TY - JOUR T1 - Electron and photon energy calibration with the ATLAS detector using 2015-2016 LHC proton-proton collision data JF - Journal of Instrumentation N2 - This paper presents the electron and photon energy calibration obtained with the ATLAS detector using about 36 fb(-1) of LHC proton-proton collision data recorded at root s = 13 TeV in 2015 and 2016. The different calibration steps applied to the data and the optimization of the reconstruction of electron and photon energies are discussed. The absolute energy scale is set using a large sample of Z boson decays into electron-positron pairs. The systematic uncertainty in the energy scale calibration varies between 0.03% to 0.2% in most of the detector acceptance for electrons with transverse momentum close to 45 GeV. For electrons with transverse momentum of 10 GeV the typical uncertainty is 0.3% to 0.8% and it varies between 0.25% and 1% for photons with transverse momentum around 60 GeV. Validations of the energy calibration with J/psi -> e(+)e(-) decays and radiative Z boson decays are also presented. KW - Calorimeter methods KW - Partib distributions KW - Pattern recognition KW - cluster finding KW - calibration and fitting methods KW - Performance of High Energy Physics Detectors KW - Liquid AR KW - Calorimeter KW - KR Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-314093 VL - 14 ER - TY - JOUR A1 - Hartke, Juliane A1 - Sprenger, Philipp P. A1 - Sahm, Jacqueline A1 - Winterberg, Helena A1 - Orivel, Jérôme A1 - Baur, Hannes A1 - Beuerle, Till A1 - Schmitt, Thomas A1 - Feldmeyer, Barbara A1 - Menzel, Florian T1 - Cuticular hydrocarbons as potential mediators of cryptic species divergence in a mutualistic ant association JF - Ecology and Evolution N2 - Upon advances in sequencing techniques, more and more morphologically identical organisms are identified as cryptic species. Often, mutualistic interactions are proposed as drivers of diversification. Species of the neotropical parabiotic ant association between Crematogaster levior and Camponotus femoratus are known for highly diverse cuticular hydrocarbon (CHC) profiles, which in insects serve as desiccation barrier but also as communication cues. In the present study, we investigated the association of the ants’ CHC profiles with genotypes and morphological traits, and discovered cryptic species pairs in both genera. To assess putative niche differentiation between the cryptic species, we conducted an environmental association study that included various climate variables, canopy cover, and mutualistic plant species. Although mostly sympatric, the two Camponotus species seem to prefer different climate niches. However in the two Crematogaster species, we could not detect any differences in niche preference. The strong differentiation in the CHC profiles may thus suggest a possible role during speciation itself either by inducing assortative mating or by reinforcing sexual selection after the speciation event. We did not detect any further niche differences in the environmental parameters tested. Thus, it remains open how the cryptic species avoid competitive exclusion, with scope for further investigations. KW - environmental association KW - integrative taxonomy KW - niche differentiation KW - population structure KW - sexual selection KW - speciation Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-227857 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Frantz, Stefan A1 - Falcao-Pires, Ines A1 - Balligand, Jean-Luc A1 - Bauersachs, Johann A1 - Brutsaert, Dirk A1 - Ciccarelli, Michele A1 - Dawson, Dana A1 - de Windt, Leon J. A1 - Giacca, Mauro A1 - Hamdani, Nazha A1 - Hilfiker-Kleiner, Denise A1 - Hirsch, Emilio A1 - Leite-Moreira, Adelino A1 - Mayr, Manuel A1 - Thum, Thomas A1 - Tocchetti, Carlo G. A1 - van der Velden, Jolanda A1 - Varricchi, Gilda A1 - Heymans, Stephane T1 - The innate immune system in chronic cardiomyopathy: a European Society of Cardiology (ESC) scientific statement from the Working Group on Myocardial Function of the ESC JF - European Journal of Heart Failure N2 - Activation of the immune system in heart failure (HF) has been recognized for over 20 years. Initially, experimental studies demonstrated a maladaptive role of the immune system. However, several phase III trials failed to show beneficial effects in HF with therapies directed against an immune activation. Preclinical studies today describe positive and negative effects of immune activation in HF. These different effects depend on timing and aetiology of HF. Therefore, herein we give a detailed review on immune mechanisms and their importance for the development of HF with a special focus on commonalities and differences between different forms of cardiomyopathies. The role of the immune system in ischaemic, hypertensive, diabetic, toxic, viral, genetic, peripartum, and autoimmune cardiomyopathy is discussed in depth. Overall, initial damage to the heart leads to disease specific activation of the immune system whereas in the chronic phase of HF overlapping mechanisms occur in different aetiologies. KW - immune system KW - macrophage KW - T-cell KW - ischaemic cardiomyopathy KW - hypertensive cardiomyopathy KW - diabetic cardiomyopathy KW - toxic cardiomyopathy KW - viral cardiomyopathy KW - genetic cardiomyopathy KW - peripartum cardiomyopathy KW - autoimmune cardiomyopathy Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229091 VL - 20 ER - TY - JOUR A1 - de Boer, Rudolf A. A1 - De Keulenaer, Gilles A1 - Bauersachs, Johann A1 - Brutsaert, Dirk A1 - Cleland, John G. A1 - Diez, Javier A1 - Du, Xiao-Jun A1 - Ford, Paul A1 - Heinzel, Frank R. A1 - Lipson, Kenneth E. A1 - McDonagh, Theresa A1 - Lopez-Andres, Natalia A1 - Lunde, Ida G. A1 - Lyon, Alexander R. A1 - Pollesello, Piero A1 - Prasad, Sanjay K. A1 - Tocchetti, Carlo G. A1 - Mayr, Manuel A1 - Sluijter, Joost P. G. A1 - Thum, Thomas A1 - Tschöpe, Carsten A1 - Zannad, Faiez A1 - Zimmermann, Wolfram-Hubertus A1 - Ruschitzka, Frank A1 - Filippatos, Gerasimos A1 - Lindsey, Merry L. A1 - Maack, Christoph A1 - Heymans, Stephane T1 - Towards better definition, quantification and treatment of fibrosis in heart failure. A scientific roadmap by the Committee of Translational Research of the Heart Failure Association (HFA) of the European Society of Cardiology JF - European Journal of Heart Failure N2 - Fibrosis is a pivotal player in heart failure development and progression. Measurements of (markers of) fibrosis in tissue and blood may help to diagnose and risk stratify patients with heart failure, and its treatment may be effective in preventing heart failure and its progression. A lack of pathophysiological insights and uniform definitions has hampered the research in fibrosis and heart failure. The Translational Research Committee of the Heart Failure Association discussed several aspects of fibrosis in their workshop. Early insidious perturbations such as subclinical hypertension or inflammation may trigger first fibrotic events, while more dramatic triggers such as myocardial infarction and myocarditis give rise to full blown scar formation and ongoing fibrosis in diseased hearts. Aging itself is also associated with a cardiac phenotype that includes fibrosis. Fibrosis is an extremely heterogeneous phenomenon, as several stages of the fibrotic process exist, each with different fibrosis subtypes and a different composition of various cells and proteins — resulting in a very complex pathophysiology. As a result, detection of fibrosis, e.g. using current cardiac imaging modalities or plasma biomarkers, will detect only specific subforms of fibrosis, but cannot capture all aspects of the complex fibrotic process. Furthermore, several anti-fibrotic therapies are under investigation, but such therapies generally target aspecific aspects of the fibrotic process and suffer from a lack of precision. This review discusses the mechanisms and the caveats and proposes a roadmap for future research. KW - fibrosis KW - heart failure KW - biomarkers KW - fibroblast KW - matrix KW - prognosis KW - imaging Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-223613 VL - 21 ER - TY - JOUR A1 - König, Kerstin A1 - Zundel, Petra A1 - Krimmer, Elena A1 - König, Christian A1 - Pollmann, Marie A1 - Gottlieb, Yuval A1 - Steidle, Johannes L. M. T1 - Reproductive isolation due to prezygotic isolation and postzygotic cytoplasmic incompatibility in parasitoid wasps JF - Ecology and Evolution N2 - The reproductive barriers that prevent gene flow between closely related species are a major topic in evolutionary research. Insect clades with parasitoid lifestyle are among the most species-rich insects and new species are constantly described, indicating that speciation occurs frequently in this group. However, there are only very few studies on speciation in parasitoids. We studied reproductive barriers in two lineages of Lariophagus distinguendus (Chalcidoidea: Hymenoptera), a parasitoid wasp of pest beetle larvae that occur in human environments. One of the two lineages occurs in households preferably attacking larvae of the drugstore beetle Stegobium paniceum (“DB-lineage”), the other in grain stores with larvae of the granary weevil Sitophilus granarius as main host (“GW-lineage”). Between two populations of the DB-lineage, we identified slight sexual isolation as intraspecific barrier. Between populations from both lineages, we found almost complete sexual isolation caused by female mate choice, and postzygotic isolation, which is partially caused by cytoplasmic incompatibility induced by so far undescribed endosymbionts which are not Wolbachia or Cardinium. Because separation between the two lineages is almost complete, they should be considered as separate species according to the biological species concept. This demonstrates that cryptic species within parasitoid Hymenoptera also occur in Central Europe in close contact to humans. KW - cytoplasmic incompatibility KW - endosymbiotic bacteria KW - Lariophagus distinguendus KW - parasitoid wasps KW - sexual isolation KW - speciation Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-222796 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Kendall, Liam K. A1 - Rader, Romina A1 - Gagic, Vesna A1 - Cariveau, Daniel P. A1 - Albrecht, Matthias A1 - Baldock, Katherine C. R. A1 - Freitas, Breno M. A1 - Hall, Mark A1 - Holzschuh, Andrea A1 - Molina, Francisco P. A1 - Morten, Joanne M. A1 - Pereira, Janaely S. A1 - Portman, Zachary M. A1 - Roberts, Stuart P. M. A1 - Rodriguez, Juanita A1 - Russo, Laura A1 - Sutter, Louis A1 - Vereecken, Nicolas J. A1 - Bartomeus, Ignasi T1 - Pollinator size and its consequences: Robust estimates of body size in pollinating insects JF - Ecology and Evolution N2 - Body size is an integral functional trait that underlies pollination-related ecological processes, yet it is often impractical to measure directly. Allometric scaling laws have been used to overcome this problem. However, most existing models rely upon small sample sizes, geographically restricted sampling and have limited applicability for non-bee taxa. Allometric models that consider biogeography, phylogenetic relatedness, and intraspecific variation are urgently required to ensure greater accuracy. We measured body size as dry weight and intertegular distance (ITD) of 391 bee species (4,035 specimens) and 103 hoverfly species (399 specimens) across four biogeographic regions: Australia, Europe, North America, and South America. We updated existing models within a Bayesian mixed-model framework to test the power of ITD to predict interspecific variation in pollinator dry weight in interaction with different co-variates: phylogeny or taxonomy, sexual dimorphism, and biogeographic region. In addition, we used ordinary least squares regression to assess intraspecific dry weight ~ ITD relationships for ten bees and five hoverfly species. Including co-variates led to more robust interspecific body size predictions for both bees and hoverflies relative to models with the ITD alone. In contrast, at the intraspecific level, our results demonstrate that the ITD is an inconsistent predictor of body size for bees and hoverflies. The use of allometric scaling laws to estimate body size is more suitable for interspecific comparative analyses than assessing intraspecific variation. Collectively, these models form the basis of the dynamic R package, “pollimetry,” which provides a comprehensive resource for allometric pollination research worldwide. KW - Apoidea KW - biogeography KW - body size KW - dry weight KW - pollimetry KW - pollination KW - predictive models KW - R package KW - Syrphidae Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-325705 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Hillaert, Jasmijn A1 - Hovestadt, Thomas A1 - Vandegehuchte, Martijn L. A1 - Bonte, Dries T1 - Size-dependent movement explains why bigger is better in fragmented landscapes JF - Ecology and Evolution N2 - Body size is a fundamental trait known to allometrically scale with metabolic rate and therefore a key determinant of individual development, life history, and consequently fitness. In spatially structured environments, movement is an equally important driver of fitness. Because movement is tightly coupled with body size, we expect habitat fragmentation to induce a strong selection pressure on size variation across and within species. Changes in body size distributions are then, in turn, expected to alter food web dynamics. However, no consensus has been reached on how spatial isolation and resource growth affect consumer body size distributions. Our aim was to investigate how these two factors shape the body size distribution of consumers under scenarios of size-dependent and size-independent consumer movement by applying a mechanistic, individual-based resource–consumer model. We also assessed the consequences of altered body size distributions for important ecosystem traits such as resource abundance and consumer stability. Finally, we determined those factors that explain most variation in size distributions. We demonstrate that decreasing connectivity and resource growth select for communities (or populations) consisting of larger species (or individuals) due to strong selection for the ability to move over longer distances if the movement is size-dependent. When including size-dependent movement, intermediate levels of connectivity result in increases in local size diversity. Due to this elevated functional diversity, resource uptake is maximized at the metapopulation or metacommunity level. At these intermediate levels of connectivity, size-dependent movement explains most of the observed variation in size distributions. Interestingly, local and spatial stability of consumer biomass is lowest when isolation and resource growth are high. Finally, we highlight that size-dependent movement is of vital importance for the survival of populations or communities within highly fragmented landscapes. Our results demonstrate that considering size-dependent movement is essential to understand how habitat fragmentation and resource growth shape body size distributions—and the resulting metapopulation or metacommunity dynamics—of consumers. KW - allometric scaling KW - body size distributions; KW - eco-evolutionary dynamics KW - habitat fragmentation KW - isolation KW - metabolic theory KW - optimal size KW - size-dependent movement Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-320322 VL - 8 ER - TY - JOUR A1 - Nolte, Kathleen A1 - Hermann-Lingen, Christoph A1 - Platschek, Lars A1 - Holzendorf, Volker A1 - Pilz, Stefan A1 - Tomaschitz, Andreas A1 - Düngen, Hans-Dirk A1 - Angermann, Christiane E. A1 - Hasenfuß, Gerd A1 - Pieske, Burkert A1 - Wachter, Rolf A1 - Edelmann, Frank T1 - Vitamin D deficiency in patients with diastolic dysfunction or heart failure with preserved ejection fraction JF - ESC Heart Failure N2 - Aims Vitamin D deficiency is prevalent in heart failure (HF), but its relevance in early stages of heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is unknown. We tested the association of 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D] serum levels with mortality, hospitalizations, cardiovascular risk factors, and echocardiographic parameters in patients with asymptomatic diastolic dysfunction (DD) or newly diagnosed HFpEF. Methods and results We measured 25(OH)D serum levels in outpatients with risk factors for DD or history of HF derived from the DIAST-CHF study. Participants were comprehensively phenotyped including physical examination, echocardiography, and 6 min walk test and were followed up to 5 years. Quality of life was evaluated by the Short Form 36 (SF-36) questionnaire. We included 787 patients with available 25(OH)D levels. Median 25(OH)D levels were 13.1 ng/mL, mean E/e′ medial was 13.2, and mean left ventricular ejection fraction was 59.1%. Only 9% (n = 73) showed a left ventricular ejection fraction <50%. Fifteen per cent (n = 119) of the recruited participants had symptomatic HFpEF. At baseline, participants with 25(OH)D levels in the lowest tertile (≤10.9 ng/L; n = 263) were older, more often symptomatic (oedema and fatigue, all P ≤ 0.002) and had worse cardiac [higher N-terminal pro-brain natriuretic peptide (NT-proBNP) and left atrial volume index, both P ≤ 0.023], renal (lower glomerular filtration rate, P = 0.012), metabolic (higher uric acid levels, P < 0.001), and functional (reduced exercise capacity, 6 min walk distance, and SF-36 physical functioning score, all P < 0.001) parameters. Increased NT-proBNP, uric acid, and left atrial volume index and decreased SF-36 physical functioning scores were independently associated with lower 25(OH)D levels. There was a higher risk for lower 25(OH)D levels in association with HF, DD, and atrial fibrillation (all P ≤ 0.004), which remained significant after adjusting for age. Lower 25(OH)D levels (per 10 ng/mL decrease) tended to be associated with higher 5 year mortality, P = 0.05, hazard ratio (HR) 1.55 [1.00; 2.42]. Furthermore, lower 25(OH)D levels (per 10 ng/mL decrease) were related to an increased rate of cardiovascular hospitalizations, P = 0.023, HR = 1.74 [1.08; 2.80], and remained significant after adjusting for age, P = 0.046, HR = 1.63 [1.01; 2.64], baseline NT-proBNP, P = 0.048, HR = 1.62 [1.01; 2.61], and other selected baseline characteristics and co-morbidities, P = 0.043, HR = 3.60 [1.04; 12.43]. Conclusions Lower 25(OH)D levels were associated with reduced functional capacity in patients with DD or HFpEF and were significantly predictive for an increased rate of cardiovascular hospitalizations, also after adjusting for age, NT-proBNP, and selected baseline characteristics and co-morbidities. KW - vitamin D KW - diastolic dysfunction KW - heart failure KW - HFpEF KW - NT-proBNP Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-232303 VL - 6 ER - TY - JOUR A1 - Bavendiek, Udo A1 - Berliner, Dominik A1 - Aguirre Dávila, Lukas A1 - Schwab, Johannes A1 - Maier, Lars A1 - Philipp, Sebastian A. A1 - Rieth, Andreas A1 - Westenfeld, Ralf A1 - Piorkowski, Christopher A1 - Weber, Kristina A1 - Hänselmann, Anja A1 - Oldhafer, Maximiliane A1 - Schallhorn, Sven A1 - von der Leyen, Heiko A1 - Schröder, Christoph A1 - Veltmann, Christian A1 - Störk, Stefan A1 - Böhm, Michael A1 - Koch, Armin A1 - Bauersachs, Johann T1 - Rationale and design of the DIGIT-HF trial (DIGitoxin to Improve ouTcomes in patients with advanced chronic Heart Failure): a randomized, double-blind, placebo-controlled study JF - European Journal of Heart Failure N2 - Aims Despite recent advances in the treatment of chronic heart failure (HF), mortality and hospitalizations still remain high. Additional therapies to improve mortality and morbidity are urgently needed. The efficacy of cardiac glycosides – although regularly used for HF treatment – remains unclear. DIGIT-HF was designed to demonstrate that digitoxin on top of standard of care treatment improves mortality and morbidity in patients with HF and a reduced ejection fraction (HFrEF). Methods Patients with chronic HF, New York Heart Association (NYHA) functional class III–IV and left ventricular ejection fraction (LVEF) ≤ 40%, or patients in NYHA functional class II and LVEF ≤ 30% are randomized 1:1 in a double-blind fashion to treatment with digitoxin (target serum concentration 8–18 ng/mL) or matching placebo. Randomization is stratified by centre, sex, NYHA functional class (II, III, or IV), atrial fibrillation, and treatment with cardiac glycosides at baseline. A total of 2190 eligible patients will be included in this clinical trial (1095 per group). All patients receive standard of care treatment recommended by expert guidelines upon discretion of the treating physician. The primary outcome is a composite of all-cause mortality or hospital admission for worsening HF (whatever occurs first). Key secondary endpoints are all-cause mortality, hospital admission for worsening HF, and recurrent hospital admission for worsening HF. Conclusion The DIGIT-HF trial will provide important evidence, whether the cardiac glycoside digitoxin reduces the risk for all-cause mortality and/or hospital admission for worsening HF in patients with advanced chronic HFrEF on top of standard of care treatment. KW - heart failure KW - cardiac glycosides KW - digitalis KW - digitoxin KW - clinical trial Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-221548 VL - 21 ER - TY - THES A1 - Hinsch, Jan Per T1 - Die Geschichte der Metalllegierungen in der zahnärztlichen Prothetik und Technologie T1 - The History of Metal Alloys in Dental Prosthetics and Technology N2 - Die vorliegende Promotionsstudie leistet durch Gewinnung neuer Erkenntnisse zur zahnmedizinisch (technik-)historischen Forschung mittels der Erarbeitung und Darstellung einer chronologisch geordneten Entwicklungsgeschichte der zahnärztlich-prothetisch verwendeten Metalllegierungen sowie ihrer dentalen Technologie einen eigenständigen Forschungsbeitrag und trägt damit zu neuen Erkenntnissen in der zahnmedizinisch-historischen Forschung bei. Als problematisch stellte sich zu Beginn des 19. Jahrhunderts die Kunst des Legierens selbst heraus. So legierten und fertigten die Zahnärzte ihre Metalllegierungen bis zum Ende des 19. Jahrhunderts meistens noch selbst, bedienten sich an vorlegierten Dukatengoldlegierungen oder beauftragten Goldschmiede. Diverse nützliche Legierungskompositionen wurden schriftlich von Pionieren der Zahnheilkunde und den ersten, erfahrensten Prothetikern dieser Zeit in deren frühen Lehrbüchern und Veröffentlichungen festgehalten und damit der breiten Zahnärzteschaft zugänglich gemacht. Mit ihrem Engagement wurde der Weg von der Empirie nicht nur bis zur Verwissenschaftlichung der Zahnmedizin geebnet, sondern zugleich der Fortschritt der dentalen Materialwissenschaft und besonders der Verarbeitungstechnologie dentaler Metalllegierungen eingeläutet. Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts etablierte sich durch Forschung und Vernetzung von Chemie, Metallurgie, Industrie und Zahnmedizin eine sach- und fachkundige zahnärztliche Werkstoffkunde mit speziellen prothetisch geeigneten Metalllegierungen. Die verschiedenen Typenbezeichnungen Goldersatzlegierungen, Austauschlegierungen, Alternativlegierungen oder Aufbrennlegierungen waren in jeder Epoche einem tiefgreifenden Wandel unterworfen und charakteristisch für die jeweilige Zeit. Eine wichtige Erkenntnis aus dieser Studie ist, dass politisch-ökonomische Veränderungen, insbesondere schwankende Edelmetallpreise, Inflation, politische Beschränkungen aufgrund von (vor-)kriegswirtschaftlichen Sparmaßnahmen sowie Gesundheitsreformen und Kostendämpfungsgesetze einen erheblichen Einfluss auf die Zahnärzte und die zahnmedizinisch-prothetische Rehabilitation ihrer Patienten hatte. Die indikationsgerechte Metalllegierungsauswahl und die damit verbundenen optimalen Materialeigenschaften für Zahnersatz und Patienten stellten Zahnärzte damals wie heute vor eine Herausforderung. N2 - This doctoral study makes an independent research contribution by gaining new insights into the history of dentistry (technology) by developing and presenting a chronologically ordered development history of the metal alloys used in dental prosthetics and their dental technology, and thus contributes to new findings in dental historical research. At the beginning of the 19th century, the art of alloying itself proved to be problematic. Up until the end of the 19th century, dentists mostly alloyed and manufactured their metal alloys themselves, using pre-alloyed ducat gold alloys or commissioning goldsmiths. Various useful alloy compositions were recorded in writing by pioneers of dentistry and the first, most experienced prosthodontists of the time in their early textbooks and publications, thus making them accessible to the general dental community. Their commitment not only paved the way from empiricism to the scientification of dentistry, but also ushered in progress in dental materials science and particularly in the processing technology of dental metal alloys. It was not until the beginning of the 20th century that a professional and expert dental materials science with special metal alloys suitable for prosthetics was established through research and networking between chemistry, metallurgy, industry and dentistry. The various type designations gold replacement alloys, exchange alloys, alternative alloys or bonding alloys were subject to profound change in every era and were characteristic of the respective time. An important finding from this study is that political and economic changes, in particular fluctuating precious metal prices, inflation, political restrictions due to (pre-)war economic austerity measures as well as health reforms and cost containment laws had a significant impact on dentists and the dental and prosthetic rehabilitation of their patients. The selection of metal alloys appropriate to the indication and the associated optimal material properties for dentures and patients presented a challenge to dentists then and now. KW - Prothetik KW - Geschichte KW - Dentallegierung KW - Metalllegierungen KW - Dentaltechnologie Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-371285 ER - TY - THES A1 - Franken, Robert T1 - Precision Predictions for \(\mathrm W^+ \mathrm W^-\) Scattering at the LHC T1 - Präzisionsvorhersagen für \(\mathrm W^+ \mathrm W^-\) -Streuung am LHC N2 - In this thesis we examine the vector boson scattering (VBS) process \(\mathrm p \mathrm p \to \mathrm e^+ \nu_\mathrm e\mu^-\bar\nu_\mu\mathrm j\mathrm j +X\) (short: \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering) at NLO accuracy in two experimental setups by performing a Monte Carlo analysis of a \(13\,\mathrm{TeV}\) LHC run. \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering shows similarities and differences compared to the scattering of other vector bosons. We present a detailed description of the types of appearing subprocesses and background processes. We give insight into our code which solves the problems we are faced within \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering. This is especially the presence of the Higgs-boson resonance in the fiducial phase-space region. Particular attention is dedicated to the permutation of resonances. The integrated signal cross section at LO \(\mathcal O(\alpha^6)\) amounts to \(2.6988(3)\,\mathrm{fb}\) and \(1.5322(2)\,\mathrm{fb}\), respectively, in the two experimental setups. The LO QCD-induced background of \(\mathcal O(\alpha_\mathrm s^2\alpha^4)\) amounts to \(6.9115(9)\,\mathrm{fb}\) and \(1.6923(3)\,\mathrm{fb}\). The EW corrections to the signal are \(-11.4\%\) and \(-6.7\%\), the QCD corrections amount to \(-5.2\%\) and \(-23.0\%\). The EW corrections to the background are \(-8.3\%\) and \(-5.3\%\), the QCD corrections amount to \(-30.3\%\) and \(-77.6\%\). Our results for the QCD corrections and the QCD-induced background include a large uncertainty from varying the renormalisation and factorisation scale, and we discuss improvements for future calculations. We show the differential cross sections with unique features of \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering compared to other VBS processes and investigate in particular the subprocess of Higgs-boson production by using a modified version of our setups. N2 - In dieser Arbeit untersuchen wir den Vektorboson-Streuprozess (VBS-Prozess) \(\mathrm p\mathrm p \to \mathrm e^+\nu_\mathrm e\mu^-\bar\nu_\mu\mathrm j\mathrm j + X\) (kurz: \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung) auf nächstführender Ordnung in zwei Versuchsanordnungen, indem wir eine Monte-Carlo-Analyse des LHC-Betriebs bei \(13\,\mathrm{TeV}\) durchführen. \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung zeigt Gemeinsamkeiten mit der und Unterschiede zur Streuung anderer Vektorbosonen. Wir stellen eine detaillierte Beschreibung der Arten auftauchender Subprozesse und Hintergrundprozesse vor und geben Einsicht in unseren Code, der die Probleme löst, vor die wir im Rahmen der \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung gestellt wurden. Dies ist insbesondere die Präsenz der Higgs-Boson-Resonanz im Bezugsphasenraum. Besonderes Augenmerk wird auf die Permutation der Resonanzen gelegt. Wir präsentieren den integrierten Wirkungsquerschnitt. Der integrierte Wirkungsquerschnitt des Signals beträgt \(2{,}6988(3)\,\mathrm{fb}\) beziehungsweise \(1{,}5322(2)\,\mathrm{fb}\) auf führender Ordnung \(\mathcal O(\alpha^6)\) in den beiden experimentellen Setups. Der QCD-Hintergrund auf führender Ordnung \(\mathcal O(\alpha_\mathrm s^2\alpha^4)\) beträgt \(6{,}9115(9)\,\mathrm{fb}\) bzw. \(1{,}6923(3)\,\mathrm{fb}\). Die elektroschwachen Korrekturen zum Signal belaufen sich auf \(-11{,}4\%\) bzw. \(-6{,}7\%\), die QCD-Korrekturen auf \(-5{,}2\%\) bzw. \(-23{,}0\%\). Die elektroschwachen Korrekturen zum Hintergrund sind \(-8{,}3\%\) bzw. \(-5{,}3\%\), die QCD-Korrekturen \(-30{,}3\%\) bzw. \(-77{,}6\%\). Unsere Ergebnisse für die QCD-Korrekturen und den QCD-induzierten Hintergrund enthalten eine große Unsicherheit durch die Variation der Renormierungs- und Faktorisierungsskala und wir diskutieren Verbesserungen für zukünftige Rechnungen. Wir zeigen die differentiellen Wirkungsquerschnitte mit Eigenheiten von \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung verglichen mit anderen VBS-Prozessen und betrachten insbesondere den Subprozess der Higgs-Boson-Produktion, indem wir eine modifizierte Version unserer Versuchsanordnungen verwenden. KW - W-Boson KW - Streuquerschnitt KW - LHC KW - Präzisionsvorhersage Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369445 ER - TY - THES A1 - Diehl, Janina Marie Christin T1 - Ecology and evolution of symbiont management in ambrosia beetles T1 - Ökologie und Evolution des Symbiontenmanagements bei Ambrosiakäfern N2 - The relationship between a farmer and their cultivated crops in agriculture is multifaceted, with pathogens affecting both the farmer and crop, and weeds that take advantage of resources provided by farmers. For my doctoral thesis, I aimed to gain a comprehensive understanding of the ecology and symbiosis of fungus farming ambrosia beetles. Through my research, I discovered that the microbial composition of fungus gardens, particularly the mutualists, is significantly influenced by the presence of both adults and larvae. The recognition of both beneficial and harmful symbionts is crucial for the success of ambrosia beetles, who respond differently depending on their life stage and the microbial species they encounter, which can contribute to the division of labour among family groups. The presence of antagonists and pathogens in the fungus garden depends on habitat and substrate quality, and beetle response to their introduction results in behavioural and developmental changes. Individual and social immunity measures, as well as changes in bacterial and fungal communities, were detected as a result of pathogen introduction. Additionally, the ability of ambrosia beetles to establish two nutritional fungal species depends on several factors. These insects must strike a balance between their essential functions and adapt to the constantly changing ecological and social conditions, which demonstrates their adaptive flexibility. However, interpreting data from laboratory studies should be approached with caution, as the natural environment allows for more flexibility and the potential for other beneficial symbionts to become more prominent if required. To aid in my research, I designed primers that use the ‘fungal large subunit’ (LSU) as genetic marker to identify and differentiate mutualistic and antagonistic fungi in X. saxesenii. The primers were able to distinguish closely related species of the Ophiostomataceae and other fungal symbionts. This allowed me to associate the abundance of key fungal taxa with factors such as the presence of beetles, the nest's age and condition, and the various developmental stages present. My primers are a valuable tool for understanding fungal communities, including their composition and the identification of previously unknown functional symbionts. However, some aspects should be approached with caution due to the exclusion of non-amplified taxa in the relative fungal community compositions. N2 - Die Beziehung zwischen einem Landwirt und der von ihm angebauten Nahrung in der Landwirtschaft ist vielschichtig: Pathogene, die sowohl den Landwirt als auch die Pflanzen befallen, und Unkräuter, die sich die von Landwirten bereitgestellten Ressourcen zunutzen machen. In meiner Doktorarbeit wollte ich ein umfassendes Verständnis der Ökologie und der Symbiose von pilzzüchtenden Ambrosiakäfern erlangen. Im Rahmen meiner Forschung fand ich heraus, dass die mikrobielle Zusammensetzung von Pilzgärten, insbesondere der Mutualisten, durch die Anwesenheit sowohl der erwachsenen Tiere als auch der Larven erheblich beeinflusst wird. Die Erkennung sowohl nützlicher als auch schädlicher Symbionten ist entscheidend für den Erfolg der Ambrosiakäfer, die je nach Lebensstadium und den angetroffenen Mikrobenarten unterschiedlich reagieren, was zur Arbeitsteilung zwischen Familiengruppen beitragen kann. Das Vorhandensein von Antagonisten und Krankheitserregern im Pilzgarten hängt von der Qualität des Lebensraums und des Substrats ab, und die Reaktion der Käfer auf ihre Einschleppung führt zu Veränderungen im Verhalten und in der Entwicklung. Individuelle und soziale Immunitätsmaßnahmen sowie Veränderungen der Bakterien- und Pilzgemeinschaften wurden als Folge der Einführung von Krankheitserregern festgestellt. Darüber hinaus hängt die Fähigkeit von Ambrosiakäfern, zwei Nährpilzarten zu etablieren, von mehreren Faktoren ab. Diese Insekten müssen ein Gleichgewicht zwischen ihren lebenswichtigen Funktionen herstellen und sich an die ständig ändernden ökologischen und sozialen Bedingungen anpassen, was ihre Anpassungsfähigkeit zeigt. Bei der Interpretation von Daten aus Laborstudien ist jedoch Vorsicht geboten, da die natürliche Umgebung mehr Flexibilität zulässt und die Möglichkeit bietet, dass andere nützliche Symbionten bei Bedarf stärker in Erscheinung treten. Um meine Forschung zu unterstützen, habe ich Primer entwickelt, die die ‘fungal large subunit‘ (LSU) als genetischen Marker verwenden, um mutualistische und antagonistische Pilze in X. saxesenii zu identifizieren und zu unterscheiden. Die Primer waren in der Lage, eng verwandte Arten der Ophiostomataceae und andere Pilzsymbionten zu unterscheiden. Auf diese Weise konnte ich die Häufigkeit der wichtigsten Pilztaxa mit Faktoren wie dem Vorhandensein von Käfern, dem Alter und Zustand des Nests und den verschiedenen Entwicklungsstadien in Verbindung bringen. Meine Primer sind ein wertvolles Instrument für das Verständnis von Pilzgemeinschaften, einschließlich ihrer Zusammensetzung und der Identifizierung von bisher unbekannten funktionellen Symbionten. Einige Aspekte sind jedoch mit Vorsicht zu genießen, da nicht amplifizierte Taxa in den relativen Zusammensetzungen der Pilzgemeinschaften nicht berücksichtigt werden. KW - ambrosia beetles KW - symbiont management KW - amplicon sequencing KW - fungus farming KW - microbial communities KW - social behaviour KW - Ökologie KW - Evolution Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-321213 ER - TY - THES A1 - Baumann, Johannes T1 - Induced Superconductivity in HgTe Quantum Point Contacts T1 - Induzierte Supraleitung in Quecksilbertellurid Quantenpunktkontakten N2 - In this thesis, the Josephson effect in mercury telluride based superconducting quantum point contacts (SQPCs) is studied. Implementing such confined structures into topological superconductors has been proposed as a means to detect and braid Majorana fermions. For the successful realization of such experiments though, coherent transport across the constriction is essential. By demonstrating the Josephson effect in a confined topological system, the presented experiments lay the foundation for future quantum devices that can be used for quantum computation. In addition, the experiments also provide valuable insights into the behavior of the Josephson effect in the low-channel limit (N<20). Due to the confinement of the weak link, we can also study the Josephson effect in a topological insulator, where the edge modes interact. In conclusion, this thesis discusses the fabrication of, and low-temperature measurements on mercury telluride quantum point contacts embedded within Josephson junctions. We find that the merging of the currently used fabrication methods for mercury telluride quantum point contacts and Josephson junctions does not yield a good enough device quality to resolve subbands of the quantum point contact as quantization effects in the transport properties. As we attribute this to the long dry etching time that is necessary for a top-contact, the fabrication process was adapted to reduce the defect density at the superconductor-semiconductor interface. Employing a technique that involves side contacting the mercury telluride quantum well and reducing the size of the mercury telluride mesa to sub-micrometer dimensions yields a quantized supercurrent across the junction. The observed supercurrent per mode is in good agreement with theoretical predictions for ballistic, one-dimensional modes that are longer than the Josephson penetration depth. Moreover, we find that oscillatory features superimpose the plateaus of the supercurrent and the conductance. The strength of these oscillatory features are sample-dependent and complicate the identification of plateaus. We suggest that the oscillatory features originate mainly from local defects and the short gate electrode. Additionally, resonances are promoted within the weak link if the transparency of the superconductor-HgTe interface differs from one. Furthermore, the research explores the regimes of the quantum spin Hall effect and the 0.5 anomaly. Notably, a small yet finite supercurrent is detected in the QSH regime. In samples fabricated from thick mercury telluride quantum wells, the supercurrent appears to vanish when the quantum point contact is tuned into the regime of the 0.5 anomaly. For samples fabricated from thin mercury telluride quantum wells, the conductance as well as the supercurrent vanish for strong depopulation. In these samples though, the supercurrent remains detectable even for conductance values significantly below 2 e²/h. Numerical calculation reproduce the transport behavior of the superconducting quantum point contacts. Additionally, the topological nature of the weak link is thoroughly investigated using the supercurrent diffraction pattern and the absorption of radio frequency photons. The diffraction pattern reveals a gate independent, monotonous decay of $I_\text{sw}(B)$, which is associated with the quantum interference of Andreev bound states funneled through the quantum point contact. Interestingly, the current distribution in the weak link appears unaffected as the quantum point contact is depleted. In the RF measurements, indications of a 4π periodic supercurrent are observed as a suppression of odd Shapiro steps. The ratio of the 4π periodic current to the 2π periodic current appears to decrease for smaller supercurrents, as odd Shapiro steps are exclusively suppressed for large supercurrents. Additionally, considering the observation that the supercurrent is small when the bulk modes in the quantum point contact are fully depleted, we suggest that the re-emerging of odd Shapiro steps is a consequence of the group velocity of the edge modes being significantly suppressed when the bulk modes are absent. Consequently, the topological nature of the superconducting quantum point contact is only noticeable in the transport properties when bulk modes are transmitted through the superconducting quantum point contact. The shown experiments are the first demonstration of mercury telluride superconducting quantum point contacts that exhibit signatures of quantization effects in the conductance as well as the supercurrent. Moreover, the experiments suggest that the regime of interacting topological edge channels is also accessible in mercury telluride superconducting quantum point contacts. This is potentially relevant for the realization of Majorana fermions and their application in the field of quantum computation. N2 - Gegenstand dieser Arbeit ist der Josephson-Effekt in supraleitenden Quantenpunktkontakten (SQPCs) aus Quecksilbertellurid. Grundsätzlich wurde postuliert, dass räumlich eingeschränkte topologische Supraleitung in Quantenpunktkontakten verwendet werden kann, um Majorana-Fermionen zu realisieren und zu manipulieren. Dafür ist allerdings kohärente Supraleitung durch die Verjüngung des Quantenpunktkontaktes unerlässlich. Dies wird durch die Beobachtung des Josephson-Effektes durch den Quecksilbertellurid-Quantenpunktkontakt demonstriert. Somit legen die präsentierten Experimente den Grundstein für zukünftige Quanten-Bauelemente mit Anwendung im Bereich des Quantencomputings. Darüber hinaus liefern die Experimente auch einen Einblick in das Verhalten eines Josephson-Kontaktes, wenn dessen Verbindungsstück nur eine kleinen Anzahl an Transportmoden befördern kann (N<20). Durch die räumliche Nähe der Randkanäle des zwei-dimensionalen topologischen Isolators in der Verjüngung wird außerdem untersucht, wie sich der Josephson-Effekt unter Interaktion der helikalen Randkanäle verhält. Grundsätzlich behandelt diese Arbeit die Herstellung und Vermessung von supraleitenden Quecksilbertellurid-Quantenpunktkontakten, welche in einen Josephson-Kontakt eingebettet sind. Zunächst wird gezeigt, dass bei dem Versuch einen supraleitenden Quecksilbertellurid-Quantenpunktkontakt durch Anwenden der bekannten Fabrikationsprozesse von Quecksilbertellurid-Quantenpunktkontakten und Josephson-Kontakten herzustellen, die Qualität der Probe nicht gut genug ist, um quantisierten Transport durch einzelne Subbänder des Quantenpunktkontaktes aufzuweisen. Dies wird auf das lange Trockenätzen zurückgeführt, welche für einen Kontakt von oben notwendig ist. Daher wurde der Strukturierungsprozess angepasst, um die Defektdichte an dem Supraleiter-Halbleiter-Kontakt zu verringern. Durch das seitliche Kontaktieren des Quecksilbertellurid-Quantentroges und die Verkleinerung der Mesa auf submikrometer Größe, wird ein quantisierter Suprastrom durch den Josepshon-Kontakt beobachtet. Hierbei stimmt der von den Transportmoden getragene Suptrastrom gut mit den theoretischen Vorhersagen für ballistische, eindimensionale Moden überein, wenn deren Modenlänge größer als die Josephson-Eindringtiefe ist. Darüber hinaus wird beobachtet, dass die Stufen im Suprastrom und im Leitwert von Oszillationen überlagert werden. Die Stärke der Oszillationen ist hierbei probenabhängig, was die Identifikation einzelner Stufen erschwert. Die Oszillationen sind auf lokale Defekte und die kurze Gateelektrode zurückzuführen. Zusätzlich entstehen Resonanzen im Verbindungsstück des Josephson-Kontaktes, wenn die Transparenz der Supraleiter-HgTe-Kontaktes von eins abweicht. Des Weiteren werden die Bereiche des Quanten-Spin-Hall-Effektes und der 0.5-Anomalie untersucht. Bemerkenswerterweise wird im Quanten-Spin-Hall-Regime ein kleiner, aber endlicher Suprastrom detektiert. In Proben aus dicken Quecksilbertellurid-Quantentrögen verschwindet der Suprastrom, wenn der Quantenpunktkontakt in das Regime der 0.5-Anomalie gebracht wird. Bei dünnen Quecksilbertellurid-Quantentrögen verschwinden sowohl Leitwert als auch Suprastrom, wenn die Ladungsträgerdichte über das Quanten-Spin-Hall-Regime hinaus verringert wird. In diesen Proben bleibt allerdings der Suprastrom selbst für Leitwerte, die deutlich unter G=2 e²/h liegen, eindeutig erhalten. Das Transportverhalten der supraleitenden Quantenpunktkontakte wird durch numerische Simulationen reproduziert. Letztendlich werden die topologischen Eigenschaften des Verbindungsstückes auch durch das Beugungsbild des Suprastromes und durch die Absorption von RF-Photonen untersucht. Das Beugungsbild des Suprastromes zeigt einen monotonen Abfall von ebendiesem bei ansteigendem Magnetfeld, welcher unabhängig von der angelegten Gatespannung ist. Dieses Verhalten basiert auf Interferenzeffekten von gebundenen Andreev-Zuständen, welche die Verjüngung passieren. Interessanterweise scheint die Stromverteilung in dem Verbindungsstück unverändert zu bleiben, wenn der Quantenpunktkontakt entleert wird. In den RF-Messungen wird mit der Unterdrückung von ungeraden Shapiro-Stufen ein Anzeichen für einen 4\π-periodischen Suprastroms beobachtet. Das Verhältnis des 4π-periodischen Anteils des Suprastroms zum 2π-periodischen Anteil des Suprastroms wird kleiner, wenn der gesamte Suprastrom verringert wird. Demnach sind ungerade Shapiro-Stufen nur für große Supraströme unterdrückt. Wenn man darüber hinaus berücksichtigt, dass der Suprastrom klein ist, wenn die Volumenzustände im Quantenpunktkontakt entleert sind, liegt es nahe, dass das Wiederauftreten der ungeraden Shapiro-Stufen eine Konsequenz daraus ist, dass die Gruppengeschwindigkeit der helikalen Randkanäle unter Abwesenheit von Volumenzuständen deutlich verringert ist. Demzufolge sind die topologischen Eigenschaften des Verbindungsstückes nur bemerkbar, wenn auch Volumenzustände die Verjüngung passieren. Die gezeigten Experimente sind der erste Nachweis von supraleitenden Quantenpunktkontakten im zwei-dimensionalen topologischen Isolator Quecksilbertellurid, welche Kennzeichen von Quantisierungseffekte sowohl im Leitwert als auch im Suprastrom aufzeigen. Darüber hinaus implizieren die Experimente, dass der Bereich von interagierenden topologischen Randkanälen auch in supraleitenden Quecksilbertellurid-Quantenpunktkontakten zugänglich ist. Dies hat potenziell Relevanz für die Realisierung von Majorana-Fermionen in vergleichbaren Systemen und deren Anwendung im Bereich des Quantencomputing. KW - Topologischer Isolator KW - Supraleitung KW - Quecksilbertellurid KW - Niederdimensionaler Halbleiter KW - Topologische Supraleitung KW - Topological superconductivity KW - HgTe Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369405 ER - TY - THES A1 - Kappenberger, Jeannette Sarah T1 - Biochemical characterization of the TFIIH translocase XPB from \(Chaetomium\) \(thermophilum\) T1 - Biochemische Charakterisierung der TFIIH Translokase XPB aus \(Chaetomium\) \(thermophilum\) N2 - DNA repair and gene expression are two major cellular processes that are fundamental for the maintenance of biological life. Both processes require the enzymatic activity of the super family 2 helicase XBP, which is an integral subunit of the general transcription factor TFIIH. During transcription initiation, XPB catalyzes the initial melting of promoter DNA enabling RNA polymerase II to engage with the coding DNA strand and start gene transcription. In nucleotide excision repair, XPB acts in concert with the other TFIIH helicase XPD causing strand separation around a lesion site. Mutations within the genes encoding XPB or other TFIIH subunits are associated with different cancer types as well as with the autosomal recessive disorders Xeroderma Pigmentosum and trichothiodystrophy and rarely combined features of Xeroderma Pigmentosum and Cockayne syndrome. In the last few years, great progress has been made towards unraveling the structure of TFIIH and its individual subunits including XPB. These structural insights tremendously improved our understandings with respect to the molecular interactions within this intriguing protein complex. However, the underlying regulation mechanisms that functionally control XPB during transcription and repair remained largely elusive. We thus executed the biochemical characterization of this protein to investigate the functional network that regulates XPB within the scaffold of TFIIH. Due to their enhanced stability compared to the human proteins, we utilized the proteins that originate from the thermophilic fungus Chaetomium thermophilum for this purpose as a model organism for eukaryotic TFIIH. The present work provides novel insights into the enzymatic function and regulation of XPB. We could show that both, DNA and the TFIIH subunit p52 stimulate XPB’s ATPase activity and that the p52-mediated activity is further boosted by p8, another subunit within TFIIH. Surprisingly, DNA can activate XPB’s ATPase activity to a greater extent than its TFIIH interaction partners p52/p8, but when both, i.e. p52/p8 and DNA are present at the same time, p52 dominates the activation and the enzymatic speed is maintained at the level observed through the sole activation of p52/p8. We thus defined p52 as the master regulator of XPB that simultaneously activates and represses XPB’s enzymatic activity. Based on a correlative mutagenesis study of the main interface between p52 and XPB that was set into context with recent structural data, a model for the p52-mediated activation and speed limitation of XPB’s ATPase was proposed. The research on XPB’s ATPase was expanded with the investigation of the inhibition mechanism of XPB’s ATPase via the natural compound Triptolide. Furthermore, we investigated XPB’s DNA translocase function and could observe that XPB can only perform its translocase movement when it is fully incorporated into core TFIIH and this translocase movement is further enhanced by the nucleotide excision repair factor XPA. Fluorescence polarization measurements with nucleotide analogues revealed that XPB displays the highest affinity towards DNA in the ADP + Pi bound state and its binding is weakened when ADP is bound or the nucleotide is dissociated from the enzyme, suggesting a movement on the DNA during the distinct states of the ATPase cycle. Finally, the well-known and highly conserved RED motif was found to be the crucial element in XPB to enable this translocase movement. Combined, the data presented in this work provide novel insights into the intricate regulation network that controls XPB’s enzymatic activity within TFIIH and furthermore show that XPB’s enzymatic activity is tightly controlled by various factors. N2 - DNA Reparatur und Genexpression sind zwei fundamentale zelluläre Prozesse die unabdingbar für die Aufrechterhaltung des biologischen Lebens sind. Beide Prozesse benötigen die Enzymaktivität der Superfamilie 2 Helikase