TY  - JOUR
T1  - einBlick - Ausgabe 24 – 23. Juni 2020
N2  - Nachrichten aus der Julius-Maximilians-Universität Würzburg
KW  - Universität
KW  - Würzburg
KW  - University
KW  - Wuerzburg
KW  - Wurzburg
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-207017
UR  - https://www.uni-wuerzburg.de/aktuelles/einblick/
VL  - 24/2020
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zinner, Martin Gerhard
T1  - Adsorbat-induzierte Oberflächensysteme und ultra-dünne intermetallische Legierungsfilme im Fokus der niederenergetischen Elektronenbeugung und spektroskopischer Analysemethoden
T1  - Adsorbate-unduced surface systems and ultra-thin intermetallic alloy films in the focus of low-energy electron diffraction and spectroscopic analysis methods
N2  - Im Rahmen der vorliegenden Dissertation werden mit unterschiedlichen Analysemethoden die Korrelationen zwischen den strukturellen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften von Selten Erd-basierten intermetallischen Oberflächenlegierungen anhand der beiden Probensysteme LaPt$_5$/Pt(111) und CePt$_5$/Pt(111) untersucht. Darüber hinaus werden die strukturellen Eigenschaften von Adsorbat-induzierten Oberflächenrekonstruktionen im sub-ML Bereich in reduzierten Dimensionen auf der Halbleiteroberfläche Si(111) anhand der beiden Materialsysteme Si(111)-(5$\times$2)-Au und Si(111)-($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Sn mit der Methode LEED-IV analysiert.

Das erste experimentelle Kapitel dieser Arbeit behandelt die intermetallische Oberflächenlegierung LaPt$_5$/Pt(111), die sich ausbildet wenn La-Atome auf einem sauberen Pt(111)-Substrat abgeschieden werden und anschließend thermische Energie hinzugefügt wird. Die Dicke der gebildeten Legierung lässt sich über die zuvor angebotene Menge an La-Atomen variieren und resultiert aufgrund der Gitterfehlanpassung von Pt(111) und den obenauf liegenden LaPt$_5$-Filmen in sechs unterschiedliche Beugungsmuster im LEED, deren Überstrukturvektoren durch zwei unterschiedliche Rotationsausrichtungen in Bezug auf das Gitter des Substrats und unterschiedlichen lateralen Gitterkonstanten der Filme gekennzeichnet sind. Die atomare Struktur kann auf eine gemeinsame Kristallstruktur zurückgeführt werden, deren Stöchiometrie aus dickenabhängigen AES-Messungen zu LaPt$_5$ mit einer Pt-reichen Oberflächenabschlusslage bestimmt werden konnte. Die Ergebnisse einer durchgeführten LEED-IV Studie bestätigen das Wachstum der Filme in der CaCu$_5$-Struktur, wobei die Oberflächenterminierungslage im Vergleich zum Volumengitter ein zusätzliches Pt-Atom pro Einheitszelle aufweist, das zusätzlich um einen Wert von \unit{0.26}{\angstrom} aus der Oberfläche hervorsteht. Die La-Atome, die direkt unterhalb der Terminierungslage liegen, erfahren eine Verschiebung in entgegengesetzter Richtung, so dass im Vergleich zum Volumen der Filme eine lokal veränderte Symmetrie im oberflächennahen Bereich vorherrscht und sich auf die elektronischen Eigenschaften der LaPt$_5$-Filme auswirkt. Darüber hinaus wurden die Schwingungseigenschaften der LaPt$_5$-Filme mittels der polarisierten in situ Raman-Spektroskopie bestimmt, bei der die auftretenden Schwingungspeaks durch die Kenntnis der atomaren Struktur und mit Überlegungen aus der Gruppentheorie unterschiedlichen Tiefenbereichen der LaPt$_5$-Filme (Volumen und Oberfläche) zugewiesen werden konnten.

Im zweiten experimentellen Kapitel liegt der Fokus auf der atomaren Struktur sowie auf den elektronischen und magnetischen Eigenschaften des Kondo- und Schwerfermionensystems CePt$_5$/Pt(111). In Abhängigkeit von der vor dem Legierungsprozess angebotenen Menge an Ce-Atomen auf dem Pt(111)-Substrat konnten insgesamt sieben verschiedene LEED-Phasen der CePt$_5$-Filme identifiziert werden, deren jeweilige Oberflächenrekonstruktionen durch eine unterschiedliche Rotationsausrichtung in Bezug auf das Pt(111)-Substrat gekennzeichnet sind. Zusätzlich ist die laterale Gitterkonstante einem Prozess aus Verspannung und Dehnung aufgrund der Gitterfehlanpassung von Film und Substrat ausgesetzt. Eine durchgeführte LEED-IV Analyse bestätigt das Wachstum der Filme in der CaCu$_5$-Struktur mit einer Pt-reichen Oberflächenabschlusslage, deren Pt$_3$-Kagom\'{e}-Lage im Vergleich zum Volumengitter mit einem zusätzlichen Pt-Atom pro Einheitszelle gefüllt ist. Die strukturellen Ergebnisse stimmen mit erzielten Resultaten aus früheren Arbeiten überein und verdeutlichen zudem die isostrukturellen Eigenschaften zur intermetallischen Oberflächenlegierung LaPt$_5$/Pt(111). Dies ermöglicht durch geeignete Vergleichsexperimente an LaPt$_5$/Pt(111) die induzierten Phänomene der $4f$-Elektronen bezüglich des Kondo- und Schwerfermionenverhaltens bei CePt$_5$/Pt(111)  zu bestimmen, da La-Atome in ihrem atomaren Aufbau keine $4f$-Elektronen beherbergen. Mit der polarisierten in situ Raman-Spektroskopie aufgenommene Spektren anhand von unterschiedlich dicken CePt$_5$-Filmen beinhalten sowohl charakteristische Schwingungspeaks als auch elektronische Übergänge. Das spektroskopische Verhalten der Schwingungspeaks zeigt dabei nicht nur Gemeinsamkeiten zu LaPt$_5$/Pt(111)  bei der Zuweisung der Schwingungsmoden zu den jeweiligen Tiefenbereichen in den CePt$_5$-Filmen, sondern es treten auch Unterschiede auf, da eine CePt$_5$-Schwingungsmode einem anormalen Temperaturverhalten unterliegt, das auf die Wechselwirkung mit den $4f$-Elektronen zurückzuführen ist. Weitere spezifische Raman-Signaturen, die elektronischen Übergängen in Form von Kristallfeldniveauaufspaltungen der $4f$-Elektronen von Ce zugewiesen werden konnten, resultieren ebenfalls aus unterschiedlichen Regionen der CePt$_5$-Filme (Oberfläche, inneres Volumen, Interface). Die magnetischen Eigenschaften der CePt$_5$-Filme wurden mit XAS und XMCD an den Ce M$_{4,5}$-Kanten in Abhängigkeit von der Temperatur, dem Einfallswinkel, der Filmdicke und der Stärke des Magnetfelds analysiert. Die markanten Übergänge zwischen unterschiedlichen Curie-Weiss-Regimen in der inversen Suszeptibilität erlauben Rückschlüsse über das Kristallfeldaufspaltungsschema, die Kondo- und die RKKY-Wechselwirkung und korrelieren mit der Ce-Valenz. Zudem konnte bei tiefen Temperaturen ein Übergang in den kohärenten Schwerfermionen-Zustand für alle untersuchten CePt$_5$-Filmdicken in dieser Arbeit nachgewiesen werden. Durch die Vorhersage eines metamagnetischen Lifshitz-Übergangs für diese Filme, der sich in der Magnetfeldabhängigkeit des magnetischen Moments äußert, konnte durch die Aufnahme von Magnetisierungskurven bei tiefen Temperaturen und hohen Magnetfeldern auf zwei weitere charakteristische Energieskalen der renormalisierten Bandstruktur zugegriffen werden.

Das dritte experimentelle Kapitel widmet sich der mit LEED und LEED-IV durchgeführten Aufklärung der atomaren Struktur eines quasi-eindimensionalen Elektronensystems, bei dem sich die gebildeten Au-Nanodrähte auf der Si(111)-Oberfläche durch eine Si(111)-(5$\times$2)-Au Rekonstruktion beschreiben lassen. Die aufgenommenen LEED-Bilder mit ihren markanten Beugungsreflexen und sogenannten Streifen deuten auf drei gleichwertige Rotationsdomänen, die jeweils um einen Winkel von \unit{120}{\degree} gegeneinander gedreht sind, auf der Oberfläche hin. Zudem konnte aus einer Simulation der Beugungsbilder das Auftreten von Streifen durch drei zusätzliche Spiegeldomänen, die eine Phasenverschiebung von einem halben Überstrukturvektor einführen und bei einer sorgfältigen LEED-IV Analyse ebenfalls berücksichtigt werden sollten, erklärt werden. Aus den in der Literatur nach einer zweiten Rekalibrierung der nötigen Menge an Au-Atomen zur Ausbildung der Si(111)-(5$\times$2)-Au Rekonstruktion in den letzten Jahren heftig diskutierten Strukturmodellen gibt das von Kwon und Kang aufgestellte Geometriemodell (KK-Modell) die beobachteten energieabhängigen Intensitätsmodulationen in den experimentellen Daten beim Vergleich mit theoretisch berechneten IV-Kurven am besten wieder. Für dieses Modell nimmt der R-Faktor nach Pendry bei den unabhängig voneinander betrachteten drei Energieserien unter verschiedenen Einfallswinkeln der Elektronen auf die Probenoberfläche stets den kleinsten Wert an. Unter der expliziten Berücksichtigung von Si-Adatomen, die sich zusätzlich auf der Oberfläche befinden und in einer (5$\times$4)-Einheitszelle beschrieben werden können, bleibt das KK-Modell das zu präferierende Strukturmodell zur Beschreibung der ausgebildeten Au-Ketten und der Si-Honigwabenstruktur bei der Si(111)-(5$\times$2)-Au Oberflächenrekonstruktion.

Im letzten experimentellen Kapitel wird ein zweidimensionales Elektronensystem -- die $\alpha$-Si(111)-($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Sn Oberflächenrekonstruktion, die sich bei 1/3 ML an Sn-Adsorbaten auf dem Si(111)-Substrat ausbildet -- im Hinblick auf die atomare Struktur bei Raumtemperatur mit LEED und LEED-IV untersucht. Aus den insgesamt sechs in die Analyse aufgenommenen Strukturmodellen, bei denen die Sn-Atome innerhalb der rekonstruierten ($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Einheitszelle unterschiedliche Adsorptionsplätze auf einer ideal terminierten Si(111)-Oberfläche einnehmen, konnte ein Legierungsverhalten, wie es bei der $\gamma$-Si(111)-($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Sn Phase auftritt, ausgeschlossen werden. Die Sn-Atome ordnen sich ausschließlich auf der Oberfläche neu an und führen zu einer Relaxation des darunterliegenden Substrats, deren atomare Verschiebungen sich bis in die sechste Si-Lage nachverfolgen lassen. Im Vergleich zu früheren Strukturaufklärungen an diesem Materialsystem bestätigt diese Analyse, dass sich die abgeschiedenen Sn-Atome auf T$_4$-Adsorptionsplätzen energetisch günstig anlagern, wobei die bei drei unterschiedlichen Einfallswinkeln aufgenommenen experimentellen Daten an unterschiedlichen Probenpositionen auf ein vorhandenes bzw. fehlendes Si-Atom auf einem S$_5$-Gitterplatz im darunterliegenden Si(111)-Substrat hindeuten. Außerdem konnte das theoretisch vorhergesagte dynamische Fluktuations-Modell aufgrund der sehr stark erhöhten thermischen Auslenkungen der Sn-Atome aus ihrer Gleichgewichtslage in den Modellrechnungen zur dynamischen Streutheorie nachgewiesen werden. Dies könnte neben den unregelmäßig angeordneten Si-Fehlstellen eine Ursache für das Ausbleiben des strukturell reversiblen Phasenübergangs von einer ($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Phase zu einer (3$\times$3)-Phase bei tiefen Temperaturen, wie er beispielsweise beim elektronisch vergleichbaren Adsorbatsystem Ge(111)-($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Sn auftritt, sein.
N2  - In the scope of the present PhD thesis the correlations between the structural, electronic, and magnetic properties of rare earth-based intermetallic surface compounds are examined by means of different analysis methods on the basis of the two sample systems LaPt$_5$/Pt(111) and CePt$_5$/Pt(111). In addition, the structural properties of adsorbate-induced surface reconstructions in the sub-ML range in reduced dimensions on the semiconductor surface Si(111) are analyzed on the basis of the two material systems Si(111)-(5$\times$2)-Au and Si(111)-($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Sn with LEED-IV.

The first experimental chapter of this thesis deals with the intermetallic surface compound LaPt$_5$/Pt(111). LaPt$_5$/Pt(111) forms when La atoms are deposited onto a clean Pt(111) substrate and subsequently thermal energy is applied. The thickness of the intermetallic film can be varied over the amount of La atoms offered before the alloying process and results in a total of six different diffraction patterns in LEED due to the lattice mismatch of Pt(111) and the LaPt$_5$ films on top. The superstructure vectors of the films formed are characterized by two different rotational orientations with respect to the lattice of the substrate and different lateral lattice constants of the films. The atomic structure can be traced back to a common crystal structure whose stoichiometry could be determined out of thickness dependent AES measurements to LaPt$_5$ with a Pt-rich surface termination layer. The results of a LEED-IV study confirm the growth of the films in the CaCu$_5$ structure, where the surface termination layer contains an additional Pt atom per unit cell compared to the bulk lattice. Additionally, this Pt atom protrudes from the surface by a value of \unit{0.26}{\angstrom}. The La atoms directly underneath the termination layer are shifted in opposite direction and therefore a locally changed symmetry prevails in the near surface region compared to the volume of the films and furthermore the electronic properties of the LaPt$_5$ films are affected. In addition, the vibrational properties of the LaPt$_5$ films were determined by means of polarized in situ Raman spectroscopy, in which the occurring vibrational peaks could be assigned to different depth regions of the LaPt$_5$ films (volume and surface) by knowledge of the detailed atomic structure and further considerations from group theory.

In the second experimental chapter, the focus is put on the atomic structure and the electronic and magnetic properties of the Kondo- and heavy-fermion system CePt$_5$/Pt(111). Depending on the amount of Ce atoms offered before the alloying process on the Pt(111) substrate, a total of seven different LEED phases of the CePt$_5$ films could be identified, whose respective surface reconstructions are characterized by two different rotational orientations with respect to the Pt(111) substrate. Additionally the lateral lattice constant of the films are exposed to a process of stress and strain due to the lattice mismatch between film and substrate. A LEED-IV analysis confirms the growth of the films in the CaCu$_5$ structure with a Pt-rich surface termination layer whose Pt$_3$-Kagom\'{e} layer is filled with one additional Pt atom per unit cell compared to the bulk lattice. The structural results agree with results obtained in earlier studies and furthermore also illustrate the isostructural properties towards the intermetallic surface compound LaPt$_5$/Pt(111). The structural agreement between the two intermetallic surface compounds allows the determination of the $4f$ electrons induced phenomena with respect to the Kondo- and heavy-fermion behavior in CePt$_5$/Pt(111) by suitable comparative experiments on LaPt$_5$/Pt(111), since La atoms in their atomic structure do not contain $4f$ electrons. Spectra recorded with polarized in situ Raman spectroscopy of CePt$_5$ films with different film thicknesses contain both characteristic vibrational peaks and signatures of electronic transitions. The spectroscopic behavior of the vibrational peaks show similarities to LaPt$_5$/Pt(111) in the assignment of the vibrational modes to the respective depth regions in the CePt$_5$ films, but also differences occur, since one vibrational mode of CePt$_5$ is subject to an anomalous temperature behavior, which is attributed to the interaction with the $4f$ electrons. Further specific Raman signatures, which could be assigned to electronic transitions in form of level splitting of the $4f$ electron of the Ce atoms due to the crystal field of the Pt atoms, also originate from different depth regions of the CePt$_5$ films (surface, inner volume, interface). The magnetic properties of the CePt$_5$ films were analyzed with XAS and XMCD at the Ce M$_{4,5}$ edges as a function of temperature, angle of incidence, film thickness, and magnetic field strength. The prominent transitions in the inverse susceptibility between different Curie-Weiss regimes allow conclusions to be drawn about the crystal field splitting scheme, the Kondo- and RKKY-interactions and show a significant correlation with the Ce-valence. Furthermore, for all investigated CePt$_5$ film thicknesses in this thesis at low temperatures a transition to the coherent heavy-fermion state could be detected. By predicting a metamagnetic Lifshitz transition for these films, which is expressed in the magnetic field dependence of the magnetic moment, two further characteristic energy scales of the renormalized band structure could be accessed by recording magnetization curves at low temperatures and high magnetic fields.

The third experimental chapter is devoted to the elucidation of the atomic structure of a quasi one-dimensional electron system with LEED and LEED-IV, in which the Au nanowires formed on the Si(111) surface can be described by a Si(111)-(5$\times$2)-Au reconstruction. The recorded LEED images include both a striking diffraction pattern and so-called diffraction streaks indicative for the existence of three equivalent rotational domains on the reconstructed surface, rotated by an angle of \unit{120}{\degree} against each other. In addition, the occurrence of diffraction streaks in the observed diffraction pattern could be explained through a theoretical simulation by the existence of three additional mirror domains on the surface, which introduce a phase shift of half a superstructure vector and should also be considered in a thorough LEED-IV analysis. From the structural models discussed vigorously in recent years in the literature after the introduction of a second recalibration of the necessary amount of Au atoms required for the formation of the Si(111)-(5$\times$2)-Au reconstruction, the geometry model established by Kwon and Kang (KK model) reflects best the observed energy-dependent intensity modulations in the experimental data when compared with calculated IV curves. For this model, the R-factor by Pendry always adopts its smallest value for the three energy series considered independently of each other at different angles of incidence of the electrons on the sample surface. Furthermore, even under explicit consideration of Si adatoms, which are additionally located on top of the reconstructed surface and can be described in a (5$\times$4) unit cell, the KK model remains the preferred structural model for the description of the Au chains formed and the Si honeycomb structure of the Si(111)-(5$\times$2)-Au surface reconstruction.

In the final experimental chapter, a two-dimensional electron system -- the $\alpha$-Si(111)-($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Sn surface reconstruction, which is formed at a total coverage of 1/3 ML of Sn adsorbates on the Si(111) substrate -- is investigated with regard to the atomic structure at room temperature with LEED and LEED-IV. From a total of six structural models included in the analysis, in which the Sn atoms on an ideally terminated Si(111) surface occupy different adsorption sites within the reconstructed ($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$ unit cell, it was possible to exclude alloying such as observed for the $\gamma$- Si(111)-($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Sn phase. The Sn atoms rearrange exclusively on the surface and lead to a relaxation of the underlying substrate, whose atomic displacements can be traced back to the sixth Si layer. In comparison to earlier structural investigations conducted on this material system, the presented analysis confirms that the deposited Sn atoms are energetically favorably deposited at T$_4$ adsorption sites. Furthermore, the experimental data recorded at three different angles of incidence from different positions on the sample show indications of an existing and/or missing Si atom on a S$_5$ lattice site in the underlying Si(111) substrate. In addition, the theoretical prediction of the dynamic fluctuation model for this surface reconstruction could be proven in the model calculations of the dynamic scattering theory due to the very strongly increased thermal displacements of the Sn atoms from their equilibrium position. Besides from the irregularly arranged Si defects, this could be a hint for the absence of the reversible structural phase transition at low temperatures from a ($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$ phase to a (3$\times$3) phase, as it occurs in the electronically comparable adsorbate system Ge(111)-($\sqrt{3}\times\sqrt{3}$)R30${\degree}$-Sn.
KW  - Schwere-Fermionen-System
KW  - LEED
KW  - Magnetischer Röntgenzirkulardichroismus
KW  - Raman-Spektroskopie
KW  - Kristallfeld
KW  - dünne intermetallische Filme
KW  - geordnete Metalladsorbate auf Halbleiteroberflächen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192749
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TY  - THES
A1  - Wäldchen, Sina
T1  - Super-Resolution-Mikroskopie zur Visualisierung und Quantifizierung von Glutamatrezeptoren und ADHS-assoziierten Proteinen
T1  - Super-resolution microscopy for visualization and quantification of Glutamate receptors and ADHD-associated proteins
N2  - Die Entwicklung hochauflösender Fluoreszenzmikroskopiemethoden hat die Lichtmikroskopie revolutioniert. Einerseits ermöglicht die höhere erzielte räumliche Auflösung die Abbildung von Strukturen, die deutlich unterhalb der beugungsbedingten Auflösungsgrenze liegen. Andererseits erhält man durch Einzelmoleküllokalisationsmikroskopiemethoden
wie dSTORM (Direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) Informationen, welche man für quantitative Analysen heranziehen kann. Aufgrund der sich dadurch bietenden neuen Möglichkeiten, hat sich die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie rasant entwickelt und kommt mittlerweile zur Untersuchung einer Vielzahl biologischer und medizinischer Fragestellungen zum Einsatz. Trotz dieses Erfolgs ist jedoch nicht zu verleugnen, dass auch diese neuen Methoden ihre Nachteile haben. Dazu zählt die Notwendigkeit relativ hoher Laserleistungen, welche Voraussetzung für hohe Auflösung ist und bei lebenden Proben zur Photoschädigung führen kann.
Diese Arbeit widmet sich sowohl dem Thema der Photoschädigung durch Einzelmoleküllokalisationsmikroskopie,
als auch der Anwendung von dSTORM und SIM (Structured Illumination Microscopy) zur Untersuchung neurobiologischer Fragestellungen auf Proteinebene.
Zur Ermittlung der Photoschädigung wurden lebende Zellen unter typischen Bedingungen bestrahlt und anschließend für 20−24 h beobachtet. Als quantitatives Maß für den Grad der Photoschädigung wurde der Anteil sterbender Zellen bestimmt. Neben der zu erwartenden Intensitäts- und Wellenlängenabhängigkeit, zeigte sich, dass die Schwere der Photoschädigung auch von vielen weiteren Faktoren abhängt und dass sich Einzelmoleküllokalisationsmikroskopie bei Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse durchaus mit Lebendzellexperimenten vereinbaren lässt.
Ein weiteres Projekt diente der Untersuchung der A- und B-Typ-Glutamatrezeptoren an der neuromuskulären Synapse von Drosophila melanogaster mittels dSTORM. Dabei konnte eine veränderte Anordnung beider Rezeptortypen infolge synaptischer Plastizität beobachtet, sowie eine absolute Quantifizierung des A-Typ-Rezeptors durchgeführt werden.
Im Mittelpunkt eines dritten Projekts standen Cadherin-13 (CDH13) sowie der Glucosetransporter Typ 3 (GluT3), welche beide mit der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung in Verbindung gebracht werden. CDH13 konnte mittels SIM in serotonergen Neuronen, sowie radiären Gliazellen der dorsalen Raphekerne des embryonalen Mausgehirns nachgewiesen werden. Die Rolle von GluT3 wurde in aus induzierten pluripotenten Stammzellen differenzierten Neuronen analysiert, welche verschiedene Kopienzahlvariation des für GluT3-codierenden SLC2A3-Gens aufwiesen. Die Proteine GluT3, Bassoon und Homer wurden mittels dSTORM relativ quantifiziert. Während die Deletion des Gens zu einer erwartenden Verminderung von GluT3 auf Proteinebene führte, hatte die Duplikation keinen Effekt auf die GluT3-Menge. Für Bassoon und Homer zeigte sich weder durch die Deletion noch die Duplikation eine signifikante  Veränderung.
N2  - The emergence of super-resolution microscopy techniques caused a revolution of light microscopy. On the one hand, the higher achieved structural resolution allows for the visualization of structures below the diffraction limit. On the other hand, single molecule localization microscopy methods like dSTORM (Direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) provide information that can be used for quantitative analysis. The new possibilities, offered by these approaches, lead to rapid development of the same and by now they are applied to investigate a broad range of biological and medical questions. Besides this success, it can’t be denied, that these methods also have some disadvantages like the necessity of relative high laser intensities that are needed for the high resolution and might cause photodamage in living samples.

This work deals with the issue of photodamage induced by single molecule localization microscopy methods as well as the examination of neurobiological problems on protein level by the usage of dSTORM and SIM (Structured Illumination Microscopy). To identify photodamage, living cells were irradiated at typical conditions and were observed for 20−24 h afterwards. As a quantitative measure for the severity
of photodamage, the fraction of dying cells was determined. Besides the expected dependency on intensity and wavelength, a lot of other factors showed to affect the severity. It could be demonstrated that single molecule localization microscopy can be combined with live-cell imaging if one takes those results into account. 

Another project aimed for the investigation of A- and B-type Glutamate receptors at the neuromuscular junction of Drosophila melanogaster via dSTORM. Thus, an altered arrangement of both receptor types could be observed and A-type receptors could be quantified absolutely.

A third project focused on cadherin-13 (CDH13) and glucose transporter 3 (GluT3), which are connected with attention deficit hyperactivity disorder. CDH13 could be detected in serotonergic neurons and radial glial cells of dorsal raphe in embryonic mouse brains using SIM. The role of GluT3 was analyzed in neurons, differentiated from induced pluripotent stem cells, which possessed different copy-number variations of the gene SLC2A3, which codes for GluT3. Proteins GluT3, Bassoon and Homer were quantified relatively using dSTORM. While the deletion of the gene resulted in an expected decrease of GluT3 at the protein level, the duplication didn’t affect
the amount of GluT3. In the case of Homer and Bassoon, neither the deletion, nor the duplication caused any significant changes.
KW  - Mikroskopie
KW  - Einzelmolekülmikroskopie
KW  - Quantitative Mikroskopie
KW  - Glutamatrezeptor
KW  - Aufmerksamkeitsdefizit-Syndrom
KW  - dSTORM
KW  - Photoschädigung
KW  - Neuromuskuläre Synapse
KW  - Glucosetransporter Typ3
KW  - Cadherin-13
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192834
ER  - 
TY  - THES
A1  - Perpiñá Viciano, Cristina
T1  - Study of the activation mechanisms of the CXC chemokine receptor 4 (CXCR4) and the atypical chemokine receptor 3 (ACKR3)
T1  - Untersuchung zum Aktivierungsmechanismus des CXC Chemokin‐Rezeptor 4 (CXCR4) und des atypischen Chemokin‐Rezeptor 3 (ACKR3)
N2  - The CXC chemokine receptor 4 (CXCR4) and the atypical chemokine receptor 3 (ACKR3) are seven transmembrane receptors that are involved in numerous pathologies, including several types of cancers. Both receptors bind the same chemokine, CXCL12, leading to significantly different outcomes. While CXCR4 activation generally leads to canonical GPCR signaling, involving Gi proteins and β‐arrestins, ACKR3, which is predominantly found in intracellular vesicles, has been shown to signal via β‐arrestin‐dependent signaling pathways. Understanding the dynamics and kinetics of their activation in response to their ligands is of importance to understand how signaling proceeds via these two receptors.
In this thesis, different Förster resonance energy transfer (FRET)‐based approaches have been combined to individually investigate the early events of their signaling cascades. In order to investigate receptor activation, intramolecular FRET sensors for CXCR4 and ACKR3 were developed by using the pair of fluorophores cyan fluorescence protein and fluorescence arsenical hairpin binder. The sensors, which exhibited similar functional properties to their wild‐type counterparts, allowed to monitor their ligand-induced conformational changes and represent the first RET‐based receptor sensors in the field of chemokine receptors. Additional FRET‐based settings were also established to investigate the coupling of receptors with G proteins, rearrangements within dimers, as well as G protein activation. On one hand, CXCR4 showed a complex activation mechanism in response to CXCL12 that involved rearrangements in the transmembrane domain of the receptor followed by rearrangements between the receptor and the G protein as well as rearrangements between CXCR4 protomers, suggesting a role of homodimers in the activation course of this receptor. This was followed by a prolonged activation of Gi proteins, but not Gq activation, via the axis CXCL12/CXCR4. In contrast, the structural rearrangements at each step of the signaling cascade in response to macrophage migration inhibitory factor (MIF) were dynamically and kinetically different and no Gi protein activation via this axis was detected. These findings suggest distinct mechanisms of action of CXCL12 and MIF on CXCR4 and provide evidence for a new type of sequential signaling events of a GPCR. Importantly, evidence in this work revealed that CXCR4 exhibits some degree of constitutive activity, a potentially important feature for drug development. On the other hand, by cotransfecting the ACKR3 sensor with K44A dynamin, it was possible to increase its presence in the plasma membrane and measure the ligand‐induced activation of this receptor. Different kinetics of ACKR3 activation were observed in response to CXCL12 and three other agonists by means of using the receptor sensor developed in this thesis, showing that it is a valuable tool to study the activation of this atypical receptor and pharmacologically characterize ligands. No CXCL12‐induced G protein activation via ACKR3 was observed even when the receptor was re-localized to the plasma membrane by means of using the mutant dynamin. Altogether, this thesis work provides the temporal resolution of signaling patterns of two chemokine receptors for the first time as well as valuable tools that can be applied to characterize their activation in response to pharmacologically relevant ligands.
N2  - Der CXC Chemokin‐Rezeptor 4 (CXCR4) und der atypische Chemokin‐Rezeptor 3 (ACKR3) sind heptatransmembranäre
Rezeptoren, die in zahlreichen Krankheitsbildern eine Rolle spielen, wie in einigen Krebsarten. Beide Rezeptoren werden zwar von dem gleichen Chemokin CXCL12 aktiviert, allerdings mit unterschiedlichen Signalweiterleitungsmustern. Die Aktivierung von CXCR4 führt zu kanonischer GPCR Signaltransduktion über Gi‐Proteine und β‐Arrestine. Die Signalweiterleitung des Rezeptors ACKR3 hingegen, welcher hauptsächlich in intrazellulären Vesikeln vorliegt, erfolgt über ß‐Arrestinabhängige Signalwege. Es ist von großer Wichtigkeit die Dynamik und Kinetik dieser beiden Rezeptoren hinsichtlich der Aktivierung durch ihre Liganden und der Signalweiterleitung zu verstehen. In dieser Arbeit wurden verschiedene Förster‐Resonanzenergietransfer (FRET) Anwendungen kombiniert, um
die frühen Phasen der Signal‐Kaskade von CXCR4 und ACKR3 zu untersuchen. Zur genaueren Aufklärung der Rezeptoraktivierung wurden intramolekulare FRET‐Sensoren entwickelt, hierzu wurden die Fluorophore Cyan‐fluoreszierendes Protein und engl. fluorescence arsenical hairpin binder verwendet. Die generierten Sensoren zeigten ähnliche funktionelle Eigenschaften wie die
unveränderten Rezeptoren. Liganden‐induzierte Änderungen der Rezeptorkonformation können mittels dieser Sensoren beobachtet werden und stellen die ersten RET‐basierten Sensoren auf dem Forschungsgebiet der Chemokin‐Rezeptoren dar. Weitere FRET‐basierte Methoden wurden zur
Untersuchung von Interaktionen zwischen Rezeptor und G‐Protein, Neuanordnung von Dimeren, sowie der G‐Protein Aktivierung eingesetzt und für beide Chemokin‐Rezeptoren etabliert. CXCR4 zeigte einen komplexen Aktivierungsmechanismus nach Stimulation durch CXCL12, bei welchem zunächst eine Neuordnung der Rezeptor‐Transmembrandomäne gefolgt von Neuordnungen zwischen
Rezeptor und G‐Protein und zuletzt eine Neuordnung zwischen CXCR4 Protomeren erfolgte. Dies
impliziert, dass im Aktivierungsprozess des Rezeptors Homodimere eine Rolle spielen. Zudem wurde
eine verlängerte Gi ‐Protein Aktivierung gegenüber der Gq‐Protein Aktivierung bei CXCL12 stimuliertem CXCR4 beobachtet. Hingegen zeigte eine Stimulierung mit dem Macrophage Migration Inhibitory Factor (MIF) bei jedem Schritt der frühen Singal‐Kaskade veränderte Dynamiken und
Kinetiken im Vergleich zu CXCL12. Darüber hinaus konnte keine Gi ‐Protein Aktivierung festgestellt werden. Dieser Befund zeigt individuelle Mechanismen für MIF und CXCL12 am CXCR4‐Rezeptor und liefert Belege für eine neuer Art von sequenziellen Signalweiterleitungen an GPCRs. Eine wichtige Beobachtung dieser Arbeit für eine potentielle Medikamentenentwicklung ist das CXCR4 ligandenunabhängige
Aktivität zeigt. Um die Aktivierung des ACKR3 Sensors messen zu können wurde durch eine Co‐Transfektion mit K44A Dynamin eine höhere Membranständigkeit erreicht. CXCL12 und drei weiteren Agonisten zeigten am hier entwickelten ACKR3‐Sensor unterscheidbare Kinetiken. Mit diesem wertvollen Werkzeug können Liganden an diesem atypischen Rezeptor pharmakologisch charakterisiert werden. Es konnte keine CXCL12‐induzierte G‐Protein Aktivierung gemessen werden, trotz der stärkeren Präsenz an der Plasmamembran mit Hilfe der Dynamin‐Mutante. In Summe liefert
diese Arbeit zum ersten Mal eine zeitliche Auflösung von Signalweiterleitungsmustern von zwei 
Chemokin‐Rezeptoren sowie wertvolle Werkzeuge zur Charakterisierung der frühen Phase der Signal‐Kaskade durch andere pharmakologisch relevanten Liganden.
KW  - G protein-coupled receptors
KW  - Chemokine receptors
KW  - GPCR signaling
KW  - Förster Resonance Energy Transfer
KW  - FRET sensors
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192371
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kwok, Chee Keong
T1  - Scaling up production of reprogrammed cells for biomedical applications
T1  - Skalierung der Produktion von reprogrammierten Zellen für biomedizinische Anwendungen
N2  - Induced pluripotent stem cells (iPSCs) have been recognised as a virtually unlimited source of stem cells that can be generated in a patient-specific manner. Due to these cells’ potential to give rise to all differentiated cell types of the human body, they have been widely used to derive differentiated cells for drug screening and disease modelling purposes. iPSCs also garner much interest as they can potentially serve as a source for cell replacement therapy. Towards the realisation of these biomedical applications, this thesis aims to address challenges that are associated with scale-up, safety and biofabrication.

Firstly, the manufacture of a high number of human iPSCs (hiPSCs) will require standardised procedures for scale-up and the development of a flexible bioprocessing method, since standard adherent hiPSC culture exhibits limited scalability and is labour-intensive. While the quantity of cells that are required for cell therapy depends largely on the tissue and defect that these replacing cells are meant to correct, an estimate of 1 × 10^9 has been suggested to be sufficient for several indications, including myocardial infarction and islet replacement for diabetes. Here, the development of an integrated, microcarrier-free workflow to transition standard adherent hiPSC culture (6-well plates) to scalable stirred suspension culture in bioreactors (1 L working volume, 2.4 L maximum working volume) is presented. The two-phase bioprocess lasts 14 days and generates hiPSC aggregates measuring 198 ± 58 μm in diameter on the harvesting day, yielding close to 2 × 10^9 cells. hiPSCs can be maintained in stirred suspension for at least 7 weeks with weekly passaging, while exhibiting pluripotency-associated markers TRA-1-60, TRA-1-81, SSEA-4, OCT4, and SOX2. These cells retain their ability to differentiate into cells of all the three germ layers in vitro, exemplified by cells positive for AFP, SMA, or TUBB3. Additionally, they maintain a stable karyotype and continue to respond to specification cues, demonstrated by directed differentiation into beating cardiomyocyte-like cells. Therefore, the aim of manufacturing high hiPSC quantities was met using a state-of-the-art scalable suspension bioreactor platform.

Secondly, multipotent stem cells such as induced neural stem cells (iNSCs) may represent a safer source of renewable cells compared to pluripotent stem cells. However, pre-conditioning of stem cells prior to transplantation is a delicate issue to ensure not only proper function in the host but also safety. Here, iNSCs which are normally maintained in the presence of factors such as hLIF, CHIR99021, and SB431542 were cultured in basal medium for distinct periods of time. This wash-out procedure results in lower proliferation while maintaining key neural stem cell marker PAX6, suggesting a transient pre-differentiated state. Such pre-treatment may aid transplantation studies to suppress tumourigenesis through transplanted cells, an approach that is being evaluated using a mouse model of experimental focal demyelination and autoimmune encephalomyelitis. 

Thirdly, biomedical applications of stem cells can benefit from recent advancements in biofabrication, where cells can be arranged in customisable topographical layouts. Employing a 3DDiscovery bioprinter, a bioink consisting of hiPSCs in gelatin-alginate was extruded into disc-shaped moulds or printed in a cross-hatch infill pattern and cross-linked with calcium ions. In both discs and printed patterns, hiPSCs recovered from these bioprints showed viability of around 70% even after 4 days of culture when loaded into gelatin-alginate solution in aggregate form. They maintained pluripotency-associated markers TRA-1-60 and SSEA-4 and continued to proliferate after re-plating. As further proof-of-principle, printed hiPSC 3D constructs were subjected to targeted neuronal differentiation, developing typical neurite outgrowth and resulting in a widespread network of cells throughout and within the topology of the printed matrix. Staining against TUBB3 confirmed neuronal identity of the differentiated cellular progeny. In conclusion, these data demonstrate that hiPSCs not only survive the 3D-printing process but were able to differentiate along the printed topology in cellular networks.
N2  - Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSZ) stellen eine praktisch unbegrenzte Stammzellquelle dar, welche patientenspezifisch erzeugt werden kann. Da diese Zellen das Potenzial haben, alle differenzierten Zelltypen des menschlichen Körpers hervorzubringen, werden sie für die Herstellung differenzierter Zellen für Arzneimitteltests und für die Krankheitsmodellierung verwendet. Sie erfahren auch großes Interesse, weil sie als Zellquelle in der Zellersatztherapie Anwendung finden könnten. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit drei zentralen Herausforderungen, die im Rahmen der biomedizinischen Anwendung von iPSZ auftreten.

Die Herstellung einer großen Zahl von humanen iPSZ (hiPSZ) erfordert die Entwicklung standardisierter Verfahren für die Skalierung, welche durch die Entwicklung einer flexiblen Bioprozessmethode realisiert werden kann. Bisher wird die Skalierbarkeit durch eine standardmäßig adhärente Zellkultur und den damit verbundenen hohen Arbeitsaufwand begrenzt. Die Menge an Zellen, die für die Zelltherapie benötigt wird, hängt stark vom Gewebetyp ab, welcher von den ersetzenden Zellen korrigiert werden soll. Berechnungen legen nahe, dass eine Anzahl 1 × 10^9 Zellen für eine Vielzahl von Indikationen ausreicht – einschließlich Myokardinfarkt und Inselzelltransplantation für Diabetes. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein integrierter Arbeitsablauf zur skalierbaren Zellsuspensionskultur von hiPSZ ohne Verwendung von microcarrier entwickelt, um die standardmäßig adhärente Kultur (6-Well-Platten) in Bioreaktoren (1 L Arbeitsvolumen, 2,4 L maximales Arbeitsvolumen) zu überführen. Der zweiphasige Produktionsprozess dauert 14 Tage und erzeugt hiPSZ-Aggregate mit einem finalen Durchmesser von 198 ± 58 μm, der annähernd 2 × 10^9 Zellen beinhaltet. hiPSZ können mindestens 7 Wochen lang in einer gerührten Zellsuspension bei wöchentlichem Passagieren gehalten werden, wobei sie Pluripotenz-assoziierte Marker wie TRA-1-60, TRA-1-81, SSEA-4, OCT4 und SOX2 beibehalten. Die Zellen behalten weiterhin ihre Fähigkeit, sich in vitro in Zellen mit AFP-, SMA- oder TUBB3-Immunoreaktivität und damit in Zellen aller drei Keimblätter zu differenzieren. Darüber hinaus halten sie einen stabilen Karyotyp aufrecht und reagieren auf gezielt eingesetzte externe Differenzierungsstimuli, wie durch eine gezielte Differenzierung in schlagende Kardiomyozyten-ähnliche Zellen demonstriert werden konnte. Somit wurde das Ziel, eine großen Anzahl hiPSCs herzustellen, mit einer hochmodernen, skalierbaren Suspensionsbioreaktorplattform erreicht.

Multipotente Stammzellen wie induzierte neurale Stammzellen (iNSZ) gelten verglichen mit iPSZ als sicherere Zellquelle für Ersatztherapien. Die Vorkonditionierung von Stammzellen vor der Transplantation ist jedoch ein heikles Thema, da sowohl die einwandfreie Funktion im Wirtsgewebe als auch Sicherheit gewährleistet werden müssen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden iNSZ, die normalerweise im Kulturmedium mit Faktoren wie hLIF, CHIR99021 und SB431542 gehalten werden, für eine definierte Zeitspanne in basalem Medium kultiviert. Die Vorbehandlung führt zu einer geringeren Proliferation, jedoch unter Erhalt der Expression des wichtigen neuralen Stammzellmarkers PAX6, was auf einen transienten vordifferenzierten Zustand hindeutet. Eine solche Vorbehandlung könnte bei zukünftigen Transplantationsstudien angewandt werden, um die Tumorentstehung durch transplantierte Zellen zu unterdrücken.  Dieser Ansatz wird in Zukunft mit einem Mausmodell der experimentellen fokalen Demyelinisierung und der autoimmunen Enzephalomyelitis untersucht. 

Schließlich kann die Zellersatztherapie von den jüngsten Fortschritten in der Biofabrikation profitieren, bei der die Zellen durch das Drucken in anpassbare topographische Profile angeordnet werden können. Mit einem 3DDiscovery Biodrucker wurde eine Biotinte bestehend aus Gelatine-Alginat und hiPSZ in scheibenförmig extrudiert oder in einem Kreuzschraffurmuster gedruckt und mittels Kalziumionen-Zugabe vernetzt. Gedruckte hiPSZ zeigten auch nach 4 Tagen Kultivierung eine Lebensfähigkeit von etwa 70 % und weiterhin das Auftreten der Pluripotenz-assoziierten Marker TRA-1-60 und SSEA-4. Zudem konnten sie sich anschließend mit standardmäßig adhärenter Zellkultur weiter vermehren. Zudem konnte gezeigt werden, dass die gedruckten Konstrukte einer gezielten neuronalen Differenzierung unterzogen werden können, die zu einem typischen Neuritenauswuchs und zu einer weitreichenden interzellulären Vernetzung durch und innerhalb der Topologie der gedruckten Matrix führte. Die Färbung gegen TUBB3 bestätigte die neuronale Identität der differenzierten Zellen. Zusammenfassend zeigen diese Daten, dass bei Verwendung des in dieser Studie erarbeiteten Protokolls hiPSZ nicht nur den 3D-Druckprozess überleben, sondern auch entlang der gedruckten 3D Topologie in Netzwerke Neurone differenzieren können.
KW  - scale-up
KW  - suspension culture
KW  - biomedical applications
KW  - bioprocessing
KW  - human induced pluripotent stem cells
KW  - Bioprozessmethode
KW  - humanen induzierte pluripotente Stammzellen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-191865
ER  - 
TY  - THES
A1  - Piepenburg, Sven Mathis
T1  - Prognostische Bedeutung depressiver Symptome bei Patienten mit systolischer Herzinsuffizienz - Post- hoc Analysen aus dem Datensatz des Interdisziplinären Netzwerkes Herzinsuffizienz (INH)
T1  - Prognostic relevance of depressive symptoms in systolic heart failure patients -
Post- hoc analyses from the Interdisciplinary Network for Heart Failure
N2  - In der vorliegenden Dissertation wurde anhand von post- hoc Analysen aus dem Datensatz des Interdisziplinären Netzwerkes Herzinsuffizienz (INH, Unique identifier: ISRCTN 23325295) die prognostische Bedeutung depressiver Symptome bei Patienten mit systolischer Herzinsuffizienz bestimmt. Dazu wurden n=852 Patienten untersucht, die zur Baseline alle einen PHQ-9 Fragebogen zur Erhebung ihrer depressiven Symptome ausgefüllt hatten. Es konnte gezeigt werden, dass sich die kürzere Version des PHQ-9, der PHQ-2, ebenso gut zum Screening für Depression eignete und auch ein prognostischer Marker für Tod jeder Ursache und Rehospitalisierung nach 540 Tagen war. Ein Dosis- Wirkungseffekt konnte für zunehmende depressive Symptome nachgewiesen werden. Der PHQ-9 eignete sich als Risikomarker für beide Geschlechter. Es zeigten sich signifikante Unterschiede in den Baseline Charakteristiken und dem depressiven Symptomprofil von Frauen und Männern. Die weiblichen Teilnehmerinnen hatten zusätzlich eine signifikant schlechtere Lebensqualität anhand des krankheitsspezifischen Kansas City Cardiomyopathy Questionnaires. Dafür hatten nur Männer mit vermehrten depressiven Symptomen auch ein erhöhtes Rehospitalisierungsrisiko. Depressive Symptome verschlechterten die Lebensqualität bei beiden Geschlechtern. Die Ergebnisse tragen dazu bei die Aufmerksamkeit für die häufig auftretenden und zu selten diagnostizierten depressiven Symptome bei Herzinsuffizienz zu erhöhen. Der PHQ-2 ist zudem weniger zeitintensiv und kann mündlich erfragt werden. Die Informationen aus den hier gezeigten Geschlechtsunterschieden könnten darüber hinaus in der Zukunft für individuellere Behandlungsziele und Unterstützungsangebote verwendet werden.
N2  - This thesis consists of post-hoc analyses from the Interdisciplinary Network for Heart Failure (INH, unique identifier: ISRCTN 23325295) to evaluate the prognostic meaning of depressive symptoms in patients with systolic heart failure. N=852 patients who had completed the PHQ-9 questionnaire for depressive symptom assessment at baseline were included. The PHQ-2 (extracted from the PHQ-9 and a shorter version) proved to be a valid screening tool and prognostic marker for all-cause death and rehospitalization after 540 days. A dose-response effect of depressive symptoms was shown. The PHQ-9 was a suitable risk predictor for both sexes. Some significant differences were found between men and women in baseline characteristics and depressive symptom profiles. Female participants had a worse quality of life according to disease-specific Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire Scores. Only depressed men had a higher risk for rehospitalization. Depressive symptoms decreased quality of life for both men and women. The results raise awareness for the common yet under diagnosed depressive symptoms in heart failure patients. The PHQ-2 is less time consuming than the PHQ-9 and can be verbally used in any clinical interview. Information on gender-specific differences might help to develop more individual treatments und support programs in the future.
KW  - Depression
KW  - Herzinsuffizienz
KW  - PHQ-9
KW  - PHQ-2
KW  - Lebensqualität
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193461
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fuß, Carmina Teresa
T1  - Erfassung der Strahlenbelastung des Nebennierenvenenkatheters und Evaluation des Chemokinrezeptors CXCR4 als neues Target in der Differentialdiagnostik des primären Hyperaldosteronismus
T1  - Assessment of radiation exposure of adrenal vein sampling and evaluation of the chemokine receptor CXCR4 as novel target in the differential diagnosis of primary aldosteronism
N2  - Der primäre Hyperaldosteronismus stellt mit einer Prävalenz von 5 - 12% die häufigste endokrine Ursache einer sekundären Hypertonie da. Der Aldosteronexzess beruht in den meisten Fällen auf einer bilateralen Nebennierenhyperplasie, oder einem unilateralen Aldosteron-produzieren Adenom. Die Unterscheidung dieser beiden Entitäten ist zur weiteren Therapieplanung essentiell: Während ein unilaterales Aldosteron-produzierendes Adenom operativ entfernt wird, erhalten Patienten mit bilateraler Nebennierenhyperplasie eine lebenslange medikamentöse Therapie mit Mineralocorticoidantagonisten. Der selektive Nebennierenvenenkatheter stellt den aktuellen Referenzstandard zur Subtypendifferenzierung bei Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus dar. Dieser ist allerdings mit zahlreichen Nachteilen, wie beispielsweise hoher Untersucherabhängigkeit und fehlender Standardisierung, behaftet. Die Strahlenbelastung des Nebennierenvenenkatheters wurde bis dato nicht systematisch analysiert.

Im ersten Teil dieser Arbeit wurde daher im Rahmen einer retrospektiven Studie die Strahlenbelastung des Nebennierenvenenkatheters (n=656) an vier deutschen Zentren zwischen 1999 und 2017 untersucht. Primäre Endpunkte waren das Dosisflächenprodukt, die Durchleuchtungszeit und die kalkulierte effektive Dosis. Das mediane Dosisflächenprodukt lag bei 32,5 Gy*cm², die Durchleuchtungszeit bei 18 min, die berechnete effektive Dosis bei 6,4 mSv. Die Strahlenbelastung zeigte allerdings deutliche interinstitutionelle Unterschiede. Hauptursachen hierfür lagen in zentrumsabhängigen Unterschieden in den Untersuchungsmodalitäten, insbesondere der Anzahl an Entnahmestellen und der Verwendung von digitalen Subtraktionsangiographien.

Der zweite Teil der Arbeit widmet sich der Evaluation des Chemokinrezeptors CXCR4 als neues Target in der Differentialdiagnostik des primären Hyperaldosteronismus. Mittels quantitativer real-time PCR und Immunohistochemie konnte eine hohe Expression von CXCR4 in den äußeren Schichten der Nebennierenrinde, der anhängenden Nebenniere benigner Nebennierentumore, sowie in Aldosteron-produzierenden Adenomen beobachtet werden. Ebenso zeigte sich eine Korrelation der CXCR4-Expression mit der Expression von CYP11B2 (Aldosteron-Synthase). Dem entgegengesetzt, war eine fehlende bzw. signifikant niedrige CXCR4-Expression in endokrin inaktiven Nebennierenadenomen nachweisbar. In autoradiographischen Bindungsstudien zeigte der CXCR4-spezifische PET-Tracer 68Ga-Pentixafor eine deutliche und spezifische Bindung an Kryogewebe von Aldosteron-produzierenden Adenomen. Im Anschluss wurden 9 Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus mittels 68Ga-Pentixafor-PET/CT untersucht. Der Tracer-Uptake war signifikant höher in Aldosteron-produzierenden Adenomen im Vergleich zu Nebennieren von Patienten, die aufgrund anderer Grunderkrankungen eine 68Ga-Pentixafor-Bildgebung erhalten hatten. Somit stellt eine CXCR4-spezifische Bildgebung eine vielversprechende Möglichkeit zur nicht-invasiven Charakterisierung von Nebennierenraumforderungen bei primärem Hyperaldosteronismus dar.
N2  - Primary aldosteronism represents the most common endocrine form of secondary hypertension with a prevalence of 5-12%. In most cases, aldosterone excess is caused either by a bilateral hyperplasia of the adrenal glands, or a unilateral aldosterone-producing adenoma. Differentiation between those subtypes is essential due to differences in clinical management: whereas aldosterone-producing adenomas are removed surgically, patients with bilateral adrenal hyperplasia receive life-long treatment with mineralocorticoid antagonists. Adrenal vein sampling represents the current reference standard for subtype differentiation in primary aldosteronism. However, adrenal vein sampling is associated with several drawbacks, e.g. its success is highly depends on the expertise of the performing radiologist. Until now, the radiation exposure has never been assessed.

In this retrospective study radiation exposure of adrenal vein sampling was assessed at four german tertiary care centers between 1999 and 2017. The primary outcomes were dose area product (DAP) and fluoroscopy time (FT). Consecutively the effective dose (ED) was approximately calculated. Median DAP was found to be 32.5 Gy*cm2 and FT 18 min. The calculated ED was 6.4 mSv. Remarkably, values between participating centers highly varied. As main reason for this variation, differences regarding AVS protocols between centers could be identified, such as number of sampling locations, frames per second and the use of digital subtraction angiographies.

The second part of this work focuses on the evaluation of the chemokine receptor CXCR4 as a potential target in the differential diagnosis of primary aldosteronism. When investigating the expression pattern of chemokine receptors by quantitative real-time polymerase chain reaction and immunohistochemistry, high expression of CXCR4 (CXC chemokine receptor type 4) in the outer layers of normal adrenals and in aldosterone-producing adenomas (APA) could be observed. In contrast, the CXCR4-expression was significantly lower in non-functioning adenomas. The specific CXCR4 ligand 68Ga-pentixafor showed strong binding to cryosections of aldosterone-producing adenomas. We further investigated 9 patients with primary aldosteronism because of aldosterone-producing adenomas by 68Ga-pentixafor-positron emission tomography. The tracer uptake was significantly higher on the side of increased adrenocortical aldosterone secretion in patients with aldosterone-producing adenomas compared with patients investigated by 68Ga-pentixafor-positron emission tomography for other causes. Molecular imaging of aldosterone-producing tissue by a CXCR4-specific ligand may, therefore, be a highly promising tool for noninvasive characterization of patients with aldosterone-producing adenomas.
KW  - Hyperaldosteronismus
KW  - Nebenniere
KW  - Chemokine
KW  - Strahlenbelastung
KW  - Chemokinrezeptor
KW  - CXCR4
KW  - Nebennierenvenenkatheter
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193614
ER  - 
TY  - THES
A1  - Aicha, Diaa
T1  - Hypertrophe obstruktive Kardiomyopathie: Vorhersagewert des ESC-Risikoscore für den plötzlichen Herztod bei Patienten nach Alkoholseptumablation
T1  - Hypertrophic obstructive cardiomyopathy:
The prediction of ESC-Risk score for sudden cardiac death
in patients after alcohol septal ablation
N2  - Abstrakt
Hypertrophe Kardiomyopathie (HCM) ist eine genetisch bedingte Herzmuskelerkrankung mit einer Prävalenz von 0,2 bis 0,6% und einem SCD-Risiko von 0,5 bis 1% pro Jahr. HCM ist die häufigste Ursache für plötzlichen Herztod in jungem Alter. Seit Jahrzehnten wird bei HCM der optimale Vorhersagescore für SCD untersucht. Der erste validierte SCD-Sore bei HCM wurde im Jahr 2014 in die ESC-Leitlinien integriert.
Ziel der Studie:
Vergleich des berechneten SCD-Scores bei HCM aus dem Jahr 2014 vor und nach Alkohol- Septum-Ablation (PTSMA) mit dem erreichten Endpunkt (SCD).
Methoden:
56 Patienten mit hypertropher obstruktiver Kardiomyopathie (HOCM) und Erst-PTSMA im Jahr 2009 wurden eingeschlossen: Alter 53,9 ± 11,5 Jahre, 7% positive Familienanamnese für SCD, 9% ungeklärte Synkope im letzten Jahr, 43% NSVT, maximale LV-Wanddicke 20,2 ± 4,3 mm, maximaler LVOT-Gradient 118 ± 42 mmHg, LA-Durchmesser 45,3 ± 6,4 mm.
Ergebnisse:
Vor dem ersten PTSMA hatten die HOCM-Patienten einen errechneten SCD-Wert von 4,2 ± 3,2%, nach PTSMA von 3,2 ± 2,2%. Wir beobachteten 2 (3,6%) SCD-Fälle in 5 Jahren.
Die PTSMA führte zu einer signifikanten Reduktion des errechneten SCD-Scores von 1,0 ± 2,8%, p <0,05. Diese Reduktion war hauptsächlich durch die signifikante Reduktion des LVOT-Gradienten (durchschnittlich 54 ± 42 mmHg, p <0,05) zurückzuführen.
Fazit:
PTSMA ist eine etablierte Behandlung zur Verbesserung der Symptome bei HOCM-Patienten ohne Hinweis auf eine höhere Mortalität nach induziertem Infarkt. Der ESC-SCD-Score ist nur ein Hilfsalgorithmus für die individuelle Entscheidung bezüglich einer primärprophylaktischen AICD-Implantation.
N2  - Abstract
Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) is a genetic heart muscle disease with a prevalence of 0.2-0.6% and an SCD risk of 0.5-1% per year. HCM is the leading cause of sudden cardiac death at a young age. For decades, the optimal prediction score for SCD has been investigated in HCM. The first validated score for SCD at HCM has been integrated into the ESC guidelines since 2014.
Objective of the study:
Comparison of the calculated SCD score for HCM from 2014 before and after alcohol septal ablation (PTSMA) with the endpoint reached (SCD).
Methods:
56 patients with hypertrophic obstructive cardiomyopathy (HOCM) and first PTSMA in 2009 were included: age 53.9 ± 11.5 years, 7% positive family history for SCD, 9% unexplained syncope last year, 43% NSVTs, maximum LV wall thickness 20.2 ± 4.3 mm, maximal LVOT gradient 118 ± 42 mmHg, LA diameter 45.3 ± 6.4 mm.
Results:
Before the first PTSMA, the HOCM patients had a calculated SCD score of 4.2 ± 3.2%, after PTSMA 3.2 ± 2.2%. We observed 2 (3.6%) SCD patients in 5 years. PTSMA resulted in a significant reduction in the calculated SCD score of 1.0 ± 2.8%, p <0.05. This reduction was mainly due to the significant reduction in the LVOT gradient to 54 ± 42 mmHg (p <0.05).
Conclusion:
PTSMA is an established treatment to improve symptoms in HOCM patients without evidence of higher mortality after induced infarction. The ESC-SCD score is only an aid algorithm for individual decision to implante an ICD for primary prevention of SCD.
KW  - HCM
KW  - Sudden death
KW  - SCD-Risko nach PTSMA
KW  - Sudden death Risk after PTSMA
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193649
ER  - 
TY  - THES
A1  - Purrer, Veronika
T1  - Nicht-motorische Begleitsymptome bei Patienten mit Essentiellen Tremor
T1  - Non-motor symptoms in patients with essential tremor
N2  - Der essentielle Tremor (ET) ist eine der häufigsten Bewegungsstörungen, welcher lange Zeit als rein motorische Störung angesehen wurde. Aufgrund zunehmender Belege über nicht-motorisch Begleitsymptome wandelte sich dieses Bild jedoch in den letzten Jahren zunehmend. In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir 113 Probanden aus der Allgemeinbevölkerung mit klinisch definitiven oder wahrscheinlichen ET anhand einer breiten Batterie neuro-psychologischer Testverfahren. Es gelang hierbei signifikante Unterschiede im Vergleich zu gesunden Eichstichproben im Hinblick auf neuro-psychologische Charakteristika, wie Apathie, Ängstlichkeit und exekutive Dysfunktion, sowie deren negativen Einfluss auf die Lebensqualität der Probanden darzustellen. Bisher werden im klinischen Alltag nicht-motorische Begleitphänomene beim ET nicht regelhaft erfasst;  aufgrund unserer Ergebnisse und der Relevanz vor allem im Hinblick auf die Lebensqualität des Einzelnen halten wir jedoch die Erfassung und gegebenenfalls Behandlung dieser Symptome für ebenso relevant.
N2  - Essential tremor (ET) is one of the most common movement disorders, which was previously considered a purely motor disorder. Due to increasing evidence of non-motor symptoms, however, this picture has changed recently. In the present study we investigated 113 subjects from the general population with clinically definite or probable ET using a broad battery of neuro-psychological screening tools. Thereby, significant differences in neuro-psychological characteristics, such as apathy, anxiety and executive dysfunction, as well as their negative impact on the quality of life of the subjects could be demonstrated in comparison to healthy samples. Up to now, non-motor symptoms in ET are generally not been recorded in the clinical routine; however, based on our findings and the relevance to the individual's quality of life in particular, we consider the assessment and, where appropriate, treatment of these symptoms to be equally relevant.
KW  - Essentieller Tremor
KW  - Nicht-motorische Begleitsymptome
KW  - ET
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193665
ER  - 
TY  - THES
A1  - Graus, Dorothea
T1  - Auswirkungen einer V-PPase-Überexpression auf Nicotiana benthamiana Blattzellen und deren physiologische Bedeutung unter Salzbelastung
T1  - The Effects of V-PPase overexpression on Nicotiana benthamiana leaf cells and their physiological significance under saline load
N2  - Vakuoläre PPasen (V-PPase) in Landpflanzen dienen dem Transport von Protonen in die Vakuole und dem Aufbau eines elektrochemischen Gradienten, während sie gleichzeitig durch Hydrolyse eine Anreicherung des toxischen PPi im Cytosol verhindern. Zahlreiche Publikationen bewiesen bereits positive Effekte der stabilen V-PPase-Überexpression in Pflanzen. Unter anderem zeigte die Ackerschmalwand, Tabak, Reis und Tomate eine erhöhte Biomasse und gesteigerte Stresstoleranz auf Grund einer erhöhten stabilen V-PPase Ex-pression. Um die zugrundeliegenden Prozesse ohne potenzielle pleiotropische Effekte während der Pflanzenentwicklung zu analysieren, wurden in der vorliegenden Dissertation die physiologischen Auswirkungen einer transienten V-PPase-Überexpression in Nicotiona benthamiana Blättern und die Einflussnahme von NaCl quantitativ erfasst.
Zu diesem Zweck wurden zwei endogene V-PPasen (NbVHP1 und NbVHP2) aus N. bentha-miana zunächst bioinformatisch und dann auf Transkriptionsebene mittels quantitativer Real-Time-PCR identifiziert. Die endogenen V-PPasen wurden mittels der Agrobakterien-Infiltrationstechnik transient in N. benthamiana Blättern und ihre vakuoläre Lokalisation mit Hilfe von Fluoreszenzmarkern bestätigt. Die Protonenpump-Funktion der überexprimierten NbVHPs konnte mit der Patch-Clamp-Technik anhand des vier-fach erhöhten Protonenpump-stroms in den isolierten Mesophyllvakuolen verifiziert werden. Im Zuge der elektro-physiologischen Charakterisierung der endogenen N. benthamiana V-PPasen konnte die für V-PPasen typische Sensitivität gegenüber cytosolischem Calcium bestätigt werden, welche sich bei einem erhöhten Calcium-Spiegel in einer Hemmung der Pumpströme äußerte. Ferner wurde ihre gleichartige Substrataffinität (Km von 65 µM PPi) unabhängig des vakuolären pHs zwischen 5,5 und 7,5 festgestellt. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit analog durchgeführten Messungen an der bereits publizierten AtVHP1 von A. thaliana bestätigte die große Homo-logie der V-PPasen von Landpflanzen. Im Gegensatz zu den erwünschten Auswirkungen der stabilen V-PPase Überexpression resultierte diese starke transiente Überexpression nach drei Tagen im Absterben makroskopischer Blattbereiche. Das Ausmaß dieser Nekrosen wurde anhand des vorhandenen PhotosystemII in den transformierten Blättern mit der Puls-Amplituden-Modulations-Technik quantifiziert. Die analoge transiente Überexpression einer löslichen PPase (IPP1) führte allerdings zu keinerlei negativen Effekten für die Pflanze, wodurch die erhöhte Protonentransportaktivität im Gegensatz zur Hydrolyseaktivität der V-PPasen als Ursache des Zellsterbens verifiziert werden konnte.
Aufgrund dieser unerwarteten negativen Auswirkungen der transienten V-PPase-Überex-pression auf die Blattvitalität wurde zusätzlich die Salzstresstoleranz der Blätter untersucht. Unter Berücksichtigung des kurzen Transformations- und damit Beobachtungszeitfensters wurde ein Salzapplikationsverfahren etabliert, bei dem simultan mit der Agrobakterien-infiltration 200 mM NaCl direkt in den Blattapoplasten eingeführt wurde. Anhand einer Zu-nahme in sowohl der Transskriptmenge der V-PPase als auch des PPi-induzierten Protonen-pumptransportes über den Tonoplasten wurde gezeigt, dass die NaCl-Anwesenheit im Blatt eine erhöhte Aktivität der endogenen V-PPasen des N. benthaminan Pflanzen bewirkte. Der gleichzeitige tendenzielle Rückgang der V-ATPase-Pumpaktivität in salzbehandelten Mesophyllvakuolen lässt vermuten, dass die V-PPasen eine größere Rolle bei der Bewahrung des vakuolären pH-Wertes und der protonenmotorische Kraft (PMF) unter Salzstress ein-nimmt. Interessanterweise führte die Salzapplikation bei einer V-PPase-Überexpression zu keinen additiven negativen Effekten, sondern verhinderte sogar das Auftreten der Nekrosen. Um dieses Phänomen zu ergründen, wurde zunächst mit Hilfe von Apoplastenwaschungen und Natrium-Konzentrationsmessungen bestätigt, dass das injizierte NaCl im Blatt verblieb und von den Blattzellen aufgenommen wurde. Für weitere Studien der Ursachen der Nekrosen wurden in-vivo-pH-, Membranpotenzial- und Metabolitmessungen durchgeführt. Während in V-PPase-überexprimierenden Zellen der vakuoläre pH-Wert zu Kontrollvakuolen signifikant sank, blieb er mit zusätzlicher Salzbehandlung auf Kontrollniveau. Des Weiteren schwächte die Salzapplikation die starke Depolarisation der Plasmamembran nach V-PPase-Über-expression um mehr als die Hälfte ab. Hingegen konnten keine nennenswerten Ver-änderungen im Metabolit- und Ionengehalt des Blattgewebes bei V-PPase-Überexpression festgestellt werden. Lediglich der Natrium- und Chlorid-Spiegel waren bei salz-behandelten Blättern erwartungsgemäß erhöht. Diese Ergebnisse bekräftigten, dass der stark erhöhte V-PPase-vermittelte Protonenpumpstrom und weniger metabolische Veränderungen für die Nekrosen von V-PPase-überexprimierte Pflanzen verantwortlich ist. Diese negativen Auswirkungen werden offensichtlich durch die Salzbehandlung stark vermindert, da die Aufnahme der Salz-ionen über Protonen-Na+/K+-Antiporter wie NHX antagonistisch auf die V-PPase verursachte Protonenanreicherung und die daraus folgende Veränderung des Membran-potentials und der PMF entgegenwirkt. In diese Arbeit wurde in einem neuen Blickwinkel deutlich, dass die natürliche Expressions-kontrolle der V-PPase in ausdifferenzierten Pflanzenzellen sich den Umweltbedingungen anpasst, um das Gleich-gewicht zwischen den positiven und negativen Auswirkungen der Pumpaktivität zu halten.
N2  - The plant vacuolar PPases (V-PPase) transport protons across the tonoplast from the cytosol into the vacuole. This establishes a trans-tonoplast electrochemical gradient and prevents the accumulation of toxic PPi in the cytosol. Many publications have already shown positive effects of stable V-PPase overexpression in plants. Arabidopsis, tobacco, rice and tomato for example, all showed increased biomass and greater stress tolerance with stable V-PPase overexpression. To understand the underlying processes without potential pleiotropic effects during plant development, we characterised V-PPase in Nicotiana benthamiana leaves using an electrophysiological approach, and investigated its physiology in overexpressing plants, concentrating on its regulation by NaCl. 
Two endogenous V-PPases (NbVHP1 and NbVHP2) from N. benthamiana were identified using bioinformatics and quantified with real-time PCR. Endogenous V-PPases were transiently overexpressed using Agrobacteria in N. benthamiana leaves, with their vacuolar localisation confirmed by fluorescence labelling. The proton pump activity of the NbVHPs was verified by a fourfold increase in the patch clamp-recorded proton current response of isolated mesophyll vacuoles. For the electrophysiological characterisation of the endogenous V-PPases, the V-PPase-typical cytosolic calcium sensitivity was confirmed; the proton pump became inhibited with increased calcium levels. Furthermore, their similar substrate affinity, a Km of 65 μM PPi, was found to be independent of the vacuolar pH between 5.5 and 7.5. Both attributes were comparable to the already published AtVHP1 of Arabidopsis thaliana, showing a high homology of plant V-PPases.
The physiological effects of V-PPase overexpression was obvious from the time-delayed death of transformed cells. In contrast to the desired effects of stable V-PPase over-expression, this strong transient overexpression resulted in macroscopic dead leaf areas after three days. The extent of these necroses was quantified by counting the existing photosystems in the transformed leaves using the pulse-amplitude modulation technique (PAM). In contrast, no necrosis was found in plants where a soluble PPase (IPP1) was over-expressed. This supports the hypothesis that the increased proton transport activity of V-PPases, not the hydrolysis activity, is the cause of cell death. 
Because of these unexpected negative effects of transient V-PPase over-expression on leaf vitality, the salt stress tolerance of the leaves was also examined. The short transformation and observation time window meant we needed to establish a new way of salt application; we injected 200 mM NaCl directly into the leaf apoplast simultaneously with the agrobacterial material. Absorption of NaCl by leaf cells was confirmed by apoplast washing and sodium concentration measurements. The NaCl treatment increased the amount of transcripts of endogenous V-PPases in tobacco and increased the PPi-induced proton transport across the vacuolar membrane. The concomitant decline in V-ATPase pumping activity in saline-treated mesophyll vacuoles indicates that V-PPases have a significant role in maintaining the vacuolar pH and proton motive force (PMF) under saline conditions.
Interestingly, simultaneous salt administration with V-PPase overexpression did not result in an additive negative effect but did prevent the occurrence of necrotic leaf areas. For further analysis of the necrosis, in vivo pH, membrane potential and metabolite measurements were performed. Under V-PPasen over-expression and salt treatment, the vacuolar pH remained constant and did not decrease as it did in non-salt-treated V-PPase over-expressing cells. Furthermore, the salt application attenuated the strong depolarisation of the plasma membrane by more than a half in V-PPase overexpressing plants, but no noteworthy changes in cell metabolism could be detected by metabolite and ion concentration measurements. Only the Na+ and Cl- levels were, as expected, increased in salt-treated leaves.
This decrease in vacuolar pH alongside a membrane depolarisation confirms that the strong proton pump current of the V-PPase overexpressing vacuoles is the cause of the observed necrosis. These negative effects are obviously greatly reduced by salt treatment, since the uptake of the salt ions via proton:Na+/K+ antiporters such as NHX acts as an antagonist to V-PPase-induced proton accumulation in the vacuole and the consequent change in membrane potential and PMF.
This work reveals in a new perspective, that the natural expression control of V-PPase in differentiated plant cells adapts to environmental conditions to balance the positive and negative effects of pumping activity.
KW  - Pyrophosphatase
KW  - Vakuole
KW  - Nicotiana benthamiana
KW  - Membrantransport
KW  - Salzstress
KW  - transiente Transformation
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193676
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stenger, Nico
T1  - MicroRNA-Expressionsprofile im Hochrisiko-Prostatakarzinom
T1  - MicroRNA expression profiling in high-risk prostate cancer
N2  - Das Prostatakarzinom (PCa) stellt die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache bei Männern in Deutschland dar. Seine heterogenen Verlaufsformen erschweren es, eine optimale Therapieentscheidung zu treffen, denn die derzeit bekannten klinischen und molekularen Prognosemarker sind trotz intensiver Forschungsbemühungen nicht ausreichend in der Lage den Krankheitsverlauf vorherzusagen. Große Hoffnungen auf brauchbare prognostische Marker werden seit ihrer Entdeckung in miRNAs gesetzt, kleine genregulatorische, nicht-kodierende RNAs. MiRNAs regulieren im Rahmen einer posttranskriptionellen Inhibierung die Expression einer Vielzahl relevanter Zielgene. Für einige miRNAs ist bereits belegt, dass ihre differentielle Expression in verschiedenen Tumorentitäten mit der Genese und in einzelnen Fällen auch mit der Prognose assoziiert ist.
Diese Arbeit sollte untersuchen, welches globale miRNA-Expressionsprofil in einem Kollektiv von Hochrisiko-Prostatakarzinomen (HR-PCa) vorliegt und welche miRNAs im HR-PCa aberrant exprimiert sind. Zudem sollte sie klären, ob Assoziationen der so identifizierten miRNAs mit Prognosegruppen des PCa vorliegen. Somit sollten erste Hinweise auf prognostisch relevante miRNAs und deren mögliche Bedeutung für die Tumorgenese aber auch für die Progression des PCa erbracht werden. Hierzu wurde die Expression von 640 miRNAs mittels Microarray-Analysen in Proben eines HR-PCa-Kollektivs (n=14) bestimmt und anschließend die Expression von acht tumorassoziierten miRNAs mittels qRT-PCR in einem erweiterten HR-PCa-Kollektiv (n=23) evaluiert. Um eine Grundlage für weitere molekulare Analysen vorzubereiten, wurde eine Zielgensuche in drei verschiedenen Datenbanken für elf potentielle Onkomirs durchgeführt.
Im Vergleich zum nicht-tumorös veränderten Referenzgewebe wurden mittels Microarray-Analyse im HR-PCa 52 miRNAs als signifikant unterschiedlich exprimiert detektiert und es zeigte sich eine ausgeprägte Herunterregulation der globalen miRNA-Expression im HR-PCa. Mit diesen 52 miRNAs konnte in einer Clusteranalyse das Referenzgewebe von HR-PCa unterschieden werden. Bei 21 tumorspezifischen miRNAs zeigte sich eine Überlappung mit Daten bereits publizierter Studien. Hierunter fanden sich die als Onkomirs beschriebenen miRNAs miR-let-7a, miR-126 und miR-16 mit jeweils möglichen Zielgenen wie z.B. MAP4K3, EGFR und ESSRA. 15 miRNAs waren – im Gegensatz zur Expression in Kollektiven mit konventionellem Risikoprofil – im HR-PCa gegenüber nicht-malignem Referenzgewebe signifikant unterschiedlich exprimiert, darunter miR-515-5p mit den vorhergesagten Zielgenen C13orf34 und CDCA7. Die vorliegenden qRT-PCR-Analysen zeigten eine deutliche und häufige Herunterregulation von miR-221, -125b und -29a im HR-PCa. Als mögliche Zielgene wurden z.B. FOS und IRF2 für miR-221, EIF2C2 für miR-125b sowie MYBL2 und TRAF4 für miR-29a vorhergesagt. Mit den genannten drei miRNAs konnte das HR-PCa vom nicht-malignen Referenzgewebe unterschieden werden.
Anhand eines Expressionsprofiles von 24 miRNAs war eine partielle Trennung der Kollektive nach Gleason-Score möglich. Die miRNAs miR-147 und miR-515-3p waren in den Microarray-Analysen in Prognosegruppen nach dem Gleason-Score signifikant unterschiedlich exprimiert. Eine mittels qRT-PCR determinierte niedrige Expression von miR-221 konnte mit hohem Gleason-Score assoziiert werden. Die signifikant unterschiedliche Expression von miR-422a in Prognosegruppen des PCa konnte in den Validierungsexperimenten nicht bestätigt werden.
Die miRNAs miR-147, miR-515-3p bzw. miR-221 sind mit Blick auf ihr Potential als Prognosefaktoren Kandidaten für weitere Untersuchungen. Als potentielle Zielgene wurden z.B. RGS3, CDKN1B bzw. FOS/IRF2 vorhergesagt.
Die Bedeutung einzelner miRNAs als mögliche prognostische Marker sollte in größeren Kollektiven und anhand von funktionellen Untersuchungen weiter geklärt werden. Die vorliegende Arbeit stellt eine Grundlage dar, um in weiterführenden Untersuchungen die hier im HR-PCa aberrant exprimierten miRNAs als brauchbare prognostische Marker für das PCa zu bestätigen und deren molekulare Funktionen im Rahmen der Genese des HR-PCa zu definieren.
N2  - Prostate carcinoma (PCa) is the 2nd most common cause of cancer mortality in Germany. Valid prognostic markers to predict indolent or aggressive disease are not available. Emerging evidence shows that microRNAs (miRNAs) are involved in the pathogenesis of a variety of cancers, including PCa, and that they may one day provide a valid prognostic marker. 
This study was designed to evaluate the potential of miRNAs as prognostic markers in PCa. Therefore, we analysed the global expression of 640 miRNAs in benign, hyperplastic prostate tissue (BPH) and primary PCa of a high-risk group of PCa patients (n=14) by microarray analysis. The expression of eight miRNAs have been further evaluated by quantitative real time PCR (n=23). Potential mRNA targets have been identified by a database research.
KW  - Prostatakarzinom
KW  - MicroRNA
KW  - miRNA
KW  - miR
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193759
ER  - 
TY  - THES
A1  - Klemm, Theresa Antonia
T1  - Minor differences cause major effects: How differential oligomerization regulates the activities of USP25 and USP28
T1  - Kleine Unterschiede mit großer Auswirkung: Wie differenzielle Oligomerisierung die Aktivitäten von USP25 und USP28 reguliert
N2  - Deubiquitinases are regulators of the ubiquitin proteasome system that counteract the ubiquitination cascade by removing ubiquitin from substrates and cleaving ubiquitin chains. Due to their involvment in various important pathways, they are associated with several diseases and may thus present promising drug targets. The two related ubiquitin specific proteases USP25 and USP28 share a highly conserved amino acid sequence but perform distinct biological functions. USP28 plays roles in cell cycle regulation and was also linked to several types of cancer. It adopts oncogenic functions by rescuing the oncoproteins MYC and JUN from proteasomal degradation, which is induced by the E3-ligase SCF (FBW7). Opposingly, USP28 also regulates the stability of the tumor suppressor FBW7 itself. USP25 contributes to a balanced innate immune system by stabilizing TRAF3 and TRAF6 and lately was found to promote Wnt-signaling by deubiquitinating TNKS. 
Due to the high level of identity of both proteases, a recent attempt to inhibit USP28 led to cross reactivity against USP25. In our study, we characterized both USP25 and USP28 structurally and functionally using x-ray crystallography, biochemical as well as biophysical approaches to determine similarities and differences that can be exploited for the development of specific inhibitors. 
The crystal structure of the USP28 catalytic domain revealed a cherry-couple like dimer that mediates self-association by an inserted helical subdomain, the USP25/28 catalytic domain inserted domain (UCID). In USP25, the UCID leads to formation of a tetramer composed of two interlinked USP28-like dimers. Structural and functional analysis revealed that the dimeric USP28 is active, whereas the tetrameric USP25 is auto inhibited. Disruption of the tetramer by a cancer-associated mutation or a deletion-variant activates USP25 through dimer formation in in vitro assays and leads to an increased stability of TNKS in cell studies. Furthermore, in vitro data showed that neither ubiquitin nor substrate binding led to the activation of the USP25 tetramer construct. With the structure of the C-terminal domain of USP25, we determined the last unknown region in the enzyme as a separately folded domain that mediates substrate interactions. 
Combined the structures of the USP25 and USP28 catalytic domains and the functional characterization of both enzymes provide novel insights into the regulation of USPs by oligomerization. Furthermore, we identified individual features of each protease that might be explored for the development of specific small molecule inhibitors.
N2  - Deubiquitinasen sind Regulatoren des Ubiquitin-Proteasom-Systems, welche der Ubiquitin-Kaskade entgegenwirken, in dem sie Ubiquitin von Substraten entfernen oder Ubiquitinketten schneiden. Durch ihr umfangreiches Vorkommen in wichtigen Signalwegen, werden sie häufig mit Krankheiten assoziiert und gelten daher als vielversprechender Ansatzpunkt für die Entwicklung von Arzneimitteln. Die zwei verwandten Ubiquitin-spezifischen Proteasen USP25 und USP28 zeichnen sich durch eine sehr hohe Konservierung der Aminosäuresequenz aus, unterscheiden sich jedoch in ihren biologischen Funktionen. USP28 ist in die Regulierung des Zellzyklus involviert und wurde auch mit mehreren Krebsarten in Verbindung gebracht. Es zeigt onkogene Merkmale, indem es die Onkoproteine MYC und JUN vor dem proteasomalen Abbau schützt, welcher durch die E3-Ligase SCF (FBW7) induziert wird. Im Widerspruch dazu reguliert USP28 jedoch auch die Stabilität des Tumorsuppressors FBW7 selbst. USP25 hingegen stabilisiert TRAF3 und TRAF6 und trägt damit zum Gleichgewicht des angeborenen Immunsystems bei. Außerdem wurde USP25 erst kürzlich eine Funktion nachgewiesen, die den Wnt-Signalweg fördert, indem es TNKS deubiquitiniert. 
Die hohe Sequenzidentität beider Proteasen führte bisher dazu, dass alle Inhibitoren, die entwickelt wurden, um USP28 spezifisch zu hemmen, auch eine Kreuzreaktion mit USP25 aufweisen. In unseren Studien, haben wir Röntgenkristallographie, sowie biochemische und biophysikalische Methoden angewandt, um strukturelle und funktionelle Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen USP25 und USP28 zu identifizieren, die bei der Entwicklung von spezifischen Inhibitoren genutzt werden können. 
Die Kristallstruktur der katalytischen Domäne von USP28 zeigt ein Kirsch-ähnliches Dimer, welches, vermittelt durch die Insertion einer helikalen Unterdomäne, der USP25/USP28 catalytic domain inserted domain (UCID), mit sich selbst assoziiert. In USP25, führt die UCID zu der Bildung eines Tetramers, welches aus zwei USP28-ähnlichen Dimeren besteht. Strukturelle und funktionelle Untersuchungen zeigten, dass ein USP28 Dimer aktiv ist, wohingegen ein tetrameres USP25 auto-inhibiert vorliegt. In in vitro Experimenten führte die Zerschlagung des USP25 Tetramers, durch eine Krebs-assoziierte Mutation oder eine Deletionsvariante, zu einem Dimer und damit zu einer Aktivierung von USP25. In Zell-studien, induzierten die USP25 Dimere eine erhöhte Stabilität des Substrates TNKS. Außerdem zeigten die in vitro Daten, dass weder Ubiquitin noch die Substratbindung unsere USP25 Konstrukte aktivieren können. Durch die strukturelle Charakterisierung der C-terminalen Domäne von USP25, konnten wir den letzten bisher unbekannten Bereich des Enzyms als eine separat gefaltete Domäne beschreiben, welche Substratinteraktionen vermittelt. 
Sowohl durch die Strukturen, der katalytischen Domänen von USP25 und USP28, als auch durch die funktionelle Charakterisierung beider Enzyme konnten neue Erkenntnisse zu der Regulation von USPs durch Oligomerisierung gewonnen werden. Außerdem konnten wir individuelle Merkmale in beiden Proteasen identifizieren, die genutzt werden können, um die Entwicklung von spezifischen kleinmolekularen Inhibitoren voran zu bringen.
KW  - Oligomerisation
KW  - Enzym
KW  - deubiquitinase
KW  - USP
KW  - oligomerization
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-191080
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mak, Ka Yan
T1  - TFIIIC subunits employ different modes of action for regulating N-MYC
T1  - TFIIIC Untereinheiten verwenden unterschiedliche Wirkungsweisen zur Regulierung von N-MYC
N2  - Amplification of N-MYC is a poor prognostic and survival marker of neuroblastoma. To broaden the scope of knowledge in N-MYC cancer biology, interactors of N-MYC should be investigated. TFIIIC complex was identified as a new protein interacting partner of N-MYC. TFIIIC is a core component of RNAPIII transcription machinery which is important for the synthesis of tRNA genes. TFIIIC recognizes and binds to B-box located internal of tRNA genes which subsequently initiate the RNAPIII transcription process. Apart from the role in RNAPIII transcription machinery, TFIIIC is an architectural protein. TFIIIC binds to thousands of sites across the genome without RNAPIII and TFIIIB. These binding loci are known as Extra TFIIIC (ETC) sites at which TFIIIC perform its role in genome organization. However, knowledge of TFIIIC is mostly restricted to studies conducted in yeasts, the exact function of TFIIIC and how it regulates N-MYC remains to be elucidated. To obtain a better overview about TFIIIC functions, two TFIIIC subunits (TFIIIC5 and TFIIIC2) which represent sub-complexes A and B were chosen for investigation. ChIP-seq experiment of RNAPIII transcription machinery was performed. It showed that both TFIIIC subunits functioned together as a complex. Next, joint binding sites of two TFIIIC subunits and N-MYC were identified. The data revealed that co-occupancies between N-MYC and TFIIIC subunits had different preference on genomic distribution. Furthermore, TFIIIC5 exhibited strong binding association with architectural proteins RAD21 and CTCF whereas TFIIIC2 was only modestly enriched with these two proteins. Both TFIIIC subunits showed equal but weak enrichment with accessory protein CAPH2. Despite the weak association with other architectural proteins, TFIIIC2 binds preferentially to repetitive elements SINE. In order to understand how TFIIIC5 affects other architectural proteins in chromatin binding, cells were depleted of TFIIIC protein upon doxycycline induction of shRNA. N-MYC binding was not affected. Yet, 50% reduction of RAD21 binding to joint N-MYC/TFIIIC sites was noticed. CAPH2 binding was increased at some joint sites while some did not respond. Lastly, CTCF did not show changes in binding under the effect of TFIIIC5 knockdown. In summary, the data indicated TFIIIC subunits from different sub-complexes diverge in functions other than tRNA synthesis. The association of TFIIIC5 with architectural proteins and TFIIIC2 with SINE elements were suggested to be distinct mechanisms to regulate N-Myc directly or indirectly.
N2  - Die Amplifikation von N-MYC ist ein schlechter Prognose- und Überlebensmarker für Neuroblastome. Um den Kenntnisstand über die Krebsbiologie von N-MYC zu erweitern, Interaktoren von N-MYC sollten untersucht werden. Der TFIIIC-Komplex wurde als neuer interaktiver Partner von N-MYC identifiziert. TFIIIC ist eine Kernkomponente der RNAPIIITranskriptionsmaschinerie, die für die Synthese von tRNA-Genen wichtig ist. TFIIIC erkennt
und bindet an B-Box innerhalb von tRNA-Genen, die anschließend den RNAPIIITranskriptionsprozess initiieren. Abgesehen von der Rolle in der RNAPIIITranskriptionsmaschinerie ist TFIIIC ein Architekturprotein. TFIIIC bindet an Tausende von Stellen im gesamten Genom ohne RNAPIII und TFIIIB. Diese Bindungsorte sind als Extra TFIIIC (ETC) -Stellen bekannt, an denen TFIIIC seine Rolle bei der Genomorganisation spielen kann. Das Wissen über TFIIIC beschränkt sich jedoch meist auf Studien, die mit Hefen durchgeführt werden. Die genaue Funktion von TFIIIC und die Art seiner Regulierung von NMYC sind noch zu klären. Um einen besseren Überblick über die TFIIIC-Funktionen zu erhalten, wurden zwei TFIIICUntereinheiten (TFIIIC5 und TFIIIC2) ausgewählt, die die Unterkomplexe A und B
repräsentieren. Es wurde ein ChIP-seq-Experiment der RNAPIII-Transkriptionsmaschinerie durchgeführt. Es zeigte sich, dass beide TFIIIC-Untereinheiten zusammen als Komplex fungierten. Als nächstes wurden gemeinsame Bindungsstellen von zwei TFIIIC-Untereinheiten und N-MYC identifiziert. Die Daten zeigten, dass Co-Besetzungen zwischen N-MYC- und TFIIIC-Untereinheiten unterschiedliche Präferenzen bei der Verteilung von Genom hatten. Darüber hinaus zeigte TFIIIC5 eine starke Bindungsassoziation mit den Architekturproteinen RAD21 und CTCF, während TFIIIC2 mit diesen beiden Proteinen nur wenig angereichert war. Beide TFIIIC-Untereinheiten zeigten eine gleiche, aber schwache Anreicherung mit dem Zusatzprotein CAPH2. Trotz der schwachen Assoziation mit anderen Architekturproteinen bindet TFIIIC2 bevorzugt an repetitive Elemente SINE. Um zu verstehen, wie TFIIIC5 andere Architekturproteine bei der Chromatinbindung beeinflusst, wurden die Zellen bei der Doxycyclin-Induktion von shRNA an TFIIIC-Protein aufgebraucht. Die N-MYC-Bindung war nicht betroffen. Es wurde jedoch eine Verringerung der Bindung von RAD21 an gemeinsame N-MYC / TFIIIC-Stellen um 50% festgestellt. Die CAPH2-Bindung war an einigen gemeinsamen Stellen erhöht, während einige nicht reagierten. Schließlich zeigte CTCF keine Bindungsänderungen unter dem Einfluss von TFIIIC5-Knockdown. Zusammenfassend zeigen die Daten, dass TFIIIC-Untereinheiten aus verschiedenen Unterkomplexen in anderen Funktionen als der tRNA-Synthese voneinander abweichen. Es wurde vermutet, dass die Assoziation von TFIIIC5 mit Architekturproteinen und TFIIIC2 mit SINE-Elementen unterschiedliche Mechanismen sind, um N-Myc direkt oder indirekt zu regulieren.
KW  - neuroblastoma
KW  - TFIIIC
KW  - N-MYC
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185969
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wiesner, Miriam
T1  - Stem Cell-based Adipose Tissue Engineering - Engineering of Prevascularized Adipose Tissue Constructs In Vitro & Investigation on Gap Junctional Intercellular Communication in Adipose-derived Stem Cells
T1  - Stammzellbasiertes Tissue Engineering von Fettgewebe - Entwicklung eines prävaskularisierten Fettgewebekonstrukts in vitro & Untersuchung der interzellulären Kommunikation über Gap Junctions in Stammzellen aus dem Fettgewebe
N2  - In reconstructive and plastic surgery, there exists a growing demand of adequate tissue implants, since currently available strategies for autologous transplantation are limited by complications including transplant failure and donor site morbidity. By developing in vitro and in vivo autologous substitutes for defective tissue sites, adipose tissue engineering can address these challenges, although there are several obstacles to overcome. One of the major limitations is the sufficient vascularization of in vitro engineered large constructs that remains crucial and demanding for functional tissues. Decellularized jejunal segments may represent a suitable scaffolding system with preexisting capillary structures that can be repopulated with human microvascular endothelial cells (hMVECs), and a luminal matrix applicable for the adipogenic differentiation of human adipose-derived stem cells (hASCs). Hence, co-culture of these cells in jejunal segments, utilizing a custom-made bioreactor system, was characterized in terms of vascularization and adipose tissue development. Substantial adipogenesis of hASCs was demonstrated within the jejunal lumen in contrast to non-induced controls, and the increase of key adipogenic markers was verified over time upon induction. The development of major extracellular matrix components of mature adipose tissue, such as laminin and collagen IV, was shown within the scaffold in induced samples. Successful reseeding of the vascular network with hMVECs was demonstrated in long-term culture and co-localization of vascular structures and adipogenically differentiated hASCs was observed. Therefore, these results represent a novel approach for in vitro engineering of vascularized adipose tissue constructs that warrants further investigations in preclinical studies.

