage von Graphit), mit dem Unterschied, dass es in der Brillouinzone nur eine Elektronensenke aufweist und demzufolge keine störende Intervalley-Streuung auftreten kann. Die Existenz dieses Systems konnte durch die Übereineinstimmung von Vorhersagen aus theoretischen Bandstrukturrechnungen mit dem Experiment (Verlauf der Landauniveaus, Leitfähigkeit) bestätigt werden. Außerdem konnte die Besonderheit der Bandstruktur - der Übergang von linearem zu quadratischem Charakter - anhand der Plateauweiten im Quanten-Hall-Effekt veranschaulicht werden. Im weiteren Verlauf wurde der Transport von ”massiven” Dirac Fermionen (mit endlicher Diracmasse) untersucht. Im Besonderen führt der beschreibende Dirac Hamiltonian in Abhängigkeit von der Diracmasse zu schwachen Lokalisierungeffekten, die bis dato noch nicht beobachtet wurden und im Vergleich zu typischen Mechanismen bis zu weit höheren Temperaturen überleben.
KW  - Magnetischer Sensor
KW  - Mikrohallmagnetometrie
KW  - Mikro-SQUID
KW  - HgTe
KW  - Micro-Hall Magnetometry
KW  - Micro-SQUID
KW  - HgTe
KW  - Quecksilbertellurid
KW  - Heterostruktur
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72556
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cardoso e Castro, Inês Sofia
T1  - Epigenetic switch induced by MYC in Non-Small-Cell Lung Cancer
T1  - Durch MYC induzierte epigenetische Veränderung im Nichtkleinzelligen Bronchialkarzinom
N2  - Non–Small-Cell Lung Cancer (NSCLC) is the most frequent human lung cancer and a major cause of death due to its high rate of metastasis1. These facts emphasize the urgent need for the investigation of new targets for anti-metastatic therapy. Up to now a number of genes and gene products have been identified that positively or negatively affect the probability of established human tumor cell lines to metastasize2. Previously, together with the group of Professor Ulf Rapp, we have described the first conditional mouse model for metastasis of NSCLC and identified a gene, c-MYC, that is able to orchestrate all steps of this process. We could identify potential markers for detection of metastasis and highlighted GATA4, which is exclusively expressed during lung development, as a target for future therapeutic intervention2. However, the mechanism underlying this metastatic conversion remained to be identified, and was therefore the focus of the present work. Here, GATA4 is identified as a MYC target in the development of metastasis and epigenetic alterations at the GATA4 promoter level are shown after MYC expression in NSCLC in vivo and in vitro. Such alterations include site-specific demethylation that accompanies the displacement of the MYC-associated zinc finger protein (MAZ) from the GATA4 promoter, which leads to GATA4 expression. Histone modification analysis of the GATA4 promoter revealed a switch from repressive histone marks to active histone marks after MYC binding, which corresponds to active GATA4 expression. This work identifies a novel epigenetic mechanism by which MYC activates GATA4 leading to metastasis in NSCLC, suggesting novel potential targets for the development of anti-metastatic therapy.
N2  - Das nichtkleinzellige Bronchialkarzinom (Non-Small-Cell Lung Cancer/NSCLC) ist die häufigste Form des Lungenkrebs und ist aufgrund seiner hohen Metastasierungsrate für die meisten krebsbedingten Todesfälle verantwortlich1. Bisher konnte eine Vielzahl von Genen und Genprodukten identifiziert werden, die einen Einfluss auf das Metastasierungspotenzial von humanen Tumorzelllinien in vitro haben2. Vor kurzem gelang es uns unter der Leitung von Prof. Ulf R. Rapp das erste konditionelle Modell der Metastasierung von NSCLC zu beschreiben. Wir identifizierten u.a. das Gen c-MYC, welches in der Lage ist, in alle Schritte des Prozesses manipulierend einzugreifen. Im Rahmen dieser Arbeit konnten wir potentielle Marker zur Detektion der Metastasierung identifizieren. Unser Hauptaugenmerk lag dabei auf GATA4, ein Gen, das nur während der Lungenentwicklung exprimiert wird. Als potentielles Ziel für spätere therapeutische Eingriffe erscheint es daher besonders geeignet2. Die der Metastasierung zugrunde liegenden Mechanismen sind bisher weitestgehend ungeklärt und stellen daher einen Fokus dieser Arbeit dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde GATA4 als ein von MYC regulierter Faktor identifiziert, der an der Entwicklung von Metastasen beteiligt ist. Epigenetische Veränderungen am GATA4-Promotor nach der Expression von MYC konnten sowohl in vitro als auch in vivo nachgewiesen werden. Die Veränderungen beinhalten ortsspezifische Methylierungen, die einhergehen mit der Dislokation des MYC-assoziierten zinc finger protein (MAZ), die zur Expression von GATA4 führt. Die Analyse der Histon-Modifikationen am GATA4-Promotor ergab, dass nach der Bindung von MYC ein Wechsel von reprimierenden Histon-Markierungen zu aktiven stattfindet, der mit der GATA4-Expression korreliert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte also ein neuartiger epigenetischer Mechanismus identifiziert werden, mit dem MYC GATA4 aktiviert und auf diese Weise zur Metastasenbildung bei NSCLC führt. Gleichzeitig wurden dadurch neue potentielle Zielstrukturen für die Entwicklung von anti-metastasierenden Therapeutika gefunden.
KW  - Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom
KW  - Metastase
KW  - Gen
KW  - Myc
KW  - Epigenese
KW  - Non-Small Cell Lung Cancer
KW  - Epigenetic
KW  - MYC
KW  - GATA4
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76713
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cecil, Alexander [geb. Schmid]
T1  - Metabolische Netzwerkanalysen für den Weg von xenobiotischen zu verträglichen antibiotischen Substanzen
T1  - Metabolic network analysis for the path from xenobiotic to compliant antibiotic substances
N2  - Durch das Auftreten neuer Stämme resistenter Krankheitserreger ist die Suche nach neuartigen Wirkstoffen gegen diese, sich ständig weiter ausbreitende Bedrohung, dringend notwendig. Der interdisziplinäre Sonderforschungsbereich 630 der Universität Würzburg stellt sich dieser Aufgabe, indem hier neuartige Xenobiotika synthetisiert und auf ihre Wirksamkeit getestet werden. Die hier vorgelegte Dissertation fügt sich hierbei nahtlos in die verschiedenen Fachbereiche des SFB630 ein: Sie stellt eine Schnittstelle zwischen Synthese und Analyse der Effekte der im Rahmen des SFB630 synthetisierten Isochinolinalkaloid-Derivaten. Mit den hier angewandten bioinformatischen Methoden wurden zunächst die wichtigsten Stoffwechselwege von S. epidermidis R62A, S. aureus USA300 und menschlicher Zellen in sogenannten metabolischen Netzwerkmodellen nachgestellt. Basierend auf diesen Modellen konnten Enzymaktivitäten für verschiedene Szenarien an zugesetzten Xenobiotika berechnet werden. Die hierfür benötigten Daten wurden direkt aus Genexpressionsanalysen gewonnen. Die Validierung dieser Methode erfolgte durch Metabolommessungen. Hierfür wurde S. aureus USA300 mit verschiedenen Konzentrationen von IQ-143 behandelt und gemäß dem in dieser Dissertation vorgelegten Ernteprotokoll aufgearbeitet. Die Ergebnisse hieraus lassen darauf schließen, dass IQ-143 starke Effekte auf den Komplex 1 der Atmungskette ausübt – diese Resultate decken sich mit denen der metabolischen Netzwerkanalyse. Für den Wirkstoff IQ-238 ergaben sich trotz der strukturellen Ähnlichkeiten zu IQ-143 deutlich verschiedene Wirkeffekte: Dieser Stoff verursacht einen direkten Abfall der Enzymaktivitäten in der Glykolyse. Dadurch konnte eine unspezifische Toxizität dieser Stoffe basierend auf ihrer chemischen Struktur ausgeschlossen werden. Weiterhin konnten die bereits für IQ-143 und IQ-238 auf Bakterien angewandten Methoden erfolgreich zur Modellierung der Effekte von Methylenblau auf verschiedene resistente Stämme von P. falciparum 3D7 angewandt werden. Dadurch konnte gezeigt werden, dass Methylenblau in einer Kombination mit anderen Präparaten gegen diesen Parasiten zum einen die Wirkung des Primärpräparates verstärkt, zum anderen aber auch in gewissem Maße vorhandene Resistenzen gegen das Primärpräparat zu verringern vermag. Somit konnte durch die vorgelegte Arbeit eine Pipeline zur Identifizierung der metabolischen Effekte verschiedener Wirkstoffe auf unterschiedliche Krankheitserreger erstellt werden. Diese Pipeline kann jederzeit auf andere Organismen ausgeweitet werden und stellt somit einen wichtigen Ansatz um Netzwerkeffekte verschiedener, potentieller Medikamente aufzuklären.
N2  - With the emergence of new strains of resistant pathogens, the search for new compounds against this spreading threat is of utmost importance. The interdisciplinary special research field SFB630 of the University of Würzburg is ready to tackle this task by synthesizing and analysing the effects of xenobiotics. The presented dissertation is seamlessly integrated into the diverse range of special fields of the SFB630: it provides a gateway between synthesis and analysis of the effects of the newly synthesized isoquinoline alkaloid derivatives. The presented bioinformatic methods were used to build a so called metabolic network model of the most important pathways of S. epidermidis RP62A, S. aureus USA300 and human cells. Based on these models it was possible to calculate the enzyme activities for different scenarios of added xenobiotics. The data needed for these calculations were derived directly from gene expression analysis. Validation of this method was done by metabolomic measurements. In order to accomplish this, a strain of S. aureus USA300 was subjected to different concentrations of IQ-143 and processed according to the workflow also published in this dissertation. The results suggest that IQ-143 has very strong effects on the complex 1 of the oxidative phosphorylation – these results are consistent with the results obtained by the metabolic network analysis. Although IQ-238 is structurally a close relative to IQ-143, the effects of this compound are very different: it leads to a drop of the enzyme activities in the glycolysis. Therefore an unspecific toxicity of those compounds based on their chemical structure dould be ruled out. The methods used to model the effects of IQ-143 and IQ-238 on bacteria were furthermore successfully transferred to model the effects of methylene blue on several resistant strains of P. falciparum 3D7. It was shown that a combination of methylene blue and other malaria medications either enhances the effects of the primary medication, or – in the case of a resistant strain – methylene blue was able to mitigate the resistances against the primary medication. The presented dissertation was thus successfully able to build a pipeline to identify the metabolic effects of different compounds on various germs. This pipeline can be expanded to other organisms at any time and therefore yields an important approach to identify network effects of various potential drugs.
KW  - Stoffwechsel
KW  - Bioinformatik
KW  - Mathematisches Modell
KW  - Enzymaktivität
KW  - Xenobiotikum
KW  - Netzwerkanalyse
KW  - Bioinformatik
KW  - Metabolische Stoffwechselmodellierung
KW  - Metabolomik
KW  - Metabonomik
KW  - Network analysis
KW  - Bioinformatics
KW  - metabolic pathway modeling
KW  - metabolomics
KW  - metabonomics
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71866
ER  - 
TY  - THES
A1  - Chaianunporn, Thotsapol
T1  - Evolution of dispersal and specialization in systems of interacting species
T1  - Evolution von Ausbreitung und Spezialisierung von interagierenden Arten
N2  - A metacommunity approach will be a useful framework to assess and predict changes in biodiversity in spatially structured landscapes and changing environments. However, the relationship between two core elements of metacommunity dynamics, dispersal and species interaction are not well understood. Most theoretical studies on dispersal evolution assume that target species are in isolation and do not interact with other species although the species interactions and community structure should have strong interdependence with dispersal. On the one hand, a species interaction can change the cost and benefit structure of dispersing in relation to non-dispersing individuals. On the other hand, with dispersal, an individual can follow respectively avoid species partners. Moreover, it is also important to explore the interdependence between dispersal and species interaction with spatial and temporal heterogeneity of environment because it would allow us to gain more understanding about responses of community to disturbances such as habitat destruction or global climate change, and this aspect is up to now not well-studied. In this thesis, I focus on the interactive and evolutionary feedback effects between dispersal and various types of interspecific interactions in different environmental settings. More specifically, I contrast dispersal evolution in scenarios with different types of interactions (chapter 2), explore the concurrent evolution of dispersal and habitat niche width (specialization) in spatial heterogeneous landscape (chapter 3) and consider (potential) multidimensional evolutionary responses under climate change (chapter 4). Moreover, I investigate consequences of different dispersal probability and group tolerance on group formation respectively group composition and the coexistence of ‘marker types’ (chapter 5). For all studies, I utilize individual-based models of single or multiple species within spatially explicit (grid-based) landscapes. In chapter 5, I also use an analytical model in addition to an individual-based model to predict phenomenon in group recognition and group formation. ...
N2  - Ein „Multi-Arten“ Ansatz („metacommunity approach“; im Weiteren als Meta-Gemeinschaften bezeichnet) ist eine immer noch neue und wichtige Methode zur Einschätzung und Vorhersage von Änderungen der Biodiversität in räumlich strukturierten Habitaten. Dabei werden denkbare Reaktionen von Arten nicht isoliert betrachtet, sondern auch im Kontext von Interaktionen mit anderen Arten. Bisher wurde dabei die Beziehung zwischen zwei essentiellen Mechanismen, die in Meta-Gemeinschaften eine große Rolle spielen – Ausbreitung („dispersal“) und interspezifische Interaktion – wenig untersucht. Die meisten theoretischen Untersuchungen zur Ausbreitung erfolgen mit der Annahme, dass Arten in keinen Interaktionen mit anderen Arten stehen – in natürlichen Systemen interagieren die meisten Arten jedoch mit anderen. Interspezifische Interaktionen können außerdem die Kosten-Nutzen-Bilanz von Ausbreitenden im Vergleich zu Nicht-Ausbreitenden ändern. Andererseits kann ein Individuum durch Ausbreitung Interaktionspartnern folgen beziehungsweise sie vermeiden. Es ist deshalb zu erwarten, dass die interspezifischen Interaktionen und Ausbreitung stark interagieren. Weiter ist es wichtig, die gegenseitige Abhängigkeit der interspezifischen Interaktionen und Ausbreitung unter unterschiedlicher räumlicher und zeitlicher Heterogenität der Umwelt zu untersuchen, damit wir die Antwort einer Lebensgemeinschaft auf Umweltstörung, z.B. Habitatzerstörung und Klimawandel, besser verstehen können. ...
KW  - Tiergesellschaft
KW  - Ausbreitung
KW  - Spezialisierung
KW  - Evolution
KW  - interaktive Arten
KW  - dispersal
KW  - specialization
KW  - interacting species
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76779
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TY  - THES
A1  - Chen, Yi-chun
T1  - Experimental access to the content of an olfactory memory trace in larval Drosophila
T1  - Eine experimentelle Strategie zur Beschreibung des Inhaltesdes Duftgedächtnisses von Larven der Drosophila
N2  - Animals need to evaluate their experiences in order to cope with new situations they encounter. This requires the ability of learning and memory. Drosophila melanogaster lends itself as an animal model for such research because elaborate genetic techniques are available. Drosphila larva even saves cellular redundancy in parts of its nervous system. My Thesis has two parts dealing with associative olfactory learning in larval Drosophila. Firstly, I tackle the question of odour processing in respect to odour quality and intensity. Secondly, by focusing on the evolutionarily conserved presynaptic protein Synapsin, olfactory learning on the cellular and molecular level is investigated. Part I.1. provides a behaviour-based estimate of odour similarity in larval Drosophila by using four recognition-type experiments to result in a combined, task-independent estimate of perceived difference between odour-pairs. A further comparison of these combined perceived differences to published calculations of physico-chemical difference reveals a weak correlation between perceptual and physico-chemical similarity. Part I.2. focuses on how odour intensity is interpreted in the process of olfactory learning in larval Drosophila. First, the dose-effect curves of learnability across odour intensities are described in order to choose odour intensities such that larvae are trained at intermediate odour intensity, but tested for retention either with that trained intermediate odour intensity, or with respectively HIGHer or LOWer intensities. A specificity of retention for the trained intensity is observed for all the odours used. Such intensity specificity of learning adds to appreciate the richness in 'content' of olfactory memory traces, and to define the demands on computational models of associative olfactory memory trace formation. In part II.1. of the thesis, the cellular site and molecular mode of Synapsin function is investigated- an evolutionarily conserved, presynaptic vesicular phosphoprotein. On the cellular level, the study shows a Synapsin-dependent memory trace in the mushroom bodies, a third-order “cortical” brain region of the insects; on the molecular level, Synapsin engages as a downstream element of the AC-cAMP-PKA signalling cascade.
N2  - Tiere müssen ihre eigenen Erfahrungen heranziehen, damit sie neue Situationen meistern können. Dies setzt die Fähigkeit zum Lernen und ein Gedächtnis voraus. Drosophila melanogaster eignet sich dank der Vielzahl verfügbarer genetischer Methoden als ein Modellorganismus für solche Forschung. Die Drosophila Larve kommt zudem in Teilen ihres Nervensystems ohne zelluläre Redundanz aus. Meine Doktorarbeit gliedert sich in zwei Teile, die das assoziative olfaktorische Lernen der Drosophila Larven zum zentralen Gegenstand haben. Erstens bearbeite ich den Prozess der Geruchswahrnehmung hinsichtlich der Duftqualität und Duftintensität. Im zweiten Teil meiner Arbeit erforschen wir das olfaktorische Lernen auf zellulärer und molekularer Ebene und konzentrieren uns dabei auf das hochkonservierte präsynaptische Protein Synapsin. Teil I.1. handelt von der Ähnlichkeit zwischen Duftpaaren in der Wahrnehmung von Drosophila Larven anhand vier verschiedener Typen von Lernexperiment. Mit diesen Experimenten ließ sich eine Abschätzung der vom Tier wahrgenommenen Ähnlichkeiten zwischen Paaren von Duftstoffen erreichen. Ein Vergleich dieser wahrgenommenen Ähnlichkeiten mit veröffentlichten physikalisch-chemischen Ähnlichkeiten ergibt eine schwache Korrelation. Teil I.2. befasst sich damit, wie die Intensität eines Duftes in die olfaktorische Wahrnehmung und das Gedächtnis der Drosophila Larven integriert sein könnte. Zunächst wird die Lernbarkeit verschiedener Duftstoffe abhängig von ihren Intensitäten beschrieben; anhand dieser Dosis-Wirkungskurven werden dann Duftintensitäten so ausgewählt, dass die Larven mit der mittleren Duftintensität trainiert werden, aber mit einer höheren, oder mit einer niedrigeren Duftintensität getestet werden. Es zeigt sich eine Spezifität des Gedächtnisabrufs für die trainierte Intensität, und zwar für alle verwendeten Duftstoffe. Eine solche Spezifität für Intensität bereichert das Bild des ‚Inhalts’ von olfaktorischen Gedächtnisspuren und damit die Anforderungen an Computermodelle über Riechen und Geruchslernen. Im Teil II.1. habe ich in Zusammenarbeit mit Birgit Michels auf zelluläre Ebene die Funktion von Synapsin beim assoziativen Lernen von Drosophila Larven untersucht- ein evolutionär konserviertes, präsynaptisches, vesikel-assoziiertes Phosphoprotein. Auf zellulärer Ebene zeigt die Studie eine Synapsin-abhängige Gedächtnisspur im Pilzkörper, einer dem olfaktorischen Cortex der Vertebraten womöglich homologen Struktur. Auf molekularer Ebene wurde nachgewiesen, dass Synapsin als ein Zielprotein in der AC-cAMP-PKA Kaskade am Lernvorgang beteiligt ist.
KW  - Taufliege
KW  - Geruchssinn
KW  - Lernen
KW  - Sinnesphysiologie
KW  - Ähnlichkeit
KW  - Wahrnehmung
KW  - Geschmack
KW  - Duftintensität
KW  - Drosophila
KW  - Olfaction
KW  - Learning
KW  - Sensory
KW  - Physiology
KW  - Similarity
KW  - Perception
KW  - Taste
KW  - Odour Intensity
KW  - Drosophila
KW  - Geruchssinn
KW  - Lernen
KW  - Sinnesphysiologie
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-83705
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TY  - THES
A1  - Cook, Mandy
T1  - The neurodegenerative Drosophila melanogaster AMPK mutant loechrig
T1  - The neurodegenerative Drosophila melanogaster AMPK Mutante loechrig
N2  - In dieser Doktorarbeit wird die Drosophila Mutante loechrig (loe), die progressive Degeneration des Nervensystems aufweist, weiter beschrieben. In der loe Mutante fehlt eine neuronale Isoform der γ- Untereinheit der Proteinkinase AMPK (AMP-activated protein kinase). Die heterotrimere AMPK (auch als SNF4Aγ bekannt) kontrolliert das Energieniveau der Zelle, was ständiges Beobachten des ATP/AMP- Verhältnis erfordert. AMPK wird durch niedrige Energiekonzentrationen und Beeinträchtigungen im Metabolismus, wie zum Beispiel Sauerstoffmangel, aktiviert und reguliert mehrere wichtige Signaltransduktionswege, die den Zellmetabolismus kontrollieren. Jedoch ist die Rolle von AMPK im neuronalen Überleben noch unklar. Eines der Proteine, dass von AMPK reguliert wird, ist HMGR (hydroxymethylglutaryl-CoA- reductase), ein Schlüsselenzym in der Cholesterin- und Isoprenoidsynthese. Es wurde gezeigt, dass wenn die Konzentration von HMGR manipuliert wird, auch der Schweregrad des neurodegenerativen Phänotyps in loe beeinflusst wird. Obwohl die regulatorische Rolle von AMPK auf HMGR in Drosophila konserviert ist, können Insekten Cholesterin nicht de novo synthetisieren. Dennoch ist der Syntheseweg von Isoprenoiden zwischen Vertebraten und Insekten evolutionär konserviert. Isoprenylierung von Proteinen, wie zum Beispiel von kleinen G-Proteinen, stellt den Proteinen einen hydophobischen Anker bereit, mit denen sie sich an die Zellmembran binden können, was in anschließender Aktivierung resultieren kann. In dieser Doktorarbeit wird gezeigt, dass die loe Mutation die Prenylierung von Rho1 und den LIM-Kinasesignalweg beeinflusst, was eine wichtige Rolle im Umsatz von Aktin und axonalem Auswachsen spielt. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Mutation in LOE, Hyperaktivität des Isoprenoidsynthesewegs verursacht, was zur erhöhten Farnesylierung von Rho1 und einer dementsprechend höheren Konzentration von Phospho- Cofilin führt. Eine Mutation in Rho1 verbessert den neurodegenerativen Phänotyp und die Lebenserwartung von loe. Der Anstieg vom inaktiven Cofilin in loe führt zu einer Zunahme von filamentösen Aktin. Aktin ist am Auswachen von Neuronen beteiligt und Experimente in denen loe Neurone analysiert wurden, gaben wertvolle Einblicke in eine mögliche Rolle die AMPK, und dementsprechend Aktin, im Neuronenwachstum spielt. Des Weiteren wurde demonstriert, dass Neurone, die von der loe Mutante stamen, einen verlangsamten axonalen Transport aufweisen, was darauf hinweist dass Veränderungen, die durch den Einfluss von loe auf den Rho1 Signalweg im Zytoskelettnetzwerk hervorgerufen wurden, zur Störung des axonalen Transports und anschließenden neuronalen Tod führen. Es zeigte außerdem, dass Aktin nicht nur am neuronalen Auswachsen beteiligt ist, sondern auch wichtig für die Aufrechterhaltung von Neuronen ist. Das bedeutet, dass Änderungen der Aktindynamik zur progressiven Degeneration von Neuronen führen kann. Zusammenfassend unterstreichen diese Ergebnisse die wichtige Bedeutung von AMPK in den Funktionen und im Überleben von Neuronen und eröffnen einen neuartigen funktionellen Mechanismus in dem Änderungen in AMPK neuronale Degeneration hervorrufen kann.
