TY - THES A1 - Brand, Jessica Sieglinde T1 - Mucin and Gelatin Based Granular Hydrogels for Biofabrication T1 - Muzin- und Gelatine basierte granulare Hydrogele für die Biofabrikation N2 - The present work deals with the preparation of hydrogels in different size scales for various applications. Thus, macroscopic bulk hydrogels were prepared from differently modified pig gastric mucin (PGM), microgels were made from PGM in combination with hyaluronic acid (HA), as well as from gelatin in combination with poly(ethylene glycol) (PEG), and nanogels were fabricated from poly(glycidol) (PG). According to their size, each hydrogels have different applications. First, it was investigated whether previously existing studies involving the preparation of covalently crosslinked hydrogels via free radical polymerization from bovine submaxillary gland mucin (BSM) could also be carried out with the much cheaper alternative PGM. After this was successfully demonstrated and the hydrogels were systematically investigated for their mechanical properties and biocompatibility, a second hydrogel system was established. Here, PGM was functionalized with allyl glycidyl ether (AGE) and crosslinked in combination with thiolated HA via thiol-ene reaction. These hydrogels were also systematically evaluated and compared with the hydrogels prepared via free radical polymerization. It was confirmed that the more random free radical polymerization leads to more disordered networks than the thiol-ene reaction. In both systems, biocompatibility was demonstrated with both L929 CCL1 murine fibroblasts and human mesenchymal stem cells (hMSCs). Using this knowledge as background and the request to make mucin printable, microgels were prepared via the emulsion technique using the previously established thiol-ene hydrogel precursor solution. Here, applying the recently used photoinitiator 2-hydroxy-4-(2-hydroxyethoxy)-2- methylpropiophenone (Irgacure 2959), which is more soluble in oil than in water, was challenging and did not result in well-crosslinked microgels. Therefore, a third hydrogel system was established, which was based on thiol-ene crosslinked AGE functionalized pig gastric mucin (PGM-AGE)-thiolated hyaluronic acid (HASH) hydrogels and with lithium phenyl-2,4,6- trimethylbenzoylphosphinate (LAP) being used as photoinitiator. Hereby, stably crosslinked microgels could be prepared via the emulsion technique. After the jamming process, which means the extraction of the microgel solution by vacuum, the resulting so-called granular ink could be successfully printed via extrusion-based printing. The widely known challenge of printing living cells was also successfully managed. Cells were encapsulated in the microgels during microgel synthesis. Here, the stirring velocity had to be adjusted to avoid harming the cells during the manufacturing process. The cell-loaded microgels were successfully printed in the same way as the empty microgels in multiple layers resulting in dimensionally stable constructs. Live/dead experiments verified that many viable cells were printable after 24 hours. In the next part of this thesis, microgels were prepared from AGE-functionalized gelatin and thiol-functionalized PEG by the same procedure. Again, cells were incorporated and printed by extrusion-based printing. After the addition of hydroxypropyl-methylcellulose, the right conditions for viable cells and stable constructs were found. The printed constructs were further secondarily crosslinked by immersion in initiator solution after the printing process followed by re-irradiating with light. Hereafter, a strongly increased stability of the constructs could be observed. Microgels for use as cell sensor particles were produced as part of this thesis. Here, microfluidic was applied to prepare microgels with a monodisperse size distribution. After adjusting the oil phase, as well as optimizing the manufacturing parameters to the mucin hydrogel system, the microfluidic setup established by Ilona Paulus in this research group could be used. By setting very fast flow rates, microgels in the size range of cells could be obtained. Furthermore, various parameters affecting the stiffness of the particles were varied. This laid the foundation for follow-up studies within the framework of the SFB TRR225 to be able to produce cellmimicking particles. Further follow-up experiments could include the investigation of hydrogels being based only on mucin, like a crosslinking of thiolated mucin and mucin modified with an allyl function such as the PGM-AGE. Furthermore, the granular mucin ink could serve as a supporting material for other microgels or less stable inks during the printing process and thus expand the field of applicable materials for three dimensional (3D) printing. N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Herstellung von Hydrogelen unterschiedlicher Größe für verschiedene Anwendungen. So wurden makroskopische Bulk-Hydrogele aus verschieden modifiziertem Muzin aus dem Schweinemagen (engl. PGM) hergestellt, während Mikrogele aus PGM in Kombination mit Hyaluronsäure (engl. HA), sowie aus Gelatine in Kombination mit PEG, und Nanogele aus PG synthetisiert wurden. Jedes Hydrogel hat entsprechend seiner Größe andere Funktionalitäten und damit auch andere Anwendungsmöglichkeiten. Zunächst wurde untersucht, ob bereits bestehende Studien zur Herstellung von kovalent vernetzten Hydrogelen durch radikalische Polymerisation aus Muzin aus Rinderspeicheldrüsen (engl. BSM) auch mit der wesentlich günstigeren Alternative PGM durchgeführt werden können. Nachdem dies erfolgreich nachgewiesen wurde und die Hydrogele systematisch auf ihre mechanischen Eigenschaften sowie auf Biokompatibilität untersucht wurden, folgte die Etablierung eines weiteren Hydrogelsystems. Hierfür wurde PGM mit Allylglycidylether funktionalisiert und in Kombination mit thiylierter HA über die Thiol-En-Reaktion vernetzt. Auch diese Hydrogele wurden systematisch untersucht und mit den Hydrogelen, die über die freie radikalische Polymerisation hergestellt wurden, verglichen. Es konnte bestätigt werden, dass die mehr zufällig ablaufende, freie radikalische Polymerisation zu ungeordneteren Netzwerken führt als die Thiol- En Reaktion. In beiden Systemen konnte sowohl mit L929 CCL1 Mausfibroblaten sowie mit humanen mesenchymalen Stammzellen eine gute Biokompatibilität nachgewiesen werden. Mit diesem Wissen als Grundlage und dem Ziel, Muzin druckbar zu machen, wurden mit der zuvor etablierten Thiol-En-Hydrogel-Lösung Mikrogele über die Emulsionstechnik hergestellt. Hier war die Anwendung des zuvor verwendeten Photoinitiators Irgacure 2959, der in Öl löslicher ist als in Wasser, eine Herausforderung und führte nicht zu gut vernetzten Mikrogelen. Deshalb wurde ein drittes Hydrogelsystem etabliert, welches auf Thiol-En vernetzten PGMAGE- HASH Hydrogelen basierte, jedoch LAP als Photoinitiator verwendete. Hiermit konnten stabil vernetzte Mikrogele über die Emulsionsmethode hergestellt werden. Nach dem Jamming Prozess, dem Absaugen der Mikrogellösung über Vakuum, konnte die resultierende sogenannte granulare Tinte erfolgreich über den Extrusions-basierten Druckprozess gedruckt werden. Für die im Bereich der Biofabrikation nach wie vor bestehende Herausforderung, lebendige Zellen zu drucken, konnte ebenfalls erfolgreich ein Lösungsansatz geliefert werden. Zellen wurden während der Mikrogelsynthese in die Mikrogele eingekapselt. Hierbei musste die Rührgeschwindigkeit angepasst werden, um den Zellen während des Herstellungsprozesses nicht zu schaden. Die zellbeladenen Mikrogele konnten erfolgreich, in gleicher Weise wie die leeren Mikrogele, in mehreren Lagen zu formstabilen Konstrukten gedruckt werden. In einem weiteren Teil dieser Doktorarbeit wurden auf dem selben Wege Mikrogele aus AGEfunktionalisierter Gelatine und thiol-funktionalisiertem PEG hergestellt. Auch hier wurden Zellen eingekapselt und über den Extrusions-basierten Druckprozess