Another still existing obstacle in adipose tissue engineering is the insufficient knowledge about the applied cells, for instance the understanding of how cells can be optimally expanded and differentiated for successful engineering of tissue transplants. Even though hASCs can be easily isolated from liposuction of abdominal fat depots, yielding low donor site morbidity, huge numbers of cells are required to entirely seed complex and large 3D matrices or scaffolds. Thus, cells need to be large-scale expanded in vitro on the premise of not losing their differentiation capacity caused by replicative aging. Accordingly, an improved differentiation of hASCs in adipose tissue engineering approaches remains still desirable since most engineered constructs exhibit an inhomogeneous differentiation pattern. For mesenchymal stem cells (MSCs), it has been shown that growth factor application can lead to a significant improvement of both proliferation and differentiation capacity. Especially basic fibroblast growth factor (bFGF) represents a potent mitogen for MSCs, while maintaining or even promoting their osteogenic, chondrogenic and adipogenic differentiation potential. As there are currently different contradictory information present in literature about the applied bFGF concentration and the explicit effect of bFGF on ASC differentiation, here, the effect of bFGF on hASC proliferation and differentiation capacity was investigated at different concentrations and time points in 2D culture. Preculture of hASCs with bFGF prior to adipogenic induction showed a remarkable effect, whereas administration of bFGF during culture did not improve adipogenic differentiation capacity. Furthermore, the observations indicated as mode of action an impact of this preculture on cell proliferation capacity, resulting in increased cellular density at the time of adipogenic induction. The difference in cell density at this time point appeared to be pivotal for increased adipogenic capacity of the cells, which was confirmed in a further experiment employing different seeding densities. Interestingly, furthermore, the obtained results suggested a cell-cell contact-mediated mechanism positively influencing adipogenic differentiation. As a consequence, subsequently, studies were conducted focusing on intercellular communication of these cells, which has hardly been investigated to date. 

Despite the multitude of literature on the differentiation capacity of ASCs, little is reported about the physiological properties contributing to and controlling the process of lineage differentiation. Direct intercellular communication between adjacent cells via gap junctions has been shown to modulate differentiation processes in other cell types, with connexin 43 (Cx43) being the most abundant isoform of the gap junction-forming connexins. Thus, in the present study we focused on the expression of Cx43 and gap junctional intercellular communication (GJIC) in hASCs, and its significance for adipogenic differentiation of these cells. Cx43 expression in hASCs was demonstrated histologically and on the gene and protein expression level and was shown to be greatly positively influenced by cell seeding density. Functionality of gap junctions was proven by dye transfer analysis in growth medium. Adipogenic differentiation of hASCs was shown to be also distinctly elevated at higher cell seeding densities. Inhibition of GJIC by 18α-glycyrrhetinic acid significantly compromised adipogenic differentiation, as demonstrated by histology, triglyceride quantification, and adipogenic marker gene expression. Flow cytometry analysis showed a lower proportion of cells undergoing adipogenesis when GJIC was inhibited, further indicating the importance of GJIC in the differentiation process. Altogether, these results demonstrate the impact of direct cell-cell communication via gap junctions on the adipogenic differentiation process of hASCs and may contribute to further integrate direct intercellular crosstalk in rationales for tissue engineering approaches.
N2  - In der rekonstruktiven und plastischen Chirurgie besteht ein wachsender Bedarf an adäquaten Gewebetransplantaten, da die derzeit verfügbaren Strategien für autologe Transplantationen von Geweben durch Komplikationen wie beispielsweise Transplantatversagen sowie Morbiditäten an der Entnahmestelle beeinträchtigt werden. Das Tissue Engineering kann dieser Problematik jedoch durch die Entwicklung von in vitro und in vivo gezüchtetem, autologen Gewebeersatz für defekte Gewebestellen begegnen, wobei es dabei noch mehrere Hindernisse zu überwinden gilt. Eine der größten Limitationen ist die ausreichende Vaskularisierung der in vitro hergestellten, großen Konstrukte, welche für die Funktion des Gewebes entscheidend ist. Hierfür können dezellularisierte, jejunale Segmente ein geeignetes Gerüstsystem darstellen, deren bereits vorhandene Kapillarstrukturen mit humanen, mikrovaskulären Endothelzellen (hMVECs) und deren luminale Matrix mit humanen Stammzellen aus dem Fettgewebe (hASCs), mit anschließender adipogen Differenzierung, besiedelt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden diese Konstrukte mit Hilfe eines maßgeschneiderten Bioreaktorsystems kultiviert und die Kokultur der Zellen in der jejunalen Matrix hinsichtlich der Fettgewebeentwicklung untersucht. Im Gegensatz zu nicht-induzierten Kontrollen wurde nach adipogener Induktion innerhalb des jejunalen Lumens eine substanzielle Fettgewebebildung der hASCs, sowie ein Anstieg wichtiger adipogener Marker im zeitlichen Verlauf nachgewiesen. Die Bildung wesentlicher extrazellulärer Matrixkomponenten des reifen Fettgewebes, wie beispielsweise Laminin und Kollagen IV, wurde innerhalb der Matrix bei induzierten Proben ebenso beobachtet. Die erfolgreiche Neubesiedlung des Gefäßnetzes mit hMVECs konnte in der Langzeitkultur gezeigt und eine Kolokalisation von Gefäßstrukturen und differenzierten hASCs beobachtet werden. Somit stellen diese Ergebnisse einen vielversprechenden, neuen Ansatz für die in vitro Entwicklung von vaskularisierten Fettgewebekonstrukten dar, welcher jedoch noch weitere Untersuchungen in präklinischen Studien erfordert.

Eine weitere Limitation in der Entwicklung von Fettgewebe ist das unzureichende Wissen über die verwendeten Zellen – so zum Beispiel wie Zellen optimal expandiert und differenziert werden können, um einen Gewebeersatz erfolgreich herzustellen. Auch wenn hASCs leicht aus abdominalen Liposuktionen, welche zu einer relativ geringen Morbidität an der Entnahmestelle führen, isoliert werden können, ist eine sehr große Anzahl an Zellen erforderlich, um komplexe und große 3D-Matrizes vollständig mit Zellen zu besiedeln. So müssen Zellen in vitro im großen Maßstab expandiert werden, wobei auf die Erhaltung ihrer Differenzierungskapazität und die Vermeidung des replikativen Alterns geachtet werden muss. Da viele der entwickelten Konstrukte des Weiteren ein inhomogenes Differenzierungsmuster aufweisen, ist eine Verbesserung der adipogenen Differenzierung von ASCs im Rahmen von Tissue Engineering Ansätzen wünschenswert. Für mesenchymale Stammzellen (MSCs) wurde bereits gezeigt, dass die Anwendung von Wachstumsfaktoren zu einer deutlichen Verbesserung der Proliferations- und Differenzierungskapazität führen kann. Insbesondere der Wachstumsfaktor bFGF (basic fibroblast growth factor) stellt ein starkes Mitogen für MSCs dar, wobei er das osteogene, chondrogene und adipogene Differenzierungspotenzial der Zellen aufrechterhält und sogar fördert. Da es in der Literatur derzeit unterschiedliche und teilweise widersprüchliche Informationen über die verwendeten bFGF Konzentrationen und den expliziten Effekt von bFGF auf die Differenzierung von ASCs gibt, wurde der Effekt von bFGF auf die Proliferations- und Differenzierungsfähigkeit mit unterschiedlichen Konzentrationen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten in der 2D Kultur untersucht. Die Vorkultur der hASCs mit bFGF vor der adipogenen Induktion hatte einen beachtlichen Effekt auf die Differenzierung, während die Verabreichung von bFGF während der Kultur, die adipogene Differenzierungsfähigkeit der Zellen nicht verbesserte. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse einen Einfluss der Vorkultur auf die Zellproliferation, was zu einer erhöhten Zelldichte zum Zeitpunkt der adipogenen Induktion führte. Der Unterschied in der Zelldichte zu diesem Zeitpunkt schien entscheidend für die gesteigerte Differenzierungskapazität der Zellen zu sein, was sich in einem weiteren Experiment mit unterschiedlichen Aussaatdichten bestätigte. Interessanterweise deuteten die Ergebnisse außerdem darauf hin, dass ein Zell-Zell-Kontakt-vermittelter Mechanismus die adipogene Differenzierung positiv beeinflusst. Daher wurden anschließend Untersuchungen zur interzellulären Kommunikation dieser Zellen durchgeführt, welche bisher kaum erforscht wurde. 

Trotz der Vielzahl an Literatur über die Differenzierungsfähigkeit von ASCs ist wenig über die physiologischen Prozesse bekannt, die zur Differenzierung in verschiedene Zelltypen beitragen und diese kontrollieren. So wurde gezeigt, dass die direkte interzelluläre Kommunikation zwischen benachbarten Zellen über Gap Junctions Differenzierungsprozesse moduliert. Connexin 43 (Cx43) stellt dabei die häufigste Isoform der Gap Junction-bildenden Connexine dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Expression von Cx43 und die interzelluläre Kommunikation durch Gap Junctions (gap junctional intercellular communication; GJIC) in hASCs, sowie ihre Bedeutung für die adipogene Differenzierung untersucht. Die Cx43 Expression in hASCs wurde histologisch und auf Gen- und Proteinexpressionsebene nachgewiesen und wurde durch die Zellaussaatdichte nachweislich stark beeinflusst. Die Funktionalität der Gap Junctions konnte mit Hilfe eines Assays zur Übertragung von Farbstoffen untersucht werden. Es zeigte sich hierbei eine zelldichteabhängige, adipogene Differenzierungkapazität der hASCs. Die Hemmung der GJIC durch 18α-Glycyrrhetinsäure beeinträchtigte die adipogene Differenzierung deutlich, wie sich durch die Histologie, die Triglyceridquantifizierung und die adipogene Markergenexpression beobachten ließ. Bei Hemmung der GJIC zeigte sich mit Hilfe der Durchflusszytometrie, dass weniger Zellen adipogen differenzieren konnten, was die Bedeutung von GJIC im Differenzierungsprozess hervorhebt. Zusammenfassend veranschaulichen diese Ergebnisse den Einfluss direkter Zell-Zell-Kommunikation über Gap Junctions auf den adipogenen Differenzierungsprozess von hASCs und könnten somit in Zukunft dazu beitragen, direkte interzelluläre Kommunikation in Tissue Engineering Ansätze zu integrieren.
KW  - Tissue Engineering
KW  - Fettgewebe
KW  - Gap Junction
KW  - Adipose Tissue Engineering
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185005
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hofrichter, Michaela Angelika Hedwig
T1  - Charakterisierung von angeborenen Hörstörungen mit Hilfe von Hochdurchsatz-Sequenziermethoden
T1  - Characterization of inherited hearing loss by high throughput sequencing methods
N2  - Fast 500 Millionen Menschen weltweit sind von einer Hörstörung betroffen. Es wird sogar angenommen, dass diese Anzahl laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) noch steigen und 2050 jeder zehnte Mensch eine Hörstörung aufweisen wird. Mindestens in 50% aller Fälle ist die Hörstörung genetisch bedingt. Durch die jüngsten Fortschritte der Sequenzierungstechnologien hat die genetische Analyse von Hörstörungen an Bedeutung gewonnen, vor allem hinsichtlich Familienplanung, geeigneter Therapien und zukünftiger möglichen Therapieansätzen, um das Hörvermögen wiederherzustellen. Die folgende Arbeit stellt 155 familiäre Fälle vor, die genetisch untersucht wurden. Diese Fälle konnten in zwei Kohorten unterteilt werden. Eine Kohorte (n = 74) umfasste Patienten mit kaukasischem Hintergrund, während die andere Kohorte (n = 81) Patienten beinhaltete, die aus dem Iran rekrutiert wurden. Für die Untersuchung wurde zum einen eine Panel-Analyse mit dem TruSight One Panel (Illumina, San Diego, USA) und zum anderen eine Exom-Sequenzierung durchgeführt. Anschließend wurden die Daten mit Analyse-Programmen wie GensearchNGS (PhenoSystems, Wallonia, Belgien) ausgewertet. Insgesamt konnte für 55% aller Fälle eine pathogene oder wahrscheinlich pathogene Variante durch Next Generation Sequencing diagnostiziert werden. Die meisten der gelösten Fälle (ca. 73%) stammten aus der iranischen Kohorte, was durch elterliche Blutsverwandtschaft und erhöhte Inzidenz von Hörstörungen im Iran zu erklären ist. 27% der gelösten Fälle gehörten der zweiten Kohorte an. Mutationen in den Genen MYO15A, LHFPL5, TECTA und SLC26A4 konnten überwiegend bei iranischen Patienten identifiziert werden. Varianten im Gen TECTA als auch im Gen SLC26A4 wurden ebenfalls in der kaukasischen Kohorte identifiziert. Beide Ethnien wiesen jeweils ein eigenes Mutationsspektrum auf. Jedoch wurden in beiden Gruppen Überschneidungen im klinischen Bild durch pathogene Varianten in einer Vielzahl von Hörstörungsgenen, sowie unterschiedliche klinische Phänotypen, deren Ursache pathogene Varianten im gleichen Hörstörungsgen zugrunde liegen, und familiäre Locus-Heterogenität beobachtet.. In dieser Arbeit konnte eine De Novo Mutation im CEACAM16-Gen (DFNA4B) bestätigt und der Effekt von einer wiederholt betroffenen Aminosäure im S1PR2-Gen (DFNB68) beschrieben werden. Darüber hinaus wurden mehrere Patienten mit X-chromosomalem Hörverlust aufgrund von Defekten im POU3F4-Gen (DFNX2) und Deletionen im SMPX-Gen (DFNX4) diagnostiziert. Zusätzlich konnte mit Hilfe einer Exom-basierten Copy Number Variation-Analyse eine Deletion im OTOA-Gen (DFNB22) gefunden werden, welche sich bis in die Tandempseudogenregion erstreckte.
Diese Untersuchung zeigt die enormen Möglichkeiten zur Detektion von Mutationen bei heterogenen Erkrankungen durch Anwendung von Next Generation Sequencing. Weiterhin konnte eine intragenische Deletion im Gen COL9A1 identifiziert werden, die im Zusammenhang mit einer scheinbar isolierten Hörstörung steht und durch den komplexen Umlagerungsmechanismus FoSTeS/MMBIR (Fork Stalling und Template Switching/Microhomology-mediated Break-induced Replication) entstand, der so bei Hörstörungen noch nicht beschrieben wurde. Auf der Suche nach Genen, die bisher noch nicht mit Hörstörungen assoziiert werden konnten, wurden acht Familien in eine Kandidatengenuntersuchung miteinbezogen und eine Exom-weite Analyse durchgeführt. Bei fünf Familien konnte noch keine ursächliche Variante identifiziert werden. Jedoch wurde bei drei Familien mit einer autosomal dominanten Schwerhörigkeit eine genetische Ursache identifiziert und TECTB, ATP11A und THBS2 konnten als Kandidatengene ermittelt werden. Diese Arbeit zeigt, wie wichtig es ist, die kausale Variante bei Hörstörungspatienten zu detektieren. Eine genetische Diagnostik ermöglicht eine endgültige Diagnose eines Syndroms, ist für die Klassifizierung der Hörstörung notwendig und trägt zu einer zukünftigen Therapie der Patienten bei.
N2  - Nearly 500 million people are affected by hearing impairment. According to the World Health Organization (WHO), the prevalence of hearing loss will increase to one in ten people in 2050. It is expected that at least half of all cases have a genetic etiology. Due to recent advancements in sequencing technologies the genetic analysis of hearing loss gain in importance, especially in regard to family planning, directing appropriate therapies and engaging in future therapeutic approaches for hearing restoration. The following thesis describes the genetic causes of 155 familial cases with hearing loss. These cases were divided into two cohorts. One cohort (n = 74) included patients with a Caucasian background, while the other cohort (n = 81) comprised patients who were recruited from the Iran. A panel analysis using the TruSight One Panel (Illumina, San Diego, USA) as well as an exome sequencing approach were applied. The data were subsequently analyzed using bioinformatics programs such as GensearchNGS (PhenoSystems, Wallonia, Belgium). Overall, 55% of all cases disclosed a pathogenic or likely pathogenic genetic variant by utilizing next generation sequencing methods. Most of the resolved cases (ca. 73%) were detected in the Iranian cohort, a fact which is traced back to parental consanguinity and increased incidence of overall hearing impairment in the Iran. 27% of resolved cases were revealed in the second cohort. Variants in the genes MYO15A (DFNB3), LHFPL5 (DFNB67), TECTA (DFNB21), and SLC26A4 (DFNB4) were especially prevalent in Iranian patients. Variants in the genes TECTA and SLC26A4 were also identified in the Caucasian cohort. The two ethnic groups each exhibited a distinctly unique mutational landscape. Additionally, the overlapping clinical outcomes caused by pathogenic variants in a multitude of hearing impairment genes as well as the phenotypical different characters of variants in the same gene generating hearing loss and familial locus heterogeneity were observed. This work also described a de novo mutation in the CEACAM16 (DFNA4B) gene and described the effect of a recurrently substituted amino acid residue in the S1PR2 (DFNB68) gene. In addition, several X-linked hearing loss patients were diagnosed due to defects in the POU3F4 (DFNX2) gene and deletions in the SMPX (DFNX4) gene. Furthermore, exome-based copy number variation analysis identified a deletion in the OTOA (DFNB22) gene extending into the tandem pseudogene region. This study demonstrates the enormous potential for the detection of mutations in a genetically heterogeneous disorder applying next generation sequencing. Furthermore, an intragenic deletion in the gene COL9A1 was identified, which is related to an apparent isolated hearing impairment and was likely caused by the complex rearrangement of FoSTeS/MMBIR mechanism (fork stalling and template switching/microhomology-mediated break-induced replication), which has not been previously described in hearing disorders. In order to reveal new genes associated with hearing loss, eight families were investigated with an exome-wide analysis in a candidate gene study. In five families, no causal variant could be identified. However, a genetic cause was identified in three families with autosomal dominant hearing loss and TECTB, ATP11A, and THBS2 were identified as candidate genes. This work shows the importance of the identification of the causal variant. Herein, genetic diagnostic could be necessary for the final diagnosis of a syndrome, is important for classification of the hearing loss and contributes to a future therapy.
KW  - Hörstörungen
KW  - High throughput screening
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185331
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A1  - Müller-Hübner, Laura
T1  - The role of nuclear architecture in the context of antigenic variation in Trypanosoma brucei
T1  - Über die Rolle der Zellkernarchitektur im Kontext von Antigenvariation in Trypanosoma brucei
N2  - Antigenic variation of surface proteins is a commonly used strategy among pathogens to evade the host immune response [63]. The mechanism underlying antigenic variation relies on monoallelic exclusion of a single gene from a hypervariable multigene family combined with repeated, systematic changes in antigen expression. In many systems, these gene families are arranged in subtelomeric contingency loci that are subject to both transcriptional repression and enhanced mutagenesis and recombination [16].
Eviction of a selected gene from a repressed antigen repertoire can be achieved e.g. by recombination into a dedicated, transcriptionally permissive site or by local epigenetic alterations in chromatin composition of the selected gene.
Both processes are ultimately affected by genome architecture. Architectural proteins controlling antigenic variation have, however, remained elusive in any pathogen.
The unicellular protozoan parasite Trypanosoma brucei evades the host immune response by periodically changing expression of a single variant surface glycoprotein (VSG) from a repertoire of ~3000 VSG genes – the largest mutually exclusively expressed gene family described today. To activate a selected VSG gene, it needs to be located in a dedicated expression site that becomes subject to relocation into a distinct, transcriptionally active subnuclear compartment, the expression site body (ESB). Whereas this emphasizes the importance of nuclear architecture in regulating antigen expression in T. brucei, the mechanisms underlying spatial positioning of DNA in T. brucei are not well understood.
In this study I applied genome-wide chromosome conformation capture (Hi-C) to obtain a comprehensive picture of the T. brucei genome in three dimensions, both in procyclic and bloodstream form parasites. Hi-C revealed a highly structured nucleus with megabase chromosomes occupying distinct chromosome territories. Further, specific trans interactions between chromosomes, among which are clusters of centromeres, rRNA genes and procyclins became apparent. With respect to antigenic variation, Hi-C revealed a striking compaction of the subtelomeric VSG gene repertoire and a strong clustering of transcriptionally repressed VSG-containing expression sites. Further, Hi-C analyses confirmed the spatial separation of the actively transcribed from the silenced expression sites in three dimensions.
I further sought to characterize architectural proteins mediating nuclear architecture in T. brucei. Whereas CTCF is absent in non-metazoans, we found cohesin to be expressed throughout the cell cycle, emphasizing a function beyond sister chromatid cohesion in S-phase.
By Chromatin-Immunoprecipitation with sequencing (ChIPseq), I found cohesin enrichment to coincide with the presence of histone H3 vari- ant (H3.V) and H4 variant (H4.V). Most importantly, cohesin and the histone variants were enriched towards the VSG gene at silent and active expression sites.
While the deletion of H3.V led to increased clustering of expression sites in three dimensions and increased chromatin accessibility at expression site promoters, the additional deletion of H4.V increased chromatin accessibility at expression sits even further.
RNAseq showed that mutually exclusive VSG expression was lost in H3.V and H4.V single and double deletion mutants. Immunofluorescence imaging of surface VSGs, flow cytometry and single-cell RNAseq revealed a progressive loss of VSG-2 expression, indicative of an increase in VSG switching rate in the H3.V/H4.V double deletion mutants. Using long-read sequencing technology, we found that VSG switching occurred via recombination and concluded, that the concomitant increase in spatial proximity and accessibility among expression sites facilitated the recombination event.
I therefore identified the histone variants H3.V and H4.V to act at the interface of global nuclear architecture and chromatin accessibility and to represent a link between genome architecture and antigenic variation.
N2  - Antigenvariation ist ein weit verbreiteter Mechanismus der Immunevasion von Pathogenen [63]. Sie beruht auf der transkriptionellen Selektion eines einzelnen Gens aus einer hypervariablen Multi-Gen Familie und dem wiederholten, systematischen Wechsel zwischen der Expression verschiedener Gene dieser Familie. In vielen Organismen sind diese Gene als Kontingenzgene in den Subtelomeren angeordnet, wo sind einerseits transkriptionell reprimiert werden, andererseits erhöhter Mutagenese und Rekombination unterliegen [16]. Monoallelische Exklusion eines Gens und die damit einhergehende Eviktion aus seinem reprimierten genomischen Umfeld beruht auf unterschiedlichen molekularen Mechanismen. Sie ist, zum Beispiel, das Resultat einer Rekombination des betreffenden Gens in einen dedizierten, transkriptionell permissiven Lokus oder wird durch epigenetische, bzw. räumliche Umstrukturierung des entsprechenden Gens oder zugrunde liegenden Chromatins erreicht.
Beide Prozesse sind letztendlich durch die Architektur des Genoms beeinflusst. Architekturelle Proteine, die ebenfalls Antigenvariation kontrollieren, sind in vielen Pathogenen unbekannt.
Der parasitäre Protozoe Trypanosoma brucei entkommt einer Elimination durch die Immunabwehr seines Wirtes durch den periodischen Wechsel in der Expression eines von fast 3000 variablen Oberflächenglykoproteinen (VSGs). VSG-Gene umfassen die größte, monoallelisch exprimierte Genfamilie, die bislang beschrieben wurde. Um exprimiert zu werden, muss das selektierte VSG Gen in eine Expressionsseite transloziert sein. Diese wiederum wird in einem dedizierten Kompartment des Zellkerns, dem Expressionsseiten-Zellkernkörper (ESB), transkribiert. Obgleich diese Gegebenheiten die zentrale Rolle der Zellkernarchitektur in der Antigenvariation in T. brucei verdeutlichen, so ist wenig über die ihr zugrundeliegenden Mechanismen bekannt. Um ein umfassendes Bild der Zellkernarchitektur in Trypanosomen zu bekommen, habe ich in der hier vorliegenden Doktorarbeit Hi-C, eine Methode zur Feststellung chromosomaler Konformationen, in T. brucei Blutstromform und Prozyklen etabliert und angewendet. Die Applikation dieser Technik offenbarte einen hoch strukturierten Zellkern: Chromosome sind territorial angeordnet und gehen spezifische Interaktionen in trans untereinander ein. Dies sind beispielsweise Interaktionen zwischen Zentromeren, Genen für ribosomale RNA und Prozyklinen unterschiedlicher Chromosomen. Auch Interaktionen, die in funktionellem Zusammenhang mit Antigenvariation stehen, wurden gefunden. Dabei handelte es sich zum Einen um strukturelle Verdichtungen des subtelomerischen Chromatins transkriptionell reprimierter VSG Gene und zum Anderen um erhöhte Interaktionen zwischen reprimierten VSG-Expressionsseiten. Hi-C bestätigte außerdem die räumliche Separation der aktiv transkribierten Expressionsseite von den übrigen, stillen VSG-Expressionsseiten.
Des Weiteren suchte ich nach Proteinen, die in der Aufrechterhaltung der Zellkernarchitektur in T. brucei wirken. Anders als CTCF ist Cohesin nicht auf Metazoen beschränkt. Ich fand Cohesin über den gesamten Zellzyklus exprimiert, was eine architekturelle Rolle des Proteinkomplexes zuzüglich der Schwesterchromatidkohäsion suggerierte. Mittels Chromatin-Immunpräzipitation konnte ich feststellen, dass Cohesin mit den Histonvarianten H3.V und H4.V an vielen Stellen des Ge- noms kolokalisierte, insbesondere über dem VSG Gen der aktiven und reprimierten Expressionsseiten. Während eine Deletion von H3.V zu erhöhten Interaktionsfrequenzen zwischen Expressionsseiten führte, resultierte eine gleichzeitige Deletion von H3.V und H4.V zu einer additiven Öffnung des Chromatins an Expressionsseiten. RNA Sequenzierungen ergaben, dass in der H3.V/H4.V Doppeldeletionsmutante die Transcription von VSG Genen erhöht war, was auf einen funktionellen Verlust der monoallelischen Expression hindeutete. Immunfluoreszenzaufnahmen der VSGs auf der Zelloberfläche, Durchflusszytometrie und RNA Sequenzierung einzelner Zellen zeigten einen fortschreitenden Verlust der Expression von VSG-2, was auf einen erhöhten Wechsel der VSG-Expression auf dem Einzelzelllevel hindeutete. Durch die Sequenzierung der genomischen DNA der H3.V/H4.V Doppeldeletionsmutante konnten wir feststellen, dass der primäre Mechanismus des Wechsels in der VSG Expression auf eine Rekombination zwischen Expressionsseiten zurückzuführen war. Diese Rekombination wurde vermutlich durch die gesteigerte räumliche Nähe und Öffnung des Chromatins der Expressionsseiten begünstigt. Zusammenfassend konnte ich feststellen, dass die Histonvarianten H3.V und H4.V auf der Schnittstelle zwischen globaler Zellkernarchitektur und lokaler Chromatinzugänglichkeit agieren und funktionell ein molekulares Verbindungsstück zwischen Genomarchitektur und Antigenvariation darstellen.
KW  - Trypanosoma brucei brucei
KW  - Zellkern
KW  - Histone
KW  - DNS
KW  - Zellkernarchitektur
KW  - Hi-C
KW  - nuclear architecture
KW  - parasitology
KW  - histone variants
KW  - antigenic variation
KW  - mutually exclusive expression
KW  - chromosome conformation capture
KW  - variant surface glycoprotein
KW  - VSG
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-187074
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A1  - Terhoeven, Niklas
T1  - Genomics of carnivorous Droseraceae and Transcriptomics of Tobacco pollination as case studies for neofunctionalisation of plant defence mechanisms
T1  - Genomik karnivorer Droseraceae und Transkriptomik der Befruchtung von Tabak als Fallstudien zur Umfunktionierung pflanzlicher Verteidigungsmechanismen
N2  - Plants have evolved many mechanisms to defend against herbivores and pathogens. In many cases, these mechanisms took other duties. One example of such a neofunction- alisation would be carnivory. Carnivory evolved from the defence against herbivores. Instead of repelling the predator with a bitter taste, the plant kills it and absorbs its nutrients. A second example can be found in the pollination process. Many of the genes involved here were originally part of defence mechanisms against pathogens. In this thesis, I study these two examples on a genomic and transcriptomic level. The first project, Genomics of carnivorous Droseraceae, aims at obtaining annotated genome sequences of three carnivorous plants. I assembled the genome of Aldrovanda vesiculosa, annotated those of A. vesiculosa, Drosera spatulata and Dionaea muscipula and com- pared their genomic contents. Because of the high repetitiveness of the D. muscipula genome, I also developed reper, an assembly free method for detection, classification and quantification of repeats. With that method, we were able to study the repeats without the need of incorporating them into a genome assembly. The second large project investigates the role of DEFL (defensin-like) genes in pollen tube guidance in tobacco flowers. We sequenced the transcriptome of the SR1 strain in different stages of the pollination process. I assembled and annotated the transcriptome and searched for differentially expressed genes. We also used a method based on Hidden- Markov-Models (HMM) to find DEFLs, which I then analysed regarding their expression during the different stages of fertilisation. In total, this thesis results in annotated genome assemblies of three carnivorous Droser- aceae, which are used as a foundation for various analyses investigating the roots of car- nivory, insights into the role of DEFLs on a transcriptomic level in tobacco pollination and a new method for repeat identification in complex genomes.
N2  - Im Laufe der Evolution haben Pflanzen viele Methoden entwickelt, um sich gegen Fress- feinde und Pathogene zu verteidgen. Viele dieser Methoden wurden im Laufe der Zeit umfunktioniert. Ein Beispiel hierfür ist die Karnivorie, welche aus der Verteidigung ge- gen Fressfeinde entstanden ist. Anstelle einen Angreifer durch bitteren Geschmack zu vertreiben, tötet die Pflanze das Tier und nimmt seine Nährstoffe auf. Ein weiteres Bei- spiel ist der Bestäubungs- und Befruchtungsprozess. Viele der Gene, die hier involviert sind, stammen ursprünglich aus Mechanismen zur Verteidigung gegen Pathogene. In dieser Arbeit untersuche ich diese beiden Beispiele auf genomischer und transkrip- tomischer Ebene. Die Zielsetzung des ersten Projekts, Genomik von karnivoren Dro- seraceaen, ist es, assemblierte und annotierte Genome von drei karnivoren Pflanzen zu generieren. Ich habe dazu das Genom von Aldrovanda vesiculosa assembliert und dieses, sowie die Genome von Drosera spatulata und Dionaea muscipula annotiert und mit- einander verglichen. Aufgrund des hohen Anteils repetitiver Elemente im D. muscipula Genom habe ich reper, eine Methode zum Detektieren, Klassifizieren und Quantifizieren von Repeats, entwickelt. Mit dieser Methode ist es nun möglich, repetitive Elemente zu untersuchen, ohne diese in einem Genomassembly integrieren zu müssen. Das zweite große Projekt untersucht die Rolle von DEFL (defensin-like) Genen im Pollenschlauchwachstum in Tabakblüten. Dazu haben wir das Transkriptom der SR1 Variante zu verschiedenen Zeitpunkten im Befruchtungsprozess sequenziert. Ich habe dieses Transkriptom assembliert und annotiert und darin nach differentiell exprimierten Genen gesucht. Zudem haben wir mit einer auf Hidden Markov Modellen (HMM) ba- sierten Methode nach DEFL Genen gesucht und ich habe die Expression dieser in den verschiedenen Stadien untersucht. Zusammenfassend beinhalten die Ergebnisse dieser Thesis annotierte Genomassemb- lies von drei karnivoren Droseraceaen, Erkenntnisse über die Rolle von DEFL Genen bei der Befruchtung auf einer transkriptomischen Ebene und eine neue Software zur Analyse von repetitiven Elementen in komplexen Genomen.
KW  - Droseraceae
KW  - Genom
KW  - Nicotiana tabacum
KW  - Transkriptomanalyse
KW  - Repeats
KW  - genomics
KW  - carnivorous plants
KW  - next generation sequencing
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189712
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TY  - THES
A1  - Balk, Stefanie Margarete
T1  - Der Einfluss des Kalziumkanalagonisten R-Roscovitine auf die zelluläre Differenzierung von Motoneuronen eines Mausmodells für Spinale Muskelatrophie Typ 1 (SMA)
T1  - The effect of the calcium channel agonist R-Roscovitine on cellular differentiation of motoneurons from a mouse model for spinal muscular atrophy type 1 (SMA)
N2  - Die spinale Muskelatrophie (SMA) ist eine monogenetische Erkrankung, bei der es durch den Verlust des SMN Proteins zur Degeneration der α-Motoneurone im Rückenmark kommt. Abhängig vom Schweregrad zeigen die Patienten bereits innerhalb der ersten Lebensmonate ausgeprägte Lähmungen der Skelettmuskulatur und eine Zwerchfellparese einhergehend mit einer reduzierten Lebenserwartung. Mithilfe von Mausmodellen für die SMA konnte gezeigt werden, dass der Motoneuronenverlust bei Smn-defizienten Mäusen mit Störungen der Neurotransmission an der motorischen Endplatte und mit Differenzierungsstörungen der Motoneurone einhergeht. Die Differenzierungs-störungen primärer Smn-defizienter Motoneurone sind eng gekoppelt mit einer verminderten Clusterbildung spannungsabhängiger Kalziumkanäle im distalen axonalen Bereich. Dies wiederum führt zu einer verminderten Frequenz spontaner Kalziumeinströme am Axonterminus und hat eine veränderte axonale Elongation zur Folge.
Es wurden folgende Aspekte in Bezug auf die Verstärkung und die Induktion spontaner Kalziumeinströme in Mausmodellen für spinale Muskelatrophien in dieser Arbeit adressiert:
1) Lassen sich spontane Kalziumeinströme in Smn-defizienten Motoneuronen durch die externe Applikation von Kalziumkanalagonisten verstärken?
2) Sind spontane Kalziumeinströme in primären Motoneuronen durch den Brain-derived-neurotrophic-factor (BDNF) induzierbar?
3) Zeigen primäre Motoneurone eines Mausmodells für spinale Muskelatrophie mit Ateminsuffizienz Typ 1 (SMARD1) ebenfalls veränderte Kalziumtransienten?
Die Ergebnisse meiner Arbeit zeigen, dass durch den Kalziumkanalagonisten R-Roscovitine die Frequenz der spontanen Kalziumeinströme im distalen Axon von Smn-defizienten Motoneuronen signifikant erhöht wird. Dies hat wiederum einen regulierenden Effekt auf die Differenzierung der SMA Motoneurone zur Folge. Smn-defiziente Motoneurone zeigen somit keine Unterschiede mehr in Bezug auf Axonlängen und Wachstumskegelflächen im Vergleich zu Kontrollzellen. Für R-
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Roscovitine ist neben der agonistischen Wirkung am Kalziumkanal auch ein inhibitorischer Effekt auf die Cyclin-abhängige Kinase 5 beschrieben. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass die erhöhten Kalziumtransienten unter der Behandlung mit R-Roscovitine durch eine direkte Bindung an die Cav2 Kalziumkanäle verursacht werden und nicht durch eine Cdk5 Blockade. Dafür spricht die schnelle und reversible Wirkung von R-Roscovitine, sowie die Aufhebung des R-Roscovitines Effekts bei gleichzeitiger Gabe des Cav2.2 Antagonisten ω-Conotoxin MVIIC.
Der zweite Aspekt dieser Arbeit behandelt den Einfluss der neurotrophen Faktoren BDNF, CNTF und GDNF auf die Kalziumtransienten am Wachstumskegel wildtypischer Motoneurone. Der Vergleich der neurotrophen Faktoren zeigt, dass nur BDNF eine induzierende Wirkung auf spontane Kalziumtransienten am Wachstumskegel hat.
Der letzte Abschnitt dieser Arbeit beschäftigt sich mit den Kalziumtransienten bei Motoneuronen aus dem Nmd2J (SMARD1) Mausmodell. Die SMARD1 gilt als eigenständige Form der spinalen Muskelatrophien mit unterschiedlicher Genetik und unterschiedlichen klinischen Merkmalen. Die Motoneurone weisen in Bezug auf die Kalziumtransienten keine Unterschiede zwischen Wildtyp und Nmd2J Mutante auf. Es ergibt sich somit kein Hinweis darauf, dass die Degeneration der Motoneurone bei der SMARD1 von einer Störung der Kalziumhomöostase im distalen axonalen Bereich ausgeht.
N2  - Spinal muscular atrophy (SMA) is a monogenetic disorder which is caused by the loss of the SMN Protein and leads to the degeneration of α-motoneurons. Within the first few months of life most patients are clinically affected with severe motor deficits of skeletal muscles and a diaphragm paralysis, going along with a reduced life expectancy depening on the degree of severity. With the aid of SMA mouse models it was shown that the loss of motoneurons with Smn deficiancy lies in an impaired neurotransmission of the motoneuron endplat leading to a differentiation disorder of the motoneurons. This differentiation disorder is strongly connected to a reduced cluster formation of voltage-dependent calcium channels in the distal axonal area. The impaired cluster formation in turn leads to a reduced frequency of spontanous calcium transients at the axon terminus, followed by an altered axonal elongation.
In this work the following aspects concerning the enhancement and induction of spontanous calcium transients in mouse models of spinal muscular atrophy were adressed:
1) Does the external application of calcium channel agonists increase spontanous calcium transients in Smn-deficient motoneurons?
2) Is the neurotrophic factor Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) able to induce spontanous calcium transients in primary motoneurons?
3) Do primary motoneurons of a mouse model for spinal muscular atrophy with respiratory distress (SMARD1) show altered calcium transients as well?
The results of my work show that the calcium channel agonist R-Roscovitine significantly increases the frequency of spontanous calcium transients in growth cones of Smn-deficient motoneurons which in turn has a regulatory effect on the differentiation of SMA motoneurons. Smn-deficient motoneurons treated with R-Roscovitine do not show any differences concerning axon length and growth cone size compared to control cells. Apart from the agonist effect on the calcium channels, R-Roscovitine also has an inhibitory impact on the cyclin-dependant kinase 5. The results of this work show that the positive effect on the calcium
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transients under R-Roscovitine treatment is because R-Roscovitine binds directly to the calcium channel rather than due to an inhibition of cdk5. Arguments supporting this idea are the rapid and reversible channel kinetics of R-Roscovitine. Plus, the effect of R-Roscovitine can be repealed when the Cav2 channal antagonist ω-conotoxin is given simultaneously.
In the second part of this work the influence of the neurotrophic factors BDNF, CNTF and GDNF on the calcium transients of wildtype motoneurons is investigated. Comparing these neurotrophic factors show that only BDNF has an impact on local calcium channel kinetics in growth cones of motoneurons.
The last part of this work deals with the investigation of calcium transients in motoneurons from the Nmd2J (SMARD1) mouse model. SMARD1 is an independent form of spinal muscular atrophies with different genetical and clinical aspects compared to proximal SMA. The results of this work show that Nmd2J motoneurons do not show any difference in growth cone calcium influx between wildtype and mutant. Thus, there is no indication that the degeneration of SMARD1 motoneurons has any pathophysiological similarities with motoneurons from the proximal SMA mouse model. Hence, there are also no indications that the reason for motoneuron degeneration in SMARD1 lies in an impaired calcium homeostasis in the distal axonal area.
KW  - Spinal muscular atrophy (DLC)
KW  - Spinale Muskelatrophie
KW  - Motoneuronenerkrankung
KW  - Roscovitine
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189861
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A1  - Bolay-Gehrig, Sandra Jasmin
T1  - Analyse von Kontaminationen mit Körperflüssigkeiten bei - vom Betriebsärztlichen Dienst der Universität Würzburg betreuten - Beschäftigten und Studierenden im Zeitraum 2010-2014
T1  - Analysis of contamination with body fluids among employees and students during the period 2010-2014 - supervised by the Institutional Medicine Service of the University of Wuerzburg
N2  - Hintergrund: Für Beschäftigte im Gesundheitswesen besteht die Gefahr einer Kontamination und folgenden Infektion durch Blut übertragbare Krankheitserreger, insbesondere durch Hepatitis B, C und das Humane Immundefizienz-Virus. Die Kontaminationshäufigkeiten und -hergänge sind unter den Beschäftigten allerdings nicht gleich verteilt.

Ziel der Arbeit: Identifikation von Risikogruppen für Kontaminationsereignisse mit potentiell infektiösen Körpermaterialien durch detaillierte Subgruppenanalysen.

Material und Methoden: Retrospektive Studie an einer deutschen Universitätsklinik im Zeitraum 2010 bis 2014. Die Datenerhebung erfolgte mittels standardisierter Checklisten. Abweichungen der absoluten bzw. relativen Häufigkeiten wurden mittels Kontingenzanalysen, Fishers exaktem Test sowie Kaplan-Meier-Survival-Funktionen untersucht.

Ergebnisse: Kontaminationsereignisse mit potentiell infektiösen Körpermaterialien stellen mit knapp einem Ereignis pro Tag an einem deutschen Universitätsklinikum häufige Arbeitsunfälle dar. Ein erhöhtes Kontaminationsrisiko scheint unter Beschäftigten der operativen Fächer, der Desinfektion/Sterilisation, Hebammen und Kardiotechniker zu bestehen. Niedrige Hepatitis B-Impfraten fanden sich unter Zahnmedizinstudierenden.

Diskussion: Anhand der insgesamt niedrigen Kontaminations- und hohen Hepatitis B-Durchimpfungsraten kann auf sichere Arbeitsbedingungen geschlossen werden, vorbehaltlich niedriger Dunkelziffern. Allerdings sollte aufgrund der teils geringen Kopfzahlen in den Risikoberufsgruppen eine besonders tiefgreifende Evaluation der Arbeitsbedingungen zur Risikoreduktion von Kontaminationsereignissen mit potentiell infektiösen Körpermaterialien erfolgen.
N2  - Background: Healthcare workers are at risk of contamination and subsequent infection by blood-borne pathogens. Particularly common are hepatitis B, C and the human immunodeficiency virus. However, risk constellations for contamination are unevenly distributed among employees.

Objectives: Identification of risk groups for contamination with potentially infectious body fluids through detailed subgroup analyses.

Materials and methods: Retrospective study at a German university hospital, from 2010 to 2014. Data has been collected using standardized checklists. Deviations in both absolute and relative frequencies were examined by means of contingency analyse, Fisher's exact test and Kaplan-Meier Survival analyse.

Results: Contaminations with potentially infectious body fluids are frequent occupational accidents with an average of incidence of one per day. Particularly at risk appear employees in the operational subjects, disinfection/sterilization, midwives and perfusionists. Low vaccination rates for hepatitis B were found among dental students.

