TY  - THES
A1  - Schenk, Thomas Christian Karl
T1  - Wirkungsgrad der Muskulatur bei Mukoviszidose unter aerober Belastung
T1  - Muskular efficiency in CF under aerobic Conditions
N2  - Patienten mit Mukoviszidose weisen regelhaft eine eingeschränkte körperliche Leis-tungsfähigkeit auf. Die Gründe hierfür werden in der Literatur kontrovers diskutiert. Neben den bekannten pulmonalen Einschränkungen gibt es auch Hinweise für muskulä-re Besonderheiten. Bisher konnte gezeigt werden, dass der im gesunden menschlichen Muskel exprimierte CFTR-Kanal bei Mukoviszidose fehlt, der Nachweis daraus resul-tierender Stoffwechselanomalitäten steht jedoch aus. Ein Ansatz, sich eventuellen muskulären Abnormitäten bei CF zu nähern, besteht im leistungsphysiologischen Vergleich mit der Muskulatur gesunder Probanden mit beson-derem Augenmerk auf den mechanischen Wirkungsgrad. Wir untersuchten hierfür 31 CF-Patienten und 15 gesunde Probanden, wobei sich die Kollektive nicht signifikant in ihrer Zusammensetzung unterschieden. Wir führten mit allen Teilnehmern einen zweistufigen Submaximaltest auf dem Fahr-radergometer durch, der es ermöglichte, Veränderungen gemessener Parameter auf die Leistungsänderung zu beziehen. Sechs CF-Patienten wurden aufgrund zu hoher Belas-tung und damit Nichterreichen eines Steady-States nachträglich von der Auswertung ausgeschlossen. Weiterhin unterzogen wir die Teilnehmer einem Stufen-Maximaltest nach dem Godf-rey-Protokoll zur Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle (VAT) und der maximalen Sauerstoffaufnahme. Für den Submaximaltest wurde dabei besonderes Augenmerk auf optimale Rahmenbe-dingungen gelegt, wie Belastung im aeroben Dauerleistungsbereich. Die Belastungsin-tensitäten lagen bei Patienten wie gesunden Probanden im gleichen Anteilsbereich der VAT bezogen auf das Körpergewicht. Weiterhin sollten valide Stoffwechselplateaus auf den Belastungsstufen durch ausrei-chend lange Belastungszeiträume garantiert werden – neu dabei war eine Beweisfüh-rung der erreichten Steady-States. Eine wissenschaftliche Methode zur Ermittlung von Stoffwechselplateaus ist bisher im Zusammenhang mit Trainingsstudien nicht beschrie-ben worden. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Verfahren basiert auf dem Nachweis von Regressionsgeraden mit vernachlässigbarer Steigung und geringer Va-rianz. Erwartungsgemäß zeigten sich die Parameter der Lungenfunktion bei CF-Patienten niedrigen als bei den gesunden Probanden. Die Atemäquivalente für Sauerstoff und Kohlendioxid waren bei den Patienten im Mittel höher, was für einen ineffizienteren pulmonalen Gasaustausch sprach. Aufgrund des geringeren Anstieges des Bruttowirkungsgrades der CF-Patienten in Stufe zwei muss bei den Patienten ein erhöhter Ruheumsatz angenommen werden. Der reine Wirkungsgrad für Fahrradfahren zeigte sich bei den CF-Patienten signifikant reduziert im Vergleich zu den gesunden Probanden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit deuten darauf hin, dass nicht pulmonale Verän-derungen alleine als Ursache für die reduzierte Leistungsfähigkeit bei Mukoviszidose in Frage kommen. Ob tatsächlich eine muskuläre Pathophysiologie vorliegt, kann jedoch mit unseren Daten nicht weiter differenziert werden.
KW  - Mukoviszidose
KW  - Wirkungsgrad
KW  - Spiroergometrie
KW  - Steadystate <Physiologie>
KW  - Cystic Fibrosos
KW  - Efficiency
KW  - Spiroergometry
KW  - Steadystate
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-48831
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Hebestreit, Helge
A1  - Schmid, Kerstin
A1  - Kieser, Stephanie
A1  - Junge, Sibylle
A1  - Ballmann, Manfred
A1  - Roth, Kristina
A1  - Hebestreit, Alexandra
A1  - Schenk, Thomas
A1  - Schindler, Christian
A1  - Posselt, Hans-Georg
A1  - Kriemler, Susi
T1  - Quality of life is associated with physical activity and fitness in cystic fibrosis
N2  - Background