gedruckt. Nach Zugabe vonHydroxypropylmethylcellulose waren die richtigen Bedingungen für lebensfähige Zellen und stabile Konstrukte gefunden. Des Weiteren wurden die gedruckten Konstrukte sekundär vernetzt, indem sie nach dem Druckprozess in die Initiatorlösung gegeben und erneut mit Licht bestrahlt wurden. Hiernach konnte eine stark erhöhte Stabilität der Konstrukte beobachtet werden. Für eine Anwendung als Zell-Sensor-Partikel, wurden in einem weiteren Teil dieser Arbeit ebenfalls Mikrogele synthetisiert. Hierfür war eine monodisperse Größenverteilung der Mikrogele notwendig, weshalb diese über Mikrofluidic hergestellt wurden. Nach Anpassung der Ölphase, sowie der Optimierung der Herstellungsparameter an das Muzin-Hydrogel-System, konnte der in dieser Arbeitsgruppe von Ilona Paulus etablierte Mikrofluidic-Aufbau genutzt werden. Durch die Verwendung von sehr schnellen Flussraten konnten Mikrogele in der Größenordnung von Zellen hergestellt werden. Darüber hinaus wurden verschiedene Parameter variiert, die die Festigkeit der Partikel beeinflussen. So wurde die Grundlage für Folgestudien im Rahmen des SFB TRR225 gelegt, um zell-imitierende Partikel herstellen zu können. Weitere an diese Arbeit anschließende Experimente könnten die Untersuchung von einem rein Muzin-basierten Hydrogel sein, wie beispielsweise eine Vernetzung von thioliertem Muzin und einem mit einer Allylfunktion modifiziertem Muzin, wie dem PGM-AGE. Darüber hinaus könnte die körnige Muzin-Tinte während des Druckvorgangs als Trägermaterial für andere Mikrogele oder weniger stabile Tinten dienen und damit das Feld der anwendbaren Materialien für den 3D-Druck erweitern. KW - Hydrogels KW - Hydrogele KW - Biofabrication KW - Mucin KW - Gelatin KW - granular inks KW - Biofabrikation KW - Muzin KW - granulare Tinten KW - Hydrogel KW - Gelatine Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-287559 ER - TY - THES A1 - Hautmann, Xenia T1 - Assoziation der mikrostrukturellen Schädigung des Corpus Callosum mit kognitiven Beeinträchtigungen bei Patientinnen und Patienten mit höhergradigem Gliom T1 - Association of microstructural lesions of the corpus callosum with cognitive impairment in patients with high grade glioma N2 - Höhergradige Gliome gehören zu den häufigsten malignen Hirntumoren bei Erwachsenen und gehen mit einer sehr schlechten Prognose einher. Die Patientinnen und Patienten leiden häufig unter kognitiven Einschränkungen, welche auch auf einen Integritätsverlust der Weißen Substanz zurückzuführen sind und die Lebensqualität der Betroffenen stark beeinträchtigen. Um in Zukunft eine Behandlung zu gewährleisten, die nicht nur das Überleben verlängert, sondern auch den Erhalt der neurokognitiven Funktionen verbessert, sind zuverlässige Methoden zur Messung von Veränderungen der neurokognitiven Fähigkeiten in einem frühen Stadium erforderlich. Der direkteste Weg zur Objektivierung neurokognitiver Eigenschaften sind neuropsychologische Tests. Wir betrachten das Corpus callosum als eine zuverlässige Struktur zur Identifizierung der Verschlechterung der Integrität der weißen Substanz. Wir stellten die Hypothese auf, dass ein Zusammenhang zwischen einer beeinträchtigten strukturellen Integrität in bestimmten Regionen des Corpus Callosum und neurokognitiven Defiziten bei Patientinnen und Patienten mit höhergradigem Gliom besteht. Wir schlossen 25 Patientinnen und Patienten mit höhergradigem Gliom in unsere Studie ein, die sich präoperativ einer neuropsychologischen Testbatterie und einer MRT mit DTI Sequenzen unterzogen. Die MRT-Daten wurden mit der Software fsl, Oxford, verarbeitet. Neuropsychologische Parameter wurden mit der FA in drei Teilen des Corpus Callosum korreliert: Rostrum bzw. Genu, Truncus und Splenium. Präoperativ korrelierten die meisten neuropsychologischen Parameter signifikant mit der FA von mindestens einem Bereich des Corpus Callosum. Höhere FA-Werte wurden mit besserer Konzentration, Gedächtnis, Schnelligkeit und flüssigem Sprechen in Verbindung gebracht. Verschiedene Tests untersuchten den gleichen neuropsychologischen Parameter und korrelierten dann mit der gleichen Region des Corpus Callosum. So konnten das lexikalische und visuelle Gedächtnis mit dem Genu und Rostrum in Verbindung gebracht werden, exekutive Funktionen und das Arbeitsgedächtnis korrelierten mit dem Truncus und die Verarbeitungsgeschwindigkeit mit dem Splenium. Darüber hinaus stimmte diese Zuordnung mit den Ergebnissen vorangegangener Studien überein. Wir betrachten Veränderungen der mikrostrukturellen Integrität der Corpus Callosum als robustes morphologisches Korrelat für die Untersuchung des neurokognitiven Zustands von Patientinnen und Patienten mit höhergradigem Gliom. N2 - High-grade gliomas are malignant brain tumors in adults and are associated with a very poor prognosis. Patients often suffer from cognitive impairment, which is due to a loss of integrity of the white matter and severely impairs the quality of life of those patients. To ensure a treatment that does not only lengthen survival, but also improves preservation of neurocognitive functions, reliable methods to measure changes in neurocognitive abilities at an early stage are necessary. The most direct way to objectify neurocognitive properties is neuropsychological testing. We take the corpus callosum as a reliable structure to identify decline of white matter integrity. We hypothesized a relation between compromised structural integrity in specific regions of the corpus callosum and neurocognitive deficits in glioma patients. We included 25 patients with high-grade glioma who underwent a neuropsychological test battery and MRI with Diffusion Tensor Imaging preoperatively. MRI data was processed using the software fsl, Oxford. Neuropsychological parameters were correlated with the Fractional Anisotropy (FA) in three parts of the corpus callosum: Rostrum or genu, truncus and splenium. Preoperatively most neuropsychological parameters correlated significantly with FA of at least one of the corpus callosum volumes. Higher FA-values were associated with better focus, memory, speed and fluency of speech. Different tests examined the same neuropsychological parameter and then correlated with the same region of the corpus callosum: Thus, lexical and visual memory could be linked to the genu and rostrum, executive functions and working memory correlated with the truncus and processing speed with the splenium. Furthermore, this correlation was consistent with the results of previous studies. We take changes of the microstructural integrity of corpus callosum as a robust morphological correlate for examination and progress monitoring of the neurocognitive state of glioma patients. KW - Corpus callosum KW - Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomografie KW - Neuropsychologie KW - Glioblastom KW - Substantia alba KW - Fraktionelle Anisotropie KW - Fractional Anisotropy KW - Callosal body KW - White matter integrity KW - Höhergradige Gliome KW - High grade gliomas KW - Neurokognition KW - Neurocognition KW - Diffusion tensor imaging Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-327807 ER - TY - THES A1 - Beck, Sarah Margaretha T1 - The role of platelet glycoprotein V in thrombosis and hemostasis: \(in\) \(vitro\) and \(in\) \(vivo\) studies in mice T1 - Die Rolle des Thrombozytenrezeptors Glykoprotein V in Thrombose und Hämostase: \(in\) \(vitro\) and \(in\) \(vivo\) Studien in Mäusen N2 - Cardio- and cerebrovascular diseases (CVDs), such as myocardial infarction and ischemic stroke, are the leading cause of death worldwide, caused by overshooting platelet activation and subsequent thrombus formation. However, at sites of vascular injury this tightly-regulated, multi¬step process is critical to limit blood loss and to prevent bleeding. Anti-platelet agents, such as aspirin or clopidogrel, have been proven to be beneficial in prevention of CVDs, but are associated with an elevated bleeding risk and therefore are