Conclusions: Based on overall low exposure and high hepatitis B vaccination rates, the working conditions can be regarded as safe – subject to low numbers of unreported cases. However, due to small numbers of subjects in the observed risk groups, in-depth evaluations of working conditions for the identification of possible countermeasures to reduce infections are warranted. These evaluations should be carried out with a specific aim: continuously reducing the risk of exposure.
KW  - Kontamination
KW  - Blutkontakt
KW  - Körperflüssigkeit
KW  - Nadelstichverletzungen
KW  - Infektion
KW  - Prävention
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-178324
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TY  - THES
A1  - Jarick, Marcel
T1  - Molekulare und funktionelle Charakterisierung der Serin/Threonin-Proteinkinase Stk und -Proteinphosphatase Stp von \(Staphylococcus\) \(aureus\)
T1  - Molecular and functional characterization of the serine/threonine protein kinase Stk and Protein phosphatase Stp of \(Staphylococcus\) \(aureus\)
N2  - Staphylococcus aureus ist ein Kommensale, der die menschliche Haut und Schleimhaut der Nase und des Rachens besiedelt. Der Keim verursacht aufgrund zahlreicher Virulenzfaktoren leichte aber auch schwere Infektionen wie Pneumonie, Endokarditis oder Sepsis. Die Behandlung von S. aureus-Infektionen gestaltet sich heutzutage schwierig, da der Keim Resistenzen gegen verschiedenste Antibiotika ausgebildet hat. Zur Bekämpfung dieser Resistenzen werden neue Antibiotika benötigt, die u.a. mit der Zellphysiologie und der Zellwandwandsynthese der Bakterien interferieren. 
Die Zellphysiologie und Zellwandsynthese wird abhängig von der Wachstumsphase und Umwelt-einflüssen in den Bakterien streng reguliert. Neben den Zweikomponentensystemen sind Serin/Threonin-Proteinkinasen und -Phosphatasen wesentliche Sensoren und Regulatoren der Bakterien. Durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung bewirken diese beiden Systeme eine Hemmung oder Aktivierung der entsprechenden Zielproteine. Dadurch kann sich die Bakterienzelle an innere und äußere Reize anpassen. In dieser Arbeit wurde die konservierte Serin/Threonin-Proteinkinase Stk und die Serin/Threonin-Phosphatase Stp von S. aureus untersucht. Die beiden Proteine Stk und Stp haben einen großen Einfluss auf die Signalweiterleitung, den zentralen Metabolismus, die Stressantwort, die Antibiotikaresistenz und die Virulenz von S. aureus. 
Im ersten Teil dieser Arbeit wird dargelegt, dass Stk und Stp in der bakteriellen Membran lokalisiert sind, dort miteinander interagieren und antagonistisch Zielproteine phosphorylieren bzw. dephospho-rylieren. Die Deletion der Phosphatase Stp bewirkt, dass zahlreiche Proteine in der Zelle permanent phosphoryliert und daher vermutlich nur noch eingeschränkt funktionstüchtig sind. Die ausbleibende Dephosphorylierung der Proteine in der stp-Mutante hat einen dramatischen Effekt auf die Zellwand-synthese und die Virulenz von S. aureus. So hat die stp-Mutante eine verdickte Zellwand und ist weniger virulent als die stk-Mutante und der Wildtypstamm. Im Rahmen dieser Arbeit wird erstmals eine Erklärung präsentiert, die die strukturellen Besonderheiten von Stk und deren Auswirkung auf die Zellwandsynthese zusammenführt: In der stp-Mutante akkumulieren Zellwandvorläufer in der Zelle, da vermutlich die entsprechenden Zellwandsyntheseproteine durch Stk-vermittelte Phosphorylierung gehemmt werden. Die Proteine FemXAB nehmen eine zentrale Rolle in der Zellwandsynthese ein, indem sie die Pentaglycin-Interpeptidbrücke des Zellwandvorläufers Pentaglycin-Lipid II syntheti-sieren. Stk wird durch die Bindung seiner extrazellulären Domänen an Pentaglycin-Lipid II aktiviert. In der vorliegenden Arbeit konnte FemX als in vitro Substrat von Stk und Stp identifiziert werden. Die permanente Phosphorylierung von FemX in der stp-Mutante führt zur verminderten Synthese der Pentaglycin-Brücken am Lipid II und infolgedessen zum Einbau von unvollständigen Muropeptiden in den neuen Peptidoglycanstrang. Diese strukturelle Veränderung führt zur Verdickung der Zellwand und folglich zur verminderten Empfindlichkeit gegenüber der Glycyl-Glycinpeptidase Lysostaphin. Neben FemX interagiert Stk mit weiteren Zellwandsyntheseproteinen wie FemAB und einigen Zellteilungsproteinen. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass Stk das Vorkommen seines extrazellulären Liganden Lipid II detektiert und dementsprechend die Zellwandsynthese über FemX reguliert.
Im zweiten Teil der Arbeit wurde anhand verschiedener Omics-Techniken die stk-, stp- und stk/stp-Mutante im Vergleich zum S. aureus NewmanHG Wildtyp charakterisiert. Dabei zeigten sich teilweise große Unterschiede zwischen der stp-Mutante und den anderen Stämmen. Mit diesen Unter-suchungen konnten Ergebnisse aus anderen Studien bestätigt und mit weiteren Daten untermauert werden. So lässt sich die verminderte Virulenz der stp-Mutante mit der reduzierten Expression und Sekretion von Toxinen wie Hämolysinen und Leukozidinen erklären. Dies führt zu einer verminderten Hämolyse von Erythrozyten und einer verminderten Immunantwort gegen diese Toxine im Infektions-versuch. Stk und Stp phosphorylieren bzw. dephosphorylieren Transkriptionsfaktoren und Antwort-regulatoren von Zweikomponentensystemen, was zu der veränderten Expression und Sekretion der Virulenzfaktoren führt. Die Analyse der Mutanten offenbart, dass Stk ein negativer und Stp ein positiver Regulator der Virulenz in S. aureus ist. Außerdem regulieren Stk und Stp zentrale Aspekte des Metabolismus in S. aureus. So ist die Konzentration an Nukleotidtriphosphaten in der stp-Mutante reduziert, was auf eine verminderte Expression der Gene der Pyrimidinsynthese zurückzuführen ist. Anhand dieser Ergebnisse wird deutlich, dass Stk und Stp wesentliche Aspekte der Zellphysiologie wie die Zellwandsynthese, den zentralen Metabolismus und die Virulenz von S. aureus regulieren.
N2  - Staphylococcus aureus is a commensal that inhabits the human skin and mucosa. S. aureus causes a large variety of nosocomial and community-acquired infections. Nowadays, it is difficult to treat S. aureus infections because this bacterium has acquired resistance to multiple drugs. Therefore, there is a need for new antimicrobial drugs against S. aureus. The most promising strategy to combat antibiotic resistance is to find novel antibiotics which interfere with the cell physiology and cell wall synthesis pathway.
The cell physiology and cell wall synthesis is tightly regulated depending on the bacterial growth phase and environmental influences. In addition to the two-component systems, serine/threonine protein kinases are essential sensors and regulators of bacteria. By phosphorylation and dephosphorylation, these systems cause inhibition or activation of the corresponding target proteins. This allows the bacterial cell to adapt to internal and external stimuli. In this work, the conserved serine/threonine protein kinase Stk and the phosphatase Stp in S. aureus were investigated. The two proteins Stk and Stp influence signal transduction, central metabolism, stress response, antibiotic resistance and virulence of S. aureus.
In the first part of this work it is shown that Stk and Stp are localized in the bacterial membrane, where they interact with each other and phosphorylate or dephosphorylate target proteins antagonistically. The deletion of the phosphatase Stp leads to numerous proteins in the cell being permanently phosphorylated, which renders them partially unfunctional. The lack of protein dephosphorylation in the stp mutant has a dramatic effect on cell wall synthesis and virulence of S. aureus. Thus, the stp mutant has a thickened cell wall and is less virulent than the stk mutant and the wild-type strain. This work brings together the structural characteristics of Stk and their effect on cell wall synthesis for the first time. In the stp mutant, cell wall precursors accumulate in the cell, presumably because the corresponding cell wall synthesis proteins are inhibited by Stk-mediated phosphorylation. The proteins FemXAB play a key role in cell wall synthesis by synthesizing the pentaglycine interpeptide bridge of the final cell wall precursor pentaglycine lipid II. The pentaglycine lipid II is bound by the extracellular domains of Stk, thereby activating Stk. In the present work, FemX was identified as an in vitro substrate of Stk and Stp. The permanent phosphorylation of FemX in the stp mutant leads to inhibited synthesis of the pentaglycine bridges on the lipid II and consequently to the incorporation of incomplete muropeptides into the new peptidoglycan strand. This structural change leads to thickening of the cell wall and consequently reduced sensitivity to the glycyl-glycine peptidase lysostaphin. In addition to FemX, Stk interacts with other cell wall synthesis proteins such as FemAB and some cell division proteins. These results illustrate that Stk detects the presence of its extracellular ligand lipid II. This leads to an inhibition of FemX and a downregulation of the cell wall synthesis pathway.
In the second part of this work, the stk, stp and stk/stp mutants were characterized by different omics- techniques in comparison to the S. aureus NewmanHG wild-type. There were some major differences between the stp mutant and the other strains. With these investigations, results from other studies were confirmed and substantiated with further data. Thus, the reduced virulence of the stp mutant can be explained by the reduced expression and secretion of toxins such as hemolysins and leukocidines. This leads to a reduced hemolysis of erythrocytes and a reduced immune response to these toxins in the infection experiment. Stk and Stp phosphorylate or dephosphorylate transcription factors and response regulators of two-component systems resulting in altered expression and secretion of virulence factors. Analysis of the mutants reveals that Stk is a negative and Stp is a positive regulator of virulence in S. aureus. In addition, Stk and Stp regulate central aspects of S. aureus metabolism. Thus, the concentration of nucleotide triphosphates in the stp mutant is reduced, which is due to a reduced expression of the genes of pyrimidine synthesis. From these results it becomes clear that Stk and Stp regulate essential aspects of cell physiology such as cell wall synthesis, central and virulence in S. aureus. This study of the function of Stk and Stp contributes significantly to the understanding of regulatory processes by phosphorylation in the bacterial cell.
KW  - Kinase
KW  - Phosphatase
KW  - Stk
KW  - Stp
KW  - Staphylococcus
KW  - Zellwand
KW  - FemX
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-176542
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TY  - THES
A1  - Gotru, Sanjeev Kiran
T1  - Cation Homeostasis in Platelets
T1  - Kationen-Homöostase in Thrombozyten
N2  - Divalent cations are important second messengers triggering various signal transduction events in platelets. Whereas calcium channel blockers have an established antithrombotic effect and the regulation of Ca2+ homeostasis has been elucidated in platelets, the molecular regulation of Mg2+ and Zn2+ homeostasis has not been investigated so far.
In the first part of the thesis, the role of -type serine-threonine kinase linked to transient receptor potential cation channel, subfamily M, member 7 (TRPM7) in platelets was investigated. Using Trpm7R/R mice with a point mutation deleting the kinase activity, we showed that the TRPM7 kinase regulates platelet activation via immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM), hem(ITAM) and protease-activated receptor (PAR) signaling routes. Furthermore, Trpm7R/R mice were protected from in vivo thrombosis and stroke, thus establishing TRPM7 kinase as a promising anti-thrombotic target.
In the second part of the thesis, the role of TRPM7 channel in a megakaryocyte (MK) and platelet-specific knockout mouse, Trpm7fl/fl-Pf4Cre, was investigated. Here, we observed that depending on the type of stimulation, Trpm7fl/fl-Pf4Cre platelets showed either enhanced or inhibited responses. Although Trpm7fl/fl-Pf4Cre mice were thrombocytopenic, no differences to wildtype mice were observed in models of in vivo thrombosis and stroke. The above two studies highlight that inhibition of TRPM7 kinase but not the channel itself (in MKs and platelets) may be a promising anti-thrombotic strategy.
Besides TRPM7, we investigated the role of magnesium transporter 1 (MAGT1) in platelet Mg2+ homeostasis and found that MAGT1 primarily regulates receptor-operated calcium entry (ROCE) in platelets specifically upon GPVI activation. This physiological crosstalk is triggered by protein kinase C (PKC) isoforms. Platelets from Magt1-/y mice hyper-reacted to GPVI and thromboxane A2 (TXA2) receptor stimulation in vitro. Consequently, Magt1-/y platelets were found to be pro-thrombotic in disease models of thrombosis and stroke.
To compare platelet ITAM-signaling to the immune system, we further investigated the role of MAGT1 in T and B cells. We described the primary role of MAGT1 in mice under pathogen-free conditions. Magt1-/y B cells showed dysregulated Mg2+ and Ca2+ homeostasis upon B-cell receptor activation, thereby altering Syk, LAT, phospholipase C (PLC)2 and PKC phosphorylation. In contrast to human MAGT1-deficient T cells, development and effector functions of mouse Magt1-/y T cells showed no alterations.
Finally, in the last part of the thesis, we described methods to measure intracellular free zinc [Zn2+]i in human and mouse platelets with storage pool disease (SPD). We propose to measure the [Zn2+]i status in SPD platelets as a relatively easy diagnostic to screen platelet granule abnormalities.
N2  - Zweiwertige    Kationen    sind    wichtige    sekundäre    Botenstoffe,    welche    verschiedene Signaltransduktionsereignisse in Thrombozyten initiieren. Zwar wurde die Regulation der Ca2+Homöostase in Blutplättchen bereits aufgeklärt und der Einsatz von Calciumkanalblockern zur antithrombotischen Therapie ausführlich diskutiert,  die molekulareRegulation der Mg2+und Zn2+Homöostase  in  Thrombozyten  und  Megakaryozyten  (MK)  wurdebisher  jedoch  nicht untersucht.Im ersten Teil dieser Thesis wurde die Rolle der -Typ Serin-Threonin Kinase des transienten Rezeptortyp  Kation  Kanals,  Unterfamilie  M,  7  (TRPM7)  in  Thrombozyten  untersucht.  Unter Verwendung von Trpm7R/RMäusen mit einer Punktmutation in der Kinasedomäne, welche die Aktivität   der   Kinase   blockiert,   konnten   wir   zeigen,   dass   die   TRPM7-Kinase   die Thrombozytenaktivierung  über  Immunorezeptor-Tyrosin-basierte  Aktivierungsmotive  (ITAM), Hem(ITAM) und Protease-aktivierte Rezeptoren (PAR) reguliert. Trpm7R/RMäuse waren vor in vivoThrombose und Schlaganfall geschützt, was die TRPM7 Kinase als vielversprechendes antithrombotisches Zielprotein etabliert.Im  zweiten  Teil  wurde  die  Rolle  des  TRPM7  Kanals  in  einer  Megakaryozyten  (MK)-und Plättchen-spezifischen Knockout Maus(Trpm7fl/fl-Pf4Cre) untersucht. Wir konnten zeigen, dass Trpm7fl/fl-Pf4CrePlättchen  je  nach  Art  der  Stimulation  entweder  erhöhte  oder  verminderte Reaktionen  zeigten.  Obwohl Trpm7fl/fl-Pf4Cre-Mäuse  thrombozytopen  waren,  wurden  keine Unterschiede  in in  vivoThrombosemodellen  und  Schlaganfall  beobachtet.  Diese  Studien heben hervor, dass die Hemmung der TRPM7 Kinase, aber nicht die des Kanal selbst (inMKs und Plättchen), eine vielversprechende anti-thrombotische Therapie sein könnte. Neben TRPM7 untersuchten wir die Rolle von Magnesium Transporter 1 (MAGT1)in der Mg2+-Homöostase  in  Thrombozyten  und  konnten  zeigen, dass  MAGT1  primär  den  Rezeptor-gesteuerten   Calciuminflux   (ROCE)   spezifisch   nach   GPVI   Aktivierung   reguliert.   Dieser physiologische    Crosstalk    wird    durch    Proteinkinase    C    (PKC)    Isoformen    vermittelt. Thrombozyten von Magt1-/yMäusen reagierten in vitrohyperreaktiv auf GPVI und ThromboxanA2(TXA2) Rezeptor Stimulation. Dementsprechend konnte auch gezeigt werden, dass Magt1-/yPlättchen in Modellen von Thrombose und Schlaganfall pro-thrombotisch wirkten.Um die ITAM-Signalübertragung in Thrombozyten mit der in T und B Zellen zu vergleichen, untersuchten wir die Rolle von MAGT1 in Immunzellen. Wir überprüften die Rolle von MAGT1 in  Mäusen  unter  pathogen-freien  Bedingungen. Magt1-/yB  Zellen  zeigten  eine  dysregulierte Mg2+und Ca2+Homöostase nach Aktivierung des B Zell Rezeptors, wodurch Syk, LAT, PLCγ2 und  PKC  Phosphorylierung  beeinflusst  wurde.  Im Gegensatz  zu  menschlichen  MAGT1-defizienten  T  Zellen,  zeigten Magt1-/yT  Zellen  keine  Veränderungen  in  Entwicklung  und Effektorfunktion.
Schließlich   beschrieben   wir   im   letzten   Teil   der   Arbeit   Methoden   zur   Messung   des intrazellulären freien Zinks [Zn2+]iin humanen und murinen Thrombozyten mit Storage-Pool-Defekt (SPD). Wir unterbreiten in dieser Thesis, den [Zn2+]iStatus in SPD Thrombozyten zu messenum nachAnomalien in den Thrombozyten-Granula zu suchen.
KW  - Thrombozyt
KW  - Kationen-Homöostase
KW  - Homöostase
KW  - Cation Homeostasis
KW  - Platelets
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-176616
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TY  - THES
A1  - Griesbeck, Stefanie Ingrid
T1  - A Very Positive Image of Boron: Triarylborane Chromophores for Live Cell Imaging
T1  - Ein sehr positives Bild von Bor: Triarylboran Farbstoffe für Lebendzellenmikroskopie
N2  - Efficient quadrupolar chromophores (A–pi–A) with triarylborane moieties as acceptors have been studied by the Marder group regarding their non‐linear optical properties and two‐photon absorption ability for many years. Within the present work, this class of dyes found applications in live‐cell imaging. Therefore, the dyes need to be water‐soluble and water‐stable in diluted aqueous solutions, which was examined in Chapter 2. Furthermore, the influence of the pi‐bridge on absorption and emission maxima, fluorescence quantum yields and especially the two-photon absorption properties of the chromophores was investigated in Chapter 3. In Chapter 4, a different strategy for the design of efficient two‐photon excited fluorescence imaging dyes was explored using dipoles (D–A) and octupoles (DA3). Finding the optimum balance between water‐stability and pi‐conjugation and, therefore, red‐shifted absorption and emission and high fluorescence quantum yields, was investigated in Chapter 5
N2  - Effiziente quadrupole Farbstoffe (A–pi–A) mit Triarylboraneinheiten als Akzeptoren wurden innerhalb der letzten Jahre von der Arbeitsgruppe Marder bezüglich ihrer nicht‐linearen optischen Eigenschaften und Zweiphotonenabsorptionsfähigkeiten untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde diese Farbstoffklasse zur Untersuchung lebender Zellen mittels Fluoreszenzmikroskopie angewendet. Hierzu müssen die Farbstoffe wasserlöslich und in verdünnten wässrigen Lösungen stabil sein. Dies wurde in Kapitel 2 untersucht. Außerdem wurde der Einfluss der pi‐Brücke auf das Absorptions‐ und Emissionsmaximum, die Fluoreszenzquantenausbeute und vor allem die Zweiphotonenabsorptionsfähigkeit untersucht (Kapitel 3). In Kapitel 4 wurden andere molekulare Designstrategien verfolgt um effiziente Zweiphotonenangeregtenfluoreszenzfarbstoffe zu erhalten. Dazu zählen die Strukturmotive des Dipols (D–A) und des Oktupols (DA3). Bestandteil des Kapitels 5 war die Optimierung zwischen Wasserstabilität und pi‐Konjugation und eine damit verbundene rotverschobene Absorption und Emission, sowie eine hohe Fluoreszenzquantenausbeute
KW  - Borane
KW  - Bor
KW  - Lumineszenz
KW  - Fluoreszenz
KW  - Zweiphotonenabsorption
KW  - imaging
KW  - luminescence
KW  - fluorescence
KW  - two-photon absorption
KW  - borane
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179921
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TY  - THES
A1  - Stöckl, Sarah
T1  - Antiinflammatorische Effekte von Anthocyanen und Anthocyanidinen
T1  - Antiinflammatory effects of anthocyanins
N2  - Ziel dieser Arbeit war es, die antiinflammatorischen Effekte von Anthocyanen und Anthocyanidinen mit besonderem Augenmerk auf Delphinidin zu vergleichen. Desweiteren sollten im statistischen Vergleich Dosierungen gefunden werden, bei welchen die größte antiinflammatorische Wirksamkeit von Anthocyanen und Anthocyanidinen zu erwarten wäre und ein eventueller Unterschied in der Wirkung der verschiedenen Stoffe berechnet werden. 
Die Literaturrecherche mittels der Datenbanken „Pubmed“ und „The Cochrane Library“ lieferte 24 Studien, die die Einschlusskriterien erfüllten. Für Delphinidin allein war die Datenlage zu diesem Zeitpunkt noch zu dürftig, weswegen die Suche auf die Begriffe „Anthocyanins“ in Kombination mit „Antiinflammatory Agents“ ausgedehnt wurde. 
Die statistische Auswertung der Daten erfolgte unter der Fragestellung: „ Haben die Variablen Wirkstoff, Wirkdauer, Menge an Wirkstoff und Art (m-RNA oder Protein“ jeweils unter Kontrolle der anderen Variablen einen Einfluss auf die Reduktion von inflammatorischen Markern?“ Die wichtigsten Ergebnisse, die unter dieser Fragestellung errechnet werden konnten, lauten: 1. PDG zeigt eine bessere antiinflammatorische Wirksamkeit als DP und C3G, 2. Luteolin zeigt eine bessere antiinflammatorische Wirksamkeit als Cyanidin.
Gründe für eine höhere antiinflammatorische Wirksamkeit von PDG im Vergleich zu DP und C3G sind derzeit noch offen. Zu diskutieren ist unter anderem, ob DP und C3G biochemisch instabilere Komplexe sind und schneller zerfallen. Grund für eine höhere antiinflammatorische Wirksamkeit von Luteolin im Vergleich zu Cyanidin könnte eine Doppelbindung zwischen C2 und C3 sein, die bei Luteolin, nicht aber bei Cyanidin zu finden ist. In der Zusammenschau dieser Ergebnisse ist festzustellen, dass weitere Studien für eine möglichst genaue statistische Analyse nötig sind, vor allem in Bezug auf die antiinflammatorischen Effekte von Delphinidin.
N2  - Aim of this study was to identify antiinflammatory effects of anthocyanins especially of delphinidin. Furthermore we wanted to find the most effectful dosages of anthocyanins and possible differences between the impact of the various substances. Therefore we performed a literally research in June 2012 on Pubmed and Cochrane Library. We found a better efficacy for PDG and Luteolin vs. C3G, Cyanidin and Delphinidin in our statistical analysis. In the synopsis of these findings we determine that further studies are required.
KW  - Anthocyanidine
KW  - Anthocyane
KW  - Antiinflammatory agents
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179393
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TY  - THES
A1  - Castillo Cajas, Ruth
T1  - Evolution and diversity of cuticular hydrocarbon profiles of cuckoo wasps
T1  - Evolution und Diversität der Kohlenwasserstoffprofile der Goldwespen
N2  - Cuticular hydrocarbons (CHC) abound on the surface of arthropods. In spite of their simple structure (molecules of carbon and hydrogen atoms), they provide pivotal functions in insects: their hydrophobic properties confer the insects a means to regulate water balance and avoid desiccation, whereas their diversity has enhanced their use as signals and cues in a wide range of communication and recognition processes. Although the study of CHC in insects over the past two decades has provided great insight into the wide range of functions they play, there is still a gap in understanding how they diversify and evolve. In this thesis, I have used members of the family Chrysididae to explore patterns of diversification of CHC. Most of the species of cuckoo wasps in this study are specialized parasitoids or kleptoparasites of mainly solitary hymenopteran hosts. Other hosts of the family include butterflies or stick insects. Cuckoo wasps are a particular interesting model to study the evolution of cuticular hydrocarbons because of their chemical adaptations that allow them to remain unrecognized by their hosts. Chemical insignificance (the reduction of the total amount of CHC on the cuticle) and chemical mimicry (the de novo production of CHC profiles resembling those of their female host) have been described in some representatives of the family and unpublished evidence suggests chemical deception is widespread in Chrysididae (Chapter 2). Nonetheless, to trace the evolution of any trait of interest, a reliable phylogenetic reconstruction of the family is required. Therefore, the first study of this thesis constitutes the largest and to-date most reliable phylogenetic reconstruction of the family Chrysididae, which includes representatives of 186 species of cuckoo wasps. While the results of this phylogenetic reconstruction are consistent with previous ideas on the relationships of subfamilies and tribes, it shows the existence of several non-monophyletic genera (Chapter 3). CHC are involved in intraspecific recognition, often acting as contact sex pheromones. Nevertheless, it is not yet understood to what extent CHC profiles differ between the two sexes and whether some compound classes are more prevalent in one or the other sex. So far, no comparison of CHC profiles of males and females has been done for more than a dozen of related species. In Chapter 4, I describe and compare CHC profiles of females and males of 58 species of cuckoo wasps in order to evaluate whether and to what extent CHC profiles of these species differ between the sexes. I demonstrated that CHC profiles of cuckoo wasps are frequently (more than 90% of the species analyzed) and strongly dimorphic (both sexes of a given species tend to produce very different CHC compounds). Methyl-branched compounds tend to be more prevalent in males (especially dimethyl-branched compounds) and unsaturated compounds prevail in females. Moreover, a sex-specific pattern in the distribution of the double bond position of alkenes was evident: internal double bond positions (> 11) occur predominantly in males, whereas alkenes with the doublé bond at position 9 were more abundant and frequent in females (Chapter4). In Chapter5, I investigated how CHC profiles of cuckoo wasps differ across species. Are CHC profiles of cuckoo wasps species-specific, enabling their use as cues for species recognition? How do CHC profiles resemble phylogenetic relatedness? In Chapter 5, I try to answer these questions by comparing CHC profiles of 59 species of cuckoo wasps. CHC profiles of cuckoo wasps are shown to be species (and sex-) specific. I show that CHC profiles are useful as a complementary tool to help delimiting taxonomically difficult sibling species. Moreover, the evaluation of CHC profiles of five commonly occurring species within a genus, showed little or no geographical variation. However, CHC profiles of closely related species may differ strongly among each other, not being useful to track the evolutionary history of species (Chapter 5). Sexual selection is generally credited for generating striking sexual dimorphism by causing changes in male traits. Most often, sexual selection has a stronger effect on males, who compete for access to and may be selected by females, thus male traits may rapidly evolve. Nevertheless, in cuckoo wasps, it appears that it is the female sex the one evolving faster changes, with females of very closely related species showing extremely divergent profiles. One plausible reason for this disparity is that natural selection acting on female’s CHC profiles may be stronger than sexual selection on males (Chapter 6). Since females of cuckoo wasps are most probably engaged in an evolutionary arms race with their female hosts, CHC profiles of female cuckoo wasps are likely rapidly evolving, thus explaining part of the strong observed sexual dimorphism of CHC (Chapter 6). In fact, Chapter 7 shows evidence of a possible ongoing evolutionary arms race between five cuckoo wasps of the genus Hedychrum and their hosts. Hedychrum species parasitize either Coleoptera-hunting or Hymenoptera-hunting digger wasps. Since the coleopteran prey of the former digger wasps is naturally better protected against fungus infestation, these wasps do not embalm their prey with alkene-enriched secretions as do the Hymenoptera-hunting digger wasps. Thus, Coleoptera-hunting digger wasps can apparently diversify their profiles to escape chemical mimicry. Interestingly, only female cuckoo wasps of these hosts have started producing the same compound classes and even the same CHC compounds as those of their hosts. Male cuckoo wasps, however retain an alkene-enriched CHC profile that reflects the molecular phylogeny of the genus (Chapter 7). Whereas, a larger number of parasite-host comparisons may be needed to further conclude that an arms race between cuckoo wasps and their hosts is capable of generating sexual dimorphism of cuckoo wasps, this thesis constitutes the first effort towards this, providing a starting point for further studies. Finally, I provide some methodological tools that may help in speeding up the sometimes cumbersome process of analyzing and identifying CHC profiles. One of the most time-demanding steps in the processing of CHC data is the alignment of CHC chromatograms. This process is often done manually, because alignment programs are mostly designed for metabolomics or are just recently being developed. I analyzed CHC profiles using a combined approach with two freely available programs. I used AMDIS (Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System, http://chemdata.nist.gov/mass-spc/amdis/) to deconvolute and automatically identify all CHC of interest present in a chromatogram. I then developed a series of R scripts to correct for potential, unavoidable errors while processing CHC chromatograms with AMDIS. Chapter 8 explains this procedure. In the next chapter, I developed a program that helps in the identification of one commonly occurring class of hydrocarbons. The limited number of linear alkanes (only one per carbon atom) and their characteristic diagnostic ion allows a rapid and unambigous identification of these substances. In opposition, unsaturated and methyl-branched compounds are more difficult to identify, as a result of the much larger diversity of existing compounds. To identify unsaturated compounds a derivatization is necessary to determine the position of the double bond. Methyl-branched alkanes, however can be identified from the original chromatogram if their diagnostic ions are known. Nonetheless, polymethyl-branched alkanes (e.g., compounds with two or more methyl groups along the chain) are often difficult to identify, because they may appear in mixes (e.g., 3,7 diMeC27 and 3,9 diMeC27), and tables containing the diagnostic ions are not easily available. Therefore, I developed a program that creates a table with all possiblemethyl-branched compounds containing up to 4 methyl groups, and that provides their diagnostic ions and a calculated retention index. This may allow a much faster identification of the methyl-branched compound a researcher is dealing with, without having to lose time in the tedious calculations by hand. The program is able to correctly identify, or at least, greatly reduce the number of possible options for the identification of an unknown methyl-branched compound. Thus, using this tool, most methyl-branched compounds can be readily identified (Chapter 9). This thesis ends with a general discussion (Chapter 10). Overall, this work provides a comprehensive overview of the diversity of cuticular hydrocarbons of cuckoo wasps. The analyses presented here shed light on the emergence and evolution of interspecific diversity and intraspecific sexual dimorphism of CHC profiles. In addition, two technical methods have been developed that could greatly facilitate the CHC analysis of insects.
N2  - Kutikulare Kohlenwasserstoffe (engl. „cuticular hydrocarbons“, CHC) sind Substanzen, die wir in größeren Mengen auf der Körperoberfläche von Arthropoden finden. Diese Moleküle aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen haben trotz ihrer einfachen Struktur entscheidende Funktionen bei Insekten: Ihre wasserabweisende Eigenschaften geben den Insekten die Möglichkeit, den Wasserhaushalt zu regulieren und Austrocknung zu vermeiden. Darüber hinaus ermöglicht die Vielfältigkeit der CHC ihre Verwendung als Signale für eine breite Palette von Kommunikations-und Erkennungsprozessen. Obwohl die Erforschung von CHC in den letzten zwei Jahrzehnten einen großen Einblick in die Funktionen bei Insekten ermöglicht hat, gibt es immer noch Verständnislücken bezüglich der Evolution und Diversifizierung von CHC (Kapitel1). In der vorliegenden Dissertation habe ich anhand verschiedener Arten der Wespen Familie Chrysididae die Diversifizierungsmuster von CHC erforscht. Die meisten der Goldwespenarten in dieser Studie sind spezialisierte Parasitoiden oder Kleptoparasiten von hauptsächlich solitären Hymenopteren. Wirte von anderen Goldwespen sind auch Phasmatodea und Lepidoptera. Goldwespen sind besonders interesante Modellorganismen, um die Evolution von CHC zu untersuchen. Denn sie haben auf ihrer Kutikula chemische Anpassungen an die chemischen Oberflächen ihrer Wirte entwickelt, um bei dem Wirt zu vermeiden, dass ihre eigenen chemischen Signale bei der Eiablage erkannt werden. Für einige Vertreter der Familie Chrysididae wurden chemische Unscheinbarkeit/Unsichtbarkeit („insignificance“) und chemische Mimikry beschrieben. Bei ersterem, handelt es sich um die Reduzierung der Gesamtmenge der CHC auf der Kutikula, bei letzterem um die Nachahmung des CHC Profils des Wirtes. Zudem, deuten unveröffentlichte Daten darauf hin, dass chemische Nachahmung unter den Chrysididae weit verbreitet ist (Kapitel 2). Eine zuverlässige phylogenetische Rekonstruktion der Chrysididae ist notwendig, um die Evolution eines Merkmales, wie z.B. die Ausbildung eines CHC-Profils, zu verfolgen. Daher stellt der erste Teil dieser Arbeit die größte und bis heute zuverlässigste phylogenetische Rekonstruktion der Familie Chrysididae dar, welche Vertreter von 186 Arten von Goldwespen umfasst. Die Ergebnisse dieser Phylogenie stehen in Übereinstimmung mit vorherigen Studien über die Beziehungen zwischen Subfamilien und Triben der Goldwespen. Die Phylogenie deutet jedoch auf die Existenz mehrerer nicht-monophyletischer Gattungen in Chrysididae hin (Kapitel 3). CHC sind an der innerartlichen Erkennung beteiligt und fungieren manchmal als Kontakt-Sex-Pheromonen. Es ist jedoch noch nicht klar, inwieweit die CHC-Profile zwischen den beiden Geschlechtern differieren und ob einige Verbindungsklassen in dem einen Geschlecht häufiger als in dem anderen vorkommen. Bislang gibt es lediglich einen Vergleich von CHC-Profilen zwischen Männchen und Weibchen für weniger alseinDutzendverwandterArten.In Kapitel 4 werden die CHC-Profile von Weibchen und Männchen von 58 Goldwespenarten beschrieben und verglichen, um zu beurteilen, ob und in welchem Ausmaß, sich die CHC-Profile dieser Arten zwischen den Geschlechtern unterscheiden. Ich konnte zeigen, dass CHC-Profile von Goldwespen stark sexuell dimorph sind (Männchen und Weibchen der gleichen Art neigen dazu, sehr unterschiedliche CHC-Verbindungen zu produzieren), und dass dieser Dimorphismus sehr häufig vorkommt (mehr als 90% der untersuchten Arten). Methylverzweigte Verbindungen (insbesondere dimethylverzweigte Verbindungen) waren tendenziel bei Männchen häufiger und bei Weibchen waren ungesättigte Verbindungen häufiger. Darüber hinaus war ein geschlechtsspezifisches Muster in der Verteilung der Doppelbindungsposition von Alkenen offensichtlich: interne Doppelbindungspositionen (>11) treten vorwiegend bei Männchen auf, während Alkene mit der Doppelbindung an Position 9 bei Weibchen häufiger vorkommen (Kapitel 4). Im darauf folgenden Kapitel meiner Arbeit, beschäftige ich mich mit der Frage wie unterschiedlich CHC-Profile von Goldwespen zwischen Arten sind. Sind CHC-Profile artspezifisch, wie es zu erwarten wäre, wenn sie zur Arterkennung dienen? Gibt es Ähnlichkeiten in Bezug auf die phylogenetische Verwandtschaft der Arten? In Kapitel 5, versuche ich diese Fragen zu beantworten, indem ich die CHC-Profile von 59 Goldwespenarten vergleiche. Ich zeige, dass CHC-Profile von Goldwespen art- (und geschlechts-) spezifisch sind, und dass CHC-Profile als ergänzendes Werkzeug zur Abgrenzung von taxonomisch schwierigen Geschwisterarten nützlich sind. Darüber hinaus zeigt die Beurteilung der CHC-ProfilevonfünfhäufigvorkommendeArteninnerhalbeinerGattungwenigoder keine geografische Variation, was bei der Abgrenzung der Arten hilft. Allerdings können CHC-Profile nah verwandter Arten sehr unterschiedlich sein. Somit sind sie kein geeignetes Merkmal um die Evolutionsgeschichte von Arten nachzuvollziehen (Kapitel 5). Im sich daran anschließenden Kapitel, geht es darum, zu verstehen warum CHCProfile der meisten Goldwespenarten so auffallend unterschiedliche CHC-Profile zwischen Geschlechtern aufweisen. Beider sexuellen Selektion wird in der Regel erwartet, dass siedurch Veränderungen männlicher Merkmale zu einem auffälligen Sexualdimorphismus führt. Meistens wirkt die sexuelle Selektion stärker auf die Männchen aus als auf die Weibchen, weil sie um die Weibchen konkurrieren und von den Weibchen ausgewählt werden müssen. Daher wird erwartet, dass männliche Merkmale schneller evolvieren. Dennoch scheint das weibliche Geschlecht bei Goldwespen das Geschlecht zu sein, das schneller evolviert, was sich z. B. dadurch äußert, dass Weibchen sehr nah verwandter Arten extrem divergierende Profile zeigen (Kapitel 6). Ein plausibler Grund für diese Verschiedenheit zwischen den Weibchen nah verwandter Arten ist, dass die natürliche Selektion, die auf die CHC-Profile von Weibchen wirkt, stärker sein kann als die sexuelle Selektion bei den Männchen (Kapitel 6). Da die Weibchen der Goldwespen höchstwahrscheinlich in einem evolutionären Wettrüsten mit ihren weiblichen Wirten stehen, ist es möglich dass die CHC-Profile von Weibchen schnell evolvieren und somit den stark beobachteten sexuellen Dimorphismus von CHC in Goldwespen erklären (Kapitel 6). In Kapitel 7, werden Hinweise auf ein mögliches fortwährendes Wettrüsten zwischen fünf Goldwespenarten der Gattung Hedychrum und ihren Wirten aufgezeigt. Arten dieser Gattung parasitieren entweder Grabwespen die Coleoptera oder Hymenoptera als Nahrung für ihre Nachkommen jagen. Da die Coleoptera-Beute natürlicherweise besser gegen Pilzbefall geschützt ist, balsamieren diese Wespen ihre Beute nicht mit durch Alkene angereicherte Sekrete ein, im Gegensatz zu der anderen Gruppe der Grabwespen, die Hymenopteren als Futter verwerten. Daher diversifizieren Coleoptera-jagende Grabwespen offenbar ihre Profile stärker,um der chemischen Mimikry ihrer Parasitoiden zu entkommen. Interessanterweise haben nur weibliche Goldwespen dieser Coleoptera-jagende Wirte begonnen, die gleichen Substanzklassen und sogar die gleichen CHC-Verbindungen wie die ihrer Wirte zu produzieren. Männliche Goldwespen behalten jedoch ein durch Alkene angereichertes CHC-Profil, das die molekulare Phylogenie der Gattung Hedychrum widerspiegelt. Um jedoch eindeutiger zu beweisen, dass ein Wettrüsten zwischen Goldwespen und ihren Wirten den Geschlechtsdimorphismus von Goldwespen hervorbringt, wäre eine größere Anzahl von Vergleichen zwischen Goldwespen und ihren Wirten nötig. Nichtsdestotrotz ist diese Arbeit ein erster Versuch, den Geschlechtsdimorphismus von CHC in Goldwespen zu erklären und ein Ausgangspunkt für weitere Studien. Abschließend stelle ich einige methodische Werkzeuge vor, die helfen können, den bisher umständlichen Prozess der Analyse und Identifizierung von CHC-Profilen zu beschleunigen. Einer der zeitaufwendigsten Schritte bei der Verarbeitung von CHC Daten ist die Alinierung von CHC-Chromatogrammen. Dieser Prozess wird oft manuell durchgeführt, da Alinierungsprogramme für die Metabolomik konzipiert sind oder gerade erst entwickelt werden. Meine CHC-Profile habe ich mit einem kombinierten Ansatz mit zwei frei verfügbaren Programmen analysiert. Ich benutzte AMDIS (Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System), um die CHC in einem Chromatogramm zu dekonvolutieren und automatisch zu identifizieren. Ich habe weiterhin eine Reihe von R-Skripten entwickelt, um mögliche unvermeidbare Fehler bei der Verarbeitung von CHC-Chromatogrammen mit AMDIS zu korrigieren. In Kapitel 8 wird dieses Verfahren erläutert. Im darauffolgenden Kapitel stelle ich ein Programm vor, das ich für eine erleichterte Identifizierung einer häufig vorkommenden Verbindungsklasse von CHC entwickelt habe. Die begrenzte Anzahl von linearen Alkanen (nur eines pro Kohlenstoffatom) und ihre charakteristischen diagnostischen Ionen erlauben die schnelle und eindeutige Identifizierung dieser Substanzen. Im Gegensatz dazu sind ungesättigte und methylverzweigte Verbindungen auf grund der viel größeren Vielfalt möglicher Verbindungen deutlich schwieriger zu identifizieren. Für die Identifizierung ungesättigter Verbindungen ist eine Derivatisierung notwendig, um die Position der Doppelbindung zu bestimmen. Methylverzweigte Alkane können jedoch theoretisch vom ursprünglichen Chromatogramm unterschieden werden, sofern die diagnostischen Ionen bekannt sind. Trotz alledem sind polymethylverzweigte Alkane (z.B. Verbindungen mit zwei oder mehr Methylgruppen entlang der Kette) oft schwer zu identifizieren, da sie in Mischungen (z. B. 3,7 diMeC27 und 3,9 diMeC27) auftreten können. Ihre diagnostische Ionen müssen entweder berechnet werden oder in Tabellen, die nicht leicht verfügbar sind, gesucht werden. Ich entwickelte daher ein kleines Programm, das eine Tabelle erstellt mit allen möglichen methylverzweigten Verbindungen mit bis zu 4 Methylgruppen sowie deren diagnostischen Ionen und einem berechneten Retentionsindex. Dies erlaubt eine viel schnellere Identifizierung der richtigen methylverzweigten Verbindung, ohne dass ein Wissenschaflter Zeit für die mühsamen Berechnungen von Hand verlieren muss. Das Programm ist in der Lage, die Anzahl möglicher Optionen einer unbekannten methylverzweigten Verbindung korrekt zu nennen oder zumindest die Auswahl stark einzugrenzen und damit die Identifikation der Substanz stark zu erleichtern. Es ist daher zu erwarten, dass mit diesem Werkzeug die meisten methylverzweigten Verbindungen leicht identifiziert werden können (Kapitel9). Ich schließe meiner Dissertation mit einer allgemeinen Diskussion (Kapitel 10). Die vorliegende Arbeit stellt einen umfangreichen Überblick der Diversität von kutikularen Kohlenwasserstoffen von Goldwespen dar. Dieser Einblick kann uns helfen, die Bedeutung von CHC-Profilen für Arthropoden im Allgemeinen besser zu verstehen. Konkret beleuchten die durchgeführten Analysen die Entstehung und Evolution von interspezifischer Diverstität bzw. Ähnlichkeiten von CHC-Profilen und intraspezifischen sexuellen Dimorphismus von CHC-Profilen. Darüber hinaus wurden technische Methoden entwickelt, die zukünftige Arbeiten zu CHC Analysen von verschiedenen Insekten stark erleichtern könnten.
KW  - Chrysididae
KW  - Cuticular hydrocarbons
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-173418
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ashour, DiyaaEldin
T1  - Kinetics and timing of IL-12 production by dendritic cells for Th1 polarization \(in\) \(vivo\)
T1  - Kinetik und zeitlicher Ablauf der IL-12-Produktion durch Dendritische Zellen für die Th1 Polarisierung \(in\) \(vivo\)
N2  - Auf Dendritische Zellen (DCs) basierende Vakzinen hängen von der Qualität der DC-Reifung ab, um Antigenpräsentation, Kostimulation, Lymphknotenmigration und, im Faller einer T-Helfer-1 (Th1) Polarisierung, die Freisetzung von IL-12 zu induzieren. Die Herstellung des heterodimeren IL-12p70 durch injizierte DC wurde klassisch als Schlüsselfaktor beschrieben, der für die Erzeugung einer polarisierten Th1 Immunreaktion erforderlich ist. Dennoch induzieren DCs, die IL-12 nicht ausscheiden können (z. B. nach Reifung des Cytokin-Cocktails), Th1 polarisierte Immunantwortenin Mäusen und Menschen. Da zuvor auch beschrieben wurde, dass DCs in der Lage sind, andere DCs auf Bystander-Weise zu aktivieren, haben wir hier die DC-Quelle der IL-12 Produktion für die Th1-Polarisation in einem murinen DC-Vakzinemodell untersucht. Die Migration der injizierten, aus murinem Knochenmark generierten DCs (BM-DCs) war für den Antigentransport in den Lymphknoten wesentlich. Sie trugen jedoch nur teilweise zur Antigenpräsentation bei und induzierten nur einen nicht polarisierten Th0-Zustand der T-Zellen, die IL-2 produzierten, aber kein IFN-. Stattdessen deuten die Daten daraufhin, dass endogene dermale migrierende XCR1+ DCs als Bystander-DCs zur Antigenpräsentation beitragen und IL-12 für die Th1 Polarisation bereitstellten. Die genetische Ablation von migrierenden DCs und speziell von XCR1+ migrierenden DCs hebt das Th1 Priming vollständig auf, Die Kinetik der Wechselwirkungen in den drainierenden Lymphknoten erfolgt schrittweise, indem i) injizierte DCs mit verwandten T-Zellen, ii) injizierte DCs mit Bystander XCR1+ DCs und iii) Bystander XCR1+ DCs mit T-Zellen in Kontakt treten. Das Transkriptom der Bystander-DCs zeigte eine Herunterregulierung von Treg- und Th2/Th9-induzierenden Genen und eine Hochregulierung der für die Th1- Induktion erforderlichen Gene. Zusammen zeigen diese Daten, dass injizierte reife migrierende BM-DCs das T-Zell-Priming und die Bystander-DC-Aktivierung steuern, nicht jedoch die Th1-Polarisation, die durch endogene IL-12p70+ XCR1+ Bystander-DCs vermittelt wird. Unsere Ergebnisse sind von Bedeutung für klinische Studien mit Vakzine-DCs, bei denen endogene DCs durch eine Chemotherapie funktionell beeinträchtigt werden können.
N2  - Dendritic cell (DC) based vaccines rely on the quality of DC maturation to induce antigen presentation, co-stimulation, lymph node migration and the release of heterodimeric IL-12p70 in case of T helper type-1 cell (Th1) polarization. In contrast, DCs that cannot secrete IL-12p70 (e.g. after cytokine cocktail maturation) readily induce Th1 cells when injected into mice and humans. Since it was also previously suggested that DCs are capable of activating other DCs in a bystander fashion, we tested here for the DC source of IL-12p70 for Th1 polarization in a murine DC vaccination model. Migration of the injected murine bone marrow-derived DCs (BM-DCs) was essential for antigen delivery to the lymph node. However, they contributed only partially to antigen presentation, and induced a non-polarized Th0 state of the cognate T cells producing IL-2 but no IFN-. Instead, endogenous dermal migratory XCR1+ cDC1s underwent re-programming by the injected BM-DCs to acquire bystander antigen presentation and IL-12 release for Th1 polarization in the lymph node. Genetic deficiency of migratory DCs and specifically of XCR1+ migratory DCs completely abolished Th1 priming. The kinetic of cell interactions in the draining lymph nodes appeared step-wise as i) injected DCs with cognate T cells, ii) injected DCs with bystander XCR1+ DCs, and iii) bystander XCR1+ DCs with T cells. The transcriptome of the bystander DCs showed a down-regulation of Treg and Th2/Th9 inducing genes, and up-regulation of genes required for Th1 instruction. Together, these data show that injected mature lymph node migratory BM-DCs direct T cell priming and bystander DC activation, but not Th1 polarization which is mediated by endogenous IL-12p70+ XCR1+ migratory bystander DCs. Our results are of importance for clinical DC-based vaccinations against tumors where endogenous DCs may be functionally impaired by chemotherapy.
KW  - Immunologie
KW  - Dendritic cells
KW  - Dendritische Zellen
KW  - Vakzinen
KW  - Vaccine
KW  - IL-12p70
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Immunology
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179483
ER  - 
TY  - THES
A1  - Scheller [geb. Birkholz], Inga
T1  - Studies on the role of actin-binding proteins in platelet production and function in mice
T1  - Zur Rolle von Aktin-bindenden Proteinen in der Bildung und der Funktion von Thrombozyten in der Maus
N2  - Platelet activation and aggregation at sites of vascular injury involves massive cytoskeletal re-organization, which is required for proper platelet function. Moreover, the cytoskeleton plays central roles in megakaryo- and thrombopoiesis. Thus, cytoskeletal protein aberrations can be the underlying reason for many pathological phenotypes. Although intensive research is carried out to identify the key players involved in cytoskeletal reorganization, the signaling cascades orchestrating these complex processes are still poorly understood. This thesis investigates the role of three actin-binding proteins, Coactosin-like (Cotl) 1, Profilin (Pfn) 1 and Thymosin (T) β4, in platelet formation and function using genetically modified mice.
ADF-H-containing proteins such as Twinfilin or Cofilin are well characterized as regulators of thrombopoesis and cytoskeletal reorganization. Although Cotl1 belongs to the ADF-H protein family, lack of Cotl1 did not affect platelet count or cytoskeletal dynamics. However, Cotl1-deficiency resulted in significant protection from arterial thrombus formation and ischemic stroke in vivo. Defective GPIb-vWF interactions and altered second wave mediator release present potential reasons for the beneficial effect of Cotl1-deficiency. These results reveal an unexpected function of Cotl1 as a regulator of thrombosis and hemostasis, establishing it as a potential target for a safe therapeutic therapy to prevent arterial thrombosis or ischemic stroke. 
Recent studies showed that the organization of the circumferential actin cytoskeleton modulates calpain-mediated αIIbβ3 integrin closure, thereby also controlling αIIbβ3 integrin localization. The second part of this thesis identified the actin-sequestering protein Pfn1 as a central regulator of platelet integrin function as Pfn1-deficient platelets displayed almost abolished αIIbβ3 integrin signaling. This translated into a profound protection from arterial thrombus formation and prolonged tail bleeding times in vivo which was caused by enhanced calpain-dependent integrin closure. These findings further emphasize the importance of a functional actin cytoskeleton for intact platelet function in vitro and in vivo. 
Tβ4 is a moonlighting protein, acting as one of the major actin-sequestering proteins in cells of higher eukaryotes and exerting various paracrine functions including anti-inflammatory, immunomodulatory and pro-angiogenic effects. Although excessively studied, its role for cytoskeletal dynamics, the distinction between endo- and exogenous protein function and its uptake and release mechanisms are still poorly understood. Constitutive Tβ4-deficiency resulted in thrombocytopenia accompanied by a largely diminished G-actin pool in platelets and divergent effects on platelet reactivity. Pre-incubation of platelets with recombinant Tβ4 will help to understand the function of endo- and exogenous protein, which is under current investigation.
N2  - Die Aktivierung und Aggregation von Thrombozyten bei Gefäßverletzungen zieht massive Umstrukturierungen des Zytoskeletts nach sich, die eine Voraussetzung für die intakte Funktion der Zellen darstellen. Des Weiteren nimmt das Zytoskelett eine zentrale Rolle in der Megakaryo- und Thrombopoese ein. Daher können Anomalien zytoskeletaler Proteine eine Vielzahl von Krankheitsbildern verursachen. Obwohl intensiv an den beteiligten Proteinen geforscht wird, sind die Signalkaskaden, die den komplexen Vorgang der Umstrukturierung des Zytoskeletts steuern, noch weitgehend unbekannt. In dieser Dissertation wurden drei Aktin-bindende Proteine, Coactosin-like (Cotl) 1, Profilin (Pfn) 1 und Thymosin (T) β4, hinsichtlich ihrer Rolle für die Bildung und Funktion von Thrombozyten mittels genetisch veränderter Mäuse untersucht. 
Proteine wie Twinfilin oder Cofilin, die ADF-H-Domänen enthalten, sind oftmals an der Thrombopoese sowie an zytoskeletaler Umstrukturierung beteiligt. Obgleich Cotl1 der ADF-H Proteinfamilie zugehörig ist, konnte in Cotl1-defizienten Mäusen weder eine Veränderung der Thrombozytenzahlen, noch der zytoskeletalen Dynamik festgestellt werden. Unerwarteter-weise zog eine Cotl1-Defizienz in vivo einen Schutz vor arterieller Thrombose und Schlaganfall nach sich. Defekte GPIb-vWF-Interaktionen sowie eine veränderte Freisetzung von sekundären intrazellulären Mediatoren zeigen mögliche Gründe für den schützenden Effekt einer Cotl1-Defizienz auf. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass Cotl1 ein zentraler Regulator von Thrombose und Hämostase ist und etabliert es damit als potentielle antithrombotische Zielstruktur für eine effektive und sichere Behandlung von kardio- und zerebrovaskulären Erkrankungen.
Studien zeigten, dass die Organisation des kortikalen Aktin-Zytoskeletts die Calpain-vermittelte αIIbβ3-Integrin-Inaktivierung moduliert und dadurch die Lokalisation der Integrine kontrolliert. Der zweite Teil dieser Dissertation identifizierte das Aktin-komplexierende Molekül Pfn1 als zentralen Regulator der Integrinfunktion in Thrombozyten, da Pfn1-defiziente Thrombozyten eine stark verminderte Reaktivität nach αIIbβ3-Integrin Aktivierung zeigten. Dies führte zu einem profunden Schutz vor arterieller Thrombusbildung und verlängerten Blutungszeiten in vivo, der durch eine verstärkte Calpain-vermittelte Integrin-Inaktivierung verursacht wurde. Diese Befunde unterstreichen erneut die zentrale Bedeutung eines funktionales Aktin-Zytoskeletts für die Aufrechterhaltung der Thrombozytenfunktion in vitro und in vivo. 
Tβ4 ist ein bivalentes Protein, das einerseits eine Funktion als Aktin-komplexierendes Protein in Zellen höherer Eukaryoten ausübt und andererseits unterschiedliche parakrine Funktionen hat, zu denen entzündungshemmende, immunmodulierende und pro-angiogene Wirkungen zählen. Obwohl intensiv an Tβ4 geforscht wird, ist seine Bedeutung für die Dynamik des Zytoskeletts sowie die Unterscheidung zwischen endo- und exogener Proteinfunktion und seine Aufnahme- und Freisetzungsmechanismen kaum verstanden. Konstitutive Tβ4-Defizienz zog eine Thrombozytopenie, begleitet von einem stark verminderten G-Aktin-Gehalt in Thrombozyten und gegensätzlichen Effekten auf die Thrombozytenreaktivität, nach sich. Der Effekt von rekombinant exprimiertem Tβ4 auf Thrombozyten, der derzeit untersucht wird, wird zum besseren Verständnis der endo- und exogenen Proteinfunktion, beitragen.
KW  - Thrombozyt
KW  - Zellskelett
KW  - Maus
KW  - platelet
KW  - cytoskeleton
KW  - Thymosin b4
KW  - Profilin
KW  - Coactosin-like
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-168582
ER  - 
TY  - THES
A1  - Le, Thien Anh
T1  - Theoretical investigations of proton transfer and interactions or reactions of covalent and non-covalent inhibitors in different proteins
T1  - Theoretische Untersuchungen des Protontransfers und Interaktion oder Reaktion von kovalenten und nicht-kovalenten Inhibitoren in verschiedenen Proteinen
N2  - Nowadays, computational-aided investigations become an essential part in the chemical, biochemical or pharmaceutical research. With increasing computing power, the calculation of larger biological systems becomes feasible. In this work molecular mechanical (MM) and quantum mechanical approaches (QM) and the combination of both (QM/MM) have been applied to study several questions which arose from different working groups. Thus, this work comprises eight different subjects which deals with chemical reactions or proton transfer in enzymes, conformational changes of ligands or proteins and verification of experimental data. 
This work firstly deals with reaction mechanisms of aromatic inhibitors of cysteine proteases which can be found in many organisms. These enzymes are responsible for various cancer or diseases as for example Human African Trypanosomiasis (HAT) or the Chagas disease. Aromatic SNAr-type electrophiles might offer a new possibility to covalently modify these proteases. Quantum mechanical calculations have been performed to gain insights into the energetics and possible mechanisms.
The next chapter also deals with Trypanosomiasis but the focus was set on a different enzyme. The particularity of Trypanosomiasis is the thiol metabolism which can also be modified by covalent inhibitors. In this context, the wild type and point mutations of the enzyme tryparedoxin have been investigated via molecular dynamic (MD) simulations to examine the influence of specific amino acids in regard to the inhibitor. Experimental data showed that a dimerization of the enzyme occurs if the inhibitor is present. Simulations revealed that the stability of the dimer decreases in absence of the inhibitor and thus confirms these experiments. 
Further investigations concerning cysteine proteases such as cruzain and rhodesain have been conducted with respect to experimental kinetic data of covalent vinylsulfone inhibitors. Several approaches such as QM or QM/MM calculations and docking, MD or MMPBSA/MMGBSA simulations have been applied to reproduce these data. The utilization of force field approaches resulted in a qualitatively accurate prediction. 
The kinase AKT is involved in a range of diseases and plays an important role in the formation of cancer. Novel covalent-allosteric inhibitors have been developed and crystallized in complex with AKT. It was shown that depending on the inhibitor a different cysteine residue is modified. To investigate these differences in covalent modification computational simulations have been applied. 
Enoyl-(acyl carrier) (ENR) proteins are essential in the last step of the fatty acid biosynthesis II (FAS) and represent a good target for inhibition. The diphenylether inhibitor SKTS1 which was originally designed to target the ENR’s of Staphylococcus aureus was also crystallized in InhA, the ENR of Mycobacterium tuberculosis (TB). Crystal structures indicate a change of the inhibitor's tautomeric form. This subject was investigated via MD simulations. Results of these simulations confirmed the tautomerization of the inhibitor. 
This work also deals with the development of a covalent inhibitor originating from a non-covalent ligand. The target FadA5 is an essential enzyme for the degradation of steroids in TB and is responsible for chronic tuberculosis. This enzyme was crystallized in complex with a non-covalent ligand which served as starting point for this study. Computations on QM or QM/MM level and docking and MD simulations have been applied to evaluate potential candidates. 
The next chapter focuses on the modification of the product spectrum of Bacillus megaterium levansucrase, a polymerase which catalyzes the biosynthesis of fructans. The covalent modification of the wild type or mutants of the enzyme lead to an accumulation of oligosaccharides but also to polymers with higher polymerization degree. To understand these changes in product spectra MD simulations have been performed. 
Finally, the proton transfer in catalytic cysteine histidine dyads was investigated. The focus was set on the influence of the relaxation of the protein environment to the reaction. Calculations of the enzymes FadA5 and rhodesain revealed that the preferred protonation state of the dyade depends on the protein environment and has an impact on the reaction barrier. Furthermore, the adaptation of the environment to a fixed protonation state was analyzed via MD simulations.
N2  - Heutzutage sind computergestützte Untersuchungen ein essentieller Teil in der chemischen, biochemischen oder pharmazeutischen Forschung. Durch die in den Jahren gestiegene Rechenleistung ist die Berechnung biologischer Systeme möglich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden molekularmechanische (MM) und quantenmechanische (QM) Methoden sowie die Kombination beider (QM/MM) für verschiedene Studien eingesetzt, die teilweise aus Fragestellungen verschiedener Arbeitsgruppen hervorgegangen sind. Dadurch umfasst diese Arbeit acht verschiedene Themenkomplexe, bei denen chemische Reaktionen, aber auch der Protonentransfer in Enzymen, Konformationsänderungen von Liganden oder Proteinen und die Verifizierung experimenteller Daten im Fokus standen.  
Die Arbeit befasst sich anfangs mit Reaktionsmechansimen aromatischer Inhibitoren für Cysteinproteasen, Enzyme, welche in vielen Organismen enthalten sind. Diese Enzyme sind für verschiedene Karzinome oder Krankheiten wie der Afrikanischen Trypanosomiasis oder der Chagas-Krankheit verantwortlich. Aromatische SNAr-Elektrophile bieten hierbei eine neue Möglichkeit der kovalenten Modifikation dieser Proteasen. Quantenmechanische wurden durchgeführt, um Einblicke in die Energetik und mögliche Mechanismen zu erhalten. 
Das nächste Kapitel befasst sich ebenfalls mit Trypanosomiasis, setzt aber den Fokus auf ein anderes Enzym. Die Besonderheit von Trypanosomiasis ist der Thiol Metabolismus, welcher durch kovalente Inhibitoren modifiziert werden kann. In diesem Kontext wurden der Wildtyp und Punktmutationen des Enzyms Tryparedoxin mittels Molekulardynamik Simulationen untersucht, um Interaktionen einzelner Aminosäuren mit dem kovalenten Inhibitor zu evaluieren. Experimentelle Daten zeigten, dass eine Dimerisierung des Enzyms in Anwesenheit des Inhibitors stattfindet. Durch MD-Simulationen konnte gezeigt werden, dass die Stabilität des Dimers in Abwesenheit des Inhibitors sinkt, wodurch experimentellen Daten bestätigt wurden.  
Weitere Untersuchungen zu Cysteinproteasen wie Cruzain und Rhodeasin wurden durchgeführt, um experimentelle kinetische Daten von kovalenten Vinylsulfon Inhibitoren zu reproduzieren. Hierbei wurden Methoden wie QM oder QM/MM Rechnungen aber auch Docking, MD und MMPBSA/MMGBSA Simulationen angewandt, um diese Daten zu reproduzieren. In den Untersuchungen zeigte sich, dass die Verwendung der Kraftfeld-basierten Methoden zu qualitativ richtigen Vorhersagen führte. 
Die Kinase AKT ist in einer Reihe von Krankheiten involviert und spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krebs. Neue kovalent-allosterische Inhibitoren wurden entwickelt und im kovalenten Komplex mit AKT kristallisiert. Die Kristallstrukturen zeigten, dass je nach Inhibitor ein anderes Cystein adressiert wurde. Um diese Unterschiede zu untersuchen, wurden computergestützte Simulationen verwendet. 
Enoyl-(acyl carrier) (ENR) Proteine sind essentiell für den letzten Schritt in der Fettsäurebiosynthese II (FAS) und bilden ein gutes Target zur Inhibition. Der Diphenylether Inhibitor SKTS1, welchen man ursprünglich als Target für den ENR von Staphylococcus aureus entwarf, wurde auch in InhA, dem ENR von Mycobacterium Tuberculosis (TB), kristallisiert. Die Kristallstrukturen weisen je nach Protein auf einen Wechsel der tautomeren Form des Inhibitors hin. Dieser Sachverhalt wurde mittels MD Simulationen untersucht. Hierbei zeigten die Ergebnisse eine Übereinstimmung mit den experimentellen Daten. 
Diese Arbeit befasst sich ebenfalls mit der Entwicklung eines kovalenten Inhibitors ausgehend von einem nicht-kovalenten Liganden. Das Target FadA5 ist ein integrales Enzym zur Degradation von Steroiden in TB und ist für die chronische Tuberkulose verantwortlich. Dieses Enzym wurde im Komplex mit einem nicht-kovalenten Liganden kristallisiert, welches als Startpunkt dieser Untersuchungen diente. QM, QM/MM, Docking und MD Simulationen wurden hierbei verwandt, um potentielle Kandidaten zu evaluieren. 
Das nächste Kapitel befasst sich mit der Modifikation des Produktspektrums von Bacillus megaterium Levansucrase, eine Polymerase, welche die Biosynthese von Fruktanen katalysiert. Durch kovalente Modifikatoren im Wildtyp oder bei Mutanten des Enzyms konnte sowohl eine Anreicherung von Oligosacchariden, aber auch von Polymeren mit höherem Polymerisationsgrad erzielt werden. Um diese Änderungen im Produktspektrum zu verstehen, wurden MD Simulationen durchgeführt. 
Schließlich wurde die Untersuchung des Protonentransfers in katalytischen Cystein Histidin Dyaden durchgeführt. Hierbei stand der Einfluss der Relaxation der Proteinumgebung auf diese Reaktion im Fokus. Berechnungen in den Enzymen FadA5 und Rhodesain zeigten, dass der präferierte Protonierungszustand der Diade von der Proteinumgebung abhängt und einen großen Einfluss auf die Reaktionsbarriere hat. Um dynamische Effekte einzubeziehen, wurde die Adaption der Umgebung auf einen fixierten Protonierungszustand mittels MD Simulationen analysiert.
KW  - Computational chemistry
KW  - Molekularbewegung
KW  - QM/MM
KW  - proteins
KW  - covalent and non-covalent inhibitors
KW  - Protonentransfer
KW  - Enzyminhibitor
KW  - molecular dynamics
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-170511
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wachtler, Stefan
T1  - Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Nanodiamantmaterialien für biomedizinische Anwendungen
T1  - Synthesis and characterization of functionalized nanodiamond particles for biomedical applications
N2  - In dieser Arbeit ist die Synthese von funktionalisiertem Nanodiamant mit bioaktiven Substanzen, welche vor allem als Wirkstofftransporter eingesetzt werden sollen, beschrieben. Dazu werden zum einen bereits bekannte Anbindungsmöglichkeiten an Nanodiamant, wie zum Beispiel die Klick-Reaktion, sowie die Ausbildung von Amidbrücken verwendet. Zum anderen werden neuartige Funktionalisierungsmöglichkeiten wie Protein Ligation und Thioharnstoffbrücken verwendet und somit das Repertoire an bekannten Anbindungsreaktion erweitert.
Des weiteren wurde ein multifunktionales Nanodiamantsystem synthetisiert. Dieses ist in der Lage, zwei verschiedene Moleküle auf einem Partikel zu immobilisieren.  Die verwendeten Methoden ermöglichen die Anbindung verschiedener Substanzen aus unterschiedlichen Molekülgruppen an Nanodiamanten und sind somit universell einsetzbar.
N2  - Because of its unique physical and chemical properties, nanodiamond can be used in a variety of scientific fields, such as in medical and biological research. In this thesis, new ways to covalently bind substances to the nanodiamond surface have been explored, which also can be used in biological systems. ...
KW  - Synthesediamant
KW  - Funktionalisierung <Chemie>
KW  - Fluoreszenz
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - nanodiamond
KW  - Nanodiamant
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-210757
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kraus, Michael
T1  - The Conversion of Bifidobacterium adolescentis Sucrose Phosphorylase into a Polyphenol Transglucosidase via Structure-based Enzyme Engineering
T1  - Umwandlung einer Sacharose Phosphorylase in eine Polyphenol Transglukosidase durch strukturbasiertes Enzyme Engineering
N2  - The initial goal was the conversion of Bifidobacterium adolescentis Sucrose Phosphorylase (BaSP) into a polyphenol glucosidase by structure based enzyme engineering. BaSP was chosen because of its ability to utilize sucrose, an economically viable and sustainable donor substrate, and transfer the glucosyl moiety to various acceptor substrates. The introduction of aromatic residues into the active site was considered a viable way to render it more suitable for aromatic acceptor compounds by reducing its polarity and potentially introducing π-π-interactions with the polyphenols. An investigation of the active site revealed Gln345 as a suitable mutagenesis target. As a proof of concept BaSP Q345F was employed in the glycosylation of (+)-catechin, (-)-epicatechin and resveratrol. The variant was selective for the aromatic acceptor substrates and the glucose disaccharide side reaction was only observed after almost quantitative conversion of the aromatic substrates. A crystal structure of BaSP Q345F in complex with glucose was obtained and it displayed an unexpected shift of an entire domain by 3.3 Å. A crystal structure of BaSP D192N-Q345F, an inactive variant in complex with resveratrol-3-α-D-glucosid, the glucosylation product of resveratrol, synthesized by BaSP Q345F was solved. It proved that the domain shift is in fact responsible for the ability of the variant to glycosylate aromatic compounds. Simultaneously a ligand free crystal structure of BaSP Q345F disproved an induced fit effect as the cause of the domain shift. The missing link, a crystal structure of BaSP Q345F in the F-conformation is obtained. This does not feature the domain shift, but is in outstanding agreement with the wildtype structure. The domain shift is therefore not static but rather a step in a dynamic process. It is further conceivable that the domain shifted conformation of BaSP Q345F resembles the open conformation of the wild type and that an adjustment of a conformational equilibrium as a result of the Q345F point mutation is observed. An investigation into the background reaction, the formation of glucose-glucose disaccharides of BaSP Q345F and three further variants that addressed the same region (L341C, D316C-L341C and D316C-N340C) revealed the formation of nigerose by BaSP Q345F.
N2  - Saccharose Phosphorylase aus Bifidobacterium adolescentis (BaSP) sollte durch strukturbasiertes Enzym-Engineering in die Lage versetzt werden Polyphenole zu glukosylieren. In die katalytische Tasche sollten aromatische Seitenketten eingeführt werden um die Polarität an jene der gewünschten Akzeptorsubstrate anzupassen und eine weitere Stabilisierung durch π-π-Wechselwirkungen zwischen Enzym und Substrat zu erlauben. BaSP Q345F war in der Lage die Zielsubstrate zu glukosylieren und behielt gleichzeitig ausreichen Aktivität bei. Die weitere Untersuchung dieses Enzyms ist in vier Studien beschrieben. Die Kristallstruktur einer inaktiven Variante, BaSP D192Q-Q345F in komplex mit dem Glukosylierungsprodukt Resveratrol-3-α-D-Glukosid wurde gelöst. Dadurch konnte gezeigt werden, dass einer Verschiebung einer Domäne für die Fähigkeit der Variante Glukose auf aromatische Substrate zu übertragen, verantwortlich ist. Die Orientierung des π-Systems von Resveratrol erlaubt weiterhin T-förmige π-π-Wechselwirkungen mit Phe156 und Phe345.Die detaillierte kinetische Untersuchung von BaSP Q345F mit acht Akzeptorsubstraten ergab eine starke Affinität der Variante zu den aromatischen Substraten (KM 0.08 bis 1.55 mM). Weitere Strukturdaten zeigen, dass die Verschiebung der Domäne Teil eines dynamischen Prozesses ist. Des weiteren ist die Q345F Variante in der Lage, den seltenen Zucker Nigerose zu synthetisisern.
KW  - enzyme engineering
KW  - sucrose phosphorylase
KW  - domain shift
KW  - resveratrol
KW  - quercetin
KW  - Phosphorylase
KW  - Glucosyltransferasen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192477
ER  - 
TY  - THES
A1  - Slopianka, Markus
T1  - Evaluation von Gallensäuren als Biomarker für Lebertoxizität in der präklinischen Arzneimittelentwicklung
T1  - Evaluation of Bile acids as Biomarkers for Liver Toxicity in Preclinical Drug Development
N2  - Die Detektion Arzneimittel-induzierter Leberschädigung (engl. DILI – Drug induced liver injury) stellt eine Herausforderung in der präklinischen Entwicklung von Arzneistoffen dar. Die zur Verfügung stehenden konventionellen klinisch-chemischen Marker, wie Alanin-Aminotransferase (ALAT), Aspartat-Aminotransferase (ASAT) und Alkalische Phosphatase (APh), zeigen z. B. bei minimaler bis leichter Leberpathologie keine Veränderungen im Serum an und besitzen somit nur eine geringe Sensitivität für den frühzeitigen Nachweis einer Lebertoxizität. Des Weiteren besitzen klinisch-chemische Serummarker gleichzeitig eine geringe Spezifität und sind somit für die Differenzierung unterschiedlicher Lebertoxizitäten nur limitiert geeignet. Neben den beschriebenen diagnostischen Herausforderungen können u. a. auch histopathologische Befunde in der Leber, ohne eine Veränderung der klinisch-chemischen Serummarker auftreten und umgekehrt. Die Histopathologie ist als Goldstandard zwar spezifisch, als invasive Technik für eine Verlaufskontrolle in toxikologischen und klinischen Studien aber ungeeignet. In den vergangenen Jahren lieferten Studien zum Gallensäure-Profiling mittels Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) mit Modellsubstanzen, die unterschiedliche Formen einer Lebertoxizität in Ratten induzierten Hinweise, dass individuelle Gallensäuren ein diagnostisches Potential für die Bewertung einer Leberschädigung besitzen. Ziel dieser Arbeit ist es, dass Gallensäure-Profiling in die vorgeschriebene Diagnostik der Lebertoxizität in der präklinischen Arzneimittelentwicklung zu implementieren und zu bewerten, ob diese Marker einen wertvollen Beitrag zur Charakterisierung einer Lebertoxizität leisten können.
Hierzu wurde eine quantitative LC-MS/MS-Methode etabliert und validiert, die es ermöglicht, 20 verschiedene endogene Gallensäuren in Ratten zu analysieren. Die quantitative Analytik ermöglichte eine selektive Bestimmung von primären, konjugierten und sekundären Gallensäuren. Für die Quantifizierung der individuellen Gallensäuren wurden 2 MRM-Übergänge bestimmt. Zur Bestimmung des Arbeitsbereiches wurden 20 Referenzstandards von Gallensäuren verwendet. Eine Kalibrierung mit sieben Kalibrierpunkten in aufsteigender Konzentration wurde für die Bestimmung der endogenen Konzentrationen genutzt. Zur Kompensation des Matrixeffektes wurden 10 isotopenmarkierte interne Standards in die Analytik eingefügt. Die Reproduzierbarkeit laufender Messungen wurde durch eingefügte Qualitätskontrollen (QCs) in drei verschiedenen Konzentrationsbereichen überwacht.
Es wurde ein Gallensäure-Profiling mittels LC-MS/MS im Plasma und Lebergewebe von Ratten, die mit verschiedenen Arzneimitteln behandelt wurden, durchgeführt. Histopathologische
Zusammenfassung
Untersuchungen konnten aufzeigen, dass sich in den Lebern von männlichen Ratten, die mit dem Arzneimittel Amitriptylin über 14 Tage behandelt wurden, eine makrovesikuläre Steatose in der Leber manifestierte. Die klassischen Serummarker, wie ALAT, ASAT und Gamma-Glutamyltransferase (γGT), konnten diese Art des Leberschadens nicht detektieren. Dagegen erhöhten sich die Konzentrationen Glycin-konjugierter Gallensäuren mit parallel absinkenden Konzentrationen von Taurin-konjugierten Gallensäuren im Lebergewebe behandelter Ratten. Gleichzeitig ergaben sich signifikant erhöhte Konzentrationen der primären Gallensäuren CA und CDCA im Plasma behandelter Ratten.
Andere Gallensäure-Profile konnten nach einer Methapyrilen-induzierten Leberzellnekrose mit hepatobiliärer Schädigung beobachtet werden. Nach einer 14-tägigen Behandlungsphase mit 80 mg/kg KG Methapyrilen, erhöhten sich die Konzentrationen von 11 Gallensäuren im Lebergewebe behandelter Tiere. Gleichzeitig stiegen die Konzentrationen von allen 20 individuellen Gallensäuren im Plasma behandelter Ratten an.
Zusätzlich zur quantitativen Analyse von Gallensäuren mittels LC-MS/MS wurde die Expression von Genen der Gallensäure-Biosynthese, des Gallensäure-Transports und die Regulation der Gallensäure-Homöostase mittels Multiplex-Analyse untersucht. Die erhöhte Expression von Genen für Efflux-Transporter der Multidrug Resistance-Related Protein (MRP)-Familie deutet auf einen gesteigerten Abtransport von Gallensäuren ins Blut hin und korrespondierte mit erhöhten Gallensäure-Konzentrationen im Plasma der behandelten Ratten.
Des Weiteren wurden die Erkenntnisse der Gallensäure-Profile aus den tierexperimentellen Studien als Grundlage genutzt, um Arzneimittel-induzierte Lebertoxizität auf ein zellbiologisches In-vitro-System zu übertragen. Es wurden In-vitro-Experimente mit primären Rattenhepatozyten zwischen zwei Kollagenmatrices (Sandwich-Kultivierung) durchgeführt. Dieses etablierte System wird u. a. für Untersuchungen an hepatobiliären Transportsystemen (z. B. Bile Salt Export Pump, BSEP) genutzt. Das Gallensäure-Profiling in den Zellkulturüberständen belegt, dass die primären Hepatozyten konjugierte Gallensäuren bilden, dass sie bei einer Inkubation mit primären Gallensäuren diese verstoffwechseln und dadurch, neben den bereits vorhandenen Gallensäuren, weitere konjugierte Gallensäuren produzieren. Eine Exposition mit den Hepatotoxinen Troglitazon und Methapyrilen führte zu Veränderungen in der Gallensäure-Homöostase der Hepatozyten.
In den In-vivo-Experimenten wurde eine Methapyrilen-induzierte Nekrose mit hepatobiliärer Schädigung in den behandelten Ratten festgestellt. Bei der Behandlung mit Methapyrilen ergaben sich starke Konzentrationsanstiege der Gallensäuren im Plasma (u. a. von GCA und TCA), die mit den histopathologischen Befunden korrelierten. Anhand dieser Daten und der
Zusammenfassung
pharmakokinetischen Eigenschaften von Methapyrilen wurde ein Studiendesign für Rattenhepatozyten in Sandwich-Kulturen entwickelt, um eine initiale Abschätzung der Konzentrationsveränderungen von Gallensäuren im In-vitro-Testsystem durchzuführen. Ab Tag 8 der Behandlung kam es zu einem erhöhten Anstieg der GCA- und TCA-Konzentrationen im Zellkulturmedium. Daher besitzt das In-vitro-Testsystem möglicherweise das Potential, tierexperimentelle Studien bei der Bewertung einer Hepatotoxizität zu unterstützen oder sogar zu reduzieren.
Insgesamt zeigen diese Ergebnisse aus dieser Arbeit, dass Gallensäure-Profiling in männlichen und weiblichen Ratten eine geeignete Methode zur Detektion und Differenzierung von Leberschäden ist. Die Technologie ist flexibel einsetzbar und kann bereits etablierte Testverfahren, wie die Bestimmung von Serummarkern in der Klinischen Chemie und die Histopathologie unterstützen. Damit besitzt das Gallensäure-Profiling das Potential, die Bewertung beim Nachweis und bei der Charakterisierung einer Lebertoxizität im Rahmen der Evaluierung von präklinischen Arzneimittelkandidaten zu verbessern.
N2  - Drug-induced liver injury (DILI) remains a significant challenge in preclinical drug development. Nonclinical studies provide an opportunity to correlate the biochemical and morphological findings; however, liver injury is often complex and heterogeneous, confounding the ability to relate biochemical changes to specific, histopathological patterns of liver injury. The diagnostic performance of the available hepatobiliary markers, such as alanine aminotransferase (ALAT), aspartate aminotransferase (ASAT) or alkaline phosphatase (APh), for specific manifestations of liver injury, is often limited and insensitive, e.g. minimal to slight liver pathology might not result in changes to the serum marker. Furthermore, histopathological findings in the liver can occur without there being significant changes in the serum markers and vice versa. Although histopathology is the gold standard, its invasive nature makes it unsuitable for monitoring liver injury in toxicological and non-clinical studies. In recent years, study results of bile acid profiling, using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), indicated diagnostic potential regarding the detection of hepatotoxicity. This work aims to establish bile acid profiling in preclinical drug development and to demonstrate that bile acids can provide a valuable contribution to characterizing liver injury in preclinical safety diagnostics.
For this purpose, a quantitative LC-MS/MS method was established and validated, in order to analyze 20 different endogenous bile acids in rats. The quantitative analysis enabled the selective determination of primary, conjugated and secondary bile acids. 2 MRM-transitions for qualitative and quantitative analysis were used for the quantification of the individual bile acids. Twenty bile acid reference standards were used for the calibration range. A seven-point calibration, in ascending concentration, was performed to quantify the absolute endogenous bile acid concentrations. Ten isotopically labeled internal standards were employed in the analyses to compensate for matrix effects. The reproducibility of the current measurements was monitored by quality controls (QCs) inserted into three different concentration ranges. Bile acid profiling was performed by LC-MS/MS of plasma and liver tissue of rats that had been treated with different hepatotoxins.
The results of the bile acid profiling and histopathological evaluation revealed correlation between bile acid profiles and histopathological graded liver toxicity, e.g., the quantitative analysis and histopathological examination showed that macrovesicular steatosis was induced in the livers of male rats which had been treated with amitriptyline for 14 days. Classic serum markers, such as ALAT, ASAT, and gamma-glutamyltransferase (γGT), were unable to detect this specific manifestation of liver injury. In contrast, the concentrations of glycine-conjugated bile acids
Summary
increased while there was a parallel decrease in the levels of taurine-conjugated bile acids in the treated rats’ liver tissue. At the same time, there was a significant increase in the concentration of primary bile acids, CA and CDCA, in plasma of treated rats. Different bile acid profiles were observed following methapyrilene-induced liver cell necrosis with hepatobiliary damage. After a 14-day treatment phase with 80 mg/kg body weight methapyrilene, the concentrations of 11 bile acids increased in liver tissue of treated animals. At the same time, the levels of all 20 individual bile acids increased in plasma of treated rats. In addition to the quantitative analysis of bile acids with LC-MS/MS, the expression of specific genes associated with bile acid biosynthesis, and the transport and regulation of bile acid homeostasis, was analyzed using multiplex analysis of targeted mRNA. The increased expression of efflux transporter genes belonging to the multidrug resistance-related protein (MRP) family, indicated an increase in the efflux transport of bile acids into blood, and corresponded to increased bile acid concentrations in the plasma of treated rats.
Furthermore, bile acid profiles originated from the animal studies, were used as reference to evaluate bile acid profiles regarding liver toxicity on a liver cell-based biological system. In vitro experiments were performed using primary rat hepatocytes between two collagen matrices (sandwich cultivation). This traditional in vitro model is used to study of hepatobiliary transport alterations (e.g., Bile Salt Export Pump, BSEP). Bile acid profiling of the cell culture supernatants demonstrated that the primary hepatocytes produced conjugated bile acids. Incubation with primary bile acids resulted in an improvement of the in vitro system by producing conjugated bile acids, in addition to those already existed. Exposure to troglitazone and methapyrilene resulted in changes in the hepatocytes’ bile acid homeostasis.
In the in vivo experiments, methapyrilene treatment induced necrosis and hepatobiliary damage in the treated rats. There was a substantial increase in the concentration of plasma bile acids in the methapyrilene treatment group (including GCA and TCA), which correlated with the histopathological findings. Based on these data and the pharmacokinetic properties of methapyrilene, a study design was developed that used rat hepatocytes in sandwich cultures to provide an initial estimate of bile acid concentration changes in the in vitro test system. There was an increase in GCA and TCA concentrations in the cell culture medium from day 8 of the methapyrilene treatment. Therefore, the in vitro test system may have the potential to support or even reduce animal studies for evaluating hepatotoxicity.
Bile acid profiling in male and female rats is a suitable method for detecting and differentiating liver injury. The technology can be used flexibly and can support already established test procedures, such as the determination of serum markers in clinical chemistry and histopathology.
Summary
Thus, bile acid profiling has the potential to fill the gap in the detection and characterization of hepatotoxicity, as part of the evaluation of preclinical drug candidates.
KW  - Hepatotoxizität
KW  - Biomarker
KW  - Gallensäuren
KW  - UHPLC-ESI-MS/MS
KW  - Biomarker
KW  - Gallensäuren
KW  - UHPLC
KW  - Lebertoxizität
KW  - Instrumentelle Analytik
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-204627
ER  - 
TY  - THES
A1  - Liebscher [geb. Blöhbaum], Julia
T1  - Side chain functional poly(2-oxazoline)s for biomedical applications
T1  - Seitenkettenfunktionalisierte Poly(2-oxazoline) für biomedizinische Anwendungen
N2  - The aim of the thesis was to develop water soluble poly(2-oxazoline) (POx) copolymers with new side group functionalities, which can be used for the formation of hydrogels in biomedical applications and for the development of peptide-polymer conjugates. 
First, random copolymers of the monomer MeOx or EtOx with ButEnOx and EtOx with DecEnOx were synthesized and characterized. The vinyl functionality brought into the copolymer by the monomers ButEnOx and DecEnOx would later serve for post-polymerization functionalization. The synthesized copolymers were further functionalized with thiols via post-polymerization functionalization using a newly developed synthesis protocol or with a protected catechol molecule for hydrogel formation. For the formation of peptide-polymer conjugates, a cyclic thioester, namely thiolactone acrylamide and an azlactone precursor, whose synthesis was newly developed, were attached to the side chain of P(EtOx-co-ButEnOx) copolymers. 
The application of the functionalized thiol copolymers as hydrogels using thiol-ene chemistry for cross-linking was demonstrated. The swelling behavior and mechanical properties were characterized. The hydrophilicity of the network as well as the cross-linking density strongly influenced the swelling behavior and the mechanical strength of the hydrogels. All hydrogels showed good cell viability results. 
The hydrogel networks based on MeOx and EtOx were loaded with two dyes, fluorescein and methylene blue. It was observed that the uptake of the more hydrophilic dye fluorescein depended more on the ability of the hydrogel to swell. In contrast, the uptake of the more hydrophobic dye methylene blue was less dependent on the swelling degree, but much more on the hydrophilicity of the network.
For the potential application as cartilage glue, (biohybrid) hydrogels were synthesized based on the catechol-functionalized copolymers, with and without additional fibrinogen, using sodium periodate as the oxidizing agent. The system allowed for degradation due to the incorporated ester linkages at the cross-linking points. The swelling behavior as well as the mechanical properties were characterized. As expected, hydrogels with higher degrees of cross-linking showed less swelling and higher elastic modulus. The addition of fibrinogen however increased the elasticity of the network, which can be favorable for the intended application as a cartilage glue. Biological evaluation clearly demonstrated the advantage of degradable ester links in the hydrogel network, where chondrocytes were able to bridge the artificial gap in contrast to hydrogels without any ester motifs.
Lastly, different ways to form peptide-polymer conjugates were presented. Peptides were attached with the thiol of the terminal cysteine group to the vinyl side chain of P(EtOx-co-ButEnOx) copolymers by radical thiol-ene chemistry. Another approach was to use a cyclic thioester, thiolactone, or an azlactone functionality to bind a model peptide via native chemical ligation. The two latter named strategies to bind peptides to POx side chains are especially interesting as one and in the case of thiolactone two free thiols are still present at the binding site after the reaction, which can, for example, be used for further thiol-ene cross-linking to form POx hydrogels.
In summary, side functional poly(oxazoline) copolymers show great potential for numerous biomedical applications. The various side chain functionalities can be introduced by an appropriate monomer or by post-polymerization functionalization, as demonstrated. By their multi-functionality, hydrogel characteristics, such as cross-linking degree and mechanical strength, can be fine-tuned and adjusted depending on the application in the human body. In addition, the presented chemoselective and orthogonal reaction strategies can be used in the future to synthesize polymer conjugates, which can, for example, be used in drug delivery or in tissue regeneration.
N2  - Das Ziel der Arbeit war es, wasserlösliche Poly(2-oxazolin) (POx) Copolymere mit neuen Seitenkettenfunktionalitäten zu entwickeln, welche zur Synthese von Hydrogelen für biomedizinische Anwendungen und zur Entwicklung von Peptid-Polymer Konjugaten genutzt werden können. 
Zunächst wurden Copolymere aus den Monomeren MeOx oder EtOx mit ButEnOx und EtOx mit DecEnOx synthetisiert und anschließend charakterisiert. Die Monomere wurden statistisch miteinander copolymerisiert, indem sie zusammen zum Start der Reaktion in das Reaktionsgefäß gegeben wurden. Die Vinyl Funktionalität, die durch die Monomere ButEnOx und DecEnOx eingebracht wurde, kann später zur nachträglichen Funktionalisierung am Polymer verwendet werden. Die synthetisierten Copolymere wurden weiterhin mit Thiolen oder mit funktionellen Catecholgruppen ausgestattet, um Hydrogele herzustellen. 
Um Peptid-Polymer Konjugate zu bilden, wurden zyklische Thioester, genauer Thiolacton acrylamid und ein Azlacton Präkursor, dessen Synthese neu entwickelt wurde, an die Seitenkette von P(EtOx-co-ButEnOx) Copolymere angebunden. 
Im Folgenden wurde die Anwendung der thiol funktionalisierten Copolymere als Hydrogele, welche mittels radikalischer Thiol-ene Chemie vernetzt wurden, präsentiert. Das Quellverhalten und die mechanischen Eigenschaften wurden analysiert. Sowohl die Hydrophilie des Netzwerkes als auch die Vernetzungsdichte beeinflusste das Quellverhalten und die mechanische Festigkeit stark. Alle Hydrogele zeigten gute Zellverträglichkeit. Die Hydrogele basierend auf MeOx und EtOx wurden außerdem mit den Farbstoffen Fluorescein und Methylenblau beladen. Es wurde beobachtet, dass von den beiden Farbstoffen die Aufnahme des hydrophileren Farbstoffs Fluorescein stärker vom Quellungsgrad des Hydrogels abhing. Hingegen war die Aufnahme des hydrophoberen Farbstoffs Methylenblau weniger davon abhängig wie sehr das Hydrogel quellen konnte, sondern stärker von der Hydrophilie des Hydrogel-Netzwerkes. Um die potenzielle Anwendung als Knorpelkleber zu testen, wurden (biohybrid) Hydrogele basierend auf Catechol-funktionalisiertem Copolymeren mit und ohne zusätzliches Fibrinogen und dem Oxidationsmittel Natriumperiodat hergestellt. Das System war durch die eingebauten Ester Vernetzungspunkte abbaubar. Das Quellverhalten und die mechanischen Eigenschaften wurden charakterisiert. Wie zu erwarten, zeigten Hydrogele mit stärkerer Vernetzung eine geringe Quellung und einen höheren elastischen Modulus. Die Zugabe von Fibrinogen jedoch erhöhte die Elastizität des Netzwerkes, welches förderlich für die avisierte Anwendung als Knorpelkleber sein kann. Die biologische Auswertung zeigte, dass die Ester-haltigen, abbaubaren Vernetzungspunkte von großem Vorteil sind. Die Chondrozyten konnten ohne Probleme den Defektspalt überbrücken, was nicht möglich war, sobald keine Ester Funktionalitäten im Hydrogel eingebunden waren. 
Zuletzt wurden verschiedene Möglichkeiten Peptid-Polymer Konjugate zu synthetisieren präsentiert. Zum einen wurden Peptide mit der Thiolgruppe des endständigen Cysteins an die Vinyl Seitenkette der P(EtOx-co-ButEnOx) Copolymere mittels radikalischer Thiol-en Chemie angebunden. Des Weiteren wurde ein zyklischer Thioester, das Thiolacton, und eine Azlacton Funktionalität verwendet, um ein Modell Peptid mittels nativer chemischer Ligation zu binden. Die zwei zuletzt genannten Strategien, um Peptide an Polymere zu binden, sind besonders interessant, da hier ein beziehungsweise im Fall der Thiolacton Funktionalität zwei freie Thiole an der Bindungsstelle nach der Reaktion entstehen. Diese könnten genutzt werden, um zum Beispiel über Thiol-en Chemie Peptid-haltige Hydrogele herzustellen.
Zusammenfassend zeigen seitenkettenfunktionale Poly(oxazolin) Copolymere ein großes Potenzial für biomedizinische Anwendungen. Die vielen verschiedenen Seitenkettenfunktionalitäten können durch das passende Monomer oder durch Post-Polymerisationsfunktionalisierung eingebracht werden, wie in dieser Arbeit gezeigt. Durch ihre Multifunktionalität können Hydrogel Charakteristika, wie der Vernetzungsgrad und die mechanische Festigkeit, fein eingestellt und angepasst werden, je nach Anwendungsbereich im menschlichen Körper. Die entwickelten chemoselektiven und orthogonalen Reaktionswege können in der Zukunft genutzt werden, um Polymer Konjugate zu synthetisieren, welche zum Beispiel für das Drug Delivery oder im Bereich der Geweberegneration zum Einsatz kommen.
KW  - Polymere
KW  - Ringöffnungspolymerisation
KW  - Hydrogel
KW  - hydrogel
KW  - poly(2-oxazoline)s
KW  - ring-opening polymerization
KW  - polymer-peptide-conjugate
KW  - thiol-ene
KW  - Dihydrooxazole
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-203960
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mestermann, Katrin
T1  - Pharmacological control of CAR T-cells by dasatinib
T1  - Pharmakologische Kontrolle von CAR T-Zellen durch Dasatinib
N2  - Cellular therapies using chimeric antigen receptor (CAR) modified T cells to eradicate tumor cells have been a major breakthrough in the treatment of hematologic malignancies. However, there are no measures to control CAR T cell activity after infusion, which is mostly required in cases of CAR T cell overreaction, e.g. cytokine release syndrome, or in the case of T cell failure, e.g. caused by exhaustion. 
	In our study, we identified the tyrosine kinase inhibitor (TKI) dasatinib (© Sprycel) as a suitable agent to steer CAR T cells in vitro and in vivo. We show that single treatment of CD4+ and CD8+ CAR T cells with dasatinib conferred either partial or complete inhibition, depending on the applied concentration. The blockade was immediate and encompassed spe-cific lysis, cytokine secretion and proliferation following antigen encounter. The mechanism relied on reduced phosphorylation of key kinases in the CAR signaling cascade, which led to abrogation of nuclear factor of activated T-cells (NFAT) signaling. Importantly, inhibition was fully reversible by dasatinib withdrawal. In vivo, dasatinib blocked CAR T cell function without impairing the engraftment of CAR T cells or their subsequent anti tumor function once dasatinib administration was discontinued. We therefore introduce dasatinib as a new tool to efficiently block CAR T cells in vitro and in vivo, with data suggesting that dasatinib can be used in a clinical setting to mitigate toxicity after adaptive transfer of CAR modified T cells and other forms of T cell based immunotherapy.
	Additionally we show that intermittent inhibition of CAR T cells by dasatinib im-proves the efficacy of CAR T cell therapy. By pausing T cells for short periods of time in vi-vo, upregulation of programmed death protein 1 (PD-1) and subsequent induction of exhaus-tion was prevented, which increased the expansion of T cells and the rate of tumor eradica-tion. Our data therefore suggest that dasatinib can additionally be used to overcome T cell exhaustion that is induced by massive tumor burden and upregulation of inhibitory receptors.
N2  - Zelluläre Therapien, die das patienteneigene Immunsystem zur Tumorbekämpfung nutzen, gehören zu den großen medizinischen Fortschritten unserer Zeit. T Zellen, die einen chimären Antigen Rezeptor (CAR) exprimieren, sind dabei in der Lage, entartete Zellen aufzuspüren und zu eliminieren. Trotz vielversprechender Erfolge sind zellbasierte Immuntherapien häufig von gravierenden Nebenwirkungen wie Zytokinsturm oder neurologischen Ausfallerschei-nungen begleitet, und es gibt es bis heute keine Möglichkeit, die einmal injizierten Zellen zu kontrollieren. Kontrolle ist nicht nur im Falle einer Überreaktion der CAR T Zellen nötig, sondern auch, wenn der Tumor nicht effektiv bekämpft wird. Ein Versagen der CAR T Zellen wird oft mit T Zell Exhaustion, einer Ermüdung der T Zellen aufgrund von Überstimulation in Verbindung gebracht.
	In der vorliegenden Studie haben wir den Tyrosinkinase Inhibitor (TKI) Dasatinib als möglichen CAR T Zellen Inhibitor beschrieben und seine hemmenden Eigenschaften in vitro und in vivo näher charakterisiert. In vitro war eine einzelne Behandlung von CD4+ bzw. CD8+ CAR T Zellen ausreichend, um – abhängig von der verwendeten Dosis – eine komplette oder partielle Hemmung zu bewirken. Die Blockade setzte unmittelbar ein und umfasste alle rele-vanten Funktionen einschließlich spezifischer Lyse, Freisetzung von Zytokinen und Prolifera-tion nach Antigen Kontakt. Der zugrunde liegende Mechanismus basierte auf einer reduzier-ten Phosphorylierung von Kinasen der CAR-Signal Kaskade, und verhinderte im weiteren Verlauf die Freisetzung des Transkriptionsfaktors nuclear factor of activated T-cells (NFAT). Diese Blockade war ohne Einschränkungen reversibel. Auch in vivo konnte eine komplette Hemmung der injizierten CAR T Zellen beobachten werden; gleichzeitig war weder das An-wachsen noch die nachfolgende Anti Tumor Funktion nach Absetzen des Medikaments be-einträchtigt. Aufgrund der in dieser Studie gewonnenen Erkenntnisse schlagen wir Dasatinib als neues Werkzeug zur effizienten Blockade von CAR T Zellen vor.
	Des Weiteren konnten wir zeigen, dass kurzzeitige Unterbrechungen der T-Zell Akti-vierung durch Dasatinib einer Ermüdung von T Zellen entgegen wirken. Dies zeigte sich in einer verringerten Expression von programmed death protein 1 (PD 1) auf der Zelloberfläche sowie einer verbesserten Anti Tumor Wirkung. Unsere Daten deuten daher darauf hin, dass Dasatinib zusätzlich eingesetzt werden kann, um eine Ermüdung von T-Zellen zu verhindern, die durch massive Tumorbelastung und Hochregulation entsprechender Rezeptoren hervorge-rufen wird.
KW  - Immuntherapie
KW  - Dasatinib
KW  - CAR T-cells
KW  - control
KW  - CAR T Zellen
KW  - Kontrolle
KW  - Krebs <Medizin>
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-180562
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hupp, Benjamin
T1  - Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen Kupfer(I)-basierter NIR-Emitter und MRP-Materialien
T1  - Investigation of structure-property relationships of copper(I)-based NIR emitters and MRP materials
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit wurden lumineszente Kupfer(I)-verbindungen untersucht, um durch die Herstellung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen einen Beitrag zur Erforschung niederenergetischer Emitter und mechanoresponsiver Phosphoreszenzmaterialien zu leisten. Darüber hinaus wurden Vorarbeiten zur Ergründung kooperativer Effekte in dinuklearen Kupfer(I)-komplexen durchgeführt.
Im Bereich niederenergetischer Emitter wurden tetraedrische Kupferverbindungen mit Chromophorliganden auf Basis des Grundmotivs 2-(Pyridin-2-yl)-imdazol untersucht. Komplexe mit diesem Liganden emittieren meistens Grün bis Orange, daher wurde ein Stickstoffatom im Rückgrat des Liganden durch Schwefel substituiert, um eine bathochrome Verschiebung zu bewirken. Zur Untersuchung des Einflusses der Donorstärke, Sterik und Komplexgeometrie auf das Emissionsverhalten wurden diverse Phosphane und ein NHC als Donorliganden verwendet. Die Emissionsmaxima der untersuchten Verbindungen liegen erwartungsgemäß im Orangen bis Tiefroten und es konnten für diesen Emissionsbereich gute Quantenausbeuten von bis zu 11 % erreicht werden. Die Anfälligkeit tetraedrischer Kupfer(I)-komplexe für Verzerrungen im angeregten Zustand und die damit einhergehende Erhöhung strahlungsloser Prozesse ließ sich durch den Einsatz sterisch anspruchsvoller Liganden unterdrücken. Um das Potenzial für die Verwendung in optoelektronischen Bauteilen zu ergründen, wurden umfangreiche Stabilitätstests durchgeführt, die die enorme thermische Belastbarkeit im Festkörper sowie langfristige Stabilität in verdünnter Lösung einiger Verbindungen bestätigten.
Ferner wurden in Kooperation mit der Gruppe um Prof. Holger Braunschweig photophysikalische Studien an zwei dinuklearen und einem trinuklearen Kupfer(I)-diborinkomplex durchgeführt, die im Rahmen der Promotionen von Dr. Jan Mies und Dr. Theresa Dellermann synthetisiert wurden. Die Verbindungen weisen in Festkörper und Lösung tiefrote Phosphoreszenz auf. Die Effizienz des trinuklearen Komplexes (φ = 0.58 im Festkörper) ist deutlich höher als die der beiden dinuklearen Verbindungen (φ < 0.03). Die Kupfer-Diborin-Bindung besitzt einen signifikanten kovalenten Anteil. Die Übergangsmetallatome haben somit einen starken Einfluss auf die strahlenden Übergänge, was zum Auftreten von Phosphoreszenz führt. Für effiziente Emission ist eine lineare Anordnung zweier Kupferfragmente um das Diborin notwendig, was im Fall des trinuklearen Komplexes stets gewährleistet ist, für die dinuklearen Komplexe jedoch nur in Lösung zu beobachten ist. Durch die Studien wurde einerseits das komplexe Emissionsverhalten dieser Komplexe aufgeklärt und andererseits die Relevanz dieser neuen Verbindungsklasse für niederenergetische Emittermaterialien gezeigt.
Zusätzlich wurden Vorarbeiten zur Untersuchung kooperativer Effekte in dinuklearen Kupfer(I)-verbindungen unter Ausschluss schwer zu erhaltender cuprophiler Wechselwirkungen durchgeführt. Es sollten mono- und dinukleare Kupfer(I)-komplexe mit Bisbenzimidazol und Benzimidazolpyrimidin als verbrückenden Chromophorliganden synthetisiert und photophysikalisch untersucht werden, um eine eventuelle Erhöhung der Effizienz der dinuklearen Komplexe gegenüber ihren mononuklearen Analoga zu quantifizieren. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es, einen zuverlässigen Syntheseweg für die im Rückgrat alkylierten verbrückenden Liganden zu etablieren. Ferner wurden erste Versuche zur Herstellung kationischer und neutraler mononuklearer Komplexe durchgeführt. 
Außerdem wurde die mechanochrome Lumineszenz eines aus Vorarbeiten bekannten dinuklearen Kupferkomplexes untersucht und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen hergestellt. Hierzu wurden Komplexsalze mit den Anionen PF6- und BF4- hergestellt und mittels zahlreicher Spektroskopiemethoden analysiert, um umfangreiche Informationen zu den Eigenschaften im Grund- und angeregten Zustand zu sammeln. Durch Schwingungsspektroskopie wurde nachgewiesen, dass die Phasenänderung zu keiner veränderten Konstitution der Verbindung im Grundzustand führt. Durch 1H-19F-HOESY- sowie 19F-Festkörper-NMR-Experimente wurde festgestellt, dass sowohl in Lösung wie auch im Festkörper Kation und Anion gepaart vorliegen und miteinander wechselwirken. Da die BF4- und PF6-Komplexe in Lösung ein sehr ähnliches Emissionsverhalten zum amorphen Feststoff aufweisen, wurde davon ausgegangen, dass die für die Emission verantwortlichen Strukturen in beiden Medien vergleichbar sind. Zusätzlich gelang es, mittels ESR-Spektroskopie nachzuweisen, dass im Grundzustand keine ausreichende Annäherung der beiden Kupferatome stattfindet, um dipolare Wechselwirkungen zu erzeugen. Mithilfe quantenchemischer Rechnungen wurde die mechanochrome Lumineszenz nicht auf das Auftreten von Cuprophilie zurückgeführt, sondern auf die Ausbildung einer Cu-F-Bindung im angeregten Zustand, was ein völlig neuer Mechanismus für mechanochrome Lumineszenz bei Kupfer(I)-komplexen ist. In weiterführenden photophysikalischen Studien wurde zudem gezeigt, dass die Emission auch Empfindlichkeit gegenüber Temperatur sowie Lösungsmitteldämpfen aufweist und es sich somit um eine multiresponsive Verbindungsklasse handelt.
N2  - In the context of this work, luminescent copper(I) compounds were investigated in order to contribute to the investigation of low-energy emitters and mechanoresponsive phosphorescence materials by establishing structure-property relationships. In addition, preparatory work was carried out to investigate cooperative effects in dinuclear copper(I) complexes.
In the field of low-energy emitters, tetrahedral copper compounds with chromophore ligands based on the basic motif 2-(pyridin-2-yl)-imdazole were investigated. Complexes with this ligand mostly emit green to orange, therefore a nitrogen atom in the backbone of the ligand was substituted by sulfur to cause a bathochromic shift. To investigate the influence of donor strength, sterics and complex geometry on emission behavior, various phosphanes and an NHC were used as donor ligands. As expected, the emission maxima of the investigated compounds lie in the orange to deep red range and good quantum yields for this emission range of up to 11 % could be achieved. The susceptibility of tetrahedral copper(I) complexes to distortions in the excited state and the associated increase in radiationless processes could be suppressed by the use of sterically demanding ligands. In order to determine the potential for use in optoelectronic devices, extensive stability tests were carried out which confirmed the enormous thermal stability in the solid state as well as long-term stability in diluted solution of some compounds.
Furthermore, in cooperation with the group around Prof. Holger Braunschweig, photophysical studies on one trinuclear and two dinuclear copper(I) diboryne complexes were carried out, which were synthesized in the context of the doctorates of Dr. Jan Mies and Dr. Theresa Dellermann. The compounds show deep red phosphorescence in solid and solution. The efficiency of the trinuclear complex (φ = 0.58 in solid state) is significantly higher than that of the two dinuclear compounds (φ < 0.03). The copper diboryne bond has a significant covalent portion. The transition metal atoms thus have a strong influence on the radiative transitions, which leads to the occurrence of phosphorescence. For efficient emission, a linear arrangement of two copper fragments around the diboryne is necessary, which is always guaranteed in the case of the trinuclear complex, but can only be observed in solution for the dinuclear complexes. On the one hand, the complex emission behavior of these complexes was clarified by the studies and, on the other hand, the relevance of this new compound class for low-energy emitter materials was demonstrated.
In addition, preparatory work was carried out to investigate cooperative effects in dinuclear copper(I) compounds, excluding cuprophilic interactions that are difficult to obtain. Mono- and dinuclear copper(I) complexes with bisbenzimidazole and benzimidazolpyrimidine as bridging chromophore ligands should be synthesized and photophysically investigated in order to quantify a possible increase in the efficiency of the dinuclear complexes compared to their mononuclear analogues. In the course of this work, it was possible to establish a reliable synthetic pathway for the alkylated bridging ligands. In addition, first experiments for the syntheses of cationic and neutral mononuclear complexes were carried out. 
In addition, the mechanochromic luminescence of a dinuclear copper complex known from preliminary work was investigated and structure-property relationships were established. Complex salts with the anions PF6- and BF4- were prepared and analyzed by means of numerous spectroscopic methods in order to collect comprehensive information on the properties in the ground and excited state. By vibrational spectroscopy it was proven that the phase change does not lead to a changed constitution of the compound in the ground state. Through 1H-19F-HOESY and 19F solid state NMR experiments, it was determined that cation and anion are paired and interact both in solution and in the solid state. Since the BF4 and PF6 complexes in solution exhibit very similar emission behavior to the amorphous solid, it was assumed that the structures responsible for the emission are comparable in both media. In addition, ESR spectroscopy was used to prove that in the ground state, the two copper atoms do not approach each other sufficiently to produce dipolar interactions. Using quantum chemical calculations, mechanochromic luminescence was not attributed to the occurrence of cuprophilicity, but to the formation of a Cu-F bond in the excited state, which is a completely new mechanism for mechanochromic luminescence in copper(I) complexes. Further photophysical studies have shown that the emission is also sensitive to temperature and solvent vapors, making it a multi-responsive compound class.
KW  - Kupferkomplexe
KW  - Funktionswerkstoff
KW  - Phosphoreszenz
KW  - Mechanoresponsive Phosphoreszenz
KW  - Nahinfrarot-Emitter
KW  - Funktionsmaterialien
KW  - Photophysik
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-187694
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ghafoor, Hina
T1  - Coping with Psychosocial Stress: Examining the Roles of Emotional Intelligence and Coping Strategies in Germany and Pakistan
T1  - Coping mit Psychosozialem Stress: Eine Untersuchung zur Rolle Emotionaler Intelligenz und Bewältigungsstrategien in Deutschland und Pakistan
N2  - Maladaptive coping mechanisms influence health-related quality of life (HRQoL) of individuals facing acute and chronic stress. Trait emotional intelligence (EI) may provide a protective shield against the debilitating effects of maladaptive coping thus contributing to maintained HRQoL. Low trait EI, on the other hand, may predispose individuals to apply maladaptive coping, consequently resulting in lower HRQoL. The current research is comprised of two studies. Study 1 was designed to investigate the protective effects of trait EI and its utility for efficient coping in dealing with the stress caused by chronic heart failure (CHF) in a cross-cultural setting (Pakistan vs Germany). N = 200 CHF patients were recruited at cardiology institutes of Multan, Pakistan and Würzburg as well as Brandenburg, Germany. Path analysis confirmed the expected relation between low trait EI and low HRQoL and revealed that this association was mediated by maladaptive metacognitions and negative coping strategies in Pakistani but not German CHF patients. Interestingly, also the specific coping strategies were culture-specific. The Pakistani sample considered religious coping to be highly important, whereas the German sample was focused on adopting a healthy lifestyle such as doing exercise. These findings are in line with cultural characteristics suggesting that German CHF patients have an internal locus of control as compared to an external locus of control in Pakistani CHF patients. Finally, the findings from study 1 corroborate the culture-independent validity of the metacognitive model of generalized anxiety disorder. 
In addition to low trait EI, high interoception accuracy (IA) may predispose individuals to interpret cardiac symptoms as threatening, thus leading to anxiety. To examine this proposition, Study 2 compared individuals with high vs low IA in dealing with a psychosocial stressor (public speaking) in an experimental lab study. In addition, a novel physiological intervention named transcutaneous vagus nerve stimulation (t-VNS) and cognitive reappraisal (CR) were applied during and after the anticipation of the speech in order to facilitate coping with stress. N= 99 healthy volunteers participated in the study. Results showed interesting descriptive results that only reached trend level. They suggested a tendency of high IA individuals to perceive the situation as more threatening as indicated by increased heart rate and reduced heart rate variability in the high-frequency spectrum as well as high subjective anxiety during anticipation of and actual performance of the speech. This suggests a potential vulnerability of high IA individuals for developing anxiety disorders, specifically social anxiety disorder, in case negative self-focused attention and negative evaluation is applied to the (more prominently perceived) increased cardiac responding during anticipation of and the actual presentation of the public speech. The study did not reveal any significant protective effects of t-VNS and CR.
In summary, the current research suggested that low trait EI and high IA predicted worse psychological adjustment to chronic and acute distress. Low trait EI facilitated maladaptive metacognitive processes resulting in the use of negative coping strategies in Study 1; however, increased IA regarding cardioceptions predicted high physiological arousal in study 2. Finally, the German vs. the Pakistani culture greatly affected the preference for specific coping strategies. These findings have implications for caregivers to provide culture-specific treatments on the one hand. On the other hand, they highlight high IA as a possible vulnerability to be targeted for the prevention of (social) anxiety.
N2  - Maladaptive Copingmechanismen beeinflussen die auf die Gesundheit bezogene Lebensqualität (HRQoL) von Individuen, die akutem oder chronischem Stress ausgesetzt sind. Emotionale Intelligenz (EI) im Sinne eines Persönlichkeitsmerkmals (Trait) könnte gegen schwächende Einflüsse maladaptiven Copings schützen und so zur Aufrechterhaltung einer hohen HRQoL beitragen. Andererseits könnte niedrige EI Personen dazu prädisponieren, dass sie maladaptives Coping anwenden, was wiederum eine niedrige HRQoL zur Folge hätte. Die vorliegende Forschungsarbeit umfasst zwei Studien. Studie 1 ist konzipiert, um schützende Einflüsse von Trait EI und deren Nutzen für wirkungsvolles Coping im Umgang mit Stress zu untersuchen, welcher durch chronische Herzinsuffizienz (CHF) verursacht wurde. Für diese kulturvergleichende Stude (Pakistan vs. Deutschland) wurden 200 Patienten mit CHF an kardiologischen Kliniken in Multan (Pakistan), sowie in Würzburg und Brandenburg (Deutschland) rekrutiert. Eine Pfadanalyse bestätigte den erwarteten Zusammenhang zwischen niedriger Trait EI und niedriger HRQoL. Bei Patienten aus Pakistan, nicht aber bei deutschen CHF Patienten, wurde diese Assoziation durch maladaptive Metakognitionen und schlechte Coping Strategien mediiert. Interessanterweise waren auch die spezifischen Coping Strategien stark kulturspezifisch. Die pakistanischen Probanden bewerteten religiöses Coping als sehr wichtig, wohingegen die deutschen Teilnehmer darauf bedacht waren, einen gesunden Lebensstil zu entwickeln, wie z.B. Sport zu treiben. Diese Befunde entsprechen kulturellen Charakteristika: Während deutsche CHF Patienten eher einen internen „Locus of Control“ haben (d.h. Patienten such die Ursache für Probleme eher bei sich selbst), ist für die pakistanische Kluter ein externer „Locus of Control“ typisch (d.h. Patienten schreiben eher den Umständen die Verantwortung für Probleme zu). Die Ergebnisse von Studie 1 untermauern auperdem kulturunabhängig die Validität des metakognitiven Models der generalisierten Angststörung. 
Neben zu niedriger Trait EI könnte eine hohe Genauigkeit der Wahrnehmung von Körpersignalen, d.h. Interozzeption (IA), Personen dafür prädisponieren, kardiale Symptome als bedrohlich zu interpretieren, was wiederum zu Angstzuständen führen kann. Um diese Hypothese zu prüfen, wurde in Studie 2 der Umgang von Personen mit hoher vs. niedriger IA mit einer psychosozialen Stresssituation (öffentliches Sprechen) in einem Laborexeriment verglichen. Zusätzlich wurde eine innovative, physiologische Intervention, die transkutane Vagus Nerv Stimulation (t-VNS), sowie kognitives Reappraisal (CR) während der Antizipation und der Durchführung der öffentlichen Rede durchgeführt, um den Umgang mit Stress zu verbessern. N=99 Freiwillige nahmen an der Studie teil. Einige Ergebnisse waren erreichten Trend Nivea, waren deskriptiv aber sehr interessant und wiesen konsistent in eine Richtung, die im Einklang mit einschlägigen Theorien steht. Demnach tendierten Personen mit hoher IA dazu, die Situation als bedrohlicher wahrzunehmen. Dies schlug sich in einem erhöhten Puls, reduzierter Herzfrequenzvariabilität im Hochfrequenzspektrum sowie hoher subjektive Angst während Erwartung und tatsächlichen Darbietung der Rede nieder. Dies deutet auf eine mögliche Vulnerabilität von Personen mit hoher IA hin, Angststörungen zu entwickeln, besonders eine soziale Angststörung. Falls Personen mit hoher IA und dementsprechend einer stärkeren Wahrnehmung der stärker auftretenden physiologischen Symptome während der Antizipation von sozialem Stress diese aufgrund von selbstfokussierter Aufmerksamkeit hypervigilant beobachten und negativ bewerten, könnte dies zu Vermeidung führen, die durch operante Verstärkung in soziale Angst münden könnte. Die Studie fand keine signifikanten protektiven Effekte von t-VNS und CR. 
Zusammenfassend legen die vorliegenden Studien nahe, dass niedrige Trait EI und hohe IA eine schlechte psychologische Anpassung an chronischen und akuten Stress voraussagen. Low Trait EI begünstigte maladaptive metakognitive Prozesse, die sich in Studie 1 in dem Gebrauch ungünstiger Coping Strategien zeigten. Weiterhin prädizierte in Studie 2 eine erhöhte IA in Bezug auf die Wahrnehmung der eigenen Herztätigkeit eine hohe physiologische Erregung. Schließlich beeinflusste die deutsche bzw. pakistanische Kultur stark die Wahl der spezifischen Bewältigungsstrategien. Diese Befunde unterstreichen die Notwendigkeit kulturspezifischer Anapssungen von Psychotherapie und Prävention. Weiterhin betonen sie die Rolle hoher IA als mögliche Vulnerabilität für (soziale) Ängstlichkeit, so dass hohe IA als Indikator für präventive Maßnahmen genutzt werden könnte um ein eventuelles Aufkeimen (soziale) Ängstlichkeit zu verhindern.
KW  - Psychosocial stress
KW  - Psychosozialer Stress
KW  - coping
KW  - trait emotional intelligence
KW  - cross-cultural differences
KW  - interoception
KW  - emotionale intelligenz
KW  - interkulturelle Unterschiede
KW  - stress reactivity
KW  - Deutschland
KW  - Pakistan
KW  - Stress
KW  - Bewältigung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193519
ER  - 
TY  - THES
A1  - Geiger, Maximilian Johannes
T1  - Das neuronale Aufmerksamkeitsnetzwerk aus dem Gleichgewicht – Ein ‚imaging genetics‘ Modell der Panikstörung
T1  - Disturbances in the homeostasis of the attentional network – an imaging genetics model of panic disorder
N2  - Hintergrund:  
Eine Panikattacke beginnt typischerweise mit der Wahrnehmung einer physiologischen oder psychischen Veränderung, die von der Person als bedrohlich eingestuft wird.  Während in klassischen neuroanatomischen Modellen der Panikstörung die Amygdala in der sich anschließenden aufschaukelnden Symptomatik in den Mittelpunkt gestellt wurde, erweitern aktuelle Studien dieses amygdalozentrische Bild und lenken die Aufmerksamkeit auf extratemporale neuronale Netzwerke. Dysfunktionen im neuronalen Aufmerksamkeitsnetzwerk, relevant für die Wahrnehmung und Regulierung exterozeptiver und interozeptiver Prozesse, könnten zur Entstehung einer Panikstörung beitragen. Weiterhin scheinen bestimmte Risikogenotypen für die Panikstörung wie z.B. im Adenosin Rezeptor 2A (ADORA2A) oder dem Neuropeptid S Rezeptor (NPSR1) Gen und die entsprechenden Neurotransmittersysteme in der Regulierung der Aufmerksamkeitsnetzwerke involviert zu sein. 

