TY  - THES
A1  - Müller, Sophie
T1  - Retrospektive Datenauswertung des Tumorregisters Würzburg im Zeitraum 2005 – 2013 bei Patienten mit Nicht-Kleinzelligem-Bronchialkarzinom (NSCLC) mit besonderer Betrachtung der Tyrosinkinaseinhibitor-Therapie bei EGFR-Mutation
T1  - Retrospektive data evaluation of the tumor registry Würzburg from 2005-2013 analysing patients with non-small-cell lung cancer (NSCLC) with special regard to tyrosine kinase inhibitor (TKI) therapy in case of EGFR-mutation
N2  - Das Bronchialkarzinom ist die häufigste Krebstodesursache unter Männern in Deutschland. Bei Frauen liegt es auf dem zweiten Platz, allerdings besteht aktuell eine Tendenz das Mammakarzinom zu überholen. 2014 erkrankten in Deutschland 53.840 Menschen an Lungenkrebs. Auf Grund der demographischen Entwicklung und der zunehmenden Inzidenz wird mit einem weiteren Anstieg der Neuerkrankungsraten in den nächsten Jahren gerechnet. Da es aktuell keine wirksamen Screening Programme gibt und der Großteil der Erkrankungen erst in einem fortgeschrittenen Stadium entdeckt wird, nimmt auch die Bedeutung an individualisierten palliativen Therapien weiter zu.
In der vorliegenden Auswertung wurde untersucht, ob sich bei Patienten mit einem fortgeschrittenen Bronchialkarzinom und einer aktivierenden EGFR-Mutation unter einer TKI-Therapie ein Überlebensvorteil gegenüber einer konventionellen platinbasierten Chemotherapie zeigt. Die Daten hierfür wurden retrospektiv aus dem Tumorregister des CCC-MF gewonnen, um eine Untersuchung unter „real life“ Bedingungen zu ermöglichen. Grundlage der Auswertung bildeten Patienten, die von 2005 bis 2013 an einem Bronchialkarzinom erkrankten und am UKW behandelt wurden. Das Follow-up wurde am 31.05.2016 beendet. Insgesamt wurden 1154 Fälle gefunden, von denen 898 an einem NSCLC litten. Die weiteren Auswertungen haben sich auf das NSCLC-Kollektiv beschränkt. Aus der Datenbank des Tumorregisters, der Datenbank der Pathologie des UKW sowie mit Hilfe des Patientendokumentationsprogrammes SAP wurden folgenden Parameter erhoben: Geschlecht, Alter bei Diagnose, Diagnosejahr, Tumorstadium, Histologie, EGFR-Mutationsstatus, ECOG, Art der Therapien, TKI-Therapie Zweitmalignome, Metastasenlokalisationen sowie das Gesamtüberleben und ggf. der Todeszeitpunkt. Nach ausführlichen Recherchen konnten die meisten Parameter vollständig ermittelt werden. Lediglich beim EGFR-Mutationsstatus bestand die Limitation, dass nicht alle Patienten eine Mutationsanalyse erhalten hatten. Aus diesem Grund gibt es für einige Patienten eine unbekannte EGFR-Situation.
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Vergleicht man die deskriptiven Ergebnisse mit Angaben aus der Literatur, konnte eine repräsentative Verteilung der Patientenmerkmale ermittelt werden, sodass eine Relevanz der Ergebnisse angenommen werden kann.
Die Geschlechterverteilung im NSCLC-Kollektiv war 65,8 % Männer und 34,2 % Frauen. Das durchschnittliche Erkrankungsalter lag für Männer bei 66,2 Jahren und für Frauen bei 64,1 Jahren. Mit über 50 % fand sich bei den histologischen Typen vor allem das Adenokarzinom vor. Plattenepithelkarzinome hatten einen Anteil von 24,4 %. Wie aus der Literatur bekannt, befand sich ein Großteil der Patienten bei Diagnosestellung bereits in einem fortgeschrittenen Stadium. Das UICC-Stadium IV machte dabei 48,8 % und das UICC-Stadium IIIB 11,0 % des Gesamtkollektivs aus. 178 Patienten erhielten im Laufe des Beobachtungszeitraumes eine Therapie mit einem TKI. Darunter befanden sich, über alle Stadien hinweg, 26 Patienten mit einer positiven EGFR-Mutation. Insgesamt trat die EGFR-Mutation zum Großteil unter Adenokarzinom-Histologie auf. Frauen hatten signifikant häufiger einen positiven EGFR-Mutationsnachweis als Männer. Das mediane Überleben betrug für alle 898 Patienten 16,9 Monate. Getrennt nach Geschlechtern hatten Frauen mit 22,6 Monaten medianem Überleben einen signifikanten Vorteil gegenüber Männern mit nur 15,6 Monaten. Ebenso fand sich bei Patienten mit einer bronchioloalveolären Histologie ein signifikanter Überlebensvorteil gegenüber allen anderen histologischen Typen. Im Gegensatz dazu hatten großzellige Karzinome ein signifikant schlechteres Überleben als die anderen Histologien. Ein weiterer wichtiger Einflussfaktor auf die Prognose stellt das UICC-Stadium dar. So nehmen mit steigendem UICC-Stadium das mediane Überleben sowie das 5-JÜL ab.
Die Auswertung der TKI-Therapie gestaltete sich schwieriger als primär angenommen. Vor allem der sogenannte „immortal time bias“, welcher bereits aus anderen Studien bekannt war, sollte einen möglichst geringen Einfluss auf die Ergebnisse haben. Aus diesem Grund wurde ein adaptiertes Matched-Pairs-Verfahren für die Analysen verwendet. Dabei wurde zur besseren Vergleichbarkeit eine homogene Gruppe für die TKI-Auswertung ermittelt. Kriterien hierfür waren: Adenokarzinom-Histologie, UICC-Stadium IV, Alter bei
51
Diagnose 40 – 80 Jahre, ECOG 0 – 2, und eine mindestens 3-monatige Follow-up Zeit. Matches wurden anhand des Propensity Scores gefunden und mittels Kaplan-Meier-Kurven ausgewertet. Beim Vergleich der Gruppe von Patienten mit negativem EGFR-Mutationsstatus fand sich kein Überlebensvorteil für eine TKI-Therapie im Gegensatz zu einer konventionellen platinbasierten Chemotherapie. Bei Patienten mit einer aktivierenden Mutation im EGFR-Gen fand sich unter einer TKI-Therapie ein signifikant längeres Gesamtüberleben als in der Vergleichsgruppe unter konventioneller Chemotherapie. Die Daten sprechen dafür, dass die Ergebnisse aus klinischen Studien mit den Daten des Tumorregisters Würzburg reproduzierbar sind. Bei nachgewiesener EGFR-Mutation die TKI-Therapie ein deutlich längeres Überleben für den Patienten bietet. Trotz der signifikant längeren Überlebenszeit von median 22,5 Monaten zu 15,0 Monaten, zeigte sich ein prognostischer Vorteil hauptsächlich in den ersten beiden Therapiejahren. Dieses Phänomen kann wahrscheinlich auf eine Resistenzentwicklung der Tumorzellen zurückgeführt werden.
Insgesamt kann man sich für eine flächendeckende Testung auf EGFR-Mutationen bei fortgeschrittenen Bronchialkarzinomen aussprechen. Patienten sollte bei einer positiven Mutationsanalyse ein TKI als Erstlinientherapie angeboten werden. In anderen Studien wurde bereits gezeigt, dass diese Therapieform auch mit weniger Nebenwirkungen einhergeht. Eine TKI-Therapie kann für Patienten mit positiver EGFR-Mutation eine längere Überlebenszeit in Kombination mit einer besseren Lebensqualität ermöglichen. Wie in einigen Studien bereits untersucht, sollten nicht nur Adenokarzinom Patienten eine Testung erhalten, sondern auch eine Erweiterung auf andere histologische Gruppen stattfinden. Insgesamt ist es wichtig, dass individualisierte Therapien weiter vorangebracht werden. Dabei darf aber nicht vergessen werden, dass diese neuen Therapien sehr kostspielig sind. Daher sollte immer untersucht werden, ob die in klinisch kontrollierten Studien gefundenen Ergebnisse auch unter „real life“ Bedingungen reproduzierbar sind.
N2  - This work analysed patients with NSCLC based on the data collected in the tumor registry Würzburg with special focus on patients with palliative stages of disease. At the time of diagnosis more than 50% of the patients suffer from advanced tutor stages representing a not curative situation. EGFR mutation and tyrosine kinase inhibitor therapy were evaluated. In cases of activating EGFR Mutation, a benefit of survival for patients treated with TKI therapy compared with conventional chemotherapy has been observed. In patients without EGFR mutation, no benefit for TKI therapy on survival has been identified. However,  TKI therapy showed no inferiority to conventional chemotherapy in these patients.
KW  - NSCLC
KW  - TKI
KW  - Bronchialkarzinom
KW  - Retrosepektiv
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-202776
N1  - aus dem Comprehensive Cancer Center Mainfranken
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kleefeldt, Florian
T1  - Einfluss von CEACAM1 auf die endotheliale Funktion
T1  - Influence of CEACAM1 on endothelial function
N2  - Dem Endothel, welches die luminale Oberfläche aller Blutgefäße auskleidet, kommt eine wichtige Barrierefunktion zwischen Blut und Gewebe zu. Nur durch eine bedarfsgerechte Justierung dieser Barriere, die den Durchtritt von Molekülen und Zellen reguliert, kann die Gewebehomöostase aufrechterhalten werden. Dabei ist das Endothel nicht nur passive Barriere, sondern auch an dieser dynamischen Regulation aktiv beteiligt. Störungen oder Fehlregulationen dieser Prozesse führen zu Pathologien, z.B. Arteriosklerose.
Es ist seit längerem bekannt, dass Carcinoembryonic antigen–related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1), ein Mitglied der Immunglobulin-Superfamilie, die Bildung und Morphogenese neuer Blutgefäße beeinflusst. Die spontane Entwicklung kleiner Arteriosklerose-ähnlicher Läsionen in CEACAM1 knockout (Cc1-/-) Mäusen zeigt, dass CEACAM1 auch für die Homöostase ausgereifter Blutgefäße von Bedeutung ist. Ziel dieser Dissertationsarbeit war daher, den Einfluss von CEACAM1 auf wesentliche Aspekte der Endothelfunktion in Aorten in situ bzw. in Endothelzellkulturen in vitro zu analysieren.
Es konnte zunächst gezeigt werden, dass CEACAM1-defiziente Endothelzellen im Vergleich zu Wildtyp (WT) Endothelzellen eine rundlichere Zellmorphologie mit meanderförmigen Zellgrenzen und interzellulären Lücken aufweisen. Diese morphologischen Unterschiede stimmen mit Befunden in situ an Aorten von WT und Cc1-/- Mäusen überein. 
Weiterhin wurde eine Translokation der endothelialen NO-Synthase (eNOS) von der Zellmembran in den peri-nukleären Bereich bei CEACAM1-Defizienz festgestellt. Die erhobenen Daten bieten zwei mögliche Erklärungen dafür. Einerseits könnte CEACAM1 durch Interaktion mit eNOS als Membrananker fungieren. Daneben wiesen CEACAM1-defiziente Endothelzellen eine erhöhte Expression des Enzyms APT1 auf, welches eNOS depalmitoyliert. Die daraus resultierende, ebenfalls nachgewiesene geringere Palmitoylierung könnte auch zur verminderten Membran-lokalisation von eNOS beitragen.
Zur endothelialen Funktion gehört, die Adhäsion von Blutzellen an die Gefäßwand weitestgehend zu beschränken. CEACAM1-defiziente Endothelzellen zeigten im Vergleich zu WT Endothelzellen eine verstärkte Adhäsivität gegenüber murinen und humanen Monozyten. Ähnliche Unterschiede wurden für Aortenexplantate aus WT und Cc1-/- Mäusen festgestellt. Dies ist einerseits mit einer verstärkten Expression des Zelladhäsionsmoleküls ICAM-1 bei CEACAM1-Defizienz erklärbar. Darüber hinaus vermittelt die Glykokalyx anti-adhäsive Eigenschaften. Aus Vorbefunden war bekannt, dass die endotheliale Glykokalyx in der Aorta von Cc1-/- Mäuse reduziert ist. Im Rahmen dieser Arbeit konnte dies auf eine verstärkte Expression der Glykokalyx-degradierenden Enzyme MMP9, Chondroitinase sowie Hyaluronidase-2 in Cc1-/- Endothelzellen zurückgeführt werden. 
Eine erhöhte Permeabilität stellt einen Indikator für ein dysfunktionales Endothel, eines der initialen Schritte in der Pathogenese der Arteriosklerose, dar. Zur Analyse der aortalen Permeabilität wurde ein modifizierter Miles-Assay etabliert. Unter Verwendung etablierter muriner Arteriosklerosemodelle konnte gezeigt werden, dass dieser Assay eine Störung der vaskulären Permeabilität bereits vor Auftreten makroskopischer Veränderungen zuverlässig detektiert.
Im Rahmen der folgenden Analysen an WT und Cc1-/- Mäusen zeigte sich ein altersabhängiger Effekt von CEACAM1 auf die Gefäßpermeabilität: Aorten von 3 Monate alten Cc1-/- Mäuse wiesen eine im Vergleich zum WT erhöhte Gefäßpermeabilität auf, welche wahrscheinlich Folge einer verzögerten Gefäßreifung ist. Im Alter von 9 Monaten zeigte sich dagegen ein entgegengesetztes Bild. Dies wurde auf eine verstärkte Expression des die Barriere schädigenden Inflammationsmediators TNF-α in 9 Monate alten WT Mäusen zurückgeführt. 
Außerdem modulierte CEACAM1 die TNF-α-vermittelte Lockerung der endothelialen Barriere, indem es die Phosphorylierung von Adherens Junction Proteinen beeinflusste. Basal stabilisierte CEACAM1 die endotheliale Barriere durch Hemmung der Phosphorylierung von Caveolin-1, welches Adherens Junctions destabilisiert. Unter Einfluss von TNF-α war CEACAM1 verstärkt im Bereich von Adherens Junctions lokalisiert und rekrutierte dort Src-Kinase. Src-Kinase wiederum destabilisierte Adherens Junctions durch Phosphorylierung von β-Catenin, was in verstärkter Gefäßpermeabilität resultierte. Dagegen führte TNF-α in CEACAM1-defizienten Endothelzellen zu einer Dephosphorylierung von Caveolin-1 und β-Catenin, wodurch Adherens Junctions und damit die endotheliale Barriere stabilisiert wurden. Diese CEACAM1-abhängige differenzielle Regulation der Stabilität von Adherens Junctions unter TNF-α trägt wahrscheinlich maßgeblich zu den Unterschieden der vaskulären Permeabilität in 3 bzw. 9 Monate alten WT und Cc1-/- Mäusen bei.

Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass CEACAM1 zentrale Funktionen des Endothels und hierüber die Homöostase reifer Gefäße beeinflusst. Da eine Expression von CEACAM1 auch in arteriosklerotischen Plaques nachgewiesen werden konnte, soll in weiteren Untersuchungen auch der Beitrag von CEACAM1 zur arteriosklerotischen Plaquebildung analysiert werden.
N2  - The endothelium forms the inner surface of blood vessels and therefore is critically involved in forming a barrier between the intraluminal blood and the surrounding tissue. Adequate regulation of this barrier regarding extravasation of molecules and cells is mandatory to maintain tissue homeostasis. Thereby the endothelium is not only a passive barrier but regulates barrier function in an active and dynamic manner. Malfunction and dysregulation of these processes promote pathologies, i.e. atherosclerosis.
It is known, that Carcinoembryonic antigen–related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1), a member of the immunoglobulin superfamily, modulates the formation and morphogenesis of new blood vessels. In addition, spontaneous development of small atherosclerosis-like lesions within the aorta of CEACAM1-deficient (Cc1-/-) mice indicates the involvement of CEACAM1 in homeostasis of mature blood vessels. Therefore, the aim of this study was to analyze the effect of CEACAM1 on central aspects of endothelial function in situ (aortic tissue) and in vitro (endothelial cell cultures).
First it was shown, that CEACAM1-deficient endothelial cells display a rather round cellular morphology with meandering cell boundaries and inter-cellular gaps compared to CEACAM1-expressing cells. These morphologic differences are in agreement with in situ observations in WT and Cc1-/- mice. Furthermore, CEACAM1 deficiency resulted in translocation of endothelial NO-Synthase (eNOS) from the cell membrane towards the peri-nuclear compartment within endothelial cells. Analysis of the underlying mechanisms suggests two scenarios. On the one hand, CEACAM1 might serve as a membrane anchor due to physical interaction with eNOS. On the other hand, expression of the de-palmitoylating enzyme APT1 is upregulated and eNOS palmitoylation is reduced in CEACAM1-deficient endothelial cells. This might also contribute to its reduced location at the cell membrane.
 
Under physiological conditions the endothelium limits adhesion of blood cells to the vascular wall. However, adhesion of murine and human monocytes to cultured endothelial cells was increased when endothelial CEACAM1 was absent. Similar results were obtained using aortic explants of WT and Cc1-/- mice. This was attributed to the increased expression of cell adhesion molecule ICAM-1 in Cc1-/- endothelial cells. Furthermore, the glycocalyx of endothelial cells greatly contributes to anti- adhesive properties. Based on preliminary results which showed a reduced endothelial glycocalyx in aortae from Cc1-/- mice compared to WT mice, we found a higher expression of the glycocalyx-degrading enzymes MMP-9, chondroitinase and hyaluronidase-2 in Cc1-/- compared to WT endothelial cells.
Enhanced vascular permeability indicates a dysfunctional endothelium, which is the initial step in the pathogenesis of atherosclerosis. To analyze aortic permeability a modified Miles-assay was established. Using well-characterized murine atherosclerosis models, it was shown that this assay reliably detects alterations in vascular permeability prior to macroscopically visible morphological alterations. CEACAM1 had an age-dependent effect on vascular permeability: aortae from 3 months old Cc1-/- mice showed increased vascular permeability for Evans blue compared to aortae from age-matched WT mice most likely due to delayed vascular maturation. Interestingly, this situation was completely reversed at the age of 9 months. This was attributed to enhanced aortic expression of the permeability promoting inflammatory mediator TNF-α in 9 month old WT mice compared to age-matched Cc1-/- mice. Moreover, CEACAM1 modulated the TNF-α-dependent increase in vascular permeability by affecting adherens junction phosphorylation. Under basal conditions CEACAM1 stabilizes endothelial barrier by inhibition of caveolin-1 phosphorylation known to destabilize adherens junctions. In the presence of TNF-α, CEACAM1 translocate to endothelial adherens junctions and recruits Src kinase which destabilizes adherens junctions by phosphorylation of β-catenin resulting in enhanced vascular permeability. In contrast, in CEACAM1-deficient endothelial cells TNF-α promotes dephosphorylation of caveolin-1 and β-catenin thus stabilizing adherens junction complexes and endothelial barrier. This CEACAM1-dependent differential regulation of adherens junction complex stability presumably contributes substantially to the differences in vascular permeability observed in WT and Cc1-/- mice at the age of 3 and 9 months, respectively.
 
In summary, this study shows that CEACAM1 influences central aspects of endothelial functions and thereby affects homeostasis of mature blood vessels. Since expression of CEACAM1 was observed in endothelium covering atherosclerotic plaques, further studies will investigate the contribution of CEACAM1 to atherosclerotic plaque formation.
KW  - Endothel
KW  - Permeabilität
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-201726
ER  - 
TY  - THES
A1  - Barnsteiner, Stefanie
T1  - CCR6 kontrolliert selektiv die Monozyten-vermittelte Entzündungsreaktion in der Atherosklerose
T1  - CCR6 selectively promotes monocyte mediated inflammation and atherogenesis in mice
N2  - Der Chemokinrezeptor CCR6 wird von einer Vielzahl unterschiedener Zelltypen exprimiert,
wie zum Beispiel Monozyten, Th17-Zellen und regulatorische T-Zellen,
die im Zusammenhang mit der Entstehung von Atherosklerose stehen. Um die
Bedeutung von CCR6 in der Pathogenese der Atherosklerose bestimmen zu können,
wurden CCR6-defiziente (Ccr6-/- ) Mäuse mit low-density lipoprotein receptordefizienten
(Ldlr-/-) Mäusen gekreuzt, um Tiere zu erhalten, die anfällig für Atherosklerose
und zudem CCR6-defizient sind. Nach acht Wochen pro-atherogener, fettreicher
western-type diet war die Ausprägung der atherosklerotischen Läsionen im
Aortensinus und der gesamten Aorta, sowie deren Gehalt an Plaquemakrophagen in
den Ccr6-/-Ldlr-/- Tieren im Vergleich zu den Ldlr-/- Kontrolltieren signifikant vermindert.
Die lokale und die systemische Verteilung von T-Zellen sowie die Häufigkeit
von Th1-, Th17-Zellen und regulatorischen T-Zellen blieb hingegen unverändert. Im
Gegensatz dazu reduzierte sich die Zahl der im Blut zirkulierenden Gr-1high und
Gr-1low Monozyten in den Ccr6-/-Ldlr-/- Tieren deutlich. Weiter konnte gezeigt werden,
dass über CCR6 in vitro die Adhäsion von Monozyten an inflammatorisch
verändertem Endothel und in vivo die Adhäsion von Leukozyten an das Endothel
der Karotiden vermittelt wird. Des Weiteren wurden in einem air pouch-Modell für
akute Entzündungsreaktionen mittels CCR6 spezifisch Monozyten, aber keine TZellen
rekrutiert.
Summa summarum konnte die Bedeutung von CCR6 auf verschiedenen Ebenen
der Pathogenese der Atherosklerose gezeigt werden: Während CCR6 für die Hypercholesterinämie
assoziierte adaptive Immunantwort entbehrlich ist, reguliert es
die Mobilisierung, Adhäsion und Rekrutierung von Monozyten und kontrolliert über
diese Mechanismen die Akkumulation von Makrophagen und Genese atherosklerotischer
Läsionen. CCR6 und sein Ligand CCL20 könnten somit vielversprechende
Ziele neuer pharmakologischer Therapieansätze sein, um auch die Atherogenese im
Menschen zu unterbinden.