often contraindicative. In recent years, the (hem)ITAM-bearing receptors GPVI and CLEC-2 have been identified as critical regulators of platelet activation and thrombus formation, rendering them promising targets for novel anti-platelet drugs. Yet, they are also involved in a plethora of (patho)physiological processes. Consequently, interference with the (hem)ITAM signaling cascade may lead to severe side-effects. In this context, GPV has previously been identified as a mediator of thrombotic and hemostatic function, while its mode of action remains elusive. Therefore, this thesis focused on the function of GPV in thrombotic and hemostatic processes. Extensive characterization of GPV-deficient mice as well as generation and analysis of anti-GPV antibodies and mice with a mutation rendering GPV uncleavable by thrombin (Gp5Kin/Kin) revealed an unexpected role of GPV as a central modulator of platelet activation and thrombus formation. Gp5-/- as well as Gp5Kin/Kin mice restored the thrombotic and hemostatic defect in the absence of both (hem)ITAM receptors. The in-house generated monoclonal anti-GPV antibodies 89F12 and 5G2 were found to reproduce the knockout phenotype and extended the thrombus-modulatory role of GPV beyond (hem)ITAM receptors, pointing to a critical role of thrombin-cleaved soluble GPV (sGPV). Surprisingly, recombinant sGPV had a strong antithrombotic effect in in vivo throm¬bosis models as well as in in vitro flow adhesion assays using human or murine blood, without affecting hemostasis. These data establish GPV as a key player in platelet physiology. Although data gained from studies using genetically modified mice cannot always directly be transferred to humans, the findings presented in this thesis may serve as basis for the generation of novel treatment options for bleeding complications (anti-GPV antibodies) and thrombotic diseases (sGPV) with a good safety profile. The newly generated humanized GPV mouse provides a valuable tool to study human GPV in vivo. A second part of this thesis focused on the analysis of protein kinase C (PKC) ι/λ. PKC family of serine/threonine kinases is involved in several physiological processes regulating platelet activation. However, little is known about atypical PKC isoforms and particularly PKCι/λ has never been studied before in platelets. Therefore, platelet- and megakaryocyte-specific PKCι/λ knockout mice were used to assess its role in platelet function in vitro and in vivo. Surprisingly, PKCι/λ was found to be dispensable for platelet function in thrombosis and hemostasis. N2 - Kardio- und zerebrovaskuläre Krankheiten, wie Myokardinfarkt und ischämischer Schlaganfall, sind die häufigste Todesursache weltweit und werden durch überschießende Thrombozyten-Aktivierung und anschließende Thrombusbildung verursacht. Andererseits ist Thrombusbildung nach Gefäßverletzungen ein eng regulierter, mehrstufiger Prozess, der wichtig ist, um Blutverlust zu begrenzen und Blutungen zu verhindern. Thrombozytenaggregationshemmer, wie Aspirin oder Clopidogrel, haben sich in der Prävention von kardiovaskulären Krankheiten als nützlich erwiesen, erhöhen aber gleichzeitig das Blutungsrisiko und sind deshalb oft kontraindikativ. In den letzten Jahren wurden die (hem)ITAM-gekoppelten Rezeptoren GPVI und CLEC-2 als wichtige Regulatoren der Thrombozytenaktivierung und Thrombusbildung identifiziert, was sie zu vielversprechenden Angriffspunkten in der Entwicklung neuartiger Thrombozyten-aggregationshemmer macht. Beide Rezeptoren sind jedoch an einer Vielzahl von weiteren (patho)physiologischen Prozessen beteiligt, was vermuten lässt, dass eine Interferenz mit der (hem)ITAM Signalkaskade unter Umständen starke Nebenwirkungen hervorrufen kann. Im Zusammenhang mit Untersuchungen zu (hem)ITAM Rezeptoren wurde GPV als wichtiger Mediator thrombotischer und hämostatischer Prozesse identifiziert. Die Wirkungsweise von GPV blieb bislang jedoch unklar. Studien zur physiologischen Rolle von GPV in Thrombose und Hämostase standen daher im Fokus dieser Thesis. Die intensive Charakterisierung von GPV-defizienten Mäusen sowie die Generierung und Analyse von anti-GPV Antikörpern und von Mäusen mit einer Mutation, aufgrund derer GPV nicht mehr von Thrombin geschnitten werden kann (Gp5Kin/Kin), deckten eine unerwartete Rolle von GPV als Regulator der Thrombozytenaktivierung und Thrombusbildung auf. Gp5-/- und Gp5Kin/Kin Mäuse konnten den Verlust der (hem)ITAM Rezeptoren GPVI und CLEC-2 in Thrombose und Hämostase kompensieren. Die eigens generierten monoklonalen anti-GPV Antikörper 89F12 und 5G2 reproduzierten den GPV-knockout Phänotyp und erweiterten die Thrombus-modulierende Rolle von GPV über (hem)ITAM Rezeptoren hinaus. Zusammengenommen weisen die Ergebnisse auf eine wichtige Rolle des Thrombin-geschnittenen, löslichen GPV (sGPV) hin. Überraschenderweise hat rekombinantes sGPV einen starken antithrombotischen Effekt in Thrombosemodellen in vivo und in vitro unter Flussbedingungen in humanem und murinem Blut, ohne die hämostatische Funktion zu beeinflussen. Diese Daten etablieren GPV als wichtigen Akteur in der Thrombozyten-Physiologie. Obwohl Daten aus Studien mit genetisch veränderten Mäusen nicht direkt auf den Menschen übertragbar sind, können die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse als Grundlage für die Entwicklung neuer Behandlungsmöglichkeiten mit gutem Sicherheitsprofil bei Blutungskomplikationen (anti-GPV Antikörper) und bei thrombotischen Erkrankungen (sGPV) dienen. Eine neu generierte humanisierte GPV Maus bietet zudem ein wertvolles Werkzeug, um humanes GPV in vivo zu untersuchen. Der zweite Teil der Thesis konzentrierte sich auf die Proteinkinase (PKC) ι/λ. Die Familie der PKC aus den Serin/Threonin Kinasen ist an einer Reihe physiologischer Prozesse beteiligt, die Thrombozytenaktivierung regulieren. Zur Rolle atypischer PKC Isoformen in thrombozytären Prozessen ist jedoch wenig bekannt und insbesondere zur Rolle von PKCι/λ in Thrombozyten lagen bisher keine Untersuchungen vor. Diese wurde daher in Thrombozyten- und Megakaryozyten-spezifischen PKCι/λ-knockout Mäusen in vitro und in vivo untersucht. Überraschenderweise zeigte sich, dass die atypische PKC Isoform PKCι/λ im Gegensatz zu vielen anderen Isoformen für die Thrombozytenfunktion bei Thrombose und Hämostase entbehrlich ist. KW - Thrombozyt KW - Thrombose KW - platelet KW - glycoprotein KW - thrombosis KW - hemostasis Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-168591 ER - TY - THES A1 - Colizzi, Francesca Sara T1 - Immunohistochemical analysis of the pea aphid circadian clock T1 - Immunohistochemische Analyse der zirkadianen Uhr der Erbsenblattlaus N2 - Living beings evolved in an environment with cyclic changing conditions where a variety of factors such as light, temperature, or food availability oscillate in a daily 24-h rhythm. Endogenous circadian clocks in addition to controlling daily rhythms, are also thought to serve as an internal reference for measuring day length. This allows animals to adapt to seasonal changes through photoperiodic responses. While these responses are well-documented in insects, the underlying timing mechanisms for day-length discrimination remain incompletely understood. This thesis aimed at the characterization of the circadian clock of a strongly photoperiodic insect, the pea aphid Acyrthosiphon pisum, that allowed us to find putative neuronal connection between the circadian clock and the photoperiodic system of this insect. In the first chapter, we characterized the neuronal organization of aphid clock clusters using antibodies against the clock proteins Period and Cryptochrome. These clusters were found in the dorsal and lateral protocerebrum, and in the lamina and exhibited daily oscillations. Notably, the clusters expressing Cryptochrome showed light-dependent oscillations, indicating their potential role as clock photoreceptors. These Cryptochrome-positive clusters projected towards the