Fragestellung: 
Dysfunktionen im noradrenergen bottom-up Alertingnetzwerk und in der dopaminergen exekutiven top-down Aufmerksamkeitskontrolle könnten in einem neurokognitiven Entstehungsmodell der Panikstörung eine wichtige Rolle spielen. Mit Hilfe funktioneller Bildgebung soll die Funktion des neuronalen Aufmerksamkeitsnetzwerkes in einer nichtklinischen Stichprobe abhängig von genetischen Risikofaktoren und einer klinischen Stichprobe von und nach einer kognitiven Verhaltenstherapie untersucht werden.

Methoden: 
Im nichtklinischen Teil der Untersuchung wurden in Studie 1 47 gesunde Versuchspersonen für die NPSR1 rs324981 Variante stratifiziert rekrutiert. Mittels fMRT wurde die Aktivität des Alertingnetzwerks und des Executive Control Netzwerks auf neuronaler Ebene mit dem Attentional Networt Test (ANT) untersucht. In Studie 2 wurde bei N=65 Versuchspersonen stratifiziert für die ADORA2A rs5751876 Variante als zusätzliches Verhaltensmaß die Fähigkeit zur interozeptiven Wahrnehmung in Bezug zur Konnektivität im insulären Ruhenetzwerk untersucht. Im klinischen Teil der Untersuchung (Studie 3) wurden 44 Patienten mit Panikstörung sowie eine entsprechend große und gematchte Kontrollgruppe rekrutiert. Es wurden fMRT Ruhemessungen vor und nach Abschluss einer kognitiven Verhaltenstherapie erhoben. Als zusätzliches Verhaltensmaß wurde die selbstberichtete Aufmerksamkeitskontrolle zwischen der Patienten- und der Kontrollgruppe verglichen.

Ergebnisse: 
Träger des NPSR1 TT und des ADORA2A TT Risikogenotyps für Angst und Angsterkrankungen zeigten eine erhöhte Aktivität in Teilen des Alertingnetzwerks. Die Aktivität im Executive Control Netzwerk war arealabhängig teilweise erhöht, teilweise reduziert. Innerhalb eines interozeptiven Netzwerks zeigten Träger des ADORA2A TT Genotyps Hinweise auf eine dysfunktionale fronto-striatale-insuläre Interaktion. Im klinischen Teil der Studie zeigten Patienten mit Panikstörung eine reduzierte Konnektivität des dorsolateralen Präfrontalkortex (dlPFC) im fronto-parietalen Aufmerksamkeitsnetzwerk. Die Konnektivität innerhalb dieses Netzwerks korrelierte mit Defiziten in selbstberichteter Aufmerksamkeitskontrolle bei Patienten mit Panikstörung. Nach Abschluss der Therapie zeigte sich bei Patienten, die von der Therapie profitiert hatten, wieder eine Zunahme oder Verbesserung der Konnektivität mit dem dlPFC.

Schlussfolgerung: 
Die Ergebnisse dieser Untersuchung betonen die Rolle dysfunktionaler interozeptiver und exterozeptiver Aufmerksamkeitsnetzwerke in der Entstehung von Angsterkrankungen. Bei Patienten mit Panikstörung sowie gesunden Versuchspersonen mit bestimmten prädisponierenden genetischen Variationen scheint eine Dysbalance des neuronalen Aufmerksamkeitsnetzwerks bzgl. der Abstimmung von bottom-up und top-down Netzwerken vorzuliegen.
N2  - Background: 
A panic attack seems to begin with the perception of physiological or psychological changes, which are appraised as potentially threatening by the individual. Whereas traditional neuroanatomical models of panic disorder emphasize the central role of a hypersensitive fear network revolving around the amygdala recent studies extend the amygdala centered model and point to the importance of parallel neural pathways. Neuronal dysfunctions in the attentional network, involved in the perception and regulation of exteroceptive and interoceptive processes, could contribute to the development of panic disorder. Within this context certain risk genotypes of panic disorder such as in the adenosine receptor 2A (ADORA2A) or the neuropeptide S receptor (NPSR1) gene and the underlying neurotransmitter systems are also involved in the regulation of the attentional network.

Objective: 
Dysfunctions in the noradrenergic bottom-up alerting network and in the dopaminergic top-down executive control network could significantly contribute to the development of panic disorder in a neurocognitive pathogenic model. By means of functional neuroimaging the function of the attentional network will be studied in non-clinical populations of participants prestratified for certain risk genotypes and in a clinical population of patients with panic disorder before and after cognitive behavioral therapy.

Methods: 
In the non-clinical part, 47 healthy participants were recruited prestratified for the NPSR1 rs324981 single nucleotide polymorphism (SNP) in study 1. The activation of the alerting and the executive control network was studied with an adapted version of the attentional network test (ANT) using fMRI. In study 2, participants prestratified for the ADORA2A rs5751876 SNP additionally were studied in an interoceptive accuracy task and underwent fMRI resting-state recordings to study functional connectivity in an insula related network. Finally, for the clinical part, in study 3 44 patients with panic disorder and an equal number of carefully matched healthy controls were recruited. Patients and participants underwent fMRI resting-state recordings twice, before and after cognitive behavioral therapy (in controls no intervention was done). Additionally, self-reported attentional control was compared between patients and the control group.

Results: 
Carriers of the NPSR1 TT and the ADORA2A risk genotypes for anxiety and anxiety disorders displayed increased activation in parts of the alerting network. Activation within the executive control network was either increased or decreased depending on the anatomical location in the network. Within the interoceptive network, carriers of the ADORA2A TT genotype displayed a dysfunctional fronto-striatal-insula interaction. In the clinical part of the investigation patients with panic disorder revealed reduced connectivity in the dorsolateral part of the prefrontal cortex (dlPFC) of the right fronto-parietal attentional network compared to healthy controls. The connectivity in the dlPFC correlated with self-reported deficiencies in attentional control in patients with panic disorder. After six weeks of cognitive behavioral therapy, therapy responders showed again an increase in functional connectivity in the dlPFC, suggesting a normalization of neuronal dysfunctions in the fronto-parietal network.

Conclusion: 
Findings of the current investigation emphasize the role of dysfunctional interoceptive and exteroceptive attentional networks in anxiety and anxiety disorders. The attentional network of patients with panic disorder and healthy individuals with certain predisposing genetic variation seems to be characterized by a disturbed balance between bottom-up arousing and top-down regulating systems.
KW  - Angststörung
KW  - Panik
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - Panikstörung
KW  - fMRI
KW  - Funktionelle Kernspintomografie
KW  - Paniksyndrom
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-161787
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Meza-Chincha, Ana-Lucia
A1  - Lindner, Joachim O.
A1  - Schindler, Dorothee
A1  - Schmidt, David
A1  - Krause, Ana-Maria
A1  - Röhr, Merle I. S.
A1  - Mitrić, Roland
A1  - Würthner, Frank
T1  - Impact of substituents on molecular properties and catalytic activities of trinuclear Ru macrocycles in water oxidation
N2  - Herein we report a broad series of new trinuclear supramolecular Ru(bda) macrocycles bearing different substituents at the axial or equatorial ligands which enabled investigation of substituent effects on the catalytic activities in chemical and photocatalytic water oxidation. Our detailed investigations revealed that the activities of these functionalized macrocycles in water oxidation are significantly affected by the position at which the substituents were introduced. Interestingly, this effect could not be explained based on the redox properties of the catalysts since these are not markedly influenced by the functionalization of the ligands. Instead, detailed investigations by X-ray crystal structure analysis and theoretical simulations showed that conformational changes imparted by the substituents are responsible for the variation of catalytic activities of the Ru macrocycles. For the first time, macrocyclic structure of this class of water oxidation catalysts is unequivocally confirmed and experimental indication for a hydrogen-bonded water network present in the cavity of the macrocycles is provided by crystal structure analysis. We ascribe the high catalytic efficiency of our Ru(bda) macrocycles to cooperative proton abstractions facilitated by such a network of preorganized water molecules in their cavity, which is reminiscent of catalytic activities of enzymes at active sites.
KW  - water oxidation
KW  - self-assembly
KW  - solar fuels
KW  - supramolecular materials
KW  - catalysis
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-204653
UR  - https://doi.org/10.1039/D0SC01097A
SN  - 2041-6539
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Hermann, Alexander
A1  - Arrowsmith, Merle
A1  - Trujillo-Gonzalez, Daniel
A1  - Jiménez-Halla, J. Oscar C.
A1  - Vargas, Alfredo
A1  - Braunschweig, Holger
T1  - Trapping of a Borirane Intermediate in the Reductive Coupling of an Arylborane to a Diborene
T2  - Journal of the American Chemical Society
N2  - The reductive coupling of an NHC-stabilized aryldibromoborane yields a mixture of trans- and cis-diborenes in which the aryl groups are coplanar with the diborene core. Under dilute reduction conditions two diastereomers of a borirane-borane intermediate are isolated, which upon further reduction give rise to the aforementioned diborene mixture. DFT calculations suggest a mechanism proceeding via nucleophilic attack of a dicoordinate borylene intermediate on the aryl ring and subsequent intramolecular B-B bond formation.
KW  - boron
KW  - reactive intermediates
KW  - reductive coupling
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-203140
N1  - This document is the unedited Author’s version of a Submitted Work that was subsequently accepted for publication in Journal of the American Chemical Society, copyright © American Chemical Society after peer review. To access the final edited and published work see https://doi.org/10.1021/jacs.0c02306
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ulbricht, Andrea
A1  - Nickel, Lisa
A1  - Weidenbach, Katrin
A1  - Vargas Gebauer, Herman
A1  - Kießling, Claudia
A1  - Förstner, Konrad U.
A1  - Schmitz, Ruth A.
T1  - The CARF protein MM_0565 affects transcription of the casposon-encoded cas1-solo gene in Methanosarcina mazei Gö1
JF  - Biomolecules
N2  - Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) loci are found in bacterial and archaeal genomes where they provide the molecular machinery for acquisition of immunity against foreign DNA. In addition to the cas genes fundamentally required for CRISPR activity, a second class of genes is associated with the CRISPR loci, of which many have no reported function in CRISPR-mediated immunity. Here, we characterize MM_0565 associated to the type I-B CRISPR-locus of Methanosarcina mazei Gö1. We show that purified MM_0565 composed of a CRISPR-Cas Associated Rossmann Fold (CARF) and a winged helix-turn-helix domain forms a dimer in solution; in vivo, the dimeric MM_0565 is strongly stabilized under high salt stress. While direct effects on CRISPR-Cas transcription were not detected by genetic approaches, specific binding of MM_0565 to the leader region of both CRISPR-Cas systems was observed by microscale thermophoresis and electromobility shift assays. Moreover, overexpression of MM_0565 strongly induced transcription of the cas1-solo gene located in the recently reported casposon, the gene product of which shows high similarity to classical Cas1 proteins. Based on our findings, and taking the absence of the expressed CRISPR locus-encoded Cas1 protein into account, we hypothesize that MM_0565 might modulate the activity of the CRISPR systems on different levels.
KW  - methanoarchaea
KW  - CRISPR-Cas system
KW  - transcriptional regulation
KW  - adaptation phase
KW  - casposon
KW  - Methanosarcina mazei
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-211097
SN  - 2218-273X
VL  - 10
IS  - 8
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lenczyk, Carsten
T1  - Koordination und Funktionalisierung von Dihydroboranen an Übergangsmetallkomplexen - Darstellung neuer Carbodiphosphorane und deren Koordination an ausgewählte Substrate
T1  - Coordination and functionalization of dihydroboranes with transition metal complexes - Synthesis of new carbodiphosphoranes and their coordination to selected substrates
N2  - Teil 1: Koordination und Funktionalisierung von Dihydroboranen an Übergangsmetallkomplexen

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zur Koordination und Funktionalisierung von Dihydroboranen an Übergangsmetallkomplexen durchgeführt. Aufgrund der möglichen Anwendung in Dehydrokupplungsreaktionen wurde die Umwandlung von Dihydroboranen in Borylenkomplexe genauer untersucht.

Teil 2: Darstellung neuer Carbodiphosphorane und deren Koordination an ausgewählte Substrate

Durch Anwendung einfacher Synthesemethoden konnten in der vorliegenden Arbeit neuartige Carbodiphosphorane dargestellt werden. Diese wurden im weiteren Verlauf der Untersuchungen auf ihre Reaktivität gegenüber ausgewählten Substraten untersucht.
N2  - Part 1 Coordination and functionalization of dihydroboranes with transition metal complexes

The present work has focused on the coordination and functionalization of dihydroboranes towards various transition metal complexes. In light of possible applications in dehydrocoupling reactions, the conversion of dihydroboranes to borylene complexes was investigated in detail. 

Part 2 Various carbodiphosphoranes have been synthesized using simple reaction methods. In addition, these carbodiphosphoranes were used to probe the reactivity of this class of compounds towards selected substrates.
KW  - Borylene
KW  - Übergangsmetallkomplexe
KW  - Dehydrokupplung
KW  - Dihydroborane
KW  - Borylene
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-180581
ER  - 
TY  - THES
A1  - Müssig, Jonas Heinrich
T1  - Synthese und Reaktvität von Gruppe 13 Elementhalogeniden gegenüber metallischen und nicht-metallischen Lewis-Basen
T1  - Synthesis and Reactivity of Group 13 Elemental halides towards Metal and Nonmetal Lewis-Bases
N2  - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Dibortetrahalogenide dargestellt, deren Eigenschaften strukturell sowie spektroskopisch analysiert und deren Reaktivität gegenüber Lewis-basischen Hauptgruppenelementverbindungen untersucht. Durch anschließende Reaktivitätsstudien konnten unter anderem neuartige Diborene dargestellt und analysiert werden.
Weiterhin wurde die Verbindungsklasse der Elementhalogenide der Gruppe 13 in der Oxidationsstufe +2 (B, Ga, In) und +3 (In) bezüglich ihrer Reaktivität gegenüber Übergangsmetall Lewis-Basen untersucht. Die gebildeten, neuartigen Bindungsmodi der Gruppe 13 Elemente am Übergangsmetall wurden strukturell, spektroskopisch sowie quantenchemisch analysiert.
N2  - As a part of the present work diborontetrahalides were synthesized, analyzed and their reactivity was investigated towards Lewis-basic main group compounds. Subsequent reactivity studies were performed and novel Diborenes were synthesized and analyzed.
Furthermore the reactivity of group 13 elemental halides in the oxidation state +2 (B, Ga, In) and +3 (In) was investigated towards Lewis-basic transition metal complexes. The novel bonding motifs of the group 13 elements at the metal center were investigated structurally, spectroscopically and by quantum chemical calculations.
KW  - Übergangsmetallkomplex
KW  - Bor
KW  - Lewis-Base
KW  - Gallium
KW  - Indium
KW  - Gruppe 13 element
KW  - Diboren
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179831
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hofmann, Alexander
T1  - Neue niedervalente Organoaluminiumverbindungen: Darstellung und Eigenschaften
T1  - New low valent organoaluminium compounds: synthesis and reactivity
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Darstellung und der Reaktivität von cyclopentadienylsubstituierten, niedervalenten Aluminiumverbindungen. Mit der Einführung einer Cp*-Gruppe konnte ein neues, bromsubstituiertes Dialan dargestellt, charakterisiert und auf seine Reaktivitäten untersucht werden. Neben 1,2-Dialuminierungen von Alkinen sowie einer Nitreninsertion, war eine Lewis-Basen-induzierten Disproportionierung des Dialans zu beobachten. 
Die Lewis-Basen-induzierten Disproportionierung konnte angewendet werden, um eine monomere 1,3,5-Tri-tert-butylcyclopentadienyl-Al(I)-Spezies zu isolieren. Um das Reaktionsverhalten mit anderen Al(I)-Verbindungen zu vergleichen, wurden Umsetzungen mit Distickstoffmonoxid und Phenylazid untersucht. Dabei wurden ähnliche Strukturmuster wie bei den anderen Al(I)-Systemen beobachtet. Weiterhin konnten verschieden Al-B-Verbindungen mit unterschiedlichen B-Al-Bindungen dargestellt werden, unter anderem die erste B-Al-Mehrfachbindung.
N2  - Within this work, the synthesis and reactivity of cyclopentadienyl substituted, low valent aluminium complexes was investigated. Introduction of a Cp*-group allowed the synthesis of a new dibromodialane. The reactivity of compound 2 includes 1,2-dialumination of alkynes, nitrene insertion into the Al-Al-Bond, and Lewis base induced disproportionation of dialane. 
With the method of Lewis base induced disproportionation, a  monomeric 1,3,5-Tri-tert-butylcyclopentadienyl Al(I) species was isolated. For comparison of the reactivity with other Al(I)-compounds, it was reacted with Nitrous Oxide and phenylazide, obtaining structures that are similar to those obtained in analogous reactions with other Al(I)-systems. Furthermore several compounds with different B-Al-interactions were synthesized, including the first B-Al multiple bond
KW  - Aluminiumverbindungen
KW  - Koordinativ ungesättigte Verbindungen
KW  - Cyclopentadienylkomplexe
KW  - Bor-Aluminium-Verbindungen
KW  - Niedervalente Verbindungen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-178526
ER  - 
TY  - THES
A1  - Meier, Michael
T1  - Synthese und Eigenschaften von funktionalisierten Borolen und 1,2-Azaborininen
T1  - Synthesis and properties of functionalized boroles and 1,2-azaborinines
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit konnte das Portfolio an literaturbekannten, freien Bisborolen beträchtlich erweitert werden. Die Reihe der Oligothiophen-verbrückten Borole konnte um die Vertreter der Ter- bzw. Quaterthiophene erweitert werden. Weiterhin wurden Lewisbasenaddukte mit IMes, CAAC und DMAP dargestellt und zur röntgenspektrographischen Charakterisierung herangezogen. 

Durch den Vergleich der spektroskopischen Daten mit den bereits literaturbekannten Vertretern wurde eine schrittweise Entwicklung der Absorptionsmaxima in Abhängigkeit der Anzahl der Thienyleinheiten detektiert. Daraus konnte sowohl auf eine Verkleinerung der HOMO-LUMO-Abstände mit zunehmender Kettenlänge, als auch die Entwicklung zu einem Grenzwert bei einer hypothetisch unendlichen Kettenlänge geschlossen werden, welcher sich bei ca. ca. 2,40 eV befindet. 

Weiterhin wurden 9,9-Dimethylfluoren und Biphenyl erfolgreich zu Bisborolen umgesetzt. Beide Systeme sind aufgrund ihrer strukturellen Gemeinsamkeiten sowie ihrer Vergleichbarkeit mit literaturbekannten Bis(borolyl)benzol - Verbindungen von besonderem Interesse. Zudem konnte ein Vergleich der spektroskopischen Daten aller literaturbekannten und im Rahmen dieser Arbeit dargestellten Bisborole bewerkstelligt werden. 

Es wurde somit gezeigt, dass heteroaromatisch-verbrückte Bisborole eine größere energetische HOMO-LUMO-Lücke aufzeigen, als aromatisch-verbrückte Systeme. Zudem spielt die Position der Borolylgruppen und der damit verbundene Grad an pi-Interaktionen eine wichtige Rolle. Die beiden im Rahmen dieser Arbeit dargestellten Systeme 1,1'-(9,9-Dimethylfluoren-2,7-diyl)bis-(2,3,4,5-tetraphenylborol) und 4,4'-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)-1,1'-biphenyl reihen sich energetisch zwischen dem 1,3- bzw. 1,4-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)benzol ein. Insbesondere der Vergleich zwischen 1,4-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)benzol und 4,4'-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)-1,1'-biphenyl offenbart keine signifikante Energiedifferenz zwischen einer Phenyl- und einer Biphenylbrücke, was ein Indiz dafür darstellt, dass die Erweiterung des Spacers um eine zweite Phenyleinheit bei analoger 1,4-Verknüpfung nahezu keinen Einfluss auf die elektronischen Eigenschaften des Systems hat. 
Auch die Überführung von 1,1'-(9,9-Dimethylfluoren-2,7-diyl)bis-(2,3,4,5-tetraphenylborol) und 4,4'-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)-1,1'-biphenyl in die entsprechenden 1,2-Azaborinine wurde unter Verwendung von Trimethylsilylazid bewerkstelligt. 

Neben der Darstellung und Untersuchung neuer Bisborole wurde 9-(Thiophen-2-yl)carbazol erfolgreich für den Aufbau borhaltiger Donor-Akzeptor-Systeme eingesetzt. Es konnten im Zuge dessen ein Borol und dessen IMes-Addukt, ein 1,2-Azaborinin sowie ein Dimesitylboryl-substituiertes Derivat dargestellt und auf ihre optischen und elektronischen Eigenschaften hin untersucht werden. Dabei stand insbesondere die elektrochemische Quantifizierung der Elektronenakzeptorstärke des Borols im Vergleich zum Dimesitylboran im Fokus.  Es wurde ein signifikanter Unterschied des Borols (Epc = -1.60 V, CH2Cl2) im Vergleich zum Dimesitylboran (E1/2 = -2.39 V, THF) detektiert, woraus eine deutlich höhere Akzeptorstärke des Borols abgeleitet werden kann. 

Zusätzlich wurden spektroskopische und photophysikalische Untersuchungen in Abhängigkeit der jeweiligen Verbindung durchgeführt. Durch den Vergleich des energetisch niedrigsten Absorptionsmaximas des Borols mit bereits literaturbekannten, thienylsubstituierten Borolen konnte ein signifikanter Donoreinfluss der Carbazoleinheit bestätigt werden.
N2  - Within the scope of this thesis, a library of novel, free bisborole compounds was prepared, characterized and their spectroscopic properties examined. Oligothiophen-bridged bisboroles could be extended to ter- and quaterthiophenes. Furthermore, Lewis base adducts with IMes, cAAC and DMAP were synthesized and characterized by X-ray crystallography. 

By comparing the spectroscopic data with literature-known compounds, a successive increase in the absorption maxima with the number of thiophene units could be observed/identified. Extension of the chain length leads to an increasingly smaller HOMO-LUMO gap and a limiting value of 2.40 eV considering a hypothetically infinitely long thiophene spacer.

Furthermore, 9,9-dimethylfluorene and biphenyl were successfully converted into bisboroles. Both systems are of special interest due to their structural similarities and comparability to the literature-known Bis(borolyl)benzene - compounds. Additionally, a spectroscopic comparison between all new and literature-known bisboroles could be achieved during this work.

It was shown that heteroaryl-brigded bisboroles offer a larger HOMO-LUMO gap then aryl-brigded systems. Furthermore the position of the borolyl groups and the degree of pi-conjugation play an important role. Both systems 1,1'-(9,9-dimethylfluorene-2,7-diyl)bis-(2,3,4,5-tetraphenylborole) and 4,4'-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)-1,1'-biphenyl are found to be energetically between 1,3- and 1,4-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)benzene. The comparison between 1,4-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)benzene and 4,4'-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)-1,1'-biphenyl shows almost no difference in energy between a phenyl- and biphenyl-bridged system, indicating that expanding the system with another phenyl unit with the same 1,4-linkage has virtually no influence on the electronic properties.

Additionally, the conversion of 1,1'-(9,9-dimethylfluorene-2,7-diyl)bis-(2,3,4,5-tetraphenylborole) and 4,4'-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)-1,1'-biphenyl into the corresponding 1,2-azaborinines was achieved by reaction with trimethylsilyl azide.

Besides the synthesis and investigation of new bisborole compounds, 9-(thiophen-2-yl)carbazole was successfully converted into new donor-acceptor-systems. Based on this system, a borole, an IMes-adduct, an 1,2-azaborinine and also a dimesitylboryl-substituted derivative were successfully prepared, characterized and investigated for their optical and electronic properties, with focus on the electrochemical quantification of the Lewis acid strength of the borole and the dimesitylborane. A significant difference in the first reduction potentials was detected between the borole (Epc =  1.60 V, CH2Cl2) and the dimesitylborane (E1/2 = -2.39 V, THF), indicating a much higher acceptor strength of borole.