Health-related and disease-specific quality of life (HRQoL) has been increasingly valued as relevant clinical parameter in cystic fibrosis (CF) clinical care and clinical trials. HRQoL measures should assess – among other domains – daily functioning from a patient’s perspective. However, validation studies for the most frequently used HRQoL questionnaire in CF, the Cystic Fibrosis Questionnaire (CFQ), have not included measures of physical activity or fitness. The objective of this study was, therefore, to determine the cross-sectional and longitudinal relationships between HRQoL, physical activity and fitness in patients with CF.

Methods

Baseline (n = 76) and 6-month follow-up data (n = 70) from patients with CF (age ≥12 years, FEV1 ≥35%) were analysed. Patients participated in two multi-centre exercise intervention studies with identical assessment methodology. Outcome variables included HRQoL (German revised multi-dimensional disease-specific CFQ (CFQ-R)), body composition, pulmonary function, physical activity, short-term muscle power, and aerobic fitness by peak oxygen uptake and aerobic power.

Results

Peak oxygen uptake was positively related to 7 of 13 HRQoL scales cross-sectionally (r = 0.30-0.46). Muscle power (r = 0.25-0.32) and peak aerobic power (r = 0.24-0.35) were positively related to 4 scales each, and reported physical activity to 1 scale (r = 0.29). Changes in HRQoL-scores were directly and significantly related to changes in reported activity (r = 0.35-0.39), peak aerobic power (r = 0.31-0.34), and peak oxygen uptake (r = 0.26-0.37) in 3 scales each. Established associates of HRQoL such as FEV1 or body mass index correlated positively with fewer scales (all 0.24 < r < 0.55).