Die Ergebnisse der Dissertation wurden im Dezember 2013 im Journal Thrombosis
and Haematostasis unter dem Titel “CCR6 selectively promotes monocyte mediated
inflammation and atherogenesis in mice“ in geteilter Erstautorenschaft von
Helga Manthey, Clément Cochain und Stefanie Barnsteiner veröffentlicht (PMID:
24114205).
N2  - The chemokine receptor CCR6 is expressed by various cell subsets implicated in atherogenesis,
such as monocytes, Th17 and regulatory T cells. In order to further define
the role of CCR6 in atherosclerosis, CCR6-deficient (Ccr6-/-) mice were crossed with
low-density lipoprotein receptor-deficient (Ldlr-/-) mice to generate atherosclerosisprone
mice deficient in CCR6. Compared to Ldlr-/- controls, atherosclerotic burden
in the aortic sinus and aorta were reduced in Ccr6-/-Ldlr-/- mice fed a high fat diet,
associated with a profound depression in lesional macrophage accumulation. Local
and systemic distributions of T cells, including frequencies of Th1, Th17 and regulatory
T cells were unaltered. In contrast, circulating counts of both Gr-1high and
Gr-1low monocytes were reduced in Ccr6-/-Ldlr-/- mice. Moreover, CCR6 was revealed
to promote monocyte adhesion to inflamed endothelium in vitro and leukocyte
adhesion to carotid arteries in vivo. Finally, CCR6 selectively recruited monocytes
but not T cells in an acute inflammatory air pouch model.
We here show that CCR6 functions on multiple levels and regulates the mobilisation,
adhesion and recruitment of monocytes/macrophages to the inflamed vessel, thereby
promoting atherosclerosis, but is dispensable for hypercholesterolaemia-associated
adaptive immune priming. Targeting CCR6 or its ligand CCL20 may therefore be a
promising therapeutic strategy to alleviate atherosclerosis.
The results of this doctoral thesis have been published in December 2013 in Thrombosis
and Haematostasis in equal contribution by Helga Manthey, Clément Cochain
and Stefanie Barnsteiner (PMID: 24114205).
KW  - Atherosklerose
KW  - atherosclerosis
KW  - chemokines
KW  - Chemokine
KW  - CCR6
KW  - Monozyten
KW  - Rekrutierung
KW  - monocyte
KW  - recruitment
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179104
ER  - 
TY  - THES
A1  - Beissler, Sebastian
T1  - Die Funktionen des miRNA 17-92 Clusters in Dendritischen Zellen und deren mögliche Bedeutung für die Atherosklerose
T1  - Functions of the miRNA 12-92 cluster in dendritic cells and its possible relevance in atherosclerosis
N2  - Atherosklerose ist eine chronisch-entzündliche Gefäßerkrankung. Dabei sind alle entscheidenden Zellen des angeborenen und adaptiven Immunsystems involviert. Besonders dendritische Zellen (DCs) expandieren subendothelial während der Progression einer Atherosklerose. Diese können Antigene aufnehmen und daraufhin Zytokine produzieren oder andere Immunzellen aktivieren. MicroRNAs (miRNAs) sind kleine nicht-kodierende Stränge aus Ribonukleinsäure, welche als weitere Ebene der Genregulation wichtige Zellvorgänge beeinflussen können. Diese Arbeit zeigt mögliche Zielproteine des miRNA 17-92 Clusters in dendritischen Zellen auf und schlägt mögliche Modelle vor, wie dadurch Zellvorgänge von DCs in der Atherosklerose reguliert werden könnten.
N2  - Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease involving the immune system, with key mechanisms involving dendritic cells. miRNAs are a small, non-coding RNAs that potentially repress translation of mRNA. This dissertation shows possible target proteins and regulation pathways of the miRNA 17-92 cluster in dendritic cells with a potential relevance in atherosclerosis
KW  - miRNS
KW  - Arteriosklerose
KW  - Dendritische Zelle
KW  - miRNA 17-92 Cluster
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119428
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mages, Christine Maria Gabriele
T1  - Effekt von Mitofusin 2 Defizienz auf die IP\(_3\)-induzierte mitochondriale Calciumregulation in Kardiomyozyten
T1  - Effect of mitofusin 2 deficiency on the IP\(_3\)-induced mitochondrial calcium regulation in cardiomyocytes
N2  - Das Herz ist physiologisch auf einen fein regulierten und ausgeglichenen bioenergetischen Energiehaushalt angewiesen, um auf akute Belastungssituationen adäquat reagieren zu können und oxidativen Stress zu vermeiden. Ca2+ reguliert zentral sowohl die zyklischen Kontraktions-/Relaxationsprozesse (ECC) als auch unmittelbar den mitochondrialen Metabolismus. Der ECC liegt in den Kardiomyozyten die Ca2+- Freisetzung durch die RyR2 zu Grunde; die IP3 Rezeptoren des sarkoplasmatischen Retikulums (SR) führen davon unabhängig zu einer Ca2+ Freisetzung aus dem SR. Diese IP3R vermittelten Signale werden in den räumlich nahe gelegenen Mitochondrien zum Teil über den mRyR1 in die mitochondriale Matrix aufgenommen und stimulieren dort langfristig die oxidative Phosphorylierung und den Erhalt der antioxidativen Kapazität. Die enge räumliche Nähe zwischen SR und Mitochondrien wird durch Strukturproteine wie Mitofusin 2 (Mfn2) ergänzt, die das SR mit der äußeren Mitochondrienmembran koppeln und so die Ca2+-Interaktion beeinflussen. Ziel der Arbeit war, den Effekt von Mfn2 Defizienz auf die IP3 induzierte mitochondriale Ca2+-Regulation in Kardiomyozyten zu evaluieren. Dazu erfolgten Fluoreszenzfärbungen an adulten isolierten Ventrikelkardiomyozyten kardiospezifischer Mfn2 Knock-Out (KO) Mäusen bzw. deren wildtypischen Geschwistertieren (WT). Erhobene Parameter umfassten das mitochondriale Ca2+, das mitochondriale Membranpotenzial, die mitochondriale Superoxidbildung und mitochondriale ATP-Gehalt. Die Ergebnisse bestätigten eine Signalachse, bei der die Stimulation von isolierten murinen Kardiomyozyten mit dem IP3 Agonisten ET-1 zu einer mitochondrialen Ca2+ Aufnahme führte, dem Erhalt des mitochondrialen Membranpotenzials diente und der ATP Gehalt stiegt. Bei induzierter kardiospezifischer Ablation von Mfn2 geht diese SR-mitochondriale Interaktion verloren, und es entstand ein energetisches Defizit sowie eine verminderte Superoxidbildung. Bei beta-adrenerger Stimulation mit Isoproterenol (ISO) resultierte in WT zwar eine mitochondriale Ca2+-Aufnahme, allerdings ein Abfall des ATP-Gehaltes. In den Mfn2 defizienten Kardiomyozyten zeigte sich eine Steigerung des ATP-Gehaltes auch auf beta-adrenerge Stimulation, die einen energetischen Kompensationsmechanismus in den Mfn2 KO Tieren vermuten lässt. Dies identifiziert Mfn2 als kritische Strukturkomponente für die basale bioenergetische Adaptation der durch IP3R-mRyR1 vermittelten Signalachse unter physiologischen Bedingungen.
N2  - Under physiological conditions the heart needs a finely tuned bioenergetic adaptation system to adequately match sudden changes in the workload and to avoid oxidative stress. Ca2+ regulates the excitation-contraction-coupling (ECC) as well as the mitochondrial metabolism. The ECC is based on the release of Ca2+ via the RyR2 while the IP3 receptor (IP3R) releases Ca2+ independently from the sarcoplasmatic reticulum (SR). The signals from the latter are taken up by the surrounding mitochondria via the mRyR1 channel to stimulate both the basal oxidative phosphorylation and the antioxidative capacity. The close functional relationship between mitochondria and SR is affected by membrane-coupling proteins like mitofusin 2 (Mfn2) that may influence the Ca2+ transmission. This work aimed at evaluating the effect of Mfn2 deficiency on the IP3-induced mitochondrial calcium regulation in cardiomyocytes. Mitochondrial Ca2+ uptake, membrane potential, redox state and ATP generation were monitored in isolated ventricular cardiomyocytes of cardio-specific mitofusin 2 Knock-out (KO) mice and their wildtype littermates (WT) via fluorescent staining using laser scanning confocal microscopy. The results show that stimulation with the IP3 agonist ET-1 led to mitochondrial calcium uptake, ATP generation and maintained mitochondrial membrane potential. The cardio-specific loss of the tethering protein Mfn2 resulted in an energetic deficit and decreased levels of superoxide. Beta adrenergic receptor activation with isoproterenol (ISO) in WT resulted in a mitochondrial calcium uptake but decreased ATP content, while leading in Mfn2 KO cardiomyocyte to increased levels of ATP, pointing probably towards an energetic compensatory mechanism. Taken together these results propose Mfn2 as a critical structural component that affects under physiological conditions the privileged SR-mitochondrial metabolic feedback mechanism via IP3R and mRYR1 to maintain normal cardiac function and bioenergetics.
KW  - SR/Mitochondriales Feedback
KW  - Mitofusin2
KW  - IP3-Signaling
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-237966
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lippert, Malte
T1  - Die Rolle von CD84 in der Immunzellrekrutierung der Atherosklerose
T1  - The role of CD84 in the immune cell recruitment of atherosclerosis
N2  - CD84 ist ein Transmembran-Glykoprotein vom Typ 1, welches ein Mitglied der Familie der SLAM 5 ist. Es ist ein homophiles Adhäsionsmolekül, das von unterschiedlichen Immunzellpopulationen exprimiert wird, einschließlich Monozyten, Makrophagen, Granulozyten, T-Zellen, dendritischen Zellen und Mastzellen, die im Zusammenhang mit der Entstehung der Atherosklerose stehen. 
Um die funktionelle Bedeutung von CD84 in der Pathogenese der Atherosklerose bestimmen zu können, wurden CD84-/- Mäuse mit ApoE-/- Mäusen gekreuzt, um Tiere zu erhalten, die CD84-defizient und anfällig für Atherosklerose waren.
Die Bedeutung dieses Moleküls für die Atherogenese sowie für die Adhäsion, Transmigration, Immunzellrekrutierung allgemein und Integrinexpression und -aktivierung wurde im Mausmodell in vivo und in vitro untersucht.
Nach acht und 16 Wochen pro-atherogener, fettreicher Western-Type Diät waren die Ausprägung der atherosklerotischen Läsionen in der Aortenwurzel, sowie deren Gehalt an Makrophagen in den ApoE-/-.CD84-/- Tieren im Vergleich zu den ApoE-/- Kontrolltieren signifikant vermindert.
Weiter zeigten die Ergebnisse, dass die Viabilität von Makrophagen, denen CD84 fehlte, in vitro nicht verändert war.
Der Einfluss von CD84 auf die akute Immunzellrekrutierung wurde mittels verschiedener in vivo und in vitro Experimente untersucht. Eine verminderte Rekrutierung von CD84-/- proinflammatorischer Ly6Chigh Monozyten konnte in vivo im Rahmen des Hintergliedmaßen-Ischämiemodells festgestellt werden, nicht hingegen im Air pouch-Modell.
Es konnte weiterhin weder eine Veränderung der Adhäsion und chemotaktischen Transmigration von Monozyten in vitro noch der Immunzellrekrutierung in atherosklerotische Läsionen in Ldlr-/- Mäusen in vivo bei Abwesenheit von CD84 festgestellt werden.
Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass CD84 zwar keine Bedeutung für die Integri-nexpression auf Monozyten hat, jedoch für die adäquate Aktivierung von LFA-1 auf T-Zellen.
Diese Arbeit trägt summa summarum zum verbesserten Verständnis des Prozesses der Atherogenese sowie der funktionellen Bedeutung von CD84 innerhalb dieses Prozesses sowie im Rahmen der Immunzellrekrutierung und Integrinaktivierung bei.
Diese Erkenntnisse könnten in Zukunft dabei helfen, durch die Entwicklung neuer phar-makologischer Therapieansätze, spezifischer in von CD84 mitregulierte inflammatorische Prozesse, wie die Atherosklerose, einzugreifen.
Dies könnte im Zusammenspiel mit Forschungsarbeiten gelingen, die weitere präzise Erkenntnisse zu spezifischen funktionellen Eigenschaften von CD84 hinsichtlich der Im-munzellrekrutierung und Integrinaktivierung liefern.
N2  - CD84 is a type 1 transmembrane glycoprotein which is a member of the SLAM 5 family. It is a homophilic adhesion molecule expressed by different immune cell populations, including monocytes, macrophages, granulocytes, T cells, dendritic cells and mast cells, which are associated with the development of atherosclerosis. 
To determine the functional role of CD84 in the pathogenesis of atherosclerosis, CD84-/- mice were crossed with ApoE-/- mice to generate animals that were CD84-deficient and susceptible to atherosclerosis.
The importance of this molecule for atherogenesis as well as for adhesion, transmigration, immune cell recruitment in general and integrin expression and activation was investigated in vivo and in vitro in the mouse model.
After eight and 16 weeks of pro-atherogenic, high-fat western type diet, the expression of atherosclerotic lesions in the aorta and the macrophage content of the ApoE-/-.CD84-/- animals was significantly reduced compared to the ApoE-/- control animals.
Furthermore, the results showed that the viability of macrophages lacking CD84 was not altered in vitro. 
The influence of CD84 on acute immune cell recruitment was investigated by different in vivo and in vitro experiments. A reduced recruitment of CD84-/- proinflammatory Ly6Chigh monocytes was observed in vivo in the murine model of hindlimb ischemia, but not in the air pouch model. 
Furthermore, neither an alteration in adhesion and chemotactic transmigration of monocytes in vitro nor in immune cell recruitment to atherosclerotic lesions could be detected in Ldlr-/- mice in vivo in the absence of CD84.
Furthermore, it could be shown that although CD84 is not important for integrin expres-sion on monocytes, it is important for the adequate activation of LFA-1 on T cells.
In summary, this work contributes to the further understanding of the process of atherogenesis and the functional significance of CD84 within this process as well as in the con-text of immune cell recruitment and integrin activation.
These findings may help to develop new pharmacological therapeutic approaches to inter-vene more specifically in inflammatory processes co-regulated by CD84, such as atherosclerosis.
Research that address the specific functional characteristics of CD84 with respect to immune cell recruitment and integrin activation could help to further resolve the contribution of CD84 to atherosclerosis.
KW  - Arteriosklerose
KW  - Immunozyt
KW  - Monozyt
KW  - Atherosklerose
KW  - CD84
KW  - Immunzellrekrutierung
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229249
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kramer, Sofia
T1  - Hemmung pathologischer kardialer Hypertrophie über das Dimer-Interface von ERK1/2
T1  - Inhibition of pathological cardiac hypertrophy by the dimer interface of ERK1/2
N2  - Die extrazellulär Signal-regulierten Kinasen 1 und 2 (ERK1/2) spielen eine zentrale Rolle bei der Vermittlung kardialer Hypertrophie und dem Zellüberleben. Hypertrophe Stimuli aktivieren ERK1/2, triggern deren Dimerisierung und in der Folge die ERK188-Autophosphorylierung. Diese neu entdeckte Autophosphorylierung ist eine Voraussetzung für den nukleären Import von ERK1/2 und führt zum Entstehen pathologischer kardialer Hypertrophie. Da das Dimer Interface von ERK eine mögliche Zielstruktur darstellt, um selektiv die nukleären Signalwege von ERK zu unterbrechen, wurde untersucht, ob man mit Hemmung der ERK-Dimerisierung eine therapeutische Möglichkeit hat, um pathologische kardiale Hypertrophie zu verhindern. Dazu wurden verschiedene ERK2 Mutanten und Peptide generiert, um die ERK-Dimerisierung zu verhindern. Die Effekte dieser Konstrukte auf die ERK-Dimerisierung und den Kernimport wurden in verschiedenen Zelltypen mittels Fluoreszenzmikroskopie, Co-Immunopräzipitationen und Duolink proximity ligation assays getestet. Es konnte gezeigt werden, dass die Peptide effektiv die ERK-ERK Interaktion nach Stimulation mit Phenylephrin und/oder Carbachol verhindern. Zusätzlich reduzierten die Peptide ERKT188-Phosphorylierung und in der Folge den ERK-Import in den Nukleus und Kardiomyozytenhypertrophie. Normale ERK-Aktivierung wurde jedoch durch die Peptide nicht verhindert. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass das ERK-Dimer Interface eine wertvolle Zielstruktur ist, mit dem man nukleäre ERK1/2 Signalwege selektiv unterbrechen und damit effektiv Kardiomyozytenwachstum reduzieren kann, ohne gleichzeitig das Zellüberleben zu gefährden.
N2  - The extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2) have a central role in cardiac hypertrophy and cell survival. Hypertrophic stimuli activate ERK1/2, trigger ERK dimerization and subsequently ERKT188-autophosphorylation. This newly discovered autophosphorylation is a prerequisite for nuclear ERK1/2 translocation and leads to the development of pathological cardiac hypertrophy. As the ERK dimer interface is a potential target to selectively interfere with nuclear ERK1/2 signaling, we investigated whether the interference with ERK dimerization may serve as a therapeutic strategy to prevent pathological cardiac hypertrophy. For this, we generated ERK2 mutants and peptide constructs that interfere with ERK dimerization. These constructs were evaluated in various cell types by their effects on nuclear ERK translocation and dimerization by fluorescence microcopy, co-immunoprecipitation and Duolink proximity ligation assays. We showed that the peptides indeed prevented ERK-ERK interaction in response to phenylephrine and/or carbachol stimulation. In addition, the peptides prevented ERKT188-phosphorylation and interfered with all ERK1/2 effects that are associated with ERKT188-phosphorylation e.g. nuclear ERK translocation and cardiomyocyte hypertrophy. Interestingly, the peptide did not inhibit the general activation of ERK1/2. These data indicate that the ERK dimer interface is a valuable target for selective inhibition of nuclear ERK1/2 signaling, that is able to effectively attenuate ERK1/2 mediated cardiomyocyte growth but without impairing cell survival.
KW  - Dimerisierung
KW  - Herzhypertrophie
KW  - Interferenz
KW  - MAP-Kinase
KW  - ERK1/2
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233739
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nehring, Helene
T1  - Role of cholesterol intermediates in supporting cell survival
T1  - Die Bedeutung von Cholesterinvorstufen für das Zellüberleben
N2  - Cell death is an essential aspect of life that plays an important role for successful development and tissue remodeling as well as for diseases. There are several different types of cell death that differ from each other in morphological, functional and biochemical ways. Regulated cell death that occurs in physiological processes is generally equated with programmed cell death (PCD), whereby apoptosis is the most studied form of PCD. Ferroptosis is a form of regulated cell death and unique in its requirements for iron and lipid peroxidation. It is linked to numerous biological processes, such as amino acid metabolism, phospholipid metabolism and sterol synthesis. Cholesterol biosynthesis is a complex pathway with a large number of enzymes and substrates that are potential target points for cellular dysfunctions. Motivated by the results from a CRISPR-based genetic screening in this thesis, we focused on 7-dehydrocholesterol reductase (DHCR7), the enzyme responsible for conversion of 7-dehydrocholesterol (7-DHC) to cholesterol. In this work we focused on the ferroptosis sensitive cell line HT1080 and generated a series of models to address the importance of DHCR7 in ferroptosis. Using CRISPR/Cas9, HT1080 DHCR7_KO and DHCR7/SC5D_KO cell lines were generated and used to validate their sensitivity against ferroptosis inducers and sterol consumption. We could show that 7-DHC is a strong antiferroptotic agent that could prevent cell death in genetic models as well as when supplemented directly to cells. Importantly, all the results obtained were subsequently confirmed in isogenic reconstituted pairs from the HT1080 DHCR7/SC5D_KO. Moreover, we demonstrate that this protective effect is not due to an inherent and unspecific resistance as the sensitivity to non-ferroptotic stimuli was equally effective in killing the HT1080 DHCR7_KO and DHCR7/SC5D_KO cell lines. We could also show that selenium present in the media has a strong impact on the activity of 7-DHC and this is because in its absence the effective concentration is rapidly decreased. Surprisingly we also demonstrate that removing sterol from cell culture triggers ferroptosis in cells unable to synthesize 7-DHC, suggestive that this could be used as a novel mechanism to trigger ferroptosis. Ultimately, in the present work we could show that unlike previously reported, 7-DHC is not only a toxic intermediate of the cholesterol biosynthesis pathway but under specific circumstances it has a strong pro-survival effect.