Additionally, spectroscopic and photophysical investigations were performed on each of these compounds. By comparison of the lowest maximum of the borole with literature-known, thienyl-substituted boroles, a significant donor influence of the carbazole group could be confirmed.
KW  - Borheterocyclen
KW  - Fünfringheterocyclen
KW  - Lewis-Säure
KW  - Sechsringverbindungen
KW  - Aromatische Verbindungen
KW  - Borole
KW  - 1,2-Azaborinine
KW  - Donor-Brücke-Akzeptor Systeme
KW  - Bisborole
KW  - Thiophen
KW  - boroles
KW  - 1,2-azaborinines
KW  - donor–bridge–acceptor systems
KW  - bisboroles
KW  - thiophene
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-178402
ER  - 
TY  - THES
A1  - Welz, Eileen
T1  - Theoretical Investigations on Inorganic, Boron-containing Biradicals with a unique Structure
T1  - Theoretische Untersuchungen von anorganischen, biradikalischen Borverbindungen mit einer einzigartigen Struktur
N2  - In this work, biradical boron containing systems with various structures are investigated to reveal the dependency of the biradical character on the ligated carbene (NHC, CAAC) and the related steric demands of the substituents.
N2  - In dieser Arbeit werden biradikalische Bor-Systeme mit unterschiedlichen Strukturen untersucht, um die Abhängigkeit des biradikalischen Charakter von der Carben-Einheit, die am Bor (NHC, CAAC) gebunden ist, und den sterischen Anspruch der Substituenten zu analysieren.
KW  - Biradical
KW  - Bor
KW  - theoretical chemistry
KW  - SF-DFT
KW  - Benchmark
KW  - CAAC
KW  - NEVPT2
KW  - NHC
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-202598
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TY  - THES
A1  - Deißenberger, Andrea
T1  - Dibortetrahalogenide für die Darstellung neuer borhaltiger Verbindungen in niedrigen Oxidationsstufen
T1  - Diborontetrahalides for the synthesis of novel boron-containing compounds in low oxidation-states
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit konnten nasschemische Synthesen für Dibortetrafluorid und  chlorid ausgehend von Dibortetrabromid entwickelt werden, die durch einfachen Halogenaustausch mit SbF3 bzw. GaCl3 realisiert wurden. In Verbindung mit Arbeiten von Dr. Jonas Müssig zur Synthese von B2I4 gelang die Darstellung aller vier Dibortetrahalogenide mittels einfacher Schlenktechnik basierend auf der Synthese von B2Br4 durch Nöth und Pommerening im Jahr 1981. Dibortetrachlorid konnte mit Phosphanen (PMe3, PCy3 und PPh3) und Singulett-Carbenen (IDipp und MeCAAC) zu den klassischen Bisaddukten 44−46 bzw. 54 und 55 umgesetzt werden. Die Addition eines Isonitrils (CNtBu) an B2Cl4 führte zunächst zur Ausbildung des Bisadduktes 53, allerdings konnte in Lösung eine Umlagerung beobachtet werden, deren Verlauf 11B-NMR-spektroskopisch verfolgt wurde, jedoch nicht final aufgeklärt werden konnte. Durch die Zugabe eines Unterschusses der Lewis-Basen IDipp bzw. PCy3 sollten zunächst Monoaddukte von B2Cl4 dargestellt werden, deren Umsetzung mit einer weiteren Lewis-Base die Synthese asymmetrischer Lewis-Basen-Addukte von B2Cl4 ermöglichen sollte. Die sp2-sp3-Diborane 56 und 57 konnten bei tiefen Temperaturen 11B-NMR-spektroskopisch nachgewiesen werden, allerdings führte eine Abfangreaktion mit diversen Lewis-Basen nicht zu den gewünschten asymmetrischen Addukten. Bei Raumtemperatur konnte eine Folgereaktion von 56 zur Chlorid-verbrückten kationischen Spezies 58 mit einem Tetrachloroborat-Anion beobachtet werden. Im Fall von Dibortetrafluorid konnten keine Lewis-Basen-Addukte (LB = PMe3 und MeCAAC) isoliert werden. Die Reaktivität von B2Cl4 gegenüber ungesättigten Substraten wurde anhand mehrerer literaturbekannter Beispiele (Acetylen, 2-Butin, 3-Hexin, Diphenylacetylen und Bis(trimethylsilyl)acetylen) nachvollzogen und um die terminalen Alkine Propin und 1 Hexin erweitert. Eine selektive Addition von B2Br4 an Dreifachbindungen gelang nicht. Die so erhaltenen Diborylalkene sollten zur Darstellung von 1,2-Diboreten genutzt werden, wobei zunächst über eine von Siebert et al. entwickelte Route die Bis(N,N-dialkylaminochlorboryl)alkene 67g, h, j und k dargestellt wurden. Ein nachfolgender Ringschluss unter reduktiven Bedingungen verlief nur für die Diisopropyl¬amino-substituierten Diborylalkene 67g und j selektiv und lieferte das 1,2-Dihydro-1,2-diboret 71g und das umgelagerte 1,3-Dihydro-1,3-diboret 68j. Der Austausch der Aminosubstituenten gegen Halogenide, der für eine weitere Reduktion zur B-B-Doppelbindung nötig wäre, gelang nicht. Die Umsetzung der Diborylalkene 61 (R = Me), 62 (R = Et) und 65 (R = Ph) mit Singulett-Carbenen (LB = IMe, IiPr, IDipp und MeCAAC) führte zu den chloridverbrückten Monoaddukten 74−76 und 79−81. Alle Verbindungen dieses Typs zeigten in NMR-spektroskopischen Untersuchungen ein sp2- und ein sp3-koordiniertes Borzentrum, welche für die CAAC-stabilisierten Verbindungen auch röntgenkristallografisch nachgewiesen werden konnten. Theoretische Untersuchungen bestätigten die Relevanz des verbrückenden Chloratoms zur Stabilisierung dieser Verbindungen. Für die Stammverbindung der Diborylalkene (59 (R = H)) konnte bei der Umsetzung mit MeCAAC eine unlösliche Verbindung erhalten werden, deren Struktur als Bisaddukt 82 mittels NMR-spektroskopischen Untersuchungen im Festkörper und durch Verbrennungsanalyse bestätigt werden konnte. 
Die Reduktion der CAAC-stabilisierten Diborylalkene 79 und 80 in Gegenwart von MeCAAC führte zu den captodativ-stabilisierten Diborylradikalen 83 und 84, deren Strukturanalyse eine orthogonale Anordnung der C2-Brücke zur B(CAAC)-Einheit offenlegt. Ausführliche EPR-spektroskopische Untersuchungen bei variabler Temperatur und theoretische Berechnungen bestätigen eine schwache Wechselwirkung der beiden Radikalzentren und einen offenschaligen Singulett-Grundzustand mit einem energetisch tiefliegenden Triplett-Zustand (ΔES T = 0.017 kcal mol−1). Der experimentell bestimmte Spin-Spin-Abstand und die Analyse der einfach besetzten Molekülorbitale (SOMO) bestätigen eine Delokalisierung der Spindichte über die NCAAC-CCAAC-B-Einheit. Der Austausch der verbrückenden Einheit und die somit einhergehende Verringerung der Sterik führt zu einer Planarisierung des Moleküls im Festkörper (87). Theoretische Untersuchungen und die Auswertung der strukturellen Parameter ergeben eine Delokalisierung der Elektronendichte über das gesamte planare System. EPR- und NMR-spektroskopische Untersuchungen ergaben dennoch Hinweise auf das Vorliegen einer paramagnetischen Verbindung. Untersuchungen zum Reduktionsverhalten von zweifach CAAC-stabilisiertem 1,4-Bis-(dibromboryl)benzol (97) ergaben die vollständige Enthalogenierung der Borzentren. Im Zuge dessen entstand ein hochreaktives, lineares Borylen, welches eine CH-Aktivierung mit dem Isopropylsubstituenten des CAAC-Liganden eingeht (98). Zur Stabilisierung des Borylens wurde die Reduktion in Gegenwart weiterer Lewis-Basen (Pyridin (Pyr), IiPr, IMeMe, PMe3, CNtBu und CO) durchgeführt, die in der Ausbildung der Diborylene 99−104 resultierten. Die Darstellung einer para-Phenylen-verbrückten Donor-Akzeptor-Verbindung (D: Borylen, A: BMes2) gelang nicht.
N2  - Within the scope of this work, solution-phase syntheses of diborontetrafluoride and  chloride were developed using simple halogen exchange reactions, by reacting the precursor B2Br4 with SbF3 or GaCl3, respectively. In combination with the work of Dr. Jonas Müssig on the synthesis of B2I4, the preparation of all four diborontetrahalides was achieved by usual Schlenk technique, based on the synthesis of diborontetrabromide by Nöth and Pommerening in 1981. Diborontetrachloride was reacted with phosphines (PMe3, PCy3 and PPh3) and singlet carbenes (IDipp and MeCAAC) to yield bisadducts 44, 45, 46, 54 and 55, respectively. Reaction with an isonitrile (CNtBu) initially resulted in the formation of bisadduct 53, which underwent rearrangement in solution. The process was investigated by 11B NMR spectroscopy but was not finally resolved. Addition of a substoichiometric amount of the Lewis bases IDipp and PCy3 was supposed to lead to a monoadduct which should be subsequently reacted with another Lewis base to yield an asymmetric Lewis base adduct of B2Cl4. The sp2-sp3-diboranes 56 and 57 were indeed detected by 11B NMR spectroscopy at low temperatures but could not be trapped by another Lewis base to form the desired asymmetric adducts. At room temperature 56 underwent a follow-up reaction to give the chloride-bridged cationic species 58, supported by a tetrachloroborate anion. In the case of diborontetrafluoride no Lewis base adducts (LB = PMe3 and MeCAAC) could be isolated. The reactivity of B2Cl4 towards unsaturated substrates was confirmed for several literature known examples (acetylene, 2-butyne, 3-hexyne, diphenylacetylene and bis(trimethylsilyl)acetylene) and expanded to the terminal alkynes propyne and 1-hexyne. The addition of B2Br4 to triple bonds was not selective. Those diborylalkenes should be utilized for the syntheses of 1,2-diboretes. Bis(N,N-dialkylaminochloroboryl)alkenes 67g, h, j and k were synthesized according to a route developed by Siebert et al. but the subsequent reductive ring closure was only selective for diborylalkenes bearing diisopropylamino substituents 67g and j, yielding the 1,2-dihydro-1,2-diborete 71g and the rearranged 1,3-dihydro-1,3-diborete 68j.[155] An exchange of the amino substituents for halides, which would have been necessary for a further reduction to yield a B-B double bond, was not possible. Reaction of the diborylalkenes 61 (R = Me), 62 (R = Et) and 65 (R = Ph) with singlet carbenes (LB = IMe, IiPr, IDipp and MeCAAC) led to the chloride-bridged monoadducts 74−76 and 79−81. NMR spectroscopic investigations of those examples showed an sp2- as well as an sp3-hybridized boron atom, which could be structurally determined for the CAAC-stabilized compounds by X-ray crystallography. Theoretical analyses showed the importance of the bridging chloride for the stability of these compounds. Addition of MeCAAC to the parent diborylalkene 59 (R = H) resulted in an insoluble precipitate, whose bisadduct structure 82 was confirmed by solid-state NMR spectroscopy and elemental analysis. 
Reduction of CAAC-stabilized diborylalkenes 79 and 80 in the presence of MeCAAC led to the formation of captodatively stabilized diborylradicals 83 and 84, whose olefinic bridging unit lies perpendicular to the B(CAAC) unit, as shown by X-ray crystallography. Detailed EPR spectroscopic investigations at variable temperature alongside with theoretical studies confirmed a weak interaction of both radical centers and an open shell singlet ground state with a triplet state negligibly higher in energy (ΔES T = 0.017 kcal mol−1). The experimentally determined interspin distance and the analysis of the singly occupied molecular orbitals (SOMO) revealed a delocalization of the spin density over the NCAAC-CCAAC-B π system. Exchange of the bridging unit accompanied by the reduction of steric crowding led to a planarization of the molecule in the solid state (87). Theoretical studies and the evaluation of the structural parameters showed the delocalization of electron density over the entire planar system. EPR and NMR spectroscopic investigations indicated a paramagnetic nature of 87. Reduction of doubly CAAC-stabilized 1,4-bis(dibromoboryl)benzene (97) resulted in complete dehalogenation of the boron centers. As a result, a highly reactive, linear borylene was formed, which underwent CH activation with the isopropyl substituent of the CAAC ligand (98). In order to stabilize the borylene, reductions were performed in the presence of other Lewis bases, such as pyridine (Pyr), IiPr, IMeMe, PMe3, CNtBu and CO, resulting in the formation of diborylenes 99−104. The attempted synthesis of a para-phenylene-bridged donor-acceptor compound (D: borylene, A: BMes2) was not successful.
KW  - Dibortetrahalogenide
KW  - Biradikal
KW  - Borylene
KW  - Borylradikale
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-187758
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TY  - THES
A1  - Paprocki, Valerie Indra Katharina
T1  - Synthese und Reaktivität neuartiger Komplexe mit carbo- und heterocyclischen pi-Liganden
T1  - Synthesis and reactivity of novel complexes featuring carbo- and heterocyclic pi-ligands
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese, Charakterisierung und Reaktivität von Nebengruppen-Metallkomplexen, die mindestens einen pi-koordinierenden Liganden tragen. Im ersten Abschnitt liegt der Fokus auf heteroleptischen Systemen mit carbocyclischen Liganden, zu deren Synthese die gängige Methodik der Salzeliminierung herangezogen wird. Das Metallierungsverhalten dieser Komplexe, sowie die Reaktivität von Komplexen mit reduktionsstabilen funktionellen Gruppen an den Ligandensystemen wird untersucht. Der zweite Abschnitt behandelt die Redox- und Koordinationseigenschaften des CAAC-stabilisierten 1,4 Diborabenzols, wobei Alkali-Metalle, Gruppe 10 Metalle, Lanthanoide, sowie die Actinoide Thorium und Uran untersucht werden.
N2  - The present work deals with the synthesis, characterization and reactivity studies of subgroup metal complexes bearing at least one sandwich-type carbo- or heterocyclic ligand. The first chapter covers studies on the synthesis of heteroleptic sandwich complexes employing the well-established salt-metathesis strategy. The metalation properties as well as the reactivity of the complexes is investigated. The second chapter of this work discusses further studies on the redox and coordination properties of neutral, CAAC-stabilized 1,4-diborabenze. To this end reactions with alkali and group 10 metals, elements of the lanthanides as well as the actinide metals Thorium and Uranium are reviewed.
KW  - Sandwich-Verbindungen
KW  - Metallierung
KW  - Diborabenzolderivate
KW  - Thorium
KW  - Uran
KW  - Sandwich Komplexe
KW  - Diborabenzol
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193707
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TY  - THES
A1  - Liu, Siyuan
T1  - New Avenues in the Reactivity of Borylene Complexes
T1  - Neue Wege in der Reaktivität von Borylenkomplexen
N2  - The thesis is mainly about the reactivities of borylene complexes. Including the investigation of the reaction of base stabilized terminal borylene with elemental chalcogens. On the other hand the are also the reactivity of borylene with bipyridine species is also studies. A C-H activation of the Cp2WH2 using borylene is also discovered. Finally the reaction of a borylene with Lewis acids such as GaCl3 and InBr3 is also studied.
N2  - Die Fragestellung der Arbeit zielte auf die Erforschung der Reaktivität von Borylenkomplexen (20, 22, 43, 50, 90, 104). Reaktionen von Übergangsmetallborylen-Komplexen wurden mit einer Reihe von verschiedenen Reagenzien untersucht, deren Produkte neuartige Bindungsmotive zeigten. Viele der Verbindungen wurden als erste Beispiele ihrer Art isoliert, mit teils sehr ungewöhnlichen strukturellen Eigenschaften. Durch spektroskopische und strukturelle Charakterisierungsmethoden wurden sowohl die Konstitution der Verbindungen bestätigt als auch ihre Bindungsverhältnisse aufgeklärt ...
KW  - borylene
KW  - chalcogen
KW  - Borylene
KW  - Chalkogene
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-184302
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TY  - THES
A1  - Seifert, Bastian
T1  - Multivariate Chebyshev polynomials and FFT-like algorithms
T1  - Multivariate Tschebyschow-Polynome und FFT-artige Algorithmen
N2  - This dissertation investigates the application of multivariate Chebyshev polynomials in the algebraic signal processing theory for the development of FFT-like algorithms for discrete cosine transforms on weight lattices of compact Lie groups. After an introduction of the algebraic signal processing theory, a multivariate Gauss-Jacobi procedure for the development of orthogonal transforms is proven. Two theorems on fast algorithms in algebraic signal processing, one based on a decomposition property of certain polynomials and the other based on induced modules, are proven as multivariate generalizations of prior theorems. The definition of multivariate Chebyshev polynomials based on the theory of root systems is recalled. It is shown how to use these polynomials to define discrete cosine transforms on weight lattices of compact Lie groups. Furthermore it is shown how to develop FFT-like algorithms for these transforms. Then the theory of matrix-valued, multivariate Chebyshev polynomials is developed based on prior ideas. Under an existence assumption a formula for generating functions of these matrix-valued Chebyshev polynomials is deduced.
N2  - Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Anwendung multivariater Tschebyschow-Polynome in der algebraischen Signalverarbeitungstheorie im Hinblick auf die Entwicklung FFT-artiger Algorithmen für diskrete Kosinus-Transformationen auf Gewichts-Gittern kompakter Lie-Gruppen. Nach einer Einführung in die algebraische Signalverarbeitungstheorie wird eine multivariate Gauss-Jacobi Prozedur für die Entwicklung orthogonaler Transformationen bewiesen. Zwei Theoreme über schnelle Algorithmen in der algebraischen Signalverarbeitung, eines basierend auf einer Dekompositionseigenschaft gewisser Polynome, das andere basierend auf induzierten Moduln, werden als multivariate Verallgemeinerungen vorgängiger Theoreme bewiesen. Die Definition multivariater Tschebyschow-Polynome basierend auf der Theorie der Wurzelsysteme wird vergegenwärtigt. Es wird gezeigt, wie man diese Polynome nutzen kann um diskrete Kosinustransformationen auf den Gewichts-Gittern kompakter Lie-Gruppen zu definieren. Des Weiteren wird gezeigt, wie man FFT-artige Algorithmen für diese Transformationen entwickeln kann. Sodann wird die Theorie Matrix-wertiger, multivariater Tschebyschow-Polynome basierend auf vorgängigen Ideen entwickelt. Unter einer Existenz-Annahme wird eine Formel für die erzeugenden Funktionen dieser Matrix-wertigen Tschebyschow-Polynome hergeleitet
KW  - Schnelle Fourier-Transformation
KW  - Čebyšev-Polynome
KW  - Kompakte Lie-Gruppe
KW  - Digitale Signalverarbeitung
KW  - Mehrdimensionale Signalverarbeitung
KW  - Algebraic signal processing
KW  - Algebraische Signalverarbeitung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-206845
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TY  - THES
A1  - Tibken, Catharina Maria
T1  - Die Entwicklung phonologischer Bewusstheit im Vorschulalter - Institutionelle Einflüsse und wechselseitige Zusammenhänge mit phonologischen, frühen schriftsprachlichen und sprachlichen Kompetenzen
T1  - The Development of Phonological Awareness - Institutional Influences and Mutual Relations with Phonological, Early Literacy and Linguistic Competencies
N2  - Phonologische Bewusstheit stellt die Kompetenz dar, Sprache in kleinere Einheiten wie einzelne Silben und Phoneme untergliedern zu können. Sie ist damit eine wichtige Vorläuferfertigkeit für den Schriftspracherwerb.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Entwicklung der phonologischen Bewusstheit während des letzten Kindergartenjahres. Zum einen werden die faktorielle Struktur und die Messinvarianz der phonologischen Bewusstheit im Verlauf des letzten Kindergartenjahres analysiert. Als zweiter Aspekt werden die wechselseitigen Zusammenhänge der phonologischen Bewusstheit mit weiteren phonologischen, frühen schriftsprachlichen und sprachlichen Kompetenzen im Vorschulalter untersucht. Der dritte Aspekt bezieht sich auf die institutionelle Förderung phonologischer Bewusstheit bei Vorschulkindern im Kindergarten. Hier werden die Effekte einer expliziten Förderung durch das Trainingsprogramm „Hören, lauschen, lernen“ (Küspert & Schneider, 2018) und einer impliziten Förderung im Kindergartenalltag sowie inzidentelle Einflüsse durch Erwartungseffekte untersucht.
Zur Untersuchung der Fragestellungen wurde ein längsschnittliches Design mit zwei Messzeitpunkten zu Beginn und Ende des letzten Kindergartenjahres verwendet. Die Stichprobe umfasste 390 Vorschulkinder. Für die statistischen Analysen wurden im Wesentlichen Strukturgleichungsmodelle verwendet.
Die Ergebnisse zur Struktur der phonologischen Bewusstheit zeigten Schwierigkeiten bei der längsschnittlichen Abbildung des Konstrukts im Vorschulalter. Da die Tests zur Erfassung der phonologischen Bewusstheit im weiteren Sinne (auf Reim- und Silbenebene) Deckeneffekte aufwiesen und sich im Vorschulalter insbesondere die phonologische Bewusstheit im engeren Sinne (auf Phonemebene) entwickelt, wurde das latente Konstrukt der phonologischen Bewusstheit im Weiteren ausschließlich durch Messverfahren zur Erfassung der phonologischen Bewusstheit im engeren Sinne modelliert. Zudem ließ sich lediglich schwache Messinvarianz etablieren, sodass die Befunde auf einen qualitativen Wandel des Konstrukts während des letzten Kindergartenjahres hindeuten.
Die Befunde zu Zusammenhängen der phonologischen Bewusstheit mit weiteren phonologischen, frühen schriftsprachlichen und sprachlichen Kompetenzen ergaben komplexe wechselseitige Effekte. Die phonologische Bewusstheit sagte dabei die Entwicklung früher schriftsprachlicher Kompetenzen vorher, während sich die Entwicklung der phonologischen Bewusstheit selbst auch durch grammatikalische Kompetenzen erklären ließ.
Bei den Analysen zur Förderung der phonologischen Bewusstheit im Vorschulalter war insbesondere die explizite Förderung durch „Hören, lauschen, lernen“ (Küspert & Schneider, 2018) effektiv. Für die Effektivität des Programms waren zudem die Implementationsbedingungen im Kindergarten relevant. Hier erwies sich vor allem eine vorherige Schulung der Erzieher(innen) als positiv sowie auch eine Abweichung vom Manual in organisatorischer Hinsicht, sodass das Training nicht täglich, sondern mehrmals pro Woche in größeren Abschnitten stattfand. Auf die implizite Förderung der phonologischen Bewusstheit konnte lediglich indirekt über das Wissen der Erzieher(innen) über Sprach- und frühe Schriftsprachförderung geschlossen werden. Das Wissen der Erzieher(innen) über die Förderung phonologischer Bewusstheit war dabei nicht von Bedeutung für die Kompetenzentwicklung der Kinder. Stattdessen wirkte sich das Wissen über sprachliche Fördermaßnahmen, insbesondere bezüglich Maßnahmen bei Aussprachstörungen, günstig auf die Entwicklung der phonologischen Bewusstheit aus. Neben Effekten einer expliziten und impliziten Förderung der phonologischen Bewusstheit waren auch inzidentelle Effekte aufgrund der Urteile der Erzieher(innen) über die Kompetenzen der Kinder nachweisbar. Auch hier wirkten sich die Einschätzungen der sprachlichen Kompetenzen in den Bereichen Aussprache, Wortschatz und Grammatik auf die Entwicklung der phonologischen Bewusstheit aus, während die Einschätzung der phonologischen Bewusstheit selbst durch die Erzieher(innen) die weitere Entwicklung nicht vorhersagen konnte.
Insgesamt sprechen die Befunde für komplexe Zusammenhänge der phonologischen Bewusstheit mit weiteren phonologischen, frühen schriftsprachlichen und sprachlichen Kompetenzen, die auch bei der Konzeption von Fördermaßnahmen berücksichtigt werden sollten.
N2  - Phonological awareness represents the ability to subdivide language into smaller units such as individual syllables and phonemes. It is therefore an important precursor for the acquisition of written language.
The present work examines the development of phonological awareness during the last year of kindergarten: First, we analyzed the factorial structure and the measurement invariance of phonological awareness during the last year of kindergarten. Second, we examined the mutual relations of phonological awareness with further phonological, early literacy and linguistic competencies in preschool age. Third, we examined influences on the development of phonological awareness in preschool children in kindergarten. We analyzed the effects of an explicit phonological training program ("Hören, lauschen, lernen"; Küspert & Schneider, 2018), an implicit facilitation of phonological awareness via daily routines in kindergarten, and incidental influences on phonological awareness like expectancy effects.
Our longitudinal design consisted of two measurement points at the beginning and the end of the last year of kindergarten. The sample included 390 preschool children. For the statistical analyses, we mainly used structural equation modelling.
The results regarding the structure of phonological awareness showed only a limited stability of the construct in preschool age. Whereas we found ceiling effect for phonological awareness in the broad sense (at rhyme and syllable level), we found a development of phonological awareness in the narrow sense (at phoneme level) in children in preschool age. In further analyses, we consequently measured the latent construct of phonological awareness only using tests of phonological awareness in the narrow sense. In addition, we could only establish weak measurement invariance, so that the findings indicate a qualitative change in the construct of phonological awareness during the last year of kindergarten.
We found complex relations between phonological awareness and other phonological, early literacy, and linguistic competencies. Phonological awareness predicted the development of early literacy skills, while the development of phonological awareness itself could incrementally be explained by grammatical competencies.
Regarding institutional measures to promote phonological awareness in preschool age, the explicit training program (Küspert & Schneider, 2018) proved to be particularly effective. Moreover, the implementation conditions in kindergarten were also relevant for the effectiveness of the program. Above all, a previous training of the educators proved to be positive as well as a deviation from the training manual in organizational terms, in the sense that the training did not take place daily, but several times a week in larger sections. We inferred the content and the extent of the implicit measures to promote phonological awareness in daily kindergarten life indirectly from the educators' knowledge, how to promote language and early written language. The educators’ knowledge about measures to promote phonological awareness was not important for the development of children's competencies. Instead, knowledge about measures to promote linguistic competencies, particularly those competencies related to speech sound disorders, had a beneficial effect on the development of phonological awareness. In addition to the effects of explicit and implicit measures to promote phonological awareness, incidental effects based on the educators' judgments about the children's competencies were also evident. Again, the assessment of linguistic competencies in the areas of pronunciation, vocabulary and grammar had an impact on the development of phonological awareness, while the educators' judgments of the children's phonological awareness itself could not predict the further phonological development.
Overall, the findings suggest complex relationships of phonological awareness with further phonological, early literacy and linguistic competencies, which should be taken into account when designing measures to promote phonological awareness.
KW  - Phonologische Bewusstheit
KW  - Vorschulalter
KW  - Faktorielle Struktur
KW  - Zusammenhänge
KW  - Förderung
KW  - Vorschulkind
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-208056
ER  - 
TY  - THES
A1  - Roth, Daniel
T1  - Intrapersonal, Interpersonal, and Hybrid Interactions in Virtual Reality
T1  - Intrapersonelle, Interpersonelle und Hybride Interaktionen in Virtual Reality
N2  - Virtual reality and related media and communication technologies have a growing
impact on professional application fields and our daily life. Virtual environments
have the potential to change the way we perceive ourselves and how we interact
with others. In comparison to other technologies, virtual reality allows for the
convincing display of a virtual self-representation, an avatar, to oneself and also to
others. This is referred to as user embodiment. Avatars can be of varying realism
and abstraction in their appearance and in the behaviors they convey. Such userembodying
interfaces, in turn, can impact the perception of the self as well as
the perception of interactions. For researchers, designers, and developers it is of
particular interest to understand these perceptual impacts, to apply them to therapy,
assistive applications, social platforms, or games, for example. The present thesis
investigates and relates these impacts with regard to three areas: intrapersonal
effects, interpersonal effects, and effects of social augmentations provided by the
simulation.
With regard to intrapersonal effects, we specifically explore which simulation
properties impact the illusion of owning and controlling a virtual body, as well
as a perceived change in body schema. Our studies lead to the construction of
an instrument to measure these dimensions and our results indicate that these
dimensions are especially affected by the level of immersion, the simulation latency,
as well as the level of personalization of the avatar.
With regard to interpersonal effects we compare physical and user-embodied social
interactions, as well as different degrees of freedom in the replication of nonverbal
behavior. Our results suggest that functional levels of interaction are maintained,
whereas aspects of presence can be affected by avatar-mediated interactions, and
collaborative motor coordination can be disturbed by immersive simulations.
Social interaction is composed of many unknown symbols and harmonic patterns
that define our understanding and interpersonal rapport. For successful virtual
social interactions, a mere replication of physical world behaviors to virtual environments
may seem feasible. However, the potential of mediated social interactions
goes beyond this mere replication. In a third vein of research, we propose and
evaluate alternative concepts on how computers can be used to actively engage in
mediating social interactions, namely hybrid avatar-agent technologies. Specifically,
we investigated the possibilities to augment social behaviors by modifying and
transforming user input according to social phenomena and behavior, such as nonverbal
mimicry, directed gaze, joint attention, and grouping. Based on our results
we argue that such technologies could be beneficial for computer-mediated social
interactions such as to compensate for lacking sensory input and disturbances in
data transmission or to increase aspects of social presence by visual substitution or
amplification of social behaviors.
Based on related work and presented findings, the present thesis proposes the
perspective of considering computers as social mediators. Concluding from prototypes
and empirical studies, the potential of technology to be an active mediator of social
perception with regard to the perception of the self, as well as the perception of
social interactions may benefit our society by enabling further methods for diagnosis,
treatment, and training, as well as the inclusion of individuals with social disorders.
To this regard, we discuss implications for our society and ethical aspects. This
thesis extends previous empirical work and further presents novel instruments,
concepts, and implications to open up new perspectives for the development of
virtual reality, mixed reality, and augmented reality applications.
N2  - Virtual Reality und weitere Medien- und Kommunikationstechnologien haben einen
wachsenden Einfluss auf professionelle Anwendungsbereiche und unseren Alltag.
Virtuelle Umgebungen haben das Potenzial, Einfluss darauf zu nehmen, wie Mensche
sich selbst wahrnehmen und wie sie mit anderen umgehen. Im Vergleich zu
anderen Technologien ermöglicht Virtual Reality die überzeugende Visualisierung
einer virtuellen Selbstdarstellung, eines Avatars, sichtbar für den Nutzer/die
Nutzerin selbst aber auch für andere. Dies bezeichnet man als Nutzerverk¨orperung.
Avatare können von unterschiedlichem Realismus und Abstraktion in Bezug auf
ihr Aussehen sowie der Darstellung von Verhaltensweisen geprägt sein. Solche
nutzerverkörpernde Schnittstellen wiederum können die Wahrnehmung des Selbst
sowie die Wahrnehmung von Interaktionen beeinflussen. Für Forscher/-innen,
Designer/-innen und Entwickler/-innen ist es von besonderem Interesse, diese
Wahrnehmungseffekte zu verstehen, um sie beispielsweise auf Therapie, assistive
Anwendungen, soziale Plattformen oder Spiele anzuwenden. Die vorliegende
Arbeit untersucht und bezieht sich auf diese Auswirkungen in drei Bereichen: intrapersonelle
Effekte, zwischenmenschliche Effekte sowie Effekte durch soziale
Augmentierungen, die durch die Simulation bereitgestellt werden.
Im Hinblick auf intrapersonelle Effekte widmet sich die vorliegende Arbeit insbesondere
der Frage, welche Simulationseigenschaften die Illusion des Besitzens/Innehabens
und der Kontrolle eines virtuellen Körpers sowie eine wahrgenommene
Veränderung des Körperschemas beeinflussen. Die vorgestellten Studien führen
zur Konstruktion eines Instruments zur Erfassung dieser Dimensionen und die
Ergebnisse zeigen, dass die empfundene Verkörperung besonders von dem Grad
der Immersion, der Simulationslatenz sowie dem Grad der Personalisierung des
Avatars abhängt.
Im Hinblick auf zwischenmenschliche Effekte vergleicht diese Dissertation physische
(realweltliche) und virtuelle soziale Interaktionen sowie unterschiedliche
Freiheitsgrade in der Replikation nonverbalen Verhaltens. Die Ergebnisse deuten
darauf hin, dass die funktionalen Ebenen der Interaktion aufrechterhalten werden,
während Aspekte der Präsenz durch avatarvermittelte Interaktionen beeinflusst
werden und die kollaborative motorische Koordination durch immersive Simulationen
gestört werden kann.
Die soziale Interaktion besteht aus vielen unbekannten Symbolen und harmonischen
Mustern, die das menschliche Verst¨andnis und zwischenmenschliche Beziehungen
definieren. Für erfolgreiche virtuelle soziale Interaktionen mag eine bloße
Replikation von physikalischenWeltverhaltensweisen auf virtuelle Umgebungen
m¨oglich erscheinen. Das Potenzial computervermittelter sozialer Interaktionen
geht jedoch über diese bloße Replikation hinaus. Im dritten Bereich dieser Arbeit
werden alternative Konzepte vorgeschlagen und evaluiert, wie Computer genutzt werden können, um eine aktive Rolle in sozialen Interaktionen einzunehmen. Diese
Technologien werden als hybride Avatar-Agenten-Technologien definiert. Insbesondere
wird untersucht, welche Möglichkeiten das soziale Verhalten zu erweitern
emtstehen, indem die Verhaltensweisen der Benutzer/-innen entsprechend sozialer
Ph¨anomene und Verhaltensweisen modifiziert und transformiert werden. Beispiele
sind die nonverbale Spiegelung, der Fokus des Blicks, eine gemeinsame Aufmerksamkeit
und die Gruppenbildung. Basierend auf den Ergebnissen argumentiert
diese Arbeit, dass solche Technologien für computervermittelte soziale Interaktionen
von Vorteil sein könnten, beispielsweise zum Ausgleich fehlender Sensorik,
Störungen bei der Datenübertragung oder zur Verbesserung sozialer Präsenz durch
visuelle Substitution oder Verstärkung des sozialen Verhaltens. Basierend auf verwandten
Arbeiten und präsentierten Ergebnissen wird abgeleitet, dass Computer als
soziale Mediatoren fungieren können. Ausgehend von Prototypen und empirischen
Studien kann das Potenzial der Technologie, ein aktiver Vermittler in Bezug auf
dieWahrnehmung des Selbst sowie dieWahrnehmung sozialer Interaktionen zu
sein, unserer Gesellschaft zugutekommen. Dadurch können beispielsweise weitere
Methoden zur Diagnose, der Behandlung und Ausbildung sowie der Inklusion von
Menschen mit sozialen Störungen ermöglicht werden. In diesem Zusammenhang
werden die Auswirkungen auf unsere Gesellschaft und ethische Aspekte diskutiert.
Diese Arbeit erweitert frühere empirische Arbeiten und präasentiert darüber
hinaus neue Instrumente, Konzepte und Implikationen, um neue Perspektiven
für die Entwicklung von Virtual Reality, Mixed Reality und Augmented Reality
Anwendungen zu beleuchten.
KW  - Virtuelle Realität
KW  - Mensch-Maschine-Kommunikation
KW  - virtual embodiment
KW  - virtual social interaction
KW  - hybrid avatar-agent systems
KW  - collaborative interaction
KW  - avatars
KW  - virtual reality
KW  - augmented reality
KW  - social artificial intelligence
KW  - Avatar <Informatik>
KW  - Künstliche Intelligenz
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-188627
ER  - 
TY  - THES
A1  - Merz, Julia
T1  - C-H Borylation: A Route to Novel Pyrenes and Perylenes and the Investigation of their Excited States and Redox Properties
T1  - C-H Borylierung: Eine Route zu neuen Pyrenen und Perylenen und die Untersuchung der angeregten Zustände und Redoxeigenschaften
N2  - Pyrene is a polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) that has very interesting photophysical properties which make it suitable for a broad range of applications. The 2,7-positions of pyrene are situated on nodal planes in both the HOMO and LUMO. Hence, electrophilic reactions take place at the 1-, 3-, 6-, and 8-positions. The goal of this project was to develop novel pyrene derivatives substituted at the 2- and 2,7-positions, with very strong donors or/and acceptors, to achieve unprecedented properties and to provide a deeper understanding of how to control the excited states and redox properties. For that reason, a julolidine-type moiety was chosen as a very strong donor, giving D-π and D-π-D systems and, with Bmes2 as a very strong acceptor, D-π-A system. These compounds exhibit unusual photophysical properties such as emission in the green region of the electromagnetic spectrum in hexane, whereas all other previously reported pyrene derivatives substituted at the 2,7-positions show blue luminescence. Furthermore, spectroelectrochemical measurements suggest very strong coupling between the substituents at the 2,7-positions of pyrene in the D-π-D system. Theoretical studies show that these properties result from the very strong julolidine-type donor and Bmes2 acceptor coupling efficiently to the pyrene HOMO-1 and LUMO+1, respectively. Destabilization of the former and stabilization of the latter lead to an orbital shuffle between HOMO and HOMO 1, and LUMO and LUMO+1 of pyrene. Consequently, the S1 state changes its nature sufficiently enough to gain higher oscillator strength, and the photophysical and electrochemical properties are then greatly influenced by the substituents. 
In another project, further derivatives were synthesized with additional acceptor moieties at the K-region of pyrene. These target derivatives exhibit strong bathochromically shifted absorption maxima (519-658 nm), which is a result of the outstanding charge transfer character introduced into the D-π-D pyrene system through the additional acceptor moiety at the K-region. Moreover, emission in the red to NIR region with an emission maximum at 700 nm in CH2Cl2 is detected. The excited state lives unusual long for K-region substituted pyrenes; however, such a lifetime is rather typical for 2,7-substituted pyrene derivatives. 
The polycyclic aromatic hydrocarbon perylene, especially perylene diimide, has received considerable attention in recent years and has found use in numerous applications such as dyes, pigments and semiconductors. Nevertheless, it is of fundamental importance to understand how to modulate the electronic and photophysical properties of perylene depending on the specific desired application. Perylenes without carboxyimide groups at the peri positions are much less well studied due to the difficulties in functionalizing the perylene core directly. In particular, only ortho heteroatom substituted perylenes have not been reported thus far (exception: (Bpin)4-Per was already reported by Marder and co-workers). Thus, the effect of substituents on the ortho positions of the perylene core has not been investigated. 
Two perylene derivatives were synthesized that bear four strong diphenylamine donor or strong Bmes2 acceptor moieties at the ortho positions. These compounds represent the first examples of perylenes substituted only at the ortho positions with donors or acceptors. 
The investigations show that the photophysical and electronic properties of these derivatives are unique and different compared to the well-studied perylene diimides. Thus, up to four reversible reductions or oxidations are possible, which is unprecedented for monomeric perylenes. Furthermore, the photophysical properties of these two ortho-substituted derivatives are unusual compared to reported perylenes on many regards. Thus, large Stokes shifts are obtained, and the singlet excited state of these derivatives lives remarkably long with intrinsic lifetimes of up to 94 ns.
In a cooperation with Dr. Gerard P. McGlacken at University College Cork in Ireland, different quinolones were borylated using an iridium catalyst system to study the electronic and steric effect of the substrates. It was possible to demonstrate that the Ir-catalyzed borylation with the dtbpy ligand allows the direct borylation of various 4-quinolones at the 6- and 7-positions. Thus, later stage functionalization is possible with this method and more highly functionalized quinolones are also compatible with this mild reaction conditions.
N2  - Pyren ist ein polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoff (PAK) mit sehr interessanten photophysikalischen Eigenschaften, der sich daher für ein breites Anwendungsspektrum eignet. Die 2,7-Positionen von Pyren befinden sich sowohl im HOMO als auch im LUMO auf Knotenebenen. Daher finden elektrophile Reaktionen an den 1-, 3-, 6- und 8-Positionen statt. Das Ziel dieses Projekts war die Entwicklung neuer Pyrenderivate, die an den 2- und 2,7-Positionen substituiert sind und sehr starke Donoren oder / und Akzeptoren aufweisen, um beispiellose Eigenschaften zu erzielen und ein tiefgreifenderes Verständnis für die Steuerung der angeregten Zustände und Redoxzustände zu erhalten. Aus diesem Grund wurde die Julolidin-Einheit als sehr starker Donor gewählt um D-π und D-π-D -Systeme zu entwickeln und mit Bmes2 als sehr starker Akzeptor wurde ein D-π-A System entwickelt.
Diese Verbindungen zeigen ungewöhnliche photophysikalische Eigenschaften wie die Emission im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums in Hexan, während alle anderen zuvor beschriebenen Pyrenderivate, die an den 2,7-Positionen substituiert sind, blaue Lumineszenz zeigen. Darüber hinaus legen spektroelektrochemische Messungen eine unerwartet starke Kopplung zwischen den Substituenten an den 2,7-Positionen von Pyren im D-π-D-System nahe. Theoretische Studien zeigen, dass diese Eigenschaften aus der sehr starken Kopplung zwischen dem Julolidin-Donor und Bmes2-Akzeptor mit dem Pyren HOMO-1 bzw. LUMO + 1 resultieren. Die Destabilisierung des Ersteren und die Stabilisierung des Letzteren führen zu einem Orbital-Shuffle zwischen HOMO und HOMO-1 und LUMO und LUMO+1 von Pyren. Folglich ändert der S1-Zustand seinen Charakter ausreichend, um eine höhere Oszillatorstärke zu erzielen. Die photophysikalischen und elektrochemischen Eigenschaften werden damit stark von den Substituenten beeinflusst.
In einem weiteren Projekt wurden weitere Derivate mit zusätzlichen Akzeptoreinheiten in der K-Region von Pyren synthetisiert. Alle Zielderivate weisen starke bathochrom verschobene Absorptionsmaxima (519-658 nm) auf, was auf den hervorragenden Ladungstransfercharakter zurückzuführen ist, der durch die zusätzliche Akzeptoreinheit in der K-Region in das D-π-D-Pyrensystem eingeführt wurde. Emission im Rot-NIR-Bereich mit einem Emissionsmaximum bei 700 nm in CH2Cl2 wurde sogar detektiert. Der angeregte Zustand ist ungewöhnlich langlebig für K-substituierte Pyrene, diese sind jedoch typisch für 2,7-substituierte Pyrenderivate.
Der polycyclische aromatische Kohlenwasserstoff Perylen, insbesondere Perylendiimid, erlangte in den letzten Jahren beträchtliche Aufmerksamkeit und fand Verwendung in zahlreichen Anwendungen wie Farbstoffen, Pigmenten oder Halbleitern. Dennoch ist es von grundlegender Bedeutung zu verstehen, wie die elektronischen und photophysikalischen Eigenschaften von Perylen in Abhängigkeit von der spezifischen gewünschten Anwendung moduliert werden können. Perylene ohne Carboxyimidgruppen an den Peripositionen sind aufgrund der Schwierigkeiten bei der direkten Funktionalisierung des Perylenkerns bislang kaum untersucht worden. Ziel dieses Projektes war es den bisher unbekannten Einfluss von Substituenten auf die ortho-Positionen des Perylenkerns zu untersuchen.
Es wurden zwei Perylenderivate synthetisiert, die an den ortho-Positionen vier starke Diphenylamin-Donor oder vier starke Bmes2-Akzeptor-Einheiten aufweisen. Diese Verbindungen stellen die ersten Beispiele für Perylene dar, die nur an den ortho-Positionen mit Donoren oder Akzeptoren substituiert sind.
Die Untersuchungen zeigen, dass die photophysikalischen und elektronischen Eigenschaften dieser Derivate im Vergleich zu den gut untersuchten Perylendiimiden einzigartig sind. Somit sind bis zu vier reversible Reduktionen oder Oxidationen dieser Verbindungen möglich, was für monomere Perylene bisher beispiellos ist. Darüber hinaus sind die photophysikalischen Eigenschaften dieser beiden ortho-substituierten Derivate in vielerlei Hinsicht ungewöhnlich im Vergleich zu den bekannten Perylenen. Durch Substitution an den ortho-Positionen werden große Stokes-Verschiebungen erhalten und der Singulett-angeregte Zustand unserer Derivate ist mit intrinsischen Lebensdauern von bis zu 94 ns bemerkenswert lang. 
In Zusammenarbeit mit Dr. Gerard P. McGlacken vom University College Cork in Irland wurden verschiedene Quinolone mittels eines Iridium-Katalysatorsystems boryliert, um die elektronische und sterische Kontrolle der Substrate zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die Ir-katalysierte Borylierung mit dem dtbpy-Liganden die direkte Borylierung verschiedener 4-Quinolone in 6- und 7-Position ermöglicht. Somit ist mit dieser Methode eine spätere Funktionalisierung möglich, und höher funktionalisierte Quinolone sind mit diesen milden Reaktionsbedingungen auch kompatibel.
KW  - Pyren
KW  - Perylen
KW  - Pyrene
KW  - Perylene
KW  - Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
KW  - Fluorescene
KW  - PAK
KW  - Fluoreszenz
KW  - Borylierung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185226
ER  - 
TY  - THES
A1  - Maier, Philipp
T1  - Synthese und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen sterisch überfrachteter Sternmesogene mit hexasubstituiertem Benzolkern und ihrer Wirt-Gast-Mesogene
T1  - Synthesis and structure-property relationships of sterically crowded star mesogens with a hexasubstituted benzene core and their host-guest mesogens
N2  - Die vorliegende Dissertation befasst sich mit den Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von sternförmigen Mesogenen mit kontrollierbaren Konformationen in den LC-Phasen. Zunächst sollte mithilfe verschiedener Moleküldesigns geklärt werden, wie eine Faltung der Arme verhindert werden kann, und somit, ob sternförmige Konformationen in den kolumnaren Packungen realisiert werden können. Hierzu wurde erfolgreich eine Bibliothek von dreiarmigen Amidsternen, semiflexiblen Oligoestersternen mit hexasubstituiertem Benzolkern und formtreuen hexasubstituierten Benzolen synthetisiert. Die besondere Herausforderung bei der Darstellung letzterer lag in der C3-Symmetrie der Verbindungen und konnte durch Optimierung der Synthesestrategie mittels aufeinander folgender Wittig-Horner- und Suzuki-Reaktionen in einem divergenten Ansatz gemeistert werden. Ein herausragendes Ergebnis ist die Flüssigkristallinität dieser formtreuen hexasubstituierten Strukturen, wenn sie mindestens neun bzw. zwölf periphere Ketten besitzen. Die detaillierte Auswertung der Kolumnendurchmesser mithilfe von äquatorialen Reflexen sowie der Dichte und der meridionalen Beugungsmuster zeigen, dass lediglich für die formtreuen hexasubstituierten Benzolderivate eine Faltung verhindert werden kann. Intrinsische Freiräume (Kävitäten) zwischen den Oligo(phenylenvinylen)-Armen werden durch außergewöhnliche Dimerenbildung und helikale Packung der Moleküle kompensiert.
In die Kavitäten der Trispyridylverbindungen können Carbonsäure-funktionalisierte Gäste unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken eingelagert werden. Mit zunehmender Gastkonzentration wird die helikale Dimerphase des Wirts kontinuierlich in eine neue kolumnare Phase von monomeren Supermesogenen ohne helikale Struktur umgewandelt. Da die Gäste in den Supermesogenen vollständig von den Oligo(phenylenvinylen)-Armen und den aliphatischen Ketten umschlossen sind, handelt es sich bei der Wirtverbindung erstmals um einen flüssigkristallinen Endorezeptor mit drei Bindungsstellen. Das Sternmesogen mit größeren intrinsischen Freiräumen ermöglicht die Einlagerung von funktionalen Bausteinen wie z.B. Anthracenchromophoren. Aus Untersuchungen mittels Festkörper-NMR- und Fluoreszenzspektroskopie geht hervor, dass sich die Mesophase mit drei Anthracengästen langsam in eine doppelt nanosegregierte Struktur umwandelt, in der intrakolumnar Oligo(phenylenvinylen)-Arme und Anthracene Seite an Seite segregiert stapeln und so segmentierte Kolumnen bilden. Diese Art von doppelter Nanosegregation offenbart das Potential des verwendeten Moleküldesigns im Bezug auf die Entwicklung mesomorpher Multikabelstrukturen.
Im Vergleich zu den Supermesogenen weisen die analogen Sternverbindungen mit kovalent gebundenen Pseudogästen um über 100 °C höhere Klärpunkte auf, was unter Berücksichtigung der strukturellen Ähnlichkeit der kolumnaren Phasen und der ähnlichen Mischungsenthalpien in unterschiedlichen Werten der Mischungsentropie begründet liegen muss. Der Vergleich mit einer 1:3-Mischung ohne spezifische Wirt-Gast-Wechselwirkung bestätigt in diesem Zusammenhang den Einfluss der Bindungsart der Gäste auf die Mesophasenstabilität. Die Klärtemperaturen der Sternmesogene lassen sich folglich über die Art der Bindung der Gastmoleküle kontrollieren. Dies ist vor allem für die Orientierung kolumnarer Phasen in dünnen Filmen großer funktionaler Mesogene, die häufig erst bei sehr hohen Temperaturen unter Zersetzung in die isotrope Phase übergehen, interessant.
N2  - This dissertation examines the structure-property relationships of star-shaped mesogens with controllable conformations in the LC phases. First it should be clarified by means of different molecular designs, how a folding of the arms can be prevented, and thus, if reliable star-shaped conformations can be realized in the columnar stacks. For this reason, a library of three-armed amide stars, semi-flexible oligoester stars with a hexasubstituted benzene core and shape-persistent hexasubstituted benzenes was successfully synthesized. The particular challenge in the preparation of the latter was the C3-symmetry of the compounds and could be accomplished by optimizing the synthetic strategy using subsequently Wittig-Horner and Suzuki reactions in a divergent route. An outstanding result is the liquid crystallinity of these shape-persistent hexasubstituted structures, if they contain at least nine or twelve peripheral chains. The detailed evaluation of the column diameters, using equatorial reflections, as well as the density and the meridional scattering patterns shows that only the shape-persistent hexasubstituted benzene derivatives can be prevented from folding. Intrinsic free spaces (cavities) between the oligo(phenylenevinylene) arms are compensated by exceptional dimer formation and helical packing of the molecules.
Carboxylic acid functionalized guests can be incorporated into the cavities of the trispyridyl compounds by forming hydrogen bonds. Upon increasing the guest concentration the helical dimer phase of the host is continuously converted into a new columnar phase of monomeric supermesogens without a helical structure. Since the guests of the supermesogens are entirely enclosed by the oligo(phenylenevinylene) arms and the aliphatic chains, the host compound is the first liquid crystalline endoreceptor with three binding sites. The star mesogen with larger intrinsic free spaces facilitates the incorporation of functional building blocks such as anthracene chromophores. Investigations by solid state NMR and fluorescence spectroscopy uncovered that the mesophase with three anthracene guests slowly converts into a double nanosegregated structure in which oligo(phenylenevinylene) arms und anthracenes stack side by side and thus form segmented columns. This type of double nanosegregation reveals the potential of the molecular design used with respect to the development of mesomorphic multi cable structures.
In comparison to the supermesogens the analog star compounds with covalently bound pseudo guests exhibit more than 100 °C higher clearing points. Considering the structural similarity and the similar mixing enthalpy this must be due to different values of the mixing entropy. In this context, the comparison with a 1:3 mixture without any specific host-guest interaction confirms the influence of the binding mode of the guests on the mesophase stability. As a consequence, the clearing temperatures of the star mesogens can be controlled by the binding mode of the guest molecules. This is particularly interesting for the orientation of columnar phases in thin films of large functional mesogens which frequently transform into the isotropic phase at very high temperatures under decomposition.
KW  - Thermotroper Flüssigkristall
KW  - Columnare Phase
KW  - Supramolekül
KW  - Sternmesogen
KW  - Endorezeptor
KW  - Wirt-Gast-Mesogen
KW  - Nanosegregation
KW  - Raumfüllung
KW  - star mesogen
KW  - endoreceptor
KW  - host-guest mesogen
KW  - nanosegregation
KW  - space filling
KW  - Mesogen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185274
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hörmann, Markus
T1  - Analyzing and fostering students' self-regulated learning through the use of peripheral data in online learning environments
T1  - Analyse und Förderung des selbstgesteuerten Lernens durch die Verwendung von peripheren Daten in Online-Lernumgebungen
N2  - Learning with digital media has become a substantial part of formal and informal educational processes and is gaining more and more importance. Technological progress has brought overwhelming opportunities for learners, but challenges them at the same time. Learners have to regulate their learning process to a much greater extent than in traditional learning situations in which teachers support them through external regulation. This means that learners must plan their learning process themselves, apply appropriate learning strategies, monitor, control and evaluate it. These requirements are taken into account in various models of self-regulated learning (SRL). Although the roots of research on SRL go back to the 1980s, the measurement and adequate support of SRL in technology-enhanced learning environments is still not solved in a satisfactory way. An important obstacle are the data sources used to operationalize SRL processes. In order to support SRL in adaptive learning systems and to validate theoretical models, instruments are needed which meet the classical quality criteria and also fulfil additional requirements. Suitable data channels must be measurable "online", i.e., they must be available in real time during learning for analyses or the individual adaptation of interventions. Researchers no longer only have an interest in the final results of questionnaires or tasks, but also need to examine process data from interactions between learners and learning environments in order to advance the development of theories and interventions. In addition, data sources should not be obtrusive so that the learning process is not interrupted or disturbed. Measurements of physiological data, for example, require learners to wear measuring devices. Moreover, measurements should not be reactive. This means that other variables such as learning outcomes should not be influenced by the measurement. Different data sources that are already used to study and support SRL processes, such as protocols on thinking aloud, screen recording, eye tracking, log files, video observations or physiological sensors, meet these criteria to varying degrees. One data channel that has received little attention in research on educational psychology, but is non-obtrusive, non-reactive, objective and available online, is the detailed, timely high-resolution data on observable interactions of learners in online learning environments. This data channel is introduced in this thesis as "peripheral data". It records both the content of learning environments as context, and related actions of learners triggered by mouse and keyboard, as well as the reactions of learning environments, such as structural or content changes. Although the above criteria for the use of the data are met, it is unclear whether this data can be interpreted reliably and validly with regard to relevant variables and behavior.
Therefore, the aim of this dissertation is to examine this data channel from the perspective of SRL and thus further close the existing research gap. One development project and four research projects were carried out and documented in this thesis.
N2  - Lernen mit digitalen Medien ist ein substantieller Bestandteil formeller und informeller Bildungsprozesse geworden und gewinnt noch immer an Bedeutung. Technologischer Fortschritt hat überwältigende Möglichkeiten für Lernende geschaffen, stellt aber gleichzeitig auch große Anforderungen an sie. Lernende müssen ihren Lernprozess sehr viel stärker selbst regulieren als in traditionellen Lernsituationen, in denen Lehrende durch externe Regulation unterstützen. Das heißt, Lernende müssen ihren Lernprozess selbst planen, geeignete Lernstrategien anwenden, ihn überwachen, steuern und evaluieren. Diesen Anforderungen wird in verschiedenen Modellen des selbst-regulierten Lernens (SRL) Rechnung getragen. Obwohl die Wurzeln der Forschung zu SRL bis in die 1980er Jahren zurück reichen, ist die Messung und adäquate Unterstützung von SRL in technologie-gestützten Lernumgebungen noch immer nicht zufriedenstellend gelöst. Eine wichtige Hürde sind dabei die Datenquellen, die zur Operationalisierung von SRL-Prozessen herangezogen werden. Um SRL in adaptiven Lernsystemen zu unterstützen und theoretische Modelle zu validieren, werden Instrumente benötigt, die klassischen Gütekriterien genügen und darüber hinaus weitere Anforderungen erfüllen. Geeignete Datenkanäle müssen „online“ messbar sein, das heißt bereits während des Lernens in Echtzeit für Analysen oder die individuelle Anpassung von Interventionen zur Verfügung stehen. Forschende interessieren sich nicht mehr nur für die Endergebnisse von Fragebögen oder Aufgaben, sondern müssen auch Prozessdaten von Interaktionen zwischen Lernenden und Lernumgebungen untersuchen, um die Entwicklung von Theorien und Interventionen voranzutreiben. 
Zudem sollten Datenquellen nicht intrusiv sein, sodass der Lernprozess nicht unterbrochen oder gestört wird. Dies ist zum Beispiel bei Messungen physiologischer Daten der Fall, zu deren Erfassung die Lernenden Messgeräte tragen müssen. Außerdem sollten Messungen nicht reaktiv sein – andere Variablen (z.B. der Lernerfolg) sollten also nicht von der Messung beeinflusst werden. Unterschiedliche Datenquellen die zur Untersuchung und Unterstützung von SRL-Prozessen bereits verwendet werden, wie z.B. Protokolle über lautes Denken, Screen-Recording, Eye Tracking, Log-Files, Videobeobachtungen oder physiologische Sensoren erfüllen diese Kriterien in jeweils unterschiedlichem Ausmaß. Ein Datenkanal, dem in der pädagogische-psychologischen Forschung bislang kaum Beachtung geschenkt wurde, der aber nicht-intrusiv, nicht-reaktiv, objektiv und online verfügbar ist, sind detaillierte, zeitlich hochauflösende Daten über die beobachtbare Interkation von Lernenden in online Lernumgebungen. Dieser Datenkanal wird in dieser Arbeit als „peripheral data“ eingeführt. Er zeichnet sowohl den Inhalt von Lernumgebungen als Kontext auf, als auch darauf bezogene Aktionen von Lernenden, ausgelöst durch Maus und Tastatur, sowie die Reaktionen der Lernumgebungen, wie etwa strukturelle oder inhaltliche Veränderungen. Zwar sind die oben genannten Kriterien zur Nutzung der Daten erfüllt, allerdings ist unklar, ob diese Daten auch reliabel und valide hinsichtlich relevanten Variablen und Verhaltens interpretiert werden können.
Ziel dieser Dissertation ist es daher, diesen Datenkanal aus Perspektive des SRL zu untersuchen und damit die bestehende Forschungslücke weiter zu schließen. Dafür wurden eine Entwicklungs- sowie vier Forschungsarbeiten durchgeführt und in dieser Arbeit dokumentiert.
KW  - Selbstgesteuertes Lernen
KW  - Computerunterstütztes Lernen
KW  - self-regulated learning
KW  - process analysis
KW  - online learning
KW  - mouse tracking
KW  - keyboard tracking
KW  - learning
KW  - selfregulated
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-180097
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brzoska, Jan
T1  - Market forecasting in China: An Artificial Neural Network approach to optimize the accuracy of sales forecasts in the Chinese automotive market
T1  - Marktprognosen in China: Einsatz eines Künstlichen Neuronalen Netzes zur Optimierung der monatlichen Absatzprognosequalität im chinesischen Automobilmarkt
N2  - Sales forecasts are an essential determinant of operational planning in entrepreneurial organizations. However, in China, as in other emerging markets, monthly sales forecasts are particularly challenging for multinational automotive enterprises and suppliers. A chief reason for this is that conventional approaches to sales forecasting often fail to capture the underlying market dynamics. To that end, this dissertation investigates the application of Artificial Neural Networks with an implemented backpropagation algorithm as a more “unconventional” sales forecasting method. A key element of statistical modelling is the selection of superior leading indicators. These indicators were collected as part of the researcher’s expert interviews with multinational enterprises and state associations in China. The economic plausibility of all specified indicators is critically explored in qualitative-quantitative pre-selection procedures. The overall objective of the present study was to improve the accuracy of monthly sales forecasts in the Chinese automotive market. This objective was achieved by showing that the forecasting error could be lowered to a new benchmark of less than 10% in an out-of-sample forecasting application.
N2  - Absatzprognosen sind ein zentraler Bestandteil der operativen Unternehmensplanung. In China, wie auch in anderen Schwellenländern, stellen vor allem monatliche Prognosen jedoch eine besondere Herausforderung für multinationale Automobilhersteller und deren Zulieferer dar. Ein Grund hierfür ist, dass konventionelle Prognoseverfahren der außergewöhnlich hohen Marktdynamik nicht ausreichend gerecht werden. In der vorliegenden Dissertationsschrift werden Künstliche Neuronale Netze mit integriertem Backpropagation-Algorithmus als alternatives Marktprognoseverfahren eingehend beleuchtet. Erprobt vor allem in hochvolatilen Finanzmarktanwendungen ist diese Form künstlicher Intelligenz imstande, hochkomplexe Zusammenhänge zu entschlüsseln und selbständig aus Prognosefehlern zu lernen. Ein Kernelement der statistischen Modellierung ist die Auswahl von geeigneten Frühwarnindikatoren, die unter anderem durch Experteninterviews in chinesischer Sprache bei Regierungsablegern erhoben wurden. Die ökonomische Plausibilität der genannten Indikatoren wird in qualitativ-quantitativen Vorauswahlverfahren kritisch reflektiert. Grundlegendes Ziel des Forschungsprojektes war es, die Güte der monatlichen Absatzprognosen im chinesischen Automobilmarkt zu verbessern. Dieses Ziel konnte mit Unterschreitung der entscheidenden 10%-Prognosefehlerschwelle im Validierungsdatensatz erreicht werden.
KW  - China
KW  - Kraftfahrzeugindustrie
KW  - Marktprognose
KW  - Neuronales Netz
KW  - Automotive industry
KW  - Chinese economy
KW  - Market forecasts
KW  - Artificial Neural Networks
KW  - Backpropagation Learning
KW  - Leading indicators
KW  - Institutional voids
KW  - Emerging markets
KW  - Resource-based view
KW  - International business strategy
KW  - Wirtschaft
KW  - Prognosen
KW  - Autoindustrie
KW  - Neuronale Netze
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-203155
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lenhart, Jan Niklas Peter
T1  - Learning Words from Stories: How Method of Story Delivery and Questioning Styles Influence Children’s Vocabulary Learning
T1  - Worterwerb aus Geschichten: Wie die Methode der Geschichtendarbietung und Fragestile das kindliche Wortlernen beeinflussen
N2  - Sharing stories has become increasingly popular as a means to foster young children’s vocabulary development and to target early vocabulary gaps between disadvantaged children and their better-equipped peers. Although, in general, the beneficial effects of story interventions have been demonstrated (Marulis & Neuman, 2010, 2013), many factors possibly moderating those effects – including method of story delivery as well as questioning style – merit further examination (R. L. Walsh & Hodge, 2018). 
The aim of the present doctoral thesis was to test predictions from different theories on methods of story delivery and questioning styles regarding their influence on children’s vocabulary learning from listening to stories. Method of story delivery refers to the general way of how stories can be conveyed, with reading aloud and free-telling of stories (i.e., the narrator telling stories without reading from text) representing different approaches that are assumed to differ regarding narrator behavior and linguistic complexity. Questioning styles refer to different combinations of questions’ cognitive demand level (low vs. high vs. scaffolding-like increasing from low to high) and/or placement (within the story vs. after the story) during story sessions.
In the present doctoral thesis, the first two studies (Studies 1 and 2) compared reading aloud and free-telling of stories as different methods of story delivery. Study 1 consisted of two experiments utilizing a within-subjects design with 3- to 6-year-old preschool children (Nexperiment1 = 83; Nexperiment2 = 48) listening to stories once either presented read aloud or freely told. Study 2 extended the first study by examining effects on story comprehension and additionally including audiotape versions of both story-delivery methods as experimental conditions, which allowed separating narrator behavior and linguistic complexity. With the second study being conducted as a between-subjects design, 4- to 6-year-old preschool children (N = 60) heard each of the stories twice, but listened only to one type of story delivery. The results of Study 1 indicated that no differences between methods of story delivery regarding word learning and child engagement were observable when narrator behavior in terms of eye contact and gesticulation was similar. However in Study 2, when free-telling was operationalized in a more naturalistic way, marked by higher rates of eye contact and gesticulation, it resulted in better child engagement, greater vocabulary learning, and better story comprehension than reading aloud. In contrast, as indicated by both studies, differences in linguistic complexity had no short-term impact on learning and comprehension. The studies, however, could not isolate the influence of eye contact versus gesture usage and could not distinguish between different types of gestures.
The second set of studies (Studies 3 and 4) contrasted the effects of different types of question demand level (low vs. high vs. scaffolding-like increasing from low to high) and placement (within the story vs. after the story) and examined potential interactions with children’s cognitive skills. In one-to-one reading sessions (Study 3; N = 86) or small-group reading sessions (Study 4; N = 91) 4- to 6-year-old preschool children heard stories three times marked by different types of question demand level and placement or simply read-aloud without questions. The adult narrators encouraged the children to reflect on and answer questions (Study 1) and to give feedback on other children’s comments (Study 2), but in both studies, to ensure fidelity of the experimental conditions, the adult narrators did not provide corrective feedback or elaborate on the children’s answers. Results on measures of different facets of word learning indicated that asking questions resulted in better vocabulary learning than simply reading the stories aloud. However, in contrast to proposed hypotheses and across both studies, different types of question demand level and placement did not exert differential effects and they did not interact with children’s general vocabulary knowledge or memory skills. Thus, both studies suggest that those two types of questions features have no impact on children’s vocabulary learning, if questions are not followed up by narrator feedback and elaborations. However, whether different types of question placement and demand level produce differential learning gains through adult-child discussion following different questioning styles has still to be determined.
Taken together, the four studies of the present doctoral thesis underline the central role that adults play for successful story sessions with young children not only for engaging children in the story but also for extending and for correcting their utterances. Although the presented studies extend existing knowledge about methods of story delivery and questioning styles during story sessions, further research needs to examine the impact of questioning styles on word learning through subsequent adult-child discussion and to gain a better understanding of the role of nonverbal narrator behavior during story delivery.
N2  - Die Verwendung von Geschichten zur Sprachförderung ist weitverbreitet. Einerseits zielen sie auf eine allgemeine Förderung der Wortschatzentwicklung von Kindern, andererseits sollen mit ihrer Hilfe auch Rückstände in der Wortschatzentwicklung von Risikokindern aufgeholt werden. Während der förderliche Effekt von geschichtenbasierten Interventionen bereits gut dokumentiert ist (Marulis & Neuman, 2010, 2013), besteht eine Forschungslücke zum Einfluss einzelner Faktoren, wie zum Beispiel der allgemeinen Darbietungsart der Geschichten oder dem Einsatz von Fragen (R. L. Walsh & Hodge, 2018).
Das Ziel der vorliegenden Dissertation war es, verschiedene Hypothesen in Bezug auf die Effekte unterschiedlicher Darbietungsarten und Fragestile auf den kindlichen Worterwerb durch Geschichten zu untersuchen. Die Darbietungsart bezieht sich in der vorliegenden Arbeit auf die Frage, ob Geschichten vorgelesen oder frei erzählt vorgetragen werden. Es wird davon ausgegangen, dass sich Vorlesen und freies Erzählen hinsichtlich des Erzählerverhaltens und der sprachlichen Komplexität unterscheiden. Bei den Fragestilen handelt es sich um Unterschiede im kognitiven Anspruchsniveau (niedrig vs. hoch vs. „scaffolding“-artig aufsteigend von niedrig zu hoch) und bei der Platzierung der Fragen (innerhalb der Geschichte vs. nach der Geschichte).
In den ersten beiden Studien der vorliegenden Dissertation (Studien 1 und 2) wurden Vorlesen und freies Erzählen hinsichtlich ihrer Effekte untersucht und verglichen. Studie 1 bestand aus zwei Experimenten und war als Messwiederholungsdesign konzipiert. Drei- bis sechsjährige Kindergartenkinder (NExperiment1 = 83; NExperiment2 = 48) bekamen Geschichten je einmal vorgelesen oder frei erzählt präsentiert. In Studie 2 wurde das Design der ersten Studie durch ein Between-Subjects-Format ersetzt und durch den Einbezug eines Geschichtenverständnismaßes sowie durch zwei weitere Experimentalbedingungen, die aus Audioaufnahmen beider Geschichtendarbietungsarten bestanden, erweitert. Letzteres erlaubte es, Unterschiede in der sprachlichen Komplexität zwischen den Darbietungsarten vom Erzählerverhalten experimentell zu trennen. Den vier- bis sechsjährigen Kindergartenkindern (N = 60) wurden die Geschichten jeweils zweimal gemäß der jeweiligen Experimentalbedingung präsentiert. Studie 1 ergab, dass keine Unterschiede zwischen freiem Erzählen und Vorlesen hinsichtlich der kindlichen Aufmerksamkeit und des Wortlernens bestanden, wenn sich die Erzähler beider Bedingungen nicht hinsichtlich des Erzählerverhaltens im Sinne von Augenkontakt und Gestikulation unterschieden. Studie 2 zeigte hingegen, dass eine naturalistischere Operationalisierung des freien Erzählens mit mehr Augenkontakt und Gestikulation zu höherer Aufmerksamkeit, höherem Wortlernen und besserem Geschichtenverständnis führte. Die Ergebnisse aus beiden Studien legen zudem nahe, dass Unterschiede in der sprachlichen Komplexität keinen Einfluss auf die kurzfristigen Lerneffekte hatten. Eine Aussage über die Bedeutung des Augenkontaktes verglichen mit der Gestikulation im Allgemeinen oder mit verschiedenen Arten von Gesten zu treffen, erlauben die beiden Studien aufgrund ihres Designs jedoch nicht.
Die letzten beiden Studien der vorliegenden Dissertation (Studien 3 und 4) untersuchten den Einfluss des kognitiven Anspruchsniveaus (niedrig vs. hoch vs. „scaffolding“-artig aufsteigend von niedrig zu hoch) und der Platzierung von Fragen (innerhalb der Geschichte vs. nach der Geschichte) sowie mögliche Interaktionen mit den kognitiven Fähigkeiten der Kinder. Den vier- bis sechsjährigen Kindergartenkindern wurden Geschichten im Einzel- (Studie 3; N = 86) oder Kleingruppensetting (Studie 4; N = 91) jeweils dreimal auf die gleiche Weise dargeboten. Je nach Versuchsbedingung wurden den Kindern die Geschichten mit den unterschiedlichen Fragetypen oder ohne Fragen vorgelesen. In beiden Studien ermunterte der Erzähler die Kinder, über die Fragen nachzudenken und sie zu beantworten. In Studie 2 sollten die Kinder zudem die Beiträge der anderen Kinder aufgreifen und diskutieren. Zur Sicherstellung der internen Validität der Experimentalbedingungen durfte der Erzähler hingegen nur unterstützend tätig werden und sich nicht inhaltlich an der Diskussion beteiligen. Beide Studien ergaben, dass der Einbezug von Fragen hinsichtlich verschiedener Aspekte des Wortlernens einen positiven Einfluss hatte. Im Widerspruch zu unterschiedlichen Hypothesen zeigten sich jedoch weder Lernunterschiede in Abhängigkeit vom kognitiven Anspruchsniveau oder der Platzierung von Fragen, noch ergab sich eine Interaktion mit dem Wortschatz oder der Gedächtnisleistung der Kinder. Die Ergebnisse beider Studien legen daher nahe, dass Unterschiede im kognitiven Anspruchsniveau und bei der Platzierung von Fragen keinen Einfluss auf das kindliche Wortlernen haben – zumindest, wenn den Fragen und den Antworten der Kinder keine weiterführenden Erklärungen und Verbesserungen durch den Erzähler folgen. Es ist jedoch noch nicht geklärt, ob eine durch verschiedene Fragetypen ausgelöste differenzielle Interaktion zwischen Kind und Erzähler zu unterschiedlichen Lernzuwächsen führen könnte.
Zusammengefasst betonen die vier Studien der vorliegenden Dissertation die zentrale Rolle des Erzählers für den Erfolg von geschichtenbasierten Interventionen. Der Erzähler muss nicht nur die Kinder in die Geschichte involvieren, sondern sollte auch die kindlichen Äußerungen korrigieren und weiterentwickeln, um Geschichten als besonders förderliche Lernumwelt zu gestalten. Die vorliegenden Studien erweitern somit das Wissen hinsichtlich der Gestaltung von Geschichten durch Fragen und durch unterschiedliche Darbietungsarten. Es bleibt jedoch zukünftiger Forschung vorbehalten, insbesondere die Bedeutung verschiedener Fragetypen für differenzielle Erzähler-Kind-Diskussionen sowie die Rolle des nonverbalen Erzählerverhaltens weiter zu untersuchen.
KW  - Sprachförderung
KW  - Erzählen
KW  - Vorschulkind
KW  - book reading
KW  - reading aloud
KW  - storytelling
KW  - vocabulary development
KW  - Vorlesen
KW  - Wortschatzerwerb
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-185919
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wick, Christoph
T1  - Optical Medieval Music Recognition
T1  - Optical Medieval Music Recognition
N2  - In recent years, great progress has been made in the area of Artificial Intelligence (AI) due to the possibilities of Deep Learning which steadily yielded new state-of-the-art results especially in many image recognition tasks.
Currently, in some areas, human performance is achieved or already exceeded.
This great development already had an impact on the area of Optical Music Recognition (OMR) as several novel methods relying on Deep Learning succeeded in specific tasks.

Musicologists are interested in large-scale musical analysis and in publishing digital transcriptions in a collection enabling to develop tools for searching and data retrieving.
The application of OMR promises to simplify and thus speed-up the transcription process by either providing fully-automatic or semi-automatic approaches.
This thesis focuses on the automatic transcription of Medieval music with a focus on square notation which poses a challenging task due to complex layouts, highly varying handwritten notations, and degradation.
However, since handwritten music notations are quite complex to read, even for an experienced musicologist, it is to be expected that even with new techniques of OMR manual corrections are required to obtain the transcriptions.

This thesis presents several new approaches and open source software solutions for layout analysis and Automatic Text Recognition (ATR) for early documents and for OMR of Medieval manuscripts providing state-of-the-art technology.
Fully Convolutional Networks (FCN) are applied for the segmentation of historical manuscripts and early printed books, to detect staff lines, and to recognize neume notations.
The ATR engine Calamari is presented which allows for ATR of early prints and also the recognition of lyrics.
Configurable CNN/LSTM-network architectures which are trained with the segmentation-free CTC-loss are applied to the sequential recognition of text but also monophonic music.
Finally, a syllable-to-neume assignment algorithm is presented which represents the final step to obtain a complete transcription of the music.

The evaluations show that the performances of any algorithm is highly depending on the material at hand and the number of training instances.
The presented staff line detection correctly identifies staff lines and staves with an $F_1$-score of above $99.5\%$.
The symbol recognition yields a diplomatic Symbol Accuracy Rate (dSAR) of above $90\%$ by counting the number of correct predictions in the symbols sequence normalized by its length.
The ATR of lyrics achieved a Character Error Rate (CAR) (equivalently the number of correct predictions normalized by the sentence length) of above $93\%$ trained on 771 lyric lines of Medieval manuscripts and of 99.89\% when training on around 3.5 million lines of contemporary printed fonts.
The assignment of syllables and their corresponding neumes reached $F_1$-scores of up to $99.2\%$.
A direct comparison to previously published performances is difficult due to different materials and metrics.
However, estimations show that the reported values of this thesis exceed the state-of-the-art in the area of square notation.

A further goal of this thesis is to enable musicologists without technical background to apply the developed algorithms in a complete workflow by providing a user-friendly and comfortable Graphical User Interface (GUI) encapsulating the technical details.
For this purpose, this thesis presents the web-application OMMR4all.
Its fully-functional workflow includes the proposed state-of-the-art machine-learning algorithms and optionally allows for a manual intervention at any stage to correct the output preventing error propagation.
To simplify the manual (post-) correction, OMMR4all provides an overlay-editor that superimposes the annotations with a scan of the original manuscripts so that errors can easily be spotted.
The workflow is designed to be iteratively improvable by training better models as soon as new Ground Truth (GT) is available.
N2  - In den letzten Jahre wurden aufgrund der Möglichkeiten durch Deep Learning, was insbesondere in vielen Bildbearbeitungsaufgaben stetig neue Bestwerte erzielte, große Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) gemacht. Derzeit wird in vielen Gebieten menschliche Performanz erreicht oder mittlerweile sogar übertroffen. Diese großen Entwicklungen hatten einen Einfluss auf den Forschungsbereich der optischen Musikerkennung (OMR), da verschiedenste Methodiken, die auf Deep Learning basierten in spezifischen Aufgaben erfolgreich waren.

Musikwissenschaftler sind in großangelegter Musikanalyse und in das Veröffentlichen von digitalen Transkriptionen als Sammlungen interessiert, was eine Entwicklung von Werkzeugen zur Suche und Datenakquise ermöglicht. Die Anwendung von OMR verspricht diesen Transkriptionsprozess zu vereinfachen und zu beschleunigen indem vollautomatische oder semiautomatische Ansätze bereitgestellt werden. Diese Arbeit legt den Schwerpunkt auf die automatische Transkription von mittelalterlicher Musik mit einem Fokus auf Quadratnotation, die eine komplexe Aufgabe aufgrund der komplexen Layouts, der stark variierenden Notationen und der Alterungsprozesse der Originalmanuskripte darstellt. Da jedoch die handgeschriebenen Musiknotationen selbst für erfahrene Musikwissenschaftler aufgrund der Komplexität schwer zu lesen sind, ist davon auszugehen, dass selbst mit den neuesten OMR-Techniken manuelle Korrekturen erforderlich sind, um die Transkription zu erhalten.

Diese Arbeit präsentiert mehrere neue Ansätze und Open-Source-Software-Lösungen zur Layoutanalyse und zur automatischen Texterkennung (ATR) von frühen Dokumenten und für OMR
 von Mittelalterlichen Mauskripten, die auf dem Stand der aktuellen Technik sind. Fully Convolutional Networks (FCN) werden zur Segmentierung der historischen Manuskripte und frühen Buchdrucke, zur Detektion von Notenlinien und zur Erkennung von Neumennotationen eingesetzt. Die ATR-Engine Calamari, die eine ATR von frühen Buchdrucken und ebenso eine Erkennung von Liedtexten ermöglicht wird vorgestellt. Konfigurierbare CNN/LSTM-Netzwerkarchitekturen, die mit dem segmentierungsfreien CTC-loss trainiert werden, werden zur sequentiellen Texterkennung, aber auch einstimmiger Musik, eingesetzt. Abschließend wird ein Silben-zu-Neumen-Algorithmus vorgestellt, der dem letzten Schritt entspricht eine vollständige Transkription der Musik zu erhalten.

Die Evaluationen zeigen, dass die Performanz eines jeden Algorithmus hochgradig abhängig vom vorliegenden Material und der Anzahl der Trainingsbeispiele ist. Die vorgestellte Notenliniendetektion erkennt Notenlinien und -zeilen mit einem $F_1$-Wert von über 99,5%. Die Symbolerkennung erreichte eine diplomatische Symbolerkennungsrate (dSAR), die die Anzahl der korrekten Vorhersagen in der Symbolsequenz zählt und mit der Länge normalisiert, von über 90%. Die ATR von Liedtext erzielte eine Zeichengenauigkeit (CAR) (äquivalent zur Anzahl der korrekten Vorhersagen normalisiert durch die Sequenzlänge) von über 93% bei einem Training auf 771 Liedtextzeilen von mittelalterlichen Manuskripten und von 99,89%, wenn auf 3,5 Millionen Zeilen von moderner gedruckter Schrift trainiert wird. Die Zuordnung von Silben und den zugehörigen Neumen erreicht $F_1$-werte von über 99,2%. Ein direkter Vergleich zu bereits veröffentlichten Performanzen ist hierbei jedoch schwer, da mit verschiedenen Material und Metriken evaluiert wurde. Jedoch zeigen Abschätzungen, dass die Werte dieser Arbeit den aktuellen Stand der Technik darstellen.

Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, Musikwissenschaftlern ohne technischen Hintergrund das Anwenden der entwickelten Algorithmen in einem vollständigen Workflow zu ermöglichen, indem eine benutzerfreundliche und komfortable graphische Benutzerschnittstelle (GUI) bereitgestellt wird, die die technischen Details kapselt. Zu diesem Zweck präsentiert diese Arbeit die Web-Applikation OMMR4all. Ihr voll funktionsfähiger Workflow inkludiert die vorgestellten Algorithmen gemäß dem aktuellen Stand der Technik und erlaubt optional manuell zu jedem Schritt einzugreifen, um die Ausgabe zur Vermeidung von Folgefehlern zu korrigieren. Zur Vereinfachung der manuellen (Nach-)Korrektur stellt OMMR4all einen Overlay-Editor zur Verfügung, der die Annotationen mit dem Scan des Originalmanuskripts überlagert, wodurch Fehler leicht erkannt werden können. Das Design des Workflows erlaubt iterative Verbesserungen, indem neue performantere Modelle trainiert werden können, sobald neue Ground Truth (GT) verfügbar ist.
KW  - Neumenschrift
KW  - Optische Zeichenerkennung (OCR)
KW  - Deep Learning
KW  - Optical Music Recognition
KW  - Neume Notation
KW  - Automatic Text Reconition
KW  - Optical Character Recognition
KW  - Deep Learning
KW  - Optische Musikerkennung (OMR)
KW  - Neumennotation
KW  - Automatische Texterkennung (ATR)
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-214348
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schäfer, Nadine
T1  - Eine vergleichende biophysikalische Analyse von Hitze- und Trockentoleranzstrategien der Wüstenpflanze Phoenix dactylifera und Nutzpflanzen der gemäßigten Klimazonen
T1  - A comparative biophysical analysis of heat and drought tolerance strategies of the desert plant Phoenix dactylifera and crops of temperate climates
N2  - Der Klimawandel geht einher mit einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur und einem dadurch induzierten Wassermangel. Diese beiden abiotischen Stressfaktoren führen zu einer Reduzierung der landwirtschaftlichen Erträge und Biomassen von Kulturpflanzen. Daher ist eine Anpassung der betroffenen Pflanzenarten an das sich ändernde Klima erforderlich, um die landwirtschaftliche Produktivität in Zukunft aufrechtzuerhalten. Gegenwärtig ist unser Wissen über Strategien zur Toleranz gegenüber abiotischem Stress sowie über Genom- und Transkriptionsinformationen auf wenige Modellorganismen von Angiospermen beschränkt, so dass diese Informationen die Basis für die Forschung an Trockenheit und Hitzestress darstellen. Die Untersuchung der Stressadaption innerhalb und zwischen verschiedenen Pflanzengattungen ist von besonderer Relevanz. Vor diesem Hintergrund habe ich im Rahmen meiner Doktorarbeit die Überlebensstrategie der extremophilen Wüstenpflanze Phoenix dactylifera (Dattelpalme) im Vergleich zu zwei Mesophilen, der Kulturpflanze Hordeum vulgare (Gerste) und der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, untersucht.
Dattelpalmen sind nicht sukkulente Wüstenpflanzen, die auch unter extremen Trocken- und Hitzebedingungen in den Wüsten der Arabischen Halbinsel wachsen und ertragreich Früchte produzieren. In Phoenix dactylifera ist bislang weder die Molekularbiologie und –physiologie der Schließzellen, vor allem der Anionenkanäle, verstanden, noch wurde der Hitzeschutz ihrer Zuckertransportproteine untersucht.
Um die stomatäre Reaktion auf das Trockenstresshormon ABA (Abscisinsäure) zu verstehen, klonierten wir die Hauptkomponenten des schnellen ABA-Signalwegs von Schließzellen und analysierten den Öffnungsmechanismus der Anionenkanäle aus der Dattelpalme und der Gerste vergleichend zu dem Anionenkanal aus Arabidopsis im heterologen Expressionssystem der Xenopus Oozyten. Beide monokotyledonen Pflanzenarten (Gerste und Dattelpalme) besitzen stomatäre Komplexe, die aus Schließzellen und Nebenzellen bestehen. Dies unterscheidet die Monokotyledonen von den Dikotyledonen, die normalerweise Stomakomplexe aufweisen, die nur aus einem Paar Schließzellen gebildet werden. Interessanterweise schlossen sich Dattelpalmen- und Gerstenstomata als Reaktion auf das Trockenstresshormon ABA nur in Gegenwart von extrazellulärem Nitrat.
Der heterolog-exprimierte Anionenkanal PdSLAC1 wird durch die ABA-Kinase PdOST1 aktiviert und diese Aktivierung wird durch die Koexpression der PP2C-Phosphatase ABI1 gehemmt. Daher wird PdSLAC1 wie seine Orthologen aus Gerste und Arabidopsis durch ein ABA-abhängiges Phosphorylierungs-/Dephosphorylierungsnetzwerk gesteuert. PdOST1 aktivierte den Anionenkanal PdSLAC1 jedoch nur in Gegenwart von extrazellulärem Nitrat - eine elektrische Eigenschaft, die PdSLAC1 mit HvSLAC1 der Gerste gemein hat, sich jedoch von AtSLAC1 unterscheidet. Angesichts der Tatsache, dass in Gegenwart von Nitrat ABA den Stomaschluss verstärkt und beschleunigt, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass bei Dattelpalmen und Gerste Nitrat als Ligand zum Öffnen von SLAC1 benötigt wird. Dies initiiert die Depolarisation der Schließzellen und leitet schließlich den Stomaschluss ein, um den Wasserverlust der Pflanzen unter Trockenstressbedingungen zu minimieren.
Um die monokotyledone spezifische Nitratabhängigkeit von SLAC1 zu verstehen, führten wir ortsgerichtete Mutagenesestudien auf Basis eines 3D-Modells durch, welche zudem vergleichende Studien an Chimären von Monokotylen- und Dikotylen-SLAC1 Anionenkanälen umfassten. Unsere Struktur-Funktions-Forschung identifizierte zwei Aminosäurenreste auf der Transmembrandomäne 3 (TMD3), die eine wesentliche Rolle bei der Nitrat-abhängigen Regulierung von SLAC1 Anionenkanälen monokotyledoner Pflanzen spielen. Die phylogenetische Analyse ergab schließlich, dass während der Evolution die für Monokotlyedonen spezifische Nitrat-abhängige Regulierung erst nach der Trennung in Monokotyledonen und Dikotyledonen auftrat. Durch die Nitrat-sensitive Regulierung von SLAC1 Anionenkanälen beruht der schnelle Stomaschluss von Monokotyledonen auf dem Zusammenspiel des Trockenstresshormons ABA und dem Stickstoffhaushalt der Pflanze. Da der ABA-Signalweg von Arabidopsis umfassend untersucht wurde, könnte die Entdeckung des monokotyledonen spezifischen Nitrat-abhängigen Motivs in TMD3 nun als Stellschraube zur Verbesserung der Züchtungsprogramme dikotyledoner Nutzpflanzen dienen.
Wüstenpflanzen leiden nicht nur unter Trockenheit, sondern auch unter extremem Hitzestress. Wir konnten zeigen, dass hitzebelastete Dattelpalmen große Mengen der flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindung Isopren (2-Methyl-1,3-Butadien) produzieren und emittieren. Durch die vorübergehende Freisetzung von Isopren kann die Pflanze die Photosynthese auch bei extremen Temperaturen betreiben. Es ist jedoch nicht bekannt, ob und wie Isopren in Hitzeperioden auch Transportprozesse durch biologische Membranen schützt. Um den Einfluss von Isopren auf den Transmembrantransport zu untersuchen, identifizierten und klonierten wir den Protonen-gekoppelten Saccharosetransporter 1 (PdSUT1) der Dattelpalme und verglichen seine elektrischen Eigenschaften mit ZmSUT1 (Zea mays Sucrose Transporter 1) im heterologen Expressionssystem der Xenopus Oozyten. Interessanterweise waren das elektrische Verhalten, die kinetischen Eigenschaften und die Temperaturabhängigkeit beider Transporter ähnlich. Die Anwendung von Isopren veränderte jedoch massiv die Affinität von ZmSUT1 zu seinem Substrat Saccharose, während die Affinität des Transporters der Dattelpalme nur schwach beeinflusst wurde. Es wird angenommen, dass die Membranfluidität unter Hitzestress erniedrigt ist, welches durch Interkalierung von Isopren mit den Fettsäureketten biologischer Membrane einhergeht. Dies und die Unempfindlichkeit von PdSUT1 gegenüber Isopren deuten darauf hin, dass der Saccharosetransporter PdSUT1 aus der Wüstenpflanze auch bei hohen Temperaturen Saccharose mit hoher Affinität transportiert. Zukünftige Studien müssen nun klären, ob der flüchtige Kohlenwasserstoff Isopren einen direkten Einfluss auf den Transporter selbst hat oder Isopren in die Membran integriert und damit indirekt die Eigenschaften von Transportproteinen beeinflusst. Unabhängig von der Wirkungsweise von Isopren sollte nicht unerwähnt bleiben, dass PdSUT1 gegenüber Isopren weniger empfindlich ist als sein Ortholog ZmSUT1 aus Mais. Dies kann auf eine Anpassung des Saccharosetransporters an die extremen Hitzeperioden und die damit einhergehende Isoprenemission von Dattelpalmen zurückzuführen sein.
N2  - Low water availability and heat stress present major barriers to achievíng high biomass and full yield potential in crops. Global climate change is accompanied by a subtle increase in the severity of these abiotic stresses. Thus, the adaptation of crop species to the changing climate is required in order to sustain agricultural productivity in the future. Currently, our knowledge of plant strategies for abiotic stress tolerance as well as genomic and transcriptional information is limited to a few model angiosperms, providing a starting point for the understanding of responses to drought and/or heat stress, within and across species.
In the framework of my PhD thesis, we followed a different strategy to learn about abiotic stress tolerance: we studied the survival strategy of the extremophilic desert plant Phoenix dactylifera (date palm) in comparison to the crop Hordeum vulgare (barley) and the model plant Arabidopsis thaliana, both from temperate zones. Date palms grow and produce fruits even under extreme drought and heat conditions in the deserts of the Arabian Peninsula. Neither the molecular biology and physiology of guard cells nor the heat protection of transport protein mediated sugar and ion transport processes have been studied so far in this non-succulent desert plant, Phoenix dactylifera.
To understand the stomatal response to the water stress phytohormone ABA (abscisic acid), we cloned the major components for guard cell fast abscisic acid signaling and analysed the anion channel opening mechanism of the date palm side by side with barley and Arabidopsis in Xenopus oocytes. Both monocot plant species (barley and date palm) possess stomatal complexes consisting of guard cells and subsidiary cells. This distinguishes monocot species from dicots, which usually exhibit stomatal complexes formed by a pair of guard cells only. Interestingly, date palm and barley stomata closed in response to the drought stress hormone ABA only in the presence of extracellular nitrate.
Heterologously expressed Phoenix SLAC1-type anion channel PdSLAC1 is activated by the ABA kinase PdOST1 and this activation is inhibited by the coexpression of PP2C phosphatase ABI1 – thus like its counterparts from barley and Arabidopsis, PdSLAC1 is controlled by an ABA-dependent phosphorylation/dephosphorylation network. However, PdOST1 did activate the desert plant anion channel PdSLAC1 only in the presence of extracellular nitrate – an electrical property that PdSLAC1 shares with the barley SLAC1 but distinguishes both monocot SLAC1 channels from AtSLAC1. Given that, in the presence of nitrate, ABA enhanced and accelerated stomatal closure, our findings indicate that the guard cell osmotic motor driving stomatal closure in date palm and barley uses nitrate as the signal to open the major anion channel SLAC1. This initiates guard cell depolarization and finally stomatal closure to prevent plant wilting under drought stress conditions.
To understand the monocot-specific SLAC1 nitrate dependency, we performed a 3D-model- based site-directed mutagenesis study including chimeric channels between monocot and dicot SLAC1 anion channels. Our structure-function research identified two residues on transmembrane domain 3 (TMD3) that play an essential role in nitrate-dependent gating of monocot SLAC1-type anion channels. Phylogenetic analysis finally revealed that during evolution the monocot specific nitrate-dependent gating was established after the split between monocots and dicots. Thus, the success of monocot species may in part rely on the integration of drought signals (ABA) and the nitrogen nutrition status of the plant via nitrate-sensitive gating of SLAC1 anion channels. Since the Arabidopsis ABA-signaling pathway has been extensively studied, the discovery of the monocot-specific nitrate dependent motif on TMD3 could now serve as a set screw to improve the breeding programs of dicot agricultural crops.
Desert plants not only suffer from drought but also from extreme heat stress. We could show that heat-stressed date palms produce and emit high amounts of the volatile hydrocarbon compound isoprene (2-Methyl-1,3-Butadien). The temporary release of isoprene allows the plant to perform photosynthesis even under extreme temperatures. However, it is not known whether and how isoprene also protects transport processes across biological membranes in periods of heat. To study the influence of isoprene on transmembrane transport, we identified and cloned the date palm proton-coupled sucrose transporter 1 (PdSUT1) and compared its electrical properties with ZmSUT1 (Zea mays Sucrose Transporter 1) in the heterologous expression system of Xenopus oocytes. Interestingly, the electrical behavior, the kinetic properties and the temperature dependence of both carriers were similar. However, the response to isoprene application massively altered the affinity of ZmSUT1 to its substrate sucrose while the affinity of the date palm transporter was only weakly affected. The intercalation of isoprene with the fatty acid chains of biological membranes is believed to decrease the membrane fluidity under heat stress. This and the insensitivity of PdSUT1 towards isoprene may indicate that the desert plant sucrose transporter PdSUT1 transports sucrose with high affinity even at high temperatures. Future studies must now clarify whether the volatile hydrocarbon isoprene has a direct influence on the carrier itself or isoprene integrates into the membrane and thus indirectly influences the properties of transport proteins. Regardless of the mode of action of isoprene, it remains to be noted that PdSUT1 is less sensitive to isoprene than its orthologue from maize. This may be an adaptation of the sucrose carrier to the extreme heat periods and the accompanying isoprene emission from date palms.
KW  - Dattelpalme
KW  - Gerste
KW  - Elektrophysiologie
KW  - Hitzestress
KW  - Schließzelle
KW  - Anionenkanal
KW  - Zuckertransporter
KW  - SLAC1
KW  - SUT1
KW  - Signaltransduktion
KW  - ZmSUT1
KW  - Phoenix dactylifera
KW  - Hordeum vulgare
KW  - Zea mays
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-186491
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hörner, Sven
T1  - Empirical Studies on Accounting – Shareholders’ Perceptions of Earnings Quality
T1  - Empirische Studien zur Rechnungslegung – Die wahrgenommene Rechnungslegungsqualität am Kapitalmarkt
N2  - Accounting plays an essential role in solving the principal-agent problem between managers and shareholders of capital market-oriented companies through the provision of information by the manager. However, this can succeed only if the accounting information is of high quality. In this context, the perceptions of shareholders regarding earnings quality are of particular importance.