pars intercerebralis, a region crucial for photoperiodism in aphids. In the second chapter, we focused on the Pigment-dispersing factor (PDF), the most important clock neuropeptide in insects. We discovered significant changes in the, otherwise highly conserved, insect C-terminal amino acid sequence of the newly identified pdf gene. PDF was identified in the lateral clock neurons, and their terminals in the dorsal protocerebrum close to the insulin-producing cells located in the pars intercerebralis. These terminals showed daily and seasonal variations, suggesting PDF’s involvement in regulating neurohormone release. To further explore the neuroanatomy of the aphid circadian clock and identify clock-related neuropeptides, we conducted transcriptomic analysis, mass spectrometry, and fluorescent immunohistochemistry. We found that the lateral clock neurons expressed various neuropeptides (in particular Allatotropin, FMRFamide, Orcokinin-A and PDF), similar to those in cockroaches involved in light input pathways. The dorsal clock neurons also exhibit neuropeptide immunoreactivity (precisely of Allatostatin A, Diuretic Hormone31, FMRFamide and Myoinhibitory Peptide), supporting their involvement in modulating circadian and seasonal neurohormonal rhythms. Finally, in the fourth chapter, we provide an overview of the putative mechanisms of photoperiodic control in aphids, from the photoreceptors involved in this process to the circadian clock and the neuroendocrine system. N2 - Organismen haben sich in einer Umwelt mit zyklisch wechselnden Umweltbedingungen entwickelt, in der eine Vielzahl von Faktoren wie Licht, Temperatur oder Nahrungsver fügbarkeit in einem 24-Stunden-Rhythmus schwanken. Es wird angenommen, dass endogene, zirkadiane Uhren nicht nur die Tagesrhythmen steuern, sondern auch als eine interne Referenz für die Messung der Tages länge dienen. Durch photoperiodische Anderungen des Verhaltens, des Stoffwechsels , etc. ermöglicht dies den Tieren, sich an saisonale Veränderungen anzupassen. Während diese Reaktionen bei Insekten gut dokumentiert sind, sind die zugrundeliegenden zeitlichen Mechanismen für die Unterscheidung der Tages längen noch nicht vollst ändig geklärt. Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung der zirkadiane Uhr eines stark photoperiodischen Insekts, der Erbsenblattlaus Acyrthosiphon pisum um eine mögliche neuronale Verbindung zwischen der zirkadianen Uhr und dem photoperiodischen System zu finden. Im ersten Kapitel wurden Antik¨orper gegen die Uhrenproteine Period und Cryptochrom verwendet, um die Organisation der verschiedenen Gruppen der Uhrneurone in der Blattlaus zu charakterisieren. Diese Cluster befanden sich sowohl im dorsalen und lateralen Protocerebrum als auch in der Lamina und zeigten tägliche Oszillationen in den untersuchten Proteinen der zirkadianen Uhr. Insbesondere die Cryptochrom-positiven Gruppen zeigten lichtabhängige Oszillationen, was auf ihre potenzielle Rolle als Photorezeptoren für die Uhr hinweist. Diese Cryptochrom-positiven Cluster projizierten in Richtung der Pars intercerebralis, einer für den Photoperiodismus der Blattl¨ause entscheidenden Region. Das zweite Kapitel fokussiert sich auf das wichtigste Neuropeptid der Inneren Uhr in Insekten, Pigment-Dispersing Factor (PDF). Das PDF der Blattläuse weißt bedeutende Veränderungen in der C-terminalen Aminosäuresequenz auf, welche in Insekten ansonsten hoch konserviert ist. PDF wurde in lateralen Uhrenneuronen und ihren Terminalen im dorsalen Protocerebrum in der Nähe von Insulin produzierenden Zellen in der Pars intercerebralis gefunden. Diese Terminalen zeigten tages und jahreszeitliche Fluktuationen, was auf eine Beteiligung von PDF an der Regulierung der Freisetzung von Neurohormonenhindeutet. Zur weiteren Erforschung der Neuroanatomie der zirkadianen Uhr der Blattlaus und zur Identifizierung von Neuropeptiden, die mit der Uhr in Verbindung stehen, wurden Transkriptomanalysen, Massenspektrometrie und Fluoreszenz-Immunhistochemie durch geführt. Dabei wurde deutlich, dass Lateral Uhrneurone mehrere Neuropeptide exprimieren (insbesondere Allatotropin, FMRFamid, Orcokinin-A und PDF), welche denen der Schabenähneln, vi und am Lichteingang der Inneren Uhr beteiligt sind. Dorsale Uhrenneuronen weisen ebenfalls eine Immunreaktivität für Neuropeptide auf (insbesondere Allatostatin A, Diuretisches Hormon31, FMRFamid und Myoinhibitorisches Peptid), was ihre Beteiligung an der Modulation zirkadianer und saisonaler neurohormoneller Rhythmen belegt. Das vierte Kapitel befasst sich schließlich mit den möglichen Mechanismen der photoperiodischen Steuerung bei Blattläusen. Es beginnt mit den beteiligten Photorezeptoren und endend mit der zirkadianen Uhr und dem neuroendokrinen System. KW - Aphids KW - circadian clock KW - photoperiodism KW - neuropeptides KW - Pigment-dispersing-factor Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-327883 ER - TY - THES A1 - Piro, Inken T1 - Glycinergic dysfunction in Stiff Person Syndrome and hyperekplexia: Investigation of patient specific pathomechanisms T1 - Glyzinerge Dysdunktion in Stiff-Person-Syndrom und Hyperekplexie: Untersuchung Patienten-spezifischer Pathomechanismen N2 - Patients diagnosed with the rare autoimmune disease of Stiff Person Syndrome (SPS) suffer from varying motor symptoms mainly characterized by painful spasms and muscle stiffness. Among patients suffering from Stiff Person spectrum, clinical presentation, course of disease and treatment responses also differ. Regardless of disease severity, which ranges from mild and intermittent motor impairments to the most severe form progressive encephalomyelitis with rigidity and myoclonus (PERM), autoantibodies are the underlying cause. One of the autoantibody targets associated with SPS is the glycine receptor (GlyR). Functional impairment of this protein interferes with inhibitory signal transmission in the central nervous system and subsequently causes motor symptoms. Similar to functional alterations of the GlyR upon autoantibody binding, GlyR function can be altered in patients with mutations in genes encoding GlyR subunits. Such mutations underlie hereditary hyperekplexia. Understanding the GlyR physiology and how different molecular mechanisms contribute to disease pathology is crucial for development of more targeted and effective disease options. Therefore, novel GlyR β subunit mutations identified in hyperekplexia patients were investigated towards their expression, trafficking and receptor function. The findings suggest that impaired recruitment into functional receptors at the synapses might underlie the functional alterations revealed by electrophysiological recordings for most cases. To unravel the autoantibody-related pathology causing the highly diverse clinical appearance of the Stiff Person spectrum, antibody binding abilities were studied. Neutralization assays confirmed that presence of the entire target protein, a sub-domain or a short peptide eliminates the autoantibodies from patient samples. Epitope characterization using residue exchanges within the GlyR in cell-based assays uncovered that GlyR autoantibody epitopes are polyclonal and their combination is patient-specific. Tissue-based binding assays emphasized the high variability in autoantibody distribution within spinal cord and brain sections regardless of the patients’ primary diagnosis. The irregular binding patterns among the patient groups of SPS, PERM, epilepsy and ‘others’ reflected the variation in the symptomatic arrangement. Passive transfer of GlyR autoantibodies from patients with different courses and severity of disease similarly revealed variable effects on murine motor and anxiety-related behavior. The detected small effects on motor function and post-mortem analyses indicate glycinergic disorganization and a possible onset of compensatory mechanisms. Altogether, this study demonstrates that GlyR impairment is patient-specific and of greater