Conclusions

HRQoL was associated with physical fitness, especially aerobic fitness, and to a lesser extent with reported physical activity. These findings underline the importance of physical fitness for HRQoL in CF and provide an additional rationale for exercise testing in this population.
KW  - Exercise testing
KW  - Oxygen uptake
KW  - Longitudinal analysis
KW  - Accelerometry
KW  - Questionnaire
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-110508
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schenk, Thomas
T1  - Genetische und funktionale Vereinfachung eines komplexen Retrovirus am Beispiel des Primaten Foamy Virus Typ 1 (PFV-1)
T1  - Genetic and Functional Simplification of a Complex Retrovirus Exemplified for the Primate Foamy Virus Type 1 (PFV-1)
N2  - Foamyviren (Spumaviridae) werden neuerdings von den übrigen Retroviren (Orthoretroviridae) abgegrenzt. Durch verschiedene Besonderheiten in ihrem Replikationszyklus, wie der Möglichkeit zur intrazellulären Retrotransposition oder der reversen Transkription spät im Vermehrungszyklus, nehmen sie eine funktionale Sonderstellung zwischen Retro-, Hepadnaviren und Retrotransposons ein. Aufgrund des Aufbaus ihres Genoms, das neben dem minimalen Gensatz der einfachen Retroviren Gag, Pro, Pol und Env noch zwei weitere akzessorische Leserahmen aufweist, werden sie zu den komplexen Retroviren gerechnet. Einer dieser zusätzlichen Leserahmen kodiert für den transkriptionalen Transaktivator Tas, der für die Replikation essentiell ist. Ein infektiöser Klon einer genetisch vereinfachten Variante des Primaten Foamy Virus Typ 1 (PFV-1) wurde konstruiert, der den konstitutiv aktiven immediate early gene (IE) Promotor und Enhancer des Cytomegalievirus (CMV) im Kontext einer hybriden LTR trägt. Dieses Konstrukt, sowie ein weiteres mit funktionaler Deletion des Tas-Gens führten nach Transfektion in Zellkulturen zur Freisetzung genetisch vereinfachter, infektiöser Viren, deren Replikationskompetenz und genetische Stabilität nachgewiesen wurde. Die rekombinanten Viren zeigten dabei um etwa drei lg-Stufen erniedrigte Virustiter im zellfreien Kulturüberstand und eine reduzierte Replikationskinetik. Versuche zur Steigerung der erreichbaren Virustiter durch thermisches Aufbrechen der Zellen, Inkubation mit dem demethylierenden Agens 5-Azacytidin (AZC) und Induktion mit dem Transkriptions-Stimulator Natriumbutyrat wurden unternommen, resultierten aber nicht in einer Steigerung der Freisetzung infektiöser Partikel oder der viralen Genexpression. Die Promotor-Aktivität der hybriden LTR wurde in einem transienten Reportergenassay unter Verwendung des Luciferasegens quantifiziert und war mit der der tas-stimulierten foamyviralen LTR vergleichbar. Eine Mutation des DD35E-Motivs im aktiven Zentrum der Integrase zu DA35E führte zur Replikationsunfähigkeit der vereinfachten Viren. Obwohl der Promotor eines nicht integrierenden Virus in die hybride LTR eingeführt wurde, blieb die Integration ein obligates Ereignis für die Replikation der Viren. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass eine genetische Vereinfachung des PFV-1 und Replikation mit einem heterologen Promotor in einer hybriden LTR möglich ist. Damit ist eine Voraussetzung für die Konstruktion PFV-basierter Vektoren zur Gentherapie unter Verwendung gewebespezifischer Promotoren gegeben.
N2  - Recently Foamyviruses (Spumaviridae) were reclassified and separated from the conventional Retroviruses (Orthoretroviridae). Some peculiarities of their replication cycle, e.g. their ability to perfom intracellular retrotransposition and their reverse transcription occuring late in the reproduction cycle, indicate a special functional position between Retro-, Hepadnaviruses and Retrotransposons. Due to the architecture of their genome, which includes two additional open reading frames besides the minimum set of retroviral genes - gag, pro, pol and env - they are so called complex retroviruses. One of the additional reading frames encodes for the transcriptional transactivator tas, which is essential for viral replication. An infectious molecular clone representing a genetically simplified mutant of the Primate Foamy Virus Type 1 (PFV-1), that harbors the cytomegalovirus (CMV) immediate early (IE) gene promoter and enhancer within a hybrid LTR, was constructed. After transfection into cell cultures this construct as well as another with a functional deletion of the tas gene gave rise to genetically simplified infectious viruses. The replication competence and genetic stability of the mutants were demonstrated. Viral titers of the recombinants were reduced by approximately three orders of magnitude and replication kinetics were diminished. Efforts to increase viral titers, e.g. by thermic lysis of cell cultures, by incubation with the demethylating agent 5-Azacytidine (AZC) or by induction with the stimulator of transcription sodium butyrate, did neither lead to an increase in viral gene expression nor to a greater number of released infectious particles. The promoter activity of the hybrid LTR as quantified with a transient reporter gene assay using luciferase was comparable to the one of the foamyviral LTR stimulated by tas. Mutation of the DD35E motif in the active center of the integrase to DA35E abolished viral replication competence. Even though a promoter of a non integrating virus was used in the hybrid LTR integration remained essential for viral replication. This study demonstrated the genetic simplification of PFV-1 and replication using a heterologous promoter in a hybrid LTR. These are important requirements for the construction of PFV based vectors for gene therapy using tissue specific promoters.
KW  - Virus
KW  - Retrovirus
KW  - Foamyvirus
KW  - Spumavirus
KW  - Genetik
KW  - Vereinfachung
KW  - Promotor
KW  - Integration
KW  - heterolog
KW  - virus
KW  - retrovirus
KW  - foamyvirus
KW  - spumavirus
KW  - genetics
KW  - simplification
KW  - promoter
KW  - integration
KW  - heterologous
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3249
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Cullmann, Katharina
A1  - Jahn, Magdalena
A1  - Spindler, Markus
A1  - Schenk, Franziska
A1  - Manukjan, Georgi
A1  - Mucci, Adele
A1  - Steinemann, Doris
A1  - Boller, Klaus
A1  - Schulze, Harald
A1  - Bender, Markus
A1  - Moritz, Thomas
A1  - Modlich, Ute
T1  - Forming megakaryocytes from murine‐induced pluripotent stem cells by the inducible overexpression of supporting factors
JF  - Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis
N2  - Background
Platelets are small anucleate cells that circulate in the blood in a resting state but can be activated by external cues. In case of need, platelets from blood donors can be transfused. As an alternative source, platelets can be produced from induced pluripotent stem cells (iPSCs); however, recovered numbers are low.