The present dissertation intends to contribute to a deeper understanding regarding earnings quality from the perspective of shareholders of capital market-oriented companies. In particular, the thesis deals with indicators of shareholders’ perceptions of earnings quality, the influence of the auditor’s independence on these perceptions, and the shareholders’ assessment of the importance of earnings quality in general. Therefore, this dissertation examines market reactions to earnings announcements, measures of earnings quality and the auditor’s independence, as well as shareholders’ voting behavior at annual general meetings.

Following the introduction and a theoretical part consisting of two chapters, which deal with the purposes of accounting and auditing as well as the relevance of shareholder voting at the annual general meeting in the context of the principal-agent theory, the dissertation presents three empirical studies.

The empirical study presented in chapter 4 investigates auditor ratification votes in a U.S. setting. The study addresses the question of whether the results of auditor ratification votes are informative regarding shareholders’ perceptions of earnings quality. Using a returns-earnings design, the study demonstrates that the results of auditor ratification votes are associated with market reactions to unexpected earnings at the earnings announcement date. Furthermore, there are indications that this association seems to be positively related to higher levels of information asymmetry between managers and shareholders. Thus, there is empirical support for the notion that the results of auditor ratification votes are earnings-related information that might help shareholders to make informed investment decisions.

Chapter 5 investigates the relation between the economic importance of the client and perceived earnings quality. In particular, it is examined whether and when shareholders have a negative perception of an auditor’s economic dependence on the client. The results from a Big 4 client sample in the U.S. (fiscal years 2010 through 2014) indicate a negative association between the economic importance of the client and shareholders’ perceptions of earnings quality. The results are interpreted to mean that shareholders are still concerned about auditor independence even ten years after the implementation of the Sarbanes-Oxley Act. Furthermore, the association between the economic importance of the client and shareholders’ perceptions of earnings quality applies predominantly to the subsample of clients that are more likely to be financially distressed. Therefore, the empirical results reveal that shareholders’ perceptions of auditor independence are conditional on the client’s circumstances.

The study presented in chapter 6 sheds light on the question of whether earnings quality influences shareholders’ satisfaction with the members of the company’s board. Using data from 1,237 annual general meetings of German listed companies from 2010 through 2015, the study provides evidence that earnings quality – measured by the absolute value of discretionary accruals – is related to shareholders’ satisfaction with the company’s board. Moreover, the findings imply that shareholders predominantly blame the management board for inferior earnings quality. Overall, the evidence that earnings quality positively influences shareholders’ satisfaction emphasizes the relevance of earnings quality.
N2  - Die Rechnungslegung spielt durch die Bereitstellung von Informationen eine maßgebliche Rolle bei der Lösung des Prinzipal-Agenten-Problems zwischen Managern und Aktionären kapitalmarktorientierter Unternehmen. Dies kann jedoch nur gelingen, wenn die Rechnungslegungsinformationen eine hohe Qualität aufweisen. Hierbei ist die Wahrnehmung der Aktionäre bezüglich der Rechnungslegungsqualität von besonderer Bedeutung.

Vor diesem Hintergrund soll die vorliegende Dissertation zu einem tieferen Verständnis der Sichtweise der Aktionäre in Bezug auf die Rechnungslegungsqualität kapitalmarktorientierter Unternehmen beitragen. Insbesondere stehen Indikatoren für die Wahrnehmungen der Rechnungslegungsqualität, der Einfluss der Unabhängigkeit des Abschlussprüfers auf diese Wahrnehmungen und die Einschätzung der Aktionäre hinsichtlich der Bedeutung der Rechnungslegungsqualität im Fokus. Dabei werden die Kapitalmarktreaktionen auf Gewinnveröffentlichungen, Größen zur Messung der Rechnungslegungsqualität und der Unabhängigkeit des Abschlussprüfers sowie das Abstimmungsverhalten der Aktionäre auf Hauptversammlungen untersucht.

Im Anschluss an die Einleitung und einen Theorieteil bestehend aus zwei Kapiteln, welche sich einerseits mit den Zwecken der Rechnungslegung und Abschlussprüfung und andererseits mit der Bedeutung der Abstimmungen der Aktionäre auf der Hauptversammlung im Kontext der Prinzipal-Agenten-Theorie beschäftigen, stellt die Arbeit drei Studien in diesem Themenkomplex vor.

Die erste empirische Studie in Kapitel 4 untersucht die Abstimmungsergebnisse der Bestätigung des Abschlussprüfers durch die Aktionäre in den USA. Das Kapitel beschäftigt sich mit der Frage, ob die Abstimmungsergebnisse der Bestätigung des Abschlussprüfers aussagekräftig im Hinblick auf die Wahrnehmungen der Aktionäre bezüglich der Rechnungslegungsqualität sind. Auf Basis einer Ereignisstudie kann gezeigt werden, dass die Abstimmungsergebnisse der Bestätigung des Abschlussprüfers mit den Kapitalmarktreaktionen auf unerwartete Gewinne zum Zeitpunkt der Gewinnveröffentlichungen zusammenhängen. Dementsprechend unterstützt die empirische Evidenz dieser Studie die Annahme, dass die Abstimmungsergebnisse der Bestätigung des Abschlussprüfers rechnungslegungsbezogene Informationen darstellen, welche den Aktionären beim Treffen ihrer Investitionsentscheidungen zu Gute kommen können.

Das fünfte Kapitel untersucht, ob und wann Aktionäre die wirtschaftliche Abhängigkeit eines Abschlussprüfers von dem Mandanten als negativ erachten. Die empirische Evidenz einer Untersuchung der Geschäftsjahre 2010 bis 2014 einer Stichprobe amerikanischer Unternehmen deutet auf einen negativen Zusammenhang zwischen der wirtschaftlichen Bedeutung des Mandanten und der Wahrnehmung der Aktionäre hinsichtlich der Rechnungslegungsqualität hin. Die Ergebnisse werden dahingehend interpretiert, dass der Kapitalmarkt auch zehn Jahre nach Einführung des Sarbanes-Oxley Acts weiterhin bezüglich der Unabhängigkeit des Abschlussprüfers besorgt ist. Insbesondere ist der Zusammenhang zwischen der wirtschaftlichen Bedeutung des Mandanten und der wahrgenommenen Rechnungslegungsqualität vor allem für Mandanten zu beobachten, welche sich eher in finanziellen Schwierigkeiten befinden. Die empirischen Ergebnisse zeigen daher, dass die wahrgenommene Unabhängigkeit des Abschlussprüfers von den Eigenschaften des Mandanten abhängen kann.

Die in Kapitel 6 vorgestellte Studie beleuchtet die Frage, ob die Rechnungslegungsqualität die Zufriedenheit der Aktionäre mit dem Vorstand und dem Aufsichtsrat eines Unternehmens beeinflusst. Zu diesem Zweck werden die Abstimmungsergebnisse bezüglich der Entlastung des Vorstands und des Aufsichtsrats von 1.237 Hauptversammlungen deutscher börsennotierter Unternehmen aus den Jahren 2010 bis 2015 untersucht. Die empirischen Ergebnisse zeigen, dass die Rechnungslegungsqualität, welche anhand diskretionärer Periodenabgrenzungen gemessen wird, einen positiven Zusammenhang mit der Zufriedenheit der Aktionäre aufweist. Die Ergebnisse implizieren zudem, dass die Aktionäre überwiegend den Vorstand für die Rechnungslegungsqualität verantwortlich machen. Insgesamt unterstreicht die empirische Evidenz die Bedeutung der Rechnungslegungsqualität für die Aktionäre und vermittelt außerdem einen detaillierteren Einblick in die Sichtweise der Aktionäre.
KW  - Qualität
KW  - Rechnungslegung
KW  - Agency-Theorie
KW  - Aktionärsabstimmungen
KW  - Unabhängigkeit des Abschlussprüfers
KW  - Abschlussprüfung
KW  - Hauptversammlung
KW  - Auditing
KW  - Auditor Independence
KW  - Shareholder Voting
KW  - Earnings Quality
KW  - Accounting
KW  - Deutschland
KW  - Wirtschaftsprüfung
KW  - USA
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-188473
ER  - 
TY  - THES
A1  - Winkler, Erwin
T1  - Essays on International Trade and Labor Market Outcomes
T1  - Beiträge zum Verständnis der Arbeitsmarktwirkungen von Internationalem Handel
N2  - This thesis contributes to the understanding of the labor market effects of international trade, with a focus on the effects on wage and earnings inequality. The thesis draws on high-quality micro data and applies modern econometric techniques and theoretical concepts to improve our understanding of the distributional effects of international trade. The thesis focuses on the effects in Germany and the USA.
N2  - Diese Arbeit trägt zum Verständnis der Arbeitsmarktwirkungen von internationalem Handel bei. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf den Effekten auf Lohn und Einkommensungleichheit. Die Arbeit nutzt qualitativ hochwertige Mikrodaten und wendet moderne ökonometrische Methoden und theoretische Konzepte an, um das Verständnis der Verteilungswirkungen von internationalem Handel zu verbessern. Die Arbeit fokussiert sich hierbei auf die Effekte in Deutschland und den USA.
KW  - Arbeitsmarkt
KW  - Welthandel
KW  - International Trade
KW  - Labor Market
KW  - Internationaler Handel
KW  - Ungleichheit
KW  - Globalisierung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-209832
ER  - 
TY  - THES
A1  - Genheimer, Hannah
T1  - The acquisition of anxiety and the impact of transcutaneous vagus nerve stimulation on extinction learning in virtual contexts
T1  - Angstakquisition und der Einfluß transkutaner Vagusnervstimulation auf Extinktionslernen in virtuellen Kontexten
N2  - This thesis aims for a better understanding of the mechanisms underlying anxiety as well as trauma- and stressor-related disorders and the development of new therapeutic approaches. I was first interested in the associative learning mechanisms involved in the etiology of anxiety disorders. Second, I explored the therapeutic effects of transcutaneous vagus nerve stimulation (tVNS) as a promising new method to accelerate and stabilize extinction learning in humans.
For these purposes, I applied differential anxiety conditioning protocols realized by the implementation of virtual reality (VR). Here, a formerly neutral virtual context (anxiety context, CTX+) is presented whereby the participants unpredictably receive mildly aversive electric stimuli (unconditioned stimulus, US). Another virtual context (safety context, CTX-) is never associated with the US. Moreover, extinction of conditioned anxiety can be modeled by presenting the same contexts without US delivery. When unannounced USs were administered after extinction, i.e. reinstatement, the strength of the “returned” conditioned anxiety can provide information on the stability of the extinction memory.
In Study 1, I disentangled the role of elemental and conjunctive context representations in the acquisition of conditioned anxiety. Sequential screenshots of two virtual offices were presented like a flip-book so that I elicited the impression of walking through the contexts. Some pictures of CTX+ were paired with an US (threat elements), but not some other screenshots of the same context (non-threat elements), nor the screenshots depicting CTX- (safety elements). Higher contingency ratings for threat compared to non-threat elements revealed elemental representation. Electro-cortical responses showed larger P100 and early posterior negativity amplitudes elicited by screenshots depicting CTX+ compared to CTX- and suggested conjunctive representation. These results support the dual context representation in anxiety acquisition in healthy individuals.
Study 2 addressed the effects of tVNS on the stabilization of extinction learning by using a context conditioning paradigm. Potentiated startle responses as well as higher aversive ratings in CTX+ compared to CTX- indicate successful anxiety conditioning. Complete extinction was found in startle responses and valence ratings as no differentiation between CTX+ and CTX- suggested. TVNS did not affect extinction or reinstatement of anxiety which may be related to the inappropriate transferability of successful stimulation parameters from epilepsy patients to healthy participants during anxiety extinction.
Therefore, in Study 3 I wanted to replicate the modulatory effects of tVNS on heart rate and pain perception by the previously used parameters. However, no effects of tVNS were observed on subjective pain ratings, on pain tolerance, or on heart rate. This led to the conclusion that the modification of stimulation parameters is necessary for a successful acceleration of anxiety extinction in humans.
In Study 4, I prolonged the tVNS and, considering previous tVNS studies, I applied a cue conditioning paradigm in VR. Therefore, during acquisition a cue (CS+) presented in CTX+ predicted the US, but not another cue (CS-). Both cues were presented in a second context (CTX-) and never paired with the US. Afterward, participants received either tVNS or sham stimulation and underwent extinction learning. I found context-dependent cue conditioning only in valence ratings, which was indicated by lower valence for CS+ compared to CS- in CTX+, but no differential ratings in CTX-. Successful extinction was indicated by equal responses to CS+ and CS-. Interestingly, I found reinstatement of conditioned fear in a context-dependent manner, meaning startle response was potentiated for CS+ compared to CS- only in the anxiety context. Importantly, even the prolonged tVNS had no effect, neither on extinction nor on reinstatement of context-dependent cue conditioning. However, I found first evidence for accelerated physiological contextual extinction due to less differentiation between startles in CTX+ compared to CTX- in the tVNS than in the sham stimulated group.
In sum, this thesis first confirms the dual representation of a context in an elemental and a conjunctive manner. Second, though anxiety conditioning and context-dependent cue conditioning paradigms worked well, the translation of tVNS accelerated extinction from rats to humans needs to be further developed, especially the stimulation parameters. Nevertheless, tVNS remains a very promising approach of memory enhancement, which can be particularly auspicious in clinical settings.
N2  - Ziel dieser Arbeit war es, die zu Grunde liegenden Mechanismen von Angst- sowie Trauma- und belastungsbezogene Störungen besser verstehen zu lernen und neue Therapieansätze zu entwickeln. Dabei lag mein Interesse zunächst bei den assoziativen Lernmechanismen, die bei der Entstehung von Angststörungen involviert sind. Darüber hinaus untersuchte ich die therapeutischen Effekte der transkutanen Vagusnervstimulation (tVNS) als neue und vielversprechende Methode, um das Extinktionslernen bei Menschen zu beschleunigen und zu stabilisieren.
Zu diesem Zweck verwendete ich differenzielle Angstkonditionierungsparadigmen in virtueller Realität (VR). Dabei wird den Probanden ein neutraler virtueller Kontext (CTX) gezeigt, in dem sie unvorhersehbare, leicht schmerzhafte elektrische Reize (unkonditionierter Stimulus, US) erhalten. Durch die erlernte Assoziation wird dieser Kontext zum (Angstkontext, CTX+). Ein zweiter virtueller Kontext, in dem die Probanden nie einen US erhalten, wird deshalb zum Sicherheitskontext (CTX-). Die Extinktion konditionierter Angst wiederum kann im Labor nachgestellt werden, indem beide Kontexte ohne US dargeboten werden. Werden aber den Probanden nach der Extinktion unangekündigte US appliziert (Reinstatement), dann kann die Stärke der zurückgekehrten Angst Aufschluss über die Stabilität des Extinktionsgedächtnisses geben.
Mit diesem Modell untersuchte ich in Studie 1 die beiden Rollen der elementaren und der konjunktiven Repräsentation eines Kontexts während der Akquisition von konditionierter Angst. Nacheinander aufgenommene Bildschirmfotos zweier virtueller Büroräume wurden dabei wie in einem Daumenkino kurz hintereinander dargeboten, so dass der Eindruck entstand durch die Räume zu laufen. Der US wurde gleichzeitig mit manchen Bildern des CTX+ präsentiert (Gefahrenelemente), jedoch nie mit andere Bilder des CTX+ (keine-Gefahrenelemente) und auch nie mit Bildern, die CTX- darstellten (Sicherheitselemente). Höhere Kontingenzratings für Gefahrenelemente im Vergleich zu keine-Gefahrenelemente sprachen für die elementare Kontextrepräsentation. Elektrokortikale Signale zeigten höhere Amplituden der P100 und der frühen posterioren Negativität, die von Bildschirmfotos des CTX+ im Vergleich zum CTX- evoziert wurden, und weisen auf konjunktive Kontextrepräsentation hin. Insgesamt unterstützen diese Befunde die duale Repräsentation eines Kontexts während der Angstakquisition bei gesunden Probanden.
Studie 2 thematisierte die Effekte der tVNS auf Extinktionslernen. Potenzierte Schreckreaktionen und aversivere Ratings in CTX+ verglichen mit CTX- sprachen für erfolgreiche Angstkonditionierung. Vollständige Extinktion wurde in der Schreckreaktion und in Valenzratings gefunden, da sich die Reaktionen auf CTX+ und CTX- am Ende dieser Phase nicht mehr unterschieden. Jedoch beeinflusste tVNS während der Extinktion weder das Extinktionslernen noch reduzierte sie die Wiederkehr der Angst. Aufgrund der Neuheit dieses Forschungsbereichs wurden Stimulationsparameter aus der Anwendung der tVNS bei Epilepsiepatienten gewählt. Die Übertragbarkeit auf gesunde Probanden während Angstextinktion blieb noch unklar.
Deshalb sollte in Studie 3 ein tVNS Effekt auf die Herzrate und die Schmerzwahrnehmung repliziert werden, und zwar mit genau diesen Stimulationsparametern. Die Ergebnisse zeigten jedoch, dass tVNS weder subjektive Schmerzratings, noch die Schmerztoleranz, noch die Herzrate der gesunden Probanden beeinflusste. Schlussfolgernd mussten in den folgenden Untersuchungen die tVNS Parameter geändert werden, um eine erfolgreiche Wirkung der tVNS bei gesunden Probanden zu ermöglichen.
In Studie 4 verlängerte ich die Stimulationszeit und adaptierte das verwendete Konditionierungsmodell zu einem Furchtkonditionierungsparadigma in VR. Dabei wurde der US während der Akquisition durch einen Hinweisreiz (CS+) im Angstkontext angekündigt, nicht jedoch durch einen zweiten Hinweisreiz (CS-). Beide Hinweisreize wurden außerdem in einem zweiten Kontext (CTX-) dargeboten und nie mit einem US gepaart. Danach unterzogen sich die gesunden Probanden entweder einer verum tVNS oder einer Scheinstimulation und durchliefen Extinktionslernen. Kontext-abhängige Furchtkonditionierung fand ich nur in Valenzratings, da die Probanden CS+ im Angstkontext negativer bewerteten als CS- und gleich im Sicherheitskontext. Erfolgreiche Extinktion zeigte sich in gleichen Bewertungen des CS+ und CS-. Interessanterweise fand ich kontext-abhängige Angstwiederkehr, d.h. Schreckreaktionen waren nur in CTX+ für CS+ potenziert im Vergleich zum CS-. Die verlängerte Stimulationszeit der tVNS hatte keinen Effekt, weder auf die Extinktion, noch auf die Wiederkehr der kontext-abhängigen konditionierten Furcht. Außerdem zeigten sich erste Tendenzen zu beschleunigter Extinktion des Kontextlernens durch tVNS, da die Schreckreaktion zwischen CTX+ und CTX- in der tVNS Gruppe weniger differenziert ausfiel als in der scheinstimulierten Gruppe.
Zusammenfassend bestätigt diese Arbeit die duale Repräsentation eines Kontexts während der Angstakquisition auf neuronaler und subjektiver Ebene. Außerdem wurden erfolgreiche Angstkonditionierungs- und kontextabhängige Furchtkonditionierungs-paradigmen etabliert. Trotz keiner oder schwacher Effekte der tVNS auf Extinktion und Angstwiederkehr bleibt sie ein sehr vielversprechender Ansatz der Gedächtnissteigerung, der vor allem für den klinischen Kontext relevant ist.
KW  - Angst
KW  - Angststörung
KW  - anxiety conditioning
KW  - transcutaneous vagus nerve stimulation
KW  - virtual reality
KW  - Konditionierung
KW  - Vagusnervstimulation
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-206390
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ahrens, Lea Marlen
T1  - The Role of Attentional Control and Fear Acquisition and Generalization in Social Anxiety Disorder
T1  - Die Rolle von Aufmerksamkeitskontrolle und Furchtlernen und Generalisierung bei Sozialer Angststörung
N2  - Although Social Anxiety Disorder (SAD) is one of the most prevalent mental disorders, still little is known about its development and maintenance. Cognitive models assume that deviations in attentional as well as associative learning processes play a role in the etiology of SAD. Amongst others, deficits in inhibitory attentional control as well as aberrations during fear generalization, which have already been observed in other anxiety disorders, are two candidate mechanisms that might contribute to the onset and retention of SAD. However, a review of the literature shows that there is a lack of research relating to these topics. Thus, the aim of the present thesis was to examine in which way individuals with SAD differ from healthy controls regarding attentional control and generalization of acquired fear during the processing of social stimuli.
Study 1 tested whether impairment in the inhibitory control of attention is a feature of SAD, and how it might be influenced by emotional expression and gaze direction of an interactional partner. For this purpose, individuals with SAD and healthy controls (HC) participated in an antisaccade task with faces displaying different emotional expressions (angry, neutral and happy) and gaze directions (direct and averted) serving as target stimuli. While the participants performed either pro- or antisaccades in response to the peripherally presented faces, their gaze behavior was recorded via eye-tracking, and ratings of valence and arousal were obtained. Results revealed that both groups showed prolonged latencies and increased error rates in trials with correct anti- compared to prosaccades. However, there were no differences between groups with regard to response latency or error rates, indicating that SAD patients did not exhibit impairment on inhibitory attentional control in comparison to HC during eye-tracking. Possible explanations for this finding could be that reduced inhibitory attentional control in SAD only occurs under certain circumstances, for example, when these individuals currently run the risk of being negatively evaluated by others and not in the mere presence of phobic stimuli, or when the cognitive load of a task is so high that it cannot be unwound by compensatory strategies, such as putting more effort into a task. 
As not only deviations in attentional, but also associative learning processes might be pathogenic markers of SAD, these mechanisms were further addressed in the following experiments. Study 2 is the first that attempted to investigate the generalization of conditioned fear in patients with SAD. To this end, patients with SAD and HC were conditioned to two neutral female faces serving as conditioned stimuli (CS+: reinforced; CS-: non-reinforced) and a fearful face paired with a loud scream serving as unconditioned stimulus (US). Fear generalization was tested by presenting morphs of the two faces (GS: generalization stimuli), which varied in their similarity to the original faces. During the whole experiment, self-report ratings, heart rate (HR) and skin conductance responses (SCR) were recorded. Results demonstrated that SAD patients rated all stimuli as less pleasant and more arousing, and overestimated the occurrence of the US compared to HC, indicating a general hyperarousal in individuals with SAD. In addition, ratings and SCR indicated that both groups generalized their acquired fear from the CS+ to intermediate GSs as a function of their similarity to the CS+. However, except for the HR data, which indicated that only SAD patients but not HC displayed a generalization response in this measure, most of the results did not support the hypothesis that SAD is characterized by overgeneralization. A plausible reason for this finding could be that overgeneralization is just a key characteristic of some anxiety disorders and SAD is not one of them. Still, other factors, such as comorbidities in the individuals with SAD, could also have had an influence on the results, which is why overgeneralization was further examined in study 3.
The aim of study 3 was to investigate fear generalization on a neuronal level. Hence, high (HSA) and low socially anxious participants (LSA) underwent a conditioning paradigm, which was an adaption of the experimental design used study 2 for EEG. During the experiment, steady-state visually evoked potentials (ssVEPs) and ratings of valence and arousal were recorded. Analyses revealed significant generalization gradients in all ratings with highest fear responses to the CS+ and a progressive decline of these reactions with increasing similarity to the CS-. In contrast, the generalization gradient on a neuronal level showed highest amplitudes for the CS+ and a reduction in amplitude to the most proximal, but not distal GSs in the ssVEP signal, which might be interpreted as lateral inhibition in the visual cortex. The observed dissociation among explicit and implicit measures points to different functions of behavioral and sensory cortical processes during fear generalization: While the ratings might reflect an individual’s consciously increased readiness to react to threat, the lateral inhibition pattern in the occipital cortex might serve to maximize the contrast among stimuli with and without affective value and thereby improve adaptive behavior. As no group differences could be observed, the finding of study 2 that overgeneralization does not seem to be a marker of SAD is further consolidated. 
In sum, the conducted experiments suggest that individuals with SAD are characterized by a general hyperarousal during the exposition to disorder-relevant stimuli as indicated by enhanced arousal and reduced valence ratings of the stimuli compared to HC. However, the hypotheses that reduced inhibitory attentional control and overgeneralization of conditioned fear are markers of SAD were mostly not confirmed. Further research is required to elucidate whether they only occur under certain circumstances, such as high cognitive load (e.g. handling two tasks simultaneously) or social stress (e.g. before giving a speech), or whether they are not characteristics of SAD at all. With the help of these findings, new interventions for the treatment of SAD can be developed, such as attentional bias modification or discrimination learning.
N2  - Obwohl die Soziale Angststörung (SAS) eine der häufigsten psychischen Erkrankungen ist, ist über ihre Entstehung und Aufrechterhaltung noch wenig bekannt. Kognitive Modelle nehmen an, dass Abweichungen sowohl in Aufmerksamkeits- als auch assoziativen Lernprozessen eine Rolle bei ihrer Entwicklung spielen. Unter anderem werden Defizite in der Aufmerksamkeitskontrolle sowie Abweichungen während der Generalisierung von konditionierter Furcht als für die Ätiologie potentiell bedeutsame Faktoren gehandelt, da diese Auffälligkeiten bereits bei anderen Angststörungen beobachtet wurden.  Eine Literaturübersicht zeigt jedoch, dass zu dieser Thematik ein Mangel an Forschung besteht. Das Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es daher zu untersuchen, auf welche Weise sich Individuen mit Sozialer Angststörung bei der Verarbeitung sozialer Stimuli von gesunden Kontrollprobanden in Hinblick auf ihre Aufmerksamkeitskontrolle und die Generalisierung gelernter Furchtreaktionen unterscheiden.
Studie 1 testete, ob das Vorliegen einer Beeinträchtigung der inhibitorischen Aufmerksamkeitskontrolle ein Merkmal der SAS ist, und auf welche Weise diese vom emotionalen Gesichtsausdruck sowie der Blickrichtung von Interaktionspartnern beeinflusst werden kann. Zu diesem Zweck nahmen Patienten mit SAS und eine gesunde Kontrollgruppe (KG) an einer Antisakkaden-Aufgabe teil, bei welcher Gesichter mit unterschiedlichem emotionalen Ausdruck (wütend, neutral und fröhlich) und unterschiedlicher Blickrichtung (direkter und abgewandter Blick) als Stimuli dienten. Während die Probanden in Abhängigkeit eines Hinweisreizes entweder Pro- oder Antisakkaden in Reaktion auf die peripher präsentierten Gesichter ausübten, wurde ihr Blickverhalten mittels Eye-Tracking aufgezeichnet. Außerdem wurden anschließend Valenz- und Arousal-Ratings der Stimuli erfasst. Die Ergebnisse zeigten, dass beide Gruppen erhöhte Latenzzeiten sowie Fehlerraten in Durchgängen mit korrekt ausgeführten Antisakkaden im Vergleich zu Prosakkaden aufwiesen. Jedoch gab es keinen Gruppenunterschied in Bezug auf die Antwortlatenz und Fehlerrate, was darauf hindeutet, dass Patienten mit SAS im Vergleich zur KG kein Defizit der inhibitorischen Aufmerksamkeitskontrolle während des Eye-Trackings erkennen ließen. Eine mögliche Ursache für diesen Befund könnte sein, dass eine reduzierte inhibitorische Aufmerksamkeitskontrolle bei SAS nur unter bestimmten Umständen auftritt, beispielsweise, wenn betroffene Individuen akut Gefahr laufen von anderen negativ bewertet zu werden, und nicht bloß phobischen Stimuli ausgesetzt sind, oder wenn die kognitive Belastung durch eine Aufgabe so groß ist, dass sie nicht durch kompensatorische Strategien, wie beispielsweise mehr Anstrengung, ausgeglichen werden kann. 
Da nicht nur abweichende Aufmerksamkeitsprozesse, sondern auch abweichende assoziative Lernprozesse pathogene Marker von SAS sein könnten, wurden letztere in den folgenden Experimenten genauer untersucht. Studie 2 stellt den ersten Versuch dar die Generalisierung konditionierter Furcht in Patienten mit SAS zu erforschen. Hierfür wurden sowohl SAS Patienten als auch eine KG auf zwei neutrale, weibliche Gesichter konditioniert, welche als Konditionierungsstimuli (conditioned stimuli [CS]: CS+: verstärkt; CS-: unverstärkt) dienten. Bei dem unkonditionierten Stimulus (unconditioned stimulus [US]) handelte es sich um die bereits bekannten Gesichter mit ängstlichem Ausdruck, die mit einem lauten Schrei gepaart wurden. Die Furchtgeneralisierung wurde mittels der Präsentation von Gesichtern, welche aus den beiden Ursprungsgesichtern gemorpht worden waren und als Generalisierungsstimuli (generalization stimuli [GS]) dienten, getestet. Während des Experiments wurden Selbstauskunftsratings sowie Herzrate (heart rate [HR]) und Hautleitfähigkeit (skin conductance response [SCR]) aufgezeichnet. Die Ergebnisse zeigten, dass Patienten mit SAS im Vergleich zur KG alle Stimuli als unangenehmer und aufregender bewerteten sowie die Auftretenswahrscheinlichkeit des US überschätzten, was auf eine generelle Übererregung in Individuen mit SAS hinweist. Darüber hinaus ergaben die Ergebnisse, dass beide Gruppen ihre erworbene Furcht vom CS+ in Abhängigkeit ihrer Ähnlichkeit mit dem CS+ auf intermediäre GSs übertrugen. Allerdings stützen abgesehen von den Daten der Herzrate, in denen nur SAS Patienten und nicht die KG eine Generalisierungsreaktion zeigten, die meisten Befunde nicht die Hypothese, dass Übergeneralisierung ein Merkmal von SAS ist. Eine mögliche Ursache dieses Ergebnisses könnte sein, dass Übergeneralisierung nur ein wichtiges Merkmal einiger bestimmter Angststörungen ist und SAS nicht zu ihnen gehört. Dennoch könnten auch andere Faktoren, wie beispielsweise die Komorbiditäten der untersuchten SAS Patienten, einen Einfluss auf die Ergebnisse gehabt haben. Aus diesem Grund wurde Übergeneralisierung in Studie 3 näher untersucht. 
Das Ziel von Studie 3 war es Furchtgeneralisierung auf neuronaler Ebene zu untersuchen. Folglich wurde das Paradigma der zweiten Studie an einen Versuchsplan, der für die Messung von neuronaler Aktivität mittels EEG geeignet war, angepasst und auf eine hoch (high socially anxious [HSA])- sowie eine niedrig sozialängstliche Gruppe (low socially anxious [LSA]) angewandt. Während des Experiments wurden sowohl steady-state visually evoked potentials (ssVEPs) als auch Valenz- und Arousal-Ratings erfasst. Die Analyse ergab signifikante Generalisierungsgradienten in allen Ratings mit der höchsten Furchtreaktion auf den CS+ und einem fortschreitenden Abfall der Reaktion auf die GSs mit zunehmender Ähnlichkeit zum CS-. Im Gegensatz dazu zeigte sich in der ssVEP-Amplitude ein anderes Muster: hier erreichte der Generalisierungsgradient zwar auch die höchste Amplitude in Reaktion auf den CS+, jedoch eine anschließende Reduktion der Amplitude auf den nächst proximalen, nicht jedoch distale GS, was ein Hinweis auf laterale Hemmungsprozesse im visuellen Kortex sein könnte. Die beobachtete Dissoziation zwischen expliziten und impliziten Maßen könnte auf unterschiedliche Funktionen von behavioralen und sensorischen kortikalen Prozessen während der Generalisierung von Furcht hinweisen: Während die Ratings möglicherweise die bewusste Bereitschaft eines Individuums auf Bedrohung zu reagieren widerspiegeln, könnte das Muster lateraler Hemmung im okzipitalen Kortex dazu dienen den Kontrast zwischen Stimuli mit und ohne affektivem Wert zu maximieren und somit adaptives Verhalten verbessern. Da zwischen beiden Gruppen keine signifikanten Unterschiede gefunden wurden, untermauerte Studie 3 das Ergebnis von Studie 2, welches bereits eher dagegen sprach, dass Übergeneralisierung von Furcht ein Merkmal von Individuen mit SAS sei. 
Insgesamt suggerieren die Ergebnisse der durchgeführten Studien, dass Individuen mit SAS während der Exposition von störungsspezifischen Reizen im Vergleich zu Kontrollprobanden durch eine generelle Übererregung gekennzeichnet sind, was an erhöhten Arousal- und verringerten Valenz-Ratings erkennbar war. Jedoch konnten die Hypothesen, dass reduzierte Aufmerksamkeitskontrolle sowie Übergeneralisierung Merkmale von Individuen mit SAS sind, zum größten Teil nicht bestätigt werden. Weitere Forschung ist nötig um herauszufinden, ob diese Phänomene nur unter besonderen äußeren Umständen, wie beispielsweise hohen kognitiven Anforderungen (e.g. bei der Bearbeitung zweier Aufgaben gleichzeitig) oder sozialem Stress (e.g. vor dem Halten einer Rede), auftreten, oder ob sie gar kein Merkmal von SAS darstellen. Mit Hilfe der sich daraus ergebenden Befunde könnten neue Interventionen für die Behandlung von SAS entwickelt werden, wie beispielsweise Aufmerksamkeitsbias-Modifikations-Trainings oder Diskriminationslernen.
KW  - Sozialangst
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - social anxiety
KW  - fear generalization
KW  - visual attention
KW  - Psychologie
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
KW  - Aversive Konditionierung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-171622
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wisheckel, Florian
T1  - Some Applications of D-Norms to Probability and Statistics
T1  - Einige Anwendungen von D-Normen in Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik
N2  - This cumulative dissertation is organized as follows:

After the introduction, the second chapter, based on “Asymptotic independence of bivariate order statistics” (2017) by Falk and Wisheckel, is an investigation of the asymptotic dependence behavior of the components of bivariate order statistics. We find that the two components of the order statistics become asymptotically independent for certain combinations of (sequences of) indices that are selected, and it turns out that no further assumptions on the dependence of the two components in the underlying sample are necessary. To establish this, an explicit representation of the conditional distribution of bivariate order statistics is derived.

Chapter 3 is from “Conditional tail independence in archimedean copula models” (2019) by Falk, Padoan and Wisheckel and deals with the conditional distribution of an Archimedean copula, conditioned on one of its components. We show that its tails are independent under minor conditions on the generator function, even if the unconditional tails were dependent. The theoretical findings are underlined by a simulation study and can be generalized to Archimax copulas.

“Generalized pareto copulas: A key to multivariate extremes” (2019) by Falk, Padoan and Wisheckel lead to Chapter 4 where we introduce a nonparametric approach to estimate the probability that a random vector exceeds a fixed threshold if it follows a Generalized Pareto copula. To this end, some theory underlying the concept of Generalized Pareto distributions is presented first, the estimation procedure is tested using a simulation and finally applied to a dataset of air pollution parameters in Milan, Italy, from 2002 until 2017.

The fifth chapter collects some additional results on derivatives of D-norms, in particular a condition for the existence of directional derivatives, and multivariate spacings, specifically an explicit formula for the second-to-last bivariate spacing.
N2  - Diese kumulative Dissertation ist wie folgt aufgebaut:

Nach der Einleitung wird im zweiten Kapitel, welches auf “Asymptotic independence of bivariate order statistics” (2017) von Falk und Wisheckel beruht, die asymptotische Abhängigkeitsstruktur von bivariaten Ordnungsstatistiken untersucht. Dazu wird eine explizite Darstellung der bedingten Verteilung einer bivariaten Ordnungsstatistik hergeleitet.

Kapitel 3, basierend auf “Conditional tail independence in archimedean copula models” (2019) von Falk, Padoan und Wisheckel, zeigt, dass unter schwachen Anforderungen an den Generator einer Archimedischen Copula die übrigen Komponenten unabhängig werden, wenn man auf eine davon bedingt. Das insbesondere auch dann, wenn die Komponenten ohne die Bedingung abhängig waren. Die theoretischen Erkenntnisse werden anhand von Simulationsergebnissen verdeutlicht.

“Generalized pareto copulas: A key to multivariate extremes” (2019) von Falk, Padoan und Wisheckel liefert Kapitel 4. Es wird ein nichtparametrischer Ansatz vorgestellt um die Überschreitungswahrscheinlichkeit eines Zufallsvektors über einen festen, hohen Schwellenwert zu schätzen, wenn dieser einer verallgemeinerten Pareto Copula folgt. Das Verfahren wird in den theoretischen Rahmen eingebettet, anhand einer Simulation validiert und auf Luftverschmutzungsdaten in Mailand, Italien, von 2002 bis 2017 angewendet.

Im fünften Kapitel werden einige weitere Ergebnisse gesammelt: es geht um Ableitungen von D-Normen, insbesondere um eine Bedingung, die die Existenz der Richtungsableitungen sicherstellt. Außerdem werden multivariate Spacings thematisiert.
KW  - Kopula <Mathematik>
KW  - Bedingte Unabhängigkeit
KW  - Extremwertstatistik
KW  - D-Norms
KW  - Multivariate order statistics
KW  - Archimedean copula
KW  - Extreme value copula
KW  - Exceedance Stability
KW  - Generalized Pareto copula
KW  - Asymptotic independence
KW  - multivariate generalized Pareto distribution
KW  - confidence interval
KW  - Pareto-Verteilung
KW  - Copula
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-212140
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lange [né Söhnchen], Bastian
T1  - Influence of social anxiety on social attention and corresponding changes in action patterns
T1  - Einfluss der sozialen Angst auf die soziale Aufmerksamkeit und korrespondierende Veränderungen im Bewegungsverhalten
N2  - People who suffer Social Anxiety Disorder (SAD) are under substantial personal distress and endure impaired normal functioning in at least some parts of everyday life. Next, to the personal suffering, there are also the immense public health costs to consider, as SAD is the most common anxiety disorder and thereby one of the major psychiatric disorders in general. Over the last years, fundamental research found cognitive factors as essential components in the development and maintenance of social fears. Following leading cognitive models, avoidance behaviors are thought to be an important factor in maintaining the developed social anxieties. Therefore, this thesis aims to deepen the knowledge of avoidance behaviors exhibited in social anxiety, which allows to get a better understanding of how SAD is maintained. 
To reach this goal three studies were conducted, each using a different research approach. In the first study cutting-edge Virtual Reality (VR) equipment was used to immerse participants in a virtual environment. In this virtual setting, High Socially Anxious (HSA) individuals and matched controls had to execute a social Approach-Avoidance Task (AAT). In the task, participants had to pass a virtual person displaying neutral or angry facial expressions. By using a highly immersive VR apparatus, the first described study took the initial step in establishing a new VR task for the implicit research on social approach-avoidance behaviors. By moving freely through a VR environment, participants experienced near real-life social situations. By tracking body and head movements, physical and attentional approach-avoidance processes were studied.
The second study looked at differences in attention shifts initiated by gaze-cues of neutral or emotional faces. Comparing HSA and controls, enabled a closer look at attention re-allocation with special focus on social stimuli. Further, context conditioning was used to compare task performance in a safe and in a threatening environment. Next to behavioral performance, the study also investigated neural activity using Electroencephalography (EEG) primarily looking at the N2pc component.
In the third study, eye movements of HSA and Low Socially Anxious (LSA) were analyzed using an eye-tracking apparatus while participants executed a computer task. The participants’ tasks consisted of the detection of either social or non-social stimuli in complex visual settings. The study intended to compare attention shifts towards social components between these two tasks and how high levels of social anxiety influence them. In other words, the measurements of eye movements enabled the investigation to what extent social attention is task-dependent and how it is influenced by social anxiety. 
With the three described studies, three different approaches were used to get an in-depth understanding of what avoidance behaviors in SAD are and to which extent they are exhibited. Overall, the results showed that HSA individuals exhibited exaggerated physical and attentional avoidance behavior. Furthermore, the results highlighted that the task profoundly influences attention allocation. Finally, all evidence indicates that avoidance behaviors in SAD are exceedingly complex. They are not merely based on the fear of a particular stimulus, but rather involve highly compound cognitive processes, which surpass the simple avoidance of threatening stimuli. To conclude, it is essential that further research is conducted with special focus on SAD, its maintaining factors, and the influence of the chosen research task and method.
N2  - Menschen, die unter einer sozialen Angststörung leiden, stehen unter erheblicher persönlicher Belastung und leiden teilweise unter Beeinträchtigung der normalen Funktionsfähigkeit. Neben den persönlichen Belastungen sind auch die immensen Kosten für das Gesundheitswesen zu berücksichtigen, da die soziale Angststörung eine der häufigsten psychiatrischen Störungen ist. Die Grundlagenforschung hat kognitive Faktoren als wesentliche Komponenten bei der Entwicklung und Aufrechterhaltung sozialer Ängste identifiziert. Nach führenden kognitiven Modellen wird angenommen, dass Vermeidungsverhalten ein wichtiger Faktor für die Aufrechterhaltung der entwickelten sozialen Ängste ist. Die vorliegende Arbeit hatte als Ziel, einen tieferen Einblick in das Vermeidungs- verhalten von sozial Ängstlichen zu bekommen, um ein umfangreicheres Verständnis für die Aufrechterhaltung von sozialen Angststörungen zu bekommen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden drei Studien durchgeführt. In der ersten Studie wurde modernstes Virtual Reality (VR) Equipment eingesetzt, um die Versuchsteilnehmer in eine virtuelle Umgebung eintauchen zu lassen. In dieser virtuellen Realität mussten Hoch-Sozialängstliche (HSÄ) und Kontrollprobanden einen sozialen Approach-Avoidance Task (AAT) durchführen. In dieser Aufgabe mussten die Teilnehmer eine virtuelle Person passieren, welche einen neutralen oder wüten- den Gesichtsausdruck zeigte. Mit der Verwendung eines hochgradig immersiven VR Systems, unternahm die Studie den ersten Schritt zur Etablierung einer neuartigen VR Aufgabe für die implizite Erforschung des Verhaltens bei sozialer Vermeidung. Mithilfe von nahezu unbeschränkter Bewegung, durch eine virtuelle Umgebung, er- lebten die Teilnehmer realitätsnahe soziale Situationen. Die zweite Studie untersuchte Unterschiede in der Aufmerksamkeitsverschiebung, die durch die Beobachtung von neutralen oder emotionalen Gesichtern aus- gelöst wurde. Hierbei wurde das Verhalten von HSÄ und Niedrig-Sozialängstliche (NSÄ) verglichen, um den Einfluss von sozialer Ängstlichkeit bei Neuzuweisung von Aufmerksamkeit in Bezug auf soziale Reize zu messen. Zusätzlich wurde Kontextkonditionierung verwendet, um die Aufmerksamkeitsverschiebung in einer sicheren und einer bedrohlichen Umgebung zu vergleichen. Neben dem Aufmerksamkeitsverhalten untersuchte die Studie auch die neuronale Aktivität mittels Electroencephalography (EEG), wobei vor allem die N2pc-Komponente untersucht wurde. In der dritten Studie wurden die Augenbewegungen von HSÄ und NSÄ ana- lysiert, während die Teilnehmer eine Computeraufgabe durchführten. Zu den Auf- gaben, gehörte das Erkennen von sozialen oder nicht-sozialen Reizen in komplexen visuellen Darstellungen. Ziel der Studie war es, Aufmerksamkeitsverschiebungen in Richtung sozialer Komponenten zwischen den beiden Aufgaben zu vergleichen. Darüber hinaus wurde untersucht, welchen Einfluss die soziale Angst auf diesen Prozess hat. Mit anderen Worten, die Messungen der Augenbewegungen ermöglichte zu untersuchen, inwieweit die soziale Aufmerksamkeit aufgabenabhängig ist und wie diese Abhängigkeit von sozialer Angst beeinflusst wird. Mit den drei Studien wurden drei unterschiedliche Ansätze verwendet, um besser zu verstehen, welches Vermeidungsverhalten Individuen mit sozialer Angststörung ausführen und wie ausgeprägt dieses ist. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass HSÄ eine verstärkte Vermeidung im Verhalten und Aufmerksamkeit aufweisen. Darüber hinaus zeigen die Resultate, dass die instruierte Aufgabe einen wesentlichen Einfluss auf die Aufmerksamkeitsverteilung hat. Zusammenfassend deuten alle Ergebnisse darauf hin, dass das Vermeidungsverhalten in der sozialen Angststörung sehr komplex ist. Dieses basiert hierbei nicht einfach nur auf der Angst vor einem bestimmten Reiz, sondern beinhaltet hochkomplexe kognitive Prozesse, die über eine einfache Flucht-Reaktionen hinausgehen. Abschließend ist es unerlässlich, dass weitere Forschungen über die soziale Angststörung, ihre Erhaltungsfaktoren und den Einfluss der gewählten Forschungsaufgabe und -methode durchgeführt werden.
KW  - Sozialangst
KW  - Virtuelle Realität
KW  - Elektroencephalographie
KW  - Augenbewegung
KW  - Vermeidungsreaktion
KW  - Kontextkonditionierung
KW  - Virtuelle Realität
KW  - Elektroencephalographie
KW  - Augenbewegung
KW  - Vermeidungsverhalten
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189001
ER  - 
TY  - THES
A1  - Koussémou, Yéwa Bony Marthe
T1  - A\(_{2B}\) adenosine receptor signaling in MDA-MB-231 breast cancer cells: Mechanism of A\(_{2B}\)-mediated reduction of ERK1/2 phosphorylation
T1  - Signalwege des A\(_{2B}\) Adenosinrezeptors in MDA-MB-231 Brustkrebszellen: Mechanismus der A\(_{2B}\)-vermittelten Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung
N2  - Recently, it was shown that MDA-MB-231 breast cancer cells express very high levels of the A2BAR as the sole adenosine receptor subtype, and stimulation of the A2BAR in MDA-MB-231 cells triggers an unusual inhibitory signal on ERK1/2 phosphorylation. The ERK1/2 pathway is reported to be associated with the control of growth, proliferation and differentiation of cells and as such might serve as a promising target for tumor treatment. The present study investigated signaling mechanisms involved in linking A2BAR to ERK1/2 phosphorylation in MDA-MB-231 cells. The A2BAR mediated reduction of ERK1/2 phosphorylation and of proliferation of MDA-MB-231 cell is in good agreement with previous results from (Dubey et al., 2005). These observations provide support to the hypothesis that activation of A2BAR could attenuate the growth of some types of cancer cell and argue against a stimulation of proliferation resulting from the activation of A2BAR as discussed by (Fernandez-Gallardo et al., 2016). AC activation by forskolin has recently been shown to enhance the activity of the chemotherapeutic agent doxorubicin in TNBC cells via a mechanism dependent on the PKA-mediated inhibition of ERK1/2 phosphorylation. Furthermore, forskolin also increased the sensitivity of MDA-MB-231 and MDA-MB-468 triple negative breast cancer cells to 5-fluorouracil and taxol (Illiano et al., 2018), and sustains the evidence of anticancer activity mediated by cAMP/PKA-mediated ERK1/2 inhibition. Similar to these studies, a reduced amount of pERK1/2 was also observed after stimulation of AC with FSK, application of cAMP-AM or inhibition of PDE-4. The inhibition of ERK1/2 phosphorylation was mimicked by UTP and abolished with the PLC inhibitor U73122 or by chelating intracellular Ca2+ with BAPTA-AM. These results point to an important role for both cAMP and Ca2+ signaling in the pathway leading to a decrease in ERK1/2 phosphorylation. This study encourages the idea that A2BAR could be used as target in cancer therapy. But A2BAR did not only stimulate signaling cascades associated with cell survival and proliferation reduction, but also key phases relevant in angiogenesis like Ca2+ mobilization (Kohn et al., 1995). Whereas the potency toward AC and Ca2+ are similar for the diverse agonists, the potency to promote ERK1/2 reduction is much higher. Interestingly, the proliferation of MDA-MB-231 cells is inhibited by low nanomolar agonist concentration which is inactive in Ca2+ mobilization. This means that it is certainly possible to reduce the proliferation without promoting angiogenesis. LUF6210 is particularly interesting when considering that it preferentially stimulates a reduction in ERK1/2 phosphorylation over Ca2+ and therefore may not promote angiogenesis. LUF6210 is therapeutically appealing as adjuvant in treatment of cancer. Given that stimulation of AC can activate a reduction of ERK1/2 phosphorylation and proliferation in cancer cells, agonist bias toward Gs-AC-PKA-mediated ERK1/2 inhibition represent a potential therapy of various malignancies. The fact that the reduction of ERK1/2 phosphorylation followed by reduced proliferation observed in MDA-MB-231 cells were mediated by the activation of the A2BAR illustrates the importance of this receptor subtype in cancer. A2BARs must be considered as a key factor in cancer treatment and deserve attention for the development of new therapeutic strategies.
N2  - Adenosin reguliert eine Reihe physiologischer Funktionen über die vier ARs, die zur Familie der GPCR gehören. Adenosin beeinflusst das Zellwachstum sowohl positiv als auch negativ. Dabei spielen die MAPK eine wichtige Rolle. Diverse Studien haben gezeigt, dass die Aktivierung alle ARs Subtypen zur Phosphorylierung der MAPK ERK1/2 führt. Es gibt immer mehr Hinweise auf die Beteiligung des A2BAR am Wachstum und der Progression von Tumoren. Die MDA-MB-231 Brustkrebszellen weisen eine hohe Expressionsrate des A2BAR als einzige ARs Subtypen auf. Zusätzlich zu AC-Aktivierung und intrazellulärer Ca2+-Freisetzung führt die Stimulation des A2BAR der MDA-MB-231-Brustkrebszellen zur Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung. NECA, der unselektive AR-Agonist, führt zu einer zeit- und konzentrationsabhängigen Inhibition der ERK1/2 Phosphorylierung. Auch eine signifikante Reduktion der Proliferation der MDA-MB-231 Brustkrebszellen wurde beobachtet. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass A2BARs das Wachstum von MDA-MB-231 Zellen hemmen, indem sie die Aktivierung des ERK1/2 reduzieren, was in gutem Einklang mit den Ergebnissen von (Dubey et al., 2005) steht. Diese Ergebnisse unterstützen die Ansicht, dass die Aktivierung von A2BAR das Wachstum von bestimmten Arten von Krebszellen hemmt, und wiederspricht dem fördernden Effekt des Wachstums von A2BAR beschrieben in (Fernandez-Gallardo et al., 2016). Die AC-Aktivierung durch Forskolin erhöht den Effekt des Chemotherapeutikums Doxorubicin in TNBC Zellen. Darüber hinaus erhöhte Forskolin auch die Empfindlichkeit von MDA-MB-231 und MDA-MB-468 TNBC auf 5-Fluorouracil und Taxol (Illiano et al., 2018) und bestätigt die anti-Krebs-Aktivität von reduzierter ERK1/2 Phosphorylierung, die von cAMP/PKA abhängig ist. Ähnlich zu diesen Studien reduziert sowohl eine Behandlung der MDA-MB-231 Zellen mit Forskolin oder mit cAMP-AM, als auch Hemmung der PDE-4 die ERK1/2 Phosphorylierung. Die durch A2BAR-vermittelte Reduktion der pERK1/2 ist in Anwesenheit des PKA Inhibitors H89 gehemmt. Die Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung wurde durch den PLC-Inhibitor U73122 und den Ca2+ Chelator BAPTA-AM gehemmt. Außerdem induziert die Ca2+ Freisetzung bei UTP die Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung. Diese Ergebnisse weisen auf eine wichtige Rolle von cAMP und Ca2+ in der A2BAR-vermittelten Hemmung der ERK1/2 Phosphorylierung hin. Eine solche Abnahme kann als Folge der Hemmung einer Kinase oder Stimulation einer Phosphatase auftreten. Wir untersuchten die MKPs, ein negativer Regulator der MAPK-Aktivität. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Stimulation des A2BAR in MDA-MB-231 Zellen zu erhöhter MKP-1 und MKP-2 Expression führt. Dieser Effekt bietet einen neuartigen Mechanismus für die A2BAR-vermittelte Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung. Der A2BAR und die induzierten Phosphatasen MKP-1 und MKP-2 könnten daher interessant für die Hemmung der Proliferation schnell wachsender Krebszellen sein. Auch wenn die Hemmung von Phosphatasen Aktivitäten die Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung rückgängig macht, deuten unsere Ergebnisse auf eine Beteilung der c-Raf-1 in der Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung hin. Es konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung der -AR Rezeptoren ähnliche Signale wie A2BAR in MDA-MB-231 Zellen regulieren. Daher kann die Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung in MDA-MB-231 Zellen den Gs-gekoppelten Rezeptoren zugeordnet werden. A2BAR stimuliert auch eine Ca2+-Antwort, die mit der Angiogenese in Verbindung gebracht wird (Kohn et al., 1995). Interessanterweise ist das Wachstum von MDA-MB-231 Zellen mit nanomolare NECA Konzentration gehemmt, wobei diese in der Ca2+-Mobilisierung inaktiv ist, so dass das Wachstum gehemmt werden kann, ohne dabei die Angiogenese zu fördern. LUF6210 ruft kein Ca2+ Signal hervor und ist daher von Bedeutung, wenn man bedenkt, dass es die ERK1/2 Phosphorylierung redurziert aber die Angiogenese nicht beeinflusst. LUF6210 ist deshalb therapeutisch ansprechend in der Behandlung von Krebs. Angesichts der Tatsache, dass die Stimulation der AC die Reduktion der ERK1/2-Phosphorylierung und der Proliferation in Krebszellen aktiviert, sind selective Gs-AC-PKA Agonisten erforderlich in der Therapie verschiedener maligner Erkrankungen.
KW  - Adenosinrezeptor
KW  - A2B adenosine receptor
KW  - Brustkrebs
KW  - CAMP production
KW  - intracellular calcium release
KW  - reduction of ERK1/2 phosphorylation
KW  - reduction of cells proliferation
KW  - A2BAR
KW  - induzierte Phosphatasen MKP-1 und MKP-2
KW  - Hemmung der Proliferation schnell wachsender Krebszellen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-209655
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schauer Marin Rodrigues, Johannes
T1  - Detecting Changes and Finding Collisions in 3D Point Clouds : Data Structures and Algorithms for Post-Processing Large Datasets
T1  - Erkennen von Änderungen und Finden von Kollisionen in 3D Punktwolken
N2  - Affordable prices for 3D laser range finders and mature software solutions for registering multiple point clouds in a common coordinate system paved the way for new areas of application for 3D point clouds. Nowadays we see 3D laser scanners being used not only by digital surveying experts but also by law enforcement officials, construction workers or archaeologists. Whether the purpose is digitizing factory production lines, preserving historic sites as digital heritage or recording environments for gaming or virtual reality applications -- it is hard to imagine a scenario in which the final point cloud must also contain the points of "moving" objects like factory workers, pedestrians, cars or flocks of birds. For most post-processing tasks, moving objects are undesirable not least because moving objects will appear in scans multiple times or are distorted due to their motion relative to the scanner rotation.

The main contributions of this work are two postprocessing steps for already registered 3D point clouds. The first method is a new change detection approach based on a voxel grid which allows partitioning the input points into static and dynamic points using explicit change detection and subsequently remove the latter for a "cleaned" point cloud. The second method uses this cleaned point cloud as input for detecting collisions between points of the environment point cloud and a point cloud of a model that is moved through the scene.

Our approach on explicit change detection is compared to the state of the art using multiple datasets including the popular KITTI dataset. We show how our solution achieves similar or better F1-scores than an existing solution while at the same time being faster.

To detect collisions we do not produce a mesh but approximate the raw point cloud data by spheres or cylindrical volumes. We show how our data structures allow efficient nearest neighbor queries that make our CPU-only approach comparable to a massively-parallel algorithm running on a GPU. The utilized algorithms and data structures are discussed in detail. All our software is freely available for download under the terms of the GNU General Public license. Most of the datasets used in this thesis are freely available as well. We provide shell scripts that allow one to directly reproduce the quantitative results shown in this thesis for easy verification of our findings.
N2  - Kostengünstige Laserscanner und ausgereifte Softwarelösungen um mehrere Punktwolken in einem gemeinsamen Koordinatensystem zu registrieren, ermöglichen neue Einsatzzwecke für 3D Punktwolken. Heutzutage werden 3D Laserscanner nicht nur von Expert*innen auf dem Gebiet der Vermessung genutzt sondern auch von Polizist*innen, Bauarbeiter*innen oder Archäolog*innen. Unabhängig davon ob der Einsatzzweck die Digitalisierung von Fabrikanlagen, der Erhalt von historischen Stätten als digitaler Nachlass oder die Erfassung einer Umgebung für Virtual Reality Anwendungen ist - es ist schwer ein Szenario zu finden in welchem die finale Punktwolke auch Punkte von sich bewegenden Objekten enthalten soll, wie zum Beispiel Fabrikarbeiter*innen, Passant*innen, Autos oder einen Schwarm Vögel. In den meisten Bearbeitungsschritten sind bewegte Objekte unerwünscht und das nicht nur weil sie in mehrmals im gleichen Scan vorkommen oder auf Grund ihrer Bewegung relativ zur Scanner Rotation verzerrt gemessen werden.

Der Hauptbeitrag dieser Arbeit sind zwei Nachverarbeitungsschritte für registrierte 3D Punktwolken. Die erste Methode ist ein neuer Ansatz zur Änderungserkennung basierend auf einem Voxelgitter, welche es erlaubt die Eingabepunktwolke in statische und dynamische Punkte zu segmentieren. Die zweite Methode nutzt die gesäuberte Punktwolke als Eingabe um Kollisionen zwischen Punkten der Umgebung mit der Punktwolke eines Modells welches durch die Szene bewegt wird zu erkennen.

Unser Vorgehen für explizite Änderungserkennung wird mit dem aktuellen Stand der Technik unter Verwendung verschiedener Datensätze verglichen, inklusive dem populären KITTI Datensatz. Wir zeigen, dass unsere Lösung ähnliche oder bessere F1-Werte als existierende Lösungen erreicht und gleichzeitig schneller ist.