N2  - In this thesis the Drosophila mutant loechrig (loe), that shows progressive degeneration of the nervous system, is further described. Loe is missing a neuronal isoform of the protein kinase AMPK γ subunit (AMP-activated protein kinase- also known as SNF4Aγ) The heterotrimeric AMPK controls the energy level of the cell, which requires constant monitoring of the ATP/AMP levels. It is activated by low energy levels and metabolic insults like oxygen starvation and regulates multiple important signal pathways that control cell metabolism. Still, its role in neuronal survival is unclear. One of AMPK’s downstream targets is HMGR (hydroxymethylglutaryl-CoA- reductase), a key enzyme in cholesterol and isoprenoid synthesis. It has been shown that manipulating the levels of HMGR affects the severity of the neurodegenerative phenotype in loe. Whereas the regulatory role of AMPK on HMGR is conserved in Drosophila, insects cannot synthesize cholesterol de novo. However, the synthesis of isoprenoids is a pathway that is evolutionarily conserved between vertebrates and insects. Isoprenylation of target proteins like small G-proteins provides a hydrophobic anchor that allows the association of these proteins with membranes and following activation. This thesis shows that the loe mutation interferes with the prenylation of Rho1 and the regulation of the LIM kinase pathway, which plays an important role in actin turnover and axonal outgrowth. The results suggest that the mutation in LOE, causes hyperactivity of the isoprenoid synthesis pathway, which leads to increased farnesylation of RHO1 and therefore higher levels of phospho-cofilin. A mutation in Rho1 improves the neurodegenerative phenotype and life span. The increased inactive cofilin amount in loe leads to an up regulation of filamentous actin. Actin is involved in neuronal outgrowth and experiments analyzing loe neurons gave valuable insights into a possible role of AMPK and accordingly actin on neurite growth and stability. It was demonstrated that neurons derived from loe mutants exhibit reduces axonal transport suggesting that changes in the cytoskeletal network caused by the effect of loe on the Rho1 pathway lead to disruptions in axonal transport and subsequent neuronal death. It also shows that actin is not only involved in neuronal outgrowth, its also important in maintenance of neurons, suggesting that interference with actin dynamics leads to progressive degeneration of neurons. Together, these results further support the importance of AMPK in neuronal function and survival and provide a novel functional mechanisms how alterations in AMPK can cause neuronal degeneration
KW  - Taufliege
KW  - Nervendegeneration
KW  - AMP
KW  - Proteinkinasen
KW  - Molekulargenetik
KW  - Drosophila
KW  - Neurodegeneration
KW  - AMPK
KW  - Drosophila
KW  - Neurodegeneration
KW  - Rho
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72027
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cook, Vanessa Janine
T1  - Protection of healthy tissues from infection with systemically administered vaccinia virus strains
T1  - Schutz gesunder Gewebe vor Infektion systemisch verabreichter Vaccinia-Virus Stämme
N2  - Oncolytic virotherapy using recombinant vaccinia virus strains is a promising approach for the treatment of cancer. To further improve the safety of oncolytic vaccinia viruses, the cellular microRNA machinery can be applied as the host’s own security mechanism to avoid unwanted viral replication in healthy tissues. MicroRNAs are a class of small single-stranded RNAs which due to their ability to mediate post-transcriptional gene-silencing, play a crucial role in almost every regulatory process in cellular metabolism. Different cancers display unique microRNA expression patterns, showing significant up- or downregulation of endogenously expressed microRNAs. Furthermore, the behavior of cancer cells can be altered by either adding microRNAs known to inhibit cancer cell spread and proliferation or suppressing cancer promoting microRNAs (oncomirs) making microRNAs promising targets for cancer gene therapy. The cell’s own RNAi machinery can also be utilized to control viral replication due to the virus dependence on the host cell replication machinery, a process controlled by microRNAs. GLV-1h68 is a replication-competent recombinant oncolytic vaccinia virus constructed and generated by Genelux Corp., San Diego, CA, USA which carries insertions of three reporter gene cassettes for detection and attenuation purposes and is currently being evaluated for cancer treatment in clinical trials. Though there are hardly any side effects found in GLV-1h68 mediated oncolytic therapy an increased tropism for replication exclusively in cancer cells is desirable. Therefore it was investigated whether or not further cancer cell specificity of a recombinant vaccinia virus strain could be obtained without compromising its oncolytic activity using microRNA interference. Let-7a is a well characterized microRNA known to be expressed in high levels in healthy tissues and strongly downregulated in most cancers. To control vaccinia virus replication rates, four copies of the mature human microRNA let-7a target sequence were cloned behind the stop codon in the 3’end of the vaccinia virus D4R gene, using a GLV-1h68 derivative, GLV-1h190, as parental strain yielding the new recombinant virus strain GLV-1h250. The D4R gene belongs to the group of early transcribed vaccinia genes and encodes an essential enzyme, uracil DNA glycosylase, which catalyzes the removal of uracil residues from double-stranded DNA. A defect in D4R prevents vaccinia virus from entering into the intermediate and late phase of replication, leading to an aborted virus replication. After expression of the microRNA target sequence from the vaccinia virus genome, the endogenously expressed microRNA-let-7a should recognize its target structure within the viral mRNA transcript, thereby binding and degrading the viral mRNA which should lead to a strong inhibition of the virus replication in healthy cells. GLV-1h250 replication rates in cancerous A549 lung adenocarcinoma cells, which show a strong down-regulation of microRNA let-7a, was comparable to the replication rates of its parental strain GLV-1h190 and the control strain GLV-1h68. In contrast, GLV-1h250 displayed a 10-fold decrease in viral replication in non-cancerous ERC cells when compared to GLV-1h190 and GLV-1h68. In A549 tumor bearing nude mice GLV-1h250 replicated exclusively in the tumorous tissue and resulted in efficient tumor regression without adverse effects leading to the conclusion that GLV-1h250 replicates preferentially in cancerous cells and tissues, which display low endogenous let-7a expression levels.
N2  - Die onkolytische Virotherapie mit rekombinanten Vaccinia Virusstämmen stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Behandlung von Krebs dar. Um die Sicherheit von onkolytischen Vaccinia Viren zu erhöhen wird die zelluläre MikroRNA Maschinerie als körpereigener Abwehrmechanismus genutzt um ungewollte virale Replikation in gesundem Gewebe zu verhindern MikroRNAs sind kurze, einzelsträngige RNA-Moleküle die aufgrund Ihrer Fähigkeit des Posttranscriptional Gene Silencing (RNA Interferenz) eine entscheidende Rolle in fast jedem regulativen Prozess im Zellmetabolismus spielen. Diverse Arten von Krebs zeigen spezifische MicroRNA-Expressionsmuster, welche sich als signifikante „Up“-oder „Down“-Regulation der Expression dieser microRNA(s) darstellt. Weiterhin kann das Verhalten von Krebszellen verändert werden, entweder durch Wiedereinbringen von in bestimmten Krebsarten „down“-regulierten MikroRNAs oder durch Unterdrückung der Expression von MikroRNAs, die als krebsfördernd gelten (Oncomirs). Die RNA-Interferenz Maschinerie der Zelle kann des Weiteren auch als Replikationskontrolle z.B. von Viren genutzt werden, da Viren für Ihre eigene Vermehrung auf die Replikationsmaschinerie der Zelle angewiesen sind, ein Prozess welcher von MikroRNAs kontrolliert wird. GLV-1h68 ist ein replikationskompetentes Vaccinia Virus, konstruiert und hergestellt von Genelux Corp., San Diego, CA, USA, welches drei verschiedene Reportergene enthält, welche zu Erkennungs- und Attenuierungszwecken genutzt werden. Obwohl eine Behandlung mit GLV-1h68 kaum Nebenwirkungen zeigt, wäre eine Replikation des Virus ausschliesslich in Krebszellen wünschenswert. Aufgrund dessen wurde versucht ein rekombinantes Vaccinia Virus zu generieren welches, unter Zuhilfenahme der RNA Interferenzmaschinerie der Zelle, ohne Einbusse seiner onkolytischen Fähigkeit ausschliesslich in Krebszellen repliziert. Let-7a ist eine gut charakterisierte MikroRNA die eine hohe Expression in gesunden Geweben und eine starke „Down“-Regulation in Krebszellen zeigt. Um die Replikation von Vaccinia zu kontrollieren wurden 4 Komplementärsequenzwiederholungen der humanen microRNAlet- 7a der 3‘-UTR des Vaccinia Virus D4R-Gens folgend kloniert, wobei GLV-1h190, ein GLV-1h68 Derivat, als parentaler Virusstamm verwendet wurde. D4R gehört zu der Gruppe der frühen Gene von Vaccinia und kodiert ein essentielles Enzym, Uracil- DNA-Glykosylase, welches das Entfernen von Uracilresten aus doppelsträngiger DNA katalysiert. Ein Defekt im D4R Gen verhindert den Eintritt von Vaccinia Viren in die intermediäre und späte Phase der Replikation, was zu einem Abbruch der viralen Replication führt. Nach der Expression der MikroRNA-komplementären Sequenzen durch das Virusgenom sollte die zellulär exprimierte let-7a MikroRNA Ihre Zielstruktur auf der viralen mRNA erkennen und diese degradieren. Dies sollte eine starke Hemmung der viralen Replikation in gesunden Zellen zur Folge haben.GLV-1h250 zeigte keine Beeinträchtigung in der Replikationsrate nach Infektion von A549 Lungenkarzinomzellen, welche eine starke „Down“-Regulation von MikroRNA let-7a aufweisen, im Vergleich zu dem parentalen Virus GLV-1h190 und dem Kontrollvirus GLV-1h68. Im Kontrast dazu zeigte GLV-1h250 eine 10-fache Verringerung in der Replikationsrate nach Infektion der Nicht-Krebszellline ERC im Vergleich zu Virus GLV-1h190 und GLV-1h68. In A549 Lungenkarzinom-tragende Nacktmäusen replizierte GLV-1h250 ausschliesslich im Tumorgewebe und zeigte effiziente Tumorregression ohne Nebenwirkungen im Vergleich zu den Virus Stämmen GLV-1h190 und GLV-1h68. Dies führt zur Vermutung, dass GLV-1h250 bevorzugt in Tumorzellen und –Geweben repliziert, welche geringe let-7a Konzentrationen aufweisen.
KW  - Vaccinia-Virus
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - Therapie
KW  - vaccinia virus
KW  - microRNA
KW  - oncolytic virotherapy
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69654
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TY  - THES
A1  - Cord, Anna
T1  - Potential of multi-temporal remote sensing data for modeling tree species distributions and species richness in Mexico
T1  - Eignung multi-temporaler Fernerkundungsdaten für die Modellierung von Artverbreitungsgebieten und Diversität von Baumarten in Mexiko
N2  - Current changes of biodiversity result almost exclusively from human activities. This anthropogenic conversion of natural ecosystems during the last decades has led to the so-called ‘biodiversity crisis’, which comprises the loss of species as well as changes in the global distribution patterns of organisms. Species richness is unevenly distributed worldwide. Altogether, 17 so-called ‘megadiverse’ nations cover less than 10% of the earth’s land surface but support nearly 70% of global species richness. Mexico, the study area of this thesis, is one of those countries. However, due to Mexico’s large extent and geographical complexity, it is impossible to conduct reliable and spatially explicit assessments of species distribution ranges based on these collection data and field work alone. In the last two decades, Species distribution models (SDMs) have been established as important tools for extrapolating such in situ observations. SDMs analyze empirical correlations between geo-referenced species occurrence data and environmental variables to obtain spatially explicit surfaces indicating the probability of species occurrence. Remote sensing can provide such variables which describe biophysical land surface characteristics with high effective spatial resolutions. Especially during the last three to five years, the number of studies making use of remote sensing data for modeling species distributions has therefore multiplied. Due to the novelty of this field of research, the published literature consists mostly of selective case studies. A systematic framework for modeling species distributions by means of remote sensing is still missing. This research gap was taken up by this thesis and specific studies were designed which addressed the combination of climate and remote sensing data in SDMs, the suitability of continuous remote sensing variables in comparison with categorical land cover classification data, the criteria for selecting appropriate remote sensing data depending on species characteristics, and the effects of inter-annual variability in remotely sensed time series on the performance of species distribution models. The corresponding novel analyses were conducted with the Maximum Entropy algorithm developed by Phillips et al. (2004). In this thesis, a more comprehensive set of remote sensing predictors than in the existing literature was utilized for species distribution modeling. The products were selected based on their ecological relevance for characterizing species distributions. Two 1 km Terra-MODIS Land 16-day composite standard products including the Enhanced Vegetation Index (EVI), Reflectance Data, and Land Surface Temperature (LST) were assembled into enhanced time series for the time period of 2001 to 2009. These high-dimensional time series data were then transformed into 18 phenological and 35 statistical metrics that were selected based on an extensive literature review. Spatial distributions of twelve tree species were modeled in a hierarchical framework which integrated climate (WorldClim) and MODIS remote sensing data. The species are representative of the major Mexican forest types and cover a variety of ecological traits, such as range size and biotope specificity. Trees were selected because they have a high probability of detection in the field and since mapping vegetation has a long tradition in remote sensing. The result of this thesis showed that the integration of remote sensing data into species distribution models has a significant potential for improving and both spatial detail and accuracy of the model predictions.
N2  - Sämtliche aktuell zu beobachtenden Veränderungen in der Biodiversität lassen sich fast ausschließlich auf menschliche Aktivitäten zurückführen. In den letzten Jahrzehnten hat insbesondere die anthropogene Umwandlung bisher unberührter, natürlicher Ökosysteme zur sogenannten ‚Biodiversitätskrise‘ geführt. Diese umfasst nicht nur das Aussterben von Arten, sondern auch räumliche Verschiebungen in deren Verbreitungsgebieten. Global gesehen ist der Artenreichtum ungleich verteilt. Nur insgesamt 17 sogenannte ‚megadiverse‘ Länder, welche 10% der globalen Landoberfläche umfassen, beherbergen fast 70% der weltweiten Artenvielfalt. Mexiko, das Studiengebiet dieser Arbeit, ist eine dieser außerordentlich artenreichen Nationen. Aufgrund seiner großen Ausdehnung und geographischen Komplexität kann eine verlässliche und detaillierte räumliche Erfassung von Artverbreitungsgebieten in Mexiko jedoch nicht nur auf Basis dieser Datenbanken sowie von Feldarbeiten erfolgen. In den letzten beiden Jahrzehnten haben sich Artverbreitungsmodelle (Species distribution models, SDMs) als wichtige Werkzeuge für die räumliche Interpolation solcher in situ Beobachtungen in der Ökologie etabliert. Artverbreitungsmodelle umfassen die Analyse empirischer Zusammenhänge zwischen georeferenzierten Fundpunkten einer Art und Umweltvariablen mit dem Ziel, räumlich kontinuierliche Vorhersagen zur Wahrscheinlichkeit des Vorkommens der jeweiligen Art zu treffen. Mittels Fernerkundung können Umweltvariablen mit Bezug zu den biophysikalischen Eigenschaften der Landoberfläche in hohen effektiven räumlichen Auflösungen bereitgestellt werden. Insbesondere in den letzten drei bis fünf Jahren ist daher die Verwendung von Fernerkundungsdaten in der Artverbreitungsmodellierung sprunghaft angestiegen. Da es sich hierbei jedoch immer noch um ein sehr neues Forschungsfeld handelt, stellen diese meist nur Einzelstudien mit Beispielcharakter dar. Eine systematische Untersuchung zur Modellierung von Artverbreitungsgebieten mit Hilfe von Fernerkundungsdaten fehlt bisher. Diese Forschungslücke wurde in der vorliegenden Arbeit aufgegriffen. Hierzu wurden spezifische Untersuchungen durchgeführt, welche insbesondere folgende Aspekte betrachteten: die sinnvolle Verknüpfung von Klima- und Fernerkundungsdaten im Rahmen von Artverbreitungsmodellen, den quantitativen Vergleich von kontinuierlichen Fernerkundungsdaten und einer bestehenden kategorialen Landbedeckungsklassifikation, die Identifizierung von Kriterien zur Auswahl geeigneter Fernerkundungsprodukte, welche die Eigenschaften der Studienarten berücksichtigen, sowie der Einfluss inter-annueller Variabilität in fernerkundlichen Zeitreihen auf die Ergebnisse und Leistungsfähigkeit von Artverbreitungsmodellen. Die entsprechenden neuen Analysen wurden mit Hilfe des von Phillips et al. (2004) entwickelten Maximum Entropy Algorithmus zur Artverbreitungsmodellierung durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein umfangreicherer Datensatz an Fernerkundungsvariablen als in der bisherigen Literatur verwendet. Die entsprechenden Fernerkundungsprodukte wurden spezifisch aufgrund ihrer Eignung für die Beschreibung ökologisch relevanter Parameter, die sich auf die Verbreitungsgebiete von Arten auswirken, ausgewählt. Für den Zeitraum von 2001 bis 2009 wurden zwei Terra-MODIS Standardprodukte mit 1 km räumlicher und 16-tägiger zeitlicher Auflösung zu geglätteten, kontinuierlichen Zeitreihen zusammengefügt. Diese Produkte beinhalten den verbesserten Vegetationsindex (Enhanced Vegetation Index, EVI), Reflexionsgrade und die Landoberflächentemperatur (Land Surface Temperature, LST). Diese hochdimensionalen Zeitreihendaten wurden in insgesamt 18 phänologische sowie 35 statistische Maßzahlen überführt, welche auf der Basis einer umfassenden Sichtung der vorhandenen Literatur zusammengestellt wurden. Die Verbreitungsgebiete von zwölf Baumarten wurden mit Hilfe eines hierarchisch aufgebauten Ansatzes, welcher sowohl Klimadaten (WorldClim) als auch Fernerkundungsdaten des MODIS-Sensors berücksichtigt, modelliert. Die Studienarten sind repräsentativ für die in Mexiko vorkommenden Waldtypen und decken eine breite Spannweite ökologischer Eigenschaften wie Größe des Verbreitungsgebietes und Breite der ökologischen Nische ab. Als Studienobjekte wurden Bäume ausgewählt, weil sie im Feld mit hoher Wahrscheinlichkeit richtig erfasst werden und außerdem die fernerkundungsbasierte Kartierung von Vegetation bereits auf eine Vielzahl an Studien zurückgreifen kann. Durch die im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Integration von Fernerkundungsdaten in Artverbreitungsmodelle ein signifikantes Potential zur Verbesserung der räumlichen Detailgenauigkeit und der Güte der Modellvorhersagen bietet.