Objectives
To optimize megakaryocyte (MK) and platelet output from murine iPSCs, we investigated overexpression of the transcription factors GATA‐binding factor 1 (GATA1); nuclear factor, erythroid 2; and pre–B‐cell leukemia transcription factor 1 (Pbx1) and a hyperactive variant of the small guanosine triphosphatase RhoA (RhoAhc).

Methods
To avoid off‐target effects, we generated iPSCs carrying the reverse tetracycline‐responsive transactivator M2 (rtTA‐M2) in the Rosa26 locus and expressed the factors from Tet‐inducible gammaretroviral vectors. Differentiation of iPSCs was initiated by embryoid body (EB) formation. After EB dissociation, early hematopoietic progenitors were enriched and cocultivated on OP9 feeder cells with thrombopoietin and stem cell factor to induce megakaryocyte (MK) differentiation.

Results
Overexpression of GATA1 and Pbx1 increased MK output 2‐ to 2.5‐fold and allowed prolonged collection of MK. Cytologic and ultrastructural analyses identified typical MK with enlarged cells, multilobulated nuclei, granule structures, and an internal membrane system. However, GATA1 and Pbx1 expression did not improve MK maturation or platelet release, although in vitro–generated platelets were functional in spreading on fibrinogen or collagen‐related peptide.

Conclusion
We demonstrate that the use of rtTA‐M2 transgenic iPSCs transduced with Tet‐inducible retroviral vectors allowed for gene expression at later time points during differentiation. With this strategy we could identify factors that increased in vitro MK production.
KW  - genetic modification
KW  - iPS cells
KW  - megakaryocytes
KW  - retroviral vectors
KW  - Tet‐inducible system
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-224565
VL  - 5
IS  - 1
SP  - 111
EP  - 124
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schenk, Mariela
A1  - Mitesser, Oliver
A1  - Hovestadt, Thomas
A1  - Holzschuh, Andrea
T1  - Overwintering temperature and body condition shift emergence dates of spring-emerging solitary bees
JF  - PeerJ
N2  - Solitary bees in seasonal environments must align their life-cycles with favorable environmental conditions and resources; the timing of their emergence is highly fitness relevant. In several bee species, overwintering temperature influences both emergence date and body weight at emergence. High variability in emergence dates among specimens overwintering at the same temperatures suggests that the timing of emergence also depends on individual body conditions. However, possible causes for this variability, such as individual differences in body size or weight, have been rarely studied. In a climate chamber experiment using two spring-emerging mason bees (Osmia cornuta and O. bicornis), we investigated the relationship between temperature, emergence date, body weight, and body size, the last of which is not affected by overwintering temperature. Our study showed that body weight declined during hibernation more strongly in warm than in cold overwintering temperatures. Although bees emerged earlier in warm than in cold overwintering temperatures, at the time of emergence, bees in warm overwintering temperatures had lower body weights than bees in cold overwintering temperatures (exception of male O. cornuta). Among specimens that experienced the same overwintering temperatures, small and light bees emerged later than their larger and heavier conspecifics. Using a simple mechanistic model we demonstrated that spring-emerging solitary bees use a strategic approach and emerge at a date that is most promising for their individual fitness expectations. Our results suggest that warmer overwintering temperatures reduce bee fitness by causing a decrease in body weight at emergence. We showed furthermore that in order to adjust their emergence dates, bees use not only temperature but also their individual body condition as triggers. This may explain differing responses to climate warming within and among bee populations and may have consequences for bee-plant interactions as well as for the persistence of bee populations under climate change.
KW  - Wild bees
KW  - Timing
KW  - Fitness
KW  - Hibernation
KW  - Climate change
KW  - Mechanistic model
KW  - Osmia
KW  - Body weight
KW  - Body size
KW  - Pollinators
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-228544
VL  - 6
ER  -