variability than expected. N2 - Patienten mit der seltenen Autoimmunerkrankung Stiff Person Syndrom (SPS) leiden unter variierenden motorischen Symptomen, die sich vor allem durch schmerzhafte Spasmen und Steifigkeit der Muskeln auszeichnen. Ebenso unterscheiden sich klinisches Erscheinungsbild, Krankheitsverlauf und Ansprechen auf entsprechende Therapien innerhalb der Gruppe von Patienten, die unter dem Stiff Person-Spektrum leidet. Unabhängig vom Schweregrad, welcher von milden und intermittierenden motorischen Einschränkungen bis hin zur schwerwiegendsten Form, der sogenannten Progressiven Encephalomyelitis mit Rigidität und Myoklonus (PERM) reicht, liegen immer Autoantikörper der Erkrankung zugrunde. Eins der Zielproteine dieser mit SPS assoziierten Autoantikörper ist der Glyzinrezeptor (GlyR). Funktionelle Einschränkungen des Rezeptors stören die inhibitorische Signalübertragung im zentralen Nervensystem, wodurch die motorischen Symptome ausgelöst werden. Ähnlich zur funktionellen Veränderung durch Autoantikörper kann die GlyR-Funktion durch Mutationen in den GlyR-Untereinheiten kodierenden Genen verändert sein. Solche Mutationen verursachen hereditäre Hyperekplexie. Ein gutes Verständnis der GlyR-Physiologie sowie der Pathomechanismen, die zur Erkrankung führen, ist entscheidend für die Entwicklung gezielter und effektiver Therapieansätze. Aus diesem Grund wurden neuartige Mutationen der GlyR β-Untereinheit, die in Hyperekplexie-Patienten identifiziert wurden, hinsichtlich ihrer Expression, ihres Transports durch die Zelle und ihres Beitrags zur Rezeptorfunktion untersucht. Die Ergebnisse suggerieren, dass eine verminderte Rekrutierung der mutierten GlyR-Untereinheit in funktionsfähige Rezeptoren an der Synapse den funktionellen Veränderungen zugrunde liegen könnte. Diese wurden in elektrophysiologischen Messungen für die meisten der untersuchten Mutationen detektiert. Um die Autoantikörper assoziierte Pathologie zu verstehen, welche das stark diverse klinische Erscheinungsbild des Stiff-Person-Spektrums hervorruft, wurden die Bindungseigenschaften der Antikörper genauer untersucht. Neutralisierungsversuche zeigten, dass die Anwesenheit des gesamten Zielproteins, einer enthaltenen Domäne oder nur eines kurzen Peptids ausreicht um die Antikörper aus einer Probe zu eliminieren. Gleichzeitig zeigte die Epitop-Charakterisierung in zellbasierten Experimenten mit Austausch einzelner Aminosäurereste im GlyR, dass die Epitope polyklonal und patientenspezifisch sind. Gewebebasierte Bindungsversuche offenbarten dementsprechend eine hohe Variabilität der Autoantikörper-Verteilung in Rückenmarks- und Gehirnschnitten unabhängig von der primären Diagnose der entsprechenden Patienten. Die ungleichmäßigen Bindungsmuster der Autoantikörper von Patientengruppen mit SPS-, PERM, Epilepsie- oder anderen Diagnosen spiegelten die Varianz der Symptomkombination wider. Ebenso verursachte passiver Transfer der GlyR-Autoantikörper von Patienten mit unterschiedlichem Verlauf und Schweregrad der Erkrankung variierende Effekte auf motorisches Verhalten und Angst-Verhalten in Mäusen. Die detektierten unterschwelligen Effekte in den Verhaltenstests und post mortem-Untersuchungen deuten auf glyzinerge Desorganisation und einen möglichen Kompensationsmechanismus hin. Insgesamt demonstriert die vorliegende Studie, dass Beeinträchtigungen des GlyR patientenspezifisch und somit vielseitiger sind als vermutet. KW - Glycinrezeptor KW - Bewegungsstörung KW - Stiff Person Syndrome KW - Hyperekplexia KW - Startle disease KW - Glycinergic dysfunction KW - autoimmune encephalitis KW - in vivo passive transfer KW - autoantibodies KW - epitope mapping KW - Autoaggressionskrankheit KW - Autoimmunkrankheit Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-327465 ER - TY - THES A1 - Mützel, Carina T1 - Low-LUMO Boron-Doped Polycyclic Aromatic Hydrocarbons T1 - Elektronenarme Bor-Dotierte Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe N2 - Within this PhD thesis, starting from simple alkene precursors a series of novel boron-doped PAHs were successfully in a sequential one-pot synthetic approach, comprising a hydroboration/borylation cascade as the key step. By applying different postsynthetic reactions, the properties of these boron-doped PAHs were further adjusted, aiming for appealing packing motifs, strong electron-acceptors, and NIR-emitters. The thesis thereby focussed on the synthesis of tailor-made molecules, the investigation of their optical and electronic properties and the discussion on the influence of various factors, e.g. doping pattern, size, shape, and substituents, on these properties. N2 - Der Einbau von Bor-Atomen in polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) stellt aufgrund ihrer unbesetzten pz-Orbitale eine generelle Strategie zur Realisierung organischer n-Halbleiter für optoelektronische Materialien wie organische Leuchtdioden (OLED), organische Dünnfilmtransistoren (OTFT) und organischen Solarzellen sowie als Sensormaterialien dar. Jedoch limitieren aufwändige Syntheserouten, die oftmals instabile Zwischenprodukte/Zielverbindungen und eine langwierige Synthese vorfunktionalisierter Vorstufen beinhalten, die Vielfalt an verfügbaren -Gerüsten und die Untersuchung der Struktur–Eigenschafts-Beziehungen. Daher fehlen elementare Grundkenntnisse, um Bor-dotierte PAKs mit maßgeschneiderten Eigenschaften entwickeln zu können. Dies führt dazu, dass diese Molekülklasse bisher nur eine untergeordnete Rolle als funktionelle Farbstoffe in der Optoelektronik einnehmen. Im Rahmen dieser Doktorarbeit sollte daher ausgehend von einfachen Alken-Vorstufen eine Serie an neuartigen Bor-dotierten PAKs mittels einer sequentiellen Eintopfreaktion, die als Schlüsselschritt eine Hydroborierung/Borylierungs-Kaskade umfasst, dargestellt werden. Durch verschiedene postsynthetische Reaktionen sollten die Eigenschaften dieser Bor-dotierte PAKs weiter angepasst werden, mit dem Ziel ansprechende Packungsmuster, starke Elektronenakzeptoren und NIR-Emitter zu erhalten. Die Arbeit fokussierte sich dabei auf die Synthese maßgeschneiderter Moleküle, die Untersuchung ihrer optischen und elektronischen Eigenschaften und der Diskussion des Einflusses verschiedener Faktoren, z.B. Dotierungsmuster, Größe, Form und Substituenten, auf diese Eigenschaften. ... KW - Bor KW - Polycyclische Aromaten KW - Elektronenakzeptor KW - Bor-Dotierte Aromaten Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-287004 ER - TY - THES A1 - Lourenço dos Reis, Sara Cristina T1 - An interoceptive role for glycinergic periaqueductal grey neurons during defensive states T1 - Eine interozeptive Rolle für glyzinerge periaquäduktale graue Neuronen während defensiver Zustände N2 - Fear and anxiety are fundamental emotional states that are critical for survival. These states are characterized by a variety of coordinated responses, including behavioral and autonomic changes, that need to be properly integrated. For the past decades, most studies have separated the behavioral and autonomic elements, generating a gap in understanding their integrative nature. In this thesis, a framework analysis is presented that allows for the integration of cardiac, behavioral, and neuronal readouts in freely moving mice during different emotional states. Furthermore, a growing body of evidence demonstrates that a vital component of these states is the physiological report of bodily states, or interoception, which allows for quick adaptation to changing situations. A set of distinctive interoceptive pathways has been described from the periphery to the brainstem; however, the circuits that process and integrate cardiac interoceptive signals in higher orders are poorly understood. The midbrain periaqueductal gray (PAG) is a region crucially involved in defensive states through its modulation of both, cardiac and behavioral components. Preliminary studies demonstrate an anatomical connection between the major cardiac interoception