XPB, welche eine Untereinheit des Transkriptionsfaktors TFIIH darstellt. Während der Transkriptions-Initiation katalysiert XPB das initiale Aufschmelzen der Promoter-DNA und befähigt dadurch die RNA-Polymerase II dazu an den codierenden DNA Strang zu binden und die Genexpression zu starten. In der Nukleotid-Exzisions-Reparatur agiert XPB zusammen mit der zweiten TFIIH Helikase, XPD, und bewirkt die Öffnung des DNA Stranges an der Stelle des DNA-Schadens. Mutationen des XPB-Gens oder der Gene der anderen TFIIH Untereinheiten sind mit verschiedenen Krebsarten, sowie den autosomal rezessiv vererbten Krankheiten Xeroderma Pigmentosum und Trichothiodystrophie assoziiert. In seltenen Fällen kann eine kombinierte Form von Xeroderma Pigmentosum und Cockayne Syndrom auftreten. In den letzten Jahren wurde mittels der Cryo-EM die Strukturaufklärung von TFIIH und seinen Untereinheiten einschließlich XPB signifikant vorangebracht. Diese neuen strukturellen Einsichten haben unser Verständnis über den molekularen Aufbau des TFIIH Komplexes entscheidend verbessert. Jedoch sind die Regulationsmechanismen, die XPB auf funktionaler Ebene kontrollieren, noch größtenteils unbekannt. Um das funktionelle Netzwerk, das XPB innerhalb von TFIIH reguliert, zu erforschen, haben wir die biochemische Charakterisierung von XPB verfolgt. Aufgrund ihrer erhöhten Stabilität gegenüber den humanen Proteinen wurden für diese Analyse die Proteine des thermophilen Pilzes Chaetomium thermophilum als Modellorganismus für TFIIH verwendet. Die vorgelegte Arbeit liefert neue Erkenntnisse über die enzymatische Funktion und Regulation von XPB. Wir konnten zeigen, dass sowohl DNA, als auch die TFIIH Untereinheit p52 die ATPase Aktivität von XPB stimulieren und dass die p52-vermittelte Aktivierung durch p8, eine weitere Untereinheit von TFIIH, noch weiter verstärkt wird. In Gegenwart von DNA beobachtet man jedoch die höchste ATPase Aktivität. Wenn beide Aktivatoren, also p52/p8 und DNA, gleichzeitig anwesend waren, dominierte die niedrige p52-vermittelte Aktivierung gegenüber der DNA-vermittelten Aktivierung. Das p52-Protein agiert also als Aktivator und Deaktivator indem es die enzymatische Aktivität des XPB-Proteins gleichzeitig aktiviert und hemmt und kann damit folglich als Hauptregulator von XPB bezeichnet werden. Basierend auf einer korrelativen Mutagenese-Analyse der Interaktionsfläche zwischen p52 und XPB sowie auf den aktuellsten Strukturdaten, wurde ein Modell für die p52-vermittelte Aktivierung und Geschwindigkeitsregulierung von XPBs ATPase generiert. Des Weiteren wurde der Einfluss des Naturproduktes Triptolid auf die Hemmung der enzymatischen Aktivität des XPB Proteins untersucht. Darüber hinaus haben wir die doppelsträngige DNA-Translokase-Aktivität von XPB analysiert und konnten feststellen, dass die Translokation nur erfolgen kann, wenn XPB vollständig in den Kern-TFIIH-Komplex integriert ist. Der Nukleotid-Exzisions-Reparatur- Faktor XPA stimulierte diese Translokase-Aktivität zusätzlich. Fluoreszenz-Polarisations-Messungen mit Nukleotid-Analoga zeigten, dass XPB die höchste Affinität für DNA im ADP + Pi gebundenen Zustand aufweist und dass diese Bindung gelockert wird, wenn ADP gebunden oder das Nukleotid dissoziiert ist. Dies deutet auf einen Bewegungsmechanismus auf der DNA während der verschiedenen Stadien des ATPase-Zyklus hin. Abschließend konnten wir zeigen, dass das hochkonservierte RED-Motiv eine entscheidende Rolle für die Translokase Bewegung des XPB-Proteins einnimmt. Zusammenfassend präsentiert diese Arbeit neue Erkenntnisse, die unser Verständnis des Regulierungsnetzwerkes, das die enzymatische Aktivität von XPB innerhalb von TFIIH steuert, entscheidend vorangebracht haben. KW - DNS-Reparatur KW - Xeroderma pigmentosum KW - Helicasen KW - Transkriptionsfaktor KW - Nucleotide Excision Repair Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-244096 ER - TY - THES A1 - Bönninger, Solveig Eva T1 - Förderliche und hinderliche Faktoren im Trauerprozess von Nahestehenden eines*r Verstorbenen T1 - Supporting and Hindering Factors in the Grieving Process of Close Relatives of a Deceased Person N2 - Laut Statistischem Bundesamt (Destatis) starben allein im Jahr 2020 zirka 985.500 Menschen. Die häufigsten Todesursachen waren Herz-Kreislauf- und Krebs-Erkrankungen (vgl. Destatis 2020). Die meisten Menschen haben den Wunsch zuhause zu sterben, doch die Mehrheit stirbt in Krankenhäusern, Alten- und Pflegeheimen (vgl. DHPV 2017; Dasch et al. 2015). Der Tod eines nahestehenden Menschen kann bei Hinterbliebenen zu großen Belastungen, gesundheitlichen Problemen sowie einer gesteigerten Mortalität führen (vgl. Stroebe et al. 2007). Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe von halbstandardisierten Interviews mit 30 Trauernden Faktoren herauszuarbeiten, die sich förderlich oder hinderlich auf den Trauerprozess auswirken können. Die Interviews wurden mit der Transkriptionssoftware f4transkript verschriftlicht und mittels qualitativer Inhaltsanalyse nach Mayring ausgewertet. Es entstand ein Kategoriensystem mit je vier Oberkategorien innerhalb der zwei Hauptkategorien, Förderliche und Hinderliche Faktoren. Folgende Faktoren konnten identifiziert werden: Förderliche Faktoren in der Oberkategorie Betreuung der erkrankten und trauernden Person sind eine gute Symptomkontrolle sowie der verständnisvolle Umgang mit den Nahestehenden, während mangelhafte Kommunikation wiederum hinderlich für eine positive Trauerbewältigung ist. In der Oberkategorie Intrapersonale Faktoren sind die Antizipation des Todes sowie die Auseinandersetzung mit der Trauer förderlich, während negative Gefühle (z.B. Schuldgefühle, Hilfslosigkeit) sich in besagter Hinsicht hinderlich auswirken. In der Oberkategorie Beziehung zur verstorbenen Person können die optimale Nutzung der verbliebenen Zeit sowie der offene Umgang mit der Erkrankung förderliche Faktoren darstellen, während ein “schwieriger“ Abschied sowie ungeklärte Konflikte oder offene Fragen Hindernisse für den Trauerprozess sein können. In der Oberkategorie Soziales Umfeld sind die unaufgeforderte Unterstützung, die emotionale Begleitung sowie ein flexibler Arbeitgeber förderlich. Streitigkeiten innerhalb der Familie und Unverständnis der Mitmenschen dagegen sind hinderlich. Eine gute und würdevolle Sterbebegleitung, wie sie in der Palliativmedizin in der Regel gewährleistet ist, ist von großer Bedeutung für einen gelingenden Trauerprozess. Daher sollte eine palliative Haltung disziplinübergreifend vorangebracht und ausgebaut werden. In der Gesellschaft sollte Trauernden mehr Toleranz und Verständnis entgegengebracht und offen mit dem Thema Tod und Sterben umgegangen werden. N2 - According to the German Federal Statistical Office (Destatis), approximately 985,500 people died in the year 2020 in Germany. The most common causes of death were cardiovascular diseases and cancer (cf. Destatis 2020). Most people wish to die at home, but the majority die in hospitals and care facilities (cf. DHPV 2017; Dasch et al. 2015). The death of a close person can lead to significant difficulties, health problems, and increased mortality among the bereaved (cf. Stroebe et al. 2007). The aim of this study was to identify factors that can have a supporting or hindering effect on the grieving process by conducting semi-structured interviews with 30 mourners. The interviews were transcribed using the f4transkript transcription software and evaluated using qualitative content analysis according to Mayring. A category system was developed with four subcategories within the two main categories, Supporting and Hindering Factors. The following factors were identified: Supporting factors in the subcategory "Care of the sick and grieving person" include good symptom control and understanding treatment of the relatives, while poor communication, in turn, is a hindrance to positive grief coping. In the subcategory "Intrapersonal factors", the anticipation of death and dealing with grief are supportive, while negative emotions (e.g., feelings of guilt, helplessness) have a hindering effect in this regard. In the subcategory "Relationship with the deceased person", optimal use of the remaining time and open handling of the illness can be supporting factors, while a "difficult" farewell and unresolved conflicts or open questions can be obstacles to the grieving process. In the subcategory "Social environment", unsolicited support, emotional companionship, and a flexible employer are supporting. Family disputes and a lack of understanding from others, on the other hand, are hindering. Good and dignified end-of-life care, as is generally ensured in palliative medicine, is of great importance for a successful grieving process. Therefore, a palliative attitude should be promoted and expanded across disciplines. In society, more tolerance and understanding should be shown to mourners, and the topic of death and dying should be dealt with openly. KW - Trauer KW - Trauerarbeit KW - Prolonged grief disorder KW - Trauerprozess KW - Soziales Umfeld KW - Beziehung zur verstorbenen Person KW - Medizinisch-psychologische Betreuung KW - Intrapersonale Faktoren KW - Milieu Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-364319 ER - TY - THES A1 - Funke, Caroline T1 - Untersuchung des Tumorgefäßbildes an murinen Tumormodellen unter antiangiogener Therapie mit Axitinib und mG6-31 T1 - Investigation of the tumor vascular pattern in murine tumor models under antiangiogenic therapy with axitinib and mG6-31 N2 - Die Tumorangiogenese ist ein Prozess, der zur Ausbildung eines tumoreigenen Gefäßnetzwerks führt und kritisch ist für die Progression des Tumorwachstums, sowie für dessen Malignisierung und Metastasierung. Zytokine wie VEGF und PDGF steuern angiogene Prozesse. Die resultierende Tumorvaskulatur ist jedoch dysfunktional und unterscheidet sich in Struktur und Funktion stark von normalen Gefäßen. Die antiangiogene Therapie richtet sich gegen die Tumorvaskulatur indem Angiogenese-induzierende Signalwege inhibiert werden. Es existieren zahlreiche therapeutische Ansätze, zu denen u.a. Anti-VEGF- Antikörper und Rezeptortyrosinkinaseinhibitoren zählen. Ziel der antiangiogenen Therapie ist es, die Ausbildung neuer Blutgefäße im Tumor zu stoppen sowie existierende unreife Blutgefäße zu zerstören. Das Konzept der Gefäßnormalisierung beschreibt im Rahmen der antiangiogenen Therapie Prozesse, die zu einer transienten Verbesserung dieser defekten Tumorvaskulatur und zu ihrer tendenziellen Angleichung an Struktur und Funktion von normalen Gefäßen führen sollen. In dieser Studie wurden Veränderungen von Gefäßparametern in murinen AT3- Mammakarzinomen und murinen Lewis-lung-Karzinomen miteinander verglichen, die entweder (a) mit mG6-31, einem monoklonalen Anti-VEGF- Antikörper, (b) mit Axitinib, einem niedermolekularen VEGF-R-/PDGF-R- Tyrosinkinaseinhibitor antiangiogen behandelt oder (c) nicht behandelt wurden. Ziel war es dabei, Aussagen über die antiangiogene Wirksamkeit sowie die Gefäß- normalisierende Effektivität der o.g. Antiangiogenetika zu treffen. In einer bereits abgeschlossenen Forschungsarbeit von Ascheid (vgl. Absatz 7.2) wurden mit dem gleichen Experimentalaufbau wie zuvor beschrieben ebenfalls murine Tumoren hinsichtlich makroskopischer Gefäßstruktur und -organisation untersucht. Dabei wurde aufgezeigt, dass Gefäß-normalisierende Prozesse durch o.g. Angiogenetika in geringem Umfang stattfanden. Die durchgeführte Studie zielte darauf ab, die bereits erfassten Resultate zu komplettieren und somit eine abschließende Aussage über das Auftreten von Gefäßnormalisierung zu ermöglichen. 88 In den mG6-31-/Axitinib-/unbehandelten AT3-/LLC-Tumorschnitten wurden die Parameter Gefäßdichte, Apoptoserate, Proliferationsrate, Perizytenbesatz, Intaktheit der vaskulären Basalmembran und endotheliale Expression von TRPC6-Kanälen immunhistochemisch bzw. mittels Immunfluoreszenz detektiert, mikroskopisch aufgenommen und quantifiziert. Diese Arbeit zeigt, dass Axitinib deutliche antiangiogene Effekte in der Tumorvaskulatur hervorruft, mG6-31 hingegen wirkt schwächer antiangiogen. Im Unterschied zu den Ergebnissen aus Ascheids Arbeit (Ascheid, 2018) konnten- Effekte auf der Ebene der individuellen Blutgefäße nachgewiesen werden, die in der Literatur als Anzeichen für eine Gefäßnormalisierung beschrieben werden. Wiederum waren diese Effekte unter Axitinib stärker ausgeprägt als unter mG6- 31-Behandlung. Die Resultate beider Forschungsarbeiten zusammengefasst betrachtet, kann man feststellen, dass die Zusammenfassung der gefäßverändernden Effekte, die antiangiogene Wirkstoffe hervorrufen, unter dem Begriff „Normalisierung“ in Frage gestellt werden sollte. N2 - Tumor angiogenesis is a process which leads to the formation of a tumor specific capillary system. It is a critical step towards tumor growth, malignancy and metastasis. Cytokins like VEGF and PDGF regulate angiogenic processes. The resulting tumor vasculature, however, is dysfunctional and strongly differs from structure and function in normal blood vessels. Antiangiogenic therapy is targeted against tumor vessels by inhibition of angiogenesis inducing signaling pathways. Numerous therapeutic approaches exist, for instance anti-VEGF antibodies and receptor tyrosine kinase inhibitors. Antiangiogenic therapy aims to stop the formation of new blood vessels and to prune the existing immature blood vessels. The concept of vessel normalization as part of antiangiogenic therapy describes a transient optimization of the defective tumor vasculature by acquisition of a phenotype more similar to the one of normal vessels in healthy tissue. In this study differences of vessel parameters in murine AT3 breast cancer and murine Lewis lung carcinoma were compared to ultimately evaluate the antiangiogenic and vessel normalizing effectiveness of the studied agents. Tumors were either (a) treated with mG6-31, a monoclonal anti-VEGF antibody or (b) treated with Axitinib, a VEGF-R-/PDGF-R-tyrosine kinase inhibitor or (c) untreated. In a previous study by Ascheid the same tumor models were examined with the same experimental design but with regard to macroscopic vessel structure and organization. It has been demonstrated that under the mentioned antiangiogenic agents vessel normalizing effects appeared only slightly. The current study aims to complete these results and to, in consideration of both, allow a statement concerning the appearance of vessel normalization. In the mG6-31/Axitinib/untreated AT3/LLC tumors the parameters vessel density, apoptosis rate, proliferation rate, pericyte covering, integrity of the vascular basement membrane and endothelial expression of TRPC6 channels were detected via immunohistochemistry or immunofluorescence, microscopically captured and quantified. This study demonstrates that Axitinib causes distinct antiangiogenic effects in tumor vasculature, whereas mG6-31 shows only light antiangiogenic action. In contrast to the results obtained by Ascheid vessel normalization did occur in this 90 study – more frequently under Axitinib than under mG6-31. Reflecting on the combined out-comes of the complementary study it has to be stated that the concept of a general normalization of tumor vasculature is highly questionable and subsequently has to be reconsidered. KW - Antiangiogenese KW - Tumor KW - Vascular endothelial Growth Factor KW - Tumortherapie KW - Gefäßnormalisierung KW - Tumorgefäße Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369820 ER - TY - THES A1 - Yabe, Marie T1 - Untersuchung des Mental Rotation-Paradigmas bei Patienten mit fokaler Dystonie T1 - Mental Rotation performance in patients with focal dystonia N2 - Das mR-Paradigma beschreibt die Fähigkeit Objekte gedanklich zu drehen und erfordert dabei komplexe neuronale Prozesse. Bisherige Studien konnten nicht klären, ob es ein spezifisches Muster der Beeinträchtigung im mR-Test bei fokalen Dystonien gibt. Die übergeordnete Fragestellung der vorliegenden Arbeit war, ob eine verlangsamte Reaktion bei der mR von körperlichen Abbildungen einen stabilen Endophänotyp fokaler Dystonien darstellt. Die Zielsetzung war die Überprüfung der Hypothesen, 1) dass bisherige Ergebnisse, die eine verlängerte Reaktionszeit von CD-Patienten bei der mR von körperlichen Abbildungen aufzeigten, reproduzierbar sind und 2) dass eine erhöhte Reaktionszeit bei der mR von körperlichen Abbildungen auch bei Patienten mit BSP vorliegt. Um dabei die mR möglichst spezifisch zu untersuchen, wurden folgende sekundäre Hypothesen formuliert: a) die kognitive Leistungsfähigkeit und b) das allgemeine Reaktionsvermögen der Teilnehmer stellen potenzielle Störfaktoren für die Reaktionszeit bei der mR-Aufgabe dar. Diese wurden neben der Händigkeit und der allgemeinen Geschicklichkeit systematisch erhoben. 23 CD-Patienten und 23 gesunde Kontrollpersonen sowie 21 BSP- und 19 HFS-Patienten wurden hinsichtlich Geschlechterverteilung, Alter und Bildungsstand verglichen. Zudem wurden Händigkeit, Fingergeschicklichkeit, allgemeine Reaktionszeit und kognitiver Status jedes Teilnehmers erhoben. Im mR-Test wurden Fotos von Körperteilen (Hand, Fuß oder Kopf) und einem nicht-körperlichen Objekt (Auto) gezeigt, die in sechs verschiedene Winkelgrade um die eigene Achse in der Bildebene rotiert waren. Die Teilnehmer wurden gebeten, die Lateralität des dargestellten Bildes per Tastendruck anzugeben. Bewertet wurden sowohl Geschwindigkeit als auch Richtigkeit der Antworten. Im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen schnitten CD- und HFS-Patienten bei der mR der Hände schlechter ab, während die BSP-Patienten vergleichbare Leistungen zeigten. Es bestand ein signifikanter Zusammenhang zwischen einer verlängerten mR-Reaktionszeit und reduzierten MoCA-Scores sowie einer erhöhten mR-Reaktionszeit und verlängerter allgemeiner Reaktionszeit. Nach Ausschluss der Patienten mit MCI zeigten CD-Patienten, nicht jedoch HFS-Patienten, im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe weiterhin verlangsamte Reaktionszeiten der Hände. Die vorliegende Studie konnte die Frage, ob eine verlangsamte Reaktion bei der mR von körperlichen Abbildungen einen stabilen Endophänotyp fokaler Dystonien darstellt, nicht sicher beantworten. Es stellte sich jedoch heraus, dass Kognition und allgemeine Reaktionszeit starke Einflussfaktoren bei der mR-Aufgabe sind. Dies wurde in den früheren Arbeiten nicht berücksichtigt und stellt daher ein neues und wichtiges Ergebnis dar. Die verlangsamte Reaktion bei der mR der Hände bei CD-Patienten auch nach Ausschluss von Patienten mit MCI lässt ein spezifisches Defizit der Fähigkeit der mR vermuten. Das Vorliegen einer tiefergreifenden zugrundeliegenden Netzwerkstörung, die sich auf die Leistung im mR-Test auswirkt, wäre dabei denkbar. N2 - Mental rotation (mR) describes the ability to rotate objects in mind. Previous studies could not clarify whether there is a specific pattern of mR impairment in focal dystonia. This study aimed to investigate whether patients with cervical dystonia (CD) and blepharospasm (BSP) show an increased reaction time (RT) in mR of body parts. Besides the study aimed to assess potential confounders such as cognitive performance and general reaction time. 23 CD patients and 23 healthy controls (K) as well as 21 BSP and 19 hemifacial spasm (HFS) patients were matched for sex, age, and education level. Disease severity was evaluated by clinical scales. Besides handedness, finger dexterity, general reaction time, and cognitive status were assessed. The mR-task included photographs of body parts (hand, foot or head) and a non-corporal object (car) displayed at different angles rotated within their plane. Subjects were asked to judge laterality of the presented image by keystroke. Both speed and correctness were evaluated. CD and HFS patients showed increased RT in mR of hands compared to K, whereas BSP group showed comparable performance. There was a significant association of prolonged mR-RT with reduced MoCA scores and with increased general reaction time. After exclusion of patients with mild cognitive impairment, increased RT in the mR of hands was confined to CD group, but not HFS. The present study could not clarify whether a prolonged RT in mR of body parts defines a dystonic endophenotype. However, it showed that cognition and general reaction time have strong influence on mR. The increased RT in the mR of the hands in CD patients, even after exclusion of patients with mild cognitive impairment, implicate a specific deficit in mR ability. Thereby an underlying network disorder that affects mR performance is conceivable. KW - mental rotation KW - fokale Dystonie Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363927 ER - TY - THES A1 - Grimm, Anne Rosemarie T1 - Prognostische Determinanten im kardiogenen und septischen Schock T1 - Prognostic determinants of cardiogenic and septic shock N2 - In diese monozentrische retrospektive Studie eingeschlossen wurden insgesamt 132 Patienten mit Schock, darunter 75 Patienten mit kardiogenem- und 57 Patienten mit septischem Schock. Um potentielle Prädiktoren für die Krankenhaussterblichkeit zu finden, wurden folgende Paramater untersucht: Alter, Geschlecht, BMI, kardiovaskuläre Risikofaktoren und Vorerkrankungen, Vitalparameter bei Aufnahme inkl. Schockindex, laborchemische Parameter inkl. BGA, maximaler Laktatanstieg im Verlauf, Interventionen inklusive Reanimation, Beatmung, Akutrevaskularisation und Anlage von mechanischen Kreislaufunterstützungssystemen, Katecholamintherapie und hämodynamisches Monitoring mit dem PiCCO-Verfahren. Hauptergebnis unserer Studie ist eine erhebliche Krankenhaussterblichkeit von 50% bei einem mittleren Aufenthalt von 14 Tagen ohne signifikanten Unterschied zwischen kardiogenem- (45%) und septischem Schock (55%), obgleich Patienten mit kardiogenem Schock signifikant älter und häufiger kardiovaskulär vorerkrankt waren. Prädiktoren für die Krankenhaussterblichkeit waren bei Patienten mit kardiogenem Schock die Höhe des maximalen Laktatanstiegs, das Auftreten eines akuten Nierenversagens, die Höhe der Transaminasen als Marker einer Schockleber, die fehlende Möglichkeit einer Akutrevaskularisation und die Höhe des Troponins als Marker für das Ausmaß des Myokardschadens. Prädiktoren für die Krankenhaussterblichkeit im septischen Schock waren ebenfalls die Höhe des maximalen Laktatanstiegs, die Notwendigkeit einer Reanimation, sowie Höhe des ELWI. Die übrigen klinischen, laborchemischen und hämodynamischen Parameter waren weder beim kardiogenen- noch beim septischen Schock prädiktiv für die Mortalität. Die beste Strategie zur Senkung der hohen Mortalität beider Schockformen besteht in der Prophylaxe des jeweiligen Schockgeschehens. Bei bereits in Gang gesetzten Circulus vitiosus, müssen zukünftige Studien klären, welches hämodynamische Monitoring zusammen mit klinischen Befunden und ggf. Bildgebung ein optimiertes Volumen- und Katecholamin-Management erlaubt. Bei Patienten mit kardiogenem Schock bleibt zu klären, ob die in unserer Studie gefundene erhebliche Krankenhaussterblichkeit von 45% durch den gezielten Einsatz moderner, perkutan implantierbarer Kreislaufunterstützungssysteme gebessert werden kann. Bei Patienten mit septischem Schock ist insbesondere bei pneumogener Sepsis das rechtzeitige Erkennen und die Therapie eines ARDS eine bleibende Herausforderung. Zukünftige Studien an größeren Patientenkollektiven müssen klären, ob die Bestimmung des ELWI mit dem PiCCO-Verfahren hilfreich ist, die Entstehung eines ARDS frühzeitig erkennen und behandeln zu können. N2 - A total of 132 patients with shock were included in this retrospective monocenter study including 75 patients with cardiogenic shock and 57 patients with septic shock. The mean age of the 132 patients was 64 ± 14 years. In order to detect potential predictors for in hospital mortality of patients with cardiogenic shock and septic shock, the following parameters were analysed: age, gender, BMI, cardiovascular risk factors and pre-existing diseases, vital parameters at hospital admission including serum lactate, maximum lactate increase, interventions at hospital admission and thereafter including resuscitation, non-invasive and invasive ventilation, catecholamine therapy and hemodynamic monitoring using the PICCO-system. The major finding of our study was a considerable in-hospital mortality of 50% during a mean hospital stay of 14 days without a significant difference between patients with cardiogenic shock (45%) and patients with septic shock (55%), although patients with cardiogenic shock were significantly older and had a higher prevalence of pre-existing cardiovascular diseases compared to patients with septic shock. Predictors for the in-hospital mortality of patients with cardiogenic shock included maximum serum lactate levels, occurrence of acute renal failure, maximum elevations in serum transaminases as indicator for shock liver, absent possibility of acute myocardial revascularisation and troponin levels at hospital admission as marker for the extent of myocardial injury. Predictors of in hospital mortality in patients with septic shock also included maximum serum lactate levels, need to resuscitate during sepsis as well as extravascular lung-water index (EVLWI). None of the remaining clinical, laboratory and hemodynamic variables predicted mortality in cardiogenic shock or septic shock. The best strategy to decrease the high mortality of cardiogenic shock and septic shock is prevention of these shock entities. For those patients, in whom the vicious circle of shock development has already started, future studies need to clarify, which kind of hemodynamic monitoring combined with clinical findings including bedside echocardiography allows for optimized volume and catecholamine management. For patients with cardiogenic shock, it remains to be clarified whether the considerable in-hospital mortality of 45% in our study can be improved using modern percutaneous implantable cardiovascular assist devices. In patients with septic shock and particularly in patients with pneumogenic shock, early recognition and therapy of ARDS remains to be a challenge. Future studies including large patient cohorts need to clarify whether determination of extravascular lung-water index using the PiCCO system helps to detect and treat a developing ARDS at an early stage. KW - Schock KW - Kardiogener Schock KW - Septischer Schock Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369953 ER - TY - THES A1 - Pickert, Julia Felicia T1 - Untersuchungen zum Einfluss des Insulin-like growth factor Rezeptors auf Signalnetzwerke im Multiplen Myelom T1 - Investigating the influence of the insulin-like growth factor receptor on signalling networks in multiple myeloma N2 - Das MM ist eine maligne Erkrankung, die von biologischer und klinischer Heterogenität geprägt ist. Sie ist durch die monoklonale Vermehrung von Plasmazellen charakterisiert. In vorangegangenen Studien wurde eine Häufung von Mutationen in RTK nachgewiesen. Diese gingen mit einem negativen Einfluss auf das Überleben von MM Patientinnen und Patienten einher. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss des IGF1R an HMZL mittels siRNA-vermitteltem IGF1R-Knockdown untersucht und dessen Effekt auf das Signalnetzwerk mittels Western Blot Analysen ermittelt. Um die Heterogenität des MM besser abzubilden, wurden sechs verschiedenen HMZL ausgewählt. Der IGF1R-Knockdown war in allen HMZL sowohl anhand der Reduktion der IGF1R-Expression als auch der IGF1R-Aktivierung deutlich nachweisbar. Stellvertretend für den PI3K/AKT Signalweg wurde die AKT-Aktivierung untersucht, welche nach IGF1R-Knockdown in allen Linien abnahm. Im Ras/Raf/MEK/ERK Signalweg fiel eine deutliche Reduktion der ERK1/2- und MEK-Aktivierung in den von PCL stammenden HMZL L-363 und MM.1S, sowie in JJN-3 mit der Hochrisikotranslokation t(14;16) auf. Entsprechend der Beobachtungen für die AKT-Aktivierung, nahm die PYK2-Aktivierung in allen HMZL nach IGF1R-Knockdown ab, was auf ein Zusammenspiel von IGF1R, PYK2 und AKT in allen HMZL hindeutet. Zukünftige Untersuchungen werden zeigen, ob IGF1R Inhibitoren alleine oder in Kombination mit z.B. AKT, PYK2 oder Proteasomen-Inhibitoren in bestimmten molekularen MM Subgruppen ein effektives therapeutisches Ziel sind. N2 - MM is a haematological malignancy of great biological and clinical heterogeneity. It is characterised by monoclonal proliferation of plasma cells. The accumulation of mutations in RTK has previously been reported and was associated with a negative impact on MM patient survival. The IGF1R influence on its downstream signaling in HMCL was investigated using a siRNA mediated IGF1R-knockdown and Western Blot analysis. Six different HMCL were chosen to reflect this heterogenous disease. The IGF1R-knockdown successfully reduced both expression and activation level of IGF1R in all HMCL. Furthermore, phosphorylation level of AKT, representing the PI3K/AKT pathway, decreased in all six HMCL following the IGF1R-knockdown. For the analysis of the Ras/Raf/MEK/ERK pathway both ERK1/2 and MEK were selected. Following the IGF1R-knockdown phosphorylation level of ERK1/2 and MEK were reduced in HMCL L-363 and MM.1S, both derived from patients with plasma call leukaemia and in JJN-3 which harbours t(14;16), a high risk translocation. In accordance with decreased activation level in AKT the IGF1R-knockdown resulted in reduced phosphorylation level of PYK2 in all six HMCL suggesting an interaction of IGF1R, PYK2 and AKT. Future research will reveal whether IGF1R inhibition by itself or in combination with e.g. AKT, PYK2 or proteasome inhibitors will be an effective therapeutic target in selected molecular MM subgroups. KW - Plasmozytom KW - Rezeptor KW - Insulin-like Growth Factor KW - Multiples Myelom KW - Insulin like-growth factor Rezeptor KW - Multiple Myeloma Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369815 ER - TY - THES A1 - Dorband, Moritz T1 - Geometric Phases and Factorisation in Quantum Physics and Gravity T1 - Geometrische Phasen und Faktorisierung in Quantenphysik und Gravitation N2 - In this thesis I explore the interplay of geometry and quantum information theory via the holographic principle, with a specific focus on geometric phases in quantum systems like two interacting qubits, and how they relate to entanglement measures and Hilbert space factorisation. I establish geometric phases as an indicator for Hilbert space factorsiation, both in an abstract sense using von Neumann operator algebras as well as applied to the eternal black hole within the AdS/CFT correspondence. For the latter case I show that geometric phases allow to diagnose non-factorisation from a boundary point of view. I also introduce geometric quantum discord as a second geometric measure for non-factorisation and reveals its potential implications for the study of black hole microstates. N2 - In dieser Arbeit untersuche ich das Zusammenspiel von Geometrie und Quanteninformation mit Hilfe des holografischen Prinzips. Dabei konzentriere ich mich besonders auf geometrische Phasen in Quantensystemen wie zwei wechselwirkenden Qubits und darauf, wie sie mit Verschränkungsmaßen und Hilbert-Raum-Faktorisierung zusammenhängen. Ich führe geometrische Phasen als Indikator für die Faktorisierung des Hilbert-Raums ein, sowohl in einem abstrakten Sinne unter Verwendung von von Neumann-Operator-Algebren als auch angewandt auf das ewige Schwarze Loch im Rahmen der AdS/CFT-Korrespondenz. im zweiten Fall zeige ich, dass geometrische Phasen es erlauben, die Nicht-Faktorisierung von der Randperspektive aus zu diagnostizieren. Außerdem führe ich die geometrische Quantendiskordanz als zweites geometrisches Maß für die Nicht-Faktorisierung ein und zeige ihre möglichen Auswirkungen auf die Untersuchung von Mikrozuständen Schwarzer Löcher auf. KW - AdS-CFT-Korrespondenz KW - Schwarzes Loch KW - Quanteninformation KW - VonNeumann-Algebra KW - Berry-Phase KW - Hilbert space factorisation KW - Quantum information KW - AdS/CFT correspondence KW - Geometric phase KW - VonNeumann algebra Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-370937 ER - TY - THES A1 - Dietz, Maximilian T1 - Synthese und Reaktivität neutraler Diboraarene T1 - Synthesis and Reactivity of Neutral Diboraarenes N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Darstellung und Reaktivität neutraler Diboraarene, wobei im ersten Teil die Synthese neuer Metallkomplexe eines cAAC-stabilisierten (cAAC = cyclisches Alkyl(amino)carben) 1,4-Diborabenzols sowie deren Folgereaktivität im Fokus steht. Im zweiten Abschnitt wird die Reaktivität des Diborabenzols und eines cAAC-stabilisierten 9,10-Diboraanthracens gegenüber Hauptgruppenelementverbindungen untersucht und vergleichend gegenübergestellt. Darauffolgend werden neben der Synthese neuer Metallkomplexe des Diboraanthracens auch weitere Reaktivitätsuntersuchungen der Verbindung behandelt. Der letzte Teil der Arbeit befasst sich mit der Darstellung neuartiger neutraler und cAAC-stabilisierter Diboraacene über eine Modulation des π-Systems. Dabei wird der synthetische Zugang zu einem 1,4-Diboranaphthalin und einem 6,13-Diborapentacen ermöglicht und ausgewählte Reaktivitäten beider Verbindungen demonstriert. N2 - The work presented herein deals with the preparation and reactivity of neutral diboraarenes, focusing in the first part on the synthesis of new metal complexes of a cAAC-stabilized (cAAC = cyclic alkyl(amino)carbene) 1,4-diborabenzene and their subsequent reactivity. In the second section, the reactivity of diborabenzene and a cAAC-stabilized 9,10-diboraanthracene towards main group element compounds is investigated in a comparative study. Subsequently, in addition to the synthesis of new metal complexes of diboraanthracene, further reactivity studies of the compound are also discussed. The last part of the work covers the preparation of novel neutral and cAAC-stabilized diboraacenes via modulation of the π system. Synthetic access to a 1,4-diboranaphthalene and a 6,13-diborapentacene is provided and selected reactivity patterns of both compounds are demonstrated. KW - Bor KW - Aromaten KW - Metallkomplexe KW - Diborabenzol KW - Diboraarene KW - Diboraacene KW - Arenkomplexe KW - Biradikale Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-321098 ER - TY - THES A1 - Beudert, Matthias T1 - Bioinspired Modification and Functionalization of Hydrogels for Applications in Biomedicine T1 - Biologisch-inspirierte Modifizierung und Funktionalisierung von Hydrogelen für Anwendungen in der Biomedizin N2 - Over the years, hydrogels have been developed and used for a huge variety of different applications ranging from drug delivery devices to medical products. In this thesis, a poly(2-methyl-2-oxazoline) (POx) / poly(2-n-propyl-2-oxazine) (POzi) bioink was modified and analyzed for the use in biofabrication and targeted drug delivery. In addition, the protein fibrinogen (Fbg) was genetically modified for an increased stability towards plasmin degradation for its use as wound sealant. In Chapter 1, a thermogelling, printable POx/POzi-based hydrogel was modified with furan and maleimide moieties in the hydrophilic polymer backbone facilitating post-printing maturation of the constructs via Diels-Alder chemistry. The modification enabled long-term stability of the hydrogel scaffolds in aqueous solutions which is necessary for applications in biofabrication or tissue engineering. Furthermore, we incorporated RGD-peptides into the hydrogel which led to cell adhesion and elongated morphology of fibroblast cells seeded on top of the scaffolds. Additional printing experiments demonstrate that the presented POx/POzi system is a promising platform for the use as a bioink in biofabrication. Chapter 2 highlights the versatility of the POx/POzi hydrogels by adapting the system to a use in targeted drug delivery. We used a bioinspired approach for a bioorthogonal conjugation of insulin-like growth factor I (IGF-I) to the polymer using an omega-chain-end dibenzocyclooctyne (DBCO) modification and a matrix metalloprotease-sensitive peptide linker. This approach enabled a bioresponsive release of IGF-I from hydrogels as well as spatial control over the protein distribution in 3D printed constructs which makes the system a candidate for the use in personalized medicine. Chapter 3 gives a general overview over the necessity of wound sealants and the current generations of fibrin sealants on the market including advantages and challenges. Furthermore, it highlights trends and potential new strategies to tackle current problems and broadens the toolbox for future generations of fibrin sealants. Chapter 4 applies the concepts of recombinant protein expression and molecular engineering to a novel generation of fibrin sealants. In a proof-of-concept study, we developed a new recombinant fibrinogen (rFbg) expression protocol and a Fbg mutant that is less susceptible to plasmin degradation. Targeted lysine of plasmin cleavage sites in Fbg were exchanged with alanine or histidine in different parts of the molecule. The protein was recombinantly produced and restricted plasmin digest was analyzed using high resolution mass spectrometry. In addition to that, we developed a novel time resolved screening protocol for the detection of new potential plasmin cleavage sites for further amino acid exchanges in the fibrin sealant. N2 - Hydrogele wurden im Laufe der Jahre für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Verabreichung von Medikamenten bis hin zu medizinischen Produkten, entwickelt und eingesetzt. In dieser Arbeit wurde eine Poly(2-methyl-2-oxazolin) POx) / Poly(2-n-propyl-2- oxazin) (POzi) Biotinte modifiziert und für den Einsatz in der Biofabrikation und für die gezielte Verabreichung von Medikamenten analysiert. Außerdem wurde das Protein Fibrinogen (Fbg) gentechnisch verändert, um seine Stabilität gegenüber dem Plasminabbau in seiner Funktion als Wundkleber zu erhöhen In Kapitel 1 wurde ein thermogelierendes, druckbares Hydrogel auf POx/POzi-Basis mit Furan- und Maleimid-Funktionen im hydrophilen Polymerrückgrat modifiziert, was die Reifung der Konstrukte nach dem Druck durch Diels-Alder-Chemie bewirkt. Die Modifizierung ermöglichte eine langfristige Stabilität der Hydrogele in wässrigen Lösungen, was für Anwendungen im Bereich der Biofabrikation oder im Tissue Engineering erforderlich ist. Darüber hinaus haben wir RGD-Peptide in das Hydrogel integriert, was zur Zelladhäsion und einer verlängerten Morphologie von Fibroblasten, die auf den Gelen ausgesät wurden, führte. Weitere Druckexperimente zeigen außerdem, dass das POx/POzi-System eine vielversprechende Plattform für den Einsatz als Biotinte in der Biofabrikation ist. Kapitel 2 unterstreicht die Vielseitigkeit der POx/POzi-Hydrogele, indem das System für die gezielte Abgabe von Medikamenten angepasst wird. Wir verwendeten einen von der Natur inspirierten Ansatz für eine biorthogonale Konjugation vom Insuline-like Growth Factor I (IGF- I) an das Polymer unter Verwendung einer Dibenzocyclooctin-Modifikation des Polymers am Ende der Omega-Kette und eines Matrix-Metalloproteasen-empfindlichen Peptid-Linkers. Dieser Ansatz ermöglichte eine bioresponsive Freisetzung von IGF-I aus Hydrogelen sowie eine räumliche Kontrolle über die Proteinverteilung in 3D-gedruckten Konstrukten, was das System zu einem Kandidaten für den Einsatz in der personalisierten Medizin macht. Kapitel 3 gibt einen allgemeinen Überblick über die Notwendigkeit von Wundversiegelungsmitteln und die derzeit auf dem Markt befindlichen Generationen von Fibrinklebern einschließlich der Vorteile und Herausforderungen. Darüber hinaus werden Trends und potenzielle neue Strategien zur Lösung aktueller Probleme und zur Erweiterung der Toolbox für künftige Generationen von Fibrinklebern aufgezeigt. In Kapitel 4 werden die Konzepte der rekombinanten Proteinexpression und des Molecular Engineering auf eine neue Generation von Fibrin Wundklebern angewandt. In einer Proof-of- Concept-Studie haben wir ein neues rekombinantes Fbg Expressionsprotokoll und eine Fbg Mutante entwickelt, die weniger anfällig für einen Abbau durch Plasmin ist. Gezielte Lysine in Plasmin-Schnittstellen in Fbg wurde entweder durch Alanin oder Histidin in unterschiedlichen Teilen des Moleküls ausgetauscht. Das Protein wurde rekombinant hergestellt und eine verminderte Schnittrate wurde mittels hochauflösender Massenspektrometrie gezeigt. Zusätzlich haben wir ein neues zeitaufgelöstes Screening-Protokoll entwickelt, mit dem sich neue potenzielle Plasmin-Spaltstellen für weitere Aminosäurenaustausche in Fibrin-Klebern auflösen lassen. KW - Hydrogel KW - Targeted drug delivery KW - 3 D bioprinting KW - Hydrogels KW - Modification KW - Bioinks KW - Fibrinogen KW - Drug Delivery Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-322887 ER - TY - THES A1 - Elsner, Vianne T1 - Vergleich von Selbst- und Fremdeinschätzung hinsichtlich der kommunikativen Kompetenz von Medizinstudenten in einem Anamnesegespräch mit Schauspielpatienten T1 - Comparison of self-assessment and external assessment of the communicative competence of medical students in a medical interview with simulated patients N2 - Das Verständnis der Beziehung zwischen Arzt und Patient befindet sich im Wandel. Die Patientenorientiertheit gewinnt an Relevanz, wobei insbesondere die Arzt-Patienten-Kommunikation in den Fokus rückt. Es ist belegt, dass eine effektive Kommunikation einen positiven Einfluss auf den emotionalen und den physiologischen Zustand des Patienten hat. Folglich wurde in den letzten Jahren auch hierzulande der Bereich Kommunikation in der universitären Ausbildung von Ärzten zunehmend thematisiert - seit der Änderung der Approbationsordnung 2012 ist die Gesprächsführung offiziell Gegenstand der ärztlichen Ausbildung. Das Studium ist jedoch nach wie vor stark vom technisch-naturwissenschaftlichen Paradigma der Medizin geprägt. Die Fähigkeit, sich selbst hinsichtlich seiner kommunikativen Fähigkeiten einzuschätzen, stellt ein wichtiges Merkmal angehender Ärzte dar. Bestehende Studien zeigen auf, dass bei Medizinstudenten Diskrepanzen zwischen der Selbst- und der Fremdeinschätzung in unterschiedlichen Kompetenzfeldern bestehen. Um aus Fehlern lernen zu können, benötigt es zum einen die Fähigkeit zur Eigenreflexion. Ergänzend wird ein regelmäßiger Abgleich der Selbsteinschätzung mit einer Fremdeinschätzung im Sinne einer „Realitätskonfrontation“ benötigt. Durch das Feedback können individuelle Differenzen hinsichtlich der kommunikativen Fähigkeiten aufgezeigt, um dadurch dem Studenten den Anreiz zu geben, eine fortwährende Weiterbildung der eigenen kommunikativen Fähigkeiten bereits im Studium zu etablieren. In der vorliegenden Studie wurde daher untersucht, inwieweit die Selbsteinschätzung von einem Studenten nach einem Anamnesegespräch mit der Fremdeinschätzung übereinstimmt. Hierfür wurde ein Anamnesegespräch mit einem Schauspielpatienten durch den Studenten, einen Experten sowie den betroffenen Schauspielpatienten bewertet. Mittels Cohens Kappa wurde die Übereinstimmung zwischen den Raterpaaren Student und Experte, Student und Schauspielpatient sowie der Fremdeinschätzung zwischen Schauspielpatient und Experte berechnet. Ergänzend wurde der Einfluss der Variablen Selbstwirksamkeit (allgemein und spezifisch hinsichtlich der Anamneseerhebung), Empathie, Geschlecht, Alter und berufliche Vorerfahrung auf die Übereinstimmung von Selbst- und Fremdeinschätzung untersucht. Es konnte eine geringe Übereinstimmung zwischen allen drei Raterpaaren (Student & Experte, Student & Schauspielpatient sowie Schauspielpatient & Experte) nachgewiesen werden. Die geringste Übereinstimmung zeigte sich zwischen der Selbst- und Fremdeinschätzung von Student und Experte, die größte Übereinstimmung in der Fremdeinschätzung zwischen Schauspielpatient und Experte. Die Hypothese bezüglich der Überschätzung der Studenten im Vergleich zur Fremdeinschätzung wurde nicht bestätigt. Weiter konnte eine höhere Übereinstimmung zwischen Selbst- und Fremdeinschätzung des Schauspielpatienten bei Studenten mit einem höheren Maß an Empathie gezeigt werden. Bezüglich des Geschlechterunterschiedes konnte nachgewiesen werden, dass weibliche Studenten eine höhere Übereinstimmung zwischen Selbst- und Fremdeinschätzung mit Schauspielpatienten aufweisen. Auch in der Fremdeinschätzung durch Schauspielpatienten und Experten ist bei weiblichen Studenten eine höhere Übereinstimmung zu finden. Die Variablen Selbstwirksamkeit, Alter, berufliche Vorerfahrung sowie Selbstwirksamkeit hinsichtlich der Anamneseerhebung zeigen keine statistisch signifikanten Zusammenhänge mit der Übereinstimmung zwischen Selbst- und Fremdeinschätzung. Der Vergleich zwischen der Gruppe, die ein Anamnesegespräch führte, und derjenigen, die kein Anamnesegespräch führte, zeigte, dass Studenten mit einer höheren Selbstwirksamkeit eher ein Gespräch führten. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass angehende Ärzte Rückmeldung bezüglich ihrer kommunikativen Kompetenz benötigen, um durch die Fremdeinschätzung das Selbstbild ihrer Kompetenz erweitern zu können. Über etwaige Diskrepanzen zwischen Fremdeinschätzung und Selbsteinschätzung erhalten sie konkretes Feedback, so dass das Kommunikationstraining an ihre individuellen Lernbedarfe angepasst werden kann. Hierfür ist der Vergleich der Selbsteinschätzung eines Schauspielpatientengespräches mit der Fremdeinschätzung eine gut in der Ausbildungspraxis einzusetzende Methode. N2 - The understanding of the relationship between physician and patient is undergoing a change. Patient orientation is becoming increasingly relevant, with a particular focus on physician-patient communication. It has been proven that an effective communication has a positive influence on the patient's emotional and physiological state. As a result, in recent years, the area of communication has also been increasingly addressed in the university training of doctors in this country - since the amendment of the licensing regulations in 2012, communication skills have officially become part of medical training. However, medical studies are still strongly influenced by the technical and scientific paradigm of medicine. The ability to assess their own communication skills is an important characteristic of future doctors. Existing studies show that there are discrepancies between medical students' self-assessment and external assessment in various areas of competence. On the one hand, the ability to self-reflect is required in order to learn from mistakes. In addition, a regular comparison of the self-assessment with an external assessment in the sense of a “reality check” is required. Feedback can highlight individual differences in communication skills, thereby giving students the incentive to establish continuous further training of their own communication skills during their studies. The present study therefore investigated the extent to which a student's self-assessment after an anamnesis interview corresponds to the external assessment. For this purpose, an anamnesis interview with an acting patient was evaluated by the student, an expert and the acting patient concerned. Cohen's kappa was used to calculate the agreement between the rater pairs student and expert, student and drama patient as well as the external assessment between simulated patient and expert. In addition, the influence of the variables self-efficacy (in general and specifically with regard to taking the medical history), empathy, gender, age and previous professional experience on the agreement between self-assessment and external assessment was investigated. A low level of agreement was found between all three pairs of raters (student & expert, student & simulated patient and simulated patient & expert). The lowest agreement was found between the self-assessment and external assessment of the student and expert, while the greatest agreement was found in the external assessment between the simulated patient and expert. The hypothesis regarding the overestimation of the students in comparison to the external assessment was not confirmed. Furthermore, a higher agreement between self-assessment and external assessment of the simulated patient was shown for students with a higher degree of empathy. With regard to the gender difference, it was shown that female students have a higher agreement between self-assessment and external assessment with the simulated patients. Female students also showed a higher level of agreement in the external assessment by simulated patients and experts. The variables self-efficacy, age, previous professional experience and self-efficacy with regard to taking a medical history show no statistically significant correlations with the agreement between self-assessment and external assessment. The comparison between the group that conducted a medical history interview and those that did not, showed that students with higher self-efficacy were more likely to conduct an interview. The results of this study make it clear that medical students need feedback on their communicative competence in order to be able to expand their self-image of their competence through external assessment. They receive concrete feedback on any discrepancies between external and self-assessment so that the communication training can be adapted to their individual learning needs. Comparing the self-assessment of a simulated patient interview with the external assessment is a method that can be used effectively in training practice. KW - Arzt-Patient-Beziehung KW - Medizinstudent KW - Medizinische Ausbildung KW - Kommunikation KW - Arzt-Patienten Kommunikation Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-349737 ER - TY - THES A1 - Kanmegne Tamga, Dan Emmanuel T1 - Modelling Carbon Sequestration of Agroforestry Systems in West Africa using Remote Sensing T1 - Modellierung der Kohlenstoffbindung von agroforstwirtschaftlichen Systemen in Westafrika mittels Fernerkundung N2 - The production of commodities such as cocoa, rubber, oil palm and cashew, is the main driver of deforestation in West Africa (WA). The practiced production systems correspond to a land managment approach referred to as agroforestry systems (AFS), which consist of managing trees and crops on the same unit of land.Because of the ubiquity of trees, AFS reported as viable solution for climate mitigation; the carbon sequestrated by the trees could be estimated with remote sensing (RS) data and methods and reported as emission reduction efforts. However, the diversity in AFS in relation to their composition, structure and spatial distribution makes it challenging for an accurate monitoring of carbon stocks using RS. Therefore, the aim of this research is to propose a RS-based approach for the estimation of carbon sequestration in AFS across the climatic regions of WA. The main objectives were to (i) provide an accurate classification map of AFS by modelling the spatial distribution of the classification error; (ii) estimate the carbon stock of AFS in the main climatic regions of WA using RS data; (iii) evaluate the dynamic of carbon stocks within AFS across WA. Three regions of interest (ROI) were defined in Cote d'Ivoire and Burkina Faso, one in each climatic region of WA namely the Guineo-Congolian, Guinean and Sudanian, and three field campaigns were carried out for data collection. The collected data consisted of reference