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Herzschrittmachersysteme sind eine weitverbreitete Möglichkeit Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu behandeln. Wegen der natürlichen Reaktion des Immunsystems auf Fremdkörper, erfolgt aber eine fortschreitende Verkapselung der Herzschrittmacherelektrode. Die Folge ist eine ansteigende Verminderung der Stimulationseffizienz durch Erhöhung der Anregungsschwelle. Die Integration der Elektrode in das Gewebe ist dabei mangelhaft und wird bestimmt durch Implantateigenschaften wie Größe, Flexibilität und Dimensionalität. Um die Integration zu verbessern, stellen dreidimensionale (3D) bzw. gewebeartige Elektroden eine Alternative zu den derzeit verwendeten planaren Metallelektroden dar. Zur Entwicklung einer leitfähigen, 3D und faserförmigen Elektrode wurden in dieser Arbeit Kohlenstoff-Nanofaser-Scaffolds über Elektrospinnen hergestellt. Durch die Modifikation des Fasergerüstes mit Natriumchlorid (NaCl) während der Scaffoldherstellung, konnte das Fasernetzwerk aufgelockert und Poren generiert werden. Die Kohlenstofffaser-Elektroden zeigten einen effizienten Energieübertrag, welcher vergleichbar mit heutigen Titannitrid (TiN) -Elektroden ist. Die Auflockerung des Fasergewebes hatte eine verbesserte Flexibilität des Faserscaffolds zu Folge. Neben der Flexibilität, konnte auch die Infiltration von Zellen in das poröse Faserscaffold erheblich verbessert werden. Dabei konnten Fibroblasten durch das gesamte Scaffold migrieren. Die Kompatibilität mit kardialen Zellen, die Grundvoraussetzung von Herzschrittmacherelektroden, wurde in vitro nachgewiesen. Durch die Kombination aus dem 3D-Elektrodengerüst mit einer Co-Kultur aus humanen Kardiomyozyten, mesenchymalen Stammzellen und Fibroblasten, erfolgte eine Einbettung der Elektrode in funktionelles kardiales Gewebe. Dadurch konnte ein lebender Gewebe-Elektroden-Hybrid generiert werden, welcher möglicherweise die Elektrode vor Immunzellen in vivo abschirmen kann. Eine Zusammenführung der hybriden Elektrode mit einen Tissue-Engineerten humanen kardialen Patch in vitro, führte zu Bildung einer nahtlosen Elektronik-Gewebe-Schnittstelle. Die fusionierte Einheit wurde abschließend auf ihre mechanische Belastbarkeit getestet und konnte über einen Elektroden-Anschluss elektrisch stimuliert werden.
Makrophagen spielen als Zellen der angeborenen Abwehr eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr. Ziel dieser Arbeit war die phänotypische und funktionelle Charakterisierung von Alveolarmakrophagen der Ratte. Hierzu wurden die durch eine bronchoalveoläre Lavage gewonnenen Alveolarmakrophagen immunhistologisch und durchflusszytometrisch untersucht. Zusätzlich wurden sie in vitro mit LPS und IFN-g stimuliert. Die Produktion von Stickstoffmonoxid wurde mit dem Griess Reagenz bestimmt und die Expression von iNOS im Immunoblot nachgewiesen. Zudem wurde die Interaktion mit naiven T-Lymphozyten untersucht. Als Vergleichszellen wurden Peritonealmakrophagen verwendet. Bei den aus bronchoalveolären Lavagen gewonnenen Zellen handelte es sich eindeutig um CD68- und CD11b-positive Alveolarmakrophagen. Vollständig aktivierte Alveolarmakrophagen exprimierten zum Teil andere Oberflächenmoleküle als nicht-aktivierte. So stieg nach Stimulierung der Anteil der Makrophagen, die die kostimulatorischen Moleküle CD80 und CD86 exprimierten, auf ca. 80 Prozent an. Ebenso bildeten sie große Mengen an Stickstoffmonoxid (380 μmol/L NO nach 48 Stunden bei 1 μg/mL LPS) und exprimierten auch das Enzym iNOS. Die aktivierten Alveolarmakrophagen waren nicht in der Lage, naive T-Lymphozyten zu aktivieren. Die Stimulierung der Alveolarmakrophagen in vitro hat gezeigt, dass LPS und IFN-g in den getesteten Konzentrationen in der Lage waren, Makrophagen vollständig zu aktivieren. Die zweistufige Aktivierung von Makrophagen durch ein Priming mit IFN-g und eine darauf folgende vollständige Aktivierung mit LPS, ist bei hohen lokalen Konzentrationen auch nur mit LPS bzw. IFN- g möglich. Dies unterstreicht die besondere Bedeutung der beiden Mediatoren für die Aktivierung von Makrophagen.