KW  - Fernerkundung
KW  - Biodiversität
KW  - Landnutzung
KW  - Zeitreihenanalyse
KW  - Mexiko
KW  - Artverbreitungsmodellierung
KW  - Maximum Entropy Algorithmus
KW  - MODIS
KW  - Modellierung
KW  - Remote sensing
KW  - Species distribution modeling
KW  - Maximum Entropy algorithm
KW  - MODIS
KW  - Mexico
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71021
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TY  - THES
A1  - Cremer, Nicole
T1  - Genexpression bei der Alzheimer Demenz und dem Morbus Parkinson
T1  - Gene expression in Alzheimer Dementia and Parkinson Diseasse
N2  - Die Alzheimer Demenz und der Morbus Parkinson als häufigste neurodegenerative Erkrankungen führen zu schwerer Behinderung, zu Pflegebedürftigkeit und meist über Komplikationen zum Tod. Ihr langer Verlauf stellt für Betroffene, Angehörige sowie für das Gesundheitssystem eine enorme Belastung dar. Da die Ätiologie der Alzheimer Demenz und des Morbus Parkinson sowie der meisten neurodegenerativen Krankheiten im Einzelnen nicht bekannt sind und phänotypische Überschneidungen auftreten, sind die Möglichkeiten der eindeutigen Diagnosestellung häufig eingeschränkt oder erst postmortal möglich. Um eine Therapie bei Auftreten der ersten klinischen Symptome zu beginnen oder eine Voraussage der Erkrankungen zu ermöglichen, ist eine sensitive und validierte Frühdiagnostik nötig. Ziel der vorliegenden Arbeit war deshalb, auf der Genebene potentielle pathogenetische Verbindungen, mögliche diagnostische Markerproteine sowie Zusammenhänge zum zeitlichen Verlauf beider Krankheiten zu identifizieren. Dafür wurde mit der Real-Time Polymerasekettenreaktion die Expression von 44 Genen anhand von post mortem Gehirngewebe von Patienten mit Alzheimer Demenz, Morbus Parkionson im Vergleich zu Gesunden aus den vier Hirnregionen Hippocampus, Gyrus frontalis medialis, Gyrus temporalis medialis und Kleinhirn untersucht. Im Resultat zeigen die Gene mit einer statistisch signifikant veränderten Expression, z. B. Glutamattransporter, olfaktorische Rezeptoren oder vakuoläre Sortierungsproteine, bei beiden Erkrankungen gehäuft gleichsinnige Änderungen. Anhand dieser Ergebnisse ist eine kausale Verknüpfung des veränderten Genmetabolismus mit der ablaufenden Neurodegeneration zu vermuten. Zusätzlich wird die Hypothese gemeinsamer pathogenetischer Mechanismen beider Erkrankungen untermauert. Zusammenhänge der Genexpression zum zeitlichen Verlauf der Erkrankungen werden nur vereinzelt belegt, bekräftigten dann aber die Annahme einer Assoziation zu den degenerativen Prozessen. Die Identifizierung eines spezifischen Biomarkers für eine der beiden Erkrankungen war ein Ziel der vorliegenden Arbeit. Aufgrund seiner Expressionsänderung im Hippocampus bei Patienten mit Alzheimer Demenz könnte das BACE1-Gen (Beta site APP cleaving enzyme 1), das dort eine signifikante Expressionsabnahme zeigt, als solcher für dieses Patientenkollektiv diskutiert werden. Die häufig in dieser Arbeit im Hippocampus detektierten, signifikanten Expressionsänderungen, weisen zudem auf eine besondere Affektion dieser Hirnregion bei der Alzheimer Demenz als auch beim Morbus Parkinson hin. Des Weiteren werden in der vorliegenden Arbeit im Kleinhirn, einer Hirnregion, in der bei beiden Erkrankungen scheinbar kaum oder keine pathologischen Prozesse ablaufen, gehäuft und dann ähnliche Änderungen der Genexpression gemessen, die für eine Beteiligung des Kleinhirns bei beiden Krankheiten sprechen, deren Bedeutung bislang unklar ist.
N2  - Alzheimer dementia and Parkinson disease are the most common neurodegenerative diseases. They lead to severe disability and mostly cause death through secondary complications. Their long latency is a big burden for the patients, their families and the health care system. The etiology of the most neurodegenerative diseases including Alzheimer dementia and Parkinson disease is largely unknown and there are phenotypical overlaps that limit the diagnostic options. Sensitive and validated diagnostic tools are necessary to start the appropriate therapy early and to make meaningful predictions. This thesis aims to find genes which can act as diagnostic marker proteins, show pathogenetic commonalities and potential correlations to the chronological sequence of the described diseases. 44 genes were analysed with real time polymerase chain reaction of post mortal tissue of the temporal and frontal cortex, the hippocampus and cerebellum from patients with Alzheimer dementia and Parkinson disease compared to a control group. Genes with statistical significant changes in expression between test subjects and controls as the olfactory receptor gene, the glutamate transporter gene or the vacuolar sorting protein gene often show similar changes in both diseases. These results show a connection between the changed gene expression and the progress of the neurodegenerative process in both diseases. In addition these results support the theory of common pathogenetic pathways in both diseases. Correlations to the chronological sequence of both diseases were confirmed just in individual cases but corroborate the connection to the ongoing neurodegenerative process. Furthermore this thesis aims to identify a diagnostic biological marker. Due to the expression profile of the BACE1 gene in the hippocampus of patients with Alzheimer dementia this gene can be seen as a potential biological marker for this group of patients. The frequently measured changes of gene expression profiles in the hippocampus show the particular significance of this brain region in the Alzheimer dementia and Parkinson disease. Furthermore this thesis shows numerous and similar changes of gene expression profiles for both diseases in the cerebellum, a region which demonstrates nearly no pathological processes in Alzheimer dementia and Parkinson disease. The significance of the findings is yet unknown and requires further research.
KW  - Alzheimer
KW  - Demenz
KW  - Parkinson
KW  - Genexpression
KW  - Alzheimer-Krankheit
KW  - Demenz
KW  - Parkinson-Krankheit
KW  - Differentielle Genexpression
KW  - Genanalyse
KW  - Gen
KW  - Alzheimer
KW  - dementia
KW  - Parkinson
KW  - gene
KW  - gene expression
KW  - gene analysis
KW  - Parkinson disease
KW  - Alzheimer disease
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76748
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TY  - THES
A1  - Curtef, Oana
T1  - Rayleigh–quotient optimization on tensor products of Grassmannians
T1  - Rayleigh–Quotient Optimierung auf Tensorprodukte von Graßmann-Mannigfaltigkeiten
N2  - Applications in various research areas such as signal processing, quantum computing, and computer vision, can be described as constrained optimization tasks on certain subsets of tensor products of vector spaces. In this work, we make use of techniques from Riemannian geometry and analyze optimization tasks on subsets of so-called simple tensors which can be equipped with a differentiable structure. In particular, we introduce a generalized Rayleigh-quotient function on the tensor product of Grassmannians and on the tensor product of Lagrange- Grassmannians. Its optimization enables a unified approach to well-known tasks from different areas of numerical linear algebra, such as: best low-rank approximations of tensors (data compression), computing geometric measures of entanglement (quantum computing) and subspace clustering (image processing). We perform a thorough analysis on the critical points of the generalized Rayleigh-quotient and develop intrinsic numerical methods for its optimization. Explicitly, using the techniques from Riemannian optimization, we present two type of algorithms: a Newton-like and a conjugated gradient algorithm. Their performance is analysed and compared with established methods from the literature.
N2  - Viele Fragestellungen aus den unterschiedlichen mathematischen Disziplinen, wie z.B. Signalverarbeitung, Quanten-Computing und Computer-Vision, können als Optimierungsprobleme auf Teilmengen von Tensorprodukten von Vektorräumen beschrieben werden. In dieser Arbeit verwenden wir Techniken aus der Riemannschen Geometrie, um Optimierungsprobleme für Mengen von sogenannten einfachen Tensoren, welche mit einer differenzierbaren Struktur ausgestattet werden können, zu untersuchen. Insbesondere führen wir eine verallgemeinerte Rayleigh-Quotienten-Funktion auf dem Tensorprodukt von Graßmann-Mannigfaltigkeiten bzw. Lagrange-Graßmann-Mannigfaltigkeiten ein. Dies führt zu einem einheitlichen Zugang zu bekannten Problemen aus verschiedenen Bereichen der numerischen linearen Algebra, wie z.B. die Niedrig–Rang–Approximation von Tensoren (Datenkompression), die Beschreibung geometrischer Maße für Quantenverschränkung (Quanten-Computing) und Clustering (Bildverarbeitung). Wir führen eine gründliche Analyse der kritischen Punkte des verallgemeinerten Rayleigh-Quotienten durch und entwickeln intrinsische numerische Methoden für dessen Optimierung. Wir stellen zwei Arten von Algorithmen vor, die wir mit Hilfe von Techniken aus der Riemannsche Optimierung entwickeln: eine mit Gemeinsamkeiten zum Newton-Verfahren und eine zum CG-Verfahren ähnliche. Wir analysieren die Performance der Algorithmen und vergleichen sie mit gängigen Methoden aus der Literatur.
KW  - Optimierung
KW  - Riemannsche Optimierung
KW  - Newtonverfahren
KW  - Verfahren der konjugierten Gradienten
KW  - Maße für Quantenverschränkung
KW  - Riemannian optimization
KW  - Grassmann Manifold
KW  - Newton method
KW  - Conjugate gradient method
KW  - tensor rank
KW  - subspace clustering
KW  - enatnglement measure
KW  - Riemannsche Geometrie
KW  - Grassmann-Mannigfaltigkeit
KW  - Konjugierte-Gradienten-Methode
KW  - Newton-Verfahren
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-83383
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TY  - THES
A1  - Dang, Nghia Duc
T1  - Konzeption und Evaluation eines hybriden, skalierbaren Werkzeugs zur mechatronischen Systemdiagnose am Beispiel eines Diagnosesystems für freie Kfz-Werkstätten
T1  - Conception and evaluation of a hybrid, scalable tool for mechatronical system diagnosis on the example of a diagnostic system for independent car repair shops
N2  - Die Entwicklung eines wissensbasierten Systems, speziell eines Diagnosesystems, ist eine Teildisziplin der künstlichen Intelligenz und angewandten Informatik. Im Laufe der Forschung auf diesem Gebiet wurden verschiedene Lösungsansätze mit unterschiedlichem Erfolg bei der Anwendung in der Kraftfahrzeugdiagnose entwickelt. Diagnosesysteme in Vertragswerkstätten, das heißt in Fahrzeughersteller gebundenen Werkstätten, wenden hauptsächlich die fallbasierte Diagnostik an. Zum einen hält sich hier die Fahrzeugvielfalt in Grenzen und zum anderen besteht eine Meldepflicht bei neuen, nicht im System vorhandenen Fällen. Die freien Werkstätten verfügen nicht über eine solche Datenbank. Somit ist der fallbasierte Ansatz schwer umsetzbar. In freien Werkstätten - Fahrzeughersteller unabhängigen Werkstätten - basiert die Fehlersuche hauptsächlich auf Fehlerbäumen. Wegen der wachsenden Fahrzeugkomplexität, welche wesentlich durch die stark zunehmende Anzahl der durch mechatronische Systeme realisierten Funktionen bedingt ist, und der steigenden Typenvielfalt ist die geführte Fehlersuche in freien Werkstätten nicht immer zielführend. Um die Unterstützung des Personals von freien Werkstätten bei der zukünftigen Fehlersuche zu gewährleisten, werden neue Generationen von herstellerunabhängigen Diagnosetools benötigt, die die Probleme der Variantenvielfalt und Komplexität lösen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Lösungsansatz vorgestellt, der einen qualitativen, modellbasierten Diagnoseansatz mit einem auf heuristischem Diagnosewissen basierenden Ansatz vereint. Neben der Grundlage zur Wissenserhebung werden in dieser Arbeit die theoretische Grundlage zur Beherrschung der Variantenvielfalt sowie die Tests für die erstellten Diagnosemodelle behandelt. Die Diagnose ist symptombasiert und die Inferenzmechanismen zur Verarbeitung des Diagnosewissens sind eine Kombination aus Propagierung der abweichenden physikalischen Größen im Modell und der Auswertung des heuristischen Wissens. Des Weiteren werden in dieser Arbeit verschiedene Aspekte der Realisierung der entwickelten theoretischen Grundlagen dargestellt, zum Beispiel: Systemarchitektur, Wissenserhebungsprozess, Ablauf des Diagnosevorgangs in den Werkstätten. Die Evaluierung der entwickelten Lösung bei der Wissenserhebung in Form von Modellerstellungen und Modellierungsworkshops sowie Feldtests dient nicht nur zur Bestätigung des entwickelten Ansatzes, sondern auch zur Ideenfindung für die Integration der entwickelten Tools in die existierende IT-Infrastruktur.
N2  - The development of a knowledge-based system - in particular a diagnostic system - is a branch of artificial intelligence and applied computer science. Throughout the research in this field, various approaches have been developed with varying degrees of success in the application in automotive diagnostics. Diagnostic systems in authorized garages i.e. in garages bound to vehicle manufacturers mainly apply case-based diagnosis. In those cases first the variance of vehicles is limited and second there is a reporting obligation of new, yet not existing cases within the system. The independent repair shops do not have such a database. Thus, the case-based approach is difficult to implement. In independent garages - car manufacturer independent garages - the troubleshooting is mainly based on fault trees. Because of the growing complexity of vehicles, which is mainly due to the rapidly increasing number of functions realized by mechatronic systems and the increasing variety of vehicle types, guided troubleshooting for independent garages is not always productive. To ensure the support of the staff of independent garages in the future troubleshooting, new generations of multivendor diagnostic tools are needed to solve the problems of the variety and complexity. In the present paper an approach is presented which combines a qualitative, model-based diagnostic approach to a heuristic diagnostic knowledge-based approach. In addition to the basis for knowledge collection in this study the theoretical basis for the control of the variety and the tests for the generated diagnosis models are discussed. The diagnosis is symptom-based and the inference mechanisms for processing of diagnostic knowledge are a combination of propagation of the different physical parameters in the model and the evaluation of heuristic knowledge. Furthermore, various aspects of the implementation of the developed theoretical basis are presented in this thesis, for example: system architecture, knowledge collection process, the course of action of the diagnostic process in the workshops. The evaluation of the developed solution for the collection of knowledge in the form of preparation of models and modeling workshops, as well as field tests not only serves to validate the developed approach, but also to find ideas for the integration of the developed tools into the existing IT infrastructure.
KW  - Diagnosesystem
KW  - Künstliche Intelligenz
KW  - Modellbasierte Diagnose
KW  - Werkstattdiagnose
KW  - hybride Diagnose
KW  - skalierbare Diagnose
KW  - Inferenz <Künstliche Intelligenz>
KW  - Angewandte Informatik
KW  - aftermarket diagnostic
KW  - model-base diagnosis
KW  - hybrid Diagnostic
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-70774
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TY  - THES
A1  - Deiß, Katharina
T1  - Die Regulation des Kinasemodulators Raf Kinase Inhibitor Protein (RKIP): Einfluss von Phosphorylierung und Dimerisierung auf die Interaktion mit Raf1 und G Protein-gekoppelter Rezeptorkinase 2 (GRK2)
T1  - Regulation of the kinase modulator Raf kinase inhibitor protein (RKIP): Influence of phosphorylation and dimerization on its interaction with Raf1 and G protein coupled receptor kinase 2 (GRK2)
N2  - RKIP reguliert Proteinkinasen der Signaltransduktionskaskaden von G Protein-gekoppelten Rezeptoren, der Raf/MEK/ERK-MAPK, des Transkriptionsfaktors NFκB und von GSK3β. Unklar war bisher, wie die spezifische Interaktion von RKIP mit seinen mannigfaltigen Interaktionspartnern ermöglicht und reguliert wird. Raf1 und GRK2 sind die einzigen bekannten direkten Interaktionspartner von RKIP und wurden deshalb gewählt, um die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen dieser Interaktion genauer zu untersuchen. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass RKIP nach PKC-vermittelter Phosphorylierung von Serin153 dimerisiert und dass diese Dimerisierung für die RKIP/Raf1-Dissoziation und die RKIP/GRK2-Interaktion essentiell ist. Co-Immunpräzipitationsexperimente mit einer phosphorylierungsdefizienten Mutante zeigten, dass für diese Dimerisierung die Phosphorylierung von beiden RKIP-Molekülen notwendig ist. Als Dimerinteraktionsfläche wurden die Aminosäuren 127-146 von RKIP identifiziert, da das Peptid RKIP127-146 die Dimerisierung von RKIP spezifisch und effizient hemmte. Um die Bedeutung dieser phosphorylierungsinduzierten Dimerisierung von RKIP für seine Interaktion mit Raf1 und GRK2 zu untersuchen, wurden eine phosphomimetische Mutante (RKIPSK153/7EE) und eine Mutante von RKIP generiert, welche bereits unphosphoryliert dimerisiert (RKIP∆143-6). Folgende Ergebnisse legen nahe, dass die Dimerisierung von RKIP für die spezifische Interaktion mit Raf1 bzw. GRK2 entscheidend ist: (i) Die Dimerisierung von phosphoryliertem RKIP ging mit der Dissoziation von RKIP und Raf1 und der Assoziation von RKIP und GRK2 einher; (ii) die Mutanten RKIPSK153/7EE und RKIP∆143-6, die bereits in unstimulierten Zellen eine starke Dimerisierung zeigten, hatten eine höhere Affinität zu GRK2 als zu Raf1; (iii) die Hemmung der RKIP-Dimerisierung interferierte nur mit der RKIP/GKR2- aber nicht mit der RKIP/Raf1-Interaktion; (iv) in vitro und in Mausherzen konnte ein RKIP- und GRK2-immunreaktiver Komplex nachgewiesen werden; (v) Untersuchungen zur RKIP-vermittelten Hemmung der Kinaseaktivität von GRK2 und Raf implizierten, dass dimerisiertes RKIP nur die Aktivität von GRK2, nicht aber von Raf hemmt. Diese Arbeit zeigt, dass die phosphorylierungsinduzierte Dimerisierung von RKIP die spezifische Interaktion von RKIP mit Raf1 und GRK2 koordiniert. Die Aufklärung dieses Mechanismus erweitert unser Verständnis der spezifischen Interaktion von Kinasen mit ihren Regulatorproteinen.
N2  - RKIP is a regulator of several distinct kinases and modulates diverse signal transduction cascades such as the signaling of G protein coupled receptors, of the Raf/MEK/ERK-cascade, of the transcription factor NFκB, and of GSK3β. Until now, it was not well understood how the specific interaction of RKIP with its diverse targets is achieved and regulated. Raf1 and GRK2 are the only known direct interaction partners of RKIP and were thus chosen to untangle the molecular mechanisms regulating the specific interaction of RKIP with these kinases. In this dissertation it is shown that RKIP dimerizes upon PKC-mediated phosphorylation of serine153 and that this dimerization is essential for RKIP/Raf1-dissociation and RKIP/GRK2-association. Co-immunoprecipitation experiments with a phosphorylation-deficient mutant revealed that the dimerization of RKIP requires the phosphorylation of two RKIP molecules. The amino acids 127-146 of RKIP were identified as dimer-interface, since RKIP-dimerization was efficiently and specifically inhibited by the peptide RKIP127-146. To elucidate the implication of this phosphorylation-induced dimerization on the target specificity of RKIP, a phosphomimetic RKIP mutant (RKIPSK153/7EE) and a dimeric RKIP mutant (RKIP∆143-6) were generated. The following results indicated that dimerization of RKIP controls its specific interaction with Raf1 or GRK2, respectively: (i) dimerization of phosphorylated RKIP occurred concomitantly with the release of RKIP from Raf1 and its association with GRK2; (ii) the RKIP mutants RKIPSK153/7EE and RKIP∆143-6, which had a higher propensity for RKIP-dimerization already under basal conditions, had a higher affinity to GRK2 than to Raf1; (iii) inhibition of RKIP-dimerization prevented only RKIP/GRK2-binding but did not interfere with RKIP/Raf1-binding; (iv) an RKIP- and GRK2-immunoreactive complex was detected in vitro as well as in mouse hearts; (v) analyses of RKIP-mediated inhibition of GRK2 and Raf showed that a higher propensity for RKIP-dimerization translates into efficient GRK2-inhibition but not into Raf-inhibition. The results of this thesis show that phosphorylation-induced dimerization of RKIP regulates its specific interaction with Raf1 and GRK2. The elucidation of this mechanism improves our understanding how specificity in the interaction of kinases and their regulatory proteins can be achieved.
KW  - Signaltransduktion
KW  - Dimerisierung
KW  - G-Protein gekoppelte Rezeptoren
KW  - Proteinkinase C
KW  - Raf Kinase Inhibitor Protein (RKIP)
KW  - G protein-gekoppelte Rezeptor Kinase 2 (GRK2)
KW  - Raf1
KW  - Raf Kinase Inhibitor Protein (RKIP)
KW  - G protein-coupled receptor kinase 2 (GRK2)
KW  - Raf1
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73884
ER  - 
TY  - THES
A1  - Diehm, Markus
T1  - Untersuchungen zur Verwendung und Fragmentierung von Bronzen aus spätbronzezeitlichen Depotfunden Bayerns, Baden-Württembergs und Westböhmens
T1  - Investigations on the use and fragmentation of bronze objects from Late Bronze Age hoards of Bavaria, Baden-Württemberg and Western Bohemia
N2  - Die Dissertation beschäftigt sich mit spätbronzezeitlichen (ca. 1300 - 800 v. Chr.) Depotfunden aus Bayern, Baden-Württemberg und Westböhmen, die auf festem Grund niedergelegt wurden. Die aus diesen Depots stammenden Bronzen wurden gezielt hinsichtlich ihrer Verwendung und Fragmentierung untersucht. Zum einen, um neue Erkenntnisse zum Deponierungsverhalten in Süddeutschland zu gewinnen; zum anderen sollten sich dabei Argumente ergeben, die in die andauernde Diskussion um die Deutung der Deponierungen, zu der vor allem die Erschließung der Niederlegungsabsicht gehört, eingebracht werden können. Von besonderem Interesse war die Analyse und Dokumentation der aus den sogenannten Brucherzdepots stammenden Objekte, die innerhalb des spätbronzezeitlichen Deponierungsphänomens neben den Fertigwarendepots als eigene Gruppe herausgestellt werden können und deren Deutung am heftigsten diskutiert wird.
N2  - This dissertation deals with Late Bronze Age (ca. 1300-800 BC) hoards from Bavaria, Baden-Württemberg and Western Bohemia, which were laid down on solid ground. The bronze objects from these hoards were specifically examined regarding their use and fragmentation: on the one hand, to gain new insights on the hoarding behavior in Southern Germany; on the other, the study should provide arguments that can be related to the ongoing debate about the interpretation of these hoards, extrapolating the intention of the deposition as a main purpose. Of particular interest was the analysis and documentation of the objects from the so-called Brucherzdepots, which, beside the Fertigwarendepots, can be singled out as a group within the Late Bronze Age hoard phenomenon and whose interpretation is discussed most.