points for image classification, biometric tree measurements (diameter, height, species) for biomass estimation. A total of 261 samples were collected in 12 AFS across WA. For the RS data, yearly composite images from Sentinel-1 and -2 (S1 and S2), ALOS-PALSAR and GEDI data were used. A supervised classification using random forest (RF) was implemented and the classification error was assessed using the Shannon entropy generated from the class probabilities. For carbon estimation, different RS data, machine learning algorithms and carbon reference sources were compared for the prediction of the aboveground biomass in AFS. The assessment of the carbon dynamic was carried between 2017 and 2021. An average carbon map was genrated and use as reference for the comparison of annual carbon estimations, using the standard deviation as threshold. As far as the results are concerned, the classification accuracy was higher than 0.9 in all the ROIs, and AFS were mainly represented by rubber (38.9%), cocoa (36.4%), palm (10.8%) in the ROI-1, mango (15.2%) and cashew (13.4%) in ROI-2, shea tree (55.7%) and African locust bean (28.1%) in ROI-3. However, evidence of misclassification was found in cocoa, mango, and shea butter. The assessment of the classification error suggested that the error level was higher in the ROI-3 and ROI-1. The error generated from the entropy was able to reduced the level of misclassification by 63% with 11% of loss of information. Moreover, the approach was able to accuretely detect encroachement in protected areas. On carbon estimation, the highest prediction accuracy (R²>0.8) was obtained for a RF model using the combination of S1 and S2 and AGB derived from field measurements. Predictions from GEDI could only be used as reference in the ROI-1 but resulted in a prediction error was higher in cashew, mango, rubber and cocoa plantations, and the carbon stock level was higher in African locust bean (43.9 t/ha), shea butter (15 t/ha), cashew (13.8 t/ha), mango (12.8 t/ha), cocoa (7.51 t/ha) and rubber (7.33 t/ha). The analysis showed that carbon stock is determined mainly by the diameter (R²=0.45) and height (R²=0.13) of trees. It was found that crop plantations had the lowest biodiversity level, and no significant relationship was found between the considered biodiversity indices and carbon stock levels. The assessment of the spatial distribution of carbon sources and sinks showed that cashew plantations are carbon emitters due to firewood collection, while cocoa plantations showed the highest potential for carbon sequestration. The study revealed that Sentinel data could be used to support a RS-based approach for modelling carbon sequestration in AFS. Entropy could be used to map crop plantations and to monitor encroachment in protected areas. Moreover, field measurements with appropriate allometric models could ensure an accurate estimation of carbon stocks in AFS. Even though AFS in the Sudanian region had the highest carbon stocks level, there is a high potential to increase the carbon level in cocoa plantations by integrating and/or maintaining forest trees. N2 - Die Produktion von Rohstoffen wie Kakao, Kautschuk, Ölpalmen und Cashew ist die Hauptursache fur die Entwaldung in Westafrika (WA). Die verwendeten Produktionssyteme entsprechen einem Landbewirtschaftungskonzept, welches als Agroforstsysteme (AFS) bezeichnet wird und darin besteht, Baume und Nutzpflanzen auf der gleichen Landeinheit zu bewirtschaften. Aufgrund der kohlenstoffbindung durch Baumen sind AFS als praktikable Losung fur den Klimaschutz anerkannt, die Vielfalt der AFS in Bezug auf ihre Zusammensetzung, Struktur un raumliche Verteilung erschwert jedoch eine genaue Schatzung der Kohlenstoffvorrate. Hier konnen Daten und Methoden der satellitenbasierten Erdbeobachtung ansetzten. Ziel dieser Forschungsarbeit ist es daher, einen fernerkundungs-basierten Ansatz fur die Schatzung der Kohlenstoffbindung in AFS in den Klimaregionen von WA vorzuschlagen. Die Hauptziele waren (i) die Erstellung einer genauen Klassifizierungskarte von AFS durch Modellierung der raumlichen verteilung des Klassifizierungsfehlers; (ii) die Shatzung des Kohlenstoffbestands von AFS in den wichtigsten Klimaregionen von WA unter Verwendung von Fernerkundungs-daten (RS); (iii) die Bewertung der raumlichen Verteilung von Kohlenstoffquellen und -senken innerhalb von AFS in ganz WA. Fur jede Klimaregion in West Afrika wurden drei Regionen von Interesse (ROI) festgelegt, namlich die guineisch-kongolesische (ROI 1), die guineische (ROI 2) und die sudanesische Region (ROI 3) in Côte d'Ivoire und Burkina Faso, und es wurden drei Feldkampagnen zur Datenerhebung durchgefuhrt. Die gesammelten Daten bestanden aus Referenzpunkten fur die Bildklassifizierung und biometrischen Messungen (Durchmesser, Hohe, Artname) zur Schatzung der Biomasse. Insgesamt wurden 261 Proben in 12 AFS in ganz WA gesammelt. Fur die RS-Daten wurden jahrliche Komposite von Sentinel-1 und -2 (s1 und S3), ALOS-PALSAR und GEDI-Daten verwendet. Es wurde eine uberwachte Klassifizierung mit Random Forest (RF) algorithmus durch gefuhrt, und der Klassifizierungsfehler wurde anhand der aus den Klassenwahrscheinlichkeiten generierten Shannon-Entropie bewertet. Fur die Kohlenstoffschatzung wurden verschiedene RS-Daten, Algorithmen fur maschinelles Lernen und Kohlenstoff-Referenzquellen fur die Vorhesage des Kohlenstoffs in AFS verglichen. Die Bewertung der raumlichen Verteilung von Kohlenstoffsenken und -quellen basierte auf der Bewertung von Anomalien in der Kohlenstoffdynamik zwischen 2017 und 2021. Es wurde eine Karte zum durchschnittliche gebundenen Kohkenstoff erstellt, und die jahrliche Differenz wurde verwendet, um Kohlenstoffsenken und -quellen zu identifizieren. Die Klassifizierungsgenauigkeit war in allen ROI hoher als 0.9, in der Region dominierten Kautschuk (38.9%), Kakao (36.4%), Palme (10.8%) in ROI-1, Mango (15.2%) und Cashew (13.4%) in ROI-2, Sheabaum (55.7%) und Johannisbrot (28.1%) in ROI-3. Hinweise auf eine Fehlklassifizierung wurden vor allem bei Kakao, Mango un Sheabutter gefunden. Die Bewertung des Klassifizierungsfehlers ergab, dass das Fehlerniveau in ROI-3 und ROI-1 hoher war. Der aus der Entropie generiete Fehler konnte das Ausmass der Fehlklassifizierung reduzieren, ohne die gut klassifizierten Pixel zu beeintrachtigen. Ausserdem war der Ansatz in der Lage, Eingriffe in Schutzgebiete zuverlassig un akkurat zu erkennen. Was die Kohlenstoffschatzung betrifft, so wrude die hochste Vorhersagegenauigkeit (R²> 0.8)bei der Kombination von S1 und S2 mit Random Forest und AGB aus Feldmessungen erzielt. Vorhersagen von GEDI konnten nur als Referenz in der ROI verwendet werden, fuhrten aber zu einem Vorhersagefehler bei Cashew-, Mango-, Kautschuk- und Kakaoplantagen hoher war und der Kohlenstoffbestand bei Johannisbrot (43.9t/ha), Sheabutter (15 t/ha), Cashew (13.8 t/ha), Mango (12.8t/ha), Kakao (7.51 t/ha) und Kautschuk (7.33 t/ha) hoher war. Die Analyse zeigte, dass der Kohlenstoffbestand hauptsachlich durch den Durchmesser (R²=0.45) und die Hohe (R²=0.13) der Baume beeinflusst wird. Zudem wurde festgestellt, dass Plantagenkulturen die geringste Biodiversitat aufweisen, und es wurde kein signifikanter Zusammenhang zwischen Biodiversitatsindizes und Kohlenstoffvorraten festgestellt. Die Bewertung der raumlichen Verteilung von Kohlenstoffquellen und -senken zeigte, dass Cashew ein Kohlenstoffemittent ist, da in dieser Region Brennholz gesammelt wird, wahrend Kakaoplantagen wichtige Kohlenstoffsenken sind. Die Studie ergab zudem, dass Sentinel-Daten zur Unterstutzung eines RS-basierten Ansatzes fur die Modellierung der Kohlenstoffbindung in AFS verwendet werden konnten. Die Entropie konnte zur Kartierung von Anbauplantagen und zur uberwachen von Schutzgebiete verwendet werden. Daruber hinaus gewahrleisten feldmessungen mit geeigneten allometrischen Modellen eine genaue Schatzung der Kohlenstoffvorrate in AFS. Die AFS in der sudanesischen Region weisen die hochsten Kohlenstoffvorrate auf, aber es besteht die Moglichkeit, den Kohlenstoffgehalt in Kakaoplantagen durch die Integration und/oder Erhaltung von Waldbaumen zu erhoehen. KW - Sequestrierung KW - Fernerkundung KW - Westafrika KW - carbon sequestration KW - agroforestry systems KW - remote sensing KW - West Africa Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369269 ER - TY - THES A1 - Makowski, Lisa Maria T1 - Erfahrungen von HausärztInnen mit der COVID-19-Pandemie und deren Folgen auf die PatientInnenversorgung – eine qualitative Studie T1 - GPs' experiences of the COVID-19 pandemic and its impact on patient care - a qualitative study N2 - HausärztInnen sind für die Primärversorgung von PatientInnen mit COVID-19 zuständig. Zum Zeitpunkt der Planung und Durchführung dieser Studie ließen sie kaum Untersuchungen zu den Erfahrungen von HausärztInnen während der ersten Pandemiewelle finden. Das Ziel der Arbeit war, durch eine qualitative Datenerhebung Einblicke zu gewinnen, wie HausärztInnen die ersten Monate der COVID-19-Pandemie erlebt haben. Die Untersuchung war Teil einer übergeordneten Querschnittsstudie, in der Erhebungen mit strukturierten Fragebögen und qualitativen Befragungen stattfanden. Für den qualitativen Abschnitt wurden semistrukturierte Interviews mit 22 HausärztInnen aus vier Bundesländern durchgeführt. Die Einladung zur Teilnahme erfolgte mit der Aussendung von Fragebögen im Rahmen der quantitativen Datenerhebung. Die Daten wurden anhand der inhaltlich strukturierenden qualitativen Inhaltsanalyse nach Kuckartz ausgewertet. In der Studie zeigte sich, dass HausärztInnen ihr Praxismanagement und ihre PatientInnenversorgung in der Pandemie rasch umstrukturieren mussten. Mangel an Schutzmaterialien, die Trennung infektiöser PatientInnen und schnell wechselnde Vorgaben wurden als große Herausforderungen identifiziert. In den Interviews wurden außerdem Bedenken über die Folgen der sozialen Distanzierung auf die therapeutische Beziehung geäußert. Teamarbeit in der Praxis und kollegialer Austausch in Gemeinschaftspraxen stellten besonders wichtige Faktoren dar, um die zahlreichen Herausforderungen zu überwinden. Die Teilnehmenden nahmen sich selbst als Vorbilder mit einer hohen Verantwortung für die Gesundheit ihrer PatientInnen wahr.. Sie betonten die Relevanz von klaren und konsistenten Regelungen durch den öffentlichen Gesundheitsdienst sowie von zuverlässigen Informationen. Um die hausärztliche Versorgung in zukünftigen Pandemien zu unterstützen, sollten bürokratische Hürden so weit wie möglich reduziert und verständliche Informationen bereitgestellt werden. Da HausärztInnen eine zentrale Rolle in der Beratung und Therapie von PatientInnen mit COVID-19 spielten, erscheint deren konsistente Einbeziehung in Entscheidungsprozesse durch Institutionen des öffentlichen Gesundheitsdienstes von besonderer Wichtigkeit. N2 - General practitioners (GPs) are responsible for providing primary care for patients with COVID-19. At the time of planning and conducting this study, little was known about the experiences of GPs during the first wave of the pandemic. In this qualitative study, the aim was to gain insight into GPs’ experiences of the first months of the COVID-19 pandemic. The investigation was part of a cross-sectional study, using questionnaires and qualitative interviews. In the qualitative study, semi-structured interviews were conducted with 22 GPs from four federal states. The participants were invited to participate by sending out the quantitative surveys. Data was analysed using Kuckartz’s qualitative structuring content analysis. The study showed that GPs had to quickly restructure their practice routines and patient care during the pandemic. Lack of personal protective equipment, separation of infectious patients and rapidly changing guidelines were identified as major barriers. In the interviews, GPs expressed concerns about how social distancing might affect the therapeutic relationship. Teamwork in the practice and collegial exchange were important factors in overcoming numerous challenges. The participants perceived themselves as role models with a high responsibility for the health of their patients. They stressed the relevance of clear and consistent guidance by health authorities and reliable information. To support primary care in future health crises, bureaucratic hurdles should be reduced as much as possible and clear information should be provided. As GPs played a key role in providing care for patients with COVID-19, their consistent involvement in decision-making processes from health authorities seems particularly important. KW - Hausarzt KW - COVID-19 KW - Qualitative Methode KW - Hausarzt/-ärztin KW - Qualitative Studie KW - COVID-19-Pandemie Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-371233 ER - TY - THES A1 - Weis, Philipp T1 - Translationale Untersuchung zur Anwendung der durchflusszytometrischen Bestimmung \(Aspergillus\) \(fumigatus\) spezifischer T-Zellen in der Diagnostik von Aspergillosen T1 - Translational study on the application of flow cytometric detection of \(Aspergillus\) \(fumigatus\) specific T-cells in the diagnosis of aspergillosis N2 - Bei Patienten mit invasiver Aspergillose fanden sich gegenüber gesunden Probanden deutlich erhöhte Werte A. fumigatus spezifischer CD154+/CD4+ Zellen. Die Anwendbarkeit dieses Assays im klinischen Routinebetrieb und bei gegenüber A. fumigatus epxonierten Probanden und Patienten sollte in dieser translationalen Arbeit untersucht werden. Für den vorbeschriebenen Assay zur Bestimmung CD154+/CD4+ Zellen aus aufgereinigten PBMCs zeigt diese Arbeit eine signifikant reduzierte Detektionsrate nach Blutprobenlagerung von über 2 Stunden. In der Literatur beschriebene Verfahren zur verlängerten Lagerungszeit von heparinisierten Blutproben mittels vorhergehender Dilution und Agitation ermöglichen keine Verlängerung präanalytischer Lagerungszeiten über 6 Stunden. Die Kryokonservierung frisch aufbereiteter PBMCs bei −20 C vor Bestimmung A. fumigatus spezifischer T-Zellen wird als Versandmöglichkeit in einem multizentrischen Setting gezeigt. Um die klinische Anwendbarkeit zu verbessern, wird ein Vollblutprotokoll zur Detektion A. fumigatus spezifischer CD154+/CD4+ Zellen demonstriert, das die Verwendung von bettseitig mit Vollblut beimpften Blutmonovetten mit vorgelegtem A. fumigatus-Lysat ermöglicht. Die Anwendung des Assays zur Bestimmung A. fumigatus spezifischer T-Zellen wurde bei hämatoonkologischen Patienten vor und drei Monate nach Stammzelltransplantation untersucht. Insbesondere eine reduzierte Zellzahl der gemessenen Lymphozyten ist hier ein limitierender Faktor der erfolgreichen Messung. Aufgrund der generell nied- rigen Erfolgsrate von 20 % bzw. 54 % vor bzw. nach HSCT ist die Anwendbarkeit des Assays in diesem Kollektiv fraglich. Die Erhebung von Expositionsfaktoren gesunder Probanden gegenüber A. fumigatus ermöglicht die Einteilung in eine schwach und stark gegenüber A. fumigatus exponierte Gruppe mit signifikant erhöhtem Anteil A. fumigatus spezifischer CD154+/CD4+ Zellen. Hierzu trägt insbesondere das Vorliegen antigenspezifischer T-Gedächtniszellen als Korrelat einer langfristigen Exposition bei. Retrospektiv fand sich auch nach kurzfris- tiger beruflicher Exposition ein Anstieg CD154+/CD4+ spezifischer T-Zellen. Dies legt eine Verwendung CD154+/CD4+ spezifischer T-Zellen als Biomarker in Bereichen der umweltmedizinischen Abklärung von Schimmelpilzexposition oder der Diagnostik allergischer Erkrankungen nahe. N2 - In patients with invasive aspergillosis, significantly elevated levels of A. fumigatus specific CD154+/CD4+ cells were found compared to healthy subjects. This translational study aimed to investigate the applicability of this assay in clinical routine practice, as well as in subjects and patients exposed to A. fumigatus. For the previously described assay for determining CD154+/CD4+ cells from purified PBMCs, this study demonstrates a significantly reduced detection rate after blood sample storage for more than 2 hours. Methods described in the literature for extending the storage time of heparinized blood samples through prior dilution and agitation do not allow for pre-analytical storage times beyond 6 hours. Cryopreservation of freshly prepared PBMCs at −20°C before determining A. fumigatus-specific T-cells is presented as a shipping option in a multicenter setting. To improve clinical applicability, a whole-blood protocol for the detection of A. fumigatus-specific CD154+/CD4+ cells is demonstrated, enabling the use of blood monovettes preloaded with A. fumigatus lysate for bedside inoculation with whole blood. The application of the assay for determining A. fumigatus specific T-cells was examined in hemato-oncological patients before and three months after stem cell transplantation. A particularly limiting factor for successful measurement in this context is the reduced cell count of measured lymphocytes. Due to the generally low success rate of 20% before and 54% after HSCT, the applicability of the assay in this cohort is questionable. The assessment of A. fumigatus exposure factors in healthy subjects allows for classification into a group with weak and strong A. fumigatus exposure, with a significantly increased proportion of A. fumigatus specific CD154+/CD4+ cells. The presence of antigen-specific memory T-cells, as a correlate of long-term exposure, particularly contributes to this. Retrospectively, an increase in CD154+/CD4+ specific T-cells was also observed after short-term occupational exposure. This suggests that CD154+/CD4+ specific T-cells could be used as biomarkers in environmental medicine assessments of mold exposure or in the diagnosis of allergic diseases. KW - Aspergillus fumigatus KW - Durchflusscytometrie KW - Aspergillose KW - Immunologie KW - T-Zellimmunität KW - CD154 Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-371145 ER - TY - THES A1 - Kußberger, Julia Bettina T1 - Protein - Biomarker zur Unterscheidung zwischen unipolarer und bipolarer Depression T1 - Protein - Biomarkers for Differentiating Between Unipolar and Bipolar Depression N2 - Die Diagnosestellung von unipolarer und bipolarer Depression basiert bis heute ausschließlich auf der Bewertung klinischer Symptome. Objektive biochemische Marker, wie sie bei zahlreichen somatischen Krankheiten zur Diagnosestellung angewendet werden, sind bisher nicht verfügbar. Da sich die beide Krankheitsbilder vor allem in der depressiven Episode stark ähneln, ist eine Unterscheidung in diesem Krankheitsstadium häufig nicht eindeutig möglich. Dies kann zu Fehldiagnosen, einer Verschlechterung des Krankheitsverlaufs, einer erhöhten Krankheitslast und höheren Gesundheitskosten führen. Periphere Biomarker wären daher wertvoll, um die klinische Diagnosestellung zu unterstützen und eine adäquate Behandlung frühzeitige zu ermöglichen. In einer vorherigen Studie der Arbeitsgruppe haben Proteom-Analysen bestimmte Proteine wie den Wachstumsfaktor PDGF-BB und das Thrombospondin TSP-1 identifiziert, die potenziell als Biomarker fungieren könnten. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob sich die Konzentration von PDGF-BB und TSP-1 im Blut zwischen Patient*innen mit unipolarer bzw. bipolarer Depression signifikant unterscheidet. Es konnte gezeigt werden, dass PDGF-BB bei unipolaren Patientinnen signifikant niedriger ist als bei bipolaren Patientinnen und gesunden Kontrollpersonen. Zudem sank die PDGF-BB-Konzentration bei bipolaren Patientinnen während einer remittierten Episode im Vergleich zu einer depressiven Episode signifikant ab. Im Gegensatz dazu zeigte TSP-1 keine signifikanten Unterschiede zwischen den Patient*innengruppen und Kontrollpersonen. Die Arbeit konnte zeigen, dass PDGF-BB das Potenzial hat, als diagnostischer Biomarker für die Unterscheidung zwischen unipolarer und bipolarer Depression zu dienen, während TSP-1 in dieser Hinsicht nicht geeignet erscheint. Weitere Forschung ist jedoch notwendig, um die Rolle von PDGF-BB in der Pathogenese affektiver Erkrankungen besser zu verstehen und seinen Einsatz als Biomarker im klinischen Alltag zu validieren.   N2 - The diagnosis of unipolar and bipolar depression is still based on clinical symptoms. Objective biochemical markers, which are commonly used for diagnosing somatic diseases, are not yet available. Since both conditions, particularly during the depressive phase, exhibit very similar symptoms, distinguishing between them in this stage is often complicated. This can lead to misdiagnosis, a worsening of the disease course, increased disease burden, and higher healthcare costs. Peripheral biomarkers would therefore be of great value in supporting clinical diagnosis and enabling early and appropriate treatment. A previous study by our research group identified proteins such as the growth factor PDGF-BB and thrombospondin TSP-1 through proteomic analysis, which could potentially serve as biomarkers. In the present study, the concentrations of PDGF-BB and TSP-1 in the blood of patients with unipolar and bipolar depression were examined to determine if there were significant differences. The results showed that PDGF-BB levels were significantly lower in unipolar patients compared to bipolar patients and healthy controls. Additionally, PDGF-BB concentrations decreased significantly in bipolar patients during a remitted episode compared to a depressive episode. In contrast, TSP-1 did not show significant differences between the groups studied. The study suggests that PDGF-BB has the potential to serve as a diagnostic biomarker for differentiating between unipolar and bipolar depression, whereas TSP-1 appears less suitable in this context. However, further research is needed to better understand the role of PDGF-BB in the pathogenesis of affective disorders and to validate its clinical utility as a biomarker. KW - Differentialdiagnose KW - Depression KW - Biomarker KW - Affektive Erkrankungen Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-371109 ER - TY - THES A1 - Beck [geb. Liebetanz], Lina T1 - Die Rolle CD8\(^+\) T-Zellen in der Atherosklerose T1 - The role of CD8\(^+\) T cells in atherosclerosis N2 - Atherosklerose ist eine chronisch inflammatorische Erkrankung der Gefäßwände, bei der sowohl die angeborene als auch die erworbene Immunantwort beteiligt ist. Von Monozyten abstammende Makrophagen spielen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung atherosklerotischer Läsionen. Durch die Aufnahme modifizierte Lipide (z.B. oxLDL) werden sie zu Schaumzellen, sezernieren inflammatorische Zytokine und befeuern somit die vaskuläre Entzündungsreaktion. Makrophagen können jedoch auch schützende Funktionen wahrnehmen, bspw. durch die antiinflammatorische Aufnahme apoptotischer Zellen, die Efferozytose. Um den Einfluss CD8+ T-Zellen auf Makrophagen zu bestimmen, wurde ein in vitro Model gewählt, in dem aktivierte CD8+ T-Zellen mit aus Knochenmark isolierten Makrophagen kokultiviert wurden. Zunächst konnte gezeigt werden, dass CD8+ T-Zellen die oxLDL Aufnahme und Schaumzellbildung der Makrophagen fördern, assoziiert mit der gesteigerten Expression des oxLDL Rezeptors CD36 und verminderten Expression des reversen Cholesterintransporters ABCA1. Zusätzlich reduzierten CD8+ T-Zellen die Phagozytose apoptotischer Zellen und die Sekretion des antiinflammatorischen Zytokins IL-10 als Antwort auf die Aufnahme apoptotischer Zellen, was auf eine verminderte Efferozytose hindeutet. Zudem förderten CD8+ T-Zellen die Expression des proinflammatorischen M1-Polarisationsmarker iNOS in Makrophagen und die Sekretion des proatherogenen Chemokins CCL2. Durch die Zugabe neutralisierender Antikörper in die in vitro Kultur konnte gezeigt werden, dass die aufgeführten Prozesse teilweise von den klassischen Effektorzytokinen der CD8+ T-Zellen, INFγ und TNFα, abhängen. Zusammenfassend zeigen unsere Daten, dass CD8+ T-Zellen die Ausbildung eines proatherogenen Phänotyps der Makrophagen, durch die Steigerung der Schaumzellbildung und Förderung der proinflammatorischen Makrophagenpolarisation, sowie die Inhibierung der antiinflammatorischen Efferozytosefunktion, bewirken. N2 - Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease of the vessel wall involving innate and adaptive immune responses. Monocyte-derived macrophages play a key role in atherosclerotic lesion formation, by developing into foam cells upon modified lipid (e.g. oxLDL) ingestion and secreting inflammatory cytokines to further fuel vascular inflammation. However, macrophages also have protective functions such as the anti-inflammatory disposal of apoptotic cells by efferocytosis. To determine the influence of CD8+ T cells on macrophages, we used an in vitro model system where activated CD8+ T cells were co-cultured with bone marrow derived macrophages. We first demonstrated that CD8+ T cells promoted macrophage oxLDL uptake and foam cell formation associated with increased expression of the oxLDL receptor CD36, and decreased expression of the reverse cholesterol transporter ABCA1. CD8+ T cells also reduced macrophage apoptotic cell phagocytosis and anti-inflammatory IL-10 release in response to apoptotic cell engulfment, indicating diminished efferocytosis. Finally, CD8+ T cells promoted expression of the pro-inflammatory M1 polarization marker iNOS in macrophages, as well as secretion of the pro-atherogenic chemokine CCL2. These processes were partially dependent on the CD8+ T cell effector cytokines IFNγ and TNFα, as revealed by the addition of neutralizing antibodies in our in vitro co-culture system. In conclusion, our data shows that CD8+ T cells promote a pro-atherogenic phenotype in macrophages in vitro, increasing their foam cell formation and pro-inflammatory