brainstem area, the nucleus of the solitary tract, and the PAG; however, the functional characterization and the specific neuronal substrates responsible for interoception in this area have not been described. An interesting particularity of the PAG is that the ventro-lateral subcolumn is the highest order of the neuraxis where inhibitory neurons that express the glycine can be found. In the lower brainstem and spinal cord, glycinergic inhibitory neurons have demonstrated a role in processing sensory and autonomic signals from the periphery, raising the question of whether the PAG glycinergic neurons could be involved in integrating cardiac interoceptive signals as part of a defensive state. In this thesis, using virally mediated trans-synaptic retrograde tracing, I showed that glycinergic PAG neurons receive inputs from cardiac regulatory areas in the brainstem and project massively to forebrain and midbrain regions. By employing advanced techniques such as deep brain calcium imaging with a miniaturized microscope and optogenetics, this study provides compelling evidence for the involvement of glycinergic PAG neurons in controlling heart rate and maintaining cardiac macrostate dynamics within physiological levels. The results of the optogenetic manipulation further revealed that a change in the heart rate macrostate caused by the glycinergic PAG neurons leads to anxiety-like behaviors, providing further evidence for the role of these neurons in regulating defensive states. Overall, by unraveling the neural circuitry underlying interoception in the PAG, our study paves the way to better understand fear and anxiety disorders. N2 - Furcht und Angst sind grundlegende emotionale Zustände, die für das Überleben entscheidend sind. Diese Zustände sind durch eine Vielzahl von koordinierten Reaktionen gekennzeichnet, darunter auch Verhaltensänderungen und autonome Veränderungen, die richtig integriert werden müssen. In den letzten Jahrzehnten haben die meisten Studien die verhaltensbezogenen und autonomen Elemente getrennt, was zu einer Lücke im Verständnis ihrer integrativen Natur führte. In dieser Arbeit wird eine Rahmenanalyse vorgestellt, die die Integration von kardialen, verhaltensbezogenen und neuronalen Messwerten bei sich frei bewegenden Mäusen während verschiedener emotionaler Zustände ermöglicht. Darüber hinaus gibt es immer mehr Belege dafür, dass eine wichtige Komponente dieser Zustände die physiologische Rückmeldung von Körperzuständen an das Gehirn, die sog. Interozeption ist, die eine schnelle Anpassung an sich ändernde Situationen ermöglicht. Es wurde eine Reihe von ausgeprägten interozeptiven Bahnen von der Peripherie bis zum Hirnstamm beschrieben. Jedoch sind die Schaltkreise, die kardiale interozeptive Signale in höherer Ordnung verarbeiten und integrieren, kaum bekannt. Das periaquäduktale Grau des Mittelhirns (PAG) ist eine Region, die sich entscheidend an Verteidigungszuständen beteiligt ist und deren Modulation sowohl kardiale als auch verhaltensbezogene Signale beeinflusst. Vorläufige Studien zeigen eine anatomische Verbindung zwischen dem wichtigsten kardialen Interozeptionsbereich des Hirnstamms, dem Nucleus tractus solitarius, und dem PAG; die funktionelle Charakterisierung und die spezifischen neuronalen Substrate, die für die Interozeption in diesem Bereich verantwortlich sind, sind bislang jedoch nicht beschrieben worden. Eine interessante Besonderheit des PAG ist, dass die ventro-laterale Subkolumne die höchste Ordnung der Hirnachse mit hemmenden glyzinergen Zellkörpern aufweist. Im Hirnstamm und im Rückenmark haben diese hemmenden Neuronen eine Rolle bei der Verarbeitung sensorischer und autonomer Signale aus der Peripherie gezeigt, was die Frage aufwirft, ob die glyzinergen Neuronen des PAG an der Integration kardialer interozeptiver Signale als Teil eines Verteidigungszustandes beteiligt sein könnten. In dieser Arbeit habe ich mit Hilfe von viral vermitteltem trans-synaptischem retrograden Tracing gezeigt, dass glyzinerge PAG-Neuronen Inputs von kardialen Regulationsbereichen im Hirnstamm erhalten und massiv in Vorder- und Mittelhirnregionen projizieren. Durch den Einsatz fortschrittlicher Techniken, wie z. B. Tiefenhirn- Kalziumbildgebung mit einem miniaturisierten Mikroskop und Optogenetik, liefert diese Studie überzeugende Beweise für die Beteiligung glyzinerger PAG-Neuronen an der Kontrolle der Herzfrequenz und der Aufrechterhaltung der kardialen Makrostate-Dynamik innerhalb physiologischer Grenzen. Die Ergebnisse der optogenetischen Manipulationen zeigten außerdem, dass eine durch die glyzinergen PAG-Neuronen verursachte Veränderung des Makrostates der Herzfrequenz zu angstähnlichem Verhalten führt, was einen weiteren Beweis für die Rolle dieser Neuronen bei Furcht und Angst darstellt. Insgesamt ebnet unsere Studie durch die Entschlüsselung der neuronalen Schaltkreise, die der Interozeption im PAG zugrunde liegen, den Weg zu einem besseren Verständnis von Angst und Angststörungen. KW - defensive states KW - Nervenzelle KW - interoception KW - PAG KW - glycinergic neurons KW - Interozeption KW - Pregnancy associated glycoprotein Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-327516 ER - TY - THES A1 - Zhang, Fangyuan T1 - Design, Synthesis, and Chiroptical Properties of Functional Chiral Molecules Based on (Aza)[7]helicene T1 - Design, Synthese und chiroptische Eigenschaften funktioneller chiraler Moleküle basierend auf (Aza)[7]Helicen N2 - This thesis focusses on the synthesis of functional chiral molecules using carbo- or hetero[7]helicenes as a chiral element, combined with multiple helicenes, phthalocyanines, and 1,4-azaborine units. The objective is to achieve properties that surpass those of the parent compounds. In the first project, an enantiopure, propeller-shaped multi-helicene polycyclic aromatic hydrocarbon containing three (P)-[7]helicene units and three (M)-[5]helicene units was stereospecifically synthesized and can be obtained in gram quantities. Leveraging the configurational stability of [7]helicene and the configurational instability of [5]helicene, we exclusively obtained the most thermodynamically stable enantiomer out of 10 possible enantiomeric pairs. The effects of the multi-helicene structure on optical rotation, UVVis absorption, fluorescence, and electronic circular dichroism (CD) spectroscopy were investigated.1 Building on the success of the first project, the second project used the configurationally stable [7]helicene again. Zinc-[7]helicenocyanine (Zn-7HPc) was stereospecifically synthesized by directly conjugating [7]helicenes with a phthalocyanine (Pc) core. Zn-7HPc demonstrates a CD signal in the near-infrared region, indicating efficient chirality transfer from the helicenes to the Pc core. Zn-7HPc forms stable, discrete homochiral dimers over a wide range of concentrations in tetrahydrofuran and dimethyl sulfoxide, as well as in the solid state. These homochiral dimers are formed even within the racemic mixture due to the interlocking of two homochiral monomers. The large comproportionation constant and the observed intervalence charge transfer band that appeared in spectroelectrochemistry experiments indicate strong communication between the two Pc monomers in the dimer.2 In the third project, aza[7]helicenes were incorporated with a 1,4-azaborine unit, which exhibits a multiple-resonance effect, to achieve narrow-band emission, high fluorescence quantum yield (FL), and a small Stokes shift. These properties are essential for ultrahigh-definition organic light-emitting diodes that emit circularly polarized light (CP-OLEDs). The synthesized series of molecules demonstrate small Stokes shifts (0.06–0.07 eV), exceptionally narrow fluorescence and circularly polarized luminescence bands with small full width at half maximum (FWHM, 17–28 nm, 0.07–0.13 eV), and high FL (72–85%).3 In conclusion, the synthesis of functional chiral molecules based on carbo- or hetero[7]helicenes