KW  - Depotfund
KW  - Urnenfelderkultur
KW  - Bronzefund
KW  - Bronzezeit
KW  - Süddeutschland
KW  - hoard
KW  - Urnfield culture
KW  - Late Bronze Age
KW  - bronze finds
KW  - Southern Germany
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-74659
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TY  - THES
A1  - Dill, Holger
T1  - Functional characterization of the microRNA-26 family in zebrafish neurogenesis
T1  - Funktionelle Charakterisierung der microRNA-26 Familie während der Zebrafisch Neurogenese
N2  - Formation oft the central nervous system (CNS) from multipotent neuronal stem cells (NSCs) requires a tightly controlled, step-wise activation of the neuronal gene expression program. Expression of neuronal genes at the transition from neural stem cell to mature neuron (i. e. neuronal cell differentiation) is controlled by the Repressor element 1 (RE1) silencing transcription factor (REST) complex. As a master transcriptional regulator, the REST-complex specifically inhibits expression of neuronal genes in non-neuronal tissues and neuronal progenitor cells. Differentiation of NSCs to mature neurons requires the activation of genes controlled by the REST-complex, but how abrogation of REST-complex mediated repression is achieved during neurogenesis is only poorly understood. MicroRNAs (miRNAs) are a class of small regulatory RNAs that posttranscriptionally control target gene expression. Binding of miRNAs to target sequences in the 3’UTR of mRNAs, leads either to degradation or translational inhibition of the mRNA. Distinct neuronal miRNAs (e.g. miR-124) were shown to modulate REST-complex activity by silencing expression of REST-complex components. Interestingly, these miRNAs are also under transcriptional control of the REST-complex and inactivation of the REST-complex precedes their expression. Hence, additional factors are required for derepression of neuronal genes at the onset of neurogenesis. In this study function of the miR-26 family during neurogenesis of the zebrafish (Danio rerio) was analyzed. Computational target prediction revealed a number of REST-complex components as putative miR-26 targets. One of these predicted target genes, the C-terminal domain small phosphatase 2 (Ctdsp2) was validated as an in vivo target for miR-26b. Ctdsps are important cofactors of REST and suppress neuronal gene expression by dephosphorylating the C-terminal domain (CTD) of RNA polymerase II (Pol II). Interestingly, miR-26b is encoded in an intron of the ctdsp2 primary transcript and is cotranscribed together with its host gene. Hence, miR-26b modulates expression of its host gene ctdsp2 in an intrinsic negative autoregulatory loop. This negative autoregulatory loop is inactive in NSCs because miR-26b biogenesis is inhibited at the precursor level. Generation of mature miR-26b is activated during neurogenesis, where it suppresses Ctdsp2 protein expression and is required for neuronal cell differentiation in vivo. Strikingly, miR-26b is expressed prior to miR-124 during neuronal cell differentiation. Thus, it is reasonable to speculate about a function of miR-26b in early events of neurogenesis. In line with this assumption, knockdown of miR-26b in zebrafish embryos results in downregulation of REST-complex controlled neuronal genes and a block in neuronal cell differentiation, most likely due to aberrant regulation of Ctdsp2 expression. This is evident by reduced numbers of secondary motor neurons compared to control siblings. In contrast, motor neuron progenitor cells and glia cells were not affected by depletion of miR-26b.This study identifies the ctdsp2/miR-26b autoregulatory loop as the first experimentally validated interaction between an intronic miRNA and its host gene transcript. Silencing of ctdsp2 by miR-26b in neurons is possible because biogenesis of the ctdsp2 mRNA and mature mir-26b is uncoupled at the posttranscriptional level. Furthermore the obtained data indicate a cell type specific role for miR-26b in vertebrate neurogenesis and CNS development.
N2  - Die Entwicklung des Zentralen Nervensystems (ZNS) aus multipotenten neuronalen Stammzellen erfordert eine stufenweise und genau regulierte Aktivierung der neuronalen Genexpression. Bei der Differenzierung neuronaler Stammzellen zu Neuronen wird die Expression neuronaler Gene durch den sogenannten „Repressor element 1 (RE1) silencing transcription factor (REST)”-Komplex gesteuert. Der REST-Komplex unterdrückt spezifisch in proliferierenden neuronalen Vorläuferzellen die Expression neuronaler Gene. Während der neuronalen Zelldifferenzierung wird die Expression dieser Gene jedoch benötigt. Wie die Inaktivierung neuronaler Gene durch den REST-Komplex während des Prozesses der Neurogenese aufgehoben wird ist bislang nicht genau bekannt. MicroRNAs (miRNAs) sind kleine regulatorische RNAs, die die Expression ihrer Zielgene auf posttranskriptioneller Ebene regulieren. Dazu binden miRNAs an Zielsequenzen in 3’UTRs von mRNAs, was zu einer Inhibition der Translation oder Abbau der mRNA führt. Auch Komponenten des REST-Komplexes stehen unter Kontrolle bestimmter neuronaler miRNAs (z.B. miR-124). Erstaunlicherweise stehen diese miRNAs selber wiederum unter der transkriptionellen Inhibition des REST-Komplexes und können daher nicht für die Inaktivierung des REST-Komplexes zu Beginn der Neurogenese verantwortlich sein. Übereinstimmend damit konnte beobachtet werden, dass der REST-Komplex aus differenzierenden Zellen entfernt wird, bevor die genannten neuronalen miRNAs exprimiert werden. Diese Umstände legen die Existenz weiterer, bis jetzt unbekannter Faktoren nahe, die die Expression des REST-Komplexes selber inhibieren und so die Neurogenese erlauben Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Funktion der miR-26 Familie während der Neurogenese des Zebrafisches (Danio rerio) untersucht. Eine bioinformatische Zielgenvorhersage für die miR-26 Familie ergab, dass unter anderem zahlreiche bekannte Komponenten des REST-Komplexes unter den Kandidatengenen sind. Für eines dieser vorhergesagten Zielgene, die sogenannte „C-terminal domain small phosphatase 2 (Ctdsp2)” wurde daraufhin gezeigt, dass seine Expression in der Tat durch die miR-26b inhibiert wird. Ctdsps sind wichtige Kofaktoren des REST-Komplexes und unterdrücken die Expression neuronaler Gene, indem die die C-terminale Domäne (CTD) der RNA Polymerase II dephosphorylieren und diese dadurch inaktivieren. In diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass die miR-26b in einem Intron des ctdsp2 Gens kodiert ist und mit ctdsp2 zusammen transkribiert wird. Folglich beeinflusst die miR-26b die Expression ihres eigenen „Host genes“ in einer Art autoregulativer Rückkopplungsschleife. Die beschriebene negative Regulation ist in neuronalen Stammzellen nicht aktiv, da dort die Biogenese der miR-26b auf Vorläuferebene angehalten wird. Reife miR-26b wird erst während der Neurogenese produziert, wo sie daraufhin die Expression von Ctdsp2 Protein verhindert. Während der neuronalen Zelldifferenzierung wird die miR-26b deutlich früher exprimiert als zum Beispiel die miR-124. Daher liegt es nahe eine Funktion der miR-26b während früher Prozesse in der Neurogenese anzunehmen. In Übereinstimmung mit dieser Annahme führt ein „Knockdown“ der miR-26b zu einer schwächeren Expression von neuronalen Genen, die unter der Kontrolle des REST-Komplex stehen. Weiterhin führt ein reduziertes Maß an miR-26b zu fehlerhafter oder gänzlich ausbleibender neuronaler Zelldifferenzierung. Dies konnte anhand einer verringerten Anzahl differenzierter spinaler Motorneuronen aufgezeigt werden. Die Vorläufer dieser Motorneuronen und Gliazellen waren hingegen vom miR-26b-„Knockdown“ nicht beeinflusst. Die hier präsentierte Studie zeigt erstmals in experimenteller Weise das Vorhandensein einer direkten Interaktion zwischen einer intronischen miRNA und ihrem eigenen Primärtranskript. Die negative Regulation der Ctdsp2 Expression in Neuronen wird erst dadurch möglich, dass die Biogenese der ctdsp2 mRNA und der reifen miR-26b durch einen posttranskriptionellen Mechanismus voneinander getrennt werden. Weiterhin legen die Daten aus dieser Studie nahe, dass die miR-26b in der Tat eine spezifische Funktion in der Entwicklung des ZNS von Vertebraten hat.
KW  - Zebrabärbling
KW  - Neurogenese
KW  - miRNS
KW  - Zelldifferenzierung
KW  - miR-26b
KW  - ctdsp2
KW  - REST
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-70757
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TY  - THES
A1  - Drechsler, Johannes
T1  - Determination of the hypertrophic potential of Oncostatin M on rat cardiac cells and the characterisation of the receptor complexes utilised by rat Oncostatin M
T1  - Erforschung des hypertrophen Potentials von Oncostatin M auf Ratten-Herzzellen und die Charakterisierung der Rezeptorkomplexe, welche von Ratten-Oncostatin M genutzt werden
N2  - Interleukin-6 (IL-6), oncostatin M (OSM), leukaemia inhibitory factor (LIF) and cardiotrophin-1 (CT-1) are members of the IL-6-type cytokine family that is characterised by sharing the common receptor subunit gp130. While the involvement of these polypeptides in cell differentiation, cell survival, proliferation, apoptosis, inflammation, haematopoiesis, immune response and acute phase reaction has already been demonstrated, the description of their role in development and progression of cardiac hypertrophy is still rather limited. A model has been postulated that declares the transient expression of IL-6-type cytokines as protective, while a continuous cardiac secretion of these proteins seems to be rather harmful for the heart. Within the first part of the study (results 4.1, 4.2 and 4.3) it was shown that OSM induces hypertrophy of primary neonatal rat cardiomyocytes (NRCM), just as its related cytokines LIF, CT-1 and hIL-6/hsIL-6R (hsIL-6R, human soluble IL-6 receptor). Regarding the hypertrophic potentials the LIFR/gp130 utilising cytokines (hLIF, hOSM and hCT-1) are stronger inducers than the OSMR/gp130 utilising mOSM. Human IL-6/hsIL-6R which signals via a gp130 homodimer has the weakest hypertrophic effect. The thorough analysis of typical signalling pathways initiated by IL-6-type cytokines revealed that STAT3 phosphorylation at Y705 seems to be the most important hypertrophy promoting pathway. In addition and in contrast to published work, we clearly demonstrate that classical IL-6 signalling (upon pure IL-6 treatment) has no hypertrophic effect on cardiomyocytes, because they lack sufficient amounts of the membrane-bound IL-6R. This is also true for neonatal rat cardiac fibroblasts (NRCFB). Since these cells can also influence cardiac hypertrophy, signalling pathways and target genes were additionally examined in NRCFB in response to OSM, LIF and IL-6/sIL-6R. One of the key findings of this thesis is the selective change in expression of cytokines and receptors of the IL-6 family in both cell types upon IL-6-type cytokine stimulation. A striking difference between NRCM and NRCFB is the fact that the target gene induction in NRCM is of similar duration upon mOSM and hIL-6/hsIL-6R treatment, while hIL-6/hsIL-6R is capable of promoting the induction of OSMR and IL-6 significantly longer in NRCFB. By searching for transcription factors or intermediate cytokines which could be responsible for this difference, a strong correlation between increased Il6 transcription and amount of mRNA levels for C/EBPβ and C/EBPδ was observed in response to IL-6/sIL-6R stimulation. Interestingly, mOSM also mediates the induction of C/EBPβ and δ, but the initiation is significantly less efficient than in response to IL-6/sIL-6R. Therefore, we assume that mOSM stimulation fails to reach threshold values required for a prolonged IL-6 secretion. Since we additionally observe a slight IL-6R mRNA upregulation in NRCFB, we assume that the combination of IL-6, LIF, C/EBPβ, C/EBPδ and IL-6R expression might be responsible for the observed different kinetics with which IL-6 and OSM stimulate NRCFB. In addition to the aforementioned proteins, members of the renin-angiotensin system seem to support the IL-6-type cytokine mediated hypertrophy. Since it has already been shown that angiotensin II vice versa induces IL-6 expression in NRCM and NRCFB, this enhanced expression of AT1α and ACE could be of crucial interest for the hypertrophy supporting phenotype. The second part of the presented work dealt with the characterisation of the receptor complexes of rat OSM. The central question of this analysis was, whether rOSM, just like mOSM, only binds the type II (OSMR/gp130) receptor complex or is able to utilise the type II and type I (LIFR/gp130) receptor complex. Using different experimental approaches (knock-down of the OSMR expression by RNA interference, blocking of the LIFR by LIF-05, an antagonistic LIF variant, and generation of stably transfected Ba/F3 cells expressing the newly cloned rat OSMR/gp130 or LIFR/gp130 receptor complex) we can clearly show that rat OSM surprisingly utilises both, the type I and type II receptor complex. Therefore it closely mimics the human situation. Furthermore, rOSM displays cross-species activities and stimulates cells of human as well as murine origin. Its signaling capacities closely mimic those of human OSM in cell types of different origin in the way that strong activation of the JAK/STAT, the MAP kinase as well as the PI3K/Akt pathways can be observed. Therefore, the results obtained in the last section of this thesis clearly suggest that rat disease models would allow evaluation of the relevance of OSM for human biology much better than murine models.
N2  - Interleukin-6 (IL-6), Oncostatin M (OSM), Leukämie inhibierender Faktor (LIF) und Cardiotrophin-1 (CT-1) sind Mitglieder der IL-6-Typ Zytokin-Familie, welche durch die gemeinsame Nutzung der Rezeptoruntereinheit gp130 charakterisiert ist. Während eine Beteiligung dieser Proteine bei Zelldifferenzierung, Zellüberleben, Proliferation, Apoptose, Entzündung, Hämatopoese, Immunantwort und Akut-Phase-Reaktion bereits gezeigt wurde, ist die Beschreibung ihrer Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten der kardialen Hypertrophie deutlich limitierter. Es wurde bereits ein Modell postuliert, nach dem die kurzzeitige Expression dieser Zytokine schützend wirkt, während eine andauernde kardiale Sekretion eher schädlich für das Herz zu sein scheint. Im ersten Teil der Arbeit (Ergebnisse 4.1, 4.2 und 4.3) konnte gezeigt werden, dass OSM wie auch seine verwandten Zytokine LIF, CT-1 und hIL-6/hsIL-6R (hsIL-6R, humaner löslicher IL-6 Rezeptor) Hypertrophie-induzierend auf primäre neonatale Ratten-Kardiomyozyten (NRCM) wirkt. Hinsichtlich ihres hypertrophen Potentials sind die Zytokine, welche über LIFR/gp130 signalisieren (hLIF, hOSM und hCT-1), die stärkeren Induktoren im Vergleich zu mOSM, welches den OSMR/gp130 Rezeptorkomplex bindet. Die Stimulation mit humanem IL-6/hsIL-6R hatte hingegen die schwächste hypertrophe Wirkung. Unsere genaue Analyse der typischen IL-6-Typ Zytokin vermittelten Signalwege enthüllte die Phosphorylierung von STAT3 an Y705 als offenkundig wichtigsten hypertrophen Weg. Zusätzlich dazu konnten wir auch zeigen, dass klassisches IL-6 Signalling (ohne sIL-6R) keinen hypertrophen Einfluss auf NRCM hat, da diesen Zellen ausreichende Mengen des membranständigen IL-6R fehlen. Diese Beobachtung steht in klarem Kontrast zu bereits publizierten Arbeiten. In den ebenfalls untersuchten neonatalen Ratten-Kardiofibroblasten (NRCFB) verhält es sich, was den IL-6R angeht, genauso wie in NRCM. Da auch diese Zellen eine kardiale Hypertrophie mit beeinflussen können, wurden in ihnen die gleichen Signalwege und Zielgene nach Stimulation mit OSM, LIF und IL-6/sIL-6R untersucht. Die selektive Expressionsregulation von Zytokinen und Rezeptoren der IL-6-Familie in beiden Zelltypen nach IL-6-Typ Zytokin Stimulation ist hierbei einer unserer wichtigsten Befunde. Ein gravierender Unterschied zwischen NRCM und NRCFB besteht darin, dass die mOSM und hIL-6/hsIL-6R vermittelte Geninduktion in NRCM von vergleichbarer Dauer ist, wohingegen sie sich in NRCFB unterscheidet. Bei der Suche nach Transkriptionsfaktoren oder intermediären Zytokinen, welche für diesen Unterschied verantwortlich sein könnten, beobachteten wir nach IL-6/sIL-6R Stimulation eine deutliche Korrelation zwischen der Il6-Transkription und den mRNA Mengen von C/EBPβ und C/EBPδ. Auch OSM ist in der Lage beide Transkriptionsfaktoren zu induzieren, jedoch viel ineffizienter als IL-6/sIL-6R. Wir vermuten, dass mOSM einen bestimmten Schwellenwert, der für die verlängerte IL-6 Sekretion benötigt wird, nicht erreicht. Da wir zusätzlich noch eine schwache Zunahme der IL-6R mRNA in NRCFB beobachten konnten, gehen wir davon aus, dass die Expression von IL-6, LIF, C/EBPβ, C/EBPδ und IL-6R für die unterschiedlichen Kinetiken, mit denen IL-6 und OSM NRCFB stimulieren, verantwortlich sein dürfte. Es scheinen auch Mitglieder des Renin-Angiotensin-Systems die IL-6-Typ Zytokin vermittelte Hypertrophie zu unterstützen. Da schon gezeigt wurde, dass Angiotensin II reziprok die IL-6 Expression induziert, könnte diese verstärkte Synthese von AT1α und ACE von größter Bedeutung für den Hypertrophie-unterstützenden Phänotyp sein. Der zweite Teil der Arbeit (4.4) beschäftigte sich mit der Charakterisierung der Rezeptorkomplexe des Ratten-OSM. Die zentrale Frage hierbei bestand darin, ob rOSM wie mOSM nur den Typ II (OSMR/gp130) Rezeptorkomplex bindet, oder wie das hOSM sowohl den Typ II als auch den Typ I (LIFR/gp130) Rezeptorkomplex benutzen kann. Mit Hilfe unterschiedlicher experimenteller Strategien (knock-down der OSMR Expression durch RNA-Interferenz, LIFR-Blockade durch antagonistisches LIF-05, und die Generierung von stabil transfizierten Ba/F3-Zellen, welche die hierzu klonierten OSMR/gp130 oder LIFR/gp130 Rezeptorkomplexe der Ratte exprimieren) konnten wir eindeutig zeigen, dass Ratten-OSM überraschenderweise beide Rezeptorkomplexe benutzt. In dieser Hinsicht verhält sich es sich wie das humane Homolog. Des Weiteren besitzt Ratten-OSM Kreuz-Spezies-Aktivität und stimuliert humane und murine Zellen. Das Signal-Potential von rOSM ist dem von humanem OSM auf Zellen unterschiedlichen Ursprungs sehr ähnlich. Das Zytokin ist befähigt JAK/STAT, MAP Kinase und PI3K/Akt Signalwege potent zu aktivieren. Deshalb deuten die Daten des zweiten Teils dieser Arbeit darauf hin, dass Krankheitsmodelle in Ratten die Evaluierung der Relevanz des OSM für die humane Biologie deutlich besser widerspiegeln würden als murine Modelle.
KW  - Interleukin 6
KW  - Leukaemia-inhibitory factor
KW  - Herzhypertrophie
KW  - Interleukin 6
KW  - Leukaemia-inhibitory factor
KW  - Oncostatin M
KW  - gp130
KW  - LIFR
KW  - OSMR
KW  - Kardial Hypertrophy
KW  - Receptor Preference
KW  - Ratte
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85215
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TY  - THES
A1  - Dreier, Anna Kathrin
T1  - Verdeckte Motorsimulationen während Darbietung verbaler Stimuli bei onkologischen Patienten/innen mit Läsionen im Mund
T1  - Covert motorsimulations while exposure of verbal stimuli to oncologic patients with lesions in mouth
N2  - Onkologische Patienten mit Läsionen an der Zunge zeigen bei einem Mere-Exposure-Versuch mit verbalen Stimuli einen stabilen Mere-Exposure-Effekt. Dies hibt Hinweise daruaf, dass stimulusspezifische-sensomotorische Simulationen im wesentlichen unabhängig von der körperlichen Peripherie sind und sich vor allem in zentralen Strukturen abspielen (Gehirn).
N2  - In a Mere Exposure experiment where oncolgic patients with tounge lesions were exposed to verbal stimuli, a stable Mere Exposure Effect was observed. This finding presents evidence that stimulus-specific sensomotoric simulations are independent of the physical periphery and rather take place in central structures (brain).
KW  - Embodiment
KW  - Plattenepithelcarcinom
KW  - Zunge
KW  - Verarbeitungseffizienz
KW  - Motorsimulationen
KW  - Mere Exposure Effekt
KW  - Fluency
KW  - motorsimulation
KW  - Mere Exposure Effect
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77662
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TY  - THES
A1  - Duelli, Michael
T1  - Heuristic Design and Provisioning of Resilient Multi-Layer Networks
T1  - Heuristische Planung und Betrieb von ausfallsicheren Mehrschichtnetzen
N2  - To jointly provide different services/technologies, like IP and Ethernet or IP and SDH/SONET, in a single network, equipment of multiple technologies needs to be deployed to the sites/Points of Presence (PoP) and interconnected with each other. Therein, a technology may provide transport functionality to other technologies and increase the number of available resources by using multiplexing techniques. By providing its own switching functionality, each technology creates connections in a logical layer which leads to the notion of multi-layer networks. The design of such networks comprises the deployment and interconnection of components to suit to given traffic demands. To prevent traffic loss due to failures of networking equipment, protection mechanisms need to be established. In multi-layer networks, protection usually can be applied in any of the considered layers. In turn, the hierarchical structure of multi-layer networks also bears shared risk groups (SRG). To achieve a cost-optimal resilient network, an appropriate combination of multiplexing techniques, technologies, and their interconnections needs to be found. Thus, network design is a combinatorial problem with a large parameter and solution space. After the design stage, the resources of a multi-layer network can be provided to traffic demands. Especially, dynamic capacity provisioning requires interaction of sites and layers, as well as accurate retrieval of constraint information. In recent years, generalized multiprotocol label switching (GMPLS) and path computation elements (PCE) have emerged as possible approaches for these challenges. Like the design, the provisioning of multi-layer networks comprises a variety of optimization parameters, like blocking probability, resilience, and energy efficiency. In this work, we introduce several efficient heuristics to approach the considered optimization problems. We perform capital expenditure (CAPEX)-aware design of multi-layer networks from scratch, based on IST NOBEL phase 2 project's cost and equipment data. We comprise traffic and resilience requirements in different and multiple layers as well as different network architectures. On top of the designed networks, we consider the dynamic provisioning of multi-layer traffic based on the GMPLS and PCE architecture. We evaluate different PCE deployments, information retrieval strategies, and re-optimization. Finally, we show how information about provisioning utilization can be used to provide a feedback for network design.