potential while inhibiting efferocytosis. KW - Immunität KW - CD8+ T-Zellen KW - Arteriosklerose KW - Atherosklerose Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-371344 ER - TY - THES A1 - van Dorp, Joel T1 - Site-specific biomolecule modification for directed surface attachment T1 - Ortsspezifische Biomolekülmodifikation zur gezielten Oberflächenanbindung N2 - Site-directed bioorthogonal conjugation techniques have substantially advanced research in numerous areas. Their exceptional value reflects in the extent of applications, that have been realized with spacial-controlled bioorthogonal reactions. Specific labeling of surfaces, proteins, and other biomolecule allows for new generations of drug delivery, tracking, and analyzing systems. With the continuous advance and refinement of available methods, this field of research will become even more relevant in the time to come. Yet, as individual as the desired purpose is, as different can be the most suitable modification strategy. In this thesis, two different bioconjugation approaches, namely CuAAC and factor XIIIa mediated ligation, are used in distinct application fields, featuring eGFP as a model protein showcasing the advantages as well as the challenges of each technique. The introduction of a unique accessible functionality is the most critical feature of a site-specific reaction, and the first considerable hurdle to clear. While most surfaces, peptides, or small molecules might require less expenditure to modulate, equipping large biomolecules like proteins with additional traits requires careful consideration to preserve the molecule’s stability and function. Therefore, the first section of this project comprises the engineering of eGFP via rational design. Initially, wild-type eGFP was subcloned, expressed, and characterized to serve as a reference value for the designed variants. Subsequently, eGFP was mutated and expressed to display a recognition site for factor XIIIa. Additionally, a second mutant harbored a TAG-codon to enable amber codon suppression and consequently the incorporation of the alkyne bearing unnatural amino acid Plk to support a CuAAC reaction. Fluorescence spectroscopy was used to confirm that the fluorescent properties of all expressed muteins were identically equal to wild-type eGFP, which is a reliable marker for the intact barrel structure of the protein. Trypsin digestion and HPLC were deployed to confirm each protein variant's correct sequence and mass. The second part of this work focuses on the conjugation of cargo molecules deploying the chosen approaches. Solid-phase peptide synthesis was used to create a peptide that served as a lysine donor substrate in the crosslinking mechanism of FXIIIa. Additionally, the peptide was provided with a cysteine moiety to allow for highly flexible and simple loading of desired cargo molecules via conventional thiol-Michael addition, thus establishing an adaptive labeling platform. The effective ligation was critically reviewed and confirmed by monitoring the exact mass changes by HPLC. Protocols for attaching payloads such as biotin and PEG to the linker peptide were elaborated. While the biotin construct was successfully conjugated to the model protein, the eGFP-PEG linkage was not achieved judging by SDS-PAGE analysis. Furthermore, featuring isolated peptide sequences, the properties of the FXIIIa-mediated reaction were characterized in detail. Relative substrate turnover, saturation concentrations, by-product formation, and incubation time were comprehensively analyzed through HPLC to identify optimal reaction conditions. CuAAC was successfully used to label the Plk-eGFP mutein with Azide-biotin, demonstrated by western blot imaging. Within the last part of this study, the application of the conjugation systems was extended to different surfaces. As regular surfaces do not allow for immediate decoration, supplementary functionalization techniques like gold-thiol interaction and silanization on metal oxides were deployed. That way gold-segmented nanowires and Janus particles were loaded with enoxaparin and DNA, respectively. Nickel and cobalt nanowires were modified with silanes that served as linker molecules for subsequent small molecule attachment or PEGylation. Finally, the eGFP muteins were bound to a particle surface in a site-specific manner. Beads displaying amino groups were utilized to demonstrate the effective use of FXIIIa in surface modification. Moreover, the bead’s functional moieties were converted to azides to enable CuAAC “Click Chemistry” and direct comparison. Each modification was analyzed and confirmed through fluorescence microscopy. N2 - Techniken zur ortsspezifischen bioorthogonalen Konjugation von Biomolekülen haben die Forschung in zahlreichen Bereichen erheblich vorangebracht. Ihr außerordentlicher Wert spiegelt sich in der Vielzahl der Anwendungen wider, die mit bioorthogonalen Reaktionen realisiert werden konnten. Die kontrollierte Bestückung von Oberflächen, Proteinen und anderen Biomolekülen ermöglicht neue Generationen von Systemen zur Arzneimittelapplikation als auch zu Tracking- und Analyseverfahren. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Verfeinerung der verfügbaren Methoden wird dieses Forschungsgebiet in Zukunft noch mehr an Bedeutung gewinnen. Doch so individuell wie der gewünschte Zweck ist, so unterschiedlich kann auch die am besten geeignete Modifikationsstrategie sein. In dieser Arbeit werden zwei verschiedene Biokonjugationsansätze, nämlich CuAAC und Faktor-XIIIa-vermittelte Ligation, in unterschiedlichen Anwendungsbereichen eingesetzt, wobei eGFP als Modellprotein dient, um sowohl die Vorteile als auch die Herausforderungen der jeweiligen Technik aufzuzeigen. Die Einführung einer genau abgrenzbaren Funktionalität ist das wichtigste Merkmal einer ortsspezifischen Reaktion und die erste große Hürde, die es zu nehmen gilt. Während die meisten Oberflächen, Peptide oder kleinen Moleküle mit geringem Aufwand moduliert werden können, erfordert das Ausstatten von Proteinen mit zusätzlichen Merkmalen sorgfältige Überlegung und weitreichende Kenntnis, um die Stabilität und Funktion der Molekülstruktur zu erhalten. Der erste Abschnitt dieses Projekts umfasst daher das Protein-Engineering von eGFP durch rationales Design. Zunächst wurde der Wildtyp von eGFP subkloniert, exprimiert und charakterisiert, um als Referenzwert für die entworfenen Varianten zu dienen. Anschließend wurde eGFP so mutiert und exprimiert, dass es eine Erkennungsstelle für Faktor XIIIa aufweist. Zusätzlich enthielt eine zweite Mutante ein TAG-Codon, um die Unterdrückung des Amber-Codons und damit den Einbau der Alkin-tragenden unnatürlichen Aminosäure Plk zu ermöglichen, um wiederum eine CuAAC-Reaktion zu unterstützen. Mit Hilfe von Fluoreszenzspektroskopie wurde bestätigt, dass die Fluoreszenzeigenschaften aller exprimierten Muteine identisch mit denen des Wildtyps eGFP sind, was ein zuverlässiger Marker für die intakte Barrel-Struktur des Proteins ist. Trypsinverdau und HPLC wurden eingesetzt, um die korrekte Sequenz und Masse der einzelnen Proteinvarianten zu bestätigen. Der zweite Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf die Konjugation von „Cargo-Molekülen“ unter Verwendung der gewählten Ansätze. Mittels Festphasen-Peptidsynthese wurde ein Peptid hergestellt, das als Lysin-Donor-Substrat im Vernetzungsmechanismus von FXIIIa diente. Zusätzlich wurde das Peptid mit einem Cystein-Element versehen, um eine hochflexible und einfache Beladung mit gewünschten Frachtmolekülen durch konventionelle Thiol-Michael-Addition zu ermöglichen und so eine adaptive Koppelungsplattform zu schaffen. Die effektive Ligation wurde durch die Überwachung der genauen Massenänderungen mittels HPLC kritisch überprüft und bestätigt. Es wurden Protokolle für die Anbringung von Nutzlasten wie Biotin und PEG an das Linker-Peptid ausgearbeitet. Während das Biotin-Konstrukt erfolgreich an das Modellprotein konjugiert wurde, konnte die eGFP-PEG-Bindung nach Auswertung der SDS-PAGE-Analyse nicht erreicht werden. Darüber hinaus wurden anhand der isolierten Peptidsequenzen die Eigenschaften der FXIIIa-vermittelten Reaktion im Detail charakterisiert. Relativer Substratumsatz, Sättigungskonzentrationen, Nebenproduktbildung und Inkubationszeit wurden mittels HPLC umfassend analysiert, um optimale Reaktionsbedingungen zu ermitteln. CuAAC wurde erfolgreich zur Markierung des Plk-eGFP-Muteins mit Azid-Biotin eingesetzt, was durch Western-Blot-Darstellung nachgewiesen wurde. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde die Anwendung der Konjugationssysteme auf verschiedene Oberflächen übertragen. Da normale Oberflächen keine unmittelbare Dekoration erlauben, wurden zusätzliche Funktionalisierungstechniken wie Gold-Thiol-Wechselwirkung und Silanisierung auf Metalloxiden eingesetzt. Auf diese Weise wurden goldsegmentierte Nanowires und Januspartikel mit Enoxaparin bzw. DNA beladen. Nickel- und Kobalt-Nanowires wurden mit Silanen modifiziert, die als Verbindungsmoleküle für die anschließende Anlagerung kleiner Moleküle oder PEGylierung dienten. Schließlich wurden die eGFP-Muteine ortsspezifisch an eine Partikeloberfläche gebunden. Beads mit Aminogruppen wurden verwendet, um den effektiven Einsatz von FXIIIa bei der Oberflächenmodifikation zu demonstrieren. Darüber hinaus wurden die funktionellen Einheiten der Beads in Azide umgewandelt, um eine CuAAC-„Klickchemie" und somit einen direkten Vergleich zu ermöglichen. Jede Modifikation wurde mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie analysiert und bestätigt. KW - Proteinglutamin-Glutamyltransferase KW - Click-Chemie KW - Rekombinantes Protein KW - Nanodraht KW - Bioengineering KW - Surface modification KW - Site-specific modification KW - CuAAC Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369536 ER - TY - THES A1 - Fohmann, Ingo T1 - The Role of Sphingosine 1-phosphate and S1PR1-3 in the Pathophysiology of Meningococcal Meningitis T1 - Die Rolle von Sphingosin 1-Phosphat und S1PR1-3 in der Pathophysiologie der durch Meningokokken ausgelösten Meningitis N2 - Neisseria meningitidis (N. meningitidis) is an obligate human pathogen which causes live-threatening sepsis and meningitis. The fatality rate after meningococcal infection is high and surviving patients often suffer from severe sequelae. To cause meningitis, N. meningitidis must overcome the endothelium of the blood-brain barrier. The bacterium achieves this through the interaction with endothelial surface receptors leading to alternations of the cellular metabolism and signaling, which lastly results in cellular uptake and barrier traversal of N. meningitidis. Sphingosine 1-phosphate (S1P) is a lipid mediator that belongs to the class of sphingolipids and regulates the integrity of the blood-brain barrier through the interaction with its cognate receptors S1P receptors 1-3 (S1PR1-3). In this study, high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS) was used to generate a time-resolved picture of the sphingolipid metabolism in a brain endothelial cell line (hCMEC/D3) upon meningococcal infection. Among various changes, S1P was elevated in the cellular compartment as well as in the supernatant of infected hCMEC/D3s. Analysis of mRNA expression in infected hCMEC/D3s with quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-qPCR) revealed that the increase in S1P could be attributed to the enhanced expression of the S1P-generating enzyme sphingosine kinase 1 (SphK1). Antibody-based detection of SphK1 protein or phosphorylation at SphK1 residue Serine 225 in hCMEC/D3 plasma membrane fractions via Western Blot revealed that N. meningitidis also induced SphK1 phospho-activation and recruitment to the plasma membrane. Importantly, recruitment of SphK1 to the plasma membrane increases the probability of substrate encounter, thus elevating SphK activity. Enhanced SphK activity was also reflected on a functional level, as detected by a commercially available ATP depletion assay used for measuring the enzymatic activity of SphK. Infection of hCMEC/D3 cells with pilus-deficient mutants resulted in a lower SphK activation compared to the N. meningitidis wild type strain. hCMEC/D3 treatment with pilus-enriched protein fractions showed SphK activation similar to the infection with living bacteria and could be ascribed to pilus interaction with the membrane-proximal domain of cellular surface receptor CD147. Inhibition of SphK1 or SphK2 through pre-treatment with specific inhibitors or RNA interference reduced uptake of N. meningitidis into hCMEC/D3 cells, as measured with Gentamicin protection assays. Released S1P induced the phospho-activation of epidermal growth factor receptor (EGFR) via S1PR2 activation, whose expression was also increasing during infection. Furthermore, S1PR2 blockage had a preventive effect on bacterial invasion into hCMEC/D3 cells. On the contrary, activation of S1PR1+3 also reduced bacterial uptake, indicating an opposing regulatory role of S1PR1+3 and S1PR2 during N. meningitidis uptake. Moreover, SphK2 inhibition prevented inflammatory cytokine expression as well as release of interleukin-8 after N. meningitidis infection. Taken together, this study demonstrates the central role of S1P and its cognate receptors S1PR1-3 in the pathophysiology of meningococcal meningitis. N2 - Neisseria meningitidis (N. meningitidis) ist ein obligat humanpathogenes Bakterium, welches lebensbedrohliche Sepsis und Meningitis auslöst. Die Todesrate nach einer Meningokokkeninfektion ist hoch und überlebende Patienten leiden oft unter gravierenden Folgeschäden. N. meningitidis muss zuerst das Endothel der Blut-Hirn-Schranke überwinden, um Meningitis auslösen zu können. Das Bakterium erzielt dies durch die Interaktion mit endothelialen Rezeptoren, welche den zellulären Metabolismus und die zellulären Signalwege beeinflusst und letztlich zur zellulären Aufnahme von N. meningitidis und zur Überwindung der Barriere führt. Sphingosine 1-phosphat (S1P) ist ein Lipidmediator, der zur Klasse der Sphingolipide gehört und die Integrität der Blut-Hirn-Schranke durch die Interaktion mit den zugehörigen S1P Rezeptoren 1-3 (S1PR1-3s) beeinflusst. In dieser Arbeit wurde Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-gekoppelte Massenspektrometrie (LC-MS/MS) genutzt, um ein zeitlich aufgelöstes Bild des Sphingolipidmetabolismus in einer Hinendothelzelllinie (hCMEC/D3) nach Meningokokkeninfektion zu generieren. Neben zahlreichen Veränderungen zeigte sich ein Anstieg von S1P im zellulären Kompartiment und im Überstand von infizierten hCMEC/D3 Zellen. Die Analyse der mRNA Expression in infizierten hCMEC/D3 Zellen mittels quantitativer Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) offenbarte, dass der Anstieg von S1P auf eine erhöhte Expression der S1P-bildenden Sphingosinkinase 1 (SphK1) zurückzuführen war. Die ntikörperbasierte Detektion des Proteins SphK1 oder dessen Phosphorylierung an Serin 225 in den Membranfraktionen von hCMEC/D3 Zellen mittels Western Blot zeigte, dass N. meningitidis außerdem die Phospho-Aktivierung und Membrantranslokation von SphK1 induzierte. Die Plasmamembrantranslokation von SphK1 erhöht die Wahrscheinlichkeit auf das Substrat Sphingosine zu treffen und verstärkt somit die SphK-Aktivität. Die erhöhte SphK-Aktivität zeigte sich auch auf funktioneller Ebene, wie mittels eines ATP-Verbrauchs-Assays zur Messung der SphK-Aktivität nachgewiesen werden konnte. Die Infektion von hCMEC/D3 Zellen mit Pilus-defizienten Mutanten resultierte in einer geringeren SphK-Aktivierung im Vergleich zum Wildtypstamm. Die Behandlung von hCMEC/D3 Zellen mit Pilus-aufgereinigten Fraktionen zeigte eine SphK-Aktivierung, die mit der Aktivierung durch lebende Bakterien vergleichbar war und der Interaktion des Pilus mit der membranproximalen Domäne des zellulären Oberflächenrezeptors CD147 zugeordnet werden konnte. Die Inhibition von SphK1 und SphK2 durch die Vorbehandlung mit spezifischen Inhibitoren oder RNA-Interferenz reduzierte die Aufnahme von N. meningitidis in hCMEC/D3 Zellen, wie mittels Gentamicin Protection Assay nachgewiesen wurde. Das freigesetzte S1P induzierte die Phospho-Aktivierung des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) durch die Aktivierung von S1PR2, welcher während der Infektion vermehrt exprimiert wurde. Die Blockierung von S1PR2 hatte einen präventiven Effekt auf die bakterielle Invasion in hCMEC/D3 Zellen. Im Gegenzug reduzierte die Aktivierung von S1PR1+3 ebenfalls die bakterielle Aufnahme, was auf eine gegensätzliche regulatorische Rolle von S1PR1+3 und S1PR2 während der Aufnahme von N. meningitidis in hCMEC/D3 Zellen hindeutet. Darüber hinaus verhinderte die Inhibition von SphK2 die Expression von inflammatorischen Cytokinen sowie die Freisetzung von Interleukin-8 nach Infektion mit N. meningitidis. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit die zentrale Rolle von S1P und den zugehörigen Rezeptoren S1PR1-3 in der Pathophysiologie der durch Meningokokken ausgelösten Meningitis. KW - Blut-Hirn-Schranke KW - Sphingosinkinase KW - Sphingolipide KW - Bakterielle Infektion KW - Sphingosine 1-phosphate KW - Sphingosine 1-phosphate receptor KW - Epidermal growth factor receptor KW - CD147 KW - S1P KW - S1PR KW - Meningococci KW - Basigin KW - EGFR KW - Meningitis cerebrospinalis epidemica KW - Meningitis, Meningococcal Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369764 ER - TY - THES A1 - Mathew-Schmitt, Sanjana T1 - Development of blood-brain barrier spheroid models based on human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) and investigation of shear stress on hiPSC-derived brain capillary endothelial-like cells T1 - Entwicklung von Sphäroid-Modellen der Blut-Hirn-Schranke basierend auf menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) und Untersuchung der Scherbeanspruchung von hiPSC-abgeleiteten Hirnkapillarendothel-ähnlichen Zellen N2 - A highly regulated microenvironment is essential in maintaining normal functioning of the central nervous system (CNS). The existence of a biological barrier, termed as the blood-brain barrier (BBB), at the blood to brain interface effectively allows for selective passage of substances and pathogens into the brain (Kadry, Noorani et al. 2020). The BBB chiefly serves in protecting the brain from extrinsic toxin entry and pathogen invasions. The BBB is formed mainly by brain capillary endothelial cells (BCECs) which are responsible for excluding ∼ 100% of large-molecule neurotherapeutics and more than 98% of all small-molecule drugs from entry into the brain. Minimal BBB transport of major potential CNS drugs allows for attenuated effective treatments for majority of CNS disorders (Appelt-Menzel, Oerter et al. 2020). Animals are generally used as model systems to study neurotherapeutic delivery into the brain, however due to species based disparity, experimental animal models lead to several false positive or false negative drug efficacy predictions thereby being unable to fully predict effects in humans (Ruck, Bittner et al. 2015). An example being that over the last two decades, much of the studies involving animals lead to high failure rates in drug development with ~ 97% failure in cancers and ~ 99% failure for Alzheimer´s disease (Pound 2020). Widespead failures in clinical trials associated with neurological disorders have resulted in questions on whether existing preclinical animal models are genuinely reflective of the human condition (Bhalerao, Sivandzade et al. 2020). Apart from high failure rates in humans, the costs for animal testings is extremely high. According to the Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD), responsible for determining animal testing guidelines and methodology for government, industry, and independent laboratories the average cost of a single two-generation reproductive animal toxicity study worldwide is 318,295 € and for Europe alone is ~ 285,842 € (Van Norman 2019). Due to these reasons two separate movements exist within the scientific world, one being to improve animal research and the other to promote new approach methodologies with the European government setting 2025 - 2035 as a deadline for gradually disposing the use of animals in pharmaceutical testing (Pound 2020). The discovery of human induced pluripotent stem cell (hiPSC) technology in 2006 (Takahashi and Yamanaka 2006, Takahashi, Tanabe et al. 2007) revolutionized the field of drug discovery in-vitro. HiPSCs can be differentiated into various tissue types that mimic disease phenotypes, thereby offering the possibility to deliver humanized in-vitro test systems. With respect to the BBB, several strategies to differentiate hiPSCs to BCECs (iBCECs) are reported over the years (Appelt-Menzel, Oerter et al. 2020). However, iBCECs are said to possess an epithelial or undifferentiated phenotype causing incongruity in BBB lineage specifications (Lippmann, 7 Azarin et al. 2020). Therefore, in order to identify a reliable differentiation strategy in deriving iBCECs possessing hallmark BBB characteristics, which can be used for downstream applications, the work in this thesis compared two methods, namely the co-differentiation (CD) and the directed differentiation (DD). Briefly, CD mimics a brain like niche environment for iBCEC specification (Lippmann, Al-Ahmad et al. 2014), while DD focuses on induction of the mesoderm followed by iBCEC specification (Qian, Maguire et al. 2017). The results obtained verified that while iBCECs derived via CD, in comparison to human BCEC cell line hCMEC/D3 showed the presence of epithelial transcripts such as E-Cadherin (CDH1), and gene level downregulation of endothelial specific platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) and VE-cadherin (CDH5) but demonstrated higher barrier integrity. The CD strategy essentially presented iBCECs with a mean trans-endothelial electrical resistance (TEER) of ~ 2000 – 2500 Ω*cm2 and low permeability coefficients (PC) of < 0.50 μm/min for small molecule transport of sodium fluorescein (NaF) and characteristic BCEC tight junction (TJ) protein expression of claudin-5 and occludin. Additionally, iBCECs derived via CD did not form tubes in response to angiogenic stimuli. DD on the other hand resulted in iBCECs with similar down regulations in PECAM-1 and CDH5 gene expression. They were additionally characterized by lower barrier integrity, measured by mean TEER of only ~ 250 – 450 Ω*cm2 and high PC of > 5 μm/min in small molecule transport of NaF. Although iBCECs derived via DD formed tubes in response to angiogenic stimuli, they did not show positive protein expression of characteristic BCEC TJs such as claudin-5 and occludin. These results led to the hypothesis that maturity and lineage specification of iBCECs could be improved by incorporating in-vivo like characteristics in-vitro, such as direct co-culture with neurovascular unit (NVU) cell types via spheroid formation and by induction of shear stress and fluid flow. In comparison to standard iBCEC transwell mono-cultures, BBB spheroids showed enhanced transcript expression of PECAM-1 and reduced expression of epithelial markers such as CDH1 and claudin-6 (CLDN6). BBB spheroids showed classical BCEC-like ultrastructure that was identified by TJ particles on the protoplasmic face (P-face) and exoplasmic face (E-face) of the plasma membrane. TJ strands were organized as particles and particle-free grooves on the E-face, while on the P-face, partly beaded particles and partly continuous strands were identified. BBB spheroids also showed positive protein expression of claudin-5, VE-cadherin, PECAM-1, glucose transporter-1 (GLUT-1), P-glycoprotein (P-gp) and transferrin receptor-1 (Tfr-1). BBB spheroids demonstrated higher relative impedance percentages in comparison to spheroids without an iBCEC barrier. Barrier integrity assessments additionally corresponded with lower permeability to small molecule tracer NaF, with spheroids containing iBCECs showing higher relative fluorescence unit percentages (RFU%) of ~ 90% in apical compartments, compared to ~ 80% in spheroids without iBCECs. In summary, direct cellular contacts in the complex spheroid model resulted in enhanced maturation of iBCECs. 