was successfully achieved. The efficient synthetic strategies and improved properties of these molecules provide valuable insights for further investigations into helicenes with advanced structures and enhanced properties. N2 - Diese Dissertation befasst sich mit der Synthese funktioneller chiraler Moleküle unter Verwendung von Carbo- oder Hetero[7]helicenen als chiralem Element, kombiniert mit mehreren Helicenen, Phthalocyaninen und 1,4-Azaborin-Einheiten. Das Ziel ist es, Eigenschaften zu erreichen, die denen der Ausgangsverbindungen überlegen sind. Im ersten Projekt wurde ein enantiomerenreines, propellerförmiges Multihelicen-polycyclisches aromatisches Kohlenwasserstoff, der drei (P)-[7]Helicenen und drei (M)-[5]Helicenen-Einheiten enthält, in Gramm-Mengen stereospezifisch synthetisiert. Durch die Nutzung der Konfigurationsstabilität von [7]Helicenen und der Konfigurationsinstabilität von [5]Helicenen wurde das thermodynamisch stabilste Enantiomer aus 10 möglichen enantiomeren Paaren erhalten. Die Auswirkungen der Multihelicenstruktur auf die optische Rotation, UV-Vis-Absorption, Fluoreszenz und elektronische Zirkulardichroismus (CD)-Spektroskopie wurden untersucht.1 Aufbauend auf dem Erfolg des ersten Projekts wurde im zweiten Projekt erneut das konfigurationsstabile [7]Helicenen verwendet. Zink-[7]helicenocyanin (Zn-7HPc) wurde stereospezifisch durch direkte Konjugation von [7]Helicenen mit einem Phthalocyanin (Pc)-Kern synthetisiert. Zn-7HPc zeigt ein CD-Signal im nahen Infrarotbereich, was auf eine effiziente Chiralitätsübertragung vom Helicenen auf den Pc-Kern hindeutet. Zn-7HPc bildet stabile, diskrete homochirale Dimere über einen weiten Konzentrationsbereich in Tetrahydrofuran und Dimethylsulfoxid sowie im festen Zustand. Diese homochiralen Dimere bilden sich sogar innerhalb eines racemischen Gemischs aufgrund der Verzahnung zweier homochiraler Monomere. Die große Komproportionierungskonstant und das beobachtete Intervallenzladungsübertragungsband in spektroelektrochemischen Experimenten deuten auf eine starke Kommunikation zwischen den beiden Pc-Monomeren im Dimer hin.2 Im dritten Projekt wurden Aza[7]helicenen mit einer 1,4-Azaborin-Einheit integriert, die einen Mehrfachresonanzeffekt zeigt, um eine schmalbandige Emission, hohe Fluoreszenzquantenausbeute (FL) und kleinen Stokes-Shift zu erreichen. Diese Eigenschaften sind entscheidend für ultrahochauflösende organische Leuchtdioden (OLEDs), die zirkulär polarisiertes Licht emittieren (CP-OLEDs). Die synthetisierte Molekülreihe weist kleine Stokes-Shifts (0,06–0,07 eV), außergewöhnlich schmale Fluoreszenz- und zirkular polarisierte Lumineszenzbanden mit kleiner Halbwertsbreite (FWHM, 17–28 nm, 0,07–0,13 eV), sowie hohe Fluorezenzquantenausbeuten (72–85%) auf.3 Zusammenfassend wurde die Synthese funktioneller chiraler Moleküle auf Basis von Carbo- oder Hetero[7]helicenen erfolgreich durchgeführt. Die effizienten Synthesestrategien und verbesserten Eigenschaften dieser Moleküle liefern wertvolle Einblicke für weitere Untersuchungen von Helicenen mit fortschrittlichen Strukturen und verbesserten Eigenschaften. KW - [7]helicene KW - aza[7]helicene KW - multiple helicene PAHs KW - helicenocyanine KW - 1,4-Azaborine Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-374002 ER - TY - THES A1 - Baumann, Dominika T1 - Zur Bedeutung von Mehrperspektivität in der Diagnostik kommunikativer Kompetenzen von Schüler:innen mit komplexen Kommunikationsbedürfnissen und sonderpädagogischem Unterstützungsbedarf im Schwerpunkt Geistige Entwicklung T1 - The importance of multiple perspectives in the assessment of communicative competencies of students with intellectual disabilities and complex communication needs N2 - Um Schüler:innen mit komplexen Kommunikationsbedürfnissen und sonderpädagogischem Unterstützungsbedarf im Schwerpunkt Geistige Entwicklung in ihrer Kommunikationsentwicklung unterstützen zu können, müssen zunächst ihre kommunikativen Kompetenzen eingeschätzt werden. Diese Kompetenzen können jedoch je nach Kommunikationspartner:in und Kontext erheblich variieren. Die Umweltabhängigkeit kommunikativer Kompetenzen sowie methodische Herausforderungen bei der Diagnostik kommunikativer Kompetenzen führen zu der Frage, wie Eltern, Lehrkräfte und andere Kommunikationspartner:innen die kommunikativen Kompetenzen dieser Schüler:innen einschätzen, welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Einschätzungen bestehen und wie diese erklärt werden können. Mittels empirischer Daten eines mehrperspektivisch angelegten Fragebogens (N = 357) im Kontext des Forschungsprojektes SFGE II (Baumann et al., 2021) konnten signifikante Unterschiede zwischen der Einschätzung der Eltern und der Lehrkräfte bei vier der acht untersuchten Items zur Einschätzung der kommunikativen Kompetenzen nachgewiesen werden. Die unjustierte Interraterreliabilitätsanalyse konnte einen Einfluss der Familiensprache, der Diagnose sowie des Grades der Intelligenzminderung auf die Höhe der Reliabilität zwischen Eltern und Lehrkräften nachweisen. Die deskriptive Analyse von fünf Fallbeispielen aus zwei weiteren bayerischen Schulen mit sonderpädagogischem Schwerpunkt Geistige Entwicklung untersuchte die Einschätzungen weiterer Kommunikationspartner:innen und betonte vor allem die Bedeutung der UK-Expertise der Kommunikationspartner:innen sowie den Einfluss der aktuell genutzten Kommunikationsformen der Schüler:innen. Mit den Ergebnissen dieser Studie liegt erstmals ein empirischer Beleg für die unterschiedlichen Einschätzungen kommunikativer Kompetenzen zwischen Eltern und Lehrkräften von kaum und nicht lautsprachlich kommunizierenden Schüler:innen im sonderpädagogischen Schwerpunkt Geistige Entwicklung vor. Die umfassenden Analysen ermöglichen differenzierte Einblicke in das Einschätzungsverhalten verschiedener Kommunikationspartner:innen, liefern Hinweise zur Erklärung übereinstimmender sowie unterschiedlicher Einschätzungen und verweisen auf die Bedeutung von Mehrperspektivität im Kontext von UK-Diagnostik. N2 - To support children with complex communication needs and intellectual disabilities in their communicative development, we need to first assess their communicative competencies. These competencies however can vary significantly depending on the communication partner and context. This environmental dependency of communicative competencies as well as methodological challenges in assessing communicative competencies lead to the question of how parents, teachers, and other communication partners assess the communicative competencies of these students and how and why their assessments differ. To help answer these questions a multi-perspective questionnaire (N = 357) was conducted in the context of the study SFGE II (Baumann et al., 2021). The results revealed significant differences between parents' and teachers' assessments of four of the eight items examined in the assessment of communicative competence. Unadjusted interrater reliability analysis also demonstrated an influence of family language, diagnosis, and degree of intellectual disability on the level of reliability between parents and teachers. The descriptive analysis of five case studies from two other Bavarian special education schools examined the assessments of other communication partners and emphasized the importance of the communication partners’ AAC expertise as well as the influence of the currently used forms of communication of the students. The results of this study are the first empirical evidence of the different assessments of communicative competence between parents and teachers of students with intellectual disabilities and complex communication needs. The comprehensive analyses provide differentiated insights into the assessment behavior of various communication partners, provide information to explain both consistent and different assessments and point to the importance of multi-perspectivity in the context of AAC diagnostics. KW - Kommunikation