N2  - Um in einem Netz verschiedene Dienste/Schichten, z.B. IP und Ethernet oder IP und SDH/SONET, parallel anbieten zu können, müssen Komponenten mehrerer Technologien an den Standorten verbaut und miteinander verbunden werden. Hierbei kann eine Technologie eine Transportschicht für andere Technologien fungieren und die Zahl der verfügbaren Ressourcen durch Multiplex Techniken erhöhen. Durch die Bereitstellung eigener Switching Funktionalität erzeugt jede Technologie Verbindungen in einer logischen Schicht. Dies führt zu der Bezeichnung Mehrschichtnetz (engl. multi-layer network). Die Planung solcher Netze hat das Verbauen und Verbinden von Komponenten zum Ziel, so dass gegebene Verkehrsströme realisiert werden können. Um Unterbrechungen der Verkehrsströme aufgrund von Fehlern in den Netzkomponenten zu verhinden, müssen Schutzmechanismen eingebaut werden. In Mehrschichtnetzen können solche Schutzmechanismen in jeder beliebigen Schicht betrachtet werden. Allerdings birgt die hierarchische Struktur von Mehrschichtnetzen das Risiko von shared risk groups (SRG). Um ein Kosten-optimales ausfallsicheres Netz zu erhalten, muss eine passende Kombination aus Multiplex Techniken, Technologien und deren Verbindungen gefunden werden. Die Netzplanung ist daher ein kombinatorisches Problem mit einem großen Parameter- und Lösungsraum. Nach der Planungsphase können die Ressourcen eines Mehrschichtnetzes für Verkehrsströme vorgehalten werden. Die Betrachtung von dynamischer Kapazitätsanforderungen erfordert die Interaktion von Knoten und Schichten sowie akkurate Gewinnung von Informationen zur Auslastung. In jüngster Zeit sind das Generalized Multiprotocol Label Switching (GMPLS) und das Path Computation Element (PCE) als mögliche Lösungsansätze für diese Herausforderungen entstanden. Wie in der Planung beinhaltet auch der Betrieb von Mehrschichtnetzen eine Vielzahl von Optimierungsparametern, wie die Blockierungswahrscheinlichkeit, Ausfallsicherheit und Energie-Effizienz. In dieser Arbeit, führen wir verschiedene effiziente Heuristiken ein, um die betrachteten Optimierungsprobleme anzugehen. Wir planen Mehrschichtnetze von Grund auf und minimieren hinsichtlich der Anschaffungskosten basierend auf den Kosten- und Komponenten-Daten des IST NOBEL Phase 2 Projekts. Wir berücksichtigen Anforderungen der Verkehrsströme und Ausfallsicherheit in verschiedenen Schichten und in mehreren Schichten gleichzeitig sowie verschiedene Netzarchitekturen. Aufsetzend auf dem geplanten Netz betrachten wir den Betrieb von Mehrschichtnetzen mit dynamischen Verkehr basiert auf der GMPLS und PCE Architektur. Wir bewerten verschiedene PCE Installationen, Strategien zur Informationsgewinnung und Re-Optimierung. Abschließend, zeigen wir wie Information über die Auslastung im Betrieb genutzt werden kann um Rückmeldung an die Netzplanung zu geben.
T3  - Würzburger Beiträge zur Leistungsbewertung Verteilter Systeme - 02/12 
KW  - Mehrschichtsystem
KW  - Planung
KW  - Ressourcenmanagement
KW  - Ausfallsicheres System
KW  - Mehrschichtnetze
KW  - Pfadberechnungselement
KW  - Ausfallsicherheit
KW  - Multi-Layer
KW  - Design
KW  - Resilience
KW  - Resource Management
KW  - Path Computation Element
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69433
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dwertmann, Anne
T1  - Impact of the Tumor Suppressor Arf on Miz1 and Sumoylation of Myc and Miz1
T1  - Wirkung des Tumorsuppressors Arf auf Miz1 und Sumoylierung von Myc und Miz1
N2  - Upon oncogenic stress, the tumor suppressor Arf can induce irreversible cell cycle arrest or apoptosis, depending on the oncogenic insult. In this study, it could be shown that Arf interacts with Myc and the Myc-associated zinc-finger protein Miz1 to facilitate repression of genes involved in cell adhesion. Formation of a DNA-binding Arf/Myc/Miz1 complex disrupts interaction of Miz1 with its coactivator nucleophosmin and induces local heterochromatinisation, causing cells to lose attachment and undergo anoikis. The assembly of the complex relies on Myc, which might explain why high Myc levels trigger apoptosis and not cell cycle arrest in the Arf response. This mechanism could play an important role in eliminating cells harboring an oncogenic mutation. Arf furthermore induces sumoylation of Miz1 at a specific lysine by repressing the desumoylating enzyme Senp3. A sumoylation-deficient mutant of Miz1 however does not show phenotypic differences under the chosen experimental conditions. Myc can also be modified by Sumo by multisumoylation at many different lysines, which is unaffected by Arf. The exact mechanism and effect of this modification however stays unsolved.
N2  - Der Tumorsuppressor Arf wird durch onkogenen Stress induziert und kann entweder einen irreversiblen Zellzyklusarrest oder Apoptose auslösen. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Arf mit Myc und dem Myc-interagierenden Zinkfingerprotein Miz1 assoziiert und dadurch Gene der Zelladhäsion reprimiert. Die Ausbildung eines DNA-bindenden Arf/Myc/Miz1 Komplexes verhindert eine Interaktion von Miz1 mit seinem Koaktivator Nucleophosmin und führt zur lokalen Ausbildung von Heterochromatin, was zum Ablösen der Zellen und schließlich zur Anoikis führt. Die Komplexbildung setzt die Beteiligung von Myc voraus, was erklären könnte warum hohe Mengen an Myc über Arf Apoptose und nicht Zellzyklusarrest auslösen. Dieser Mechanismus könnte eine wichtige Rolle bei der Eliminierung von Zellen mit einer onkogenen Mutation spielen. Arf induziert darüber hinaus die Sumoylierung von Miz1 an einem bestimmten Lysin indem es das desumoylierende Enzyme Senp3 inhibiert. Eine Mutante von Miz1 die nicht mehr sumoyliert werden kann zeigt jedoch in den durchgeführten Untersuchungen keinen anderen Phänotyp als Wildtyp Miz1. Myc kann ebenfalls an vielen verschiedenen Lysinen mit Sumo modifiziert werden, wobei Arf jedoch keine Rolle spielt. Der genaue Mechanismus und Effekt dieser Modifikation konnte jedoch nicht geklärt werden.
KW  - Apoptosis
KW  - Myc
KW  - Repression <Genetik>
KW  - Anoikis
KW  - Zelladhäsion
KW  - Miz1
KW  - Sumo
KW  - Sumoylierung
KW  - arf
KW  - anoikis
KW  - cell adhesion
KW  - Miz1
KW  - sumo
KW  - sumoylation
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71876
ER  - 
TY  - THES
A1  - Döhler, Anja
T1  - Regulation der Toleranzinduktion von steady-state migratorischen Dendritischen Zellen durch den Transkriptionsfaktor RelB
T1  - Regulation of tolerance induction by steady-state migratory dendritic cells through the transcription factor RelB
N2  - Toleranz gegenüber Selbstantigenen in den peripheren Geweben kann durch CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatorische T-Zellen (Tregs) vermittelt werden. Diese Zellen entstehen entweder in Folge der thymischen T-Zellselektion (natürlich vorkommende Tregs, nTreg) oder durch Konversion aus naiven T-Zellen in den peripheren lymphatischen Organen (induzierte Tregs, iTregs). Im Vorfeld der Arbeit war bereits bekannt, dass Dendritische Zellen (DZ) eine wichtige Rolle bei der Generierung von iTreg spielen. Allerdings bestand weitestgehend Unklarheit darüber, welche DZ in welchem Reifungszustand dazu in der Lage sind, iTregs gegen peripher-exprimierte Selbstantigene zu induzieren. Steady-state migratorische DZ (ssmDZ) gelten in dieser Hinsicht als potentielle Kandidaten, da bekannt ist, dass diese DZ bereits unter homöostatischen Bedingungen Selbstantigene aus peripheren Geweben in die drainierenden Lymphknoten transportieren und dort T-Zellen präsentieren können. Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, den Phänotyp und die tolerogene Kapazität der ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten näher zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass ssmDZ einen semireifen MHC IIint CD40hi CD80/CD86int CCR7+ Phänotyp aufweisen und in vitro mit Hilfe von endogenem TGF-β iTregs induzieren können. Darüber hinaus belegt diese Arbeit zusammen mit weiteren Daten aus unserer Arbeitsgruppe, dass ssmDZ in transgenen K5mOVA-Mäusen zellassoziertes epidermales OVA aus der Haut in die drainierenden Lymphknoten transportieren und dort an CD4+ OVA-spezifische TZR-transgene OT-II T-Zellen präsentieren können. Innerhalb der ssmDZ konnten die Langerin+ dermalen DZ als die DZ-Subpopulation eingegrenzt werden, die für die Konversion von naiven OT-II T-Zellen in CD4+ CD25+ Foxp3+ iTregs verantwortlich war. Ferner zeigte sich, dass CD103 nicht als Marker für ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten herangezogen werden kann. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war, herauszufinden, welchen Einfluss der Transkriptionsfaktor RelB auf die partielle Reifung und Migration der ssmDZ hat. RelB ist ein Mitglied der NF-κB-Familie und wird mit der Reifung von DZ in Verbindung gebracht. Erste Experimente zeigten eine nukleäre Translokation von RelB in ssmDZ sowie eine verringerte Frequenz dieser DZ in den hautdrainierenden Lymphknoten von relB+/- Mäusen und Mäusen mit einer Defizienz für den RelB-Bindungspartner p52. Allerdings konnte bei Mäusen mit einer DZ-spezifischen RelB-Inaktivierung (RelBDCko Mäuse) eine erhöhte Frequenz an ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten festgestellt, die nicht auf einer Zunahme an DZ in der Haut der Tiere zurückzuführen war. Diese Ergebnisse legen einerseits die Vermutung nahe, dass es sich bei den beobachteten Effekte in den relB+/- Mäusen um DZ-extrinsische Auswirkungen auf die ssmDZ handelt. Andererseits scheint RelB unter homöostatischen Bedingungen die Erhaltung und Migration der ssmDZ eher negativ zu beeinflussen. Weitere durchflusszytometrische Analysen wiesen zudem darauf hin, dass RelB in ssmDZ die Expression von Reifungsmarkern nur partiell reguliert. So konnte auf den ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten von RelBDCko Mäusen eine erhöhte Expression von CD40 beobachtet werden, während andere Reifungsmarker wie MHC II, CD80 und CD86 nicht signifikant in ihrer Expression betroffen waren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zudem untersucht, wie sich eine RelB-Defizienz in DZ auf die Homöostase und Induktion von Tregs auswirkt. Die hierzu analysierten RelBDCko Mäuse wiesen eine erhöhte Frequenz und absolute Zellzahl an Tregs in allen untersuchten lymphatischen Organen (hautdrainierende Lymphknoten, Milz und Thymus) auf. Darüber hinaus war in diesen Organen auch eine verstärkte Proliferation der Tregs gegenüber den Kontrolltieren festzustellen. Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Proliferation der Tregs in RelBDCko Mäusen in den hautdrainierenden Lymphknoten sogar stärker ausfiel als in der Milz. RelB scheint somit die tolerogene Kapazität der DZ zur Regulation der Treg-Expansion im Thymus und in der Peripherie zu beeinflussen. Unter Verwendung von neutralisierenden αIL-2-Antikörpern konnte zudem belegt werden, dass die periphere Proliferation der Tregs in den RelBDCko Mäusen von IL-2 abhängig ist. Damit einhergehend zeigten erste Vorversuche eine erhöhte IL-2-Produktion in den peripheren lymphatischen Organen von RelBDCko Mäusen. Zusammenfassend legen die Daten dieser Arbeit den Schluss nahe, dass ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten in der Lage sind, Toleranz durch Induktion von iTregs gegen epidermale Selbstantigene zu induzieren. Untersuchungen an neuartigen Mäusen mit einer konditionalen RelB-Inaktivierung spezifisch in DZ deuten darauf hin, dass die Migration und Reifung von ssmDZ partiell durch RelB reguliert wird. Da Tregs eine Schlüsselrolle bei der Erhaltung der peripheren Toleranz einnehmen, ist die Beobachtung, dass eine RelB-Defizienz in allen DZ zu einer verstärkten Treg-Proliferation und somit zu einer veränderten Treg-Homöostase führt, ein intererssanter Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen.
N2  - Tolerance against self-antigens from peripheral tissues can be mediated through CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatory T cells (Tregs). These cells develop either during thymic T cell selection (nTregs) or by conversion from naive CD4+ CD25- Foxp3- T cells in peripheral lymphoid organs (induced Tregs, iTregs). During the last years, a role for dendritic cells (DC) in the generation of iTregs has been clearly established. However, the precise DC subset and maturation stage which are required to induce iTregs against peripheral self-antigens remain unknown. Steady-state migratory DC (ssmDC) are a good candidate to carry out such function, since these cells are able to transport self-antigen from peripheral tissues to draining lymph nodes under steady-state conditions. Thus one aim of this thesis was to define the phenotype and tolerogenic capacity of ssmDC in skin-draining lymph nodes. Here, we show that ssmDC display a partially mature MHC IIint CD40hi CD80/CD86int CCR7+ phenotype and that these DC used endogenous TGF-β to convert naive T cells into iTregs in vitro. This study, together with former data generated in our laboratory, demonstrate that in transgenic K5mOVA mice, ssmDC transport and present cell-associated epidermal OVA to CD4+ OVA-specific TCR-transgenic OT-II T cells in the skin-draining lymph nodes. We also identified langerin+ dermal DC cells among the different subsets of ssmDC, as the subset which mediates the conversion of naïve OT-II T cells into CD4+ CD25+ Foxp3+ iTregs. Furthermore, we observed that CD103 was not a suitable marker for ssmDC in skin-draining lymph nodes despite that it has been correlated with tolerogenic DC in the intestine. An additional aim of this work was to investigate the impact of the transcription factor RelB on the partial maturation and migration of ssmDC. RelB is a member of the NF-κB family and has been associated with DC maturation. Initial experiments showed nuclear translocation of RelB in ssmDC and in addition, relB+/- mice as well as mice with a deficiency of the RelB-binding partner p52 had a reduced migration of ssmDC to skin-draining lymph nodes. Nevertheless, the analysis of mice with a DC-specific ablation of RelB (RelBDCko mice) revealed an increased frequency of ssmDC in skin-draining lymph nodes which was not due to an increased number or altered distribution of DC in the skin. On the one hand, these data suggest that the effects on ssmDC seen in the relB+/- mice were mediated by DC-extrinsic mechanisms. On the other hand, the increase of ssmDC in RelBDCko mice indicated that RelB might be rather a negative regulator of ssmDC migration under homeostatic conditions. Moreover, RelB also affected the maturation of ssmDC partially, since ssmDC in the skin-draining lymph nodes of RelBDCko mice expressed more CD40 on their surface, while other maturation markers as MHC II, CD80 and CD86 were not significantly altered. Finally, it was investigated how RelB deficiency in DC affects the induction and homeostasis of Tregs. To this aim we examined RelBDCko mice in which we observed an increased frequency and absolute number of Tregs in all lymphatic organs analyzed (skin-draining lymph nodes, spleen and thymus). Furthermore, Tregs showed an increased proliferation in these organs compared to control mice. In particular, Tregs in RelBDCko mice proliferated more vigorously in the skin-draining lymph nodes compared to the spleen. Thus, RelB seems to influence the tolerogenic DC capacity by regulating the expansion of Tregs generated in the thymus as well as their peripheral maintenance. By using a neutralizing anti-IL-2 antibody, we could also demonstrate that the peripheral proliferation of Tregs in the RelBDCko mice was dependent on IL-2, indicating that production of IL-2 either by conventional T cells or DC themselves is affected through RelB deficiency. In accordance with this observation, preliminary experiments showed an increased IL-2 production in the peripheral lymphoid organs of RelBDCko mice. Taken together, the data of this study strongly suggest that ssmDZ are potent inducers of iTregs in response to epidermal self-antigens in skin-draining lymph nodes. Moreover, the analysis of a novel conditional mouse model with a DC-specific deletion of RelB indicated that the migration and maturation of ssmDC is partially regulated by RelB. Since Tregs play a key role in the maintenance of peripheral tolerance, our finding that a deficiency of RelB in all DC affects the proliferation and therefore the homeostasis of Tregs provides an interesting starting-point for further investigation.
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Nuklearfaktor Kappa B
KW  - Immuntoleranz
KW  - regulatorische T-Zellen
KW  - dendritic cell
KW  - NF-kappaB
KW  - regulatory T cells
KW  - immunologic tolerance
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72343
ER  - 
TY  - THES
A1  - Düll, Johannes
T1  - Untersuchungen zur aktivierungsabhängigen Phosphorylierung der MAP Kinasen von T Zellen, die durch  chimärische T Zellrezeptormoleküle aktiviert werden
T1  - Activation dependent phosphorylation of MAP Kinases with chimeric antigen receptors
N2  - Durch die im Labor der AG Topp standardisierte Verfahren konnten im Rahmen dieser Arbeit stabile T Zell Linien aus primär humanen CMV spezifischen T Zellen und CMV spezifischen T Zellen mit chimärischen Rezeptoren hergestellt werden. Die Anzahl der chimärischen Rezeptoren auf den unterschiedlichen T Zellinien ist nicht signifikant unterschiedlich und beträgt ca. 17000 Rezeptoren pro Zelle. Bei der Überprüfung des Lyseverhaltens CMV spezifischer T Zellen gegenüber CMV spezifischer T Zellen transduziert mit einem chimärischen Rezeptor zeigt sich das gleiche Lyseverhalten. Um die zeitliche Dynamik dieses Verhaltens besser darzustellen, wurde ein FACS basierter Lysierungsversuch selbstständig entwickelt und etabliert. Somit konnte herausgestellt werden, dass das Lyseverhalten der T Zelllinien sowohl der CMV spezifischen T Zellen als auch das der Erst- und Zweitgeneration- T Zelllinien CAR CD19z und CAR CD19/28z vergleichbar war. Alle genannten Zelllinien lysieren ihre Targetzellen sowohl in der Quantität als auch in der zeitlichen Dynamik vergleichbar. Dies ist die einzige Gemeinsamkeit der verglichenen T Zell Aktivierungssysteme. In allen anderen funktionellen Versuchen ist die Aktivierung der T Zellen über einen chimärischen Rezeptor dem der physiologischen Aktivierung über den T Zell Rezeptor unterlegen. Der Proliferationsversuch mit CFSE zeigt eindeutig, dass nur die T Zellen, die über den TCR aktiviert werden, das Potential haben, sich zu teilen. Die T Zellen, die über den CAR sowohl der ersten als auch der zweiten Generation aktiviert werden, teilen sich nicht. Der Defekt der CAR T Zellen zeigt sich auch in der Hochregulation von CD25, einem Aktivierungsmarker für T Zellen. Die T Zellen, die durch die chimärischen Rezeptoren sowohl der ersten als auch der zweiten Generation aktiviert werden, regulieren CD25 nicht so stark nach oben wie die T Zellen, die physiologisch durch den TCR aktiviert werden. Diese Minderaktivierung spiegelt sich auch in der Zytokinproduktion wieder. Auch hier zeigt sich die unvollständige Aktivierung der CAR T Zellen. In der intrazellulären Zytokinmessung sieht man, dass bei CAR T Zellen der ersten und zweiten Generation zum einen die Einzelzellen weniger IFNy produzieren, zum anderen die Gesamtzahl der Zellen, die Zytokine produzieren, weniger ist als im Vergleich zur TCR Aktivierung. Dieses Phänomen der defizienten Aktivierung und der funktionellen Defekte von CAR T Zellen ist bekannt. Dies konnte noch einmal unter standardisierten und kontrollierten Bedingungen bestätigt werden. Durch die relativ neue Methode der durchflusszytometrischen Bead Technologie konnte dies nun zum ersten Mal realisiert werden. Es zeigte sich, dass ein signifikanter Unterschied zwischen den verschiedenen Aktivierungsmodi der T Zellen besteht. Eine physiologische Aktivierung von T Zellen führt zu einer höheren Maximum-Phosphorylierung als eine Aktivierung über den Erstgeneration CAR. Der signifikante Unterschied zeigt sich bei den MAP Kinasen ERK, JNK und p38. Somit ist dies ein Hinweis, dass die Signaltransduktion auf breiter Ebene aufgrund des alleinigen Vorhandenseins der Zeta Kette bei den CAR CD19z T Zellen, defizient ist und nicht ausreicht für eine volle Aktivierung, die eine volle Funktionalität der T Zelle nach sich ziehen würde. Diese unzureichende Aktivierung soll durch die kostimulatorische Komponente CD28 beim Zweitgenerationrezeptor CAR CD19/28z aufgehoben werden. In der Proliferation, Zytokineproduktion und den Aktivierungsmarkern zeigt sich keine Verbesserung im Vergleich zum Erstgenerationrezeptor bei CMV spezifischen T Zellen. Dieses Ergebnis wird bestätigt und korreliert damit, dass es keinen Unterschied in der maximalen Phosphorylierung von ERK, JNK und p38 zwischen Erstgeneration CAR CD19z und Zweitgeneration CAR CD19/28z gibt. Somit ist dieses System geeignet, um aus dem Phosphorylierungsstatus von MAP Kinasen von CAR T Zellen auf die Funktionalität dieser T Zellen zu schließen.