Um Kollisionen zu finden erstellen wir kein Polygonnetz sondern approximieren die Punkte mit Kugeln oder zylindrischen Volumen. Wir zeigen wie unsere Datenstrukturen effiziente Nächste-Nachbarn-Suche erlaubt, die unsere CPU Lösung mit einer massiv-parallelen Lösung für die GPU vergleichbar macht. Die benutzten Algorithmen und Datenstrukturen werden im Detail diskutiert. Die komplette Software ist frei verfügbar unter den Bedingungen der GNU General Public license. Die meisten unserer Datensätze die in dieser Arbeit verwendet wurden stehen ebenfalls zum freien Download zur Verfügung. Wir publizieren ebenfalls all unsere Shell-Skripte mit denen die quantitativen Ergebnisse die in dieser Arbeit gezeigt werden reproduziert und verifiziert werden können.
T3  - Forschungsberichte in der Robotik = Research Notes in Robotics - 20 
KW  - Punktwolke
KW  - Änderungserkennung
KW  - 3d point clouds
KW  - collision detection
KW  - change detection
KW  - k-d tree
KW  - Dreidimensionale Bildverarbeitung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-214285
SN  - 978-3-945459-32-4
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sustal, Klara Nela
T1  - T-Zell Homöostase und Plastizität in Juveniler idiopathischer Arthritis
T1  - T helper 17 cells in juvenile idiopathic arthritis
N2  - Juvenile idiopathic arthritis (JIA) is a chronic systemic inflammatory disease in childhood with unknown etiology. Previous studies have demonstrated an important role for CD4+ T helper cells. The aim of the present study was to investigate the T cell phenotype and cytokine profile in children with JIA with focus on disease activity.
T cells from peripheral blood mononuclear cells of 84 children with JIA and 40 age-matched healthy donors (HD) were analyzed by flowcytometry.
T cells from JIA patients were less differentiated with higher numbers of naïve T cells compared to HD. Cytokine profile analysis revealed a reduced intracellular Th1- and Th2-specific cytokine production. Significantly higher levels of RORуt expression, the most important transcription factor of Th17 cells, were found during acute disease flare. Moreover, IL-17 production was significantly higher in patients with active disease compared to patients in remission.
Furthermore, stimulation experiments with CCR6+CD4+ T cells, which we could identify as IL-17 producing cells, revealed distinct plasticity. Polarization of isolated CCR6+ cells into Th17, Th1 or regulatory T cells, respectively, was achieved using specific cytokines. Interestingly, the potential to polarize differed in JIA patients and healthy donors. T cells from JIA patients showed a more stable Th17 phenotype and restricted switching to Th1 or Treg.
These results suggest a predominant Th17 phenotype of T cells in JIA patients. During disease flares, RORуt seems to be an important factor leading to Th17 polarization. An opposing modulation of Th1, Th2 or Treg was not found.
In conclusion, a Th17 phenotype dominates during disease flares in JIA and underlines the role of inflammatory T cells in the etiopathogenesis of JIA. 
IL-17, CCR6 and RORуt, Th17-specific factors, may be interesting targets for novel therapeutic approaches in JIA.
N2  - Die Juvenile idiopathische Arthritis (JIA) ist ein chronisch entzündliches Krankheitsbild des Kindesalters mit ungeklärter Ursache. Eine ätiopathogenetische Beteiligung des Immunsystems und im speziellen der T-Zellen ist wahrscheinlich. 
Die vorliegende durchflusszytometrische Untersuchung umfasst die Daten von 84 JIA Patienten und 40 altersgleichen Kontrollprobanden und vergleicht die Ergebnisse im transversalen sowie longitudinalen Studiendesign. 
Die Phänotypisierung der Lymphozyten zeigte im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden eine abweichende Verteilung der T-Helferzell-Subpopulationen. Die CD4 positiven T-Helferzellen der JIA Patienten setzen sich aus einer Anzahl proportional verminderter differenzierter Zellen und vermehrter naiver Zellen zusammen. Im Zytokinprofil wurde eine reduzierte Th1- sowie Th2-Antwort beobachtet. In allen T-Zell-Subpopulationen der JIA Patienten fand sich RORуt, der Transkiptionsfaktor der Th17-Differenzierung, hochreguliert. Im klinischen Schub der Arthritis zeigte sich eine signifikant erhöhte RORуt-Expression sowie eine vermehrte IL-17 Produktion. Die IL-17 produzierenden Zellen zeigten u.a. einen regulatorischen Phänotyp.
Bei den Stimulationsversuchen von CCR6+ Zellen, die wir als IL-17 produzierende Zellen definieren konnten, wurde eine ausgeprägte Plastizität beobachtet. Mit spezifischen Zytokinstimuli wurden die IL-17 produzierenden Zellen vermehrt zu Th17, Th1 oder regulatorischen T-Zellen polarisiert. Die Polarisierbarkeit unterschied sich zwischen JIA Patienten und Kontrollprobanden. Die CCR6+ Zellen der JIA Patienten zeigten im Vergleich zu den Kontrollprobanden ausgeprägte Polarisierungstendenzen zum Th17-Phänotyp und ließen sich nur gering in Th1 oder Treg konvertieren. 
Die Ergebnisse unserer Untersuchung lassen auf eine Dominanz im Th17-Differenzierungsweg schließen. Der Transkriptionsfaktor RORуt scheint vor allem im akuten Krankheitsschub zu prädominieren und die Th17-Differenzierung zu steuern. Eine Gegenregulation von Th1- und Th2-Zellen fehlt. 
Zusammenfassend ergeben sich Hinweise darauf, dass Th17-Zellen eine bedeutende Rolle in der Pathogenese der Juvenilen idiopathischen Arthritis spielen. In wieweit man IL-17, den CCR6-Rezeptor oder den Transkriptionsfaktor RORуt als Angriffsziel von krankheitsmodifizierenden Therapeutika nutzen kann, muss in weiteren Studien untersucht werden. Ebenso gilt es herauszufinden, ob die forcierte Polarisierung in Richtung regulatorische T-Zellen oder gegenregulatorisch aktive Th1 und Th2 Zellen eine Therapiestrategie darstellt.
KW  - Juvenile chronische Arthritis
KW  - Juvenile idiopathische Arthritis
KW  - Th17 cells
KW  - CCR6+ T-cells
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-123863
ER  - 
TY  - THES
A1  - Walper [geb. Schwarz], Elisabeth
T1  - Identifizierung und Charakterisierung von Transkriptionsfaktoren in der pflanzlichen Antwort auf das Oxylipin 9-Hydroxyoktadekatriensäure (9-HOT)
T1  - Identification and characterization of transcription factors in the plant signaling Response to the oxylipin 9-hydroxyoctadekatrienoic acid (9-HOT)
N2  - Oxylipine werden in der Pflanze unter Stressbedingungen gebildet. Die dafür notwendige Oxidation von Fettsäuren wird entweder nicht-enzymatisch über Radikale wie reaktive Sauerstoffspezies (ROS) oder enzymatisch über Lipoxygenasen katalysiert. Abhängig von der Position der Oxidation in der Fettsäure entstehen dabei C13- oder C9-Oxylipine. Sehr gut erforscht sind C13-Oxylipine wie Jasmonsäure (JA), die bei biotischem Stress und Verwundung gebildet werden und bei exogener Gabe das Wurzelwachstum von Arabidopsis thaliana hemmen. Die C9-Oxylipine wie 9-Hydroxyoktadekatriensäure (9-HOT) sind erst wenig erforscht. Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung von Transkriptionsfaktoren, mit dem Fokus auf 9-HOT-vermittelte Signalwegen in Arabidopsis thaliana. Da bekannt ist, dass auch sie zu einer Hemmung des Wurzelwachstums führen, wurde dazu die Untersuchung des Wurzelwachstums von 10 Tage alten Keimlingen etabliert. Funktionsgewinn-Mutanten des Transkriptionsfaktors TGA5 sowie des TGA5-Zielgens CYTOCHROM P450 MONOOXYGENASE CYP81D11 zeigten auf 9-HOT ein verglichen mit Col-0 deutlich besseres Wurzelwachstum. Die AtTORF-Ex-Kollektion, eine große Sammlung an Überexpressions-Linien verschiedener Transkriptionsfaktoren, wurde hinsichtlich Wurzelwachstums auf dem Oxylipin 9-HOT analysiert. Die Gesamtheit der untersuchten Pflanzen enthielt 263 unabhängige TF-Expressions-Konstrukte. Von 6087 untersuchten Pflanzen zeigten 201 Pflanzen keine Hemmung des Wurzelwachstums auf 9-HOT. Dabei konnten 80 verschiedene Transkriptionsfaktoren identifiziert werden, deren Überexpression die Wurzelwachstums-hemmende Wirkung von 9-HOT kompensiert. Es zeigte sich eine Häufung von Transkriptionsfaktoren der ERF- (ethylene responsive factor) Familie. Die verstärkte Expression der nahe verwandten Transkriptionsfaktoren ERF106 und ERF107 ermöglichte sowohl auf 9-HOT als auch auf 9-KOT ein längeres Wurzelwachstum im Vergleich zum Wildtyp. Die Genexpression von ERF106 und ERF107 wird durch Überflutung aktiviert. Durch Überflutung wird im Wildtyp die Expression von Hypoxia-Antwort-Genen wie HRE1, SUS4 oder PDC1 induziert. In den Funktionsverlust-Mutanten sind diese Gene in der Expression aber nicht beeinflusst. Auch ist nach Überflutung im normalen Tag / Nacht-Rhythmus kein signifikanter Unterschied im Überleben zwischen Col-0 und den Mutanten erf106, erf107 und erf106xerf107 nachweisbar. Zur Identifikation möglicher Ziel-Gene von ERF106 und ERF107 wurden Transkriptom-Analysen durchgeführt. Die Funktionsverlust-Mutanten erf106, erf107 und erf106xerf107 zeigten weder im Grundzustand noch nach 4 Stunden Überflutung Veränderungen in den bekannten Hypoxia-Antwort-Genen. Die Funktionsgewinn-Mutanten von ERF106 und ERF107 zeigten in der Transkriptom-Analyse eine deutliche Aktivierung von Genen, die wichtig für Entgiftung und Stressabwehr sind. Ebenso wurden wichtige Biosynthese-Gene aus der Camalexin- und Glukosinolat-Synthese in den Funktionsgewinn-Mutanten verstärkt exprimiert. Des Weiteren konnte eine verringerte Expression von Genen beobachtet werden, die wichtig für die Regulation der Eisen-Aufnahme sind, darunter bHLH-Transkriptionsfaktoren, der Eisen-Transporter IRON REGULATED TRANSPORTER 1 (IRT1) und die Eisen-Reduktase FERRIC REDUCTION OXIDASE 2 (FRO2). Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit durch die Untersuchung der AtTORF-Ex-Kollektion mehrere TF identifiziert, die wichtige Abwehr-Gene gegen Stress- und Vergiftung sowie bedeutende Gene im Bereich der Biosynthese und  Eisenaufnahme regulieren können, um so die Antwort auf C9-Oxylipine zu beeinflussen.
N2  - Oxylipins are built under stress conditions. They are the results of fatty acids oxidation that occurs either non-enzymatically by the action of free radicals like reactive oxygen species (ROS) or enzymatically by lipoxygenases conversion. There are two kinds of oxylipins, C13- or C9-, according to the position of the oxidation on the fatty acid back bone. Whereas C13-oxlipins like jasmonic acid (JA) are well characterized, little is known about C9-oxylipins like 9-hydroxyoctadecatrienoic acid (9-HOT). Both of them are generated as consequence of biotic stress or wounding and a common phenotypical mark is their ability to inhibit root growth of Arabidopsis seedlings. Preliminary studies have demonstrated that overexpression of the transcription factor TGA5 or its target gene  CYTOCHROM P450 MONOOXYGENASE CYP81D11 make the plants more resistant than wildtype Col-0 to oxylipins-driven root inhibition. The aim of the work presented in this thesis was to identify and characterize transcription factors involved in 9-HOT induced signaling. At the beginning, a screening aiming at the identification of transcription factors involved in the 9-HOT signaling was set up. The root growth of 10 day old seedlings from the AtTORF-Ex-collection grown on 9-HOT containing medium was analyzed. All analyzed plants harbor 263 independent TF expression constructs. Of 6087 analyzed plants 201 plants showed no inhibition of root growth on 9-HOT. Plant overexpressing 80 different transcription factors showed a long root-phenotype on 9-HOT containing medium, indicating that in this plants the 9-HOT activated signaling was impaired. Among them, ERF-transcription factor family was overrepresented. Overexpression of the closely related ERF106 and ERF107 enabled longer root growth compared to wild-type on 9-HOT as well as on 9-KOT. Analysis of the stimuli inducing the alteration of the expression of ERF106 and ERF107, identified submergence as one of the main one. Under hypoxic conditions in wildtype, the expression of hypoxia-response-genes like HRE1, SUS4 or PDC1 is induced. Expression levels of these genes are not affected in erf106, erf107 and erf106xerf107 loss-of-function mutants. Examination of the survival rate after submergence did not reveal significant differences between Col-0 and the loss-of-function-mutants erf106, erf107 und erf106xerf107, at least under normal day-night-rhythm. To identify target genes of ERF106 and ERF107, transcriptome analysis were performed. The loss-of-function-mutants erf106, erf107 and of their double mutant did not show any differences in the known hypoxia responses, neither in control nor 4 hours after submergence. The gain-of-function-mutants of ERF106 and ERF107 exhibit a distinct gene activation of genes important for detoxification and stress regulation and defense. Moreover, genes for camalexin and glucosinolate biosynthesis pathway were up-regulated in these gain-of-function mutants. Genes crucial for regulation of iron uptake like bHLH transcription factors, iron transporter IRON REGULATED TRANSPORTER 1 (IRT1) and iron reductase FERRIC REDUCTION OXIDASE 2 (FRO2), whereas, show a reduced expression in these mutants. The analysis of the AtTORF-Ex-collection revealed some interesting TFs that can regulate genes important for stress response and detoxification, and thereby influence the response to C9-oxylipins.
KW  - Oxylipine
KW  - 9-HOT
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - 9-Hydroxyoktadekatriensäure
KW  - AtTORF-Ex-Kollektion
KW  - Stress
KW  - Signalling
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-128047
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mausolf, Nils Henrik
T1  - Klinische und radiologische Ergebnisse nach Hüftprothesenwechsel durch Implantation eines kranial aufgesockelten Revisionspfannensystems
T1  - Clinical and radiological outcome of acetabular cup revisions by using a cranial raised press-fit cup
N2  - Background and issue: During the last years there was an increase of acetabular cup revisions. Furthermore the quality of life in elderly patients gains importance.  Particularly challenging for orthopaedic surgeons is the treatment of extended acetabular defects. This study examines the clinical and radiological outcome of acetabular cup revisions by using a cranial raised press-fit cup. Additionally potential influencing factors were surveyed.
Methods: In a retrospective monocentric study 155 patients, who underwent an acetabular cup revision by implanting an oval press-fit cup between 2009 and 2016 were reviewed and scored. An ethical clearance certificate of the University of Wuerzburg was given.
Results:  The mean follow-up was 53 months. 9 AAOS I defects, 25 AAOS II defects, 100 AAOS III defects and 21 AAOS IV defects were examined. The cumulative cup survival rate by using the Kaplan-Meier-Method was 93,4% (CI 89,1-97,6%). The survival rate without any revision was 84,0% (CI 77,9-90,1%). A significant reduction of pain on a numeric analogue scale could be proven (5,9 preoperative vs. 1,1 postoperative). The Harris-Hip Score increased significantly from 56,4 preoperative to 73,2 postoperative. In addition an improvement of all dimensions of the Euroqol could be confirmed. The overall state of health was measured by using the SF-12. As a result there was a slightly lower physical health and a slightly higher mental health compared to the reference population.
Significant factors of influence on the outcome were detected: Male gender is associated with a higher functional outcome (HHS 87,7 vs. 74,2). Moreover, men numbered their level of pain lower than women did (NAS 0,65 vs. 1,5). Furthermore an association between more extended types of acetabular defects and a lower functional outcome could be confirmed. Additionally the factor age was found to create a significant influence on the functional outcome of the surgery. Patients below the age of 70 years upon the time of surgery reached higher results in Harris-Hip Score than older patients (82,2 vs. 77,3). Septic loosening was associated with a lower functional outcome than aseptic loosening (HHS 74,6 vs. 81,9).
Conclusion: By analysing the survival rate, the improvement of function and the reduction of pain, good short- to midterm results were calculated for the surveyed implant system. Factors with a significant influence on the functional outcome were found to be: Gender, underlying type of defect, age upon surgery, septic or aseptic loosening.
N2  - Fragestellung: Epidemiologisch zeigt sich seit einigen Jahren ein Anstieg der Fallzahlen von Hüftpannenrevisionen. Zudem gewinnt die Lebensqualität der älter werdenden Bevölkerung zunehmend an Bedeutung. Eine Herausforderung für den behandelnden Chirurgen stellt insbesondere die Versorgung von größeren acetabulären Defekten dar. In dieser Studie wurden klinische und radiologische Ergebnisse von Hüftpfannenrevisionen, die durch ein kranial aufgesockeltes, längsovales Revisionspfannensystem versorgt wurden, untersucht. Ferner sollten mögliche Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis ermittelt werden. 
Methodik: In einer retrospektiven monozentrischen Studie wurden 155 Patienten, die im Zeitraum von 2009 bis 2016 mit Kranialpfannen versorgt wurden, nachuntersucht und Scores erhoben. Ein Unbedenklichkeitsbescheid der Ethikkommission der Universität Würzburg lag vor. 
Ergebnisse: Das Follow-up lag im Durchschnitt bei 53 Monaten. Es wurden 9 AAOS I Defekte, 25 AAOS II Defekte, 100 AAOS III Defekte und 21 AAOS IV-Defekte nachuntersucht. Das kumulative Gesamtüberleben nach Kaplan-Meier betrug für diesen Follow-up Zeitraum 93,4% (CI 89,1-97,6%). Das revisionsfreie Überleben lag bei 84,0% (CI 77,9-90,1%). Es konnte eine signifikante Schmerzreduktion auf einer visuellen Analogskala belegt werden (5,9 präoperativ vs. 1,1 postoperativ). Der Harris-Hip-Score verbesserte sich hochsignifikant von 56,4 präoperativ auf 73,2 postoperativ. Ferner konnte in allen Dimensionen des Euroqols eine signifikante Verbesserung nachgewiesen werden.  Der Gesundheitszustand der Patienten wurde anhand des SF-12 bestimmt. Als Ergebnis zeigte sich verglichen mit der Referenzpopulation eine leicht erniedrigte physische Gesundheit und eine geringgradig erhöhte psychische Gesundheit. 
Im Rahmen dieser Arbeit konnten einige signifikante Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis ermittelt werden: Das männliche Geschlecht ist mit einem signifikant besseren funktionellen Outcome assoziiert (HHS 87,7 vs. 74,2). Zudem gaben Männer auf der visuellen Analogskala eine signifikant geringere Schmerzintensität an (0,65 vs. 1,5). Darüber hinaus konnte belegt werden, dass höhergradige Defekttypen mit einem schlechteren funktionellen Outcome vergesellschaftet sind.  Das funktionelle Outcome unterscheidet sich zudem signifikant in Abhängigkeit vom Alter der Patienten zum Zeitpunkt der Operation. Patienten unter 70 Jahren erreichten im Durchschnitt signifikant höhere Punktzahlen im Harris-Hip-Score (82,2 vs. 77,3). Septische Indikationen standen verglichen mit aseptischen Lockerungen ebenfalls in Assoziation mit einem schlechteren funktionellen Outcome (HHS 74,6 vs. 81,9).
Schlussfolgerung: Anhand der im Zuge dieser Arbeit ermittelten Überlebensrate, einer Verbesserung der Funktionalität im Hüftgelenk und einer nachgewiesenen Schmerzreduktion konnten gute kurz- bis mittelfristige Ergebnisse für das vorliegende Implantatsystem gezeigt werden. Als Einflussfaktoren auf das klinische Outcome konnten das Geschlecht, der zugrunde liegende Defekttyp, das Alter zum OP-Zeitpunkt und eine septische oder aseptische Indikation ermittelt werden.
KW  - Hüftprothese
KW  - Hip
KW  - Revision
KW  - Acetabular
KW  - Press-fit
KW  - Hüfte
KW  - Hüftpfanne
KW  - Revision
KW  - Kranialpfanne
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217218
ER  - 
TY  - THES
A1  - Behringer, Jan
T1  - Essays on income distribution and macroeconomic imbalances
T1  - Einkommensverteilung und makroökonomische Ungleichgewichte
N2  - The contribution of this dissertation is to empirically analyze the link between income distribution, sectoral financial balances, and the current account. Firstly, it examines the relationship between the personal and the functional income distribution which may have rather different implications for aggregate demand and the current account. Secondly, it analyzes the importance of different sectors of the economy for current account balances and tests whether households are able to fully pierce the institutional veils of the corporate and the government sector. Thirdly, it investigates how changes in the personal and the functional income distribution affect the saving and investment decisions of the household and the corporate sector, and hence the current account. Finally, it shows how different growth regimes are linked to different patterns of personal and functional income distribution, and how differences in wage bargaining institutions contribute to explaining these different patterns of income distribution.
N2  - Der Forschungsschwerpunkt der vorliegenden Dissertation ist die empirische Analyse des Zusammenhangs zwischen Einkommensverteilung, sektoralen Finanzierungssalden und der Leistungsbilanz. Erstens untersucht die Dissertation die Beziehung zwischen der personellen Einkommensverteilung und der funktionalen Einkommensverteilung, welche unterschiedliche Implikationen für die aggregierte Nachfrage und die Leistungsbilanz haben können. Zweitens wird die Rolle der unterschiedlichen Sektoren innerhalb einer Volkswirtschaft für die Entwicklung von Leistungsbilanzsalden analysiert. Es wird getestet, inwiefern die Ersparnisbildung der privaten Haushalte von der Ersparnis der anderen inländischen Sektoren (Unternehmen, Staat) abhängt. Drittens wird der Einfluss von Veränderungen in der personellen und funktionalen Einkommensverteilung auf das Spar- und Investitionsverhalten des privaten Haushaltssektors und des Unternehmenssektors sowie auf den Leistungsbilanzsaldo untersucht. Schließlich zeigt die Dissertation, wie unterschiedliche Ausprägungen in der Einkommensverteilung in einzelnen Ländern zur Entstehung von unterschiedlichen Wachstumsmodellen beitragen und wie sich Unterschiede in der Koordinierung von Lohnverhandlungen auf die Einkommensverteilung auswirken.
KW  - Einkommensverteilung
KW  - Makroökonomie
KW  - Sektorale Finanzierungssalden
KW  - Income distribution
KW  - Sectoral financial balances
KW  - Current account
KW  - Ungleichgewicht
KW  - Leistungsbilanz
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217252
ER  - 
TY  - THES
A1  - Thumm, Rebecca
T1  - Über den Einfluss von hyperthermer Chemotherapie auf die Expressionsprofile von Hitzeschockproteinen und Proliferationsmarkern im humanen Kolonkarzinom
T1  - The effect of hyperthermic chemotherapy on the expression of heat shock proteins und proliferation markers in human colon cancer
N2  - Die hypertherme intraperitoneale Chemoperfusion (hyperthermic intraperitoneal chemotherapy, HIPEC) ist ein vielversprechendes Verfahren bei Patienten mit limitierter Peritonealkarzinose. Möglicherweise wirken Hitzeschockprotein (HSP)-vermittelte Reparaturmechanismen und proliferative Effekte dem Therapieerfolg jedoch entgegen. Um solche möglichen limitierenden Faktoren zu untersuchen, wurden in einem in vitro-HIPEC-Modell die Auswirkungen von Hyperthermie und Chemotherapie auf die Expression von HSPs und die Proliferationsmarker Ki-67 und PCNA im Kolonkarzinom mittels RT-qPCR und Western Blot untersucht. 
Es zeigten sich hochregulierte HSPs, die mit zunehmender Temperatur und durch die Zugabe von Chemotherapie zunahmen. Man kann davon ausgehen, dass hierdurch intrazelluläre antiapoptotische Effekte und Reparaturmechanismen induziert werden. Die Inhibition von HSPs könnte daher zu einer Verbesserung der HIPEC-Therapie führen. 
Zum anderen fand sich eine Erhöhung der Proliferationsmarker Ki-67 und PCNA nach der in vitro-HIPEC, was auf ein aggressives Wachstumsverhalten der überlebenden Zellen hindeutet.
N2  - Hyperthermic intraperitoneal chemotherapy (HIPEC) represents a promising treatment option for patients with limited peritoneal carcinomatosis. Heat shock protein (HSP)-mediated repair mechanisms und proliferative effects may negatively influence the HIPEC therapy. In order to analyze such limitating factors, we analyzed the effects of hyperthermia and chemotherapy in an in vitro-HIPEC model on the expression of HSPs and the proliferation markers Ki-67 and PCNA in colon cancer cells by RT-qPCR and Western Blot.
Up-regulated HSPs expression was found, which increased with higher temperature and the use of chemotherapy. It is assumed that antiapoptotic effects and repair mechanisms are therefore induced. The inhibition of HSPs might improve HIPEC therapy.
In addition, the proliferation markers Ki-67 and PCNA were found to be up-regulated after in-vitro-HIPEC, which points to an aggressive rate of growth of the survived colon cancer cells.
KW  - Kolonkarzinom
KW  - Hitzeschock-Proteine
KW  - Hypertherme Chemotherapie
KW  - Proliferationsmarker
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217271
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kaiser, Martin
T1  - Habituation und Lerneffekte beim Oldenburger Satztest bei normalhörenden Probanden in Abhängigkeit vom Lebensalter
T1  - Learning effekt of the oldenburger sentece test for normal hearing persons in dependence of the age
N2  - Sprachaudiometrische Tests sind subjektive Testverfahren um die Sprachverständlichkeit zu messen. Sie dienen unter anderem zur Indikation für Hörhilfen, zur Verlaufskontrolle und zur Begutachtung. Der deutschsprachige Sprachraum ist von den Freiburger Satztests geprägt. Dennoch gibt es im deutschsprachigen Raum weitere sprachaudiometrische Testverfahren. Der Oldenburger Satztest ist ein moderner Sprachtests, der als Matrixtest syntaktisch korrekte und semantisch inkorrekte Sätze als Sprachmaterial nutzt. 
Diese Dissertation untersucht altersabhängige Lerneffekte an einem normalhörenden Probandenkollektiv. Dazu wurden 40 Probanden in homogenen Altersgruppen auf den bereits in der Literatur vielfach beschriebenen Lerneffekt untersucht. Die Dissertation konnte zeigen, dass sich der Lerneffekt in allen Altersgruppen ähnlich verhält. Die Lerneffekte sind damit nicht altersabhängig. Der Lerneffekt zeigte in allen Altersgruppen signifikante Verbesserungen in der fünften durchgeführten Testliste im Vergleich zur ersten durchgeführten Testliste.
N2  - Speech audiometric tests are subjective test procedures to measure speech intelligibility. Among other things, they serve as an indication for hearing aids, for progress monitoring and for assessment. Actually are the “Freiburger” sentence tests the most important test in German-speaking countries. However, there are other language audiometric test procedures in German-speaking countries. The “Oldenburger” sentence test is a modern language test, designed as a matrix test, uses syntactically correct and semantically incorrect sentences as language material.
This dissertation examines age-dependent learning effects in a group of normal hearing persons. For this purpose, 40 test persons in homogeneous age groups were examined for the learning effect that has already been described many times in the literature. The dissertation showed that the learning effect is similar in all age groups. The learning effects are therefore not age-dependent. The learning effect showed significant improvements in the fifth test list compared to the first test list in all age groups.
KW  - Sprachaudiometrie
KW  - Hörtest
KW  - Altersabhängiger Lerneffekt
KW  - Oldenburger Satztest
KW  - age-dependent learning effect
KW  - speech audiometry
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217281
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schneider, Simone
T1  - Messung der Aktivität des präfrontalen Cortex mit NIRS vor und nach iTBS-Intervention
T1  - Changes in prefrontal cortical activation before and after iTBS - a NIRS study
N2  - Angsterkrankungen stellen einen großen Anteil an psychischen Erkrankungen dar und gehen zum Teil mit großem Leidensdruck einher. Da die leitliniengerechte Therapie mit hohen Rückfallraten und ca. 25%  Nonrespondern einhergeht, stellt sich die Frage nach alternativen Behandlungsmethoden. Transkranielle Magnetstimulation findet als nichtinvasive Behanslungsmethode zunehmend Anwendung bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen. 
In der vorliegenden randomisierten, kontrollierten Studie wurde die Wirkung der TMS auf den frontotemporalen (FTC) und dorsolateralen präfrontalen Cortex (dlPFC) untersucht. Dazu wurden 42 gesunde Probanden zwischen 18 und 59 Jahren zur Hälfte TMS-stimuliert, die andere Hälfte wurde scheinstimuliert. Vor und nach Stimulation bzw. Placebostimulation wurde die Aktivität von FTC und dlPFC mit Nah-Infrarotspektroskopie (NIRS) während der Durchführung des Verbal Fluency Tasks (VFT) gemessen. 
In dieser Studie konnte keine Veränderung der hämodynamischen Gehirnaktivität durch TMS nachgewiesen werden, jedoch äußerten die Probanden der Stimulationsgruppe im Gegensatz zu den Probanden der Placebogruppe, Nebenwirkungen wie Schmerzen oder Muskelzucken verspürt zu haben. 
Die während des VFT laufende NIRS zeigte eine signifikant höhere Durchblutung und damit Aktivierung des linken FTC im Seitenvergleich und eine signifikant höhere Aktivierung während der semantischen als bei der phonemischen VFT-Bedingung, analog zu früheren, vergleichbaren Untersuchungen. 
Die Frage, ob sich TMS als mögliche Behandlungsmethode bei Angsterkrankungen eignet, lässt sich anhand der hier vorliegenden Studie nicht abschließend beantworten.
N2  - Anxiety disorders constitute a large proportion of mental illnesses and are often accompanied by great strain imposed by suffering. Since guideline-based therapy is characterised by high relapse rates and about 25% of non-responders, the question of alternative treatment methods arises. Transcranial magnetic stimulation as a non-invasive treatment method is being increasingly applied to treat neurological and psychiatric diseases.
In the presented randomised, controlled study, the effect of TMS on the frontotemporal (FTC) and dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) was examined. For this purpose, one half of 42 healthy volunteers between 18 and 59 years of age received TMS stimulation while the other half received sham stimulation. Before and after both real and placebo stimulation, the activity of FTC and dlPFC was measured with near-infrared spectroscopy (NIRS) during the execution of Verbal Fluency Tasks (VFT). 
In this study, no change in hemodynamic brain activity through TMS could be detected. However, contrary to the placebo group volunteers, the stimulation group volunteers reported side effects such as pain or muscle twitching.
The NIRS running during VFT showed a significantly increased blood flow and thus an activation of the left FTC in the side comparison, as well as a significantly enhanced activation during the semantic VFT condition in comparison with the phonemic one, analogous to previous comparable examinations.
The question of whether TMS presents itself as a potential treatment for anxiety disorders can not be conclusively answered on the basis of the study presented here.
KW  - TMS
KW  - NIRS
KW  - Angst
KW  - VFT
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217393
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hirschmann, Anna
T1  - microRNA-Genexpressionsprofile in Blut-, Haut- und Nervenproben von Patienten mit Polyneuropathien
T1  - microRNA gene expression profiles in blood, skin and nerve samples of patients with polyneuropathy
N2  - Die Polyneuropathie (PNP) ist die häufigste Störung des peripheren Nervensystems bei Erwachsenen. Die Suche nach der Ursache bleibt in vielen Fällen erfolglos, ist aber unverzichtbar, da die Therapiewahl von der Ätiologie der Erkrankung abhängt. Geeignete Biomarker könnten die Differentialdiagnose unter Umständen erleichtern. microRNAs (miRNAs) sind in dieser Hinsicht vielversprechend, da in vielen Studien bei Nervende- und  regenerationsprozessen sowie in neuropathischen Schmerzmodellen eine Dysregulation beschrieben wurde.
In dieser Studie wurde die Expression zweier miRNAs, miR-103a und miR-let-7d, sowie eines Zielmoleküls der miR-103a, des Kalziumkanals Cav1,2, in einer großen Kohorte von PNP-Patienten unterschiedlicher Ätiologie in Blut, Haut- und Nervenbiopsien untersucht. Insgesamt wurden 116 Patienten und 22 Kontroll-probanden in die Studie eingeschlossen. Nach der Isolation von RNA aus weißen Blutzellen (WBC), Haut- und Nervenbiopsien folgte die Expressionsbestimmung mittels qRT-PCR.
Während sich jeweils Unterschiede zwischen PNP-Patienten und Kontrollen und zwischen Patienten mit entzündlicher und solchen mit nicht-entzündlicher PNP zeigten, wurden keine Unterschiede in der Expression zwischen den ätiologischen Subgruppen oder zwischen Patienten mit schmerzhafter und schmerzloser PNP festgestellt. In den Nervenbiopsien der Patientenkohorte ergab sich eine inverse Korrelation der miR-103a und ihrem Zielgen Cacna1c, die darauf hinweisen könnte, dass Cacna1c von der miR-103a negativ reguliert wird.
Da in unserer Patientenkohorte keine Unterschiede zwischen den PNP-Subgruppen auftraten, scheint der Einsatz der miR-103a und miR-let-7d als diagnostische Biomarker zur ätiologischen Einordnung einer PNP nicht gerechtfertigt. Dennoch deuten unsere Ergebnisse auf eine mögliche Rolle der untersuchten miRNAs bei Entstehung und Verlauf von PNP hin. Für ein tieferes pathophysiologisches Verständnis der miRNAs vor allem bei entzündlichen Neuropathien, könnte die Untersuchung von weiteren miRNAs und Zielgenen Aufschluss geben.
N2  - Polyneuropathies (PNP) are the most frequent disorder of the peripheral nervous system in adults. Since the choice of therapy depends on it, the etiological diagnostic  is essential but often remains without results so far. The differential diagnosis could be facilitated by a suitable biomarker. In this respect, microRNA (miRNA) are promising because their dysregulation has been described in processes of nerve degeneration and regeneration as well as in neuropathic pain models.
This study investigated the expression of two miRNA, miR-103a and miR-let-7d, and the calcium channel Cav1.2, a target of miR-103a, in a large cohort of PNP patients with different etiology in blood, skin and nerve samples. Altogether, 116 patients and 22 controls have been included in the study. Expressional analysis via qRT-PCR succeeded the isolation of RNA out of white blood cells (WBC), skin and nerve biopsies.
Differences have been found between PNP patients and controls and between patients with inflammatory and non-inflammatory PNP. No differences have been recorded between the etiological subgroups or between painful and painless PNP. miR-103a and its target Cacna1c correlated inversely in nerve which could be an indication for Cacna1c being negatively regulated by miR-103a.
miR-103a and miR-let-7d do not seem to be appropriate diagnostic biomarkers for the etiological classification of PNP as there have not been found any differences between the PNP subgroups. Nevertheless, our results suggest that miRNA may play a part in the development and the progression of PNP. The investigation of further miRNA and targets could provide insight into a deeper pathophysiological understanding of miRNA, especially in inflammatory neuropathies.
KW  - miRNS
KW  - Polyneuropathie
KW  - Genexpression
KW  - microRNA
KW  - miRNA
KW  - PNP
KW  - Neuropathischer Schmerz
KW  - neuropathic pain
KW  - gene expression
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217010
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TY  - THES
A1  - Georgakopoulos, Dimos
T1  - Einfluss der N-Glykosylierung von HIV-Env auf die Krankheitsprogression der HIV-Infektion
T1  - Influence on disease progress by HIV-env's glycosylation density in HIV infected persons
N2  - N-Glykosylierungen spielen beim Env-Gen eine wichtige Rolle. Sie dienen nicht nur als „Escape-Phänomen“ zur Verhinderung einer Elimination des Virus durch neutralisierende Antikörper. Es hat sich gezeigt, dass bestimmte Menschen sich mit HIV infizieren können, aber es zu keinem Zeitpunkt zu AIDS-typischen Symptomen kommt, ohne die Einnahme antiretroviraler Therapie (ART). Solche Menschen werden als Elite Controller bezeichnet. Ihr Organismus kann selbst die Viruslast in sehr geringen Grenzen halten (< 50 Kopien/ml). Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss von N-Glykosylierungen in der Entstehung von Elite Controller zu untersuchen und prozentuell eine Tendenz zu schaffen, inwieweit die Glykosylierungsdichte des Env-Proteins entscheidend ist.
Es konnte gezeigt werden, dass eine immunologische Kontrolle auch auf der B-Zellebene stattfinden kann. Als Hinweis dient die geringe Glykosylierungsdichte im Bereich CD4bs und MPER, die indirekt über MHC Klasse II zu einer erhöhten Produktion von Antikörpern führen kann. Bisher wurde bei Elite Controller die T-Zellebene als mögliche immunologische Kontrolle beschrieben, jedoch gibt diese Arbeit hinweise, dass auch eine immunologische Kontrolle mittels Antikörper möglich ist. Die glykosylierten Zielepitope können eine große Hilfe sein für das Aussehen eines späteren Impfstoffs.
N2  - Predicted N-linked glycosylations loom large in env-gene of hiv and do not only function as an escape mechanism to avoid elimination of hiv by neutralising antibodies. Some people can become infected with hiv and never require antiretroviral medication and also never develop an AIDS-related disease. These people are the so called elite controler. Their immune system can dam the viral load of the virus in low-level (< 50 copies/ml).
The aim of this thesis ist o show how predicted n-linked glycosylation influence the genesis of an elite controler and how glycosylation density is crucial for their development. One can show that there is also an immunological controll on the human B cell line. The low glycosylation density in CD4 binding site and MPER affects indirectly the higher concentration of neutralising antibodies by major histocompatibility complex type II. Previously the immunological control in elite controler was described by the T cell line but this thesis gives directions that an immunological control can be done also by antibodies. The env´s parts whith lower glycyosylation can be an instrument fort he later development of a vaccine.
KW  - HIV-Infektion
KW  - Elite Controller
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217023
N1  - Aus datenschutzrechtlichen Gründen wurde der Zugriff auf den Volltext zu diesem Dokument gesperrt. Eine inhaltlich identische neue Version ist erhältlich unter:
https://doi.org/10.25972/OPUS-30362
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TY  - THES
A1  - Luft, Viktor
T1  - in-vitro Untersuchungen zum Haftkraftverhalten herkömmlicher und moderner Doppelkronensysteme
T1  - In vitro investigations on retention force behavior of conventional and modern double crown systems
N2  - Ziel der Studie
Das Ziel dieser in-vitro-Studie war die Untersuchung des Einflusses einer künstlichen Alterungsphase von 10.000 Füge- und Trennzyklen unter Speichelschmierung auf das Haftkraft- und Verschleißverhaltens von konventionell gusstechnisch, galvanisch und im CAD/CAM-Verfahren hergestellten Parallelteleskopen.
Material und Methode:
Sechs verschiedene Prüfgruppen unterschiedlicher Materialkombinationen und Fertigungsweisen wurden ausgehend von einem gemeinsamen Primär- und Sekundärkronendesign zu je zehn Parallelteleskopen (n = 10) angefertigt:
Gruppe 1 (GG): Gruppe 2 (NN): Gruppe 3 (ZG): Gruppe 4 (CC NN): Gruppe 5 (CC ZN): Gruppe 6 (CC ZP):
Hochgoldhaltige Legierung (Gussverfahren)
Edelmetallfreie Legierung (Gussverfahren) Zirkoniumdioxidkeramik/Galvanogold (Galvanotechnik) Edelmetallfreie Legierung (CAD/CAM) Zirkoniumdioxidkeramik/Edelmetallfreie Legierung (CAD/CAM) Zirkoniumdioxidkeramik/Polyetheretherketon (CAD/CAM)
Unter Verwendung einer Vorlast von 50 N wurden die Haftkraftwerte in der Universalprüfmaschine (Zwick/Roell, Ulm, Deutschland) kontinuierlich aufgezeichnet und zu den Zeitpunkten t0 (= Ausgangszustand), t1 (= 50 Zyklen), t2, (= 5.000 Zyklen) und t3 (= 10.000 Zyklen) miteinander verglichen. Die Daten wurden unter Anwendung eines Kolmogorov- Smirnov-, Friedman-, Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-, Kruskal-Wallis- und Mann-Whitney-U-Test bei einem Signifikanzniveau von p ≤ 0,05 ausgewertet (SPSS, V25). Zusätzlich wurden lichtmikroskopische Aufnahmen der Primärkronenoberflächen und Sekundärkroneninnenseiten zum Nachweis von Verschleißphänomenen durchgeführt. Zur Bestimmung der Linien- und Oberflächenrauheit dienten konfokalmikroskopische Aufnahmen der Patrizen.
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Zusammenfassung
 Ergebnisse
Bei allen Prüfgruppen wurde eine Abnahme der mittleren Haftkraftwerte registriert. Die geringsten Haftkraftverluste wiesen die gegossenen hochgoldhaltigen Teleskopkronen mit 1,58 % (GG), die größten Haftkraftverluste mit 36,17 % die gegossen edelmetallfreien Doppelkronen (NN) auf. Signifikante Haftkraftverluste präsentierten nach Durchlaufen der Belastungsphase ausschließlich die galvanischen und gefrästen ZrO2/PEEK Probekörper, die zugleich die höchsten und niedrigsten mittleren Haftkräfte demonstrierten (ZG: t0= 8,30N, t3= 6,20N; CC ZP: t0= 1,36N, t3= 1,25N; Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test; pZG= 0,010, pCC ZP= 0,049). Die Retentionskräfte der gegossenen hochgoldhaltigen und edelmetallfreien Gruppen sowie der gefrästen Prüfgruppe der Materialkombination ZrO2/NEM (GG, NN , CC ZN) unterschieden sich zu keinem der Zeitpunkte t0-t3 signifikant und zeigten ebenfalls über die gesamte Versuchsdauer keinen signifikanten Haftkraftrückgang. Hingegen wichen zu allen Zeitpunkten t0-t3 die Retentionskräfte der metallfreien Doppelkronen (CC ZP) signifikant von allen anderen Materialkombinationen ab. Bei nahezu allen Probekörpern waren im Bereich der Kontaktflächen zwischen Primär- und Sekundärkronen Verschleißerscheinungen erkennbar. Lediglich die keramischen Primärkronen der Materialkombination ZrO2/PEEK unterlagen keinen Oberflächenveränderungen. Die geringste Linienrauheit und Oberflächenrauheit zeigten die Primärkronenoberfläche der frästechnisch hergestellten edelmetallfreien Doppelkronen (CC NN; Rat0= 0,0869 μm, Rat3= 0,125 μm, Sat0= 0,109 μm, Sat3= 0,180 μm). Die höchsten Rauheitswerte wurden für die keramischen Primärkronen der Gruppen ZG und CC ZP dokumentiert (ZG: Rat0= 0.454 μm, Sat0= 0.544 μm, Sat3= 0.612 μm; CC ZP: Rat3= 0.462 μm).
Schlussfolgerung
Unter den gewählten Versuchsbedingungen erreichten alle getesteten Herstellungsmethoden und Materialkombinationen klinisch suffiziente Haftkraftwerte, obwohl sich zwischen den einzelnen Prüfgruppen ausgeprägte Unterschiede hinsichtlich des Haftkraftverhaltens offenbarten. Während in diesen Untersuchungen die hochgoldhaltigen Legierungen im Bereich Teleskoptechnik den Grund für ihre langjährige Bewährung belegten, zeigte sich bei der ausschließlichen Verwendung edelmetallfreier Legierungen die frästechnische Herstellung der Gusstechnik aufgrund homogenerer und höherer Retentionswerte überlegen. Die Materialkombination aus Zirkoniumdioxidkeramik und Nichtedelmetall stellt eine ästhetische Alternative zur Galvanotechnik dar. In weiteren Untersuchungen sollte die
136
Zusammenfassung
 Passung und die Haftkraft der Materialkombination Zirkoniumdioxidkeramik/PEEK durch Variation der Fertigungsparameter optimiert werden. Insgesamt vermochte die CAD/CAM- Technologie dennoch ähnlich voraussagbare Ergebnisse wie der sich behauptende Goldstandard zu erzielen. Verschleiß ist elementarer Bestandteil des tribologischen Systems der Doppelkrone und wurde bei allen Prüfgruppen nachgewiesen. Im Allgemeinen erwies sich die Konfokalen Mikroskopie als geeignete Methode zur Bestimmung von Rauheits- und Flächenparametern bei Doppelkronenoberflächen. Ausgehend von den vergleichbaren Untersuchungsergebnissen stellt die CAD/CAM-Technologie für die tägliche Praxis unter Berücksichtigung der leichteren Friktionseinstellung im Herstellungsprozess, einer uneingeschränkten Reproduktion der Doppelkronen aufgrund der digitalen Speichermöglichkeit und der Reduktion von Kosten durch Zeit und Arbeitskraft eine ernstzunehmende Alternative zur konventionellen Guss- und Galvanotechnik dar. Die Eignung von CAD/CAM-gefertigten Doppelkronen sollte jedoch zusätzlich in klinischen Langzeituntersuchungen nachgewiesen werden.
N2  - Objective:
This study aimed to investigate the effects of long-term use on the retention force and wear behavior of double crown systems.
Methods:
Based on a common double crown design sixty pairs of telescopic crowns were fabricated and divided into six groups, each consisting ten samples: “Gold standard” cast gold alloy primary and secondary crown (GG) and cast non-precious alloy (NN), computer-aided design (CAD)/computer-aided manufacturing (CAM)-milled zirconia primary crown and galvanoformed secondary crown (ZG), CAD/CAM-milled non-precious alloy primary and secondary crown (CC NN), CAD/CAM-milled zirconia primary crown and non-precious alloy secondary crown (CC ZN) and CAD/CAM-milled zirconia primary crown and polyetheretherketone (PEEK) secondary crown (CC ZP). In the constant presence of artificial saliva, all samples were subjected to 10,000 joining-separation cycles at a velocity of 120 mm/min. Wear was analyzed by reflected light microscopy and confocal microscopy before and after artificial aging.
Results:
Retention force losses were observed in each group after long-term use, with significant losses in the groups ZG and CC ZP (pZG = 0.01, pCC ZP = 0.049). During artificial aging, no significant differences in pull-off force were recorded for groups GG, NN and CC ZN. Regarding wear, merely the Y-TZP primary crowns of the CC ZP group displayed no surface changes.
Significance:
All tested production methods and material combinations seem to be suitable for clinical practice. CAD/CAM technology allows similarly predictable results to be achieved as the gold standard. Confocal microscopy is recommended for surface examinations of double crowns.
KW  - Doppelkronen
KW  - Double crowns
KW  - Dentale Aufwachstechnik
KW  - CAD/CAM
KW  - Galvanoforming
KW  - Goldlegierungen
KW  - CoCr
KW  - Y-TZP
KW  - PEEK
KW  - Dental casting technique
KW  - Electroforming
KW  - Gold alloys
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217079
N1  - Das Manuskript "In vitro investigations on retention force behavior of conventional and modern double crown systems " wurde zur Veröffentlichung im Dentalfachjournal "Dental Materials" angenommen und wird in den nächsten Wochen publiziert.
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TY  - THES
A1  - Stephan, Maximilian
T1  - Perkutane mechanische Rotationsthrombektomie: Die Wertigkeit im Rahmen der akuten Extremitätenischämie
T1  - Percutaneous Mechanical Thrombectomy in Acute and Subacute Lower- extremity Ischemia: Impact of adjunctive, solely non- thrombolytic endovascular procedures
N2  - Die akute Extremitätenischämie ist ein klinischer Notfall, der in Abhängigkeit der Dauer und der Ausprägung klinischer Symptome interventionell und chirurgisch behandelt werden kann. Ziel dieser Studie war es, den klinischen und technischen Erfolg der primären interventionellen Therapie der akuten Extremitätenischämie zu untersuchen und die Bedeutung der Anwendung und Kombination primär nicht-thrombolytischer Verfahren zu eruieren. Als zusätzliche Zielparameter wurden die Mortalitätsrate, die Komplikationsrate, das amputationsfreie Überleben sowie das reischämiefreie Intervall evaluiert.
Im Rahmen unserer Studie wurden 165 Patienten (89 männlich: 53,9%, 76 weiblich: 46,1%, Altersmittelwert: 77,5 Jahre, STABW ± 13,1 Jahre) und 167 Extremitäten (links n = 84, rechts n = 83) retrospektiv untersucht. Während der stationären Aufnahme wurden das Verschlussalter ermittelt (perakut bis chronisch), die Art des Verschlusses (komplett vs. inkomplett), die Lokalisation und Genese des Verschlusses sowie die Risikofaktoren der Patienten. Der technische Erfolg wurde radiologisch mithilfe des TIMI-Scores erhoben, der klinische Erfolg wurde während des stationären Aufenthalts und im Rahmen des Follow-ups beurteilt.
Die Mehrheit der Verschlüsse (60,5 %, n = 101) war weniger als 7 Tage alt und präsentierte sich klinisch als eine inkomplette Ischämie (n = 147, 88%). Die Okklusion reichte in 63,5 % nicht über das POP II Segment hinaus. Ursächlich war bei n = 107 der 167 Extremitäten (64,1 %) ein „akut auf chronischer“ Verschluss bei vorbestehender pAVK, in n = 41 Fällen eine Thrombembolie (24,6 %) und in n = 19 Extremitäten eine arterielle Thrombose (11,4 %).
Bei allen behandelten Extremitäten handelte es sich um einen primären Eingriff, der mittels perkutaner mechanischer Rotationsthrombektomie durchgeführt wurde. Dieser wurde bei n = 152 Verschlüssen (91 %) mit anderen (nicht thrombolytischen) interventionellen Verfahren kombiniert. Dabei wurden n = 66 Verschlüsse (39,5 %) mit einer mehrfachen Kombination aus PTA, Stent und/oder konventioneller PAT behandelt. Bei weiteren n = 43 Interventionen (25,7 %) reichte eine alleinige zusätzliche Stentimplantation aus, bzw. bei n = 33 Okklusionen (19,8 %) eine alleinige zusätzliche PTA. Lediglich in n = 15 Fällen (9 %) wurde die PMT ohne additive endovaskuläre Verfahren durchgeführt.
Wir konnten in 92,2 % der Fälle (n = 154 Eingriffen) einen primären technischen und auch klinischen Erfolg beobachten. Insgesamt lag die reischämie-/reinterventionsfreie Rate nach 30 Tagen bei 86,2 %. Die reischämie-/reinterventionsfreie Rate betrug nach 6, 12, 24 und 36 Monaten jeweils 75,6%, 69,7%, 67,1% und respektive 64,4%. Die Amputationsrate betrug nach 30 Tagen 6,3 %, nach 6 Monaten 9 % und nach einem Jahr 11,2 %. Insgesamt verstarben n = 76 von den initial 165 Patienten (46,1 %) innerhalb des Nachbeobachtungs-zeitraums von 31,8 Monaten (STABW ± 24 Monate). Nach 30 Tagen lag das Gesamtüberleben bei 91 %, nach 6 Monaten bei 83,8 % und nach einem Jahr bei 77,2 %. Drei Patienten verstarben innerhalb der ersten 24 Stunden nach dem Eingriff, was entweder auf die Intervention oder die Kontrastmittel- und Volumenbelastung zurückzuführen war und als F-Komplikation zu werten ist.
In 4,2 % der Fälle (n = 7) konnte die akute Extremitätenischämie nicht suffizient endovaskulär behandelt werden. Bei n = 6 Eingriffen (3,6 %) kam es zu Minorkomplikationen und in n = 8 weiteren Fällen zu Majorkomplikationen. Darunter waren die häufigsten Komplikationen das Kompartmentsyndrom (n = 4, 2,4 %) und die distale Embolisation (n = 4, 2,4 %) ohne anschließende Möglichkeit der erfolgreichen Thrombusbergung. Alle anderen n = 146 Eingriffe (87,4 %) verliefen komplikationslos.
N2  - Purpose: To evaluate the role of adjunctive, solely non-thrombolytic endovascular therapy in treatment of acute lower-extremity ischemia by rotational percutaneous mechanical thrombectomy.
Methods: Retrospective, single center evaluation of 165 patients (167 limbs) that underwent rotational percutaneous mechanical thrombectomy between 2009 and 2016.
Results: Rotational percutaneous mechanical thrombectomy was used as a single therapy in 9.0% (15 limbs), followed by percutaneous aspiration thrombectomy in 6.0% (10 limbs), percutaneous transluminal angioplasty in 19.8% (33 limbs) and stenting in 25.7% (43 limbs). Rotational percutaneous mechanical thrombectomy was followed by any combination of these 3 interventions in 39.5%. Clinical and technical success was documented in 92.2%, complications in 10.3% (n=17). No significant difference in clinical and technical success was observed using rotational percutaneous mechanical thrombectomy alone or with additional endovascular therapy. On a long term basis, the re-ischemia free survival was nearly twice as high as in previous studies that reported more cases treated by rotational percutaneous mechanical thrombectomy alone.
Conclusion: To assure a long-lasting primary patency after percutaneous mechanical thrombectomy concomitant treatment of underlying lesions with adjunctive, non-thrombolytic endovascular methods should be considered.
KW  - Notfallmedizin
KW  - Akute Extremitätenischämie
KW  - acute lower-extremity ischemia
KW  - Radiologie
KW  - Amputation
KW  - Kritische Extremitätenischämie
KW  - interventionelle Radiologie
KW  - perkutane Rotationsthrombektomie
KW  - arteria femoralis superficialis
KW  - arteria poplitea
KW  - rotational percutaneous mechanical thrombectomy
KW  - adjunctive endovascular procedures
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217099
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TY  - THES
A1  - Glöditzsch, Manuel
T1  - Untersuchungen zu Komorbiditäten, Lebensqualität und psychischer Verfassung von Patienten mit Acne inversa
T1  - Studies on comorbidities, quality of life and psychological condition of patients with hidradenitis suppurativa
N2  - Acne inversa (AI), in der englischen Literatur auch als Hidradenitis suppurativa (HS) bezeichnet, ist eine chronische, entzündliche und schmerzhafte Hautkrankheit, die re- zidivierende Knoten, Fisteln, Abszesse und Vernarbungen vor allem in den Intertrigines verursacht. Es zeigen sich bei Betroffenen neben schwerwiegenden somatischen, auch psychologische Komorbiditäten. Das Ziel der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit war es, an einem an AI erkrankten Patientenkollektiv prospektiv systematisch Komor- biditäten, Lebensqualität und psychische Verfassung zu analysieren und auf Korrelatio- nen zu untersuchen, um daraus Handlungsempfehlungen abzuleiten. Mittels dermatolo- gischer und psychologischer Fragebögen mit Fragebögen zur Lebensqualität wurden pseudonymisierte Daten von 110 Studienteilnehmern gewonnen, statistisch aufbereitet und ausgewertet. Es konnte eine statistisch signifikante Korrelation der Visuellen Ana- logskala Schmerz (VAS-Schmerz) mit dem Hospitality Anxiety Depression Scale (HADS) bzw. dem Skindex-29 aufgezeigt werden. Der Zeitraum zwischen Erstsymp- tomen und Diagnosestellung der AI erfolgte im Median nach 6 Jahren. Weiterhin erfuh- ren AI-Patienten häufig eine nicht leitliniengerechte Therapie und zeigten psychische Belastungen anhand von Schlafstörungen, besonderen Stresssituationen und eine damit einhergehende Verschlechterung der AI. Body Mass Index (BMI), „Waist-to-hip-ratio“ und Bluthochdruck waren oftmals erhöht. Die VAS-Schmerz-Skala könnte ergänzend als Instrument zur ersten Quantifizierung der Krankheitsschwere angewandt werden. Internisten, Chirurgen, Allgemeinmediziner, Gynäkologen und Urologen sollten mit der Dermatose AI besser vertraut gemacht werden, um den Patienten eine schnellere, leitli- niengerechte Therapie zukommen zu lassen. AI-Patienten benötigen neben der dermato- logischen eventuell eine psychologische bzw. psychiatrische Therapie, um das Stressni- veau zu senken, was sich auf die Lebensqualität positiv auswirken könnte.
N2  - Hidradenitis suppurativa (HS) is a chronic, inflammatory and painful skin disease that causes recurrent nodules, fistulas, abscesses and scarring, especially in the intertriginous areas. Besides serious somatic comorbidities a considerable psychological burden is observed in affected persons. The aim of the present scientific work was to systemati- cally analyse comorbidities, quality of life and psychological conditions of a group of patients suffering from HS and to investigate correlations in order to derive recommen- dations for action. By means of dermatological and psychological questionnaires pseu- donymized data of 110 study participants were prospectively collected, statistically pro- cessed and evaluated. A statistically significant correlation of the Visual Analog Scale for Pain (VAS pain) with the Hospitality Anxiety Depression Scale (HADS) and the Skindex-29 could be shown. The median time between first symptoms and diagnosis of HS was 6 years. In addition, HS patients often experienced a therapy that did not follow the guidelines and showed psychological stress due to sleep disorders, special stress situations and the associated deterioration of HS. Body mass index (BMI), waist-to-hip- ratio and high blood pressure were often detected. The VAS pain could be used as a complementary tool for initial quantification of disease severity. Internists, surgeons, general practitioners, gynecologists and urologists should be better familiarized with HS in order to provide patients with a faster, guideline-driven therapy. In addition to derma- tological therapy, HS patients may require a psychological or psychiatric therapy to reduce their stress level, which could have a positive effect on the quality of life.
KW  - Hidradenitis suppurativa
KW  - Acne inversa
KW  - Komorbiditäten
KW  - psychische Verfassung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217131
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TY  - THES
A1  - Conrads, Nora
T1  - Auswertung der Schraubenposition nach navigierter, O-Arm-kontrollierter spinaler Instrumentierung
T1  - Evaluation of pedicle screw insertion accuracy using O-arm navigation
N2  - In dieser Studie wurden retrospektiv zwischen Juni 2010 und Juni 2015 die Schrauben bezüglich ihrer Lage und Länge nach navigierter, O-Arm kontrollierter dorsaler Stabilisierung der Wirbelsäule untersucht. In diesem Zeitraum wurden in der Neurochirurgie des Universitätsklinikums Würzburg 2666 Schrauben bei 433 Patienten in 413 Operationen platziert, wobei 2618 Schrauben in dieser Studie ausgewertet werden konnten. Gründe für eine operative Stabilisierung der Wirbelsäule waren im Gesamtkollektiv mit 58,43% am häufigsten degenerative Veränderungen gefolgt von Traumata mit 21,94%, Tumorerkrankungen mit 11,78% und entzündlichen Veränderungen mit 7,85%. Im Bereich der HWS waren die häufigsten Operationsindikationen traumatische Verletzungen mit 46,06%, auf Höhe der BWS Tumordiagnosen mit 46,77% und im Bereich der LWS degenerative Veränderungen mit 76,82%.
Die Schrauben wurden auf Höhe der BWS und LWS bezüglich ihrer Lage nach der etablierten Einteilung von Zdichavsky et al. klassifiziert. Die Grundlage dieser Klassifikation ist die Relation der Pedikelschraube zum Pedikel und die Relation der Pedikelschraube zum Wirbelkörper, wobei eine korrekte 1a-Lage vorliegt, wenn mindestens die Hälfte des Pedikelschraubendurchmessers innerhalb des Pedikels und mindestens die Hälfte des Pedikelschraubendurchmessers innerhalb des Wirbelkörpers liegt. 
Im Bereich der BWS lagen bereits nach dem ersten intraoperativen Scan 89,72% der Schrauben in einer 1a-Lage, nach intraoperativer Revision von 41 Schrauben sogar 93,03% der Schrauben. Auf Höhe der LWS lagen nach dem 1. intraoperativen Scan 94,88% in einer 1a-Lage, nach intraoperativer Revision von 37 Schrauben konnte der Anteil an 1a-Lagen auf 96,14% erhöht werden.
In Anlehnung an die Klassifikation von Zdichavsky et al. entstand eine neue Klassifikation für die HWS mit der Überlegung, dass die Stabilität und die Gefahr für neurologische und vaskuläre Komplikationen durch die Lage der Schrauben im Knochen definiert werden kann. Auch hier liegt eine korrekte 1a-Lage vor, wenn mindestens die Hälfte des Schraubendurchmessers innerhalb des Pedikels bzw. der Massa lateralis verläuft. 
Nach dem ersten intraoperativen Scan lagen bereits 93,93% der Schrauben in einer 1a-Lage, nach intraoperativer Revision von 32 Schrauben lagen sogar 96,20% der Schrauben in einer 1a-Lage. 
Die Bewertung der Schraublänge erfolgte relativ zur Länge des Schraubeneintrittspunkts und der Vorderkante des Wirbelkörpers, wobei alle Schraubenlängen zwischen 85% und 100% als „gut“ eingestuft wurden. Im Bereich der HWS hatten demnach zu Operationsende 65,62% der Schrauben eine gute Lange, in der BWS 69,72% und in der LWS 71,92%.
Aufgrund einer primären Fehllage mussten lediglich 2 Schrauben (0,08% aller Schrauben) bei einem Patienten in einer Folgeoperation revidiert werden, wobei diese Fehllage retrospektiv auch in der initialen intraoperativen Bildgebung hätte erkannt werden können. 
Weitere Parameter wie Operationsdauer und Operationsart, Anzahl an intraoperativer Bildgebung sowie Anzahl der verschraubten Wirbelsegmente oder intraoperative Komplikationen wurden untersucht. 
In der klinischen Verlaufskontrolle zeigte sich außerdem eine signifikante Verbesserung der Schmerzen, nämlich in jeder Kategorie (Bein-, Arm-, Rücken-, Nackenschmerzen) gaben mindestens 75% der nachkontrollierten Patienten eine Komplettremission oder relevante Verbesserung der Symptome an. Auch in der neurologischen Verlaufskontrolle zeigte sich bei 68,86% der Patienten in der Nachkontrolle eine Komplettremission bzw. signifikante Verbesserung der neurologischen Beschwerden.  In der postoperativen radiologischen Abschlussuntersuchung zeigten sich lediglich bei 3,07% der Schrauben Auffälligkeiten in Form von Schraubenlockerung (2,40%), Schraubendislokation (0,49%) oder Schraubenbrüchen (0,19%).
N2  - In this study we retrospectively analyzed the placement and length of pedicle screws after O-arm guided dorsal stabilisation at Wuerzburg Medical University Hospital between June 2010 and June 2015. Within this timeframe a total amount of 2666 pedicle screws were placed treating 433 patients who underwent 413 surgical procedures at the Department of Neurosurgery. For the whole collective our surgical indications included in descending order degenerative spine disorders (58,43 %), trauma (21,94%), spinal malignancy (11,78%) and spinal infection (7,85%). The prevalence of indications varied by region, for the cervical spine the most common indication was trauma (46,06%), whereas for the thoracic spine malignancy (46,77%) was the most common indication, followed by degenerative spine disorders (76,82%) as the main indication for surgery in the lumbar spine. 
The accuracy of pedicle screw placement in the lumbar and thoracic spine was classified by the established classification system by Zdichavsky et al.. Basis for this classification system is the screw's positioning in relation to the pedicle and in relation to the vertebral body. A perfect 1a positioning is achieved if the screw is placed with a minimum of 50% of its diameter within the pedicle and also with a minimum of 50% of its diameter in the vertebral body. 
In the thoracic spine 89,72% of the screws had a 1a positioning in the initial intraoperative scan, after intraoperative repositioning of 41 screws this number even climbed to 93,03%. In the lumbar spine region 94,88% of the screws showed a perfect 1a positioning in the initial intraoperative scan, 37 screws were repositioned so that the share of 1a positions even rised to 96,14%. 
Following the classification of Zdichavsky et al. a new classification system for the cervical spine has been developed bearing in mind that the stability and the risk of neurological and vascular complications could be defined by the positioning of screws within in the bone. Also in the cervical spine, a perfect 1a positioning is achieved by placing a minimum of 50% of the screw diameter within the pedicle or the lateral mass.
In the initial intraoperative scan 93,93% of the screws had been placed perfectly in a 1a position, after intraoperative repositioning of 32 screws a total share of 96,20% achieved the criteria for a 1a position.
The screw length was evaluated in relation to the length between the screw's entry point and the anterior vertebral body wall, whereby all screw lengths between 85% and 100% were considered "good". A "good" position at the end of the surgery could be achieved in 65,62 % in the cervical spine, in 69,72% in the thoracic spine and in 71,92% in the lumbar spine. Due to an initial misplacement only 2 screws had to be revised (0,08% of all screws) in an additional surgical procedure for one patient, albeit this misplacement retrospectively could have been discovered in the initial intraoperative scan. 
Additional parameters like duration of the surgical procedure, type of procedure, number of intraoperative scans, number of fused spine segments or intraoperative complications have been evaluated. 
Assessing the clinical outcome the results showed a significant improvement of pain levels. In every category (leg, arm, back and neck pain) a minimum of 75% of the evaluated patients showed a complete remission or a relevant alleviation of symptoms. Also in the neurological follow-up 68,86 % of patients showed a complete remission or a relevant improvement of neurological symptoms. 
In the postoperative radiological scan only 3,07% showed noticeable findings like screw loosening (2,40%), screw dislocation (0,49%) or broken screws (0,19%).
KW  - Neurochirurgie
KW  - Wirbelsäule
KW  - Zdichavsky
KW  - Neuronavigation
KW  - Revision
KW  - O-Arm
KW  - Schraubenlage
KW  - Schrauben-Stab-Osteosynthese
KW  - Pedikelschraube
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217147
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TY  - THES
A1  - Tulke, Moritz
T1  - Grundlegende Arbeiten zum bio-artifiziellen renalen Tubulus aus ko-kultivierten adipozytären mesenchymalen Stammzellen und Endothelzellen auf einer synthetischen Kapillarmembran
T1  - Fundamental work on a bio-artificial renal tubule consisting of co-cultivated adipose-derived mesenchymal stem cells and endothelial cells on a synthetic capillary membrane
N2  - Mit fortschreitender chronischer Niereninsuffizienz kommt es zur Akkumulation von Urämietoxinen und im Endstadium unbehandelt zum Tod im sogenannten Urämischen Syndrom. Die Blutreinigung erfolgt bei der am häufigsten verwendeten Form der Nierenersatztherapie, der Hämodialyse, nur unzureichend. Die Folge ist eine erhöhte Morbidität und Mortalität der betroffenen Patienten. Bei der Hämodialyse werden nur Urämietoxine bis zu einer Größe von 20 kDa über die im Dialysator eingesetzten Hohlfaserdialysemembranen diffusiv und konvektiv semiselektiv nach Größenausschluss entfernt. Proteingebundene Urämietoxine, deren effektive Größe durch die Bindung an Transportproteine wie beispielsweise Albumin die Trennschärfe der Dialysemembranen übersteigt, werden retiniert. In-vivo werden proteingebundene Urämietoxine im proximalen Tubulus, einem Teil des tubulären Systems des Nephrons, sekretorisch eliminiert.
Im Rahmen der vorliegenden Promotionsarbeit wurden die ersten Entwicklungsschritte auf dem Weg zu einem sogenannten bio-artifiziellen Tubulus evaluiert. Der angedachte biohybride Filter sollte aus einer Ko-Kultur funktionaler humaner proximaler Tubuluszellen und humaner Endothelzellen (HUVEC) auf synthetischen Hohlfasermembranen bestehen und könnte während der Hämodialyse als zusätzlicher Reinigungsschritt angewendet werden, um unter anderem proteingebundene Urämietoxine effektiv durch aktiven Transport aus dem Blut der Patienten zu entfernen. Die Differenzierung der proximalen Tubuluszellen erfolgte dabei aus adulten adipozytären mesenchymalen Stammzellen (ASC), deren Herkunft eine spätere autologe Behandlung ermöglicht. Die Ko-Kultur mit Endothelzellen wurde zur potentiellen Steigerung der Sekretion proteingebundener Urämietoxine verwendet.
In der vorliegenden Arbeit konnten ASCs durch eine Kombination der löslichen Differenzierungsfaktoren All-Trans-Retinoinsäure (ATRA), Aktivin A und BMP-7 erfolgreich in Zytokeratin 18-exprimierende Zellen differenziert werden, wodurch die erwünschte epitheliale Differenzierung bestätigt wurde. Die Expression funktionaler Proteine, wie das für den Wassertransport relevante Aquaporin 1 oder auch der Na+-/K+-ATPase, konnte in dieser Arbeit bereits vor der Differenzierung nachgewiesen werden. Im nächsten Schritt wurde erfolgreich gezeigt, dass eine simultane, qualitativ hochwertige Ko-Kultur von ASCs und HUVECs auf der mit dem extrazellulären Matrixprotein Fibronektin modifizierten Innen- bzw. Außenseite von synthetischen Hohlfasermembranen aus Polypropylen bzw. Polyethersulfon möglich ist. Die Viabilität beider Zelltypen wurde dabei durch die Verwendung eines für die Ko-Kultur entwickelten Nährmediums erreicht, in welchem die Proliferation von ASCs bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung ihrer Stammzelleigenschaften deutlich erhöht war.
Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse stellen eine aussichtsreiche Basis für einen bio-artifiziellen renalen Tubulus dar. Weitere Entwicklungsschritte, wie die Differenzierung der ASCs zu proximalen Tubuluszellen im 3D-Bioreaktor einschließlich ihrer funktionalen Charakterisierung anhand Tubulusepithel-spezifischer Transporter, sind erforderlich, be-vor erste funktionale Experimente vor dem „Upscaling“ auf klinisch verwendbare Module möglich sind.
N2  - Progressing chronic kidney disease results in the accumulation of uremic toxins and, if left untreated in end-stage kidney disease, death due to the developing uremic syndrome. The most common renal replacement therapy is hemodialysis. It is a life-prolonging therapy but only delivering inadequate blood purification, which is associated with excess morbidity and mortality of the patients. In hemodialysis, only uremic toxins with a molecular size of up to 20 kDa are removed by diffusion or convection. Solutes are eliminated by semi-selective size exclusion across a hollow fiber dialysis membrane in a dialyzer. Binding of certain uremic toxins to carrier proteins, such as albumin, results in an increased effective size, which excludes them from passing through dialysis membranes. In the native kidney, these protein-bound uremic toxins are eliminated from blood by secretory transport in the proximal tubule, a specific part of the tubular filtration apparatus of the nephron.
The present doctoral thesis evaluated the first steps towards a so-called bio-artificial tubule. The intended biohybrid filter was supposed to consist of a co-culture of functional human proximal tubule cells and human endothelial cells on synthetic hollow fiber membranes. In its final form, it would be implemented during hemodialysis as an additional purification step to more efficiently remove protein-bound uremic toxins from the patients’ blood by active transport. The proximal tubule cells were differentiated from adipose-derived mesenchymal stem cells, which facilitates a later autologous treatment. The co-culture with endothelial cells should further promote the expression of transporters for organic anions and, thereby, potentially increase the secretion of protein-bound uremic toxins.
In the present study, the differentiation from ASCs to a CK18-expression lineage, which confirmed successful epithelial differentiation, was induced by a combination of the soluble differentiation factors all-trans-retinoic acid, activin A and BMP-7. The expression of functional proteins, i.e., of aquaporin 1, which is relevant for water transport, and Na+-/K+-ATPase, was shown already before differentiation. Additionally, the present work demon-strated a high-quality co-culture of ASCs and HUVECs on the inner- and outer membrane surfaces of synthetic polypropylene- or polyethersulfone-based hollow fiber membranes, which initially were surface-modified with the extracellular matrix protein fibronectin. The viability of both cell types was thereby ensured by the application of a specific co-culture medium, which further increased the proliferation of ASCs intensely while maintaining their stem-cell character.
The results of the present approach represent a promising basis for a bio-artificial renal tubule. The further development requires the differentiation of ASCs into proximal tubule cells on the 3D-bioreactor membrane and their characterization by verifying tubulusepithel-specific transporters. Finally, subsequent functional experiments have to precede an upscaling to clinically applicable modules.
KW  - Hohlfaserreaktor
KW  - Stammzelle
KW  - Endothelzelle
KW  - Adipozytäre mesenchymale Stammzelle
KW  - Bio-artifizieller Tubulus
KW  - Ko-Kultur
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216896
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TY  - THES
A1  - Al Yousef, Yousef
T1  - Retrospektiver Vergleich eines trabekulären Bypass Stents der zweiten Generation (iStent inject) zur ab-interno Trabekulektomie (Trabectome) mittels Exact Matching
T1  - Retrospective Comparison of a second-generation trabecular bypass (iStent inject) to ab interno trabeculectomy (Trabectome) by exact matching
N2  - Abstract

Purpose To achieve a highly balanced comparison of trabecular bypass stenting (IS2, iStent inject) with ab interno trabeculectomy (T, Trabectome) by exact matching. Methods Fifty-three IS2 eyes were matched to 3446 T eyes. Patients were matched using exact matching by baseline intraocular pressure (IOP), the number of glaucoma medications, and glaucoma type, and using nearest neighbor matching by age. Individuals without a close match were excluded. All surgeries were combined with phacoemulsification. Results A total of 78 eyes (39 in each group) could be matched as exact pairs with a baseline IOP of 18.3 ± 5.1 mmHg and glaucoma medications of 2.7 ± 1.2 in each. IOP in IS2 was reduced to 14.6 ± 4.2 mmHg at 3 months and in T to a minimum of 13.1 ± 3.2 mmHg at 1 month. In IS2, IOP began to rise again at 6 months, eventually exceeding baseline. At 24 months, IOP in IS2 was 18.8 ± 9.0 mmHg and in T 14.2 ± 3.5 mmHg. IS2 had a higher average IOP than T at all postoperative visits (p < 0.05 at 1, 12, 18 months). Glaucoma medications decreased to 2.0 ± 1.5 in IS2 and to 1.5 ± 1.4 in T. Conclusion T resulted in a larger and sustained IOP reduction compared with IS2 where a rebound occurred after 6 months to slightly above preoperative values.
N2  - Das Ziel dieser retrospektiven Studie war der Vergleich zwischen den zwei am häufigsten durchgeführten mikroinzisionalen Glaukomoperationen (Trabectome und iStent inject) in Bezug auf die Reduktion des Augeninnendrucks und der Anzahl der Glaukommedikamente, da diese operative Verfahren zunehmend eine Alternative für die traditionellen Glaukomoperationen in den verschiedenen Glaukomstadien darstellen.

In dieser Studie wurden alle Patienten eingeschlossen, die in der Zeit zwischen Januar 2008 und März 2018 in unserer Klinik und Satelliten entweder Trabectome oder iStent inject bekommen haben. Die beiden Gruppen wurden in allen Fällen mit Phakoemulsifikation und Intraokularlinsenimplantation kombiniert. Um die Wahrscheinlichkeit von Exact Matching mit den neuen iStent inject zu erhöhen, wo nur wenige Daten existieren, wurden die verfügbaren Daten von iStent inject mit Daten von 3446 Patienten aus der Datenbank der Trabectome Study Group gematcht. Der postoperative Beobachtungszeitraum betrug 24 Monate. Bei jedem Patienten wurden in dieser Zeit der Augeninnendruck und die Anzahl der Glaukommedikamente analysiert. Die zwei exakt gematchten Gruppen hatten den gleichen präoperativen Augeninnendruck von 18,3 ± 5,1 mmHg und die gleiche Anzahl der präoperativ angewendeten Glaukommedikamente von 2,7 ± 1,2.

In der iStent inject Gruppe wurde ein Augeninnendruck von 14,6 ± 4,2 mmHg nach drei Monaten erreicht, der zunehmend im Verlauf ab dem sechsten Monat stieg und über dem Basisdurchschnitt am Ende der Studie lag (18,8 ± 9,0 mmHg). In der Trabectome Gruppe war der Augeninnendruck nach einem Monat auf ein Minimum von 13,1 ± 3,2 mmHg reduziert und er blieb während der gesamten Beobachtungszeit in diesem Niveau (14,2 ± 3,5 mmHg nach 24 Monaten). Die Trabectome Gruppe hatte bei allen postoperativen Nachkontrollen einen durchschnittlich niedrigeren Augeninnendruck als in der iStent inject Gruppe.

In der iStent inject Gruppe sank die Anzahl der Glaukommedikamente bis zum dritten Monat auf 1,7 ± 1,4, und dann stieg sie ab dem sechsten Monat an, sodass es im Monat 12 keinen signifikanten Unterschied im Vergleich zur präoperativen Medikamentenanzahl mehr gab (2,0 ± 1,5 nach 24 Monaten). In der Trabectome Gruppe sanken die Glaukommedikamente von der exakt gematchten Zahl der Patienten von 2,7 ± 1,2 zum Studienbeginn auf 1,6 ± 1,3 in sechs Monaten und auf 1,5 ± 1,4 nach 24 Monaten.

Unter Verwendung der Erfolgsdefinition, die üblicherweise für die mikroinzisionalen Glaukomoperationen angewendet wird (eine Augeninnendrucksenkung um ≥ 20 % des Ausgangsdrucks oder ein Augeninnendruck von < 21 mmHg), erreichten 97 % der Patienten der Trabectome Gruppe und 95 % der Patienten der iStent inject Gruppe dieses Ziel.

Dieser ausgewogene Vergleich zwischen den zwei Gruppen mittels Exact Matchings zeigte, dass die Senkung des Augeninnendrucks und der Anzahl der Glaukommedikamente bei Trabectome größer und anhaltender ist als bei iStent inject.
KW  - Glaucoma surgery
KW  - iStent
KW  - Trabecular bypass stent
KW  - Trabectome
KW  - Ab interno trabeculectomy
KW  - Exact matching
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216623
PB  - Graefs Archiv for clinical and experimental ophthalmology
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TY  - THES
A1  - Pfann, Christina
T1  - Untersuchungen zu neuen therapeutischen Ansätzen zur Beeinflussung der MYC-Expression im kolorektalen Karzinom
T1  - Experiments on new therapeutic strategies to influence MYC expression in colorectal cancer
N2  - Eine veränderte Expression des Transkriptionsfaktors MYC wird als entscheidender Faktor für Tumorentstehung und -progress im kolorektalen Karzinom gesehen. Somit ist die Hemmung dessen Expression und Funktion ein zentraler Ansatz bei der zielgerichteten Tumortherapie. 
Als geeignete Strategie, sowohl die Halbwertszeit als auch die Translation von MYC zu verringern, erschien eine duale PI3K-/mTOR-Hemmung durch den small molecule-Inhibitor BEZ235. Gegenteilig ist jedoch unter Behandlung mit BEZ235 eine verstärkte MYC-Expression in verschiedenen Kolonkarzinom-Zelllinien zu beobachten. Neben verstärkter Transkription, konnte eine verstärkte IRES-abhängige Translation von MYC nach Hemmung der mTOR-/5´Cap-abhängigen Translation durch BEZ235, als Ursache der MYC-Induktion nachgewiesen werden. 
Es konnte gezeigt werden, dass die Induktion von MYC nach PI3K-/mTOR-Hemmung durch eine kompensatorische Aktivierung des MAPK-Signalwegs in Folge einer FOXO-abhängigen Induktion von Rezeptortyrosinkinasen, stattfindet. 

Eine mögliche Strategie, diese Feedback-Mechanismen zu umgehen, ist die direkte Hemmung der Translationsinitiation. Hierfür wurden Rocaglamid und dessen Derivat Silvestrol als small molecule-Inhibitoren der eIF4A-Helikase verwendet. Im Gegensatz zur PI3K/mTOR-Hemmung, ist durch eIF4A-Inhibition eine Reduktion der MYC-Proteinexpression in verschiedenen Kolonkarzinom-Zelllinien zu erreichen – ohne einhergehende MAPK-Aktivierung. 
Anhand der Ergebnisse kann postuliert werden, dass Silvestrol das Potential besitzt, sowohl die Cap-/eIF4F-abhängie als auch die somit eIF4A-abhängige IRES-vermittelte Translation von MYC zu hemmen. 
Weiterhin kann eine proliferationshemmende Wirkung durch Silvestrol auf Kolonkarzinom-Zellen in vitro, via Zellzyklusarrest und Induktion von Apoptose, gezeigt werden. Dies stellt die Voraussetzung für eine potentielle Eignung als tumorhemmender Wirkstoff in der Therapie des kolorektalen Karzinoms dar.
N2  - Deregulated expression of MYC is a driver of colorectal carcinogenesis. Thus inhibition of MYC function and expression may be a central aim in targeted therapy. 
Inhibiting the PI3K-and mTOR pathway seemed to be a proper strategy to increase MYC turnover and reduce its translation. Instead, we observe enhanced MYC expression in colon carcinoma cells upon treatment with the dual PI3K-/mTOR-inhibitor BEZ235. PI3K-/mTOR-Inhibition permits both enhanced transcription and induction of IRES-dependent translation of MYC through feedback activation of the MAPK pathway via FOXO-dependent induction of receptor tyrosine kinases. 

A strategy to bypass the signalling feedback mechanisms, is targeting the translation initiation. Using Silvestrol, a Rocaglamid derivate as small molecule inhibitor of the initiation factor eIF4A, MYC protein expression can be reduced in colorectal cancer cells – without observed MAPK-activation. So Silvestrol has he potential to inhibit Cap-/eIF4F-dependend as well as eIF4A-dependent IRES-mediated tranlation of MYC.
Furthermore Silvestrol inhibits proliferation of colon carcinoma  cells in vitro, shown by cell cycle arrest and induction of apoptosis. 