8 A bioreactor system was used to further assess the effect of shear stress. This system enabled inclusion of fluidic flow and shear stress conditions in addition to non-invasive barrier integrity measurements (Choi, Mathew et al. 2022). iBCECs were cultured for a total of seven days post differentiation (d17) within the bioreactor and barrier integrity was non-invasively monitored. Until d17 of long-term culture, TEER values of iBCECs steadily dropped from ~ 1800 Ω*cm2 ~ 400 Ω*cm2 under static conditions and from ~ 2500 Ω*cm2 to ~ 250 Ω*cm2 under dynamic conditions. Transcriptomic analyses, morphometric analyses and protein marker expression showed enhanced maturation of iBECs under long-term culture and dynamic flow. Importantly, on d10 claudin-5 was expressed mostly in the cytoplasm with only ~ 5% iBCECs showing continuous staining at the cell borders. With increase in culture duration, iBCECs at d17 of static culture showed ~ 18% of cells having continuous cell border expression, while dynamic conditions showed upto ~ 30% of cells with continuous cell-cell border expression patterns. Similarly, ~ 33% of cells showed cell-cell border expression of occludin on d10 with increases to ~ 55% under d17 static and up to ~ 65% under d17 dynamic conditions, thereby indicating iBCEC maturation. In conclusion, the data presented within this thesis demonstrates the maturation of iBCECs in BBB spheroids, obtained via direct cellular contacts and by the application of flow and shear stress. Both established novel models need to be further validated for pharmaceutical drug applications together with in-vitro-in-vivo correlations in order to exploit their full potential. N2 - Eine hochregulierte Mikroumgebung ist für die Aufrechterhaltung der normalen Funktion des Zentralen Nervensystems (ZNS) unerlässlich. Das Vorhandensein einer biologischen Barriere, der so genannten Blut-Hirn-Schranke (BHS), als Schnittstelle zwischen Blutkreislauf und Gehirn ermöglicht den selektiven Durchgang von Substanzen und Pathogenen in das Gehirn (Kadry, Noorani et al. 2020). Die BHS dient hauptsächlich dazu, das Gehirn vor dem Eindringen von Toxinen von außen und dem Eindringen von Krankheitserregern zu schützen. Die BHS wird hauptsächlich von Hirnkapillarendothelzellen (engl. brain capillary endothelial cells, BCECs) gebildet, die dafür verantwortlich sind, dass ∼ 100% der großmolekularen Neurotherapeutika und mehr als 98% aller kleinmolekularen Medikamente nicht in das Gehirn gelangen können. Ein eingeschränkter BHS-Transport wichtiger potenzieller Wirkstoffe führt zu einer abgeschwächten Wirksamkeit der Behandlung der meisten ZNS-Erkrankungen (Pardridge 2005). Mäuse, Ratten, Schweine und Rinder werden in der Regel als Modellsysteme verwendet, um die Verabreichung von Neurotherapeutika in das Gehirn zu untersuchen. Aufgrund der Unterschiede zwischen den Spezies führen experimentelle Tiermodelle jedoch vermehrt zu falsch positiven oder falsch negativen Vorhersagen über die Wirksamkeit von Medikamenten, so dass sie nicht in der Lage sind, die Wirkungen beim Menschen vollständig vorherzusagen (Ruck, Bittner et al. 2015). Ein Beispiel dafür ist, dass in den letzten zwei Jahrzehnten ein Großteil der Studien an Tieren zu Misserfolgsraten in der Wirkstoffzulassung geführt hat. Bei einer Fehlerrate von 97% im Zusammenhang mit Krebs und ~99% bei Alzheimer führt dies zum Therapieversagen (Pound 2020). Die weit verbreiteten Misserfolge bei klinischen Versuchen im Zusammenhang mit neurologischen Erkrankungen haben zu der Frage geführt, ob die bestehenden präklinischen Tiermodelle wirklich die Physiologie des Menschen widerspiegeln (Bhalerao, Sivandzade et al. 2020). Abgesehen von den hohen Ausfallraten sind die Kosten für Tierversuche extrem hoch. Nach Angaben der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (engl. Organisation for Economic Co-operation and Development, OECD), welche für die Festlegung von Tierversuchsrichtlinien und -methoden für die Regierung, die Industrie und unabhängige Labore zuständig ist, belaufen sich die durchschnittlichen Kosten für eine einzige Zwei-Generationen-Studie zur Reproduktionstoxizität an Tieren weltweit auf 318.295 € und allein für Europa auf ~ 285.842 € (Van Norman 2019). Aus diesen Gründen gibt es zwei unterschiedliche Bemühungen unter den Wissenschaftlern. Zum einen zur Verbesserung der Tierforschung und zum anderen zur Förderung neuer Methoden gemäß den 3R (eng. replace, reduce, refine), wobei die europäische Regierung die Jahre 2025 bis 2035 als Frist für den schrittweisen Verzicht auf Tierversuche in der Forschung festgelegt hat (Pound 2020). Die 10 Entdeckung der humanen induziert pluripotenten Stammzell (hiPSC)-Technologie im Jahr 2006 (Takahashi und Yamanaka 2006, Takahashi, Tanabe et al. 2007) hat den Bereich der Arzneimittelforschung revolutioniert, da hiPSCs in verschiedene Gewebetypen differenziert werden können und damit die Möglichkeit bieten, humanisierte in-vitro-Testsysteme bereitzustellen, die zur Untersuchung verschiedener Krankheiten verwendet werden können. In Bezug auf die BHS wurde im Laufe der Jahre mehrere Strategien zur Differenzierung von hiPSCs zu BCECs (iBCECs) etabliert (Appelt-Menzel, Oerter et al. 2020), allerdings wird ihnen ein epithelialer Phänotyp nachgesagt, was zu Fragen in der Spezifikation der BBB führt (Lippmann, Azarin et al. 2020). Um eine verlässliche Differenzierungsstrategie für die Gewinnung von iBCECs mit charakteristischen BHS-Merkmalen zu finden, welche für Downstream-Anwendungengenutztwerden können, wurden in dieser Arbeit zwei Methoden verglichen. Die Ko-Differenzierung (engl. co-differentiation, CD) und die gerichtete Differenzierung (engl. directed differentiation, DD). Zusammengefasst simuliert die CD eine ZNS-ähnliche Mikroumgebung für die Spezifikation der iBCECs nach (Lippmann, Al-Ahmad et al. 2014), während sich die DD auf die Induktion des Mesoderms und die anschließende iBCEC-Spezifikation konzentriert (Qian, Maguire et al. 2017). Die erzielten Ergebnisse bestätigten, dass iBCECs, welche mittels CD abgeleitet wurden, im Vergleich zur humanen BCEC-Zelllinie (hCMEC/D3) zwar epitheliale Transkripte wie E-Cadherin (CDH1) besitzen, aber eine Herabregulierung von Thrombozyten-Endothelzell-Adhäsionsmolekül-1 (PECAM-1) und VE-Cadherin (CDH5) aufweisen. Die von CD abgeleiteten iBCECs hatten zudem eine höhere Barriere-Integrität und Funktionalität gezeigt. Im Wesentlichen führte die CD-Strategie zu iBCECs mit einem hohen transendothelialen elektrischen Widerstand (engl. Transendothelialelectrical resistance, TEER) von 2000 - 2500Ω*cm2, einem niedrigen Permeabilitätskoeffizienten (eng. Permeability co-efficient, PC) von < 0,50 μm/min für den Transport kleiner Moleküle wie Natriumfluorescein (NaF) und einer charakteristischen Expression von BCEC-spezifischen Tight Junction (TJ)-Proteinen wie Claudin-5 und Occludin. Außerdem bildeten iBCECs, welche über CD gewonnen wurden, keine Gefäßstrukturen als Reaktion auf angiogene Stimuli. DD hingegen führte zu iBCECs mit einer ähnlichen Herabregulierung der PECAM-1- und CDH5-Genexpression, die zusätzlich durch eine geringere Barriereintegrität, gemessen an einem niedrigen TEER von nur ~ 250 - 450 Ω*cm2 und einem hohen PC von > 5 μm/min, bei dem Transport von NaF gekennzeichnet war. Obwohl die über DD gewonnenen iBCECs in der Lage waren Gefäßnetze auszubilden, zeigten sie keine Expression der charakteristischen BCEC-TJs wie Claudin-5 und Occludin. Diese Ergebnisse führten zu der Hypothese, die in-vitro Differenzierung und Reifung von iBCECs zu verbessern, indem in-vivo-ähnliche Stimuli in-vitro angewandt werden, wie z. B. die direkte Kokultur mit Zelltypen der neurovaskulären Einheit (NVE) durch Sphäroidbildung und die Induktion von Scherstress in einem dynamischen Flussmodell. Im Vergleich zu iBCEC- 11 basierten Transwellmodellen, die zumeist in Monokulturen aufgebaut werden, zeigten die BHS-Sphäroide eine erhöhte Expression von PECAM-1 und eine reduzierte Expression von Epithelmarkern wie E-Cadherin (CDH1) und Claudin-6 (CLDN6). BHS-Sphäroide zeigten eine klassische BCEC-ähnliche Ultrastruktur, die durch TJ-Partikel auf der protoplasmatischen Phase (P-Phase) und der exoplasmatischen Phase (E-Phase) der Plasmamembran gekennzeichnet war. Die TJ-Stränge waren als Partikel und partikelfreie Rillen auf der E-Phase organisiert, während auf der P-Phase teils Partikel und teils kontinuierliche Stränge zu erkennen waren. BHS-Sphäroide zeigten auch eine positive Proteinexpression von Claudin-5, VE-Cadherin, PECAM-1, Glukose-Transporter-1 (GLUT-1), P-Glykoprotein (P-gp) und Transferrin-Rezeptor-1 (Tfr-1). Die BHS-Sphäroide wiesen ebenfalls höhere relative Impedanzwerte im Vergleich zu Sphäroiden ohne iBCEC-Barriere auf. Die Bewertung der Integrität der Barriere korrespondierte zudem mit einer geringeren Permeabilität für den niedermolekularen Tracer NaF, wobei Sphäroide mit iBCECs einen höheren Prozentsatz an relativen Fluoreszenzeinheiten (RFU%) von etwa 90% in den apikalen Kompartimenten aufwiesen, verglichen mit etwa 80% in Sphäroiden ohne iBCECs. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass direkte zelluläre Kontakte im komplexen Sphäroidmodell zu einer verstärkten Reifung von iBCECs führten. In-vivo ist die BHS Scherbelastungen ausgesetzt, die einen wichtigen und oft vernachlässigten physiologischen Stimulus darstellen (Cucullo, Hossain et al. 2011). Um die Auswirkung von Scherstress auf die Eigenschaften und die Reifung von iBCECs zu messen, wurden diese in einem Bioreaktorsystem kultiviert.(Choi, Mathew et al. 2022). Hier war es möglich, iBCECs für insgesamt sieben Tage nach der Differenzierung (d17) erfolgreich in diesem System zu kultivieren und zusätzlich die Barriereintegrität nicht-invasiv zu überwachen. Bis d17 der Langzeitkultur fielen die TEER-Werte von iBCECs stetig von ~ 1800 Ω*cm2 ~ 400 Ω*cm2 unter statischen Bedingungen bzw. von ~ 2500 Ω*cm2 auf ~ 250 Ω*cm2 unter dynamischen Bedingungen. Zusätzliche Untersuchungen und Vergleiche von iBCECs unter diesen Kulturbedingungen mittels transkriptioneller und morphometrischer Analysen, sowie Expression von Proteinmarkern zeigten, dass iBCECs aufgrund der Langzeitkultur und des dynamischen Flusses eine verstärkte Reifung vorweisen. Wichtig ist, dass Claudin-5 bei d10 hauptsächlich im Zytoplasma exprimiert wurde und nur etwa 5% der iBCECs eine kontinuierliche Färbung an den Zellgrenzen aufwiesen. Mit zunehmender Kulturdauer zeigten iBCECs bei d17 in statischer Kultur ~ 18% der Zellen mit kontinuierlicher Zellrandexpression, während unter dynamischen Bedingungen bis zu ~ 30% der Zellen kontinuierliche Zellrandexpressionsmuster aufwiesen. In ähnlicher Weise zeigten ~ 33% der Zellen eine Zell-Zell-Grenzexpression von Occludin an d10 mit einem Anstieg auf ~ 55% unter d17 statischen und bis zu ~ 65% unter d17 dynamischen Bedingungen, was auf eine iBCEC-Reifung hinweist. Zusammenfassend zeigen die in dieser Arbeit vorgestellten Daten die Reifung von iBCECs in 12 BHS Sphäroiden, die durch direkte Zell - Zell Kontakte und in dynamischen Strömungsmodellen durch die Anwendung von Scherspannungen erreicht wird. Beide etablierten neuen Modelle müssen für pharmazeutische Anwendungen zusammen mit In-vitro-in-vivo-Korrelationen weiter validiert werden, um ihr volles Potential zu beweisen. KW - Blut-Hirn-Schranke KW - Blood-brain barrier Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-322475 ER - TY - THES A1 - Gamboa Vargas, Juan Fernando T1 - Receptors of the TNFSF in the biology and regulation of Tregs T1 - Rezeptoren der TNFSF in der Biologie und Regulation von regulatorischen T-Zellen N2 - In this work we expanded upon a study from our group where a ligand-based TNF-α mutein was developed to engage specifically TNFR2 and not TNFR1 activating Tregs and expanding them, which in an allo-HCT context conferred protection from GvHD. Fusing TNF trimers to the heavy chain of an Fc-dead and mouse irrelevant antibody, a new generation of this agonist was developed called NewSTAR2. It is believed that other members of the TNFSF can also target Tregs, therefore additional agonists against DR3 and GITR were developed under the same principles as for NewSTAR2. Phenotyping analysis of the expression of these three receptors were done to confirm their specificity for Tregs before in vitro and in vivo testings with mice or murine splenic cells. A potent expansion of Tregs was seen with NewSTAR2 and the other agonists as well as upregulation of activation markers on Tregs. Thorough analyses with NewSTAR2-treated mice showed how Tregs in several immune and non-immune organs were expanded and upregulated immunomodulatory receptors. A miniature suppressive assay and other cocultures with responder cells confirmed their enhanced suppression over unstimulated Tregs through contact dependent and independent mechanisms. Despite other myeloid cells also being increased after treatment, no undesired effects were observed under steady-state and prophylactic administration of a single dose of NewSTAR2 improved survival frequencies and lessened development of clinical symptoms. Prophylactic treatment with the other TNFRSF agonists showed similar protection yet Fc(DANA)-muTL1A was superior in in terms of less death events and lower clinical score. It was found that not all the three TNFSF members have redundant functions as development of skin lesions was observed with GITRL-based agonist Fc(DANA)-muGITRL, although its expansion of Tregs in steady-state was remarkable with no apparent adverse effects. Neither agonist had an impact on donor cell engraftment or allorective T cell response, however NewSTAR2-treatmend proved to reduce inflammation in small intestine and liver. This work is proof of concept of the effectivity of selectively engaging TNFSF to activate Tregs and expand them systemically allowing them to control strong and complex immune interactions like those governing GvHD. N2 - In dieser Arbeit erweiterten wir eine Studie unserer Gruppe, in der ein ligandenbasiertes TNF-α-Mutein entwickelt wurde, um spezifisch TNFR2 und nicht TNFR1 zu aktivieren und Tregs zu erweitern, was in einem allo-HCT-Kontext Schutz vor GvHD verlieh. Durch die Fusion von TNF-Trimeren mit der schweren Kette eines Fc-toten und Maus-irrelevanten Antikörpers wurde eine neue Generation dieses Agonisten namens NewSTAR2 entwickelt. Es wird angenommen, dass andere Mitglieder des TNFSF ebenfalls auf Tregs abzielen können. Daher wurden zusätzliche Agonisten gegen DR3 und GITR nach denselben Prinzipien wie für NewSTAR2 entwickelt. Eine phänotypische Analyse der Expression dieser drei Rezeptoren wurde durchgeführt, um ihre Spezifität für Tregs vor In-vitro- und In-vivo-Tests mit Mäusen oder murinen Milzzellen zu bestätigen. Bei NewSTAR2 und den anderen Agonisten wurde eine starke Expansion der Tregs sowie eine Hochregulierung der Aktivierungsmarker auf Tregs beobachtet. Gründliche Analysen mit NewSTAR2-behandelten Mäusen zeigten, wie Tregs in mehreren Immun- und Nichtimmunorganen erweitert und immunmodulatorische Rezeptoren hochreguliert wurden. Ein Miniatur-Suppressionstest und andere Kokulturen mit Responderzellen bestätigten deren verstärkte Unterdrückung nicht stimulierter Tregs durch kontaktabhängige und unabhängige Mechanismen. Obwohl auch andere myeloische Zellen nach der Behandlung zunahmen, wurden unter der Steady-State- und prophylaktischen Verabreichung einer Einzeldosis NewSTAR2 keine unerwünschten Wirkungen beobachtet, was die Überlebenshäufigkeit verbesserte und die Entwicklung klinischer Symptome verringerte. Die prophylaktische Behandlung mit den anderen TNFRSF-Agonisten zeigte einen ähnlichen Schutz, Fc(DANA)-muTL1A war jedoch in Bezug auf weniger Todesereignisse und einen niedrigeren klinischen Score überlegen. Es wurde festgestellt, dass nicht alle drei TNFSF-Mitglieder über redundante Funktionen verfügen, da die Entwicklung von Hautläsionen mit dem GITRL-basierten Agonisten Fc(DANA)-muGITRL beobachtet wurde, obwohl die Expansion der Tregs im Steady-State bemerkenswert war und keine offensichtlichen nachteiligen Auswirkungen auftrat. Keiner der beiden Agonisten hatte einen Einfluss auf die Transplantation von Spenderzellen oder die allorektive T-Zell-Reaktion, allerdings reduzierte die NewSTAR2-Behandlung nachweislich Entzündungen im Dünndarm und in der Leber. Diese Arbeit ist ein Beweis für die Wirksamkeit der selektiven Aktivierung von TNFSF, um Tregs zu aktivieren und sie systemisch zu erweitern, sodass sie starke und komplexe Immuninteraktionen steuern können, wie sie GvHD steuern. KW - Regulatorischer T-Lymphozyt KW - Transplantat-Wirt-Reaktion KW - Tumor-Nekrose-Faktor KW - TNFRSF KW - Regulatory T cells KW - Graft versus host disease KW - Tumornekrosefaktor Rezeptor-Superfamilie KW - Regulatorische T-Zellen KW - Transplantat-gegen-Wirt-Reaktion Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369801 ER - TY - JOUR A1 - Calderon, Dayana A1 - Peña, Luis A1 - Suarez, Angélica A1 - Villamil, Carolina A1 - Ramirez-Rojas, Adan A1 - Anzola, Juan M. A1 - García-Betancur, Juan C. A1 - Cepeda, Martha L. A1 - Uribe, Daniel A1 - Del Portillo, Patricia A1 - Mongui, Alvaro T1 - Recovery and functional validation of hidden soil enzymes in metagenomic libraries JF - MicrobiologyOpen N2 - The vast microbial diversity on the planet represents an invaluable source for identifying novel activities with potential industrial and therapeutic application. In this regard, metagenomics has emerged as a group of strategies that have significantly facilitated the analysis of DNA from multiple environments and has expanded the limits of known microbial diversity. However, the functional characterization of enzymes, metabolites, and products encoded by diverse microbial genomes is limited by the inefficient heterologous expression of foreign genes. We have implemented a pipeline that combines NGS and Sanger sequencing as a way to identify fosmids within metagenomic libraries. This strategy facilitated the identification of putative proteins, subcloning of targeted genes and preliminary characterization of selected proteins. Overall, the in silico approach followed by the experimental validation allowed us to efficiently recover the activity of previously hidden enzymes derived from agricultural soil samples. Therefore, the methodology workflow described herein can be applied to recover activities encoded by environmental DNA from multiple sources. KW - environmental microbiology KW - functional genomics KW - metagenomics KW - microbial genomics Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-222016 VL - 8 ER - TY - JOUR A1 - Germain, Dominique P. A1 - Brand, Eva A1 - Burlina, Alessandro A1 - Cecchi, Franco A1 - Garman, Scott C. A1 - Kempf, Judy A1 - Laney, Dawn A. A1 - Linhart, Aleš A1 - Maródi, László A1 - Nicholls, Kathy A1 - Ortiz, Alberto A1 - Pieruzzi, Federico A1 - Shankar, Suma P. A1 - Waldek, Stephen A1 - Wanner, Christoph A1 - Jovanovic, Ana T1 - Phenotypic characteristics of the p.Asn215Ser (p.N215S) GLA mutation in male and female patients with Fabry disease: A multicenter Fabry Registry study JF - Molecular Genetics & Genomic Medicine N2 - Background The p.Asn215Ser or p.N215S GLA variant has been associated with late-onset cardiac variant of Fabry disease. Methods To expand on the scarce phenotype data, we analyzed natural history data from 125 p.N215S patients (66 females, 59 males) enrolled in the Fabry Registry (NCT00196742) and compared it with data from 401 patients (237 females, 164 males) harboring mutations associated with classic Fabry disease. We evaluated interventricular septum thickness (IVST), left ventricular posterior wall thickness (LVPWT), estimated glomerular filtration rate and severe clinical events. Results In p.N215S males, mildly abnormal mean IVST and LVPWT values were observed in patients aged 25–34 years, and values gradually increased with advancing age. Mean values were similar to those of classic males. In p.N215S females, these abnormalities occurred primarily in patients aged 55–64 years. Severe clinical events in p.N215S patients were mainly cardiac (males 31%, females 8%) while renal and cerebrovascular events were rare. Renal impairment occurred in 17% of p.N215S males (mostly in patients aged 65–74 years), and rarely in females (3%). Conclusion p.N215S is a disease-causing mutation with severe clinical manifestations found primarily in the heart. Cardiac involvement may become as severe as in classic Fabry patients, especially in males. KW - cardiac variant KW - Fabry disease KW - GLA KW - p.Asn215Ser KW - p.N215S KW - phenotype Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-232976 VL - 6 ER - TY - JOUR A1 - Kaspar-Ott, Irena A1 - Hertig, Elke A1 - Kaspar, Severin A1 - Pollinger, Felix A1 - Ring, Christoph A1 - Paeth, Heiko A1 - Jacobeit, Jucundus T1 - Weights for general circulation models from CMIP3/CMIP5 in a statistical downscaling framework and the impact on future Mediterranean precipitation JF - The International Journal of Climatology N2 - This study investigates the projected precipitation changes of the 21st century in the Mediterranean area with a model ensemble of all available CMIP3 and CMIP5 data based on four different scenarios. The large spread of simulated precipitation change signals underlines the need of an evaluation of the individual general circulation models in order to give higher weights to better and lower weights to worse performing models. The models' spread comprises part of the internal climate variability, but is also due to the differing skills of the circulation models. The uncertainty resulting from the latter is the aim of our weighting approach. Each weight is based on the skill to simulate key predictor variables in context of large and medium scale atmospheric circulation patterns within a statistical downscaling framework for the Mediterranean precipitation. Therefore, geopotential heights, sea level pressure, atmospheric layer thickness, horizontal wind components and humidity data at several atmospheric levels are considered. The novelty of this metric consists in avoiding the use of the precipitation data by itself for the weighting process, as state-of-the-art models still have major deficits in simulating precipitation. The application of the weights on the downscaled precipitation changes leads to more reliable and precise change signals in some Mediterranean sub-regions and seasons. The model weights differ between sub-regions and seasons, however, a clear sequence from better to worse models for the representation of precipitation in the Mediterranean area becomes apparent. KW - CMIP3 KW - CMIP5 KW - Mediterranean area KW - precipitation KW - statistical downscaling KW - weights Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-325628 VL - 39 ER - TY - JOUR A1 - Mirza, Myriam A1 - Vainshtein, Anna A1 - DiRonza, Alberto A1 - Chandrachud, Uma A1 - Haslett, Luke J. A1 - Palmieri, Michela A1 - Storch, Stephan A1 - Groh, Janos A1 - Dobzinski, Niv A1 - Napolitano, Gennaro A1 - Schmidtke, Carolin A1 - Kerkovich, Danielle M. T1 - The CLN3 gene and protein: What we know JF - Molecular Genetics & Genomic Medicine N2 - Background One of the most important steps taken by Beyond Batten Disease Foundation in our quest to cure juvenile Batten (CLN3) disease is to understand the State of the Science. We believe that a strong understanding of where we are in our experimental understanding of the CLN3 gene, its regulation, gene product, protein structure, tissue distribution, biomarker use, and pathological responses to its deficiency, lays the groundwork for determining therapeutic action plans. Objectives To present an unbiased comprehensive reference tool of the experimental understanding of the CLN3 gene and gene product of the same name. Methods BBDF compiled all of the available CLN3 gene and protein data from biological databases, repositories of federally and privately funded projects, patent and trademark offices, science and technology journals, industrial drug and pipeline reports as well as clinical trial reports and with painstaking precision, validated the information together with experts in Batten disease, lysosomal storage disease, lysosome/endosome biology. Results The finished product is an indexed review of the CLN3 gene and protein which is not limited in page size or number of references, references all available primary experiments, and does not draw conclusions for the reader. Conclusions Revisiting the experimental history of a target gene and its product ensures that inaccuracies and contradictions come to light, long-held beliefs and assumptions continue to be challenged, and information that was previously deemed inconsequential gets a second look. Compiling the information into one manuscript with all appropriate primary references provides quick clues to which studies have been completed under which conditions and what information has been reported. This compendium does not seek to replace original articles or subtopic reviews but provides an historical roadmap to completed works. KW - Batten KW - CLN3 KW - JNCL KW - juvenile Batten KW - neuronal ceroid lipofuscinosis Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-224138 VL - 7 ER - TY - JOUR A1 - Jandke, Solveig A1 - Garz, Cornelia A1 - Schwanke, Daniel A1 - Sendtner, Michael A1 - Heinze, Hans-Jochen A1 - Carare, Roxana O. A1 - Schreiber, Stefanie T1 - The association between hypertensive arteriopathy and cerebral amyloid angiopathy in spontaneously hypertensive stroke-prone rats JF - Brain Pathology N2 - We aimed to test the hypothesis that in spontaneously hypertensive stroke-prone rats (SHRSP), non-amyloid cerebral small vessel disease/hypertensive arteriopathy (HA) results in vessel wall injury that may promote cerebral amyloid angiopathy (CAA). Our study comprised 21 male SHRSP (age 17–44 weeks) and 10 age- and sex-matched Wistar control rats, that underwent two-photon (2PM) imaging of the arterioles in the parietal cortex using Methoxy-X04, Dextran and cerebral blood flow (CBF) measurements. Our data suggest that HA in SHRSP progresses in a temporal and age-dependent manner, starting from small vessel wall damage (stage 1A), proceeding to CBF reduction (stage 1B), non-occlusive (stage 2), and finally, occlusive thrombi (stage 3). Wistar animals also demonstrated small vessel wall damage, but were free of any of the later HA stages. Nearly half of all SHRSP additionally displayed vascular Methoxy-X04 positivity indicative of cortical CAA. Vascular β-amyloid deposits were found in small vessels characterized by thrombotic occlusions (stage 2 or 3). Post-mortem analysis of the rat brains confirmed the findings derived from intravital 2PM microscopy. Our data thus overall suggest that advanced HA may play a role in CAA development with the two small vessel disease entities might be related to the same pathological spectrum of the aging brain. KW - cerebral amyloid angiopathy KW - cerebral small vessel disease KW - hypertensive arteriopathy KW - intravital imaging KW - spontaneously hypertensive stroke-prone rat Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-323279 VL - 28 ER - TY - JOUR A1 - Moll, Julia A1 - Kellner, Harald A1 - Leonhardt, Sabrina A1 - Stengel, Elisa A1 - Dahl, Andreas A1 - Bässler, Claus A1 - Buscot, François A1 - Hofrichter, Martin A1 - Hoppe, Björn T1 - Bacteria inhabiting deadwood of 13 tree species are heterogeneously distributed between sapwood and heartwood JF - Environmental Microbiology N2 - Deadwood represents an important structural component of forest ecosystems, where it provides diverse niches for saproxylic biota. Although wood-inhabiting prokaryotes are involved in its degradation, knowledge about their diversity and the drivers of community structure is scarce. To explore the effect of deadwood substrate on microbial distribution, the present study focuses on the microbial communities of deadwood logs from 13 different tree species investigated using an amplicon based deep-sequencing analysis. Sapwood and heartwood communities were analysed separately and linked to various relevant wood physico-chemical parameters. Overall, Proteobacteria, Acidobacteria and Actinobacteria represented the most dominant phyla. Microbial OTU richness and community structure differed significantly between tree species and between sapwood and heartwood. These differences were more pronounced for heartwood than for sapwood. The pH value and water content were the most important drivers in both wood compartments. Overall, investigating numerous tree species and two compartments provided a remarkably comprehensive view of microbial diversity in deadwood. Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-224168 VL - 20 ER - TY - JOUR A1 - Hilmers, Torben A1 - Friess, Nicolas A1 - Bässler, Claus A1 - Heurich, Marco A1 - Brandl, Roland A1 - Pretzsch, Hans A1 - Seidl, Rupert A1 - Müller, Jörg T1 - Biodiversity along temperate forest succession JF - Journal of Applied Ecology N2 - 1. The successional dynamics of forests—from canopy openings to regeneration, maturation, and decay—influence the amount and heterogeneity of resources available for forest-dwelling organisms. Conservation has largely focused only on selected stages of forest succession (e.g., late-seral stages). However, to develop comprehensive conservation strategies and to understand the impact of forest management on biodiversity, a quantitative understanding of how different trophic groups vary over the course of succession is needed. 2. We classified mixed mountain forests in Central Europe into nine successional stages using airborne LiDAR. We analysed α- and β-diversity of six trophic groups encompassing approximately 3,000 species from three kingdoms. We quantified the effect of successional stage on the number of species with and without controlling for species abundances and tested whether the data fit the more-individuals hypothesis or the habitat heterogeneity hypothesis. Furthermore, we analysed the similarity of assemblages along successional development. 3. The abundance of producers, first-order consumers, and saprotrophic species showed a U-shaped response to forest succession. The number of species of producer and consumer groups generally followed this U-shaped pattern. In contrast to our expectation, the number of saprotrophic species did not change along succession. When we controlled for the effect of abundance, the number of producer and saproxylic beetle species increased linearly with forest succession, whereas the U-shaped response of the number of consumer species persisted. The analysis of assemblages indicated a large contribution of succession-mediated β-diversity to regional γ-diversity. 4. Synthesis and applications. Depending on the species group, our data supported both the more-individuals hypothesis and the habitat heterogeneity hypothesis. Our results highlight the strong influence of forest succession on biodiversity and underline the importance of controlling for successional dynamics when assessing biodiversity change in response to external drivers such as climate change. The successional stages with highest diversity (early and late successional stages) are currently strongly underrepresented in the forests of Central Europe. We thus recommend that conservation strategies aim at a more balanced representation of all successional stages. KW - biodiversity KW - forest dynamics KW - forest succession KW - habitat heterogeneity KW - LiDAR KW - species density KW - temperate forests KW - β-diversity Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-320632 VL - 55 ER - TY - JOUR A1 - Kwok, Chee Keong A1 - Ueda, Yuichiro A1 - Kadari, Asifiqbal A1 - Günther, Katharina A1 - Ergün, Süleyman A1 - Heron, Antoine A1 - Schnitzler, Aletta C. A1 - Rook, Martha A1 - Edenhofer, Frank T1 - Scalable stirred suspension culture for the generation of billions of human induced pluripotent stem cells using single-use bioreactors JF - Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine N2 - The production of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) in quantities that are relevant for cell-based therapies and cell-loaded implants through standard adherent culture is hardly achievable and lacks process scalability. A promising approach to overcoming these hurdles is the culture of hiPSCs in suspension. In this study, stirred suspension culture vessels were investigated for their suitability in the expansion of two hiPSC lines inoculated as a single cell suspension, with a free scalability between volumes of 50 and 2400 ml. The simple and robust two-step process reported here first generates hiPSC aggregates of 324 ± 71 μm diameter in 7 days in 125 ml spinner flasks (100 ml volume). These are subsequently dissociated into a single cell suspension for inoculation in 3000 ml bioreactors (1000 ml volume), finally yielding hiPSC aggregates of 198 ± 58 μm after 7 additional days. In both spinner flasks and bioreactors, hiPSCs can be cultured as aggregates for more than 40 days in suspension, maintain an undifferentiated state as confirmed by the expression of pluripotency markers TRA-1-60, TRA-1-81, SSEA-4, OCT4, and SOX2, can differentiate into cells of all three germ layers, and can be directed to differentiate into specific lineages such as cardiomyocytes. Up to a 16-fold increase in hiPSC quantity at the 100 ml volume was achieved, corresponding to a fold increase per day of 2.28; at the 1000 ml scale, an additional 10-fold increase was achieved. Taken together, 16 × 106 hiPSCs were expanded into 2 × 109 hiPSCs in 14 days for a fold increase per day of 8.93. This quantity of hiPSCs readily meets the requirements of cell-based therapies and brings their clinical potential closer to fruition. KW - bioprocessing KW - human pluripotent stem cells KW - process optimization KW - single-use bioreactors KW - stirred suspension culture KW - scalable culture system Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-234545 VL - 12 ER - TY - JOUR A1 - Bahram, Mohammad A1 - Anslan, Sten A1 - Hildebrand, Falk A1 - Bork, Peer A1 - Tedersoo, Leho T1 - Newly designed 16S rRNA metabarcoding primers amplify diverse and novel archaeal taxa from the environment JF - Environmental Microbiology Reports N2 - High-throughput studies of microbial communities suggest that Archaea are a widespread component of microbial diversity in various ecosystems. However, proper quantification of archaeal diversity and community ecology remains limited, as sequence coverage of Archaea is usually low owing to the inability of available prokaryotic primers to efficiently amplify archaeal compared to bacterial rRNA genes. To improve identification and quantification of Archaea, we designed and validated the utility of several primer pairs to efficiently amplify archaeal 16S rRNA genes based on up-to-date reference genes. We demonstrate that several of these primer pairs amplify phylogenetically diverse Archaea with high sequencing coverage, outperforming commonly used primers. Based on comparing the resulting long 16S rRNA gene fragments with public databases from all habitats, we found several novel family- to phylum-level archaeal taxa from topsoil and surface water. Our results suggest that archaeal diversity has been largely overlooked due to the limitations of available primers, and that improved primer pairs enable to estimate archaeal diversity more accurately. Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-221380 VL - 11 ER - TY - JOUR A1 - Hettich, Georg A1 - Schierjott, Ronja A. A1 - Ramm, Heiko A1 - Graichen, Heiko A1 - Jansson, Volkmar A1 - Rudert, Maximilian A1 - Traina, Francesco A1 - Grupp, Thomas M. T1 - Method for quantitative assessment of acetabular bone defects JF - Journal of Orthopaedic Research N2 - The objective of the study was to suggest a novel quantitative assessment of acetabular bone defects based on a statistical shape model, validate the method, and present preliminary results. Two exemplary CT-data sets with acetabular bone defects were segmented to obtain a solid model of each defect pelvis. The pathological areas around the acetabulum were excluded and a statistical shape model was fitted to the remaining healthy bone structures. The excluded areas were extrapolated such that a solid model of the native pelvis per specimen resulted (i.e., each pelvis without defect). The validity of the reconstruction was tested by a leave-one-out study. Validation results showed median reconstruction errors of 3.0 mm for center of rotation, 1.7 mm for acetabulum diameter, 2.1° for inclination, 2.5° for anteversion, and 3.3 mm3 for bone volume around the acetabulum. By applying Boolean operations on the solid models of defect and native pelvis, bone loss and bone formation in four different sectors were assessed. For both analyzed specimens, bone loss and bone formation per sector were calculated and were consistent with the visual impression. In specimen_1 bone loss was predominant in the medial wall (10.8 ml; 79%), in specimen_2 in the posterior column (15.6 ml; 46%). This study showed the feasibility of a quantitative assessment of acetabular bone defects using a statistical shape model-based reconstruction method. Validation results showed acceptable reconstruction accuracy, also when less healthy bone remains. The method could potentially be used for implant development, pre-clinical testing, pre-operative planning, and intra-operative navigation. © 2018 The Authors. Journal of Orthopaedic Research® Published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of Orthopaedic Research Society. J Orthop Res 9999:1–9, 2018. KW - acetabular bone defects KW - quantification KW - statistical shape model KW - volume analysis Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-320226 VL - 37 ER - TY - JOUR A1 - Greber, Johannes A1 - Polat, Bülent A1 - Flentje, Michael A1 - Bratengeier, Klaus T1 - Properties of the anisotropy of dose contributions: A planning study on prostate cases JF - Medical Physics N2 - Purpose To characterize the static properties of the anisotropy of dose contributions for different treatment techniques on real patient data (prostate cases). From this, we aim to define a class of treatment techniques with invariant anisotropy distribution carrying information of target coverage and organ-at-risk (OAR) sparing. The anisotropy presumably is a helpful quantity for plan adaptation problems. Methods The anisotropy field is analyzed for different intensity modulated radiotherapy (IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) techniques for a total of ten planning CTs of prostate cases. Primary irradiation directions ranged from 5 to 15. The uniqueness of anisotropy was explored: In particular, the anisotropy distribution inside the planning treatment volume (PTV) and in its vicinity was investigated. Furthermore, deviations of the anisotropy under beam rotations were explored by direct plan comparison as an indicating the susceptibility of each planned technique to changes in the geometric plan configuration. In addition, plan comparisons enabled the categorization of treatment techniques in terms of their anisotropy distribution. Results The anisotropy profile inside the PTV and in the transition between OAR and PTV is independent of the treatment technique as long as a sufficient number of beams contribute to the dose distribution. Techniques with multiple beams constitute a class of almost identical and technique-independent anisotropy distribution. For this class of techniques, substructures of the anisotropy are particularly pronounced in the PTV, thus offering good options for applying adaptation rules. Additionally, the techniques forming the mentioned class fortunately allow a better OAR sparing at constant PTV coverage. Besides the characterization of the distribution, a pairwise plan comparison reveals each technique's susceptibility to deviations which decreases for an increasing number of primary irradiation directions. Conclusions Techniques using many irradiation directions form a class of almost identical anisotropy distributions which are assumed to provide a basis for improved adaptation procedures. Encouragingly, these techniques deliver quite invariant anisotropy distributions with respect to rotations correlated with good plan qualities than techniques using few gantry angles. The following will be the next steps toward anisotropy-based adaptation: first, the quantification of anisotropy regarding organ deformations; and second, establishing the interrelation between the anisotropy and beam shaping. KW - adaptation KW - IMRT KW - radiotherapy KW - VMAT Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-228237 VL - 46 ER - TY - JOUR A1 - de Ruijter, Mylène A1 - Hrynevich, Andrei A1 - Haigh, Jodie N. A1 - Hochleitner, Gernot A1 - Castilho, Miguel A1 - Groll, Jürgen A1 - Malda, Jos A1 - Dalton, Paul D. T1 - Out-of-Plane 3D-Printed Microfibers Improve the Shear Properties of Hydrogel Composites JF - Small N2 - One challenge in biofabrication is to fabricate a matrix that is soft enough to elicit optimal cell behavior while possessing the strength required to withstand the mechanical load that the matrix is subjected to once implanted in the body. Here, melt electrowriting (MEW) is used to direct-write poly(ε-caprolactone) fibers “out-of-plane” by design. These out-of-plane fibers are specifically intended to stabilize an existing structure and subsequently improve the shear modulus of hydrogel–fiber composites. The stabilizing fibers (diameter = 13.3 ± 0.3 µm) are sinusoidally direct-written over an existing MEW wall-like structure (330 µm height). The printed constructs are embedded in different hydrogels (5, 10, and 15 wt% polyacrylamide; 65% poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (pHEMA)) and a frequency sweep test (0.05–500 rad s−1, 0.01% strain, n = 5) is performed to measure the complex shear modulus. For the rheological measurements, stabilizing fibers are deposited with a radial-architecture prior to embedding to correspond to the direction of the stabilizing fibers with the loading of the rheometer. Stabilizing fibers increase the complex shear modulus irrespective of the percentage of gel or crosslinking density. The capacity of MEW to produce well-defined out-of-plane fibers and the ability to increase the shear properties of fiber-reinforced hydrogel composites are highlighted. KW - biofabrication KW - fiber reinforcement KW - hydrogels KW - mechanical properties KW - melt electrowriting Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-223666 VL - 14 ER - TY - JOUR A1 - Hrynevich, Andrei A1 - Elçi, Bilge Ş. A1 - Haigh, Jodie N. A1 - McMaster, Rebecca A1 - Youssef, Almoatazbellah A1 - Blum, Carina A1 - Blunk, Torsten A1 - Hochleitner, Gernot A1 - Groll, Jürgen A1 - Dalton, Paul D. T1 - Dimension-Based Design of Melt Electrowritten Scaffolds JF - Small N2 - The electrohydrodynamic stabilization of direct-written fluid jets is explored to design and manufacture tissue engineering scaffolds based on their desired fiber dimensions. It is demonstrated that melt electrowriting can fabricate a full spectrum of various fibers with discrete diameters (2–50 µm) using a single nozzle. This change in fiber diameter is digitally controlled by combining the mass flow rate to the nozzle with collector speed variations without changing the applied voltage. The greatest spectrum of fiber diameters was achieved by the simultaneous alteration of those parameters during printing. The highest placement accuracy could be achieved when maintaining the collector speed slightly above the critical translation speed. This permits the fabrication of medical-grade poly(ε-caprolactone) into complex multimodal and multiphasic scaffolds, using a single nozzle in a single print. This ability to control fiber diameter during printing opens new design opportunities for accurate scaffold fabrication for biomedical applications. KW - biofabrication KW - electrohydrodynamic KW - melt electrospinning writing KW - scaffold design KW - tissue engineering Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-322677 VL - 14 ER - TY - JOUR A1 - Müller, Jörg A1 - Noss, Reed F. A1 - Thorn, Simon A1 - Bässler, Claus A1 - Leverkus, Alexandro B. A1 - Lindenmayer, David T1 - Increasing disturbance demands new policies to conserve intact forest JF - Conservation Letters N2 - Ongoing controversy over logging the ancient Białowieża Forest in Poland symbolizes a global problem for policies and management of the increasing proportion of the earth's intact forest that is subject to postdisturbance logging. We review the extent of, and motivations for, postdisturbance logging in protected and unprotected forests globally. An unprecedented level of logging in protected areas and other places where green-tree harvest would not normally occur is driven by economic interests and a desire for pest control. To avoid failure of global initiatives dedicated to reducing the loss of species, five key policy reforms are necessary: (1) salvage logging must be banned from protected areas; (2) forest planning should address altered disturbance regimes for all intact forests to ensure that significant areas remain undisturbed by logging; (3) new kinds of integrated analyses are needed to assess the potential economic benefits of salvage logging against its ecological, economic, and social costs; (4) global and regional maps of natural disturbance regimes should be created to guide better spatiotemporal planning of protected areas and undisturbed forests outside reserves; and (5) improved education and communication programs are needed to correct widely held misconceptions about natural disturbances. KW - anthropogenic disturbance KW - forestry KW - FSC KW - natural disturbance KW - protected area management KW - sanitary logging Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-224256 VL - 12 ER - TY - JOUR A1 - Steigerwald, Frank A1 - Timmermann, Lars A1 - Kühn, Andrea A1 - Schnitzler, Alfons A1 - Reich, Martin M. A1 - Kirsch, Anna Dalal A1 - Barbe, Michael Thomas A1 - Visser-Vandewalle, Veerle A1 - Hübl, Julius A1 - van Riesen, Christoph A1 - Groiss, Stefan Jun A1 - Moldovan, Alexia-Sabine A1 - Lin, Sherry A1 - Carcieri, Stephen A1 - Manola, Ljubomir A1 - Volkmann, Jens T1 - Pulse duration settings in subthalamic stimulation for Parkinson's disease JF - Movement Disorders N2 - Background Stimulation parameters in deep brain stimulation (DBS) of the subthalamic nucleus for Parkinson's disease (PD) are rarely tested in double-blind conditions. Evidence-based recommendations on optimal stimulator settings are needed. Results from the CUSTOM-DBS study are reported, comparing 2 pulse durations. Methods A total of 15 patients were programmed using a pulse width of 30 µs (test) or 60 µs (control). Efficacy and side-effect thresholds and unified PD rating scale (UPDRS) III were measured in meds-off (primary outcome). The therapeutic window was the difference between patients’ efficacy and side effect thresholds. Results The therapeutic window was significantly larger at 30 µs than 60 µs (P = ·0009) and the efficacy (UPDRS III score) was noninferior (P = .00008). Interpretation Subthalamic neurostimulation at 30 µs versus 60 µs pulse width is equally effective on PD motor signs, is more energy efficient, and has less likelihood of stimulation-related side effects. © 2017 The Authors. Movement Disorders published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of International Parkinson and Movement Disorder Society. KW - deep brain stimulation KW - Parkinson's disease; KW - pulse width KW - stimulation parameters KW - subthalamic Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-239402 VL - 33 ER - TY - JOUR A1 - Arlotti, Mattia A1 - Palmisano, Chiara A1 - Minafra, Brigida A1 - Todisco, Massimiliano A1 - Pacchetti, Claudio A1 - Canessa, Andrea A1 - Pozzi, Nicoló G. A1 - Cilia, Roberto A1 - Prenassi, Marco A1 - Marceglia, Sara A1 - Priori, Alberto A1 - Rampini, Paolo A1 - Barbieri, Sergio A1 - Servello, Domenico A1 - Volkmann, Jens A1 - Pezzoli, Gianni A1 - Isaias, Ioannis U. T1 - Monitoring subthalamic oscillations for 24 hours in a freely moving Parkinson's disease patient JF - Movement Disorders N2 - No abstract available Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-221249 VL - 34 ER - TY - JOUR A1 - Zeiner, Pia S. A1 - Preusse, Corinna A1 - Golebiewska, Anna A1 - Zinke, Jenny A1 - Iriondo, Ane A1 - Muller, Arnaud A1 - Kaoma, Tony A1 - Filipski, Katharina A1 - Müller-Eschner, Monika A1 - Bernatz, Simon A1 - Blank, Anna-Eva A1 - Baumgarten, Peter A1 - Ilina, Elena A1 - Grote, Anne A1 - Hansmann, Martin L. A1 - Verhoff, Marcel A. A1 - Franz, Kea A1 - Feuerhake, Friedrich A1 - Steinbach, Joachim P. A1 - Wischhusen, Jörg A1 - Stenzel, Werner A1 - Niclou, Simone P. A1 - Harter, Patrick N. A1 - Mittelbronn, Michel T1 - Distribution and prognostic impact of microglia/macrophage subpopulations in gliomas JF - Brain Pathology N2 - While the central nervous system is considered an immunoprivileged site and brain tumors display immunosuppressive features, both innate and adaptive immune responses affect glioblastoma (GBM) growth and treatment resistance. However, the impact of the major immune cell population in gliomas, represented by glioma-associated microglia/macrophages (GAMs), on patients’ clinical course is still unclear. Thus, we aimed at assessing the immunohistochemical expression of selected microglia and macrophage markers in 344 gliomas (including gliomas from WHO grade I–IV). Furthermore, we analyzed a cohort of 241 IDH1R132H-non-mutant GBM patients for association of GAM subtypes and patient overall survival. Phenotypical properties of GAMs, isolated from high-grade astrocytomas by CD11b-based magnetic cell sorting, were analyzed by immunocytochemistry, mRNA microarray, qRT-PCR and bioinformatic analyses. A higher amount of CD68-, CD163- and CD206-positive GAMs in the vital tumor core was associated with beneficial patient survival. The mRNA expression profile of GAMs displayed an upregulation of factors that are considered as pro-inflammatory M1 (eg, CCL2, CCL3L3, CCL4, PTGS2) and anti-inflammatory M2 polarization markers (eg, MRC1, LGMN, CD163, IL10, MSR1), the latter rather being associated with phagocytic functions in the GBM microenvironment. In summary, we present evidence that human GBMs contain mixed M1/M2-like polarized GAMs and that the levels of different GAM subpopulations in the tumor core are positively associated with overall survival of patients with IDH1R132H-non-mutant GBMs. KW - glioma KW - glioma-associated microglia and macrophages; KW - immune polarization KW - tumor microenvironment Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233897 VL - 29 ER - TY - JOUR A1 - Ingendoh-Tsakmakidis, Alexandra A1 - Mikolai, Carina A1 - Winkel, Andreas A1 - Szafrański, Szymon P. A1 - Flak, Christine S. A1 - Rossi, Angela A1 - Walles, Heike A1 - Stiesch, Meike T1 - Commensal and pathogenic biofilms differently modulate peri-implant oral mucosa in an organotypic model JF - Cellular Microbiology N2 - The impact of oral commensal and pathogenic bacteria on peri-implant mucosa is not well understood, despite the high prevalence of peri-implant infections. Hence, we investigated responses of the peri-implant mucosa to Streptococcus oralis or Aggregatibacter actinomycetemcomitans biofilms using a novel in vitro peri-implant mucosa-biofilm model. Our 3D model combined three components, organotypic oral mucosa, implant material, and oral biofilm, with structural assembly close to native situation. S. oralis induced a protective stress response in the peri-implant mucosa through upregulation of heat shock protein (HSP70) genes. Attenuated inflammatory response was indicated by reduced cytokine levels of interleukin-6 (IL-6), interleukin-8 (CXCL8), and monocyte chemoattractant protein-1 (CCL2). The inflammatory balance was preserved through increased levels of tumor necrosis factor-alpha (TNF-α). A. actinomycetemcomitans induced downregulation of genes important for cell survival and host inflammatory response. The reduced cytokine levels of chemokine ligand 1 (CXCL1), CXCL8, and CCL2 also indicated a diminished inflammatory response. The induced immune balance by S. oralis may support oral health, whereas the reduced inflammatory response to A. actinomycetemcomitans may provide colonisation advantage and facilitate later tissue invasion. The comprehensive characterisation of peri-implant mucosa-biofilm interactions using our 3D model can provide new knowledge to improve strategies for prevention and therapy of peri-implant disease. KW - Aggregatibacter actinomycetemcomitans KW - dental implants KW - host modulation KW - organotypic oral mucosa KW - Streptococcus oralis Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-323077 VL - 21 ER -