N2  - Der Zelltod ist ein unabdingbarer Bestandteil des Lebens, der sowohl für gesunde Entwicklung und Gewebeumbau, als auch für Krankheiten eine wichtige Rolle spielt. Es gibt viele verschiedene Arten des Zelltods, die sich in morphologischer, funktioneller und biochemischer Hinsicht unterscheiden. Regulierter Zelltod tritt im Rahmen physiologischer Prozesse auf und wird allgemein mit dem programmierten Zelltod gleichgesetzt, zu dem auch die am meisten untersuchte Apoptose gehört. Die von uns untersuchte Ferroptose ist eine Form des regulierten Zelltodes und einzigartig in ihrem Bedarf an Eisen und Lipidperoxidation. Sie ist mit zahlreichen biologischen Prozessen verknüpft, wie z.B. dem Aminosäuren- und Phospholipidstoffwechsel und der Sterolsynthese. Die Cholesterinbiosynthese ist ein komplexer Weg mit einer Vielzahl an Enzymen und Substraten, die potentielle Angriffspunkte für zelluläre Funktionsstörungen darstellen. Motiviert durch die Ergebnisse eines CRISPR-basierten genetischen Screenings haben wir uns in dieser Arbeit auf die 7-Dehydrocholesterol-Reduktase (DHCR7) konzentriert, das Enzym, das für die Umwandlung von 7-Dehydrocholesterol (7-DHC) in Cholesterol verantwortlich ist. In dieser Arbeit konzentrierten wir uns auf die ferroptosesensitive Zelllinie HT1080 und erstellten eine Reihe von Modellen, um die Bedeutung von DHCR7 in der Ferroptose zu untersuchen. Mittels CRISPR/Cas9 wurden HT1080 DHCR7_KO und DHCR7/SC5D_KO Zelllinien generiert und ihre Sensitivität gegenüber Ferroptose-Induktoren und ihr Sterolverbrauch validiert. Wir konnten zeigen, dass 7-DHC eine starke antiferroptotische Verbindung ist, die sowohl in genetischen Modellen als auch bei direkter Zugabe den Zelltod verhindern kann. Hervorzuheben ist, dass alle erhaltenen Ergebnisse anschließend anhand isogen rekonstituierter Paare aus den HT1080 DHCR7/SC5D_KO Zellen bestätigt wurden. Darüber hinaus wird gezeigt, dass dieses protektive Mittel nicht auf eine inhärente und unspezifische Resistenz zurückzuführen ist, da die Empfindlichkeit gegenüber nicht-ferroptotischen Stimuli gleichermaßen effektiv bei der Abtötung der Zelllinien HT1080 DHCR7_KO und DHCR7/SC5D_KO war. Wir konnten auch zeigen, dass in den Zellmedien vorhandenes Selen einen starken Einfluss auf die Aktivität von 7-DHC hat, da in Abwesenheit von Selen die effektive Konzentration schnell abnimmt. Überraschenderweise konnten wir auch feststellen, dass die Entfernung von Sterolen aus dem Nährmedium Ferroptose in Zellen auslöst, die nicht in der Lage sind, 7-DHC zu synthetisieren. Dies regt dazu an, dass dieser Mechanismus zur Auslösung von Ferroptose genutzt werden könnte. Letztendlich konnten wir in der vorliegenden Arbeit darlegen, dass 7-DHC im Gegensatz zu den bisherigen Berichten nicht nur ein toxisches Zwischenprodukt der Cholesterinbiosynthese ist, sondern unter bestimmten Umständen eine starke überlebensfördernde Wirkung hat.
KW  - Zelltod
KW  - Cholesterin
KW  - Ferroptosis
KW  - 7-Dehydrocholesterol
KW  - Ferroptose
KW  - Cholesterol
KW  - DHCR7
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217631
ER  - 
TY  - THES
A1  - Morowski, Martina
T1  - Relevance of platelet count and ITAM-signalling pathway in murine models of haemostasis, thrombosis and thrombo-inflammation
T1  - Relevanz der Thrombozytenzahl und des ITAM-Signalwegs in Mausmodellen der Hämostase, Thrombose und Thromboinflammation
N2  - Platelets are important players in haemostasis and their activation is essential to limit post-traumatic blood loss upon vessel injury. On the other hand, pathological platelet activation may lead to thrombosis resulting in myocardial infarction and stroke. Platelet activation and subsequent thrombus formation are, therefore, tightly regulated and require a well-defined interplay of platelet surface receptors, intracellular signalling molecules, cytoskeletal rearrangements and the activation of the coagulation cascade.
In vivo thrombosis and haemostasis models mimic thrombus formation at sites of vascular lesions and are frequently used to assess thrombotic and haemostatic functions of platelets. In this dissertation, different in vivo models were used in mice to address the question at what level a reduced platelet count (PC) compromises stable thrombus formation. To study this, mice were rendered thrombocytopenic by low-dose anti-GPIbα antibody treatment and subjected to a tail bleeding time assay as well as to four different in vivo thrombosis models. Haemostasis and occlusive thrombus formation in small vessels were only mildly affected even at severe reductions of the PC. In contrast, occlusive thrombus formation in larger arteries required higher PCs demonstrating that considerable differences in the sensitivity for PC reductions exist between these models.
In a second part of this study, mice were rendered thrombocytopenic by injection of high-dose anti-GPIbα antibody which led to the complete loss of all platelets from the circulation for several days. During recovery from thrombocytopenia, the newly generated platelet population was characterised and revealed a defect in immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)-signalling. This defect translated into impaired arterial thrombus formation.
To further investigate ITAM-signalling in vivo, genetically modified mice were analysed which display a positive or negative regulation of platelet ITAM-signalling in vitro. Whereas mice lacking the adapter Grb2 in platelets showed a delayed thrombus formation in vivo after acetylsalicylic acid treatment, Clp36ΔLIM bone marrow chimeric mice and SLAP/SLAP2-deficient mice displayed pro-thrombotic properties in vivo. Finally, mice lacking the adapter protein EFhd2 were analysed in vitro and in vivo. However, EFhd2-deficient platelets showed only a minor increase in the procoagulant activity compared to control.
N2  - Thrombozyten sind wichtige Zellen für die Hämostase, die bei einer Verletzung der Gefäßwand aktiviert werden, um den Blutverlust zu begrenzen. Auf der anderen Seite kann die pathologische Aktvierung von Thrombozyten jedoch zu Thromboseereignissen und in Konsequenz zu Schlaganfall und Herzinfarkt führen. Die Aktivierung von Thrombozyten und die nachfolgende Thrombusbildung sind daher streng reguliert und setzen ein enges Zusammenspiel von Thrombozytenoberflächenrezeptoren, intrazellulären Signalmolekülen, Zytoskelettumstrukturierungen und die Aktivierung der Koagulationskaskade voraus.
In vivo Thrombose- und Hämostase-Modelle ahmen die Thrombusbildung in Gefäßen nach und werden häufig benutzt um die hämostatische und thrombotische Funktion von Thrombozyten zu untersuchen. In dieser Dissertation wurden verschiedene in vivo Modelle in Mäusen genutzt, um zu klären, ab welcher Thrombozytenzahl eine stabile Thrombusbildung beeinträchtigt ist. Für diese Untersuchung wurden Mäuse mit geringen Dosen anti-GPIbα Antikörper behandelt, die zu einer Reduktion der Thrombozytenzahl führen. Anschließend wurden die Mäuse in einem Blutungszeitmodel und vier verschiedenen thrombotischen Modellen untersucht. Hämostase oder okklusive Thrombusbildung in kleinen Gefäßen waren auch bei einer sehr starken Reduktion der Thrombozytenzahl kaum beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu war für eine normale Thrombusbildung in größeren Gefäßen eine höhere Thrombozytenzahl nötig. Verschiedene in vivo Modelle zeigen daher eine unterschiedliche Sensitivität gegenüber einer Reduktion der Thrombozytenzahl.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Mäuse mit einer hohen Dosis anti-GPIbα Antikörper behandelt, die zu einem völligen, mehrtägigen Verlust aller Thrombozyten im Blutkreislauf führte. Während sich die Thrombozytenzahl erholte, wurden neu generierte Thrombozyten charakterisiert, die einen deutlichen Defekt im ITAM-Signalweg zeigten. Dieser Defekt führte zu einer verminderten arteriellen Thrombusbildung.
Um Auswirkungen eines Defektes im ITAM-Signalweg detaillierter in vivo zu untersuchen, wurden genetisch veränderte Mäuse, die in vitro eine reduzierte oder verstärkte ITAM-Signaltransduktion in Thrombozyten zeigen, untersucht. Während Mäuse, die in Thrombozyten kein Grb2 exprimieren nach Acetylsalicylsäurebehandlung in vivo eine verlangsamte Thrombusbildung zeigten, war die Thrombusbildung in Clp36ΔLIM Knochenmarkchimären und SLAP/SLAP2-defizienten Mäusen beschleunigt. Darüber hinaus wurden EFhd2-defiziente Mäuse in vitro und in vivo analysiert. EFhd2-defiziente Thrombozyten zeigten jedoch nur eine geringe Steigerung in der prokoagulatorischen Aktivität im Vergleich zu Kontrolltieren.
KW  - Thrombozyt
KW  - Platelet count
KW  - ITAM-signalling
KW  - Murine models of thrombosis and haemostasis
KW  - Maus
KW  - Blutstillung
KW  - Thrombose
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-99193
ER  - 
TY  - THES
A1  - Koch, Miriam
T1  - Role of Coagulation Factor XII in Atherosclerosis
T1  - Rolle des Koagulationsfaktors XII in der Atherosklerose
N2  - Atherosclerosis is considered a chronic inflammatory disease of the arterial vessel wall which is not only modulated by innate and adaptive immune responses but also by factors of the blood coagulation system. 
In general hypercoagulability seems to increase the development and progression of experimental atherosclerosis in mice on an atherogenic background. In addition, the great majority of coagulation proteins including coagulation factor XII (FXII) have been detected in early and advanced human atherosclerotic lesions supporting the cross-link between the coagulation system and atherosclerosis. Moreover, FXII has been detected in close proximity to macrophages, foam cells and smooth muscle cells in these lesions and has been demonstrated to be functionally active in human plaques. Although these data indicate that factor XII may play a role in atherogenesis a direct contribution of FXII to atherogenesis has not been addressed experimentally to date. Furthermore, clinical studies examining the function of FXII in vascular disease have yielded conflicting results. 
Hence, in order to investigate the function of coagulation factor XII in atherosclerosis apolipoprotein E and FXII-deficient (F12\(^{-/-}\) apoE\(^{-/-}\)) mice were employed. Compared to F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) controls, atherosclerotic lesion formation was reduced in F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) mice, associated with diminished systemic T-cell activation and Th1-cell polarization after 12 weeks of high fat diet. Moreover, a significant decrease in plasma levels of complement factor C5a was evidenced in F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) mice. Interestingly, C5a increased the production of interleukin-12 (IL-12) in dendritic cells (DCs) and enhanced their capacity to trigger antigen-specific interferon-gamma (IFNγ) production in OTII CD4\(^+\) T cells in vitro. Importantly, a reduction in frequencies of IL-12 expressing splenic DCs from atherosclerotic F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) versus F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) mice was observed in vivo, accompanied by a diminished splenic Il12 transcript expression and significantly reduced IL-12 serum levels. 
Consequently, these data reveal FXII to play an important role in atherosclerotic lesion formation and to promote DC-induced and systemic IL 12 expression as well as pro-inflammatory T-cell responses likely at least in part via the activation of the complement system.
N2  - Die Arteriosklerose wird als eine chronisch entzündliche Erkrankung der arteriellen Gefäßwand angesehen, welche nicht nur durch Antworten des angeborenen und erworbenen Immunsystems, sondern auch durch Faktoren des Blutgerinnungssystems beeinflusst wird.
Aus Tierstudien weiß man, dass Hyperkoagulabilität im Allgemeinen die Entwicklung und das Fortschreiten der Arteriosklerose in Mäusen mit atherogenem Hintergrund steigert. Ferner wurde die Mehrheit der Blutgerinnungsproteine inklusive des Koagulationsfaktors XII (FXII) in frühen und fortgeschrittenen arteriosklerotischen Läsionen in Menschen nachgewiesen, was eine mögliche Verbindung zwischen Koagulationssystem und Arteriosklerose untermauert. Darüber hinaus wurde der FXII in diesen Läsionen im unmittelbaren Umfeld von Makrophagen, Schaumzellen und glatten Muskelzellen nachgewiesen und dessen funktionelle Aktivität in humanen Plaques aufgezeigt. Obwohl diese Daten eine Funktion von FXII in der Arteriosklerose nahelegen, wurde eine direkte Beteiligung von FXII an der Atherogenese bislang experimentell noch nicht untersucht. Ferner erzielten klinische Studien, welche die Funktion von FXII in Gefäßerkrankungen untersuchten, widersprüchliche Resultate.
Um die Funktion des Koagulationsfaktors XII in der Atherosklerose zu untersuchen, wurden daher Apolipoprotein E und FXII-defiziente (F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\)) Mäuse eingesetzt. Die Ausbildung arteriosklerotischer Läsionen war in F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) Mäusen im Vergleich zu F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) Kontrollen reduziert. Dies ging mit einer verringerten systemischen T-Zell Aktivierung und Th1-Zell Polarisierung nach 12-wöchiger atherogener Diät einher. Ferner konnte eine signifikante Reduktion der C5a-Plasmaspiegel in F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) Mäusen nachgewiesen werden. Interessanterweise konnte C5a die Interleukin-12 (IL 12) Produktion in dendritischen Zellen (DCs) steigern, sowie deren Fähigkeit erhöhen, eine antigen-spezifische Interferon-gamma (IFNγ) Produktion in vitro, in OTII CD4\(^+\) T-Zellen zu induzieren. Insbesondere konnte in vivo eine Reduktion IL-12-exprimierender DCs in Milzen arteriosklerotischer F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\)  im Vergleich zu F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) Mäusen beobachtet werden, welche mit einer verminderten Expression an Il12 Transkripten in der Milz und signifikant reduzierten IL-12 Serumspiegeln einherging.
Zusammenfassend zeigen diese Daten, dass FXII eine wichtige Rolle in der Bildung arteriosklerotischer Läsionen spielt und die DC-vermittelte und systemische IL-12 Expression, sowie pro-inflammatorische T-Zell Antworten, vermutlich teilweise über eine Aktivierung des Komplementsystems, fördert.
KW  - Gerinnungsfaktor XII
KW  - Arteriosklerose
KW  - coagulation factor XII
KW  - atherosclerosis
KW  - T cells
KW  - dendritic cells
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-97850
ER  - 
TY  - THES
A1  - Chaudhari, Sweena M.
T1  - Role of Hypoxia-Inducible Factor (HIF) 1α in Dendritic Cells in Immune Regulation of Atherosclerosis
T1  - Rolle von Hypoxie induziertem Faktor (HIF) 1α in dendritischen Zellen in der Immunregulation der Atherosklerose
N2  - Atherosclerosis is the underlying cause of cardiovascular diseases and a major threat to human health worldwide. It involves not only accumulation of lipids in the vessel wall but a chronic inflammatory response mediated by highly specific cellular and molecular responses. Macrophages and dendritic cells (DCs) play an essential role in taking up modified lipids and presenting them to T and B lymphocytes, which promote the immune response. Enhanced activation, migration and accumulation of inflammatory cells at the local site leads to formation of atherosclerotic plaques. 
Atherosclerotic plaques become hypoxic due to reduced oxygen diffusion and high metabolic demand of accumulated cells. The various immune cells experience hypoxic conditions locally and inflammatory stimuli systemically, thus up-regulating Hypoxia-inducible factor 1α. Though the role of HIF1α in macrophages and lymphocytes has been elucidated, its role in DCs still remains controversial, especially with respect to atherosclerosis. In this project work, the role of HIF1α in DCs was investigated by using a cell specific knockout mouse model where HIF1α was deleted in CD11c+ cells. 
Aortic root sections from atherosclerotic mice showed presence of hypoxia and up-regulation of HIF1α which co-localized with CD11c+ cells. Atherosclerotic splenic DCs also displayed enhanced expression of HIF1α, proving non-hypoxic stimulation of HIF1α due to systemic inflammation. Conditional knockout (CKO) mice lacking HIF1α in CD11c+ cells, under baseline conditions did not show changes in immune responses suggesting effects of HIF1α only under inflammatory conditions. When these mice were crossed to the Ldlr-/- line and placed on 8 weeks of high fat diet, they developed enhanced plaques with higher T-cell infiltration as compared to the wild-type (WT) controls. The plaques were of a complex phenotype, defined by increased percent of smooth muscle cells (SMCs) and necrotic core area and reduced percent of macrophages and DCs. The mice also displayed enhanced T-cell activation and a Th1 bias in the periphery.
The CKO DCs themselves exhibited increased expression of IL 12 and a higher capacity to proliferate and polarize naive T cells to the Th1 phenotype in vitro. The DCs also showed decreased expression of STAT3, in line with the inhibitory effects of STAT3 on DC activation seen in previous studies. When STAT3 was overexpressed in DCs in vitro, IL 12 was down-regulated, but its expression increased significantly on STAT3 inhibition using a mutant vector. In addition, when STAT3 was overexpressed in DCs in vivo using a Cre regulated lentiviral system, the mice showed decreased plaque formation compared to controls. Interestingly, the effects of STAT3 modulation were similar in WT and CKO mice, intending that STAT3 lies downstream of HIF1α. Finally, using a chromatin immunoprecipitation assay (ChIP), it was confirmed that HIF1α binds to hypoxia responsive elements (HREs) in the Stat3 gene promoter thus regulating its expression. When DCs lack HIF1α, STAT3 expression is not stimulated and hence IL 12 production by DCs is uninhibited. This excessive IL 12 can activate naive T cells and polarize them to the Th1 phenotype, thereby enhancing atherosclerotic plaque progression.
This project thus concludes that HIF1α restrains DC activation via STAT3 generation and prevents excessive production of IL 12 that helps to keep inflammation and atherosclerosis under check.
N2  - Atherosklerose ist die zugrundeliegende Ursache kardiovaskulärer Erkrankungen und stellt weltweit eine bedeutende Gesundheitsgefahr dar. An der Erkrankung ist nicht nur eine Anreicherung von Lipiden in der Gefäßwand beteiligt, sondern auch eine chronische Entzündungsantwort,  welche durch hochspezifische  zelluläre sowie molekulare Reaktionen vermittelt wird. Makrophagen und dendritische Zellen (DCs) sind essentiell an der Aufnahme von modifizierten Lipiden sowie deren Präsentation gegenüber  T und B Lymphozyten beteiligt, die ihrerseits wiederum Immunantworten fördern. Eine lokal gesteigerte Aktivierung, Migration und Akkumulation inflammatorischer Zellen  trägt letztlich zur Bildung atherosklerotischer Plaques bei.
Atherosklerotische Plaques werden aufgrund reduzierter Sauerstoff Diffusion und hoher metabolischer Aktivität der akkumulierten Zellen hypoxisch. Die verschiedenen Immunzellen sind lokal hypoxischen Bedingungen sowie systemisch inflammatorischen Stimuli ausgesetzt, wodurch sie Hypoxie-induzierten Faktor 1a (HIF1α) hochregulieren. Obwohl die Bedeutung von HIF1α in Makrophagen und Lymphozyten weitgehend aufgeklärt ist, ist dessen Rolle in DCs immer noch umstritten, insbesondere in Bezug auf Atherosklerose. In diesem Projekt wurde die Rolle von HIF1α in DCs mittels eines zellspezifischen Knockout Mausmodells untersucht, in welchem HIF1α in CD11c+ DCs deletiert wurde.
Schnitte der Aortenwurzel aus atherosklerotischen Mäusen zeigten das Bestehen von Hypoxie und die Hochregulation von HIF1α, welches mit CD11c+ Zellen kolokalisierte. DCs aus der Milz atherosklerotischer Tiere wiesen ebenfalls eine erhöhte Expression von HIF1α auf, was eine nicht hypoxische Stimulation von HIF1α aufgrund systemischer Inflammation beweist. Konditionelle Knockout (CKO) Mäuse zeigten im Ausgangszustand keine Veränderung der Immunantwort was einen Einfluss von HIF1α unter ausschließlich inflammatorischen Bedingungen nahelegt. Eine achtwöchige atherogene Diät  dieser Mäuse im Ldlr-/- Hintergrund resultierte in der Entwicklung größerer Plaques mit gesteigerter T Zell Infiltration im Vergleich zu wildtypischen (WT) Kontrollen. Die Plaques wiesen einen komplexen Phänotyp auf, der sich durch einen erhöhten prozentualen Anteil  glatter Muskelzellen,  nekrotischer Fläche sowie einen verminderten prozentualen Anteil an Makrophagen auszeichnete. Die Mäuse zeigten ferner eine erhöhte T Zell Aktivierung und eine Tendenz zur Th1 Antwort in der Peripherie.
In vitro zeigten die  konditionellen knockout DCs eine gesteigerte IL-12 Expression und eine gesteigerte Fähigkeit die Proliferation naiver T Zellen zu induzieren beziehungsweise in Richtung  Th1 zu polarisieren. Die DCs wiesen ferner eine verminderte STAT3 Expression auf. Dies stimmt mit den in früheren Studien beobachteten inhibitorischen Effekten von STAT3 auf die Aktivierung von DCs überein. Eine Überexpression von STAT3 in DCs in vitro führte zu einer Herunterregulation von IL-12. Bei Inhibition von STAT3 mittels eines mutierten Vektors steigerte sich die Expression jedoch signifikant. Ferner führte eine STAT3 Überexpression in DCs mittels eines Cre-regulierten lentiviralen Systems in vivo zu einer verminderten Plaqueformation in den Mäusen im Vergleich zu Kontrollen. Interessanterweise waren die Auswirkungen der STAT3 Modulation in WT und CKO Mäusen ähnlich, was vermuten lässt, dass STAT3 HIF1α nachgeschaltet ist.  Mittels eines Chromatin Immunpräzipitiations-Assays wurde letztlich bestätigt, dass HIF1α an Hypoxie-responsive Elemente  im Stat3 Genpromotor bindet und dadurch seine Expression reguliert. 
Wenn DCs HIF1α fehlt wird keine STAT3 Expression gefördert, was eine ungebremste IL-12 Produktion durch DCs zur Folge hat. Dieses überschüssige IL-12 Sekretion kann naive T Zellen aktivieren und in Richtung eines Th1 Phänotyps polarisieren, wodurch das Voranschreiten atherosklerotischer Plaques gefördert wird.
Dieses Projekt kommt folglich zu dem Schluss, dass HIF1α die Aktivierung von DCs über STAT3-Bildung  beschränkt und eine übermäßige Produktion von IL-12 verhindert, wodurch Inflammation und Atherosklerose im kontrolliert werden.
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Hypoxie
KW  - Arteriosklerose
KW  - Entzündung
KW  - Hypoxia
KW  - HIF1alpha
KW  - Atherosclerosis
KW  - Dendritic cells
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-91853
ER  - 
TY  - THES
A1  - Darmstädter, Ina Helene
T1  - Isolation und Charakterisierung primärer Harnblasenkarzinomzellen
T1  - Isolation and characterization of primary bladder cancer cells
N2  - Ziel dieser Dissertation war es Resektate von Harnblasenkarzinomen mit der Frage zu analysieren, inwieweit sog. Tumorstammzellen nachzuweisen sind. Hierfür wurden Operationspräparate mechanisch/enzymatisch bearbeitet über eine magnetische Zellseparation für Tumorzellen angereichert und anschließend durchflusszytometrisch analysiert. Es wurde zudem ein funktioneller Assay durchgeführt, der die Aktivität der Aldehyddehydrogenase untersucht.