KW - Geistige Behinderung KW - Sonderpädagogik KW - komplexe Kommunikationsbedürfnisse KW - Unterstützte Kommunikation KW - Mehrperspektivität KW - Beurteilerreliabilität KW - kommunikative Kompetenzen KW - complex communication needs KW - Augmentative and Alternative Communication KW - multi-perspectivity KW - interrater reliability KW - communicative competence KW - Urteilerübereinstimmung KW - Kommunikationshilfe KW - Beurteilerübereinstimmung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-371955 ER - TY - THES A1 - Salehi, Saeede T1 - Axonal hnRNP R: regulation by Ptbp2 and functions in neurodegenerative disorders T1 - Axonales hnRNP R: Regulation durch Ptbp2 und Funktionen bei neurodegenerativen Erkrankungen N2 - Axon growth, a fundamental process of neuron development, is regulated by both intrinsic and external guidance signals. Impairment of axon growth and maintenance is implicated in the pathogenesis of neurodegenerative disorders such as Amyotrophic Lateral Sclerosis and Alzheimer’s disease (AD). Axon growth is driven by several post-transcriptional RNA processing mechanisms, including alternative splicing, polyadenylation, subcellular localization, and translation. These mechanisms are controlled by RNA-binding proteins (RBPs) through interacting with their target RNAs in a sequence-dependent manner. In this study, we investigate the cytosolic functions of two neuronal RBPs, Ptbp2 and hnRNP R, which are essential for axon growth in motoneurons. Polypyrimidine tract binding protein 2 (Ptbp2) contributes to neuronal differentiation and axonogenesis by modulating different splicing programs to adjust the level of proteins involved in these processes. While the nuclear functions of Ptbp2 in alternative splicing have been studied in more detail, the cytosolic roles of Ptbp2 associated with axon growth have remained elusive. In the first part of the study, we show that Ptbp2 is present in cytosolic fractions of motoneurons including axons and axon terminals. Depletion of Ptbp2 impairs axon growth and growth cone maturation in cultured embryonic mouse motoneurons. Moreover, Ptbp2 knockdown affects the level of piccolo protein in the growth cone of cultured motoneurons. We detect Ptbp2 as a top interactor of the 3' UTR of the Hnrnpr transcript encoding the RBP hnRNP R. This interaction results in axonal localization of and thereby local translation of Hnrnpr mRNA in motoneurons. Consequently, axonal synthesis of hnRNP R was diminished upon depletion of Ptbp2 in motoneurons. We present evidence that Ptbp2 through cooperation with translation factor eIF5A2 controls hnRNP R synthesis. Additionally, we observe that re-expression of hnRNP R in Ptbp2-deficient motoneurons rescued axon growth defect while Ptbp2 overexpression failed to normalize the axon elongation defect observed in hnRNP R-deficient motoneurons. Our findings pinpoint axonal synthesized hnRNP R as a mediator of Ptbp2 functions in axon growth. In the second part of this study, we identify hnRNP R binds to the 3' UTR of microtubule-associated tau (Mapt) transcript encoding tau protein and regulates the axonal translocation and translation of Mapt mRNA. Tau protein has a central role in neuronal microtubule assembly and stability. However, in AD, the accumulation of abnormally hyperphosphorylated tau protein leads to axon outgrowth defects. Loss of hnRNP R reduces axonal tau protein but not the total level of tau. We observe that the brains of 5xFAD mice, as a mouse model of AD, deficient for hnRNP R contain lower phospho-tau and amyloid-β plaques. Likewise, Neurons treated with blocking antisense oligonucleotides (ASO) to prevent binding of hnRNP R to Mapt mRNA show reduced axonal Mapt mRNA and consequently newly synthesized tau protein levels. We show that blocking Mapt mRNA transport to axons impairs axon elongation. Our data thus suggest that reducing tau levels selectively in axons, a major subcellular site of tangle formation, might represent a novel therapeutic approach for the treatment of AD. N2 - Axonwachstum ist ein grundlegender Prozess der Neuronenentwicklung und wird sowohl durch intrinsische als auch externe Leitsignale reguliert. Eine Beeinträchtigung des Axonwachstums und der Aufrechterhaltung von Axonen ist mit der Pathogenese neurodegenerativer Erkrankungen wie der Amyotrophen Lateralsklerose und der AlzheimerKrankheit (AD) verbunden. Mehrere posttranskriptionelle RNA-Verarbeitungsmechanismen, darunter alternatives Spleißen, Polyadenylierung, subzelluläre Lokalisierung und Translation, steuern das Axonwachstum. RNA-bindende Proteine (RBPs) steuern diese Mechanismen, indem sie sequenzabhängig mit ihren Ziel-RNAs interagieren. In dieser Studie untersuchen wir die zytosolischen Funktionen von zwei neuronalen RBPs, Ptbp2 und hnRNP R, die für das Axonwachstum in Motoneuronen essentiell sind. Das Polypyrimidin-Trakt-Bindungsprotein 2 (Ptbp2) trägt zur neuronalen Differenzierung und Axonogenese bei, indem es verschiedene Spleißprogramme moduliert, um die Menge der an diesen Prozessen beteiligten Proteine anzupassen. Während die nukleären Funktionen von Ptbp2 beim alternativen Spleißen detaillierter untersucht wurden, sind die zytosolischen Rollen von Ptbp2 im Zusammenhang mit dem Axonwachstum noch unklar. Im ersten Teil der Studie zeigen wir, dass Ptbp2 in zytosolischen Fraktionen von Motoneuronen einschließlich Axonen und Axonterminals vorhanden ist. Die Reduktion von Ptbp2 beeinträchtigt das Axonwachstum und die Reifung der Wachstumskegel in kultivierten embryonalen Motoneuronen von Mäusen. Darüber hinaus beeinflusst der Ptbp2-Knockdown den Gehalt an Piccolo-Protein im Wachstumskegel kultivierter Motoneuronen. Wir identifizierten Ptbp2 als Top-Interaktor der 3'-UTR des Hnrnpr-Transkripts, welches das RBP hnRNP R kodiert. Diese Interaktion führt zur axonalen Lokalisierung und damit zur lokalen Translation der Hnrnpr-mRNA in Motoneuronen. Folglich wurde die axonale Synthese von hnRNP R durch Depletion von Ptbp2 in Motoneuronen verringert. Wir legen Beweise dafür vor, dass Ptbp2 durch die Zusammenarbeit mit dem Translationsfaktor eIF5A2 die hnRNP R-Synthese steuert. Darüber hinaus beobachten wir, dass die erneute Expression von hnRNP R in Motoneuronen mit Ptbp2-Mangel den Axonwachstumsdefekt rettete, während die Überexpression von Ptbp2 den auch bei Motoneuronen mit hnRNP R-Mangel beobachteten Axonwachstumsdefekt nicht normalisieren konnte. Unsere Ergebnisse zeigen, dass axonal synthetisiertes hnRNP R ein Vermittler der Ptbp2-Funktionen beim Axonwachstum ist. Im zweiten Teil dieser Studie beobachteten wir, dass hnRNP R an die 3'-UTR des Mikrotubuliassoziierten Tau-Transkripts (Mapt) bindet, welches das Protein tau kodiert. Die hnRNP RMapt Interaktion bewirkt die axonale Translokation und Translation der Mapt-mRNA. Tau spielt eine zentrale Rolle beim Aufbau und der Stabilität neuronaler Mikrotubuli. Bei AD führt die Anhäufung von abnormal hyperphosphoryliertem tau-Protein jedoch zu neuronaler Degeneration. Der Verlust von hnRNP R verringert das axonale tau-Protein, jedoch nicht den Gesamtspiegel von tau. Wir beobachten, dass die Gehirne von 5xFAD-Mäusen, einem AD Mausmodell, durch Reduktion von hnRNP R geringere Mengen an Phospho-tau- und Amyloidβ-Plaques aufweisen. Ebenso zeigen Neuronen, die mit blockierenden ntisenseOligonukleotiden (ASO) behandelt wurden, um die Bindung von hnRNP R an Mapt-mRNA zu verhindern, verringerte axonale Mapt-mRNA Mengen und reduzierte Mengen an neu synthetisiertem tau-Protein. Unsere Daten legen daher nahe, dass die selektive Reduzierung des tau-Spiegels in Axonen, einem wichtigen subzellulären Ort der Neurofibrillenbildung, einen neuen therapeutischen Ansatz für die Behandlung der AD darstellen könnte. KW - Motoneuron KW - Axonal RNA localization KW - Axonal translation KW - Axon growth KW - Ptbp2 KW - Axonaler Transport KW - axonal transport KW - Nervendegeneration Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-371039 ER -