N2  - Activation dependent phosphorylation of MAP kinases in t cells. These t cells were activated through a chimeric antigen recepptor system of the first and second generation. In CMV specific t cells are no differences in the strength of phosphorylation between first and second generation receptors.
KW  - T Zellen
KW  - Signaltransduktion
KW  - Chimärische Rezeptoren
KW  - Kostimulation
KW  - Adoptiver T Zell Transfer
KW  - T Zellen
KW  - Signaltransduktion
KW  - Chimärische Rezeptoren
KW  - Kostimulation
KW  - Adoptiver T Zell Transfer
KW  - T cells
KW  - signalling
KW  - chimeric antigen receptors
KW  - costimulation
KW  - adoptive t cell transfer
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85318
ER  - 
TY  - THES
A1  - Eckert, Lisa
T1  - Familienbasierte Assoziationsstudie des Kandidatengens des synaptosomal-assoziierten Proteins SNAP-25 bei ADHS
T1  - Family-based association study of the candidate gene of the synaptosomal-associated protein SNAP-25 in ADHD
N2  - Eine wesentliche Rolle hinsichtlich der Pathophysiologie der ADHS scheint der komplexe Prozess der Signaltransduktion an der neuronalen Synapse innezuhaben. Dieser wird bewerkstelligt durch ein komplexes Zusammenspiel sogenannter SNARE-Proteine, unter anderem dem synaptosomal-assoziiertem Protein SNAP-25. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung potentiell-funktioneller Varianten des Kandidatengens SNAP-25 auf eine Assoziation mit der ADHS in einer deutschen Stichprobe. Bei den untersuchten Single-Nukleotid-Polymorphsimen handelt es sich dabei um SNP rs6077690 im Promotorbereich und SNP rs363006 in Intron 8 des Kandidatengens SNAP-25, deren Assoziation mit der ADHS in der Fachliteratur beschrieben ist. Desweiteren wurde ein bis lang nicht untersuchter SNP,rs6039769 in diese Studie miteinbezogen.
N2  - This family based study was applied to detect preferential transmission of genetic variants of the candidate gene SNAP-25 in ADHD. As neurotransmission has been suggested to be a crucial factor in the pathophysiology of ADHD, genes encoding for synaptic proteins are supposed to be involved. One of the core proteins of this so called "SNARE-complex" is the synaptosomal-associated protein SNAP-25. According to meta-analyses it is one of the most validated candidate genes in ADHD. This study investigated the association of genetic variants of SNAP25, located in the putative promoter region SNP ( rs6077690 )of SNAP25 and a SNP ( rs363006 ) in intron 8, previously reported to be associated with ADHD. Furthermore another SNP( rs6039769 ), also located in the core promotor region, was checked for association with ADHD.
KW  - Aufmerksamkeits-Defizit-Syndrom
KW  - Kandidatengen
KW  - SNAP-25
KW  - synaptosomal-assoziiertes Protein
KW  - Assoziationsstudie
KW  - family-based association study
KW  - candidate gene
KW  - synaptosomal-associated protein SNAP-25
KW  - ADHD
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-75559
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TY  - THES
A1  - Effenberger, Madlen
T1  - Funktionelle Charakterisierung von YB-1 im Zytoplasma des Multiplen Myeloms
T1  - Functional Characterization of YB-1 in the Cytoplasm of Multiple Myeloma
N2  - Das Y-Box-bindende Protein 1 (YB-1) ist ein Vertreter der hochkonservierten Familie eukaryotischer Kälteschockproteine und ein DNA/RNA-bindendes Protein. In Abhängigkeit von seiner Lokalisation übernimmt es Aufgaben bei der DNA-Transkription oder mRNA-Translation. YB-1 ist ein potentielles Onkogen beim Multiplen Myelom (MM), dass in primären MM-Zellen exprimiert ist. Für die funktionellen Untersuchungen von YB-1 in der vorliegenden Arbeit wurden humane Myelomzelllinien (HMZL) verwendet, die als in vitro Modell dieser malignen B Zell-Erkrankung dienen. Aufgrund der potentiellen Expression von YB-1 im Zellkern und/oder Zytoplasma von HMZL, wurde zunächst die Lokalisation des Proteins bestimmt. Es konnte gezeigt werden, dass YB 1 in den HMZL ausschließlich im Zytoplasma lokalisiert ist. Eine Translokation von YB-1 in den Nukleus kann durch die Serin-Phosphorylierung (Aminosäure 102) in der Kälteschockdomäne induziert werden. Die analysierten Myelomzelllinien zeigen jedoch kein nukleäres YB 1 und keine S102-Phosphorylierung. Diese Ergebnisse stützen die These, dass die Regulation der mRNA-Translation im Zytoplasma die vorherrschende Funktion von YB-1 beim MM ist. YB-1 könnte über diesen Mechanismus seine anti-apoptotische Wirkung vermitteln und die MM-Zellen vor genotoxischem Stress schützen. Um YB-1-regulierte mRNAs zu identifizieren wurden YB 1-Immunpräzipitationen mit zwei HMZL, einer Maus-Plasmozytomzelllinie und einem primären Maus-Plasmazelltumor durchgeführt. Zu den YB-1-gebundenen mRNAs gehören Translationsfaktoren und ribosomale Proteine, die eine starke Beteiligung von YB-1 beim RNA-Metabolismus bestätigen. In der vorliegenden Arbeit wurden spezifisch zwei mRNA-Kandidaten untersucht, die für den malignen Phänotyp von MM-Zellen wichtig sein können: das translationell kontrollierte Tumorprotein TCTP und MYC. Sowohl TCTP als auch MYC wurden bereits in Zusammenhang mit der Proliferation und Apoptose-Resistenz von malignen Zellen beschrieben. Die immunhistochemische Untersuchung der Knochenmarkbiopsien von MM-Patienten ergab eine gute Ko-Expression von YB-1 und TCTP in intramedullären MM-Zellen, während MYC erst in extramedullärem MM-Tumormaterial verstärkt mit der hohen YB 1-Expression korreliert. Die funktionellen Analysen der Arbeit haben gezeigt, dass YB 1 für die Translation der TCTP- und MYC-mRNA essentiell ist. Es kontrolliert die Verteilung dieser mRNAs zwischen translationell aktiven und inaktiven messenger Ribonukleoprotein-Partikeln. Die shRNA-vermittelte Reduktion von YB-1 führte zur Hemmung der TCTP- und MYC-Translation in der Phase der Initiation. Um den Einfluss der Kandidaten auf das Überleben der HMZL zu untersuchen, wurden proteinspezifische Knockdown-Experimente durchgeführt. Beim shRNA-vermittelten TCTP-Knockdown konnten keine Auswirkungen auf die Proliferation oder Viabilität von MM-Zellen beobachtet werden. Im Gegensatz dazu ist MYC für das Überleben und Wachstum der HMZL ausschlaggebend, denn der MYC-Knockdown induzierte Apoptose. Wie beim YB 1-Knockdown war ein Anstieg der Caspase-Aktivität und der Zusammenbruch des mitochondrialen Membranpotentials in den HMZL nachweisbar. Da es beim MYC-Knockdown gleichzeitig zur einer Reduktion der YB 1-Protein- und mRNA-Expression kam, wurde der Einfluss von MYC auf die Transkription des YB-1-Gens untersucht. Mit Hilfe von embryonalen Mausfibroblasten, die ein induzierbares MYC als Transgen besitzen, konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung von MYC mit einer Zunahme der YB-1-mRNA einher geht. YB-1 ist somit ein direktes Zielgen des Transkriptionsfaktors MYC. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit haben zum ersten Mal ein gegenseitiges regulatorisches Netzwerk aufgezeigt, in dem YB 1 transkriptionell durch MYC reguliert wird und YB-1 für die Translation der MYC-mRNA essentiell ist. Die Ko-Expression beider Proteine trägt zum Wachstum und Überleben von malignen Plasmazellen bei.
N2  - The Y-box binding protein 1 (YB-1) is a member of the highly conserved coldshock-domain protein family and a DNA/RNA-binding protein. Therefore YB-1 can be involved in DNA transcription or mRNA translation depending on its localization in the cell. YB-1 is a potential oncogene in Multiple Myeloma (MM) and is expressed in primary MM cells. Human myeloma cell lines (HMCLs), which serve as the in vitro model for this B-cell malignancy, were used to functionally characterize YB-1 in MM. In this study it was shown that the YB-1 protein is expressed exclusively in the cytoplasm of HMCLs. Its translocation into the nucleus can be induced through the phosphorylation of a serine residue (amino acid 102) in the coldshock-domain of the protein. The analyzed myeloma cell lines are negative for nuclear YB-1 and the S102-phosphorylation. These results support the hypothesis that the regulation of mRNA translation in the cytoplasm is the primary function of YB-1 in MM. Through this mechanism YB-1 could mediate its anti-apoptotic effects and protect MM cells against genotoxic stress. To identify YB-1 regulated mRNAs in the cytoplasm immunoprecipitations of two HMCLs, one mouse plasmacytoma cell line and one primary mouse plasma cell tumor were performed. YB-1 bound mRNAs include translation factors and ribosomal proteins, which confirms the strong participation of YB-1 in the metabolism of RNAs. In the present study two mRNA candidates were specifically investigated which might be important for the malignant phenotype of MM cells: the translationally controlled tumor protein (TCTP) and MYC. Both, TCTP and MYC have been described in conjunction with proliferation and apoptosis-resistance of malignant cells. The immunohistochemical staining of bone marrow biopsies from MM patients revealed a good co-expression of YB-1 and TCTP in intramedullary MM cells, whereas MYC and YB-1 correlate strongly with each other in extramedullary MM tumors. The functional analysis of this study showed, that YB-1 is essential for the translation of TCTP and MYC mRNA. It controls the distribution of these mRNAs between translationally active and inactive messenger ribonucleoprotein particles. The shRNA-mediated reduction of YB-1 expression inhibits TCTP and MYC translation in the initiation phase. To investigate the influence of the candidates for HMCL survival protein-specific knockdown experiments were performed. The TCTP knockdown showed no effect on proliferation or viability of the analyzed MM cells. In contrast, MYC is crucial for MM cell survival and growth, as the knockdown induced apoptosis. Comparable with the performed YB-1 knockdown experiments apoptosis induction was verified here by an increase of activated caspases and disruption of the mitochondrial membrane potential in HMCLs. Interestingly, the knockdown of MYC also reduced YB-1 protein and mRNA expression. To investigate the influence of MYC on YB-1 gene transcription mouse embryonic fibroblasts (MEFs) from MYC transgenic animals were used. The activation of MYC protein in these cells induced YB-1 mRNA expression, showing that YB-1 is a direct target of the transcription factor MYC. The work presented here revealed for the first time a feed-forward loop of YB-1 and MYC expression in MM cells. In this loop YB-1 is transcribed by MYC and YB-1 is essential for MYC mRNA translation. Consequently, both proteins mutually up-regulate each other via combined transcriptional/translational activity to support cell growth and survival of malignant plasma cells.
KW  - Plasmozytom
KW  - Apoptosis
KW  - RNS-Bindungsproteine
KW  - Myc
KW  - Cytoplasma
KW  - YB-1
KW  - mRNA-Translation
KW  - TCTP
KW  - Multiples Myelom
KW  - Transkription
KW  - YB-1
KW  - mRNA translation
KW  - TCTP
KW  - multiple myeloma
KW  - transcription
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76816
ER  - 
TY  - THES
A1  - Egenberger, Brigitte
T1  - Identifizierung einer Aminosäure im Transportweg des organischen Kationentransporters 1, deren Mutation Strukturänderungen beim Transport beeinflusst
N2  - Die organischen Kationentransporter der SLC22-Familie spielen eine Schlüsselrolle bei der Aufnahme, Ausscheidung und Verteilung vieler kationischer Medikamente und endogener Substanzen. Der erste klonierte organische Kationentransporter rOCT1 (OCT1 aus der Ratte) wurde bisher eingehend funktionell charakterisiert. rOCT1 ist elektrogen, transportiert organische Kationen unterschiedlicher Struktur wie z.B. Cholin, Tetraethylammonium (TEA) oder das Neurotoxin 1 Methyl-4-Phenylpyridinium (MPP) und wird durch verschiedene Substanzen wie beispielsweise Tetrabutylammonium (TBuA) inhibiert. Für die Entwicklung und Optimierung von Medikamenten ist ein besseres Verständnis der strukturellen Grundlage der polyspezifischen Substraterkennung und des Transportprozesses von entscheidender Bedeutung. Durch modellgestützte Mutagenese konnte für rOCT1 ein großer Spalt identifiziert werden, der von acht Transmembranhelices (TMHs) geformt wird und die putative Substratbindungstasche mit überlappenden Bindungsdomänen beinhaltet. Mittels der „Voltage-Clamp-Fluorometrie“ können Konformationsänderungen von rOCT1 während des Transportzyklus sichtbar gemacht werden. Unter Verwendung dieser Methode wurden spannungsabhängige Fluoreszenzänderungen in den Positionen 260, 380 und 483 der TMHs 5, 8 und 11 nachgewiesen. Interaktionen mit den Substraten Cholin und MPP sowie dem nicht transportierten Inhibitor TBuA von außen wirkten sich unterschiedlich auf die Bewegungen in den drei Positionen aus. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass rOCT1 spannungsabhängige Konformationen einnimmt, bei deren Änderungen sich mindestens drei Transmembrandomänen (TMH 5, TMH 8 und TMH 11) bewegen und dass in Gegenwart von organischen Kationen die Spannungsabhängigkeit der Transporterkonformation beeinflusst wird. Des Weiteren wurde eine kritische Position innerhalb oder nahe der Substratbindungstasche von rOCT1 identifiziert, mit deren Hilfe der Transportweg irreversibel blockiert werden kann. In Position 478 wurde das Glycin durch ein Cystein ersetzt, das mittels des SH Gruppenreagenzes [2-(Trimethylammonium)ethyl] methanethiosulfonat Bromid (MTSET) kovalent modifiziert werden konnte. Diese Modifikation bewirkte eine starke Hemmung des Transports verschiedener Substrate wie z.B. Cholin, TEA oder MPP. Anhand von Bindungsstudien konnte gezeigt werden, dass die Bindung von MPP durch die MTSET Modifizierung in der nach außen gerichteten Konformation verhindert wurde. Die Einführung des Cysteins in Position 478 erhöhte die Affinität von TBuA und beeinflusste außerdem die substrat- und spannungsabhängigen Konformationsänderungen. Hierbei zeigte sich, dass in zwei der drei Positionen (260 und 483) die Fluoreszenzantwort des leeren Transporters verändert wurde. Neben den Fluoreszenzen im Gleichgewichtszustand wurden auch die Zeitkonstanten der Fluoreszenzantworten durch die Position 478 beeinflusst. Durch die Einführung eines Serins oder Threonins in diese Position konnten die Effekte des Cysteins 478 in Position 483 nachgeahmt werden. Die Blockierung des Transportwegs durch MTSET veränderte die Bewegungen des leeren Transporters in Position 260 und 483 kaum, während in Position 380 eine deutliche Reduktion der Fluoreszenzantwort gemessen wurde. Auch die substratabhängigen Fluoreszenzänderungen wurden in der Position 483 deutlich reduziert. Insgesamt weisen diese Daten darauf hin, dass rOCT1 Konformationsänderungen durchläuft, die spannungs- und substratabhängig sind und durch die Position 478 beeinflusst werden.
N2  - Organic cation transporters of the SLC22-family play a pivotal role in the absorption, elimination and distribution of many cationic drugs and endogenous compounds. The first cloned organic cation transporter rOCT1 (rat OCT1) was extensively characterized. rOCT1 is electrogenic and transports a variety of organic cations with very different structures e.g. choline, tetraethylammonium (TEA) and the neurotoxin 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP). In addition rOCT1 is inhibited by various compounds such as tetrabutylammonium (TBuA). For the development and optimization of drugs it is fundamental to understand the structural basics of polyspecific substrate binding and of the transport process. By using model-based mutagenesis, a large cleft of rOCT1 was identified, which is formed by eight transmembrane helices (TMH) and contains the putative substrate binding pocket with overlapping binding domains. Conformational changes of rOCT1 during the transport cycle can be identified by using the “voltage-clamp-fluorometry” technique. Employing this method, potential-dependent fluorescence changes were identified in the positions 260, 380 and 483 in the TMHs 5, 8 and 11. Interactions of the substrates choline and MPP as well as the non-transported inhibitor TBuA acting from the outside, had an individual influence on the movements at these three positions. The results demonstrate that rOCT1 adopts different potential-dependent conformations and that at least three different transmembrane domains (TMH 5, TMH 8 and TMH 11) move during the conformational changes. Additionally, the results suggest that the potential-dependence of the transporter’s conformations is influenced by the presence of organic cations. Furthermore, a critical position was identified within or close to the substrate binding pocket of rOCT1. By modification of this position the transport pathway could be blocked. The replacement of glycine 478 with cysteine allows a covalent modification of this cysteine with an SH-group reagent [2-(Trimethylammonium)ethyl] methanethiosulfonate bromide (MTSET). This modification inhibited the transport of several substrates such as choline, TEA or MPP. With the help of binding studies, we could show that the binding of MPP in the outward facing conformation was prevented by the modification with MTSET. The introduction of cysteine in position 478 increased the affinity of TBuA and also influenced the substrate- and potential-dependent conformational changes. Specifically, it was found that the fluorescence response of the empty transporter changed in two of three positions (260 and 483). Apart from the fluorescence in the state of equilibrium, the time constants of the fluorescence responses were also influenced by the position 478. The effects of cysteine 478 could be mimicked in position 483 by the introduction of a serine or threonine in position 478. The blockage of the transport pathway by MTSET hardly changed the movement of the empty transporter in positions 260 and 483, whereas a clear reduction of the fluorescence response was measured in position 380. Additionally, the substrate-dependent fluorescence changes were reduced clearly in position 483. In conclusion, the data indicate that rOCT1 undergoes conformational changes, which are substrate- and potential-dependent and are influenced by the position 478.
KW  - Organische Kationentransporter
KW  - Organic cation transporter
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72930
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ehrig, Klaas
T1  - Effects of stem cell transcription factor-expressing vaccinia viruses in oncolytic virotherapy
T1  - Effekte von Stammzell-Transkriptionsfaktor exprimierenden Vaccinia Viren in onkolytischer Virotherapie
N2  - Krebserkrankungen bleiben auch im Jahr 2012 die zweithäuftigste Todesursache in der industralisierten Welt. Zusätzlich hat die Etablierung der Krebsstammzell-Hypothese grundsätzliche Auswirkungen auf die Erfolgsaussichten konventioneller Krebstherapie, wie Chemotherapie oder Strahlentherapie. Deswegen ist es von gröβter Notwendigkeit, dass neue Ansätze zur Krebstherapie entwickelt werden, die den Ausgang der Behandlung verbessern und zu weniger Nebenwirkungen führen. Diverse vorklinische Studien haben gezeigt, dass die onkolytische Virotherapie mit Vaccinia-Viren ein potentes und gut tolerierbares neues Werkzeug in der Krebstherapie darstellt. Die Effizienz des Vaccinia-Virus als Therapeutikum allein oder in Kombination mit Strahlen- oder Chemotherapie wird aktuell in mehreren klinischen Studien der Phasen I & II getestet. Krebsstammzellen und Stammzellen teilen eine Vielzahl von Eigenschaften, wie die Fähigkeit zur Selbst-Erneuerung und Pluripotenz, Stilllegung der Zellproliferation, Resistenz gegen Medikamente oder Bestrahlung, die Expression von diversen Zelloberflächen-molekülen, die Aktivierung und Hemmung spezifischer Signaltransduktionswege oder die Expression von Stammzell-spezifischen Genen. In dieser Arbeit wurden zwei neue rekombinante Vaccinia-Viren entwickelt, welche die Stammzell-Transkriptionsfaktoren Nanog (GLV-1h205) und Oct4 (GLV-1h208) exprimieren, um tiefere Einblicke in die Rolle dieser Masterregulatoren in der Entstehung von Krebs und ihrem Einfluss auf die onkolytische Virotherapie zu gewinnen. Das Replikationspotential beider Virusstämme in menschlichen A549-Zellen und PC-3-Zellen wurde anhand von Replikations-Assays bestimmt. Die Expression der Virus-spezifischen Markergene Ruc-GFP und beta-Galaktosidase, wie auch die Expression der Transkriptionsfaktoren Nanog und Oct4 wurde mit Hilfe von RT-PCR, SDS-PAGE und Western blotting, sowie immunozytochemischen Experimenten nachgewiesen. Des Weiteren wurde der Einfluss einer GLV-1h205-Infektion von A549-Zellen auf den Zellzyklus untersucht. Zudem wurde die Bedeutung der Virus-vermittelten Transkriptionsfaktor-Expression auf die Behandlung von subkutanen A549-Tumoren in einem Xenograft-Modell untersucht. Zur Untersuchung, ob die beobachteten Vorteile in der Behandlung von Lungenadenokarzinomen in Mäusen mit GLV-1h205 Promoter- oder Transkriptionsfaktor-abhängig sind, wurde ein Kontroll-Virus (GLV-1h321) hergestellt, dass für eine unfunktionale Nanog-Mutante codiert. Mittels SDS-PAGE und Western blotting sowie Immunozytochemie wurde die Transgen-Expression analysiert. Ein weitere Aspekt dieser Arbeit war die Fragestellung, ob sich das onkolyische Vaccinia-Virus GLV-1h68 eignet, als neues und weniger invasives Therapeutikum effizient Darmkrebszellen zu infizieren um sich in ihnen zu replizieren und diese anschlieβend zu lysieren. Ein derartiger Therapieansatz würde besonders im Hinblick auf spät diagnostizierten, metastasierenden Darmkrebs eine interessante Behandlungsalternative darstellen. Virale Markergen-expression wurde anhand von Fluoreszenzmikroskopie und FACS-Analyse untersucht. Desweiteren wurde gezeigt, dass die einmalige Administration von GLV-1h68 in mindestens zwei verschiedenen Darmkrebszelllinien zu einer signifikanten Inhibierung des Tumorwachstums in vivo und zu signifikant verbessertem Überleben führt. Der Transkriptionsfaktor Klf4 wird zwar stark in ruhenden, ausdifferenzierten Zellen des Darmepithels exprimiert, ist hingegen bei Darmkrebs generell dramatisch herabreguliert. Die Expression von Klf4 führt zu einem Stop der Zellproliferation und inhibiert die Aktivität des Wnt-Signalweges, indem es im Zellkern an die Transaktivierungsdomäne von beta-Catenin bindet. Um die Behandlung von Darmkrebs mit Hilfe onkolytischer Virotherapie weiter zu verbessern, wurden verschiedene Vaccinia-Viren (GLV-1h290-292) erzeugt, die durch verschiedene Promoterstärken die Expression unterschiedlicher Mengen an Tumorsuppressor Klf4 vermitteln. Die anfängliche Charakterisierung der drei Virusstämme mittels Replikations-Assay, Zytotoxizitätstudien, SDS-PAGE und Western blotting, Immunozytochemie sowie die Analyse der Proteinfunktion mit Hilfe von qPCR- und ELISA-Analysen zur Bestimmung von zellulärem beta-Catenin, zeigten eine Promoter-abhängige Expression und Wirkung von Klf4. Für weitere Analysen wurde das Virus GLV-1h291 gewählt, welches nach Infektion die gröβte Menge an Klf4 produziert und zusätzlich durch die C-terminale Fusion einer TAT Transduktionsdomäne Membran-gängig gemacht (GLV-1h391). Die erhaltenen Befunde machen das Klf4-TAT-kodierende Vaccinia-Virus GLV-1h391 zu einem vielversprechenden Kandidaten für eine Behandlung von Darmkrebs beim Menschen.