N2  - The overall aim of my dissertation was the characterization of cancer stem cells in bladder carcinoma. For this purpose, bladder cancer specimens were mechanically/enzymatically processed and enriched for tumor cells by magnetic cell separation. Finally, a detailed analysis of the tumor cells was performed using flow cytometry. Moreover, the acitivity of aldehyde dehydrogenase was determined in a functional assay.
KW  - Blasenkrebs
KW  - bladder cancer
KW  - Tumorstammzellen
KW  - cancer stem cells
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-253791
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zeumer, Karolina
T1  - Die Rolle dendritischer Zellen beim ischämischen Schlaganfall
T1  - The role of dendritic cells in ischemic stroke
N2  - Ziel dieser Studie war es, zu untersuchen, ob dendritische Zellen eine Rolle beim ischämischen Schlaganfall spielen. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurde ein Mausmodell gewählt, in dem es nach Administration von Diphterietoxin zur selektiven Depletion CD11c positiver Zellen kommt (C.FVB-Tg(Itgax-DTR/EGFP)57Lan/J). Hierbei wird der Diphterietoxinrezeptor unter dem CD11c Promotor (ITGAX) exprimiert. Aufgrund der Wiederherstellung dendritischer Zellen nach ca. 24 Stunden waren wiederholte Applikationen von Diphterietoxin notwendig. Die Zusammensetzung anderer Immunzellen wurde dabei im Wesentlichen nicht geändert.
Für eine Schlaganfallinduktion wurde eine tMCAO (transient middle cerebral artery occlusion) durchgeführt. Hierbei wird durch Okklusion der A. cerebri media mittels Verschlussfilament für 30 oder 60 Minuten ein Schlaganfall im Mediastromgebiet induziert.
Es wurden unterschiedliche Verschlusszeiten, Zeitpunkte und Depletionsraten untersucht. In keinem der Versuchsansätze kam es zu einer signifikanten Veränderung des Schlaganfallvolumens nach Depletion CD11c positiver Zellen.
Mittels quantitativer real-time PCR wurde die Expression unterschiedlicher Zytokine nach tMCAO und CD11c-Depletion untersucht. An Tag 1 nach Schlaganfallinduktion und hoher Depletionsrate ergab sich eine Verminderung der Expression von IL-1β und IL-6, während an Tag 3 und niedriger Depletionsrate die Expression dieser Zytokine nach CD11c-Depletion zunahm. Grund hierfür könnte die Expression dieser Zytokine durch andere Zellen des Immunsystems, wie etwa neutrophile Granulozyten oder Mikroglia/Makrophagen sein, die möglicherweise einer regulatorischen Funktion durch die Interaktion von Dendritischen Zellen und regulatorischen T-Zellen unterliegen. Weitere experimentelle Ansätze sind notwendig, um diese Fragestellung beantworten zu können.
TGF-β zeigte durchgehend in allen Versuchsanordnungen eine verminderte Expression nach der Depletion dendritischer Zellen. Es ist naheliegend, dass dieses neuroprotektiv-regulatorische Zytokin direkt einer Produktion durch dendritische Zellen oder von nachfolgend aktivierten T-Zellen unterliegt.
In immunhistochemischen Studien konnte des Weiteren keine Änderung des Immigrationsverhaltens von CD11b+ Zellen ins Gehirn gesehen werden.
Diese Studie unterliegt jedoch einigen Limitationen. So stellte sich im Laufe der Experimente heraus, dass die wiederholte Applikation von Diphterietoxin zu einer erhöhten Mortalität der Versuchstiere führte. Nach Fertigstellung der Experimente erschien hierzu eine Publikation, welche die wiederholte Administration von DTX und die Entwicklung einer Myokarditis im gewählten Mausmodell in Zusammenhang brachte.
N2  - The aim of this study was to investigate whether dendritic cells play a role in ischemic stroke. To address the subject we chose a mouse model in which administration of diphteria toxin induces selective depletion of CD11c positive cells (C.FVB-Tg(Itgax-DTR/EGFP)57Lan/J). In these the diphteria toxin receptor is expressed under the CD11c promotor (ITGAX). Due to reconstitution of dendric cells after 24 hours repeated application of diptheria toxin was necessary. In general, the composition of other immune cells was not affected. To induce ischemic stroke, we performed tMCAO (transient middle cerebral artery occlusion). Here ischemic stroke in the perfusion area of the middle cerebral artery is induced by occlusion of the middle cerebral artery via insertion of a blocking filament for 30 or 60 minutes. 
Different times of blocking, points in time and depletion rates were examined. None of our experimental setups showed significant changes in stroke volumetry after depletion of CD11c positive cells. By means of quantitative real-time PCR we assessed the expression of different cytokines after tMCAO and CD11c depletion. On day 1 after stroke induction and high depletion rate we found a reduction in IL-1β and IL-6 expression, whereas on day 3 and low depletion rate there was an increase of the expression of these two cytokines. This might be due to expression of these cytokines by other cell types of the immune system like neutrophils or microglia/macrophages which may underly regulatory functions due to interaction with dendritic cells and regulatory T cells.
Further experiments will be necessary to address these issues thoroughly. In all our experiments TGF-β expression was reduced after depletion of dendritic cells. It appears likely that this neuroprotective-regulatory cytokine is regulated by the production of dendric cells or activated T cells. In immune-histochemical studies there was no change in the migration of CD11b+ cells into the brain.
There are some limitations to this study. During our experiments there was evidence that repeated application of diphteria toxin increases mortality in our test animals. After completion of our studies, it was published that repeated administration of DTX favours the development of myocarditis in the chosen mouse model.
KW  - Schlaganfall
KW  - Neuroimmunologie
KW  - Dendritische Zelle
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-302580
ER  - 
TY  - THES
A1  - Popp, Maria Corinna
T1  - Einfluss von neuropathischem Schmerz und dessen Behandlung mit D-4F auf die Expression von Abca1 in Ratten
T1  - Influence of neuropathic pain and its treatment with D-4F on the expression of Abca1 in rats
N2  - D-4F, an ApoA-I mimetic peptide, alleviates mechanical hyperalgesia after administration to rodents suffering from inflammatory and neuropathic pain. D-4F scavenges proalgesic oxidized lipids – as such an anti-inflammatory drug – but also activates ATP-binding cassette transporters (Abca1 and Abcg1) – as such an anti-atherosclerotic drug. Aim of the project was to investigate the impact of neuropathy and its treatment with D-4F on the expression of Abca1/Abcg1 as well as cytokines.
N2  - D-4F, ein ApoA-I-mimetisches Peptid, lindert mechanische Hyperalgesie nach Verabreichung an Nagetiere, die an entzündlichen und neuropathischen Schmerzen leiden. D-4F fängt proalgetische oxidierte Lipide ab – als ein solches entzündungshemmendes Medikament – ​​aktiviert aber auch ATP-bindende Kassettentransporter (Abca1 und Abcg1) – als ein solches anti-atherosklerotisches Medikament. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von Neuropathie und deren Behandlung mit D-4F auf die Expression von Abca1/Abcg1 sowie Zytokinen zu untersuchen.
KW  - ABC-Transporter
KW  - Neuralgie
KW  - D-4F
KW  - Neuropathischer Schmerz
KW  - Cholesterintransporter
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-281502
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ruf, Theresa
T1  - Immunhistologische Analyse der Effekte einer Kombinationstherapie im Brustkrebsmodell: Inhibition der Kollagensynthese durch PLOD-2-Blockade und Inhibierung des PD-1/PD-L1 Checkpoints
T1  - Immunohistochemical analysis of the effects of combination therapy in the breast cancer model: Inhibition of Collagen Synthesis by PLOD-2 blockade and inhibition of the PD-1/PD-L1 checkpoint
N2  - In dieser Arbeit wurden die histologischen und immunhistologischen Auswirkungen der
Kombination aus Inhibition des PD-1/PD-1L-Checkpoints und PLOD-2-Blockade
untersucht. Es konnte festgestellt werden, dass die Immuntherapie anschlägt und dabei
als Monotherapie die stärksten Tumornekrosen induzierte. Das Ansprechen auf die
Immuntherapie mit BMS-1166 war jedoch sehr unterschiedlich. In der Kombination mit
dem PLOD-2-Inhibitor Minoxidil wurden hingegen einheitlichere, aber auch geringere
Nekroseanteile festgestellt. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass die
Kombinationsbehandlung die stärkste Auswirkung auf das Tumorwachstum hatte. So
waren diese Tumore die kleinsten und leichtesten, was in Zusammenhang mit dem
ausgeprägten kollagenen Netzwerk dieser Gruppe stehen könnte. Die Kombination
zeigte keine Auswirkung auf die Tumorvaskularisierung und die Zellteilungsaktivität,
sowie auch keine Auffälligkeiten bezüglich der Infiltration mit Immunzellen.
Lungenmetastasen kamen in allen Behandlungsgruppen vor. Bei der
Kombinationsbehandlung waren jedoch die durchschnittlich größten Lungenmetastasen
festzustellen.
In dieser Arbeit konnte keine klare signifikante Verbesserung der Brustkrebstherapie
durch die Kombination von Inhibition der Kollagensynthese durch PLOD-2-Blockade und
Inhibierung des PD-1/PD-1L-Checkpoints aufgezeigt werden. Das kollagene Netzwerk
war auffällig und sollte genauer untersucht werden. Es lohnt sich weiter an
Kombinationen aus Immuntherapeutikum und EZM-Destabilisierung zu arbeiten. Die
TME muss dabei weiterhin Ansatzpunkt der Forschung bleiben, um eine erleichterte
Penetration der Medikamente in den Tumor zu erzielen. Hier ist der Austausch des
Medikaments zur EZM-Destabilisierung empfehlenswert. Die LOX-Inhibierung hat sich
bereits in Kombination mit Chemotherapie als vorteilhaft erwiesen (Rossow et al., 2018)
und sollte nachfolgend in einem ähnlichen Versuchsaufbau mit dem
Immuntherapeutikum BMS-1166 ausprobiert werden.
N2  - In this thesis, the histological and immunohistological effects of the combination of PD-1/PD-1L checkpoint inhibition and PLOD-2 blockade were investigated. It was found, that the immunotherapy was effective and induced the strongest tumor necrosis as monotherapy. The response to immunotherapy with BMS-1166 was highly variable. In combination with the PLOD-2 inhibitor minoxidil, more uniform but also lower levels of necrosis proportions were observed. It must be noted, that the combination treatment had the strongest effect on tumor growth. Thus tumors were the smallest and lightest, which may be related to the pronounced collagenous network of this group. The combination showed no effect on tumor vascularization and cell division activity, as well as no abnormalities regarding infiltration with immune cells. Lung metastases occurred in all treatment groups. However, in the combination treatment group were observed the largest lung metastases. In this thesis, no clear significant improvement of breast cancer therapy could be shown with the combination of inhibition of collagen synthesis by PLOD-2 blockade and inhibition of the PD-1/PD-1L checkpoint. The collagen network was conspicuous and should be investigated further. It is worthwhile to further investigate combinations of immunotherapeutic agents and ECM destabilization. The TME must remain the starting point of research to facilitate drug penetration into the tumor. Here, the replacement of the Drug for ECM destabilization is recommended. LOX inhibition has already been shown to be beneficial in combination with chemotherapy (Rossow et al., 2018) and should be subsequently tested in a similar experimental setting with the immunotherapeutic BMS-1166.
KW  - Immunhistochemie
KW  - Kombinationstherapie
KW  - Minoxidil
KW  - PD-1/PD-L1
KW  - Immuncytochemie
KW  - Immun-Checkpoint
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-320380
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TY  - THES
A1  - Gil Pulido, Jesús
T1  - The role of Batf3-dependent dendritic cells and the IL-23 receptor in atherosclerosis
T1  - Die Rolle von Batf3-abhängigen dendritischen Zellen und des IL-23-Rezeptors in der Atherosklerose
N2  - Cardiovascular diseases represent the leading cause of death worldwide, with myocardial infarction and strokes being the most common complications. In both cases, the appearance of an enlarged artery wall as a consequence of a growing plaque is responsible for the disturbance of the blood flow. The formation of plaques is driven by a chronic inflammatory condition known as atherosclerosis, characterized by an initial step of endothelial cell (EC) dysfunction followed by the recruitment of circulating immune cells into the tunica intima of the vessel. Accumulation of lipids and cells lead to the formation of atheromatous plaques that will define the cardiovascular outcome of an individual.

The role of the immune system in the progression of atherosclerosis has been widely recognized. By far, macrophages constitute the most abundant cell type in lesions and are known to be the major source of the lipid-laden foam cell pool during the course of the disease. However, other immune cells types, including T cells, dendritic cells (DCs) or mast cells, among others, have been described to be present in human and mouse plaques. How these populations can modulate the atherogenic process is dependent on their specialized function.

DCs constitute a unique population with the ability to bridge innate and adaptive immune responses, mainly by their strong capacity to present antigens bound to a major histocompatibility complex (MHC) molecule. Given their ability to polarize T cells and secrete cytokines, their role in atherosclerosis has gained attention for the development of new therapeutic approaches that could impact lesion growth. Hence, knowing the effect of a specific subset is an initial key step to evaluate its potential for clinical purposes. For example, the basic leucine zipper ATF-like 3 transcription factor (Batf3) controls the development of conventional dendritic cells type 1 (cDCs1), characterized by the expression of the surface markers CD8 and CD103. Initially, they were described to promote both T-helper 1 (Th1) and regulatory T cell (Treg) responses, known to accelerate and to protect against atherosclerosis, respectively. The first part of this thesis aimed to elucidate the potential role of Batf3-dependent DCs in atherosclerosis and concluded that even though systemic immune responses were mildly altered they do not modify the course of the disease and may not represent an attractive candidate for clinical studies.

DCs also have the ability to impact lesion growth through the release of a broad range of cytokines, which can either directly impact atherosclerotic plaques by modulating resident cells, or by further polarizing T cell responses. Among others, interleukin (IL) 23, a member of the IL-12 family of cytokines, has received much attention during the past year due to its connection to autoimmunity.

IL-23 is known to induce pathogenicity of Th17 cells and is responsible for the development of several autoimmune diseases including multiple sclerosis, psoriasis or rheumatoid arthritis. Interestingly, these patients often present with an accelerated course of atherosclerosis and thus, are at higher risk of developing cardiovascular events. Several epidemiological studies have pointed toward a possible connection between IL-23 and its receptor IL-23R in atherosclerosis, although their exact contribution remains to be elucidated. The second part of this thesis showed that resident antigen-presenting cells (APCs) in the aorta produced IL-23 during the steady state but this secretion was greatly enhanced after incubation with oxidized low-density lipoprotein (oxLDL). Furthermore, disruption of the IL-23R signaling led to decreased relative necrotic plaque area in lesions of Ldlr-/-Il23r-/- mice fed a high-fat diet (HFD) for 6 and 12 weeks compared to Ldlr-/- controls. A proposed mechanism involves that increased IL-23 production in the context of atherosclerosis may promote the pathogenicity of IL-23-responding T cells, especially IL-23R+ γδ T cells in the aortic root. Response to IL-23 might increase the release of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and IL-17 and alter the pro- and anti-inflammatory balance of cytokines in the aortic root. Altogether, these data showed that the IL-23 / IL-23R axis play a role in plaque stability.
N2  - Kardiovaskuläre Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache, wobei Myokardinfarkt und Schlaganfall die häufigsten Komplikationen darstellen. In beiden Fällen ist das Auftreten einer verbreiterten Arterienwand als Folge eines wachsenden Plaques für die Störung des Blutflusses verantwortlich. Die Bildung von Plaques wird durch einen chronischen Entzündungszustand, bekannt als Atherosklerose, ausgelöst. Zunächst kommt es dabei zur Entstehung einer endothelialen Dysfunktion, die zur Rekrutierung zirkulierender Immunzellen in die Tunica Intima des Gefäßes führt. Die Akkumulation von Lipiden und Zellen wiederum führt zur Bildung von atheromatösen Plaques, die den kardiovaskulären Gefäßstatus eines Individuums bestimmen.
Die Rolle des Immunsystems bei der Progression der Atherosklerose wurde weithin anerkannt. Makrophagen stellen bei weitem den häufigsten Zelltyp innerhalb der Läsionen dar und sind bekanntermaßen die Hauptquelle des mit  Lipid beladenen Schaumzellpools im Verlauf der Erkrankung. Es wurde jedoch auch beschrieben, dass andere Arten von Immunzellen, einschließlich der T-Zellen, dendritischen Zellen (DCs) und Mastzellen, in humanen und murinen Plaques vorhanden sind. Wie diese Populationen den atherogenen Prozess modulieren können, hängt von ihrer spezialisierten Funktion ab.
DCs bilden eine einzigartige Population, der es möglich ist, angeborene und adaptive Immunartworten zu überbrücken. Dies geschieht hauptsächlich aufgrund ihrer ausgeprägten Fähigkeit, Antigene zu präsentieren, die an einen Haupthistokompatibilitätskomplex gebunden sind. Angesichts ihrer Rolle in der Polarisierung von T-Zellen und der Sezernierung von Zytokinen haben sie bisher Aufmerksamkeit bei der Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze zur Beeinflussung des Läsionswachstums erlangt.  Die Kenntnis der Wirkung einer bestimmten Subpopulation ist ein erster wichtiger Schritt, um ihr Potenzial für klinische Zwecke zu bewerten. Zum Beispiel steuert der Transkriptionsfaktor „basic leucine zipper ATF-like 3“ (Batf3) die Entwicklung von herkömmlichen dendritischen Zellen Typ 1, welche durch die Expression der Oberflächenmarker CD8 und CD103 gekennzeichnet sind. Anfänglich wurde beschrieben, dass sie sowohl die Antworten von T-Helfer 1 als auch von regulatorischen T-Zellen fördern, welche je nach Zellfunktion die Atherosklerose beschleunigen oder vorbeugen.  Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die potentielle Rolle von Batf3-abhängigen DCs für die Entstehung der Atherosklerose aufgeklärt. Trotz diese einer leichten Veränderungen der systemischen Immunantwort den Krankheitsverlauf nicht beeinflussen und daher keine attraktiven Kandidaten für klinische Studien darstellen.
DCs haben auch die Fähigkeit das Läsionswachstum durch Freisetzung einer breiten Palette an Zytokinen zu beeinflussen, die atherosklerotische Plaques entweder direkt durch Modulation von ortsständigen residenten Zellen oder durch weiteres Polarisieren von T-Zell-Reaktionen beeinflussen können. Unter anderem hat interleukin (IL) 23, ein Mitglied der IL-12-Zytokinfamilie, aufgrund seines Zusammenhangs mit Auto-immunität im vergangenen Jahr viel Aufmerksamkeit erhalten.
Es ist bekannt, dass IL-23 die Pathogenität von Th17-Zellen induziert und für die Entwicklung von mehreren Autoimmunkrankheiten einschließlich multipler Sklerose, Psoriasis oder rheumatoider Arthritis verantwortlich ist. Interessanterweise haben alle diese Erkrankungen gemeinsam, dass sie die Entstehung einer Atherosklerose beschleunigen. Die betroffenen Patienten haben ein höheres Risiko für ein kardiovaskuläres Ereignis. Mehrere epidemiologische Studien haben auf einen möglichen Zusammenhang zwischen IL-23 und seinem Rezeptor IL-23R bei Atherosklerose hingewiesen, auch wenn die genaue Relevanz dieser Hinweise noch zu klären ist. Im zweiten Teil dieser Arbeit konnte es gezeigt werden, dass ortsständige antigenpräsentierende Zellen in der Aorta IL-23 zwar bereits im Steady State produzieren, diese Sekretion jedoch nach Inkubation mit oxLDL stark erhöht ist. Darüber hinaus führte eine Störung der IL-23R-Signalgebung nach 6 bis 12 Wochen einer fettreichen Diät (HFD) zu einer verringerten relativen nekrotischen Plaque-Fläche in Läsionen von Ldlr-/-Il23r-/- Mäusen verglichen mit Ldlr-/- Mäusen. In Bezug auf den zugrunde liegenden Mechanismus wurde diskutiert, dass eine erhöhte IL-23-Produktion im Zusammenhang mit Atherosklerose die Pathogenität von IL-23R-reaktiven T-Zellen, insbesondere von IL-23R+ γδ T-Zellen in der Aortenwurzel, fördern kann. Reaktionen auf IL-23 könnten die Freisetzung von Granulozyten-Monozyten-Kolonie-stimulierendem Faktor und IL-17 erhöhen und das pro- und antiinflammatorische Gleichgewicht von Zytokinen innerhalb der Aortenwurzel verändern. Insgesamt zeigen diese Daten, dass die IL-23 / IL-23R Achse eine wichtige Rolle in der Etablierung der Plaquestabilität einnimmt.
KW  - Arteriosklerose
KW  - Immunsystem
KW  - Dendritic cells
KW  - IL-23
KW  - Interleukine
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Atherosclerosis
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-167203
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TY  - THES
A1  - Tomasovic, Angela
T1  - Die ERK-ERK Interaktionsfläche als therapeutische Zielstruktur zur selektiven Inhibition nukleärer ERK1/2-Funktionen zum Schutz vor pathologischer kardialer Hypertrophie
T1  - The ERK-ERK interface as a therapeutic target to selectively inhibit nuclear ERK1/2 functions for the prevention of pathological cardiac hypertrophy
N2  - Die Mitogen-aktivierten Proteinkinasen ERK1/2 (extrazellulär Signal-regulierte Kinase 1 und 2) sind die Effektorkinasen der Raf/MEK/ERK-Kaskade und verknüpfen externe Stimuli mit der intrazellulä-ren Antwort, wodurch sie wichtige Schlüsselmoleküle der zellulären Signaltransduktion darstellen. Zahlreiche Studien belegen die Beteiligung von ERK1/2 an der Entstehung pathologischer kardialer Hypertrophie. Genauso ist bekannt, dass ERK1/2 anti-apoptotische, kardioprotektive Eigenschaften besitzen.