Das CCN Protein CYR61 besitzt eine Reihe außergewöhnlicher biologischer Funktionen. Als ein Molekül der EZM dient es der Regulation zellulärer Aktivitäten wie Adhäsion, Wanderung und Proliferation. Diese Funktionen stehen im Einklang mit der Wirkung von Proteinen, die Zellwachstum und Differenzierung steuern. Die gewebespezifische und zeitlich begrenzte Expression von CYR61 in Mäuseembryonen lieferte bereits erste Hinweise über eine mögliche Beteiligung an der Entwicklung des Skelettsystems. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurde das CYR61 Protein in nachfolgenden Arbeiten als ein neuer, die Chondrogenese regulierender, Faktor identifiziert. Welchen Einfluss dieses Proteins auf den Knorpelstoffwechsel unterschiedlicher humaner Chondrozytenzelllinien hat wurde Gegenstand neuer Untersuchungen. Dieses Interesse bildete die Grundlage zur Themenstellung der vorliegenden Arbeit. Die Wirkung von CYR61 auf die chondrogene Differenzierung sollte anhand zweier verschiedener Zelllinien (C-28/I2 und T/C-28a2) untersucht werden. Hierbei wurde das Expressionsverhalten von unterschiedlichen Chondrozytenmarkern unter der Wirkung von CYR61 untersucht. Die CYR61-abhängigen Effekte wurden durch RT-PCR nachgewiesen und die Ergebnisse unter serumhaltigen sowie serumreduzierten Versuchsbedingungen hierbei miteinander verglichen.
In den letzten Jahren sind verschiedene Studien erschienen, die die positive Wirkung von Musik zur Frühförderung von Kindern untersucht haben. Im Sinne dieser Studien wurden auch verschiedene Therapieprogramme, die auf traditionellen musiktherapeutischen Konzepten basieren, entwickelt. Neueste Arbeiten unterstützen eine spezifische Wirkung der musikalischen Frühförderung: sie kann den Spracherwerb fördern. Säuglinge mit orofazialen Spalten arbeiten z. B. in einer Klinik in Los Angeles, USA, mit Hilfe von Musik an ihren Sprachproblemen. Die vorliegende Arbeit hatte das Ziel auf der Basis moderner Erkenntnisse der Neuro- und Kognitionswissenschaften Argumente für die positive Wirkung von musikalischer Frühförderung auf den Spracherwerb bei Kindern mit orofazialen Spalten zusammenzutragen und einen solchen Ansatz durch wissenschaftliche Ergebnisse zu begründen. Die spezifische Wirkung von Musik auf den Spracherwerb, so konnte gezeigt werden, basiert u. a. auf folgenden Befunden: a. Es existieren gemeinsame hirnphysiologische Produktions- und Verarbeitungsmechanismen von Melodie und Rhythmus in der Musik und der gesprochenen Sprache. b. Prosodische Elemente der Sprache, wie die Melodie und der Rhythmus, werden unter starker Beteiligung der rechten Hemisphäre verarbeitet. So konnte u. a. gezeigt werden, dass hirnphysiologische Reaktionen bei jungen Musikschülern (Thomanerchor) auf sprachliche Syntaxverletzungen stärker ausfallen als bei gleichaltrigen Nichtmusikern. c. Die rechte Hemisphäre, in der auch Musik verarbeitet wird, ist bei der vorsprachlichen Lautproduktion der Säuglinge die dominierende. Es gibt große Ähnlichkeiten bei der zerebralen Verarbeitung von Melodie und Rhythmus von „Säuglingssprache“ und Musik. d. Neuere hirnphysiologische Untersuchungen belegen, dass ein musikalisches Training nachweislich funktionelle Korrelate in bestimmten Gehirnregionen zeigt und eine positive Wirkung auf den Spracherwerbprozess auszuüben scheint. Es konnte gezeigt werden, dass überlappende Verarbeitungsregionen in beiden Gehirnhälften, sowohl für musikalische als auch für sprachliche Informationen verantwortlich sind. Die Ergebnisse neuer Forschungen, die eine starke Beteiligung der rechten Hemisphäre in der Verarbeitung prosodischer Charakteristiken der Sprache, wie z. B. die Melodie und der Rhythmus belegen, wurden dargestellt und die alte Ansichten über eine ausschließliche Verarbeitung sprachlicher Informationen in der linken Hemisphäre wurden widerlegt. Die Bedeutung der rechten Gehirnhälfte für die vorsprachliche Lautproduktion der Säuglinge wurde herausgearbeitet und daraus der Nutzen einer intensiven akustischen Förderung unter Anwendung speziell entwickelte Stimuli, für eine korrekte spätere Sprachentwicklung bei Kindern mit orofazialen Spalten abgeleitet. Die Auswahl der Musik sollte sich an den in der Arbeit beschriebenen musikalischen Verarbeitungsleistungen der Säuglinge orientieren, um eine individuelle und auf die Bedürfnisse jedes Säuglings mit orofazialer Spalte angepasste musikalische Stimulation zu erreichen. Diese Bedürfnisse können anhand der vorsprachlichen Entwicklungsprofile, wie sie für jeden Säugling am ZVES (Zentrum für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörungen) erstellt werden, charakterisiert werden. Im Ergebnis der umfangreichen Literaturstudien zu allen für das gestellte Thema relevanten Aspekten und unter Verwendung der im ZVES gesammelten praktischen Erfahrungen wurde eine Forschungskonzeption zum Nachweis der Wirkung einer musikalischern Frühförderung auf den Spracherwerb erarbeitet. Für Säuglinge mit orofazialen Spalten ist eine individuelle Therapie notwendig, da sich die Kinder bezüglich ihrer individuellen Entwicklungsbedingungen stark unterschieden.