N2  - Cancer remains the second leading cause of death in the industrialized. The data from many different studies investigating the nature of cancer-initiating cells coined the description ‘cancer stem cells’ and has major implications on conventional cancer therapy. Thus, to improve the outcome of cancer treatment and to lower negative side effects, the development of novel therapeutic regimens is indispensable. It has been demonstrated in many preclinical studies that oncolytic virotherapy using vaccinia virus may provide a powerful and well-tolerable new tool in cancer therapy which is currently investigated in several clinical trials (Phase I & II) as stand-alone treatment or in combination with conventional cancer therapy. Cancer-initiating cells and stem cells share a variety of characteristics like the ability to self-renew, differentiation potential, quiescence, drug and radiation resistance, activation and inhibition of similar signaling pathways as well as expression of cell surface markers and stem cell-related genes. In this work, two new recombinant vaccinia viruses expressing the transcription factors Nanog (GLV-1h205) and Oct4 (GLV-1h208) were engineered to provide deeper insight of these stem cell master regulators in their significance of cancer-initiation and their impact on oncolytic virotherapy. Both viruses were analyzed for their replication potential in A549 and PC-3 human cancer cells. Marker gene expression was assessed by RT-PCR, SDS-PAGE and Western blotting, ELISA or immunocytochemistry.Furthermore, the effect of GLV-1h205 infection on the cell cycle in A549 cells was analyzed. Next, the effects of virus-mediated expression of stem cell transcription factors on therapeutic efficacy and survival rates in A549 xenograft mouse models was analyzed. A non-functional Nanog mutant-expressing virus strain (GLV-1h321) was engineered to analyze whether the observed therapeutic benefits were promoter- or payload-driven. Furthermore, this study analyzed the potential of GLV-1h68 to infect, replicate in, and lyse colorectal cancer cell lines to study whether oncolytic vaccinia viruses can be potential new and less invasive treatment regimens for late stage colorectal cancer. Marker gene expression was assessed by fluorescence microscopy and FACS. The transcription factor Klf4 is highly expressed in quiescent, terminally differentiated cells in the colonic epithelium whereas it is dramatically downregulated in colon cancers. Klf4 expression leads to cell growth arrest and inhibits Wnt signaling by binding to beta-catenin. To further improve the treatment of colorectal cancers, new recombinant vaccinia viruses (GLV-1h290-292) mediating the expression of differing amounts of the tumor suppressor Klf4 by using different promoter strengths were engineered. Initial characterization of recombinant vaccinia viruses expressing Klf4 by replication assay, cell viability assay, SDS-PAGE and Western blotting, immuncytochemistry and analysis of protein functionality by qPCR and ELISA analysis for cellular beta-catenin expression, demonstrated promoter strength-dependent expression of and impact of Klf4. To further boost the effects of tumor suppressor Klf4, a vaccinia virus strain expressing Klf4 with a C-terminal fusion of the TAT transduction domain (GLV-1h391) was engineered. Treatment of HT-29 non-responder tumors in vivo with GLV-1h291 and GLV-1h391 led to significant tumor growth inhibition and improved overall survival compared to GLV-1h68. This makes the Klf4-TAT expressing GLV-1h391 a promising candidate for the treatment of colorectal cancer in man.
KW  - Lungenkrebs
KW  - Darmkrebs
KW  - Vaccinia-Virus
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - Cancer
KW  - Vaccinia virus
KW  - oncolytic virotherapy
KW  - stem cells
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85139
ER  - 
TY  - THES
A1  - Eirich, Elisa
T1  - Glutamaterge Kandidatengene in der Nahinfrarotspektroskopie
T1  - Gultametergic promoter polymorphisms in near infrared spectroscopy
N2  - Kognitive Defizite in Aufgaben, welche die präfrontale Hirnfunktion, wie das Arbeitsgedächtnis und die Wortflüssigkeit, involvieren, gelten als Schlüssel-komponent der Schizophrenie. Dies führte zur „Hypofrontalitätsthese der Schizophrenie“, die allgemein anerkannt ist, obwohl sie sich bislang definitiver molekularer Grundlagen entbehrt. Störungen der glutamatergen Neuro-transmission mögen eine Rolle spielen, jedoch wurden andere Komponenten bisher kaum untersucht. Kürzlich wurde die Promotorregion von NOS-I, die Einfluss auf glutamaterge Neurotransmission nimmt, wiederholt mit Schizophrenie assoziiert. Daher untersuchten wir zwei funktionale Promoter-Polymorphismen des NOS1-Gens hinsichtlich ihres Einflusses auf die präfrontale Hirnfunktion schizophrener Patienten. Einer der beiden Promoter-Polymorphismen (rs41279104), dessen selteneres Allel zu reduzierter Expression des NS1-Transkriptes führt, wurde bereits als Risikovariante für schizophrene Psychosen beschrieben. Es wurden 43 an chronischer Schizophrenie leidende Patienten sowie 44 gesunde Kontrollpersonen für rs41279104 und NOS1 Exon 1f-VNTR genotypisiert und mittel funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS untersucht, während sie eine Arbeitsgedächtnis- (N-Back-Test) und eine Wortflüssigkeitsaufgabe (VFT) bearbeiteten, die als Indikator für präfrontale Hirnfunktionen etabliert sind. Nach dem Matching hinsichtlich des Genotypes verblieben Verhaltens- und Hirnaktivierungsdaten von 26 Patienten und 28 Kontrollen, die zu rs41279104 und NOS1 ex1f-VNTR in Beziehung gesetzt wurden. Gesunde Kontrollen zeigten eine signifikante Aktivierung großer Areale des lateralen präfrontalen Cortex während beider Aufgaben, wohingegen Aufgaben-assoziierte Veränderungen der cerebralen Oxygenierung bei Patienten signifikant reduziert waren. Schizophrene Patienten bearbeiteten außerdem beide Aufgaben schlechter. Das rs41279104 Risikoallel (Genotyp AA/AG) konnte mit langsamerer Reaktionszeit im 2-Back-Test sowie bei Patienten mit reduzierter rechtshemisphärischer Aktivierung des frontalen Cortex während des VFT in Verbindung gebracht werden. Unsere fNIRS-Daten erweitern vorangegangene Studien, welche eine gestörte präfrontale Hirnfunktion bei Schizophrenie andeuten und lassen darauf schließen, dass eine genetische Variation von NOS1 eine Rolle in dieser kognitiven Dysfunktion spielt, womöglich durch Beeinflussung glutamaterger Neurotransmission.
N2  - Cognitive deficits in tasks involving the prefrontal cortex such as working memory or verbal fluency are a key component of schizophrenia. This led to the hypofrontality hypothesis of schizophrenia, which is widely accepted even though molecular underpinnings are elusive. While disturbances of glutamatergic neurotransmission might play a role, other components have rarely been investigated. Recently, the promoter region of nitric oxide (NO) synthase-I (NOS-I, encoded by the gene NOS1), impacting on prefrontal glutamate transmission, has repeatedly been associated with schizophrenia. We have thus tested whether an associated schizophrenia risk variant (rs41279104), leading to reduced expression of the transcript, influences prefrontal brain functioning. 43 patients suffering from chronic schizophrenia and 44 controls were genotyped for NOS1 rs41279104 and investigated by means of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS), while completing a working memory task (2-back test) and a verbal fluency test (VFT). After matching for genotype, behavioral and brain activation data of 26 patients and 28 comparable controls were correlated to rs41279104. Healthy controls showed significant activation of large parts of the lateral prefrontal cortex during both tasks, whereas task-related changes in oxygenation were significantly reduced in patients. Schizophrenic patients also performed worse in both tasks. The NOS1 schizophrenia risk genotype rs41279104 AA/AG was associated with slower reaction time in the 2-back task, as well as with reduced right-hemispheric activation of the frontal cortex for the VFT in patients only. Our fNIRS data extend previous studies suggesting disturbed prefrontal functioning in schizophrenia and suggest that genetic variation of NOS1 has a role in cognitive dysfunctioning, probably by mediating glutamatergic tone.
KW  - Schizophrenie
KW  - Arbeitsgedächtnis
KW  - NO-Synthase-I
KW  - nNOS
KW  - Promoterpolymorphismen
KW  - präfrontale Hirnfunktion
KW  - NIRS
KW  - NO-Synthase-I
KW  - nNOS
KW  - promoter polymorphism
KW  - prefrontal functioning
KW  - NIRS
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73310
ER  - 
TY  - THES
A1  - Eisermann, Philip
T1  - Wirkmechanismus neuartiger Adjuvantien bei einer Herpes-Virus-Vakzine: Welche Rolle spielen NK-Zellen?
T1  - Mechanism of action of novel herpes vaccine adjuvants: the relative role of NK cells
N2  - 2,3-Dipalmitoyl-S-Glycerylcystein (Pam2Cys), ein Toll-like-Rezeptor 2 (TLR2)-Ligand, aktiviert dendritische Zellen und erhöht die Expression von HLA-DR auf deren Zelloberfläche. Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) können über die Ausschüttung von Zytokinen das erworbene Immunsystem stimulieren. Zudem weist die Entdeckung von HLA-DR auf NK-Zellen, besonders auf CD56bright-NK-Zellen, auf eine Verbindung zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem hin. Gekoppelt an ein immundominantes Peptidepitop aus dem Glykoprotein D des Herpes-Simplex-Virus (HSV) Typ 2, wurde Pam2Cys in dieser Arbeit als potentieller lipopeptidbasierter HSV-Impfstoff eingesetzt, um die Effekte dieser Vakzine auf NK-Zellen zu untersuchen. Die Einflüsse der Vakzine wurden anhand der CD69-, HLA-DR- und TLR2-Expression auf und in NK-Zellen nach Inkubation mit Pam2Cys untersucht. Die Analyse der Gesamt-NK-Zellpopulation ließ nur mit Hilfe der quantitativen Real-Time-PCR einen signifikanten Anstieg der TLR2-Expression erkennen, jedoch nicht durchflusszytometrisch. Inkubierte NK-Zellen zeigten deutlich mehr HLA-DR auf der Zelloberfläche, als unstimulierte NK-Zellen. Die Untersuchung der zwei großen NK-Zellsubpopulationen, CD56bright und CD56dim, ergab, dass stimulierte CD56bright-Zellen wesentlich mehr HLA-DR und TLR2 aufwiesen, als stimulierte CD56dim-Zellen. Die Expression des Aktivierungsmarkers CD69 stieg in der Gesamtpopulation der NK-Zellen nicht in signifikantem Maße an, zeigte jedoch eine Zunahme nach Inkubation mit den Pam2Cys-Molekülen. Die Aufnahme der Lipopeptide in NK-Zellen wurde mit der konfokalen Mikroskopie bestätigt. Diese Ergebnisse zeigen, dass die hier verwendete HSV-Vakzine von NK-Zellen aufgenommen wird und sie die Ausbildung von Oberflächenrezeptoren auf diesen Zellen moduliert. Insbesondere die Expressionssteigerung von HLA-DR auf CD56bright-NK-Zellen deutet auf die Fähigkeit dieser Zellen hin, Antigene zu präsentieren und stellt einen weiteren Mechanismus vor, der eine impfstoffbezogene Immunantwort unterstützen kann. Die vorliegende Arbeit bildet eine Basis für weiterführende Studien an NK-Zellen hinsichtlich der Antigenpräsentation im Allgemeinen und der Antigenpräsentation nach Stimulation durch eine Vakzine im Besonderen.
N2  - The Toll-like receptor 2 (TLR2) ligand 2,3-Dipalmitoyl-S-Glycerylcystein (Pam2Cys) enhances the surface expression of HLA-DR on dendritic cells and activates them. Natural killer cells (NK cells) may stimulate the adaptive immune system via the production of cytokines. Furthermore the detection of HLA-DR on NK cells, especially on CD56bright NK cells, hints at a connection between innate and adaptive immunity. In this study Pam2Cys was used as a potential lipopeptide-based HSV vaccine attached to an immunodominant epitope in herpes simplex virus (HSV) type 2 glycoprotein D. The effects of this vaccine on NK cells were analysed here. Examination of the influence of this vaccine was performed by measuring the expression of CD69, HLA-DR and TLR2 on and in NK cells after incubating them with Pam2Cys. Using quantitative real-time PCR, a significant increase of TLR2-mRNA in the entire NK cell population was detectable; however flow cytometry was not able to confirm these results. Incubated NK cells showed considerably more HLA-DR than unstimulated NK cells. Analysis of the two big NK cell subpopulations, CD56bright and CD56dim, revealed essentially more HLA-DR and TLR2 on stimulated CD56bright cells, compared to stimulated CD56dim cells. Expression of the activation marker CD69 after incubation was not triggered significantly on NK cells altogether; nevertheless an increase could be measured. Confocal microscopy confirmed an uptake of lipopeptides into NK cells. These data demonstrate the surface receptor modulation on NK cells by a potential HSV vaccine and the ability of NK cells to endocytose Pam2Cys. Particularly, the increase of HLA-DR on CD56bright NK cells points at the ability of these cells to present antigens, introducing a new mechanism able to support a potent immune response to a vaccination. This study provides a basis for further work on NK cells in terms of antigen presentation in general and antigen presentation after stimulation by a vaccine in particular.
KW  - Herpes simplex
KW  - Adjuvans
KW  - Toll-like-Rezeptor
KW  - Pam2Cys
KW  - herpes simplex
KW  - adjuvant
KW  - Toll-like receptor
KW  - Pam2Cys
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-75966
N1  - die Arbeit wurde am Zentrallabor der Stiftung Juliusspital, Akademisches Lehrkrankenhaus der Universität Würzburg, gefertigt
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ejikeme, Ndubuisi Reginald
T1  - Corruption in Nigeria: A Manifestation of Bad Governance. (A Socio-ethical Survey in the light of the Social Teachings of the Church: With particular reference to Gaudium et Spes and Populorum Progressio)
T1  - Korruption in Nigeria : ein Beispiel für eine schlechte Regierung. Eine sozio-ethische Untersuchung in Hinsicht auf die Soziallehre der Kirche: mit teilweisem Bezug auf das "Gaudium et Spes" und "Populorum Progressio"
N2  - Human society understands itself as a place where man enjoys an authentic human existence. In the society therefore, man should have all the basic necessities of life. The universal destination of all the created goods as God intends it, is for the good use of man in order to live a fulfilled human life. In so far as, man is the source, the focus and the end of all economic and social life, this must be respected. In order to enhance his dignity as the imago Dei , man has natural right to all the created goods. However, there are tools that make this situation possible. One of such tools is governance which is the means of organising the created things in the society for the common good. The ultimate goal and purpose of the society is the good of man. If the goods are not brought to this use, there exist socio-ethical problems. There are so many socio-ethical ills in the world today, because of the denial of the created good to some people by the organisers of the society. The social ills include armed robbery, corruption of all sorts, official lies and deceit. These constitute a complex social problem as regards their justification in the society. Subsequently, of all these social ills in the world today, corruption is the most devastating. Most people acknowledge this fact, but some others see it only as a means of survival, especially in countries that seem to appreciate or favour rigid capitalism, whereby wealth is power. Corruption is a common phenomenon in human society, and it is as old as the human society. Otive Igbuzor confirms it thus, “Corruption is as old as the society and cuts across nations, cultures, races and classes of people.” Corruption knows no bound. At any rate, corrupt practices vary from country to country and even within a country it also varies from section to section in its intensity and propensity. However, the manner with which it is manifesting itself presently accounts for its recent addition to the dictionary of the most global social problems. Unfortunately, nobody admits that he is corrupt and yet corruption as a social problem is widespread. In this light, Lightowler Brain observes that, “Worldwide corruption is by its nature generally hidden, but nevertheless insidious and as potentially dangerous to society.” It affects the society adversely, and therefore leads to misery of some members of the society. In this line, Peter Eigen argues, “Corruption is a daunting obstacle to sustainable development, and results in a major loss of public funds needed for basic necessities of life, both in developed and developing countries.” These are the devastating effects of corruption. The word corruption provokes an active discussion and condemnation among all classes of people in the society. It can be situated and discussed in any discipline but more especially in Social Ethics because this discipline deals with the interaction of human beings in the society. Problems in life are divided into private problems and social problems. Julius O. Onwuka, differentiates the two thus, “When a situation affects members of the society adversely leading to misery, regret, despair, it becomes a social problem. On the contrary, when a problem is suffered by an individual alone, without other members of the society being affected, this is a personal problem.” From Onwuka, I understand that, social problem is more problematic than personal problem, because it concerns more than one person. Social problems are seen in the societies of human beings where the basic necessities of life are denied some people by corrupt organisers of the society.
N2  - Korruption in Nigeria : ein Beispiel für eine schlechte Regierung. Eine sozio-ethische Untersuchung in Hinsicht auf die Soziallehre der Kirche: mit teilweisem Bezug auf das "Gaudium et Spes" und "Populorum Progressio"
KW  - Nigeria
KW  - Korruption
KW  - Katholische Kirche
KW  - Sozialethik
KW  - Gaudium et Spes
KW  - Populorum Progressio
KW  - social teachings
KW  - church
KW  - Gaudium et Spes
KW  - Soziallehre
KW  - Kirche
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-79567
ER  - 
TY  - THES
A1  - Emami-Nemini, Alexander Darius
T1  - Differential parathyroid hormone receptor signaling directed by adaptor proteins
T1  - Steuerung differenzieller Signalgebung des Parathormon Rezeptors durch Adapterproteine
N2  - The superfamily of G protein-coupled receptors (GPCR) regulates numerous physiological and pathophysiological processes. Hence GPCRs are of significant interest for pharmacological therapy. Embedded into cytoplasmic membranes, GPCRs represent the core of large signaling complexes, which are critical for transduction of exogenous stimuli towards activation of downstream signaling pathways. As a member of the GPCR family B, the parathyroid hormone receptor (PTHR) activates adenylyl cyclases, phospholipases C β as well as mitogen-activated protein kinase-dependent signaling pathways, thereby mediating endocrine and paracrine effects of parathyroid hormone (PTH) and parathyroid hormone-related peptide (PTHrP), respectively. This regulates, calcium homeostasis, bone metabolism and bone development. Paradoxically, PTH is able to induce both catabolic and anabolic bone metabolism. The anabolic effect of PTH is successfully applied in the therapy of severe osteoporosis. Domination of anabolic or catabolic bone-metabolism is entailed by temporal and cell-type specific determinants. The molecular bases are presumably differential arrangements of adaptor proteins within large signaling complexes that may lead to differential activation of signaling pathways, thereby regulating physiological effects. The molecular mechanisms are largely unclear; thus, there is significant interest in revealing a better understanding of PTHR-related adaptor proteins. To identify novel adaptor proteins which direct PTHR signaling pathways, a proteomic screening approach was developed. In this screening, vav2, a guanine-nucleotide exchange factor (GEF) for small GTPases which regulates cytoskeleton reorganization, was found to interact with intracellular domains of PTHR. Evidence is provided that vav2 impairs PTH-mediated phospholipase C β (PLCβ) signaling pathways by competitive interactions with G protein αq subunits. Vice versa, PTH was shown to regulate phosphorylation and subsequent GEF activity of vav2. These findings may thus shed new light on the molecular mechanisms underlying the effects of PTH on bone metabolism by PLC-signaling, cell migration and cytoskeleton organization. In addition to the understanding of intracellular molecular signaling processes, screening for ligands is a fundamental and demanding prerequisite for modern drug development. To this end, ligand binding assays represent a fundamental technique. As a substitution for expensive and potentially harmful radioligand binding, fluorescence-based ligand-binding assays for PTHR were developed in this work. Based on time-resolved fluorescence, several assay variants were established to facilitate drug development for the PTHR.