So führte, wie in dieser Arbeit gezeigt, eine Hemmung der katalytischen ERK1/2-Aktivität durch den MEK-Inhibitor PD98059 zu einer signifikanten Reduktion der hypertrophen Antwort von Kardiomy-ozyten auf den Stimulus Phenylephrin. Dies war allerdings mit einem Anstieg der Apoptoserate in diesen Zellen verbunden, wodurch sich eine Hemmung der totalen ERK-Aktivität als nicht praktika-bel für die Behandlung pathologischer kardialer Hypertrophie herauskristallisierte. In früheren Un-tersuchungen wurde eine Autophosphorylierung von ERK an Threonin 188 (murines ERK2) entdeckt und als Trigger für ERK1/2-vermitteltes hypertrophes Wachstum identifiziert. Diese Autophospho-rylierung steuert die nukleäre Lokalisation von ERK1/2 und ermöglicht so die Aktivierung nukleärer ERK-Zielproteine sowie hypertrophes Wachstum. Eine Interferenz mit der ERKThr188-Phosphorylierung konnte schon in vitro und in vivo erfolgreich einer pathologischen Hypertrophie entgegenwirken, ohne Einfluss auf physiologisches Herzwachstum oder die zytosolischen, anti-apoptotischen Effekte von ERK1/2 zu nehmen. Einen initialen Schritt für das Zustandekommen dieser Autophosphorylierung an Threonin 188 stellt dabei die Dimerisierung von ERK dar. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Inhibition der ERK-Dimerisierung im Hinblick auf die Behand-lung ERKThr188-vermittelter pathologischer Hypertrophie untersucht. Dabei sollte die endogene ERK-Dimerisierung mithilfe eines selbst generierten Peptids unterbunden werden. In Übereinstimmung mit den Ergebnissen zu einer dimerisierungsdefizienten ERK2-Mutante (ERK2-Δ4) konnte das Peptid in vitro und in vivo erfolgreich pathologisch hypertrophes Herzwachstum mindern. Dabei führte es sogar zu einem Rückgang des apoptotischen Zelltodes, ausgelöst durch eine Aortenligation, füh-ren. Es zeigte sich, dass das Peptid die nukleäre Translokation von ERK2 verhindert und dadurch nukleäre ERK-Substrate geringer aktiviert werden. Da eine Dysregulation in der Raf/MEK/ERK-Kaskade auch die Entstehung von Tumoren begünstigen kann, sollte schließlich untersucht wer-den, ob das Prinzip der Hemmung nukleärer ERK-Effekte auch die Proliferation von Krebszellen beeinflussen kann. Es stellte sich heraus, dass die Peptid-vermittelte Hemmung der ERK-Dimerisierung auch die Proliferation von Kolonkarzinomzelllinien mit unterschiedlichen Mutations-stadien der Raf/MEK/ERK-Kaskade reduziert.
In der vorliegenden Arbeit konnte somit die Intervention mit der ERK-Dimerisierung als Target der ERKThr188-Autophosphorylierung als translationale Strategie zur Reduktion nukleärer ERK-Effekte herausgearbeitet werden. Dies bietet die Möglichkeit ERK-vermittelte pathologische kardialer Hy-pertrophie und ERK-vermittelte Tumor-Proliferation zu behandeln, ohne kardiotoxische Nebenwir-kungen zu verursachen.
N2  - The mitogen-activated protein kinases ERK1/2 (extracellular signal-regulated kinases 1 and 2) link external stimuli with the intracellular response as the effector kinases of the Raf/MEK/ERK cascade. Therefore, they represent important key molecules in the context of cellular signal transduction. Numerous studies proof the involvement of ERK1/2 in the development of pathological cardiac hypertrophy. However, ERK1/2 have also cardio-protective, anti-apoptotic properties in the heart.
In this work, it could be shown that inhibition of catalytical ERK-activity using the MEK-inhibitor PD98059 leads to a reduced hypertrophic response in cardiomyocytes upon phenylephrine-stimulation. At the same time, treatment of cardiomyocytes with PD98059 increased apoptosis in those cells. Therefore, inhibition of total ERK-activity is not feasible for the treatment of pathologi-cal cardiac hypertrophy. Previous studies identified the autophosphorylation at threonine 188 (mouse ERK2) as a trigger for ERK-mediated hypertrophic growth. By increasing nuclear localization of ERK, this autophosphorylation leads to increased activation of nuclear ERK-targets and concomi-tant hypertrophy. Interference with ERKThr188-phosphorylation could already successfully reduce pathological hypertrophy in vivo and in vitro without influencing physiological heart growth or the cytosolic anti-apoptotic ERK-effects. One initial trigger of ERKThr188-phosphorylation is the dimeriza-tion of activated ERK. In this work, inhibition of ERK-dimerization and its consequences regarding pathological cardiac hypertrophy was tested. ERK-dimerization was endogenously inhibited using a self-generated peptide. In line with data obtained from a dimerization-deficient ERK2 mutant (ERK2-Δ4) the peptide was able to effectively reduce pathological cardiac hypertrophy in vivo and in vitro. Moreover, the peptide even reduced apoptotic cell death induced by ligation of the aorta. Mechanistically, the peptide reduces activation of nuclear ERK targets by inhibiting nuclear trans-location of ERK. Since a dysregulation of the Raf/MEK/ERK cascade also promotes the development of tumors, the impact of inhibition of nuclear ERK effects on cancer cell proliferation was investi-gated. Interestingly, prevention of ERK-dimerization using the peptide efficiently reduced prolifera-tion of colon cancer cell lines with different mutational levels.
In this work, intervention of ERK-dimerization to target ERKThr188-autophosphorylation could suc-cessfully be proven as a translational strategy to circumvent nuclear ERK effects. This offers the possibility for the treatment of ERK-mediated pathological cardiac hypertrophy and ERK-mediated tumor proliferation without inducing cardiotoxic side-effects.
KW  - Herzinsuffizienz
KW  - Herzhypertrophie
KW  - extracellular signal–regulated kinases 1/2
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-154304
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kurz, Hendrikje
T1  - Regulation of ion conductance and cAMP/cGMP concentration in megakaryocytes by light
T1  - Regulation der Ionenleitfähigkeit und cAMP/cGMP Konzentration in Megakaryozyten durch Licht
N2  - Platelets play an essential role in haemostasis. Through granule secretion of second wave mediators and aggregation, they secure vascular integrity. Due to incorrect activation, platelet aggregation and subsequent thrombus formation can cause blood vessel occlusion, leading to ischemia. Patients with defects in platelet production have a low platelet count (thrombocytopenia), which can cause an increased bleeding risk. In vitro platelet generation is still in its development phase. So far, no convincing results have been obtained. For this reason, the health care system still depends on blood donors. Platelets are produced by bone marrow megakaryocytes (MKs), which extend long cytoplasmic protrusions, designated proplatelets, into sinusoidal blood vessels. Due to shear forces, platelets are then released into the bloodstream. The molecular mechanisms underlying platelet production are still not fully understood. However, a more detailed insight of this biological process is necessary to improve the in vitro generation of platelets and to optimise treatment regimens of patients.
Optogenetics is defined as “light-modulation of cellular activity or of animal behaviour by gene transfer of photo-sensitive proteins”. Optogenetics has had a big impact on neuroscience over the last decade. The use of channelrhodopsin 2 (ChR2), a light-sensitive cation channel, made it possible to stimulate neurons precisely and minimally invasive for the first time. Recent developments in the field of optogenetics intend to address a broader scope of cellular and molecular biology. 
The aim of this thesis is to establish optogenetics in the field of MK research in order to precisely control and manipulate MK differentiation. An existing “optogenetic toolbox“ was used, which made it possible to light-modulate the cellular concentration of specific signalling molecules and ion conductance in MKs. Expression of the bacterial photoactivated adenylyl cyclase (bPAC) resulted in a significant increase in cAMP concentration after 5 minutes of illumination. Similarly, intracellular cGMP concentrations in MKs expressing photoactivated guanylyl cyclase (BeCyclop) were elevated. Furthermore, proplatelet formation of MKs expressing the light-sensitive ion channels ChR2 and anion channelrhodopsin (ACR) was altered in a light-dependent manner. These results show that MK physiology can be modified by optogenetic approaches. This might help shed new light on the underlying mechanisms of thrombopoiesis.
N2  - Thrombozyten sind für die primäre Hämostase verantwortlich und unterstützen die Blutgerinnung. Durch ihre Aggregation und die Synthese bzw. Freisetzung von in Granula gespeicherten second wave Mediatoren, sichern sie die Integrität der Blutgefäße. Werden Thrombozyten fälschlicherweise aktiviert, kann es zu einem Gefäßverschluss durch Thrombusbildung mit daraus resultierender Ischämie kommen. Patienten mit einer defekten Thrombozytopoese weisen eine reduzierte Thrombozytenzahl (Thrombozytopenie) auf, die mit einer erhöhten Blutungsneigung assoziiert ist. Bisher gibt es keine überzeugenden Ansätze, die eine Thrombozytenproduktion in vitro ermöglichen. Aus diesem Grund ist das Gesundheitswesen, in der Versorgung der bedürftigen Patienten mit Thrombozytenkonzentraten, auf Blutspender angewiesen. Thrombozyten werden im Knochenmark von ihren Vorläuferzellen, den Megakaryozyten (MKs) produziert. Diese bilden lange zytoplasmatische Fortsätze aus, die Proplättchen genannt werden. Durch die Scherkräfte des Blutstroms in den sinuosoidalen Blutgefäßen, schnüren sich Thrombozyten von den Proplättchen ab. Bisher sind die molekularen Prozesse der Thrombozytenproduktion noch weitgehend unverstanden. Ein besseres Verständnis des Vorgangs ist die Voraussetzung für eine Weiterentwicklung der in vitro Thrombozytengenerierung und einer optimierten Patientenbehandlung.
Unter Optogenetik versteht man die Übertragung lichtempfindlicher Proteine in zuvor nicht lichtempfindliche Zellen. Dadurch wird eine nicht-invasive Beeinflussung von Zellvorgängen oder des Verhaltens von Tieren durch Licht ermöglicht. Das Feld der Optogenetik, besonders der lichtempfindliche Kanal Channelrhodopsin 2 (ChR2), hatte einen großen Einfluss auf die neuronale Forschung. Durch ihn war es möglich, Neuronen gezielt nicht-invasiv zu aktivieren und Kreisläufe zu untersuchen. Mittlerweile wurde das Spektrum auf eine Vielzahl von Forschungsgebieten und Zelltypen ausgeweitet.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Methoden der Optogenetik in MKs zu etablieren. Dadurch soll ein Weg gefunden werden, die Megakaryozytenreifung gezielt zu kontrollieren bzw. zu manipulieren. Die bereits vorhandene „optogenetische Toolbox“ wurde verwendet, um die intrazellulären Konzentrationen bestimmter Signalmoleküle und Ionen in MKs zu verändern. Durch die Expression der bakteriellen fotoaktivierbaren Adenylatzyklase (bPAC), wurde die cAMP Konzentration nach 5 min Lichtgabe signifikant erhöht. Ebenfalls ist es durch die Expression der fotoaktivierbaren Guanylatzyklase (BeCyclop) gelungen, die intrazelluläre cGMP Konzentration in MKs durch Belichtung zu erhöhen. Darüber hinaus konnte der Vorgang der Proplättchenformierung in MKs, welche die lichtempfindlichen Ionenkanäle ChR2 und Anion Channelrhodopsin (ACR) exprimierten, durch Licht beeinflusst werden. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Beeinflussung der Megakaryozytenphysiologie durch Optogenetik möglich ist. Die Erkenntnisse können dazu beitragen, die Vorgänge der Thrombozytopoese in Zukunft besser zu verstehen.
KW  - optogenetics
KW  - megakaryocytes
KW  - Optogenetik
KW  - Megakaryozyt
KW  - proplatelets
KW  - second messenger
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216947
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jannasch, Maren Annika
T1  - In vitro Fremdkörpermodellsysteme zur Vorhersage von biomaterialinduzierten Immunreaktionen
T1  - In vitro foreign body model systems for prediction of immune reactions to biomaterials
N2  - Die Implantation eines Medizinprodukts in den menschlichen Körper ruft eine Immunreaktion hervor, die zur fibrösen Einkapselung führen kann. Makrophagen in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Implantats erfassen sensorisch den Fremdkörper und übersetzten das Signal in die Freisetzung zahlreicher löslicher Mediatoren. Das generierte Entzündungsmilieu moduliert die Heilungsreaktion und kann zur Anreicherung von Fibroblasten sowie zur Erhöhung der Matrixsyntheserate in der Wundumgebung führen. Eine dichte fibröse Kapsel um ein Medizinprodukt beeinträchtigt den Ersatz von Körperstrukturen, das Unterstützen physiologischer Körperfunktionen sowie die Effizienz einer medizinischen Therapie. Zur Identifizierung potenzieller Biomaterialkandidaten mit optimalen Eigenschaften ist jedoch eine evidenzbasierte Entscheidungsfindung notwendig und diese wiederum muss durch geeignete Testmethoden unterstützt werden.
Zur Erfassung lokaler Effekte nach Implantation eines Biomaterials begründet die Komplexi-tät der ablaufenden Fremdkörperreaktion die Anwendung von Tiermodellen als Goldstandard. Die Eingliederung von in vitro Modellsystemen in standardisierte Testverfahren scheitert oft an der Verfügbarkeit validierter, verlässlicher und reproduzierbarer Methoden. Demnach ist kein standardisiertes in vitro Testverfahren beschrieben, das die komplexen dreidimensionalen Gewebsstrukturen während einer Fremdkörperreaktion abbildet und sich zur Testung über längere Kontaktphasen zwischen Blutkomponenten und Biomaterialien eignet. Jedoch können in vitro Testungen kosten- und zeiteffizienter sein und durch die Anwendung humaner Zellen eine höhere Übertragbarkeit auf den Menschen aufweisen. Zusätzlich adressiert die Präferenz zu in vitro Testmethoden den Aspekt „Reduzierung“ der 3R-Prinzipien „Replacement, Reduction, Refinement“ (Ersatz, Reduzierung, Verbesserung) von Russel und Burch (1959) zu einer bewussten und begründeten Anwendung von Tiermodellen in der Wissenschaft. Ziel von diesem Forschungsvorhaben war die Entwicklung von humanen in vitro Modellsystemen, die den Kontakt zu Blutkomponenten sowie die Reaktion des umliegenden Bindegewebes bei lokaler Implantation eines Biomaterials abbilden. Referenzmaterialien, deren Gewebsantwort nach Implantation in Tiere oder den Menschen bekannt ist, dienten als Validierungskriterium für die entwickelten Modellsysteme. Die Anreicherung von Zellen sowie die Bildung extrazellulärer Matrix in der Wundumgebung stellen wichtige Teilprozesse während einer Fremdkörperreaktion dar. Für beide Teilprozesse konnte in einem indirekten zellbasierten Modellsystem der Einfluss einer zellvermittelten Konditionierung wie die Freisetzung von löslichen Mediatoren durch materialadhärente Makrophagen auf die gerichtete Wanderung von Fibroblasten sowie den Umbau eines dreidimensionalen Bindegewebsmodells aufgezeigt werden. 
Des Weiteren ließ sich das Freisetzungsprofil von Zytokinen durch materialständige Makrophagen unter verschiedenen Testbedingungen wie der Kontamination mit LPS, der Oberflächenbehandlung mit humanem Blutplasma und der Gegenwart von IL-4 bestimmen. Die anschließende vergleichende statistische Modellierung der generierten komplexen multifaktoriellen Datenmatrix ermöglichte die Übersetzung in eine Biomaterialbewertung. Dieses entwickelte Testverfahren eignete sich einerseits zur Validierung von in vitro Testbedingungen sowie andererseits zur Bewertung von Biomaterialien. Darüber hinaus konnte in einem dreidimensionalen Fremdkörpermodell die komplexe dreidimensionale Struktur der extrazellulären Matrix in einer Wunde durch die Kombination unterschiedlicher Zell- und Matrixkomponenten biomimetisch nachgebaut werden. Diese neuartigen dreidimensionalen Fremdkörpermodelle ermöglichten die Testung von Biomaterialien über längere Testphasen und können in anschließenden Studien angewandt werden, um dynamische Prozesse zu untersuchen. Zusammenfassend konnten in dieser Arbeit drei unterschiedliche Teststrategien entwickelt werden, die (I) die Bewertung von Teilprozessen ermöglichen, (II) die Identifizierung verlässlicher Testbedingungen unterstützen und (III) biomimetisch ein Wundgewebe abbilden. Wesentlich ist, dass biomimetisch ein dreidimensionales Gewebemodell entwickelt werden konnte, das eine verlässliche Unterscheidungskapazität zwischen Biomaterialien aufweist.
N2  - The implantation of a medical product into the human body induces an immune reaction, which may lead to its fibrous encapsulation. Macrophages in direct contact to the surface sense the foreign body and translate the signal in the secretion of multiple soluble mediators. This generated inflammatory milieu modulates the healing reaction, may induce the accumulation of fibroblasts and lead in the wound microenvironment to an increased matrix synthesis rate. A dense fibrous capsule surrounding a medical product is able to impair the replacement of body structures, the support of physiological body functions as well as the efficiency of a medical therapy. To identify potential biomaterial candidates with optimal characteristics an evidence-based decision making process is necessary and furthermore affords the support by appropriate test procedures. 
To study local effects after implantation of biomaterials, the complexity of the foreign body reaction justifies the application of animal models as gold standard. The integration of in vitro test procedures into standardized test strategies often fails by the availability of validated, reliable and reproducible methods. According to that there is no standardized test procedure, which resembles the three-dimensional tissue structures during a foreign body reaction and is suited for longer contact phases in between blood components and biomaterials. In vitro tests are often more cost and time efficient and show as well by applying human cells a high transferability on human beings. Additionally the preference to in vitro test procedures addresses the “reduction” aspect of the Russel and Burch’s (1959) 3R-principles “replace-ment, reduction and refinement” to a conscious and reasoned use of animal models in science. Aim of this research project was the development of human in vitro model systems, which resemble the contact to blood components and the reaction of the surrounding soft tissue following implantation of a biomaterial. Reference materials, whose tissue integration after implantation in animals or humans is described, were applied for the developed model systems as validation criterion. The accumulation of cells and the synthesis of extracellular matrix in the surrounding wound are relevant sub processes during a foreign body reaction. In an indirect cell-based model system the influence of the cell-mediated conditioning initiated by the material-induced and macrophage-mediated liberation of soluble mediators was shown on both sub processes the aligned migration of fibroblasts as well as the remodeling of a three-dimensional tissue model. Additionally, the cytokine secretion profile by material-adherent macrophages was characterized under different test conditions such as the contamination with LPS, the surface treatment with human plasma and the presence of IL-4. The following comparative statistical modelling allowed a transformation of the generated complex multi-factorial data matrix to a biomaterial ranking. The here developed test procedure was suitable for the validation of in vitro test conditions as well as the evaluation of the reference biomaterials. Last, by the combination of different cells and matrix structures the complex three-dimensional structure of the extracellular matrix in a wound was biomimetically reconstructed. Those novel three-dimensional foreign body models enabled the testing of biomaterials over longer test phases and might be applied in following studies to investigate dynamic processes. Summarizing in this research project three different test strategies were developed, which (I) enable the evaluation of sub processes, (II) support the identification of reliable test conditions and (III) biomimetically reconstruct a wound tissue. Most important is, that a three-dimensional tissue model was biomimetically developed, which showed a reliable discriminatory capacity in between biomaterials.
KW  - Biomaterial
KW  - Zellkultur
KW  - In vitro
KW  - Fremdkörpermodell
KW  - Gewebemodell
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-162893
ER  - 
TY  - THES
A1  - Westhofen, Thilo Chou-Jong
T1  - Die Entwicklung und Charakterisierung Dendritischer Zell-Subsets in der gesunden und arteriosklerotischen Aorta
T1  - The development and characterization of dendritic cell subsets in healthy and atherosclerotic aorta
N2  - Arteriosklerose ist eine chronisch inflammatorische Erkrankung der Gefäßwand. Nach aktuellem Wissensstand sind Dendritische Zellen (DCs) maßgeblich an der Entstehung und dem Fortschreiten von Arteriosklerose beteiligt. In der Vergangenheit konnten für DCs unterschiedliche Subsets beschreiben werden, die sowohl proinflammatorische als auch immunregulatorische Funktionen übernehmen können. Die systematische Charakterisierung von DCs in der gesunden Aorta, sowie während der Entstehung von Arteriosklerose ist jedoch noch ausstehend. 
In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst die systematische Einteilung von DCs in vitro mit Hilfe von DCs aus Flt3L-Knochenmarkskulturen durchgeführt. Aufbauend darauf erfolgte die systematische Analyse aortaler DCs durch tierexperimentelle Untersuchungen an gesunden C57BL/6J Mäusen, sowie Apolipoprotein E-defizienten (ApoE-/-) Mäusen und low-density-lipoprotein-receptor-defizienten (Ldlr-/-) Mäusen während der Atherogenese. Mittels immunhistochemischer Untersuchungen von CD11cYFPreporter Mäusen konnten zudem korrelierend DCs in der Gefäßwand der murinen Aorta lokalisiert werden. 
Zusammenfassend gibt die vorliegende Arbeit erstmalig einen systematischen Überblick über die einzelnen DC-Subsets in der gesunden Aorta und während der Atherogenese. Dies trägt zu einem besseren Verständnis der Rolle der einzelnen DC Subsets während der Entstehung der Arteriosklerose bei und bietet eine mögliche Grundlage für zukünftige Behandlungsstrategien.
Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden im Februar 2014 als Originalarbeit in geteilter Erstautorenschaft von Martin Busch, Thilo Westhofen und Miriam Koch unter dem Titel Dendritic Cell Subset Distributions in the Aorta in Healthy and Atherosclerotic Mice im Plos One publiziert (1). Die Originalpublikation findet sich im Folgenden unter Absatz 11. Die Ergebnisse dieser Publikation wurden modifiziert unter 6.1-6.5 dargelegt und unter 7.1-7.5 im Kontext der aktuellen Literatur diskutiert. Sofern nicht anders angegeben, wurden alle Experimente von Thilo Westhofen geplant, durchgeführt und ausgewertet.
N2  - Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease of the vessel wall. According to current knowledge, dendritic cells (DCs) are significantly involved in the development and progression of atherosclerosis. In the past, different subsets could be described for DCs, with both proinflammatory and immunoregulatory functions. However, the systematic characterization of DCs in the healthy aorta, as well as during the development of atherosclerosis, is still pending. 
In the present work, the systematic classification of DCs in vitro was first performed using DCs from Flt3L bone marrow cultures. Based on this, the systematic analysis of aortic DCs was performed by animal studies in healthy C57BL/6J mice, as well as apolipoprotein E-deficient (ApoE-/-) mice and low-density lipoprotein receptor-deficient (Ldlr-/-) mice during atherogenesis. In addition, applying immunohistochemical studies of CD11cYFPreporter mice, correlating DCs were localized in the vessel wall of the murine aorta. 
In the aorta of healthy C57BL/6 mice and Ldlr-/- mice on a normal diet, CD11c+MHCII+ DCs could be identified and subdivided into 4 distinct subsets CD103-CD11b+F4/80+, CD103-CD11b+F4/80-, CD103-CD11b-F4/80- DCs and CD103+CD11b-F4/80- DCs. After 6 or 12 weeks of proatherogenic high-fat diet, all subsets except the CD103-CD11b-F4/80- DCs showed relevant growth. More detailed characterization of the subsets showed Sirpα expression for the CD103-CD11b+F4/80+subset, the CD103-CD11b+F4/80- subset and partially for the CD103-CD11b-F4/80- subset, but not for CD103+DCs. For all subsets, there were no relevant dynamics during atherogenesis. For CD64, however, no expression in the healthy aorta could be shown for any of the DC subsets. After 12 weeks of proatherogenic high-fat diet, the CD103-CD11b+F4/80- and the CD11b+F4/80+ subset showed a proportional CD64 expression. Conversely, mice with FMS-like tyrosine kinase 3 ligand deficiency (Flt3L-/-) showed loss of CD103-CD11b+F4/80- DCs and CD103+DCs, but not the other subsets. Furthermore, the CD103-CD11b+F4/80- subset and the CD103-CD11b+F4/80+ subset showed an increase in CX3CR1 expression during atherogenesis. In the healthy aorta, no subset showed relevant proportions of CX3CR1-expressing DCs. This suggests an increase of these subsets by possible migrated monocytes. Immunohistochemically, CX3CR1GFPreporter mice were able to locate corresponding CX3CR1+ cells luminal in plaque areas of the aorta.
In summary, the present work provides for the first time a systematic overview of the individual DC subsets in the healthy aorta and during atherogenesis. This contributes to a better understanding of the role of the individual DC subsets during the development of atherosclerosis and provides a possible basis for future treatment strategies.
The results of this work were published in February 2014 as an original paper with shared first authorship by Martin Busch, Thilo Westhofen and Miriam Koch under the title Dendritic Cell Subset Distributions in the Aorta in Healthy and Atherosclerotic Mice in Plos One (1).
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Arteriosklerose
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-296210
ER  - 
TY  - THES
A1  - Eiter [verh. Seidl], Rafael
T1  - Untersuchungen zum Einfluss von Wundsekret auf Zellvermehrung, Chemoresistenzentwicklung, Zellzyklus und die Induktion einer Epithelial-mesenchymalen Transition in Tumorzellen von Kopf und Hals
T1  - Studies on the influence of wound fluid on cell proliferation, development of chemoresistance, cell cycle and the induction of an epithelial-mesenchymal transition in head and neck tumor cells
N2  - Tumore von Kopf und Hals gehen weiterhin mit einer schlechten Prognose einher. Im Rahmen einer operativen Therapie tritt Wundsekret (WS) aus, welches der Wundheilung dient.  Dieses kann in Kontakt mit Tumorzellen bzw. Resttumor in der Wunde kommen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Frage nach dem Einfluss von Wundsekret auf Zellvermehrung, Chemoresistenzentwicklung, den Zellzyklus und die Induktion einer Epithelial-mesenchymalen Transition (EMT) in Tumorzellen von Kopf und Hals gestellt.
Hierfür wurde das WS von Tag1 und das WS von Tag 2 im Dotblot auf seine Zytokinzusammensetzung analysiert. Zwei Tumorzelllinien von Kopf und Hals, FaDu und HlaC78, wurden mit WSTag1 und WSTag2 behandelt und untersucht, welche Effekte das WS auf die Zellen hat. 
Verwendet wurden ein Proliferationsassay, eine Zellzyklusuntersuchung und Apoptosetestung mittels FACS, eine PCR, ein Spheroidmodell und die Lichtmikroskopie.
Im WS wurden erhöhte Konzentrationen verschiedener Zytokine, insbesondere von IL-6, nachgewiesen. Gezeigt werden konnte eine gesteigerte Proliferationsrate der Tumorzellen unter WS-Behandlung, jedoch keine veränderte Verteilung der Zellzyklusphasen. In HlaC78-Zellen konnte eine vermehrte Vitalität nach Cisplatinbehandlung nachgewiesen werden. In beiden Tumorzelllinien fand sich eine vermehrte Exprimierung von Snail 1, Snail 2 und Vimentin. E-Cadherin wurde vermindert exprimiert. Twist und N-Cadherin wiesen keine Veränderungen auf. Es zeigte sich eine vermehrte Migration der Tumorzellen in die Umgebung. Die Zellen wiesen nach Behandlung mit WS vermehrt mesenchymale Zeichen auf. Es konnte kein Unterschied der Auswirkungen einer Behandlung mit WSTag1 im Vergleich zu einer Behandlung mit WSTag2 festgestellt werden.
Insgesamt scheint WS in Tumorzellen von Kopf und Hals einen EMT-artigen Prozess in Gang zu setzen, also eine partial EMT (pEMT).
Als mögliche Auslöser dieser Veränderungen kommen die im WS nachgewiesenen Zytokine und v. a. IL-6 in Frage.
N2  - Tumors of the head and neck continue to be associated with a poor prognosis. In the course of surgical therapy, wound fluid (WF) may come into contact with tumor cells or residual tumor in the wound.
In this study, the influence of wound fluid on cell proliferation, development of chemoresistance, the cell cycle and the induction of an epithelial-mesenchymal transition (EMT) in tumor cells of the head and neck was investigated.
Therefore, WF from day 1 and WF from day 2 were analyzed for their cytokine composition by Dotblot. The effects of WF from day 1 and WF from day 2 on two tumor cell lines of the head and neck, FaDu and HlaC78, were investigated using a proliferation assay, a cell cycle assay and an apoptosis assay via FACS, PCR, a spheroid model and light microscopy.
Increased concentrations of various cytokines, especially IL-6, were detected in the WF. An increased proliferation rate of tumor cells under WF treatment could be shown. There was no alteration in the distribution of cell cycle phases, however. In HlaC78 cells an increased vitality after cisplatin treatment could be proven. Increased expression of Snail 1, Snail 2, and Vimentin was found in both tumor cell lines. The expression of E-cadherin was decreased. Twist and N-cadherin showed no changes. Increased migration of tumor cells to the surrounding area could be seen. Cells showed more mesenchymal signs after treatment with WF. No difference in the effects of treatment with WF from day 1 compared to treatment with WF from day 2 was observed.
Overall, WF appears to initiate an EMT-like process in tumor cells of the head and neck, this is called partial EMT (pEMT). Possible inducers of these changes are the cytokines and in particular IL-6 that have been found in WF.
KW  - Wundheilung
KW  - Hals-Nasen-Ohren-Tumor
KW  - Cytokine
KW  - Zellzyklus
KW  - Cisplatin
KW  - Epithelial-mesenchymale Transition
KW  - Wundsekret
KW  - IL-6
KW  - Zellvermehrung
KW  - in vitro
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-326782
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gotthardt [geb. Schubert], Sonja
T1  - Einfluss von Oncostatin M auf die Pathogenese der Nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung
T1  - Influence of Oncostatin M on the pathogenesis of non-alcoholic fatty liver disease
N2  - Die Nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) ist eine der häufigsten chronischen Lebererkrankungen der westlichen Welt. Die Pathogenese der Erkrankung ist noch nicht vollständig erforscht und wirksame medikamentöse Therapien sind bisher nicht zugelassen. Wachsende Evidenz zeigt, dass das Interleukin-6-Typ-Zytokin Oncostatin M (OSM) eine wichtige Rolle in der Pathogenese der NAFLD spielt. Die japanische Arbeitsgruppe um Komori et al. zeigte an OSM-Rezeptor-β-defizienten (Osmr-KO-) Mäusen sowie durch OSM-Behandlung von genetisch und ernährungsbedingt adipösen Mäusen, dass OSM vor einer hepatischen Steatose und metabolischer Komorbidität schützen kann. Andere Publikationen suggerieren, dass OSM an NAFLD-Entwicklung und -Progression beteiligt ist, indem es die Expression von Genen der β-Oxidation und Very-Low-Density-Lipoprotein (VLDL-) Sekretion reprimiert und die Expression profibrogenetischer Gene fördert. Low-Density-Lipoprotein-Rezeptor-defiziente- (Ldlr-KO-) Mäuse sind seit Langem als Atherosklerose-Modell etabliert und wurden zuletzt auch als physiologisches Modell für NAFLD identifiziert.
Um die Rolle von OSM in der NAFLD-Pathogenese zu beleuchten, wurden Osmr-KO-Mäuse auf Wildtyp- (WT-) und Ldlr-KO-Hintergrund untersucht, die über 12 Wochen eine fett- und cholesterinreiche Western Diet erhielten und anschließend für die Organentnahme geopfert wurden. Im Vorfeld dieser Arbeit wurden Körpergewicht, Blutglukose, Serum-Cholesterin und Lebergewicht der Tiere gemessen. Hierbei zeigte sich ein erhöhtes Körpergewicht, unveränderte Blutglukose, erhöhtes Serum-Cholesterin sowie ein erhöhtes Lebergewicht in Osmr-KO- gegenüber WT-Mäusen. Andersherum waren Körpergewicht, Blutglukose, Serum-Cholesterin und Lebergewicht in Ldlr-Osmr-KO- gegenüber Ldlr-KO-Mäusen vermindert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgte die histologische Untersuchung des Lebergewebes, die Messung von Serum-Triglyzeriden und  Fettsäuren sowie die Untersuchung der hepatischen Genexpression. An kultivierten Zellen der humanen Hepatom-Zelllinie HepG2 wurde eine mögliche Regulation der CYP7A1-Genexpression durch OSM untersucht. CYP7A1 ist als Schrittmacherenzym der Gallensäuresynthese an der hepatischen Cholesterin-Clearance beteiligt.
Osmr-KO-Mäuse zeigten gegenüber WT-Mäusen histologisch eine verstärkte hepatische Steatose. Bei der Untersuchung der mRNA-Expression von Genen mit Beteiligung an der hepatischen Lipidhomöostase zeigte sich eine Minderexpression von Ldlr in Osmr-KO-Mäusen. Weiterhin zeigte sich eine etwas geringere Expression von Cyp7a1 in Osmr-KO-Mäusen. Die Expression aller anderen untersuchten Gene, die an Fettsäuresynthese, Cholesterintransport und –metabolismus beteiligt sind, lieferten keine Erklärung für eine erhöhte hepatische Lipidakkumulation in Osmr-KO-Mäusen. Ldlr-Osmr-KO-Mäuse hatten gegenüber Ldlr-KO-Mäusen eine geringer ausgeprägte hepatische Steatose. Die mRNA-Expression von Genen der Fettsäuresynthese, der Cholesterinbiosynthese und des Cholesterintransports waren in Ldlr-Osmr-KO- gegenüber Ldlr-KO-Mäusen nicht wesentlich verändert. Allerdings fiel eine deutliche Hochregulation von Cyp7a1 in Ldlr-Osmr-KO-Mäusen auf. Darüber hinaus war Osm in Ldlr-KO-Mäusen gegenüber WT-Mäusen stärker exprimiert. Um eine Regulation von CYP7A1 durch OSM nachzuweisen, wurde die Genexpression in HepG2-Zellen nach Stimulation mit OSM untersucht. Hierbei zeigte sich, dass OSM die mRNA-Expression von CYP7A1 supprimierte. Dieser Effekt war durch die Zugabe von Inhibitoren der Januskinasen (JAK), Mitogen Activated Protein Kinase/ERK-Kinase (MEK) und Extracellular-signal Regulated Kinase ½ (ERK1/2) reversibel. Die CYP7A1-Suppression durch OSM ging mit einer verminderten Expression des Transkriptionsfaktor-Gens HNF4A einher. 
Osmr-KO-Mäuse zeigten gegenüber WT-Mäusen nach 12 Wochen Western Diet verstärkte Adipositas, Dyslipidämie sowie eine hepatische Steatose. Die Analyse der hepatischen mRNA-Expression legt nahe, dass die Minderexpression von Ldlr in Osmr-KO-Mäusen im Vergleich zu WT-Mäusen zur Verstärkung der Dyslipidämie und hepatischen Steatose beigetragen hat. Weiterhin kann die geringere Expression von Cyp7a1 in Osmr-KO-Mäusen durch daraus resultierende Akkumulation von Cholesterin zur erhöhten hepatischen Lipidakkumulation in diesen Mäusen beigetragen haben. Ldlr-KO-Mäuse zeigten nach 12 Wochen Western Diet ebenfalls eine hepatische Steatose. Diese war in Ldlr-Osmr-KO-Mäusen gegenüber Ldlr-KO-Mäusen geringer ausgeprägt. Die erhöhte Expression von Cyp7a1 in Ldlr-Osmr-KO-Mäusen kann die Verbesserung von hepatischer Lipidakkumulation und Dyslipidämie durch erhöhte Cholesterinmetabolisierung zu Gallensäuren erklären. Übereinstimmend mit der Cyp7a1-Regulation in LDLR-defizienten Mäusen zeigte sich in vitro, dass OSM die Expression von CYP7A1 in HepG2-Zellen vermindert und sich so negativ auf die hepatische Lipidhomöostase auswirken kann. Insgesamt implizieren diese Ergebnisse eine divergierende Rolle von OSM bei der Entwicklung einer hepatischen Steatose abhängig vom genetischen Hintergrund. OSM scheint bei WT-Mäusen für die Erhaltung der metabolischen Gesundheit wichtig zu sein. Bei Ldlr-KO-Mäusen hingegen scheint OSM die Entwicklung von Adipositas, Dyslipidämie und hepatischer Steatose zu fördern. Die differenzielle Rolle in WT- und Ldlr-KO-Mäusen könnte durch unterschiedliche Osm-Expressionsspiegel zustande kommen: Während basale OSMRβ-Signaltransduktion durch geringe OSM-Spiegel in WT-Mäusen für die Lipidhomöostase essenziell zu sein scheint, könnte erhöhte oder prolongierte OSMRβ-Signaltransduktion durch höhere OSM-Spiegel in Ldlr-KO-Mäusen das Fortschreiten der hepatischen Steatose fördern. Dies stellt OSM als mögliches NAFLD-Therapeutikum in Frage. Um die Hypothese zu überprüfen, dass OSM abhängig von der Höhe und Kinetik der Spiegel günstige oder ungünstige Effekte auf die NAFLD-Entwicklung hat, sollte in zukünftigen Experimenten der Einfluss kurz- und langfristiger Behandlung von WT-Mäusen mit OSM unterschiedlicher Konzentrationen auf die Entwicklung einer hepatischen Steatose untersucht werden.
N2  - Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is among the most common chronic liver diseases in Western societies. Pathogenetic mechanisms are not fully elucidated and to date there is no approved drug therapy available. There is mounting evidence that the Interleukin-6-type-cytokine Oncostatin M (OSM) plays a crucial role in the pathogenesis of NAFLD. The Japanese working group of Komori et al. had shown that OSM has favorable effects on metabolism und protects against hepatic steatosis using OSM-receptor-β-deficient (Osmr-KO-) mice as well as OSM treatment of genetically or diet-induced obese mice. Other publications suggest that OSM contributes to the pathogenesis and progression of NAFLD by reducing the expression of genes involved in β-oxidation and Very-Low-Density-Lipoprotein (VLDL) secretion and inducing the expression of genes involved in fibrogenesis. Recently Low-Density-Lipoprotein-Receptor-deficient (Ldlr-KO-) mice, which are a well-established model for atherosclerosis, have also been considered a physiological model for NAFLD.
To further investigate the role of OSM in NAFLD pathogenesis Osmr-KO mice on either wild type- (WT-) or Ldlr-KO-background were fed a high-fat and high-cholesterol Western diet for 12 weeks and were then sacrificed for tissue collection. Prior to the present thesis body weight, blood glucose levels, serum cholesterol and liver weight of the mice were measured. Osmr-KO mice showed increased body weight, serum cholesterol levels and liver weight compared to WT mice, whereas blood glucose levels did not differ. On the contrary, Ldlr-Osmr-KO mice showed decreased values in all parameters compared to Ldlr-KO mice, including body weight, blood glucose levels, serum cholesterol levels and liver weight. In the present thesis a histological examination of the liver tissue was made, serum levels of triglycerides and fatty acids were measured, and hepatic gene expression was analyzed. In cultured cells of the human hepatoma cell line HepG2 a potential regulation of CYP7A1 gene expression by OSM was examined. CYP7A1 is the rate limiting enzyme of bile acid synthesis and is therefore involved in hepatic cholesterol clearance.
Osmr-KO mice showed enhanced hepatic steatosis compared to WT mice. Examination of gene expression involved in hepatic lipid homeostasis revealed reduced Ldlr expression levels in Osmr-KO mice. Furthermore, a slightly decreased Cyp7a1 expression was observed. The expression of other genes involved in fatty acid synthesis, cholesterol transport and cholesterol metabolism did not explain the enhanced hepatic lipid accumulation in Osmr-KO mice. In Ldlr-Osmr-KO mice hepatic steatosis was reduced compared to Ldlr-KO mice. The expression of genes involved in fatty acid synthesis, cholesterol synthesis and cholesterol transport was not considerably altered in Ldlr-Osmr-KO compared to Ldlr-KO mice. However, Cyp7a1 was markedly upregulated in Ldlr-Osmr-KO mice. In addition, Osm expression was increased in Ldlr-KO mice compared to WT mice. To prove the regulation of CYP7A1 by OSM, gene expression was determined in OSM-treated HepG2 cells. The results show that OSM attenuated CYP7A1 expression. This effect was reversed by the addition of inhibitors of either januskinases (JAK), mitogen-activated protein kinase/ERK-kinase (MEK) or extracellular-signal regulated kinase 1/2 (ERK1/2). CYP7A1-suppression by OSM was accompanied by reduced expression levels of the transcription factor gene HNF4A.
After 12 weeks of Western diet Osmr-KO mice showed enhanced obesity, dyslipidemia and hepatic steatosis compared to WT mice. Determination of hepatic gene expression suggests that decreased expression of Ldlr in Osmr-KO mice compared to WT mice contributes to dyslipidemia and hepatic steatosis. Furthermore, the decreased expression of Cyp7a1 in Osmr-KO mice may contribute to cholesterol accumulation and accordingly to hepatic lipid accumulation in these mice. Ldlr-KO mice also showed hepatic steatosis after 12 weeks of Western diet. In comparison, hepatic steatosis was markedly reduced in Ldlr-Osmr-KO mice. Increased expression levels of Cyp7a1 and hence enhanced metabolization of cholesterol to bile acids in Ldlr-Osmr-KO mice can explain improved hepatic lipid accumulation and dyslipidemia in these mice compared to Ldlr-KO mice. Consistent with the discovered Cyp7a1 regulation in LDLR-deficient mice, OSM decreased the expression of CYP7A1 in HepG2 cells and therefore may have detrimental effects on hepatic lipid homeostasis. Altogether the results implicate a diverging role of OSM in the pathogenesis of hepatic steatosis depending on the genetic background. In WT mice OSM seems to convey protective effects on lipid homeostasis, whereas in Ldlr-KO mice OSM seems to promote the development of obesity, dyslipidemia and hepatic steatosis. The differential role of OSM in WT and Ldlr-KO mice might be caused by diverging Osm expression levels: Basal OSMRβ signal transduction caused by low OSM levels seems to be essential for lipid homeostasis, whereas enhanced or prolonged OSMRβ signal transduction caused by higher OSM levels might foster the progression of hepatic steatosis. These findings question OSM as a putative therapeutic agent for NAFLD. To test the hypothesis that OSM has beneficial or detrimental effects on NAFLD pathogenesis depending on OSM levels and kinetics, future studies should examine the effect of short- and long-term administration of OSM in different concentrations on the development of hepatic steatosis in WT mice.
KW  - Fettleber
KW  - Interleukin 6
KW  - Leukaemia-inhibitory factor
KW  - Cholesterinstoffwechsel
KW  - Fettsäurestoffwechsel
KW  - NAFLD
KW  - Oncostatin M
KW  - Osmr-Knockout
KW  - Ldlr-Knockout
KW  - CYP7A1
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-281312
ER  - 
TY  - THES
A1  - Knochenhauer, Tim
T1  - Die Rolle von HIF-1α in T-Zellen bei kardiovaskulären Erkrankungen
T1  - Role of HIF-1α in T cells in cardiovascular diseases
N2  - Die Atherosklerose ist als Ursache kardiovaskulärer Erkrankungen, welche die häufigste Todesursache weltweit darstellen, von großer klinischer und wissenschaftlicher Relevanz. Atherosklerose ist charakterisiert durch Einlagerungen von Lipiden in die Gefäßwand, welche zur Ausbildung von Plaques führen. Als Folge wird eine chronische Entzündungsreaktion eingeleitet, die durch spezifische Immunzellen, unter anderem T-Lymphozyten, und komplexe molekulare Prozesse aufrechterhalten wird. Durch eine verminderte Sauerstoffdiffusionskapazität und eine hohe Zelldichte ist das Milieu in den Plaques hypoxisch. Zur zellulären Anpassung an ein solches hypoxisches Milieu werden Hypoxie-induzierbare Faktoren (HIF) in den Immunzellen stabilisiert. Der Transkriptionsfaktor HIF-1 ist ein heterodimeres Protein, welches die Transkription bestimmter Zielgene initiiert, die den Zellen notwendige Adaptationen des Zellstoffwechsels an ein vermindertes Sauerstoffangebot ermöglichen.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin zu untersuchen, inwiefern sich ein Ausschalten des Transkriptionsfaktor HIF-1α selektiv in T-Lymphozyten auf Atherosklerose und Myokardinfarkt auswirkt. Die funktionelle Bedeutung von HIF-1α in T-Zellen in der Pathogenese dieser Erkrankungen wurde an zwei Mausmodellen untersucht.
Im Atherosklerose Modell wurde Biomaterial von LDLR-/- Mäusen mit T-Zell spezifischem Knockout von HIF-1α nach achtwöchiger fettreicher Western-Typ Diät untersucht. Histologisch zeigte sich eine vermehrte Plaqueausprägung und ein verminderter Makrophagenanteil in den Plaques. Durchflusszytometrisch und mittels qPCR konnten keine Unterschiede in der Lymphozytendifferenzierung in Milz und Lymphknoten dieser Mäuse nachgewiesen werden.
Im Myokardinfarkt-Modell mit T-Zell spezifischem HIF-1α Knockout konnte in früheren Untersuchungen der Arbeitsgruppe eine vergrößerte Infarktzone mit eingeschränkter kardialer Funktion nachgewiesen werden. Histologisch konnte im Rahmen dieser Arbeit hierfür kein zellmorphologisches Korrelat in Kardiomyozytengröße oder der Vaskularisation des Myokards gefunden werden.

In Zukunft könnte HIF-1α in T-Lymphozyten ein möglicher Angriffspunkt zur medikamentösen Prävention oder Therapie kardiovaskulärer Erkrankungen sein.
N2  - Atherosclerosis is of great clinical and scientific relevance as a cause of cardiovascular disease, which is the most common cause of death worldwide. Atherosclerosis is characterized by deposition of lipids in the vessel wall, which leads to the formation of plaques. As a consequence, a chronic inflammatory response is initiated, which is maintained by specific immune cells, including T lymphocytes, and complex molecular processes. Due to a reduced oxygen diffusion capacity and a high cell density, the environment in the plaques is hypoxic. For cellular adaptation to such a hypoxic milieu, hypoxia-inducible factors (HIF) are stabilized in immune cells. The transcription factor HIF-1 is a heterodimeric protein that initiates the transcription of specific target genes that enable cells to make necessary adaptations of cellular metabolism to a reduced oxygen supply.

The aim of the present work was to investigate the extent to which silencing of the transcription factor HIF-1α selectively in T lymphocytes affects atherosclerosis and myocardial infarction. The functional significance of HIF-1α in T cells in the pathogenesis of these diseases was investigated in two mouse models.

In the atherosclerosis model, biomaterial from LDLR-/- mice with T-cell specific knockout of HIF-1α was examined after an eight-week high-fat Western-type diet. Histologically, there was increased plaque expression and decreased macrophage content in plaques. Flow cytometry and qPCR did not detect differences in lymphocyte differentiation in the spleen and lymph nodes of these mice.
In the myocardial infarction model with T-cell specific HIF-1α knockout, an enlarged infarct zone with impaired cardiac function could be detected in previous studies of the research group. Histologically, no cell morphological correlate for this in cardiomyocyte size or myocardial vascularization could be found in this work.

In the future, HIF-1α in T lymphocytes could be a potential target for drug prevention or therapy of cardiovascular diseases.
KW  - Hypoxie-induzierbarer Faktor
KW  - Arteriosklerose
KW  - T-Lymphozyt
KW  - Herzinfarkt
KW  - HIF-1α
KW  - HIF-1α
KW  - T-Lymphozyten
KW  - T cell
KW  - Atherosklerose
KW  - Atherosclerosis
KW  - CVD
KW  - Kardiovaskuläre Erkrankungen
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-322758
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schneider, Nicole
T1  - Untersuchung der Expression von SET7 und anderer epigenetischer Enzyme in vitro und vivo im Modell der Atherosklerose
T1  - Analysis of the expression of SET7 and other epigenetic enzymes in vitro and vivo in a model of atherosclerosis
N2  - Bei der Atherosklerose handelt es sich um eine chronische inflammatorische Erkrankung, die sich an der arteriellen Gefäßinnenwand abspielt. Ihre Haupt-Manifestationsformen Schlaganfall und Herzinfarkt zählen zu den häufigsten Todesursachen weltweit. Eine chronische Endothelbelastung und -funktionsstörung, beeinflusst durch Risikofaktoren wie Diabetes, arterieller Bluthochdruck, Rauchen und Entzündungszustände, führen zur Permeabilitätserhöhung des Endothels, zur Zelleinwanderung, subendothelialen Lipidanreicherung, Migration glatter Muskelzellen und der Ausbildung atherosklerotischer Läsionen. Es kommt zu Aktivierung des Immunsystems und fortschreitender Entzündungsreaktion, schließlich zur Ausbildung eines nekrotischen Kerns und zunehmender Vulnerabilität des Plaques.
Epigenetische Veränderungen betreffen klassischerweise das Chromatingerüst. Durch DNA-Methylierung und -Demethylierung sowie verschiedene Modifikationen der Histon-Proteine kann die DNA in ihrer Zugänglichkeit verändert werden. So kann die Transkription eines bestimmten Genes direkt und potenziell längerfristig beeinflusst werden, ohne dass Alterationen der DNA-Basenfolge selbst stattfinden. Das Enzym SET7 nimmt hierbei eine Sonderrolle ein, da es neben einer Methylierung von Histon 3 auch verschiedene zelluläre Zielstrukturen posttranslational direkt methylieren kann.
Epigenetische Veränderungen im Kontext der Atherosklerose sind bereits vereinzelt beschrieben. Auch sind sie relevant in der Reaktion auf Umwelteinflüsse und bei inflammatorischen Vorgängen. Der Frage, ob epigenetische Mechanismen im atherosklerotischen Geschehen eine Rolle spielen, sollte in dieser Arbeit nachgegangen werden. Dazu wurde in Zellkulturversuchen für Makrophagen und glatte Muskelzellen geprüft, ob die einzelnen pro-atherosklerotischen Stimuli oxLDL, IL-1β, TNFα und LPS bereits zu relevanten Veränderungen epigenetischer Enzyme führen. Dies erfolgte über Vergleich der entsprechenden mRNA mittels qPCR. Zur Untersuchung der genaueren Dynamik wurde für die Enzyme SET7 und DNMT1 der zeitliche Ablauf dieser Reaktion auf TNFα-Stimulation in Makrophagen genauer betrachtet. Unter gleichen Versuchsbedingungen wurde außerdem die Änderung der mRNA-Expression einiger Matrixmetalloproteasen, TIMP-Enzyme, Zytokine und Transkriptionsfaktoren analysiert,um zukünftig kausale Zusammenhänge weiter aufdecken zu können. Auch die Frage nach Veränderungen epigenetischer Enzyme in der Ldlr-/--Maus nach fettreicher Diät im Vergleich zu Ldlr-/--Mäusen ohne Diät sollte hier beantwortet werden. Dazu wurde die mRNA der Zellsuspensionen aus Milz, Aortenwurzel und gesamter Aorta der Tiere mithilfe der qPCR verglichen. Schließlich sollte ein effizienter Weg für einen individuellen und flexiblen SET7 knock-out etabliert werden, um weitere Studien dieses Enzyms zu ermöglichen. Hierzu wurde die Methode des CRISPR/Cas9 Systems gewählt und abschließend die Funktionalität des Systems überprüft.
N2  - Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease which occurs at the inner layer of the artery wall. Its two main manifestations are stroke and myocardial infarction, which are two of the most common causes of death worldwide. Chronical endothelial stress and endothelial dysfunction, affected by different risk factors such as hypertension, diabetes mellitus, smoking, and an inflammatory state, lead to an increased permeability, cell accumulation, subendothelial lipid accumulation and migration of smooth muscle cells, causing immune system activation, a subsequent inflammatory reaction, and the formation of atherosclerotic lesions. Finally, the development of a necrotic core occurs, accompanied by a progressive plaque vulnerability. 
Epigenetic mechanisms affect the chromatin structure. Therefore, the accessibility of the DNA can be altered by DNA methylation, -demethylation and different modifications of histone proteins. This can directly affect the transcription of a certain gene in a potentially long-lasting way without altering the DNA base sequence itself. The enzyme SET7 is noteworthy because of its ability of direct methylation of different cellular targets in addition to its function as a histone 3 methyltransferase. 
Some epigenetic alterations in the context of atherosclerosis have already been described. Epigenetic changes also play a role in the reaction to environmental signals and in processes caused by inflammation. The aim of this study was to clarify whether epigenetic mechanisms play a role in atherosclerosis. Therefore, epigenetic alterations in macrophages and smooth muscle cells after pro-atherosclerotic stimulation with oxLDL, IL-1β, TNFα and LPS were tested in cell culture experiments and their mRNA expression was compared via qPCR. Regarding the dynamics, the temporal SET7 and DNMT1 expression after stimulation was investigated for macrophages in detail. Furthermore, changes of mRNA expression for certain matrix-metalloproteases, TIMP-enzymes, cytokines, and transcription factors could be detected under constant experimental conditions. By this, the detection of causal dependencies between individual changes could be facilitated in the future. To answer the question of relevant changes in epigenetic enzyme expression in Ldlr-/--mice after high-fat diet compared to mice without any diet, mRNA expression of cell suspension gained from the mice spleen, aortic sinus and total aorta were compared by using qPCR. Finally, an efficient way of knocking down SET7 was established by the usage of the CRISPR/Cas9 method, and functionality of this approach was demonstrated in this study.
KW  - Arteriosklerose
KW  - Epigenetik
KW  - Atherogenese
KW  - Atherosklerose
KW  - Atherosclerosis
KW  - epigenetics
KW  - SET7
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-328952
ER  - 
TY  - THES
A1  - Andelovic, Kristina
T1  - Characterization of arterial hemodynamics using mouse models of atherosclerosis and tissue-engineered artery models
T1  - Charakterisierung arterieller Hämodynamiken in atherosklerotischen Mausmodellen und tissue-engineerten Arterienmodellen
N2  - Within this thesis, three main approaches for the assessment and investigation of altered hemodynamics like wall shear stress, oscillatory shear index and the arterial pulse wave velocity in atherosclerosis development and progression were conducted: 
1.	The establishment of a fast method for the simultaneous assessment of 3D WSS and PWV in the complete murine aortic arch via high-resolution 4D-flow MRI
2.	The utilization of serial in vivo measurements in atherosclerotic mouse models using high-resolution 4D-flow MRI, which were divided into studies describing altered hemodynamics in late and early atherosclerosis
3.	The development of tissue-engineered artery models for the controllable application and variation of hemodynamic and biologic parameters, divided in native artery models and biofabricated artery models, aiming for the investigation of the relationship between atherogenesis and hemodynamics
Chapter 2 describes the establishment of a method for the simultaneous measurement of 3D WSS and PWV in the murine aortic arch at, using ultra high-field MRI at 17.6T [16], based on the previously published method for fast, self-navigated wall shear stress measurements in the murine aortic arch using radial 4D-phase contrast MRI at 17.6 T [4]. This work is based on the collective work of Dr. Patrick Winter, who developed the method and the author of this thesis, Kristina Andelovic, who performed the experiments and statistical analyses. As the method described in this chapter is basis for the following in vivo studies and undividable into the sub-parts of the contributors without losing important information, this chapter was not split into the single parts to provide fundamental information about the measurement and analysis methods and therefore better understandability for the following studies. The main challenge in this chapter was to overcome the issue of the need for a high spatial resolution to determine the velocity gradients at the vascular wall for the WSS quantification and a high temporal resolution for the assessment of the PWV without prolonging the acquisition time due to the need for two separate measurements. Moreover, for a full coverage of the hemodynamics in the murine aortic arch, a 3D measurement is needed, which was achieved by utilization of retrospective navigation and radial trajectories, enabling a highly flexible reconstruction framework to either reconstruct images at lower spatial resolution and higher frame rates for the acquisition of the PWV or higher spatial resolution and lower frame rates for the acquisition of the 3D WSS in a reasonable measurement time of only 35 minutes. This enabled the in vivo assessment of all relevant hemodynamic parameters related to atherosclerosis development and progression in one experimental session. This method was validated in healthy wild type and atherosclerotic Apoe-/- mice, indicating no differences in robustness between pathological and healthy mice. 
The heterogeneous distribution of plaque development and arterial stiffening in atherosclerosis [10, 12], however, points out the importance of local PWV measurements. Therefore, future studies should focus on the 3D acquisition of the local PWV in the murine aortic arch based on the presented method, in order to enable spatially resolved correlations of local arterial stiffness with other hemodynamic parameters and plaque composition. 
In Chapter 3, the previously established methods were used for the investigation of changing aortic hemodynamics during ageing and atherosclerosis in healthy wild type and atherosclerotic Apoe-/- mice using the previously established methods [4, 16] based on high-resolution 4D-flow MRI. In this work, serial measurements of healthy and atherosclerotic mice were conducted to track all changes in hemodynamics in the complete aortic arch over time. Moreover, spatially resolved 2D projection maps of WSS and OSI of the complete aortic arch were generated. This important feature allowed for the pixel-wise statistical analysis of inter- and intragroup hemodynamic changes over time and most importantly – at a glance. The study revealed converse differences of local hemodynamic profiles in healthy WT and atherosclerotic Apoe−/− mice, with decreasing longWSS and increasing OSI, while showing constant PWV in healthy mice and increasing longWSS and decreasing OSI, while showing increased PWV in diseased mice. Moreover, spatially resolved correlations between WSS, PWV, plaque and vessel wall characteristics were enabled, giving detailed insights into coherences between hemodynamics and plaque composition. Here, the circWSS was identified as a potential marker of plaque size and composition in advanced atherosclerosis. Moreover, correlations with PWV values identified the maximum radStrain could serve as a potential marker for vascular elasticity. This study demonstrated the feasibility and utility of high-resolution 4D flow MRI to spatially resolve, visualize and analyze statistical differences in all relevant hemodynamic parameters over time and between healthy and diseased mice, which could significantly improve our understanding of plaque progression towards vulnerability. In future studies the relation of vascular elasticity and radial strain should be further investigated and validated with local PWV measurements and CFD.  
Moreover, the 2D histological datasets were not reflecting the 3D properties and regional characteristics of the atherosclerotic plaques. Therefore, future studies will include 3D plaque volume and composition analysis like morphological measurements with MRI or light-sheet microscopy to further improve the analysis of the relationship between hemodynamics and atherosclerosis.
Chapter 4 aimed at the description and investigation of hemodynamics in early stages of atherosclerosis. Moreover, this study included measurements of hemodynamics at baseline levels in healthy WT and atherosclerotic mouse models. Due to the lack of hemodynamic-related studies in Ldlr-/- mice, which are the most used mouse models in atherosclerosis research together with the Apoe-/- mouse model, this model was included in this study to describe changing hemodynamics in the aortic arch at baseline levels and during early atherosclerosis development and progression for the first time. In this study, distinct differences in aortic geometries of these mouse models at baseline levels were described for the first time, which result in significantly different flow- and WSS profiles in the Ldlr-/- mouse model. Further basal characterization of different parameters revealed only characteristic differences in lipid profiles, proving that the geometry is highly influencing the local WSS in these models. Most interestingly, calculation of the atherogenic index of plasma revealed a significantly higher risk in Ldlr-/- mice with ongoing atherosclerosis development, but significantly greater plaque areas in the aortic arch of Apoe-/- mice. Due to the given basal WSS and OSI profile in these two mouse models – two parameters highly influencing plaque development and progression – there is evidence that the regional plaque development differs between these mouse models during very early atherogenesis. 
Therefore, future studies should focus on the spatiotemporal evaluation of plaque development and composition in the three defined aortic regions using morphological measurements with MRI or 3D histological analyses like LSFM. Moreover, this study offers an excellent basis for future studies incorporating CFD simulations, analyzing the different measured parameter combinations (e.g., aortic geometry of the Ldlr-/- mouse with the lipid profile of the Apoe-/- mouse), simulating the resulting plaque development and composition. This could help to understand the complex interplay between altered hemodynamics, serum lipids and atherosclerosis and significantly improve our basic understanding of key factors initiating atherosclerosis development.
Chapter 5 describes the establishment of a tissue-engineered artery model, which is based on native, decellularized porcine carotid artery scaffolds, cultured in a MRI-suitable bioreactor-system  [23] for the investigation of hemodynamic-related atherosclerosis development in a controllable manner, using the previously established methods for WSS and PWV assessment [4, 16]. This in vitro artery model aimed for the reduction of animal experiments, while simultaneously offering a simplified, but completely controllable physical and biological environment. For this, a very fast and gentle decellularization protocol was established in a first step, which resulted in porcine carotid artery scaffolds showing complete acellularity while maintaining the extracellular matrix composition, overall ultrastructure and mechanical strength of native arteries. Moreover, a good cellular adhesion and proliferation was achieved, which was evaluated with isolated human blood outgrowth endothelial cells. Most importantly, an MRI-suitable artery chamber was designed for the simultaneous cultivation and assessment of high-resolution 4D hemodynamics in the described artery models. Using high-resolution 4D-flow MRI, the bioreactor system was proven to be suitable to quantify the volume flow, the two components of the WSS and the radStrain as well as the PWV in artery models, with obtained values being comparable to values found in literature for in vivo measurements. Moreover, the identification of first atherosclerotic processes like intimal thickening is achievable by three-dimensional assessment of the vessel wall morphology in the in vitro models. However, one limitation is the lack of a medial smooth muscle cell layer due to the dense ECM. Here, the utilization of the laser-cutting technology for the generation of holes and / or pits on a microscale, eventually enabling seeding of the media with SMCs showed promising results in a first try and should be further investigated in future studies. Therefore, the proposed artery model possesses all relevant components for the extension to an atherosclerosis model which may pave the way towards a significant improvement of our understanding of the key mechanisms in atherogenesis.
Chapter 6 describes the development of an easy-to-prepare, low cost and fully customizable artery model based on biomaterials. Here, thermoresponsive sacrificial scaffolds, processed with the technique of MEW were used for the creation of variable, biomimetic shapes to mimic the geometric properties of the aortic arch, consisting of both, bifurcations and curvatures. After embedding the sacrificial scaffold into a gelatin-hydrogel containing SMCs, it was crosslinked with bacterial transglutaminase before dissolution and flushing of the sacrificial scaffold. The hereby generated channel was subsequently seeded with ECs, resulting in an easy-to-prepare, fast and low-cost artery model. In contrast to the native artery model, this model is therefore more variable in size and shape and offers the possibility to include smooth muscle cells from the beginning. Moreover, a custom-built and highly adaptable perfusion chamber was designed specifically for the scaffold structure, which enabled a one-step creation and simultaneously offering the possibility for dynamic cultivation of the artery models, making it an excellent basis for the development of in vitro disease test systems for e.g., flow-related atherosclerosis research. Due to time constraints, the extension to an atherosclerosis model could not be achieved within the scope of this thesis. Therefore, future studies will focus on the development and validation of an in vitro atherosclerosis model based on the proposed bi- and three-layered artery models.
In conclusion, this thesis paved the way for a fast acquisition and detailed analyses of changing hemodynamics during atherosclerosis development and progression, including spatially resolved analyses of all relevant hemodynamic parameters over time and in between different groups. Moreover, to reduce animal experiments, while gaining control over various parameters influencing atherosclerosis development, promising artery models were established, which have the potential to serve as a new platform for basic atherosclerosis research.
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei Hauptansätze zur Bewertung und Untersuchung der veränderten Hämodynamik wie Wandschubspannung, des oszillatorischen Scherindex und der arteriellen Pulswellengeschwindigkeit bei der Entwicklung und Progression der Atherosklerose durchgeführt: 
1.	Die Etablierung einer schnellen Methode zur gleichzeitigen Bestimmung der 3D-Wandschubspannung und der Pulswellengeschwindigkeit im gesamten Aortenbogen der Maus mittels hochauflösender 4D-Fluss-MRT 
2.	Die Verwendung von seriellen in vivo Messungen in atherosklerotischen Mausmodellen mittels hochauflösender 4D-Fluss-MRT, die in Studien zur Beschreibung der veränderten Hämodynamik bei später und früher Atherosklerose aufgeteilt wurden
3.	Die Entwicklung von tissue-engineerten Arterienmodellen für die kontrollierte Anwendung und Variation von hämodynamischen und biologischen Parametern, unterteilt in native Arterienmodelle und biofabrizierte Arterienmodelle, mit dem Ziel, die Beziehung zwischen Atherogenese und veränderter Hämodynamik zu untersuchen
Kapitel 2 beschreibt die Etablierung einer Methode zur gleichzeitigen Messung von 3D-Wandschubspannung und Pulswellengeschwindigkeit im Aortenbogen der Maus unter Verwendung der Ultrahochfeld-MRT bei 17,6T [16], die auf der zuvor veröffentlichten Methode zur schnellen, selbstnavigierten Messung der Wandschubspannung im Aortenbogen der Maus unter Verwendung der radialen 4D-Phasenkontrast-MRT bei 17,6T [4] basiert. Dieses Projekt basiert auf der gemeinsamen Arbeit von Dr. Patrick Winter, der diese Methode entwickelt hat, und der Autorin dieser Thesis, Kristina Andelovic, die die Experimente und statistischen Analysen durchgeführt hat. Da die in diesem Kapitel beschriebene Methode die Grundlage für die folgenden in vivo Studien darstellt und sich nicht in die einzelnen Beiträge der Autoren aufteilen lässt, ohne dass wichtige Informationen verloren gehen, wurde dieses Kapitel nicht in die einzelnen Teile aufgeteilt, um grundlegende Informationen über die Mess- und Analysemethoden zu liefern und somit eine bessere Verständlichkeit für die folgenden Studien zu gewährleisten. Die größte Herausforderung in diesem Kapitel bestand darin, die Anforderung an eine hohe räumliche Auflösung zur Bestimmung der Geschwindigkeitsgradienten an der Gefäßwand für die WSS-Quantifizierung und an eine hohe zeitliche Auflösung für die Bestimmung der Pulswellengeschwindigkeit zu erfüllen, ohne die Messzeit aufgrund der Notwendigkeit von zwei separaten Messungen zu verlängern. Darüber hinaus ist für eine vollständige Erfassung der Hämodynamik im murinen Aortenbogen eine vollständige 3D-Messung des Aortenbogens erforderlich, die durch die Nutzung der retrospektiven Navigation und radialen Trajektorien erreicht wurde. 