N2  - Die Superfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) reguliert eine Vielzahl von physiologischen und pathophysiologischen Prozessen, was sie bedeutend für die Pharmakotherapie macht. Eingebettet in die Zytoplasmamembran sind GPCRs das Zentrum von Signalkomplexen, die eine Transduktion äußerer Stimuli zur Aktivierung von nachgeschalteten Signalwegen ermöglichen. Der zur Familie B der GPCRs gehörige Parathormon-Rezeptor (PTHR) aktiviert Adenylyl-Zyklasen-, Phospholipasen Cβ- und Mitogen-aktivierte Proteinkinase (MAPK)-abhängige Signalwege, wodurch endokrine und parakrine Wirkungen des Parathormons (PTH) und des Parathormon-ähnlichen Peptides (PTHrP) vermittelt werden. Dies ermöglicht die Regulation der Calcium-Homöostase, des Knochenmetabolismus und der Knochenentwicklung. Paradoxerweise kann PTH sowohl katabole als auch anabole Effekte auf den Knochenstoffwechsel induzieren. Den anabolen Effekt von PTH nutzt man erfolgreich in der Therapie der schweren Osteoporose. Ob ein anaboler oder kataboler Knochenmetabolismus überwiegt, wird durch zeitliche und Zelltyp-spezifische Faktoren bestimmt. Dem zugrunde liegt vermutlich unter anderem eine differenzielle Anordnung verschiedener Adapterproteine innerhalb der Signalkomplexe, die zur differenziellen Aktivierung von Signalwegen führen und so eine Steuerung bestimmter physiologischer Effekte ermöglichen. Die molekularen Mechanismen sind jedoch noch weitgehend unklar, weshalb großes Interesse besteht, ein besseres Verständnis über die PTHR-assoziierten Adapterproteine zu entwickeln. Zur Identifizierung neuer Adapterproteine, die PTHR-Signalwege beeinflussen, wurde in dieser Arbeit ein auf dem Proteom-basierender Screening-Ansatz entwickelt. Dieser führte zur Entdeckung einer Interaktion von intrazellulären Domänen des PTHR mit vav2, einem Guanin-Nukleotid Austauschfaktor (GEF) für kleine GTPasen, der die Zytoskelett-Reorganisation steuert. Des Weiteren wurde nachgewiesen, dass vav2 über kompetitive Interaktionen mit G Protein αq Untereinheiten PTH-vermittelte Phospholipase Cβ (PLCβ)-abhängige Signalwege beeinflusst. Umgekehrt wurde gezeigt, dass PTH die Phosphorylierung und damit die GEF Aktivität von vav2 reguliert. Diese Befunde können Aufschluss über molekulare Mechanismen geben, die den Wirkungen von PTH auf den Knochenstoffwechsel durch PLC-Signalwege, Zellmigration und Zytoskelett-Reorganisation zugrunde liegen. Neben dem Verständnis über molekulare Prozesse der intrazellulären Signalgebung ist die Suche nach Liganden eine herausfordernde Grundvoraussetzung für die aktuelle Arzneistoffentwicklung. Liganden-Bindungs-Experimente stellen dafür elementare Techniken dar. Zur Substitution kostenintensiver und potentiell gesundheitsschädlicher Radioliganden-Bindungen, wurden in dieser Arbeit Fluoreszenz-basierte Liganden-Bindungs-Experimente für den PTHR entwickelt. Basierend auf Zeit-aufgelöster Fluoreszenz wurden mehrere Varianten dieser Experimente etabliert, um die Arzneistoffentwicklung am PTHR zu unterstützen.
KW  - G-Protein gekoppelte Rezeptoren
KW  - Parathormon
KW  - G-Protein gekoppelte Rezeptoren
KW  - Parathormon
KW  - vav2
KW  - Guanin Nukleotid Austauschfaktor
KW  - G protein coupled receptor
KW  - parathyroid hormone
KW  - vav2
KW  - guanine nucleotide exchange factor
KW  - Guaninnucleotid-Austauschfaktoren
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72369
ER  - 
TY  - THES
A1  - Englberger, Eva
T1  - Gene regulation in hearts of Hey-mutant mouse embryos and monitoring of sub-cellular Hey1 distribution
T1  - Genregulation in Herzen Hey-mutierter Mausembryonen und Darstellung der sub-zellulären Verteilung von Hey1
N2  - Hey-mutant mouse hearts at embryonic day E14.5 were shown to react to the knock out of Hey2 with several up-regualted genes. This up-regulation is due to the lack of Hey2 and cannot be explained by the structural changes in heart morphology as shown using control animals. Part of the gene regulation was further validated using in situ hybridization. Hey1 was located to the nucleus in immunofluorescence experiments. However, experiments on protein level showed also amount of Hey1 within the cytoplasm. The nuclear localization of Hey1 was unchanged during all cell cycle phases as well as when CaMKII was co-expressed or other cellular pathways were inhibited or stimulated. Hey1 does not seem to interact with the nuclear transport proteins importin-alpha and -beta, therefore it still needs to be elucidated how Hey1 is transported into the nucleus.
N2  - Am Embryonaltag 14,5 zeigten Herzproben von Hey2-KO-Mäusen eine deutliche Hochregulation mehrerer Gene, die auf das Fehlen von Hey2 zurückzuführen ist, da Kontroll-Tiere gezeigt haben, dass die morphologischen Veränderungen in der Herzstruktur keinen Einfluss auf die Genregulation haben. Vereinzelt wurden die regulierten Gene noch mittels in situ Hybridisierung weiter verdeutlicht. In Immunfloureszenzexperimenten wurde Hey1 im Zellkern lokalisiert. Auf Proteinebene zeigte sich allerdings auch ein Vorhandensein von Hey1 im Cytoplasma der Zellen. Die Kernlokalisaiton von Hey1 veränderte sich während des gesamten Zellzykluses nicht und wurde auch nicht durch die Co-Expression von CaMKII beeinflusst oder die Inhibition oder Stimulation anderer Signalwege in der Zelle. Hey1 scheint nicht mit den Kerntransportproteinen Importin-alpha und -beta zu interagieren, so dass weiterhin nach einem Kernimport-System für Hey1 gesucht werden muss.
KW  - Maus
KW  - Herz
KW  - Embryonalentwicklung
KW  - Genregulation
KW  - Herzentwicklung
KW  - Kerntransport
KW  - Hey
KW  - heart development
KW  - nuclear transport
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73395
ER  - 
TY  - THES
A1  - Erdogan, Ilknur
T1  - Evaluation der unterschiedlichen Therapieoptionen beim Rezidiv eines Nebennierenkarzinoms
T1  - The role of surgery in the management of recurrent adrenocortical carcinoma
N2  - Rezidive eines Nebennierenkarzinoms sind trotz vermeintlich kompletter Tumorresektion im Verlauf der Tumorerkrankung häufig. In der Literatur ist der Stellenwert einer Rezidivoperation bis dato jedoch nicht gut untersucht. Daher wurde in dieser retrospektiven Studie aus den Daten des Deutschen Nebennierenkarzinom-Registers der Einfluss der unterschiedlichen Behandlungen eines Rezidivs auf den weiteren Erkrankungsverlauf bei 154 Patienten untersucht, die nach makroskopisch kompletter Resektion des Primarius im Verlauf ein Rezidiv entwickelt hatten. Das progressionsfreie Überleben und das Gesamtüberleben nach dem Rezidiv wurden mittels Kaplan-Meier-Methode ermittelt. Prognosefaktoren wurden mit Hilfe von der Cox-Regressionsanalyse berechnet. Insgesamt wurden 101 Patienten am Rezidiv operiert und 99 Patienten haben (teils zusätzlich) eine medikamentöse Therapie erhalten. Im Laufe der Nachsorge kam es bei 144 (94%) Patienten zu einem Rezidiv bzw. Tumorprogress (im Median nach einer Zeitspanne von 6 Monaten (1-144 Monate)). In der multivariaten Cox-Regressionsanalyse wurden als Prognosefaktoren Alter, Zeitspanne bis zum Rezidiv, Lokalisation, Anzahl der Läsionen, der Resektionsstatus bei der Rezidivoperation und zusätzliche Therapien einbezogen. Hierbei zeigte sich, dass nur zwei Faktoren unabhängig von den anderen einen signifikanten Einfluss auf die Prognose hatten: die Zeitspanne bis zum ersten Rezidiv und der Resektionsstatus der Rezidivoperation. So hatten Patienten, deren Rezidiv mehr als 12 Monate nach der Erstoperation auftrat ein deutlich niedrigeres adjustiertes Risiko für ein erneutes Rezidiv bzw. Progress als Patienten mit einem früheren Rezidiv (HR 0,56 (95% CI 0,39-0,79); p<0.001). Ähnlich war das Rezidivrisiko bei den Patienten, bei denen eine komplette Resektion erzielt werden konnte deutlich geringer als bei den nicht operierten nur medikamentös behandelten Patienten (HR 0,40 (95% CI 0,17-0,92); p=0,031). Bezüglich des Überlebens nach dem Rezidiv war die Risikoreduktion dieser zwei Prognosefaktoren noch deutlicher: War die Zeitspanne bis zum ersten Rezidiv über 12 Monate, lag die Hazard Ratio für den Nebennierenkarzinom-bedingten Tod bei 0,31 (95% CI 0,20-0,47; p<0,001) und bei der R0-Resektion bei 0,33 (95%CI 0,11-0,96; p=0,042), so dass hier jeweils das Risiko, am NN-Ca zu versterben, um ca. 70% reduziert war. In der homogeneren Subgruppenanalyse aller potentiell resektablen Patienten (n=68) zeigte sich in der multivariaten Auswertung ein ähnliches Ergebnis. Eine RX/R1-Resektion wies im Vergleich zur R0-Resektion ein 2-fach und eine R2-Resektion ein 3-fach höheres Risiko eines erneuten Rezidivs auf. Eine R2-Resektion erhöhte das Sterberisiko durch das Tumorleiden um das 2,8-fache. Die mit Abstand beste Prognose hatten die Patienten, die ihr erstes Rezidiv später als 12 Monate nach der Erstoperation entwickelten und dann komplett reseziert (R0-Resektion) werden konnten. Diese 22 Patienten hatten ein medianes progressionsfreies Überleben von 24 Monate (3-220 Monate) und ein medianes Gesamtüberleben von 58 Monaten (18-220 Monaten). 5 Patienten davon waren zum Zeitpunkt der aktuellen Analyse sogar noch rezidivfrei. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass in der vorliegenden Arbeit die beiden aussagekräftigsten Prädiktoren für die Prognose nach Rezidiv die Zeitspanne bis zum Rezidiv und die komplette Resektabilität sind. Unsere Daten legen nahe, dass Patienten mit Spätrezidiv eine Rezidiv-Operation erhalten sollten, wenn präoperativ eine vollständige Resektion möglich erscheint. Wenn sich ein Frührezidiv (<12 Monate) entwickelt oder eine in-sano-Resektion präoperativ nicht möglich erscheint, profitieren diese Patienten von einer Rezidiv-Operation wahrscheinlich eher nicht.
N2  - Context: Even though surgery is most commonly considered as treatment of first choice for localized adrenocortical carcinomas, its role for recurrent disease has not been well defined. Objective: Our aim was to evaluate the clinical outcome after surgery for recurrence. Design: We performed a retrospective analysis of 154 patients with first recurrence after initial radical resection from the German Adrenocortical Carcinoma Registry. Main outcome measures: We applied the progression-free survival (PFS) and the overall survival (OS) method according to Kaplan-Meier and we identifed prognostic factors according to Cox’s regression analysis. Result: 101 patients received repeated surgery (radical resection, n = 78), while 99 obtained (additional) non-surgical therapy. After a median of 6 (1-221) months progression was observed in 144 patients (94%). Multivariate analysis adjusted for age, number of tumoral lesion, time to first recurrence (TTFR), surgery for recurrence (including resection status), and additional therapy indicated that only two factors were significantly associated with longer PFS: TTFR and surgery for recurrence. Hazard ratio for progression: for TTFR > 12 months, 0,56 (95% confidence interval = 0,39-0,79) vs. TTFR ≤ 12 months; for microscopically complete (R0)-resection 0,40 (0,17-0,92) vs. no surgery. As far as OS is concerned, the following two prognostic factors appear to be more distinctive: Hazard ratio for death: for TTFR > 12 months, 0,31 (0,20-0,47) vs. TTFR ≤ 12 months; for R0-resection, 0,33 (0,11-0,96) vs. no surgery. The sub-analysis, which retrospectively regarded patients potentially amenable to radical resection (n=86) revealed similar results: RX/R1-resection showed a 2-fold and R2-resection a 3-fold risk for tumor progression vs. R0-resection. The mortality risk was 2,8-fold higher following a R2-resection as opposed to a R0-resection. Patients fulfilling both criteria, TTFR over 12 months and R0-resection of recurrent tumors (n = 22), seem to have had the best prognosis (median PFS, 24 months; median OS, 58 months). Conclusions: TTFR over 12 months and R0-resection are the best prognostic factors for prolonged survival after first recurrence. Our data suggest that patients with longer TTFR and tumors amenable to radical resection should be recommended surgery, while individualized treatment planning is advisable for patients with shorter TTFR or with incomplete resectable tumors.
KW  - Nebennierenkarzinom
KW  - Rezidiv
KW  - Reoperation
KW  - Prognosefaktoren
KW  - ACC
KW  - adrenal cortical carcinoma
KW  - recurrence
KW  - reoperation
KW  - prognostic factors
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-78506
ER  - 
TY  - THES
A1  - Eujen, Ulrike
T1  - Maximierung der Oszillationsfrequenzen unter Hochfrequenz-Oszillations-Ventilation: Auswirkungen auf den Gasaustausch und die beatmungsinduzierte Lungenschädigung in einem Langzeit-Großtiermodell des akuten Lungenversagens
T1  - Maximization of oscillatory frequencies during high-frequency oscillatory ventilation: Impact on gas exchange and ventilator induced lung injury in a long term animal model of acute respiratory distress syndrome
N2  - Beim akuten Lungenversagen (ARDS) handelt es sich um eine akute, schwere pulmonale Insuffizienz mit Gasaustauschstörung als typische Reaktion der Lunge auf unterschiedliche Noxen und Traumata. Durch die Einführung einer lungenprotektiven Beatmungsstrategie mit reduziertem Tidalvolumen konnte sowohl die Mortalität als auch die systemische und pulmonale Entzündungsreaktion bei ARDS-Patienten gesenkt werden. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass selbst bei Anwendung niedriger Tidalvolumina die lokale Überblähung gesunder Lungenareale eine weitere Lungenschädigung zur Folge hat. Eine weitere Reduktion des Vt im Sinne einer erhöhten Lungenprotektion wäre daher wünschenswert. Die Hochfrequenz-Oszillations-Ventilation ist durch die Applikation kleiner Tidalvolumina und durch die Verwendung hoher mittlerer Atemwegsdrücke gekennzeichnet. Diese Charakteristika zeichnen die HFOV als ideale lungenprotektive Beatmungsform beim ARDS aus, da der hohe mPaw die zyklische Derekrutierung der Lunge (Atelektrauma) vermindert und die kleinen Tidalvolumina eine alveoläre Überdehnung (Volutrauma) limitieren. In der vorliegenden ARDS-Großtier-Studie wurden zwei lungenprotektive Hochfrequenz-Oszillations-Beatmungsformen einander gegenübergestellt, indem eine HFOV mit einer konventionellen Beatmungsfrequenz von 6 Hz mit einer HFOV mit 12-15 Hz verglichen wurde. Die Anwendung solch hoher Oszillationsfrequenzen von 12-15 Hz bedeutet eine erhebliche Verminderung des Tidalvolumens. Das Ziel dieser Studie war es, zu untersuchen, ob mit dieser Beatmungsform eine suffiziente Oxygenierung und Ventilation zu erreichen ist und ob diese Strategie die Lungenschädigung in der Histopathologie zu reduzieren vermag. Hierzu wurde bei jeweils 8 Pietrain-Schweinen pro Untersuchungsgruppe mittels repetitiven salinen Lavagen ein akutes Lungenversagen induziert. Danach wurde eine Druck-Volumen-Kurve erstellt und der mPaw für den gesamten weiteren Versuchszeitraum auf 3 cmH2O über dem unteren Inflektionspunkt festgesetzt. Es folgte ein Rekrutierungsmanöver, wonach die Tiere, randomisiert den beiden Gruppen zugeordnet, über einen Zeitraum von 24 Stunden mit der jeweiligen HFOV-Strategie beatmet wurden. Während des Experiments wurden regelmäßig verschiedene Parameter betreffend Beatmung, Gasaustausch und Hämodynamik dokumentiert. Nach Versuchsende wurde das Ausmaß der Lungenschädigung bei den Tieren histopathologisch beurteilt. Die Daten zeigen, dass beide Formen der HFOV, besonders durch die Kombination mit der Anwendung von Rekrutierungsmanövern und durch die Applikation eines suffizient hohen mPaw, eine anhaltende Verbesserung des pulmonalen Gasaustauschs bewirken. Dies ließ sich unter anderem an einem signifikant verminderten Oxygenierungsindex, einem erhöhten PaO2/FiO2-Verhältnis und einer reduzierten Shunt-Fraktion erkennen. Mit unseren histopathologischen Ergebnissen wurde außerdem demonstriert, dass eine HFOV mit 12-15 Hz das Ausmaß der Inflammation und damit die Lungenschädigung im Unterlappen im Vergleich mit einer HFOV mit 6 Hz signifikant vermindert, was darauf schließen lässt, dass eine Beatmung mit hohen Oszillationsfrequenzen eine größere Lungenprotektion bewirkt.
N2  - The acute respiratory distress syndrome (ARDS) is characterized by severe pulmonary insufficiency. The introduction of a lung protective ventilation strategy with reduced tidal volume was able to reduce both mortality rate and systemic and pulmonary inflammation. However, recent studies show that even when using low tidal volumes local hyperinflation can occur. A further reduction of Vt would therefore be desirable. High-frequency oscillatory ventilation is characterized by application of small tidal volumes and use of high mean airway pressures. These characteristics make HFOV an ideal form of lung protective ventilation in ARDS because high mPaw reduces atelectrauma and small tidal volumes limit volutrauma. In this ARDS large animal study two lung-protective high-frequency oscillatory ventilation modes were compared (HFOV with a conventional frequency of 6 Hz vs. HFOV at 12-15 Hz). The use of high frequencies results in a considerable reduction of tidal volume. The aim of this study was to investigate whether this type of ventilation can ensure oxygenation and ventilation and whether it is able to reduce lung injury in histopathology. In 16 pigs acute lung injury was induced by repetitive saline lavage. Thereafter, a pressure volume curve was created and mPaw was set 3 cmH2O above the lower inflection point. A recruitment maneuver was performed, after which the animals were randomly assigned to the two groups and ventilated for a period of 24 hours. During the experiment several parameters regarding ventilation, gas exchange and hemodynamics were documented. Finally the degree of lung injury was assessed histopathologically. The data show that both forms of HFOV, especially when combined with the use of recruitment maneuvers and by the application of sufficient mPaw, lead to improvement in pulmonary gas exchange. This could be shown in a significantly decreased oxygenation index, an increased PaO2/FiO2-index and a reduced shunt fraction. Our histopathological results demonstrate that HFOV at 12-15 Hz significantly reduces the degree of inflammation in the lower lobe in comparison with a HFOV at 6 Hz, which suggests that higher frequencies cause better lung protection.
KW  - ARDS
KW  - HFOV
KW  - Hochfrequenz-Oszillations-Ventilation
KW  - Beatmung
KW  - ARDS
KW  - Acute Respiratory Distress Syndrome
KW  - High-frequency oscillatory ventilation
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72542
ER  - 
TY  - THES
A1  - Falge, Mirjam
T1  - Dynamik gekoppelter Elektronen-Kern-Systeme in Laserfeldern
T1  - Dynamics of Coupled Electron-Nuclei-Systems in Laser Fields
N2  - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der theoretischen Untersuchung zweier Themenkomplexe: der Erzeugung Hoher Harmonischer in Molekülen und dem Einfluss von gekoppelter Elektronen-Kern-Dynamik auf Ultrakurzpuls-Ionisationsprozesse und Quantenkontrolle. Während bei der Untersuchung der Hohen Harmonischen die Auswirkungen der Kernbewegung auf die Spektren im Mittelpunkt des Interesses stehen, wird bei der Analyse der gekoppelter Elektronen-Kern-Dynamik das Hauptaugenmerk auf die nicht-adiabatischen Effekte gerichtet, die auftreten, wenn Kern- und Elektronenbewegung sich nicht, wie es im Rahmen der Born-Oppenheimer-Näherung in der Quantenchemie häufig angenommen wird, voneinander trennen lassen.
N2  - This work aims at the theoretical analysis of high harmonic generation in molecules and the influence of coupled electron and nuclear dynamics on ultra-short pulse ionization processes.
KW  - Nichtadiabatischer Prozess
KW  - Laserstrahlung
KW  - Quantenmechanik
KW  - Molekulardynamik
KW  - Quantendynamik
KW  - nicht-adiabatische Effekte
KW  - Hohe Harmonische
KW  - Photoelektronenspektroskopie
KW  - quantum dynamics
KW  - nonadiabatic effects
KW  - high harmonic generation
KW  - photoelectron spectroscopy
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72889
ER  -