Dies wurde durch ein hoch flexibles Rekonstruktionssystem ermöglicht, das entweder Bilder mit geringerer räumlicher Auflösung und höheren Bildraten für die Erfassung der Pulswellengeschwindigkeit oder mit höherer räumlicher Auflösung und niedrigeren Bildraten für die Erfassung der 3D-WSS in einer angemessenen Messzeit von nur 35 Minuten rekonstruieren konnte. Die in vivo-Bestimmung aller relevanter hämodynamischen Parameter, die mit der Entwicklung und dem Fortschreiten der Atherosklerose zusammenhängen, wurde somit in einer einzigen experimentellen Sitzung ermöglicht. Die Methode wurde an gesunden Wildtyp- und atherosklerotischen Apoe-/- Mäusen validiert, wobei keine Unterschiede in der Robustheit der Messungen zwischen pathologischen und gesunden Mäusen festgestellt werden konnten. 
Die heterogene Verteilung der Plaqueentwicklung und Arterienversteifung in der Atherosklerose [10, 12] weist jedoch auf die Wichtigkeit lokaler PWV-Messungen hin. Zukünftige Studien sollten sich daher auf die 3D-Erfassung der lokalen PWV im murinen Aortenbogen auf Grundlage der vorgestellten Methode konzentrieren, um räumlich aufgelöste Korrelationen der lokalen arteriellen Steifigkeit mit anderen hämodynamischen Parametern und der Plaquezusammensetzung zu ermöglichen. 
In Kapitel 3 wurden die zuvor etablierten Methoden zur Untersuchung der sich verändernden Hämodynamik in der Aorta während des Alterns und der Atherosklerose bei gesunden Wildtyp- und atherosklerotischen Apoe-/- Mäusen verwendet [4, 16], die auf hochauflösender 4D-Fluss MRT basieren. In dieser Arbeit wurden serielle Messungen an gesunden und atherosklerotischen Mäusen durchgeführt, um alle Veränderungen der Hämodynamik im gesamten Aortenbogen über die Zeit zu verfolgen. Zudem wurden in dieser Arbeit räumlich aufgelöste 2D-Projektionskarten der WSS und des OSI des gesamten Aortenbogens generiert. Diese Methode ermöglichte die pixelweise statistische Analyse der Unterschiede und hämodynamischen Veränderungen zwischen und innerhalb von Gruppen im Zeitverlauf und die Visualisierung auf einen Blick. Die Studie ergab sich gegensätzlich entwickelnde lokale hämodynamische Profile bei gesunden WT- und atherosklerotischen Apoe-/- Mäusen, wobei die longWSS über die Zeit abnahm und der OSI zunahm, während die PWV bei gesunden Mäusen konstant blieb. Im Gegensatz nahm die longWSS zu und der OSI bei kranken Mäusen ab, während die PWV über die Zeit zunahm. Darüber hinaus wurden räumlich aufgelöste Korrelationen zwischen WSS, PWV, Plaque und Gefäßwandeigenschaften ermöglicht, die detaillierte Einblicke in die Zusammenhänge zwischen Hämodynamik und Plaquezusammensetzung in der Atherosklerose bieten. Dabei wurde die zirkumferentielle WSS als potenzieller Marker für die Plaquegröße und -zusammensetzung bei fortgeschrittener Atherosklerose identifiziert. Darüber hinaus ergaben Korrelationen mit der PWV, dass der maximale radiale Druck als potenzieller Marker für die vaskuläre Elastizität dienen könnte. Zusammengefasst demonstriert diese Studie die Nützlichkeit der hochauflösenden 4D-Fluss MRT zur räumlichen Auflösung, Visualisierung und Analyse statistischer Unterschiede in allen relevanten hämodynamischen Parametern im Zeitverlauf und zwischen gesunden und erkrankten Mäusen, was unser Verständnis der Plaqueprogression in Richtung Vulnerabilität erheblich verbessern könnte. 
In zukünftigen Studien sollte jedoch der Zusammenhang zwischen Gefäßelastizität und radialem Druck weiter untersucht und mit lokalen PWV-Messungen und CFD validiert werden. Darüber hinaus spiegelten die histologischen 2D-Datensätze nicht die 3D-Eigenschaften und regionalen Charakteristika der atherosklerotischen Plaques wider. Daher sollten künftige Studien eine Analyse des 3D-Plaquevolumens und der 3D-Plaquenzusammensetzung sowie morphologische Messungen mittels MRT oder der Lichtblattmikroskopie mit einbeziehen, um das fundamentale Verständnis der Beziehung zwischen veränderter Hämodynamik und der Atherosklerose weiter zu verbessern.
In Kapitel 4 ging es um die Beschreibung und Untersuchung der Hämodynamik in frühen Stadien der Atherosklerose. Darüber hinaus umfasste diese Studie zum ersten Mal Messungen der basalen Hämodynamik in gesunden WT- und atherosklerotischen Mausmodellen. Aufgrund des Mangels an Studien, die die Hämodynamik in Ldlr-/- Mäusen beschreiben, die zusammen mit dem Apoe-/- Mausmodell die am häufigsten verwendeten Mausmodelle in der Atheroskleroseforschung sind, wurde dieses Modell in diese Studie integriert, um erstmals die sich verändernde Hämodynamik im Aortenbogen zu Beginn und während der Entwicklung und Progression der frühen Atherosklerose zu beschreiben. In dieser Studie wurden erstmals deutliche Unterschiede in den basalen Aortengeometrien dieser Mausmodelle identifiziert, die zu signifikant unterschiedlichen Fluss- und WSS-Profilen im Ldlr-/- Mausmodell führen. Eine weitere basale Charakterisierung verschiedener Parameter ergab nur modell-charakteristische Unterschiede in den Lipidprofilen, was beweist, dass die Geometrie die lokale WSS in diesen Modellen stark beeinflusst. Interessanterweise ergab die Berechnung des atherogenen Plasma-Indexes ein signifikant höheres Risiko bei Ldlr-/- Mäusen mit fortschreitender Atheroskleroseentwicklung, aber signifikant größere Plaqueflächen im Aortenbogen der Apoe-/- Mäuse. 
Aufgrund des gegebenen basalen WSS- und OSI-Profils in diesen beiden Mausmodellen - zwei Parameter, die die Plaque-Entwicklung und -Progression stark beeinflussen - gibt es Hinweise darauf, dass sich die regionale Plaque-Entwicklung zwischen diesen Mausmodellen während der Atherogenese stark unterscheidet. Daher sollten sich künftige Studien auf die räumlich-zeitliche Bewertung der Plaqueentwicklung und -Zusammensetzung in den drei definierten Aortenregionen konzentrieren, wobei morphologische Messungen mittels MRT oder histologische 3D-Analysen wie LSFM zum Einsatz kommen. Darüber hinaus bietet diese Studie eine hervorragende Grundlage für künftige Studien mit CFD-Simulationen, in denen die verschiedenen gemessenen Parameterkombinationen (z. B. die Aortengeometrie der Ldlr-/-Maus mit dem Lipidprofil der Apoe-/- Maus) analysiert und die daraus resultierende Plaqueentwicklung und -Zusammensetzung simuliert werden. Dies könnte zum Verständnis des komplexen Zusammenspiels zwischen veränderter Hämodynamik, Serumlipiden und Atherosklerose beitragen und unser grundlegendes Verständnis der Schlüsselfaktoren für die Entstehung von Atherosklerose deutlich verbessern.
In Kapitel 5 wird die Etablierung eines tissue-engineerten Arterienmodells beschrieben, das auf nativen, von Schweinehalsschlagadern hergestellten, dezellularisierten Gerüststrukturen basiert. Diese wurden zudem in einem MRT-geeigneten Bioreaktorsystem [23] kultiviert, um die hämodynamisch bedingte Atheroskleroseentwicklung auf kontrollierbare Weise zu untersuchen, wobei hierfür die zuvor etablierten Methoden zur WSS- und PWV-Bewertung [4, 16] verwendet wurden. Dieses in vitro Arterienmodell zielte auf die Reduzierung von Tierversuchen ab und bot gleichzeitig eine vereinfachte, aber vollständig kontrollierbare physikalische und biologische Umgebung. Zu diesem Zweck wurde in einem ersten Schritt ein sehr schnelles und schonendes Dezellularisierungsverfahren etabliert, das zu Gerüststrukturen basierend auf Schweinehalsschlagadern führte, die eine vollständige Azellularität aufwiesen, wobei gleichzeitig die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix, die allgemeine Ultrastruktur und die mechanischen Eigenschaften der nativen Arterien erhalten blieben. Darüber hinaus wurde eine gute Zelladhäsion und -proliferation erreicht, die mit isolierten menschlichen Endothelzellen aus humanem Vollblut untersucht wurde. Darüber hinaus wurde zum ersten Mal eine MRT-geeignete Arterienkammer für die gleichzeitige Kultivierung der generierten Modelle und der Untersuchung der hochauflösenden 4D-Hämodynamik in diesen Arterienmodellen entwickelt. Unter Verwendung der hochauflösenden 4D-Fluss-MRT erwies sich das Bioreaktorsystem als sehr geeignet, den Volumenstrom, die beiden Komponenten der WSS inklusive dem radialen Druck und die PWV in den Arterienmodellen zu quantifizieren, wobei die erhaltenen Werte sehr gut mit den in der Literatur gefundenen Werten für in vivo-Messungen vergleichbar sind. Darüber hinaus lassen sich durch die dreidimensionale Untersuchung der Gefäßwandmorphologie in den in vitro-Modellen erste atherosklerotische Prozesse wie die Verdickung der Intima erkennen. Eine Einschränkung ist jedoch das Fehlen einer medialen glatten Muskelzellschicht aufgrund der dichten ECM des Gewebegerüsts. Die Verwendung der Laserschneidetechnik zur Erzeugung von Löchern und / oder Gruben im Mikrometerbereich, die eine Besiedlung des Mediums mit SMCs ermöglichen, zeigte in einem ersten Versuch vielversprechende Ergebnisse und sollte in zukünftigen Studien daher dringend weiter untersucht werden. Das präsentierte Arterienmodell verfügt somit über alle relevanten Komponenten für die Erweiterung zu einem Atherosklerosemodell und ebnet den Weg für ein deutlich besseres Verständnis der Schlüsselmechanismen in der Atherogenese.
Kapitel 6 beschreibt die Entwicklung eines einfach herzustellenden, kostengünstigen und vollständig an gegebene Bedürfnisse anpassbaren Arterienmodells auf Grundlage von Biomaterialien. Hier wurden thermoresponsive Opfergerüststrukturen, die mit der MEW-Technik hergestellt wurden, zur Herstellung variabler, biomimetischer Formen verwendet, um die geometrischen Eigenschaften des Aortenbogens, bestehend aus Verzweigungen und Krümmungen, zu imitieren. Nach der Einbettung der Opfergerüststruktur in ein Gelatin-Hydrogel, das zudem SMCs enthält, wurde es mit bakterieller Transglutaminase vernetzt, bevor es aufgelöst und gespült wurde. Der so entstandene Hydrogelkanal wurde anschließend mit Endothelzellen besiedelt, wodurch ein einfach zu erstellendes, schnelles und kostengünstiges Arterienmodell entstand. Im Gegensatz zum nativen Arterienmodell ist dieses Modell daher deutlich variabler in Größe und Form und bietet die wichtige Möglichkeit, von Anfang an glatte Muskelzellen mit einzubringen. Darüber hinaus wurde speziell für die gegebene Gerüststruktur eine maßgeschneiderte und hochgradig anpassungsfähige Perfusionskammer entwickelt, die eine sehr schnelle und einstufige Herstellung des Arterienmodells ermöglicht und gleichzeitig die Möglichkeit zur dynamischen Kultivierung der Modelle bietet, was eine hervorragende Grundlage für die Entwicklung von in vitro Krankheits-Testsystemen für z.B. die Atheroskleroseforschung im Zusammenhang mit der Hämodynamik darstellt. Aus Zeitgründen konnte die Ausweitung auf ein Atherosklerosemodell jedoch im Rahmen dieser Arbeit nicht realisiert werden. Daher werden sich zukünftige Studien auf die Entwicklung und Validierung eines in vitro-Atherosklerosemodells konzentrieren, das auf den hier entwickelten zwei- und dreischichtigen Arterienmodellen basiert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit den Weg für eine schnelle Erfassung und detaillierte Analyse der sich verändernden Hämodynamik während der Entwicklung und der Progression der Atherosklerose geebnet hat, einschließlich räumlich aufgelöster Analysen aller relevanten hämodynamischen Parameter im Zeitverlauf innerhalb einer Gruppe und zwischen verschiedenen Gruppen. Darüber hinaus wurden vielversprechende Arterienmodelle etabliert, die das Potenzial haben, als neue Plattform für die Atherosklerose-Grundlagenforschung zu dienen, um Tierversuche zu minimieren und gleichzeitig die Kontrolle über verschiedene Parameter zu erlangen, die die Atheroskleroseentwicklung beeinflussen.
KW  - Hämodynamik
KW  - Arteriosklerose
KW  - Tissue Engineering
KW  - Atherosclerosis
KW  - MRI
KW  - Hemodynamics
KW  - Tissue Engineering
KW  - Biofabrication
KW  - Artery Models
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-303601
ER  - 
TY  - THES
A1  - Krampert, Laura
T1  - Dynamics of cardiac neutrophil diversity in murine myocardial infarction
T1  - Dynamik der Diversität kardialer neutrophiler Granulozyten im Mausmodell Herzinfarkt
N2  - After myocardial infarction, an inflammatory response is induced characterized by a sterile inflammation, followed by a reparative phase in order to induce cardiac healing. Neutrophils are the first immune cells that enter the ischemic tissue. Neutrophils have various functions in the ischemic heart, such as phagocytosis, production of reactive oxygen species or release of granule components. These functions can not only directly damage cardiac tissue, but are also necessary for initiating reparative effects in post-ischemic healing, indicating a dual role of neutrophils in cardiac healing after infarction.
In recent years, evidence has been growing that neutrophils show phenotypic and functional differences in distinct homeostatic and pathogenic settings.
Preliminary data of my working group using single-cell RNA-sequencing revealed the time- dependent heterogeneity of neutrophils, with different populations showing distinct gene expression profiles in ischemic hearts of mice, including the time-dependent appearance of a SiglecFhigh neutrophil population. To better understand the dynamics of neutrophil heterogeneity in the ischemic heart, my work aimed to validate previous findings at the protein level, as well as to investigate whether the distinct neutrophil populations show functional differences. Furthermore, in vivo depletion experiments were performed in order to modulate circulating neutrophil levels.
Hearts, blood, bone marrow and spleens were processed and analyzed from mice after 1 day and 3 days after the onset of cardiac ischemia and analyzed using flow cytometry.
Results showed that the majority of cardiac neutrophils isolated at day 3 after myocardial infarction were SiglecFhigh, whereas nearly no SiglecFhigh neutrophils could be isolated from ischemic hearts at day 1 after myocardial infarction.
No SiglecFhigh neutrophils could be found in the blood, spleen and bone marrow either after 1 day or 3 days after myocardial infarction, indicating that the SiglecFhigh state of neutrophils is unique to the ischemic cardiac tissue.
When I compared SiglecFhigh and SiglecFlow neutrophils regarding their phagocytosis activity and ROS production, SiglecFhigh neutrophils showed a higher phagocytosis ability than their SiglecFlow counterparts, as well as higher ROS production capacity.
In vivo depletion experiments could not achieve successful and efficient depletion of cardiac neutrophils either 1 day or 3 days after myocardial infarction, but led to a shift of a higher percentage of SiglecFhigh expressing neutrophils in the depletion group. Bone marrow neutrophil levels only showed partial depletion at day 3 after MI. Regarding blood neutrophils, depletion efficiently reduced circulating neutrophils at both time points, 1 and 3 days after MI. To summarize, this work showed the time-dependent presence of different neutrophil states in the ischemic heart. The main population of neutrophils isolated 3 days after MI showed a high expression of SiglecF, a unique state that could not be detected at different time points or other organs. These SiglecFhigh neutrophils showed functional differences regarding their phagocytosis ability and ROS production. Further investigation is needed to reveal what role these SiglecFhigh neutrophils could play within the ischemic heart.
To better target neutrophil depletion in vivo, more efficient or different anti-neutrophil strategies are needed.
N2  - Nach Myokardinfarkt kommt es zu einer Entzündungsantwort, die durch eine sterile Entzündung und nachfolgende reparative Phase gekennzeichnet ist, um eine kardiale Heilung zu initiieren. Neutrophile Granulozyten sind die ersten Immunzellen, die das ischämische Gewebe infiltrieren. Neutrophile Granulozyten haben verschiedene Funktionen im  ischämischen Herz, wie beispielsweise Phagozytose, Produktion reaktiver Oxigenspezies oder Entleerung von Granulae. Diese Funktionen können nicht nur das kardiale Gewebe direkt 
schädigen, sondern sind auch notwendig, um die reparative Phase zu initiieren, was auf eine duale Rolle der neutrophilen Granulozyten hinsichtlich kardialer Heilung hinweist.
Evidenz der letzten Jahre zeigt, dass neutrophile Granulzyten phänotypische und funktionelle Unterschiede zeigen, sowohl in Homöostase als auch in verschiedenen pathologischen Umgebungen.
Vorangehende Ergebnisse meiner Arbeitsgruppe von Einzelzellsequenzierungen zeigten die 
zeitabhängige Heterogenität neutrophiler Granulozyten, die in verschiedenen Populationen 
und mit unterschiedlichen Expressions-Mustern in ischämischen Mäuseherzen auftauchten. 
Unter anderem zeigte sich das zeitabhängige Auftauchen einer SiglecFhigh NeutrophilenPopulation. Um die Dynamik der Neutrophilen-Heterogenität im ischämischen Herz besser zu verstehen, war es das Ziel meiner Arbeit, vorangehende Ergebnisse auf Proteinbasis zu 
bestätigen, und die verschiedenen Neutrophilen-Populationen hinsichtlich möglicher funktioneller Unterschiede zu untersuchen. Zusätzlich wurden in-vivo Depletionsversuche durchgeführt, um das Vorkommen zirkulierender neutrophiler Granulozyten zu modulieren 
und mögliche Änderungen hinsichtlich des Vorkommens neutrophiler Granulozyten im Herzen zu untersuchen.
Herz, Blut, Knochenmark und Milz von Mäusen, die einen 1 oder 3 Tage alten Myokardinfarkt hatten, wurden prozessiert und mittels Durchflusszytometrie analysiert. Es zeigte sich, dass der 
überwiegende Anteil kardialer neutrophiler Granulozyten die an Tag 3 nach Myokardinfarkt isoliert wurden SiglecFhigh waren, wohingegen quasi keine SiglecFhigh neutrophile Granulozyten an Tag 1 nach Myokardinfarkt gefunden werden konnten.
Es konnten keine SiglecFhigh neutrophile Granulozyten in Blut, Knochenmark oder Milz gefunden werden, weder 1 noch 3 Tage nach Myokardinfarkt, was darauf hinweist, dass der SiglecFhigh Status neutrophiler Granulozyten spezifisch für ischämisches Herzgewebe ist.
Im Vergleich von SiglecFhigh und SiglecFlow neutrophilen Granulozyten hinsichtlich der Phagozytose und Produktion reaktiver Oxigenspezies, zeigten SiglecFhigh neutrophile Granulozyten sowohl eine höhere Phagozytose als auch eine höhere Produktion reaktiver Oxigenspezies.
In vivo Depletionsversuche konnten keine komplette und effiziente Depletion kardialer neutrophiler Granulozyten sowohl an Tag 1 als auch an Tag 3 nach Myokardinfarkt erzielen, führten jedoch zu einem höheren Prozentsatz an SiglecFhigh neutrophilen Granulozyten in der 
Depletionsgruppe. Neutrophile Granulozyten im Knochenmark konnten nur an Tag 3 teilweise depletiert werden. Mit Blick auf neutrophile Granulozyten im Blut führte die Depletion zu einer effizienten Reduktion zirkulierender neutrophiler Granulozyten sowohl an Tag 1 als auch an Tag 3 nach Myokardinfarkt. 
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit die zeitabhängige Präsenz verschiedener neutrophiler Granulozyten im ischämischen Herzen. Der größte Anteil neutrophiler Granulozyten, die an Tag 3 isoliert wurden, zeigten eine hohe Expression von SiglecF, einem spezifischen und 
einzigartigem Phänotypus, der weder zu anderen Zeitpunkten noch in anderen Organen gefunden wurde. Diese SiglecFhigh neutrophilen Granulozyten zeigten funktionelle Unterschiede hinsichtlich ihrer Phagozytose und Produktion reaktiver Oxigenspezies. Weitere Untersuchungen sind notwendig um aufzuzeigen, welche Rolle diese SiglecFhigh neutrophilen Granulozyten im ischämischen Herzen spielen könnten.Um eine effizientere Depletion neutrophiler Granulozyten in vivo zu erzielen, sind andere oder effizientere Anti-Neutrophilen Strategien notwendig.
KW  - Neutrophiler Granulozyt
KW  - neutrophils
KW  - Entzündung
KW  - Herzinfarkt
KW  - inflammation
KW  - myocardial infarction
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-349576
ER  -