Our data argue that targeting translation initiation is a promising strategy to limit MYC expression in colorectal cancer. Thus, together with its antiproliferative effect, Silvestrol might be a potential anti-tumor agent.
KW  - Myc
KW  - colorectal cancer
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216687
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TY  - THES
A1  - Sieger, Charlotte Sophie
T1  - Potential evolutionary responses to landscape heterogeneity and systematic environmental trends
T1  - Mögliche evolutionäre Reaktionen auf Landschaftsheterogenität und systemische Umwelttrends
N2  - Over the course of the last century, humans have witnessed drastic levels of global environmental change that endangered both, the survival of single species as well as biodiversity itself. This includes climate change, in both environmental means and in variance and subsequently frequent extreme weather events, as well as land use change that species have to cope with.
With increasing urbanization, increasing agricultural area and increasing intensification, natural habitat is not only lost, but also changes its shape and distribution in the landscape. Both aspects can heavily influence an individual's fitness and therefore act as a selective force promoting evolutionary change.
This way climate change influences individuals' niches and dispersal. Local adaptation and dispersal are not independent of each other. Dispersal can have two opposite effects on local adaptation. It can oppose local adaptation, by promoting the immigration of maladapted indi-
viduals or favor local adaptation by introducing better adapted genotypes. Which of those effects of dispersal on local adaptation emerges in a population depends on the dispersal strategies and the spatial structure of the landscape. In principle an adaptive response can include adjustment of the niche optimum as well as habitat tolerance (niche width) or (instead) ecological tracking of adequate conditions by dispersal and range shifting. So
far, there has been no extensive modeling study of the evolution of the environmental niche optimum and tolerance along with dispersal probability in complex landscapes. Either only dispersal or (part of ) the environmental niche can evolve or the landscapes used are not realistic but rather a very abstract representation of spatial structures.
I want to try and disentangle those different effects of both local adaptation and dispersal during global change, as well as their interaction, especially considering the separation between the effects of increasing mean and increasing variance. For this, I implemented an individual based model (IBM), with escalating complexity.
I showed that both on a temporal as well as on a spatial scale, variation can be more influential then mean conditions.
Indeed, the actual spatial configuration of this heterogeneity and the relationship between spatial and temporal heterogeneity affect the evolution of the niche and of dispersal probability more than temporal or spatial mean conditions. I could show that in isolated populations, an increase of an environmental attribute's mean or variance can lead to extinction, under certain conditions. In particular, increasing variance cannot be tracked forever, since increasing tolerance has distinct limits of feasibility. Increasing mean conditions can also occur too fast to be tracked, especially from generalist individuals. When expanding the model to the metapopulation level without a temporal environmental trend, the degree of spatial vs.temporal heterogeneity influenced the evolution of random dispersal heavily. With increasing spatial heterogeneity, individuals from extreme and rare patches
evolve from being philopatric to dispersive, while individuals from average patches switch in the opposite direction.
With the last expansion to a different set of landscapes with varying degrees of edge density, I could show that edge effects are strong in pseudo-agricultural landscapes, while
in pseudo-natural habitats they were hardly found, regardless of emigration strategy. Sharp edges select against dispersal in the edge patches and could potentially further isolate populations in agricultural landscapes.
The work I present here can also be expanded further and I present several suggestions on what to do next. These expansions could help the realism of the model and eventually shed light on its bearing on ecological global change predictions. For example species distribution models or extinction risk models would be more precise, if they included both spatial and temporal variation. The current modeling practices might not be suffcient to
describe the possible outcomes of global change, because spatio-temporal heterogeneity and its influence on species' niches is too important to be ignored for longer.
N2  - Mögliche evolutionäre Reaktionen auf Landschaftsheterogenität und systemische Umwelttrends
KW  - Theoretical Ecology
KW  - Evolution
KW  - Dispersal
KW  - Spatial heterogeneity
KW  - Temporal heterogeneity
KW  - Individual based model (IBM)
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216690
ER  - 
TY  - THES
A1  - Guerrero González, Hans
T1  - Quantifizierung von prä- und postsynaptischen Protein-Veränderungen in der Amygdala-Region in SPRED2-defizienten Mäusen
T1  - Quantification of pre- and postsynaptic protein-alterations in the amygdala-region in SPRED2-deficient mice
N2  - SPRED2 ist ein Membran-assoziiertes Protein, das als wichtiger Regulator der Zelle fungiert. Es übt eine inhibitorische Wirkung auf dem Ras/ERK/MAPK-Signalweg und ist u.a. in der Neurogenese im zentralen Nervensystem beteiligt. Durch diverse Verhaltenstests in SPRED2-KO Mäusen konnten OCD-ähnliche Symptome bei den Tieren festgestellt werden sowie eine vermehrte Aktivität in thalamo-amygdalen Synapsen.  Zur weiteren Abklärung dieser synaptischen Dysfunktion, wurde eine Quantifizierung von prä- und postsynaptischen Protein-Veränderungen in der Amygdala-Region in SPRED2-defizienten Mäusen im Vergleich zur Wildtyp Mäusen durchgeführt. Hier konnten signifikante Unterschiede festgestellt werden.
N2  - SPRED2 is a membran associated protein that functions as an important cell-regulator. It has an inhibitory effect on the Ras/ERK/MAPK signaling pathway and is involved in neurogenesis of the central nervous system. Various behavioral tests in the SPRED2-KO mice displayed signs of OCD-behavior and showed an increased activity in thalamo-amygdal synapses. To further explain this synaptic dysfunction, a quantification of pre- and postsynaptic protein-alterations in the amygdala region was carried out in SPRED2-KO Mice. We were able to show significant difference between both groups.
KW  - Spred-Proteine
KW  - SPRED2
KW  - OCD
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216701
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TY  - THES
A1  - Pozzi, Nicoló Gabriele
T1  - Parkinson’s disease revisited: multiple circuitopathies
T1  - Neuinterpretation des Morbus Parkinson als multiple Netzwerkerkrankung
N2  - Parkinson’s disease (PD) is among the most common neurodegenerative conditions, and it is characterized by the progressive loss of dopaminergic neurons and a great variability in clinical expression. Despite several effective medications, it still causes disability as all patients show treatment-resistant symptoms and complications.
A possible reason for this therapeutic-burden and great clinical variability lies in a probable misconception about its pathophysiology, one that focuses on neurodegeneration, while largely neglecting its functional consequences and the related compensatory changes. In this thesis, I expand on the hypothesis that some PD symptoms have a dysfunctional origin and reflect derangements of neural network dynamics, the means by which brain coordination supports any motor behaviour. In particular, I have investigated resting tremor and freezing of gait, two common symptoms with an enigmatic mechanism and suboptimal management.
In the case of tremor, I predicted a pathological change in response to dopamine loss, which included the activation of noradrenergic (NA) neurons of the locus coeruleus (LC) projecting to the cerebellum. This compensatory LC activation that supports dopaminergic neurons might indeed come at the expense of tremor development. To assess the role of LC-NA in tremor development, I recorded tremor occurrence in the reserpinized rat model of PD, one of very few showing tremor, after selective lesioning (with the neurotoxin DSP-4) of the LC-NA terminal axons. DSP-4 induced a severe reduction of LC-NA terminal axons in the cerebellar cortex and this was associated with a significant reduction in tremor development. Unlike its development, tremor frequency and the akinetic rigid signs did not differ between the groups, thus suggesting a dopaminergic dependency. These findings suggest that the LC-NA innervation of the cerebellum has a critical role for PD tremor, possibly by exerting a network effect, which gates the cerebello-thalamic-cortical circuit into pathological oscillations upon a dopaminergic loss in the basal ganglia.
In contrast, for the study of freezing of gait, I worked with human PD subjects and deep brain stimulation, a therapeutic neuromodulation device that in some prototypes also allows the recording of neural activity in freely-moving subjects. Gait freezing is a disabling PD symptom that suddenly impairs effective stepping, thus causing falls and disability. Also in this study, I hypothesized that the underlying pathophysiology may be represented by dysfunctional neural network dynamics that abruptly impair locomotor control by affecting the communication in the supraspinal locomotor network. To test this hypothesis, I investigated the coupling between the cortex and the subthalamic nucleus, two main nodes of the supraspinal locomotor network, in freely-moving subjects PD patients and also performed molecular brain imaging of striatal dopamine receptor density and kinematic measurements. I found that in PD patients, walking is associated with cortical-subthalamic stable coupling in a low-frequency band (i.e. θ-α rhythms). In contrast, these structures decoupled when gait freezing occurred in the brain hemisphere with less dopaminergic innervation. These findings suggest that freezing of gait is a “circuitopathy”, with dysfunctional cortical-subcortical communication.
Altogether the results of my experiments support the hypothesis that the pathophysiology of PD goes beyond neurodegenerative (loss-of-function) processes and that derangement of neural network dynamics coincides with some disabling PD symptoms, thus suggesting that PD can be interpreted as the combination of multiple circuitopathies.
N2  - Die Parkinson-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung mit einem progressiven Verlust dopaminerger Neurone, die trotz wirksamer Medikamente zur Einschränkung in der Lebensqualität führen kann.
Eine mögliche Ursache für diese unzureichende Behandlung der Symptome liegt in einem möglichen Missverständnis über die Pathophysiologie der Krankheit, die sich auf die Neurodegeneration konzentriert. Bei der Parkinson-Krankheit können jedoch funktionelle Veränderungen aufgrund der Neurodegeneration sowie die damit verbundenen kompensatorischen Modifikationen sehr wichtig sein. Der Fokus meiner Dissertation liegt in der Bearbeitung der Hypothese, dass einige Symptome der Parkinson-Krankheit einen dysfunktionellen Ursprung haben können. Insbesodere habe ich den Ruhetremor und das Freezing-Phänomen, das eine Blockade des Gehens bedeutet, untersucht, um zu erklären, ob ein Störung der neuronalen Netzwerkdynamik diese Symptome verursachen kann.
In dieser Arbeit wurde zuerst die Entwicklung des Ruhetremors bei der Parkinson-Krankheit untersucht. Meine Hypothese war, dass eine Aktivierung von projizierenden noradrenergen Fasern des Locus-Coeruleus zum Cerebellum das Auftreten des Tremors verursachen kann, welches durch den Verlust dopaminerger Neurone verursacht wird. Da die Aktivität des Locus-Coeruleus bei Patienten mit Parkisnon-Krankheit nicht messbar ist, wurde dies in einem Parkinson-Rattenmodell untersucht. Die Ratten wurden etweder mit Reserpin oder mit Reserpine plus eine Neurotoxin gegen noradrenerger Neuronen (DSP-4) behandelt. Diese Behandlung mit DSP-4 führte zur Degeneration noradrenerger Terminalen im Locus-Coeruleus. Das Auftreten von Tremor zwischen die beiden Gruppen von Ratten war unterschiedlich. Insbesondere entwickelten DSP-4 behandelte Ratten einen niedrigen Ruhetremor. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die noradrenerge Innervation des Cerebellums vom Locus-Ceruleus für das Auftreten des Ruhetremors eine große Rolle spielt. In der Frequenz des Tremors sowie in den akinetischen Symptomen konnte kein Unterschied zwischen den Gruppen festgestellt werden. Das zeigt, dass diese akinetischen Symptome vom Dopaminverlust abhängig sind. Die Kombination von Tremor und akinetischen Symptomen kann aufgrund eines patologischen Netzwerkeffekts entstehen, welche vom Verlust dopaminerger Neurone in den Basalganglien im Zusammenspiel mit der kompensatorischen Aktivierung noradrenerger Neurone des Locus-Coeruleus verursacht werden kann.
Des Weiteren wurde der Ursprung des Freezing-Phänomens bei Patienten, die an der Parkinson-Krankheit leiden und eine therapeutische Behandlung mittels Tiefer Hirnstimulation (THS) bekommen haben, untersucht. Insbesodere konnten mittels neuer THS-Prototypen Messungen neuronaler Aktivität von Bewegungen durchgeführt werden. In dieser Studie stellte ich die Hypothese auf, dass die Pathophysiologie des Freezings durch eine fehlerhafte neuronale Dynamik der Bewegungsnetzwerke erklärt werden kann. Um dies zu testen, wurde die Kommunikation zwischen den zwei Hauptknoten des Bewegungsnetzwerkes, dem Kortex und dem Nucleus Subthalamicus, bei THS behandelten Parkinson-Patienten während des Gehens und den Freezing-Episoden untersucht. Zudem wurde bei diesen Patienten eine molekulare Darstellung der dopaminergen Rezeptoren in den Basalganglien durchgeführt. Zusätzlich wurden kinematischen Messungen der Bewegungen vorgenommen, die eine präzise Beschreibung des Freezings ermöglichen. Es konnte gezeigt werden, dass bei Patienten mit der Parkinson-Krankheit ein Zusammenhang von stabiler Kommunikation zwischen dem Kortex und dem Nucleus Subthalamicus bei einer bestimten Frequenz (d.h. θ-α-Rhythmen) beim Gehen besteht. Beim Auftreten des Freezing-Phänomens konnte diese Kommunikation in der Gehirnhemisphäre mit weniger dopaminerger Innervation nicht mehr nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Freezing-Phänomen eine „Circuitopathie“ ist, in der eine fehlerhafte Kommunikation zwischen kortikalen und subkortikalen Arealen zur Bewegungsblockade führen kann.
Insgesamt stützen die Ergebnisse meiner Experimente die Hypothese, dass die Pathophysiologie der Parkinson-Krankheit sowohl über neurodegenerative Prozesse (Zellverlust) als auch über Störungen der neuronalen Netzwerkdynamik (Funktionsverlust) hinausgeht. Das deutet darauf hin, dass die Parkison-Krankheit als „Circuitopathie“ interpretiert werden kann.
KW  - Parkinson-Krankheit
KW  - freezing of gait
KW  - resting tremor
KW  - circuitopathies
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216715
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TY  - THES
A1  - Stern, Ricarda Charlotte
T1  - Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME)-spezifische IgG Antikörper Konzentration, IgG Antikörper Avidität und FSME-spezifische T-Zell-Antwort nach primärer Vakzinierung bei Kindern mit Juveniler idiopathischer Arthritis
T1  - Tick-borne-encephalitis-(TBE)-specific IgG antibody concentrations, IgG antibody avidity and TBE-specific T-cell response after primary vaccination in children with juvenile idiopathic arthritis (JIA)
N2  - Bei Kindern mit Juveniler idiopathischer Arthritis (JIA) sind Impfungen auf Grund der immunsuppressiven Umstände durch die Erkrankung und der entsprechenden Therapie dringend empfohlen. Daher sollten JIA-Patienten, die sich längere Zeit in einem Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME)-Risikogebiet aufhalten oder leben, dringend eine aktive Immunisierung gegen den FSME-Virus durchführen.
In der vorliegenden Studie verglichen wir sowohl die humorale als auch die zelluläre Immunantwort auf die FSME-Impfung bei 99 gegen FSME geimpften JIA-Patienten mit 30 immunologisch gesunden, altersgleichen Kindern (HC). Dazu untersuchten wir die FSME-spezifische IgG Antikörper Konzentration und Avidität, den FSME-Neutralisations-Titer und die FSME-spezifische T-Zell-Antwort mittels IFN-γ Secretion Assay und Ermittlung der IFN-γ Konzentration im Überstand der mit FSME-Antigen stimulierten Zellkulturen.
Es zeigten sich ähnliche Ergebnisse hinsichtlich der IgG-anti-FSME-Konzentration, -Avidität und des FSME-Neutralisations-Titers. Der Erhalt von FSME-Boosterimpfungen hatte einen positiven Effekt auf die FSME-spezifische IgG Antikörper Konzentration bei den JIA-Patienten und die FSME-spezifische IgG Antikörper Avidität sowohl bei den JIA-Patienten als auch bei den HC. JIA-Patienten, die eine Therapie mit Methotrexat (MTX) während der FSME-Impfung erhielten, hatten weniger häufig einen RAI ≥ 60 %. Hinsichtlich der zellulären Immunreaktion zeigten sich ähnliche Ergebnisse zwischen den JIA-Patienten und den HC. Bei der durchflusszytometrischen Bestimmung der T-Zellen beobachteten wir in beiden Gruppen, dass die aktivierten CD4+ T-Helferzellen im Vergleich zu den aktivierten CD8+ zytotoxischen T-Zellen mehr IFN-γ nach der Stimulation mit dem FSME-Antigen produzierten. Die JIA-Patienten wiesen signifikant mehr IFN-γ produzierenden Naive-T-Zellen auf als die HC. Die humorale und zelluläre FSME-Immunreaktion schienen nicht miteinander zu korrelieren.
Ungeachtet der Tatsache, an der JIA erkrankt zu sein oder nicht, zeigten die FSME-geimpften Kinder dieser Studie auch einige Jahre nach der letzten FSME-Impfung eine ähnliche humorale und zelluläre Immunogenität gegen das FSME-Virus. Besonders wichtig ist die Gabe von FSME-Boosterimpfungen, um eine erfolgreiche Immunantwort zu erreichen und zu erhalten. Trotz des negativen Effekts der immunsuppressiven Therapie erreichten fast alle JIA-Patienten eine ausreichende humorale und zelluläre Immunogenität. Daher scheint eine erfolgreiche FSME-Immunisierung bei JIA-Patienten mit immunsuppressiver Therapie realisierbar zu sein.
N2  - In children with JIA, vaccinations are strongly recommended due to the immunosuppressive conditions caused by the disease and the corresponding therapy. Therefore, JIA patients who are remaining or living in a TBE risk area for a longer period of time are urgently ask to undergo active immunization against the TBE virus.
In the study at hand we compared both the humoral and cellular immune response to TBE vaccination in 99 JIA patients vaccinated against TBE with 30 immunologically healthy children (HC) of the same age. We investigated TBE-specific IgG antibody concentration and avidity, TBE neutralizing antibody titers and TBE-specific T-cell response by IFN-γ secretion assay and determination of the IFN-γ concentration in the supernatant of TBE antigen-stimulated cell cultures.
Similar results were obtained for TBE-specific IgG antibody concentration and avidity and TBE neutralizing antibody titers. A positive effect was noted on TBE-specific lgG antibody concentration in JIA patients as well as the TBE-specific lgG antibody avidity in both JIA patients and HC when they received a TBE booster vaccination. JIA patients who received therapy with methotrexate (MTX) during TBE vaccination were less likely to have a RAI ≥ 60 %. Regarding the cellular immune response, similar results were found between JIA patients and HC. The flow cytometric determination of T-cells we observed in both groups that activated CD4+ T-helper cells produced more IFN-γ after stimulation with the TBE antigen compared to activated CD8+ cytotoxic T-cells. The JIA patients showed significantly more IFN-γ producing naïve T cells than the HC. The humoral and cellular TBE immune response did not seem to correlate.
Regardless of whether or not the children suffered from JIA, the TBE vaccinated children in this study showed similar humoral and cellular immunogenicity against the TBE virus, even several years after the last TBE vaccination. It is thereby particularly important to perform TBE booster to achieve and maintain a successful immune response. Despite the negative effect of immunosuppressive therapy, almost all JIA patients achieved a sufficient humoral and cellular immunogenicity. Therefore, a successful TBE immunization in JIA patients with immunosuppressive therapy seems to be feasible.
KW  - Frühjahr-Sommer-Encephalitis
KW  - JIA
KW  - Juvenile chronische Arthritis
KW  - Immunität <Medizin>
KW  - FSME
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216775
ER  - 
TY  - RPRT
A1  - Hammer, Selina
T1  - Kolonialismus und Postkolonialismus im Französischunterricht an deutschen Schulen
BT  - Die Aufarbeitung kolonialistisch geprägter Sichtweisen auf die Bevölkerung in Subsahara-Afrika
N2  - Trotz der offiziell erlangten Unabhängigkeit der ehemaligen französischen Kolonien im subsaharischen Afrika prägen verallgemeinernde und abwertende Sichtweisen auf dortige Bevölkerungsgruppen den französischsprachigen Diskurs. Im Rahmen dieses Beitrages sollen Texte von Victor Hugo, Georges Remi und der Partei En Marche!, welche während und nach der Kolonialisierung entstanden sind, anhand der Theorien von Michel Foucault, Valentin-Yves Mudimbe und Edward Said analysiert werden. Hierbei werden bis dato vorherrschende binäre Denkstrukturen offengelegt, die „den/die Europäer*in“ und „den/die Afrikaner*in" in kontrastierende Kategorien einteilen und somit (neo)koloniale Machtgefüge implizit und explizit befürworten. 
Der zweite Teil des Beitrags beschäftigt sich mit der Aufgabe, den subtilen Einfluss des Kolonialismus auf Sichtweisen der Schüler*innen im Rahmen einer Unterrichtsreihe aufzuarbeiten und mögliche Vorurteile und Stereotypen über die subsaharisch-afrikanische Bevölkerung zu überwinden. Die Dimensionen des interkulturellen Lernens nach Michael Byram, die nach wie vor fester Bestandteil europäischer Curricula sind, sollen mit denen des Postkolonialismus vereint werden, um den zunehmenden Spaltungen in multiethnischen Gesellschaften aktiv und jugendgerecht entgegenzuwirken.
N2  - Despite the officially attained independence of the former French colonies in sub-Saharan Africa, generalizing and demeaning views of local groups of the population still characterize the discussion in the French-speaking world. This paper analyses texts by Victor Hugo, Georges Remi and the En Marche! party, which were written during and after colonization, using the theories of Michel Foucault, Valentin-Yves Mudimbe and Edward Said. In the process, previously prevailing binary thought structures are revealed, which divide "the European" and "the African" into contrasting categories and thus implicitly and explicitly advocate (neo)colonial power structures.  
The second part of this paper deals with the task of working through the subtle influence of colonialism on students' views in the context of a series of lessons and overcoming possible prejudices and stereotypes about the sub-Saharan African population. The dimensions of intercultural learning according to Michael Byram, which continue to be an integral part of European curricula, should be combined with the dimensions of post-colonialism in order to actively counteract the increasing divide in multi-ethnic societies in a way that is youth appropriate.
T3  - Schriftenreihe Junges Afrikazentrum (JAZ) - 10 
KW  - Kolonialismus
KW  - Diskursanalyse
KW  - Afrika
KW  - Interkulturelles Lernen
KW  - Unterrichtsreihe
KW  - Valentin-Yves Mudimbe
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216782
SN  - 2199-4315
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fuß, Antje
T1  - Evaluierung des Nachweises von Schistosoma mansoni DNA mittels Real-Time PCR in verschiedenen humanen Proben sowie den Zwischenwirtschnecken in einer Hochprävalenzregion am Viktoriasee in Tansania
T1  - Evaluation of the detection of Schistosoma mansoni DNA by real-time PCR in different human samples and the intermediate host snails in a high prevalence region at Lake Victoria in Tanzania
N2  - Die Schistosomiasis ist nach wie vor eine der häufigsten parasitären Erkrankungen der Welt und verursacht erhebliche gesundheitliche und wirtschaftliche Folgen, insbesondere in ärmeren, ländlichen Regionen. Durch Immunreaktionen auf die im Wirt abgelegten Eier des Parasiten können sich chronische Verlaufsformen manifestieren. Dabei kann es zu irreversiblen Schäden kommen. Um dies zu verhindern sind eine frühe und sichere Diagnose sowie eine Behandlung mit Praziquantel (PZQ) unabdingbar. Zudem spielt der zuverlässige Nachweis der Schistosomiasis eine Schlüsselrolle bei der Überwachung, Prävention und Kontrolle der Erkrankung. In epidemiologischen Studien findet am häufigsten die mikroskopische Kato-Katz (KK)-Methode zum Nachweis von Schistosoma mansoni Eiern im Stuhl Anwendung. Dieses Verfahren ist äußerst spezifisch und bietet die Möglichkeit der Quantifizierung, wodurch die Intensität der vorliegenden Infektion bestimmt werden kann. Die Sensitivität der Testmethode ist jedoch nur moderat, insbesondere bei einer niedrigen Infektionsintensität. Zudem kann eine Infektion erst nach der Präpatenzzeit nachgewiesen werden. Der ebenfalls häufig eingesetzte urinbasierte Point-of-Care Circulating Cathodic Antigen (POC-CCA)-Test weist zwar eine höhere Sensitivität aber geringere Spezifität als das KK-Verfahren auf. Als hochsensitive und sehr spezifische Methode zur Diagnose der Schistosomiasis hat sich der Nachweis von Schistosoma-spezifischer DNA mittels Real-Time PCR herausgestellt. Allerdings wird für die Durchführung dieser Technik ein gut ausgestattetes Labor benötigt, das sich in der Regel nicht in unmittelbarer Nähe zum Patienten im Feld befindet. Daher ist es besonders wichtig, über praktikable und schnelle Konservierungsmethoden zu verfügen, die bevor die Extraktion und Amplifikation der DNA stattfindet, einen einfachen Transport und eine einfache Lagerung des Probenmaterials ermöglichen.
Das Ziel des ersten Teils der vorliegenden Arbeit war, die Sensitivität und Spezifität der klassischerweise verwendeten KK-Methode und des POC-CCA-Tests mit der 
Real-Time PCR- Methode unter Verwendung von Stuhlproben, Urinproben, Serumproben sowie auf Filterpapier getrocknete Blutproben (dried blood spots – DBSs) zu vergleichen. Zudem wurde die Anwendbarkeit der Real-Time PCR aus Serum- und Urinproben zur Therapiekontrolle überprüft. Die dazu notwendigen Studien wurden alle in der Region Mwanza in Tansania durchgeführt, welche als hochendemisch für S. mansoni gilt. Für die Untersuchungen zur stuhlbasierten Real-Time PCR wurden als Studienteilnehmer Schulkinder gewählt. Aufgrund der erforderlichen Blutabnahme wurden die anderen Teilstudien nur mit erwachsenen Probanden durchgeführt. Unter Verwendung der KK-Methode als Goldstandard erzielten die Real-Time PCR aus Stuhlproben und der POC-CCA-Test sehr hohe Sensitivitäten von 99,5% bzw. 89,7%, jedoch nur geringe Spezifitäten von 29,55% und 22,73%. Die KK-Methode weist bekanntermaßen nur eine geringe bis moderate Sensitivität auf und ist daher nicht gut als Referenz geeignet. Deshalb wurde zusätzlich eine latente Klassenanalyse angewandt, um die tatsächlich Erkrankten zu ermitteln und anhand dieser die diagnostische Güte der verwendeten Tests zu bestimmen. Hier zeigte der POC-CCA-Test die höchste Sensitivität (99,5%) sowie eine Spezifität von 63,4%. Der Real-Time PCR-Test hatte eine Sensitivität von 98,7% und die höchste Spezifität (81,2%). Die Spezifität der KK-Technik betrug 72,8%, die Sensitivität war signifikant niedriger (89,7%) als bei den anderen beiden Methoden. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass der POC-CCA-Schnelltest empfindlicher ist als die KK-Methode und zum Screening von S. mansoni-Infektionen eingesetzt werden kann. Die Stuhl-PCR war zwar ebenfalls hochsensitiv und zeigte unter den drei getesteten Diagnoseverfahren die höchste Spezifität, aber aufgrund der höheren Kosten und der komplizierten Anwendung sollte für epidemiologische Untersuchungen in Hochprävalenzregionen der POC-CCA-Test bevorzugt werden. Bei unklaren Diagnosen kann die Real-Time PCR-Methode als Bestätigungstest Anwendung finden. 
In der Teilstudie zur serum- und urinbasierten Real-Time PCR in einer endemischen Region vor und nach der Behandlung mit PZQ wurden folgende Ergebnisse erzielt: Unter Verwendung einer kombinierten Referenz aus den Ergebnissen des parasitologischen KK-Tests und / oder der serumbasierten PCR konnte zu Studienbeginn eine Prävalenz von S. mansoni von 77,1% ermittelt werden. In Bezug auf die Sensitivität zeigte der DNA-Nachweis aus Serum (96,3%) und der POC-CCA-Assay (77,8%) die höchsten Ergebnisse. Die urinbasierte Real-Time PCR zeigte die geringste Empfindlichkeit (33,3%). Durch die Behandlung mit Praziquantel wurde eine signifikante Reduktion der S. mansoni Prävalenz erreicht. Zwanzig Wochen nach Therapie konnte durch die KK-Methode keine, mit dem POC-CCA-Test 33,3% und mit der serumbasierten Real-Time PCR 58,3% Infektionen festgestellt werden. Die Analyse der mittels der serumbasierten PCR bestimmten mittleren Ct-Werte im zeitlichen Verlauf zeigte, dass dieser eine Woche nach der Behandlung signifikant abnahm (von 30,3 auf 28) und 20 Wochen später über den Basiswert (34,9) anstieg. Der Ct-Wert ist umgekehrt proportional zur DNA-Ausgangsmenge, die in die PCR eingesetzt wurde. Dies deutet darauf hin, dass kurz nach der Therapie ein DNA-Anstieg zu verzeichnen war und 20 Wochen später weniger DNA als zu Beginn der Studie nachweisbar war. Dieser DNA-Verlauf lässt verschiedene Interpretationsmöglichkeiten zu. Die Daten zeigen jedoch, dass die serumbasierte Real-Time PCR eine ausgezeichnete diagnostische Genauigkeit aufweist. Da die nachgewiesene DNA jedoch keine Rückschlüsse auf das Parasitenstadium zulässt und es sich hierbei auch um DNA aus im Gewebe verbliebenen Eiern oder Reinfektionen handeln könnte, ist diese Methode in Hochprävalenz- Regionen nicht zur Therapiekontrolle geeignet. Die Verwendung von Urin zum DNA-Nachweis erzielte keine vielversprechenden Ergebnisse. Die Sensitivität der Real-Time PCR aus DBSs war ebenfalls sehr gering (45,4%) und kann ohne weitere ausführliche Testung hinsichtlich Lagertemperatur, Lagerdauer, verschiedener Filterpapierarten und Extraktionsmethoden nicht empfohlen werden. 
Zusammenfassend zeigten die Ergebnisse dieser Studien, dass sowohl die stuhl- als auch die serumbasierte Real-Time PCR bei der Erkennung und Bewertung der Infektionsprävalenz, einem wichtigen Aspekt epidemiologischer Studien, deutlich empfindlicher ist als das mikroskopische KK-Verfahren. Aufgrund des hohen Kosten- und Personalaufwandes und der Notwendigkeit eines gut ausgestatteten Labors wird sich diese Methode aber nicht zum Screening in hochendemischen Ländern durchsetzen. Sie kann jedoch einen Mehrwert bei der Diagnose der Schistosomiasis bieten, vor allem bei frühen oder leichten Infektionen. Zudem kann diese hochsensitive und spezifische Methode als Bestätigungstest bei unklaren Diagnosen herangezogen werden.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden malakologische Untersuchungen zur Identifizierung potenzieller Übertragungsorte für die Schistosomiasis rund um die im Viktoriasee gelegene Insel Ijinga durchgeführt. Diese Analysen fanden innerhalb eines Pilotprojektes zur Eliminierung der Erkrankung auf der Insel Ijinga statt, wobei ein intensiviertes Behandlungsprotokoll, welches die gesamte Inselbevölkerung einschloss, Anwendung fand. Die Kontrolle der Praziquanteleffektivität nach mehreren Behandlungsrunden bringt eine Reihe diagnostischer Herausforderungen mit sich. Hier könnte die Beurteilung der Schistosoma-Infektion in den Zwischenwirtschnecken vor und nach der Therapie als Indikator für den Erfolg der Maßnahme dienen. Zu diesem Zweck erfolgte zunächst eine Baseline-Untersuchung, bei der Schnecken an Uferregionen gesammelt wurden, an denen die Inselbewohner häufigen Wasserkontakt hatten. Die Schnecken wurden anhand morphologischer Merkmale identifiziert und mithilfe der Real-Time PCR-Methode auf Infektionen mit S. mansoni untersucht. Insgesamt wurden 35,4% (279/788) S. mansoni- positive Zwischenwirtschnecken (Biomphalaria) detektiert. Dies verdeutlicht, dass an den meisten Wasserkontaktstellen um die Insel Ijinga ein potentielles Risiko für die Übertragung der Schistosomiasis besteht. Die mithilfe der KK-Methode ermittelte Gesamtprävalenz von S. mansoni in der humanen Bevölkerung betrug 68,9%. Nachdem die Bewohner der Insel viermal mit PZQ behandelt wurden, zeigte sich in der kontinuierlich überwachten Sentinelgruppe eine Reduktion der Prävalenz auf 28,7%. Zu diesem Zeitpunkt wurde ebenfalls die Analyse der Schnecken wiederholt und es konnten 16,8% (57/350) Schnecken mit einer S. mansoni Infektion nachgewiesen werden. Die Reduktion der Infektionshäufigkeit in den Schnecken vor und nach der viermaligen Behandlung der Bevölkerung war signifikant (χ² = 74.335, p < 0,001). Dies deutet darauf hin, dass die intermediären Wirtsschnecken zur Überwachung von Kontrollmaßnahmen verwendet werden können.
N2  - Schistosomiasis remains one of the most common parasitic infections in the world, causing significant health and economic consequences, particularly in rural areas. Immune reactions to the parasite's eggs deposited in the host can lead to chronic progression. This may result in to irreversible damage. In order to prevent this, an early and reliable diagnosis and a concomitant therapy will be indispensable. In addition, the reliable detection of schistosomiasis plays a key role in monitoring, prevention and control of the disease. In epidemiological studies, the microscopic Kato-Katz (KK) method is most frequently used to detect eggs in stool. This method is highly specific and offers the possibility of quantification, which allows to determine the intensity of the existing infection. However, especially at low infection intensities, the sensitivity of the test method is rather moderate. Furthermore, infections can only be detected after the prepatent period. The also frequently used urine-based Point-of-Care Circulating Cathodic Antigen (POC-CCA) test shows a higher sensitivity but lower specificity than the KK method. The detection of schistosome-specific DNA through Real-Time PCR has proven to be a highly sensitive and very specific method for the diagnosis of schistosomiasis. However, this assay requires a well-equipped laboratory, which is usually not located in the immediate vicinity of the patient in the field. Therefore, it is particularly important to have practical and rapid preservation methods that allow easy transport and storage of the sample material before DNA extraction and amplification takes place.
The aim of the first part of this dissertation was to compare the sensitivity and specificity of the classical KK method and the POC-CCA test with the Real-Time PCR method using stool samples, urine samples, serum samples and blood samples dried on filter paper (dried blood spots – DBS). In addition, tests were conducted regarding the applicability of Real-Time PCR from serum and urine samples for therapy control. The necessary studies were all carried out in the Mwanza region of Tanzania, which is considered to be highly endemic for S. mansoni. Schoolchildren were selected as study participants for the studies on stool-based Real-Time PCR. Due to the required blood collection, the other partial studies were conducted with adults only. Using the KK method as gold standard, the Real-Time PCR from stool samples and the POC-CCA test achieved very high sensitivities of 99.5% and 89.7%, respectively, but only low specificities of 29.55% and 22.73%. The KK method is known to have low to moderate sensitivity and is therefore not well suited as a reference. For this reason, a latent class analysis was carried out to determine the true patients and the diagnostic quality of the tests used. The POC-CCA test showed the highest sensitivity (99.5%) and a specificity of 63.4%. The Real-Time PCR test had a sensitivity of 98.7% and the highest specificity (81.2%). The specificity of the KK technique was 72.8%, the sensitivity was significantly lower (89.7%) than with the other two methods. 
These results show that the POC-CCA rapid test is more sensitive than the KK method and can be used to screen for S. mansoni infections. Although stool PCR is also highly sensitive and shows the highest specificity of the three diagnostic methods tested, the POC-CCA test should be preferred for epidemiological investigations in high prevalence regions on account of the higher costs and complicated application. If the diagnosis is unclear, the Real-Time PCR method can be used as a confirmatory test.
The following results were obtained in the partial study regarding the use of serum and urine-based Real-Time PCR in an endemic region before and after treatment with Praziquantel (PZQ): Using a combined reference of the results of the parasitological KK test and / or the serum-based PCR, a prevalence of S. mansoni of 77.1% could be determined at the beginning of the study. In terms of sensitivity, DNA detection from serum (96.3%) and the POC-CCA assay (77.8%) showed the highest results. Urine-based Real-Time PCR showed the lowest sensitivity (33.3%). Treatment with Praziquantel significantly reduced the prevalence of S. mansoni. Twenty weeks after therapy, no infections could be detected with the KK method, 33.3% with the POC-CCA test and 58.3% with the serum-based Real-Time PCR. Analysis of mean 
Ct-values determined by serum-based Real-Time PCR over time showed that it decreased significantly (from 30.3 to 28) one week after treatment and increased above the baseline value (34.9) 20 weeks later. The Ct-value is inversely proportional to the initial amount of DNA added to the PCR. This suggests that shortly after therapy there was an increase in DNA and 20 weeks later less DNA was detectable compared to the beginning of the study. This DNA progression offers various interpretation possibilities. However, the data show that serum-based Real-Time PCR has excellent diagnostic accuracy. Yet, since the detected DNA does not allow conclusions to be drawn about the parasite stage and this could also be DNA from eggs remaining in the tissue or reinfections, this method is not suitable for therapy control in high prevalence regions. The use of urine for DNA detection did not yield promising results. The sensitivity of the Real-Time PCR from DBSs was also very low (45.4%) and cannot be recommended without further extensive testing with regard to storage temperature, storage time, different filter paper types and extraction methods.
In summary, the results of these studies showed that Real-Time PCR is significantly more sensitive than microscopy in the detection and evaluation of infection prevalence, an important aspect of epidemiological studies. However, due to the high costs and personnel involved and the need for a well-equipped laboratory, this method will not be accepted for screening in high-endemic countries. Yet, it can provide added value in the diagnosis of schistosomiasis, especially in early or light infections. In addition, this highly sensitive and specific method can be used as a confirmatory test for unclear diagnoses.
The second part of this dissertation describes malacological investigations to identify potential transmission sites for schistosomiasis around Ijinga Island located on Lake Victoria. These analyses took place as part of a pilot project to eliminate the disease on this island, using an intensified treatment protocol that included the entire island population. The control of Praziquantel effectiveness after several rounds of treatment poses a number of diagnostic challenges. Here, the assessment of the schistosoma infection in the intermediate host snails before and after the therapies could serve as an indicator for the success of the measure. For this purpose, a baseline study was carried out, in which snails were collected from shore regions where the islanders had frequent contact with water. The snails were identified on the basis of morphological characteristics and examined for infections with S. mansoni using the Real-Time PCR method. A total of 35.4% (279/788) S. mansoni positive intermediate host snails (Biomphalaria) were detected. This shows that there is a potential risk of schistosomiasis transmission at most water contact points around Ijinga. The total prevalence of S. mansoni in the human population determined by the KK method was 68.9%. After treating the community with Praziquantel four times, the prevalence of S. mansoni in the continuously monitored sentinel group was reduced to 28.7%. At this time, the analysis of the snails was repeated and 16.8% (57/350) snails with a S. mansoni infection were detected. The reduction in the frequency of infection in the snails before and after the fourfold treatment of the population was significant (χ² = 74,335, p < 0.001). This suggests that the intermediate host snails can be used to monitor control measures.
KW  - Schistosomiasis
KW  - Bilharziose
KW  - Real-time PCR
KW  - Tansania
KW  - Trematoden
KW  - Vernachlässigte Tropenkrankheiten
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215061
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wiest, Felix
T1  - Untersuchung der Nasenschleimhaut auf Genotoxizität und Entzündungsreaktionen nach Exposition mit Propylenglykol
T1  - Examination of the nasal mucosa for genotoxicity and Inflammatory reactions after exposure to propylene glycol
N2  - Die E-Zigarette gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Popularität. Die Frage der Toxizität ist jedoch noch nicht abschließend geklärt, und es besteht weltweite Unsicherheit bei der Verwendung der E-Zigarette.
Die vorliegende Arbeit untersucht menschliche Nasenschleimhautzellen nach Dampfexposition mit Propylenglykol, einem Hauptbestandteil der Liquide, auf mögliche akute Entzündungsreaktionen, zytotoxische und genotoxische Wirkungen.
Die Nasenschleimhautzellen von 10 Probanden wurden im Air-Liquid-Interface kultiviert und anschließend verschiedenen Konzentrationen von Propylenglykol ausgesetzt. Die Analyse erfolgte unter Verwendung eines Trypanblau-Tests, eines Comet-Assays, eines Mikrokern-Tests und eines IL-6- und IL-8-Sandwich-ELISAs.
Der Trypanblau-Test zeigte keine Reduktion der Vitalität. Im Sandwich-ELISA konnte kein Anstieg der IL-6- und IL-8-Konzentrationen festgestellt werden. Im Comet-Assay zeigte das Olive Tail Moment in allen untersuchten Konzentrationen eine Schädigung im Vergleich zur Negativkontrolle. Es zeigte sich auch eine dosisabhängige Schädigung. Ein Unterschied zwischen der Reinsubstanz und der Negativkontrolle konnte im Mikrokern-Test festgestellt werden.
Es wurden reparierbare Schäden im Comet-Assay gefunden. Im Mikrokern-Test konnten diese nur in der Reinsubstanzkonzentration bestätigt werden. Die E-Zigarette sollte restriktiv verwendet werden, bis Langzeitstudien vorliegen. Darüber hinaus sollten die Hersteller die Inhaltsstoffe der Flüssigkeiten eindeutig angeben.
N2  - The e-cigarette has become increasingly popular in recent years. However, the question of toxicity has not yet been clarified and there is global uncertainty in the use of the e-cigarette.
The present work investigates propylene glycol, a major component of the liquids, for possible acute inflammatory reactions, cytotoxic and genotoxic effects on human nasal mucosal cells.
The nasal mucosal cells from 10 volunteers were cultivated in the air-liquid-interface and then exposed to different concentrations of propylene glycol. The analysis was carried out using a trypan blue test, comet assay, micronucleus test and IL-6 and IL-8 sandwich-ELISA.
The trypan blue test showed no reduction in vitality. No increase in IL-6 and IL-8 concentrations could be detected in the sandwich ELISA. In the comet assay, the Olive Tail Moment showed damage compared to the negative control in all examined concentrations. There was also a dose-dependent damage. A difference between the pure substance and the negative control could be found in the micronucleus test.
Repairable damage in the comet assay have been found. In the micronucleus test these could only be confirmed in the pure substance concentration. The e-cigarette should be used restrictively until long-term studies are available. In addition, the manufacturers should clearly declare the ingredients of the liquids.
KW  - Propylenglykol
KW  - Air Liquid Interface
KW  - Comet Assay
KW  - Mikrokerntest
KW  - Entzündungsreaktion
KW  - E-Zigarette
KW  - Dampfexposition
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215138
ER  - 
TY  - THES
A1  - Soundararajan, Manonmani
T1  - Investigations into the mechanisms behind the antagonistic effects and phage resistance of probiotic Escherichia coli strain Nissle 1917
T1  - Untersuchungen der Mechanismen des antagonistischen Effekts und der Phagenresistenz des probiotischen Escherichia coli-Stammes Nissle 1917
N2  - Gastrointestinal infections account for high morbidity and mortality in humans every year across the globe. The increasing emergence of antibiotic resistance among the gastrointestinal pathogens and the induction of virulence factors by antibiotics makes it highly risky to only depend on antibiotic therapy for intestinal infections. Most of these infections are associated with an imbalance in the gut microbial population whereas the restoration of the balance with probiotic supplements can result in an improvement of the health condition. Probiotics are therefore considered as successful support in the treatment of gastrointestinal infections.
E. coli Nissle 1917 (EcN) is the active component of the probiotic medication Mutaflor® and has been used in the treatment of various gastrointestinal disorders for more than 100 years. Several studies have reported antagonistic effects of EcN against enterohemorrhagic E. coli (EHEC) in vitro and in vivo. However, detailed investigations on the probiotic mechanisms and safety aspects of EcN are a pre-requisite, for administering EcN to treat EHEC infected patients or to use EcN as a prophylactic for the patient’s close contacts.
In this regard, the first part of the study aimed to understand the nature and behaviour of EcN in the presence of pathogenic or non-pathogenic E. coli strains. Transcriptomic analysis was deployed to this end. We investigated the changes in EcN’s transcriptome after different time points of coculture with the EHEC strain EDL933 or the K-12 strain MG1655. The transcriptome data reported a strain-specific response in EcN at all the investigated time points (3 h, 5 h, 7 h and 8 h) of coincubation. The alterations in gene regulation of EcN were highly pronounced in initial timepoints (3 h and 5 h) of coincubation with EDL933, which gradually decreased over time. In the presence of MG1655, the alterations were strongly differentially regulated only at later time points (7 h and 8 h). The unique transcriptional response of EcN towards two different E. coli strains, that are genetically more than 98 % identical, was startling.
12
More importantly, this can be considered as a beneficial trait of EcN over a chemical-pharmaceutical preparation like an antibiotic that might act identically on all target cells.
Bacteriophages are one of the most abundant members of gut microbiota. On the one hand, the infection of a probiotic strain by a lysogenic phage could transfer genetic material coding for pathogenic factors or antibiotic resistance into an otherwise beneficial probiotic bacterium and thereby converting it into a virulent pathogenic bacterium. On the other hand, infection by a lytic phage could result in bacterial lysis and prevent the bacterium from exerting its probiotic effect. Thus, in order to successfully establish and colonise the gut, it is crucial for any probiotic to be resistant against phage infections. To address this, in the second part of the study, we investigated the phage resistance of EcN towards the lysogenic lambda and the lytic T4 phage.
EcN showed complete resistance against tested phages and was also able to inactivate these phages upon coincubation. In the case of lambda phages, the resistance was attributed to the presence of a lambdoid prophage (prophage 3) in the genome of EcN. In addition, the overexpression of one of the early genes of EcN’s prophage 3 (i.e. phage repressor gene pr) in the phage sensitive MG1655 conferred partial protection against lambda phage infection. Moreover, the inactivation was mediated by binding of lambda phages to its receptor LamB. Experiments with lytic T4 phages revealed that the EcN’s K5 polysaccharide capsule was crucial for its T4 phage resistance, while its lipopolysaccharide (LPS) inactivated the T4 phages. Apart from protecting itself, EcN displayed even a protective role for the tested K-12 strains, by interfering with the lysogeny and lysis by these phages.
In summary, this work highlights two novel positive traits of the probiotic strain EcN: i) the strain-specific response that was evident from the global transcriptome analysis of EcN when incubated with other E. coli strains, and ii) lytic and lysogenic phage resistance. Both these traits are additional safety aspects for a well-characterised probiotic strain and encourage its application in therapeutics.
N2  - Gastrointestinale Infektionen sind jedes Jahr weltweit für eine hohe Morbidität und Mortalität beim Menschen verantwortlich. Das zunehmende Auftreten von Antibiotikaresistenzen bei gastrointestinalen Pathogenen und die Induktion von Virulenzfaktoren durch Antibiotika machen es hoch riskant Darminfektionen ausschließlich mit Antibiotika zu behandeln. Die meisten gastrointestinalen Infektionen sind mit einem Ungleichgewicht in der mikrobiellen Darmpopulation verbunden, während die Wiederherstellung des Gleichgewichts mit Probiotika zu einer Verbesserung des Gesundheitszustands führen kann. Daher gelten Probiotika als hilfreiche Unterstützung bei der Behandlung von Magen-Darm-Infektionen. 
E. coli Nissle 1917 (EcN) ist der aktive Bestandteil des probiotischen Medikaments Mutaflor® und wird seit mehr als 100 Jahren zur Behandlung verschiedener gastrointestinaler Erkrankungen eingesetzt. Mehrere Studien haben über die antagonistische Wirkung von EcN gegenüber enterohämorrhagischer E. coli (EHEC) sowohl in vitro als auch in vivo berichtet. Detaillierte Untersuchungen zu den probiotischen Mechanismen und Sicherheitsaspekten von EcN sind jedoch Voraussetzung für eine mögliche Verabreichung von EcN zur Behandlung von EHEC-infizierten Patienten oder für die Verwendung von EcN als Prophylaxe für den engsten Umkreis der infizierten Patienten. 
In dieser Hinsicht zielte der erste Teil dieser Studie darauf ab, die Natur und das Verhalten von EcN in Gegenwart von pathogenen oder nicht-pathogenen Bakterienstämmen zu verstehen. Zu diesem Zweck wurden die Veränderungen im Transkriptom von EcN nach verschiedenen Zeitpunkten der Co-Kultur mit dem EHEC-Stamm EDL933 oder dem K-12 Stamm MG1655 untersucht. Die Transkriptomdaten zeigten eine stammspezifische Reaktion von EcN zu allen untersuchten Zeitpunkten (3 h, 5 h, 7 h und 8 h) der Co-Inkubation. Die Veränderungen in der Genregulation von EcN waren zu den primären Zeitpunkten der Co-Kultur mit EDL933 (3 h und 5 h) sehr ausgeprägt und nahmen im Laufe der Zeit allmählich ab. Während der Co-Kultur 

mit MG1655 hingegen, kam es erst zu späteren Zeitpunkten zu einer starken Veränderung in der Genregulation (7 h und 8 h). Diese einzigartige transkriptionelle Reaktion von EcN auf zwei verschiedene E. coli Stämme, die genetisch zu mehr als 98 % identisch sind, war verblüffend. Diese Eigenschaft von EcN kann als vorteilhaft gegenüber einem chemisch-pharmazeutischen Präparat wie einem Antibiotikum angesehen werden, welches auf alle Zielzellen identisch wirken könnte. 
Bakteriophagen sind einer der häufigsten Bestandteile der Darm Mikrobiota. Durch die Infektion eines probiotischen Stammes mit einem lysogenen Phagen ist es möglich, dass genetisches Material, das für pathogene Faktoren oder Antibiotikaresistenzen kodiert, übertragen wird und das Probiotikum dadurch zu einem virulent pathogenen Bakterium umgewandelt wird. Darüber hinaus könnte die Infektion durch einen lytischen Phagen zur Lyse des Probiotikums führen wodurch seine probiotische Wirkung unterbunden werden würde. Für eine erfolgreiche Besiedlung des Darms ist es daher für Probiotika entscheidend gegenüber Phagen Infektionen resistent zu sein. Um dieses Problem anzugehen, wurde im zweiten Teil der Studie die Phagen Resistenz von EcN gegenüber dem lysogenen Phagen Lambda und dem lytischen Phagen T4 untersucht. 
EcN zeigte eine vollständige Resistenz gegenüber den getesteten Phagen und konnte darüber hinaus die Phagen während der Co-Inkubation inaktivieren. Bei den Lambda-Phagen konnte die Resistenz auf das Vorhandensein eines Lambda-Prophagen (Prophage 3) im Genom von EcN zurückgeführt werden. Dies wurde durch das Ergebnis, dass die Überexpression eines der frühen Gene von EcNs Prophagen 3 (dem Phagen-Repressor pr) im Phagen sensitiven K-12 Stamm MG1655 zu einem partiellen Schutz gegenüber einer Lambda-Phagen Infektion führte, gestützt. Die Inaktivierung der Lambda-Phagen hingegen wurde durch die Bindung der Phagen an EcNs Rezeptor LamB vermittelt. Experimente mit lytischen T4-Phagen konnten aufzeigen, dass die K5-Polysaccharid Kapsel von EcN entscheidend für seine T4-Phagenresistenz ist, 

EcNs Lipopolysaccharid (LPS) wiederum die T4-Phagen inaktiviert. Abgesehen davon, dass EcN sich selbst vor Phagen Infektionen schützt, konnte gezeigt werden, dass EcN eine Phagen initiierte Lysogenie oder Lyse der getesteten K-12-Stämme verhindert. 
Zusammenfassend hebt diese Arbeit zwei neue positive Eigenschaften des probiotischen Stammes EcN hervor: i) die stammspezifische Reaktion, die sich aus der globalen Transkriptomanalyse von EcN während der Inkubation mit anderen E. coli-Stämmen ergab, und ii) die lytische und lysogene Phagenresistenz. Beide Merkmale sind zusätzliche Sicherheitsaspekte eines bereits gut charakterisierten probiotischen Stammes und unterstützen seine therapeutische Anwendung.
KW  - E. coli Nissle
KW  - lambdoid phage resistance
KW  - lytic phage resistance
KW  - K5 capsule
KW  - LPS
KW  - Probiotic
KW  - phage resistance
KW  - gastrointestinal infection
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215256
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lorenz, Lora
T1  - Ein Vergleich zwischen der nach dem FASTEX berechneten und der mit dem Lyso-GB3 gemessenen Krankheitsstabilität bei Morbus Fabry
T1  - A comparison between the disease stability calculated with the FASTEX and the disease stability measured with the Lyso-GB3 in Fabry disease
N2  - Morbus Fabry ist eine X-chromosomale rezessiv vererbbare Krankheit, welche zu den lysosomalen Speicherkrankheiten gehört. Aufgrund der niedrigen Inzidenz, des unterschiedlich starken Befalls verschiedener Organe und der sehr breiten Symptomvielfalt, ist sowohl die Diagnosestellung als auch die Therapie schwierig. 
Der FASTEX teilt als erstes Scoring-System den Verlauf bei Morbus Fabry als stabil oder instabil ein. Aktuell werden der Morbus Fabry und das Ansprechen einer Therapie klinisch anhand von Änderungen des Lyso-GB3s überwacht. 
Diese Dissertation vergleicht retrospektiv den nach FASTEX berechneten Krankheitsverlauf mit dem klinischen Krankheitsverlauf an 104 Patienten mit Morbus Fabry. Ein Anstieg des Lyso-GB3s ≥ 20 % ist hierbei als klinisch instabiler Verlauf definiert. 
Der FASTEX teilt 86,4 % der Patienten richtig als stabil ein (≙ eines Anstiegs des Lyso-GB3s < 20 %). Im Gegensatz dazu wird nur jeder 10. Patient mit einem klinisch instabilen Krankheitsverlauf von dem FASTEX korrekt als instabil erfasst. Diese Ergebnisse unterscheiden sich von bisherigen Studien über den FASTEX.
Einige der untersuchten Patienten hatten genau einen FASTEX-Score von 20 % und weisen somit gemäß der Definition einen nach FASTEX berechneten instabilen Krankheitsverlauf (≙ FASTEX-Score ≥ 20 %) auf. Jedoch war der Großteil dieser Patienten klinisch stabil. In zukünftigen Studien ist daher zu klären, ob der Grenzwert bei dem FASTEX zwischen einem stabilen und instabilen Krankheitsverlauf angepasst werden muss und ob das Lyso-GB3 nicht in die Berechnung des FASTEX einbezogen werden sollte.
N2  - Fabry Disease is an X-linked recessive hereditary disease, which is one of the lysosomal storage diseases. Due to the low incidence, the varying degrees of involvement of various organs and the very wide variety of symptoms, both diagnosis and therapy are a challenge. 
The FASTEX is the first scoring system to classify the course of Fabry disease as stable or unstable. The Fabry disease and the response to a therapy are currently monitored clinically by the use of a changes of the Lyso-GB3. 
This thesis compares retrospectively the disease progression calculated according to FASTEX with the clinical progression of the disease in 104 patients with Fabry disease. An increase in Lyso-GB3 ≥ 20 % is defined as a clinically unstable course.
FASTEX correctly classifies 86,4 % of patients as stable (corresponding to an increase of Lyso-GB3 < 20 %). In contrast, only every 10th patient with a clinically unstable course of the disease is correctly recorded as unstable by the FASTEX. These results differ from previous studies about the FASTEX.
Some of our patients had a FASTEX score of exactly 20 % and thus, according to the definition, show an unstable course of the disease calculated according to FASTEX (corresponding to an increase of FASTEX score ≥ 20 %). However, the majority of these patients was clinically stable. Future studies should therefore clarify whether the limited value for FASTEX has to be adjusted between a stable and unstable course of the disease and whether the Lyso-GB3 should be included in the calculation of the FASTEX, or not.
KW  - Fabry-Krankheit
KW  - Lysosomale Speicherkrankheit
KW  - Fabry Stabilization Index
KW  - Morbus Fabry
KW  - Lyso-GB3
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215815
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schuster, Daniel
T1  - Analyse der B-Zell-Entwicklung und -Differenzierung bei Patienten mit chronischer Immunthrombozytopenie
T1  - Analysis of B-cell development and differentiation in patients with chronic immune thrombocytopenia
N2  - Die Immunthrombozytopenie (ITP) ist eine erworbene Autoimmunerkrankung, bei der sich Autoantikörper gegen Thrombozyten bilden. Dadurch werden diese, unter anderem in der Milz, vermehrt abgebaut und es treten Blutungskomplikationen auf. Der fehlgeleiteten Immunabwehr wird versucht mit medikamentösen Therapien wie z. B. mit Glucocorticoiden und Rituximab bis hin zur Splenektomie entgegenzuwirken. 
Im Rahmen dieser Arbeit untersuchte ich durchflusszytometrisch die Verteilung der B-Zell-Subpopulationen bei Patienten mit chronischer, primärer ITP und Gesunden hinsichtlich einer möglichen Störung in der B-Zell-Entwicklung und -Differenzierung. Dabei wurden 7 Knochenmark-, 28 Blut- und 12 Milzproben von ITP-Patienten sowie 5 Knochenmark- und 10 Milzproben von Gesunden aufbereitet. Anschließend wurden die B-Zell-Subpopulationen mittels immunphänotypischer Marker gefärbt um die Proben danach durchflusszytometrisch zu vermessen und zu charakterisieren. Zusätzlich erfolgte der Vergleich zu laboreigenen, bereits etablierten Referenzwerten von 220 Blutproben von Gesunden.
Bei den Knochenmarkproben konnten keine signifikanten Unterschiede in der Verteilung von Vorläufer-B-Zellen zwischen den ITP-Patienten und den Gesunden beobachtet werden, d. h. die frühe B-Zell-Entwicklung im Knochenmark erscheint bei der ITP auf zellulärer Ebene nicht beeinträchtigt. Die Analyse der Blutproben zeigte, dass auch keine signifikanten Unterschiede in der Verteilung von naiven B-Zellen zwischen den ITP-Patienten und den Gesunden vorzufinden sind. Dies bekräftigt, dass bei der ITP auf zellulärer Ebene keine Abweichungen in der frühen pre-immunen B-Zell-Entwicklung vorzuliegen scheinen und eine intakte B-Zell-Reifung bis hin zur naiven B-Zelle stattfindet. Es zeigte sich jedoch bei den ITP-Patienten ein erhöhter Anteil an anergen B-Zellen und atypischen Gedächtnis-B-Zellen, von denen allgemein angenommen wird, dass sie aus einer chronischen bzw. dysregulierten antigen-abhängigen B-Zell-Aktivierung entstammen. Aus der Untersuchung der Milzproben zeigte sich zudem, dass bei den ITP-Patienten der Anteil der antikörperproduzierenden Plasmablasten im Vergleich zu den Gesunden erhöht ist. Folglich lassen sich bei der ITP auf zellulärer Ebene vor allem Abweichungen in der späten Phase der B-Zell-Differenzierung nachweisen. Es kann somit angenommen werden, dass Störungen der B-Zell-Entwicklung, wie sie auf zellulärer Ebene bei verschiedenen mit sekundärer ITP einhergehenden Erkrankungen (systemischer Lupus erythematodes, variables Immundefektsyndrom) beschrieben wurden, bei der primären ITP nicht für die Produktion von antithrombozytären Antikörpern notwendig sind. Eine weitere detaillierte Aufarbeitung, auf welcher Ebene der B-Zell-Differenzierung der Toleranzverlust gegenüber thrombozytären Antigenen auftritt, ist entscheidend für die zukünftige Entwicklung spezifischer, zellgerichteter Therapien.
N2  - Immune thrombocytopenia (ITP) is an acquired autoimmune disease in which autoantibodies against platelets are produced. As a result, the platelets are increasingly reduced in the spleen, and bleeding disorders occur. The misdirected immune defense is tried to counteract with drug therapies such as glucocorticoids and rituximab up to surgery with splenectomy.

In this study, I used flow cytometry to investigate the distribution of B-cell subpopulations in patients with chronic, primary ITP and healthy individuals regarding possible disruptions in B-cell development and differentiation. 7 bone marrow, 28 blood and 12 spleen samples from ITP patients as well as 5 bone marrow and 10 spleen samples from healthy individuals were processed. The B-cell subpopulations were stained using immunophenotypic markers to measure and characterize the samples by flow cytometry. In addition, the results were compared with the laboratory's own established reference values of 220 blood samples from healthy individuals.

No significant differences in the distribution of precursor B cells between the ITP patients and the healthy subjects could be observed in the bone marrow samples. Therefore, the early B-cell development in the bone marrow does not appear to be impaired in ITP at the cellular level. The analysis of the blood samples showed that there were no significant differences in the distribution of naive B cells between the ITP patients and the healthy individuals. This confirms that in ITP at the cellular level there seem to be no deviations in the early pre-immune B-cell development and that intact B-cell maturation takes place up to naive B-cells. However, ITP patients revealed an increased proportion of anergic B-cells and atypical memory B-cells, which are generally assumed to originate from chronic or dysregulated antigen-dependent B-cell activation. The examination of the spleen samples also displayed that the proportion of antibody-producing plasmablasts in ITP patients is higher than in healthy individuals. Consequently, in ITP at the cellular level especially deviations in the late phase of B-cell differentiation can be detected. It can thus be assumed that disorders of B-cell development, as described at the cellular level in various diseases associated with secondary ITP (systemic lupus erythematosus, variable immunodeficiency syndrome), are not necessary for the production of anti-platelet antibodies in primary ITP. A further detailed investigation at which stage of the B-cell differentiation a loss of tolerance to platelet antigens occurs is crucial for the future development of specific, cell-directed therapies.
KW  - Essenzielle Thrombozytopenie
KW  - B-Zelle
KW  - B-Lymphozyt
KW  - Durchflusscytometrie
KW  - Immunthrombozytopenie
KW  - ITP
KW  - B-Zelle
KW  - Durchflusszytometrie
KW  - immune thrombocytopenia
KW  - b-cell
KW  - b-lymphocyte
KW  - flow cytometry
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215854
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heise, Kathrin Leonie
T1  - Charakterisierung eines 3D-Mikrotumormodells zur Untersuchung von Tumor-Stroma-Interaktionen
T1  - Characterization of a 3D microtumor model for the investigation of tumor-stroma interactions
N2  - Tumorzellen, Stromazellen, Extrazellulärmatrix (EZM) und lösliche Faktoren in der Tumormikroumgebung beeinflussen und verstärken sich gegenseitig in der Ausbildung eines malignen Phänotyps. Sowohl die fibrotische EZM als auch eine kleine Subpopulation von pluripotenten Tumorstammzellen sind bekanntermaßen für die Steigerung der Tumoraggressivität verantwortlich. Inwiefern diese beiden unabhängigen Faktoren im Kontext von Brustkrebs miteinander in Beziehung stehen, ist jedoch bis heute unklar.
Um untersuchen zu können, welchen Beitrag Tumorzellen, Stromazellen, EZM und lösliche Faktoren einzeln und im Zusammenspiel zur Malignität eines Tumors leisten, ist die Entwicklung geeigneter in-vitro-Modelle unabdingbar. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, ein 3D-Mikrotumormodell zu generieren, in dem eine Analyse dieser genannten Faktoren stattfinden könnte. An diesem Modell wurden darüber hinaus erste Untersuchungen von im Tumorkontext bekannten EZM-Proteinen durchgeführt. Um die dreidimensionale Anordnung von Tumorzellen und ihrer Gewebeumgebung adäquat wiedergeben zu können, beinhalteten die 3D-Tumorsphäroide sowohl Brustkrebszellen (MDA-MB-231) als auch Stromazellen (hASCs).
Die EZM als wichtiger Bestandteil der (Tumor-) Mikroumgebung sollte übersichtshalber durch Hämatoxylin-Eosin-Färbung und detaillierter durch immunhistochemische Analyse nach zwei verschiedenen Kulturzeitpunkten charakterisiert werden, um EZM-Veränderungen im zeitlichen Verlauf darzustellen. Im Fokus der Analyse standen die beiden wichtigsten profibrotischen EZM-Proteine Fibronektin und Kollagen I, die maßgeblich an der Pathogenese von Brustkrebs beteiligt sind. Zudem wurde das Vorkommen des Myofibroblastenmarkers α-SMA untersucht.
An den Sphäroiden einer Kontrollgruppe, die lediglich hASCs beinhaltete, sollte vergleichend eine Analyse der genannten EZM-Proteine sowie α-SMA durchgeführt werden. Um schließlich den Einfluss der von Tumorzellen sezernierten löslichen Faktoren in der Tumormikroumgebung herauszustellen, wurden Sphäroide aus hASCs in tumorkonditioniertem Medium gezüchtet und darin ebenfalls Matrixproteine und α-SMA untersucht. 
Abschließend erfolgte eine Korrelation der EZM-Analyse mit dem Vorhandensein von Tumorstammzellen in den 3D-Tumorsphäroiden. Dafür wurden die Tumorstammzellen mithilfe eines GFP-basierten Reporters für den Stammzellmarker NANOG (NANOG-GFP-Reporterzelllinie) in mikroskopischen Aufnahmen der 3D-Tumorsphäroide nachgewiesen und im Kontext mit der EZM lokalisiert.
N2  - Tumor cells, stromal cells, extracellular matrix (ECM), and soluble factors in the tumor microenvironment interact and potentiate mutually in the evolution of the malignant phenotype. Both fibrotic ECM as well as a small subpopulation of pluripotent tumor stem cells are well-known to enhance tumor aggressiveness. To what extend these independent factors interact with each other in the context of breast cancer is, however, unknown.
In order to investigate in what ways tumor cells, stromal cells, ECM, and soluble factors enhance malignancy individually or in combination it is necessary to establish suitable in vitro models. Thus, the objective of this work was to generate a 3D microtumor model that could allow an analysis of these factors. Furthermore, initial investigations were made on those ECM proteins that are known for their significant role in tumors. To capture and reflect the three-dimensional structure of tumor cells and their microenvironment adequately the 3D tumor spheroids were produced from both breast cancer cells (MDA-MB-231) and from stromal cells (hASCs).
The ECM being a pivotal component of the (tumor-) microenvironment was characterized by haematoxylin and eosin staining and more detailed by immunohistochemical analysis after two different culturing periods to outline the ECM alterations in the course of time. The focus was on the two most important profibrotic ECM proteins, fibronectin and collagen I, which are substantially involved in the pathogenesis of breast cancer. Furthermore, we evaluated the occurrence of the myofibroblastic marker α-SMA.
With the help of spheroids of a control group containing solely hASCs we processed a comparative analysis of the above-mentioned ECM proteins as well as α-SMA. In order to expose the influence of soluble factors secreted by tumor cells in the tumor microenvironment we furthermore produced spheroids in tumor conditioned medium and again analyzed the matrix proteins and α-SMA.
Finally, we investigated the correlation of ECM analysis with the occurrence of tumor stem cells in our 3D tumor spheroids. With the help of a GFP-based reporter cell line for the stem cell marker NANOG, we detected tumor stem cells and observed them being co-localized with ECM proteins in microscopic images.
KW  - Brustkrebs
KW  - Tumormicroenvironment
KW  - Tumorstammzellen
KW  - in-vitro-Modell
KW  - Mikrotumormodell
KW  - Extrazellulärmatrix
KW  - Co-Kultur
KW  - NANOG
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215347
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schewe, Victoria Kristina
T1  - Mikrokernbildung in Mundschleimhautzellen von Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren während Radio-/Radiochemotherapie
T1  - Micronucleus formation kinetics in buccal mucosa cells of head and neck cancer patients undergoing radio-/radiochemotherapy
N2  - Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Mikrokernbildung in Mundschleimhautzellen von 35 Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren während einer sechswöchigen Radio-/Radiochemotherapie und sechs Wochen danach darzustellen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigten, dass Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren im Vergleich zu gesunden Probanden erhöhte Mikrokernraten aufwiesen. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass es zu einer vermehrten Bildung von Mikrokernen während einer sechswöchigen Radio-/Radiochemotherapie kam. Nach Therapiebeendigung sanken die Werte nach drei bis sechs Wochen und lagen unter dem Ausgangswert, in dem Bereich von spontan entstehenden Mikrokernen. In Bezug auf die Tumorgröße konnte nur in der zweiten Woche ein signifikanter Unterschied in der Mikrokernrate zwischen T1- und T4-Stadium beobachtet werden. Es konnte keine Korrelation zwischen einer zusätzlich verabreichten Chemotherapie, Grading des Tumors, Alter sowie Geschlecht der Patienten und einem Anstieg der Mikrokernrate festgestellt werden.
N2  - In the present Study, normal tissue buccal mucosa cells from 35 patients with head and neck cancer were analyzed for formation of micronuclei during a 6-week radio-/radiochemotherapy and 6 weeks afterwards. The results showed that patients with head and neck cancer had increased micronucleus rates compared to healthy test persons. It could also be observed that there was an increased formation of micronuclei during a 6-week radio-/radiochemotherapy. After the end of therapy, the values decreased after three to six weeks. The tumor size showed in the second week a significant difference in the micronucleus rate between T1 and T4 stage. Age, gender, and tumor stage did not have an influence on the micronuclei formation kinetics.
KW  - Kleinkern
KW  - Mundschleimhaut
KW  - Strahlentherapie
KW  - Chemotherapie
KW  - Hals-Nasen-Ohren-Tumor
KW  - Mikrokern
KW  - micronucleus
KW  - Kopf-Hals-Tumor
KW  - head and neck cancer
KW  - Mundschleimhaut
KW  - buccal mucosa
KW  - Bestrahlung
KW  - radiation
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215354
ER  - 
TY  - THES
A1  - Carl, Corinna
T1  - Vergleichende Bestimmung des dentalen Alters von Kindern und Jugendlichen mit Hilfe des "London Atlas of Dental Development", der Score-Methode nach Demirjian sowie ihrer Modifikation nach Willems
T1  - Comparison of age estimation of children with the London Atlas of Dental Development, Demirjian's method and the modification of Willems
N2  - Es wurde anhand von 500 OPGs aus der kieferorthopädischen Abteilung des Universitätsklinikums Würzburg eine dentale Altersbestimmung mit Hilfe des London Atlas of Dental Development, der Methode nach Demirjian sowie ihrer Modifikation nach Willems durchgeführt. Ziel war es herauszufinden, ob zuverlässig vom dentalen auf das chronologische Alter geschlossen werden kann.
Die Methode nach Willems (M= -0,33J, SD=1,06J) ist der Methode nach Demirjian (M=-0,08J SD= 1,27J) und dem London Atlas (M=0,34J SD=1,09J) überlegen und kann auf die deutsche Population angewendet werden.
N2  - Based on 500 OPGs from the orthodontic department of the University Hospital of Würzburg, a dental age determination was performed using the London Atlas of Dental Development, the method according to Demirjian and its modification according to Willems. The aim was to find out whether it is possible to draw reliable conclusions about the chronological age of a patient.
The method according to Willems (M= -0.33y, SD=1.06y) outpreforms  the methods according to Demirjian (M=-0.08y SD= 1.27y) as well as the London Atlas (M=0.34y SD=1.09y) and can be applied to the German population.
KW  - Altersbestimmung
KW  - dentale Altersbestimmung
KW  - dental age estimation
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215362
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stebani, Tanja Veronika
T1  - Tissue Engineering von Fettgewebe: Immunohistochemische und histologische Analyse der Entwicklung der Extrazellulärmatrix und der Adipogenese in 3D Gewebekonstrukten in vivo
T1  - Tissue engineering of adipose tissue: Immunohistochemical and histological analysis of the development of the extracellular matrix and adipogenesis in 3D tissue constructs in vivo
N2  - Die Erzeugung von klinisch in der plastischen und rekonstruktiven Chirurgie nutzbarem Fettgewebe stellt einen sehr wichtigen Aspekt in aktuellen Arbeiten des Tissue Engineerings, also der Erzeugung von spezifischem Gewebe aus Spenderzellen dar. Sollte es gelingen, aus patienteneigenen Zellen wieder neues Gewebe zu züchten, so würden daraus eine Fülle neuer Behandlungsmöglichkeiten für Gewebedefekte resultieren. In einer Vorgängerarbeit zu der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Adipogenese in vivo von Fettgewebe aus Vorläuferzellen, den Präadipozyten, durch geeignete Methoden der Vorkultivierung in vitro beeinflusst werden kann. 

Die Unterschiede in der Vorbehandlung lagen in einer Induktion der Differenzierung der Präadipozyten bei gleichzeitigem Stopp der Proliferation und einer anschließenden verschieden langen Ausdifferenzierungsphase der Zellen in vitro im Brutschrank. Die resultierenden Konstrukte wurden in jeweils drei Mäuse in vier Gruppen implantiert und nach 1, 5, 12 und 24 Wochen entnommen und untersucht. Während die Präadipozyten von Gruppe 1 keine Induktion erfuhren, erfolgte diese bei den anderen drei Gruppen. Die Konstrukte der Gruppe 2 wurden dann bereits nach 2 Tagen der Induktion der Präadipozyten implantiert, die Konstrukte der Gruppe 3 blieben zur Differenzierung noch 7 Tage, die der Gruppe 4 noch 33 Tage im Brutschrank, bevor sie in die Versuchstiere eingebracht wurden. 

Ziel der vorliegenden Arbeit war es zunächst, an den Gewebekonstrukten der Vorgängerarbeit eine histomorphometrische Analyse der resultierenden Adipozyten in vivo über die Zeit durchzuführen, um eine detaillierte Beurteilung des Verlaufs der Fettgewebeentwicklung anhand resultierender Zellzahlen darzustellen. Hierfür wurden die Gewebedünnschnitte der Mäuse nach einer HE-Anfärbung mikroskopisch untersucht und die Zellzahlen resultierend jeweils aus unreifen und reifen Adipozyten histomorphometrisch quantifiziert. Die Unterscheidung erfolgte mittels einer Größenzuordnung, wobei Zellen kleiner 20 µm Durchmesser den unreifen und Zellen größer 20 µm Durchmesser den reifen Adipozyten zugeordnet wurden.

Aus der quantitativen Analyse mittels Histomorphometrie ergab sich, dass in allen Konstrukten die Zahlen an Zellen der den unreifen Adipozyten zugeordneten Größenordnung von kleiner als 20µm tendenziell während der gesamten Zeit in vivo klein bleibt. Die Zellzahlen resultierend aus großen Zellen mit einem Durchmesser mehr als 20µm, die den reifen Adipozyten zugeordnet wurden, steigen dagegen in allen Proben leicht an, wobei die Konstrukte der Gruppe 4 den absolut höchsten Wert aufwiesen. In der HE-Anfärbung ist demgemäß in Gruppe 4 eine Vielzahl reifer Adipozyten zu erkennen. 

Das zweite Ziel dieser Arbeit war es, durch Anfärbung charakteristischer Proteine der extrazellulären Matrix mittels markierter Antikörper und einer anschließenden immunohistochemischen Analyse des Verlaufs der Signalintensität dieser markierten Komponenten in der EZM die Adipogenese mittels Analyse der entstehenden Gerüstproteine zu verfolgen. Hierfür wurde durch eine umfangreiche immunohistochemische Analyse die Bildung der Kollagene I, IV und VI sowie von Laminin als Bestandteile der EZM analysiert und damit die Art und der Umfang der entstandenen extrazellulären Matrix während der Adipogenese qualitativ beurteilt. Die Fluoreszenz-Bilder der Proben nach den jeweiligen Gruppen und Wochen in vivo zeigen einen deutlichen Hinweis im Sinne der Bildung von Fettgewebe in den Gewebe-Konstrukten der Gruppe 4. Während in den Gruppen 1 und 2 fast durchweg faserartige Bindegewebsstrukturen, verbunden mit den entsprechenden eher fibrillärem Aussehen der Signale für die untersuchten Kollagene I, IV, VI und für Laminin gefunden werden konnten, zeigen die Konstrukte der Gruppe 3 und insbesondere von Gruppe 4 in den Fluoreszenz-Abbildungen deutlich ausgeprägtere, netzartig ausgebildete Strukturen. 

Aus den Resultaten der vorliegenden Arbeit kann demnach geschlossen werden, dass die Art der Vorkultivierung eine spätere Adipogenese eindeutig beeinflussen kann. Eine längere Inkubationszeit nach erfolgter Induktion der Präadipozyten zur Förderung der Reifung zu Adipozyten vor der Implantation fördert die Bildung einer höheren Anzahl von Adipozyten und die Ausbildung einer charakteristischen EZM. Diese Erkenntnisse eröffnen für zukünftige Arbeiten die Möglichkeit, durch die weitere Optimierung der Vorkultivierung, verbunden mit einer eventuell noch besseren Überlebensrate der ursprünglich eingebrachten Zellen, die Herstellung von klinisch geeigneten Konstrukten aus Fettgewebe weiter voranzutreiben.
N2  - The generation of adipose tissue that can be clinically used in plastic and reconstructive surgery is a very important aspect of current tissue engineering work, i.e. the generation of specific tissue from donor cells. Should it be possible to grow new tissue from the patient's own cells, it would result a plethora of new treatment options for tissue defects. In a previous work to the present work it was shown that the adipogenesis in vivo of adipose tissue from precursor cells, the preadipocytes, can be influenced by suitable methods of preculturing in vitro.

The differences in the pretreatment were an induction of the differentiation of the preadipocytes with simultaneous stop of the proliferation and a subsequent differentiation phase of the cells in vitro in the incubator. The resulting constructs were implanted in four groups of three mice each and removed and examined after 1, 5, 12 and 24 weeks. While the preadipocytes of group 1 did not experience induction, this did occur in the other three groups. The constructs of group 2 were then already implanted after 2 days of the induction of the preadipocytes, the constructs of group 3 remained in the incubator for 7 days for differentiation, those of group 4 for 33 days before they were introduced into the test animals.

The aim of the present work was initially to carry out a histomorphometric analysis of the resulting adipocytes in vivo over time on the tissue constructs of the previous work in order to present a detailed assessment of the course of adipose tissue development based on the resulting cell counts. For this purpose, the thin tissue sections of the mice were examined microscopically after HE staining and the cell counts resulting from immature and mature adipocytes were quantified histomorphometrically. The differentiation was made by means of a size assignment, with cells smaller than 20 µm in diameter being assigned to immature and cells larger than 20 µm in diameter being assigned to mature adipocytes.

The quantitative analysis by means of histomorphometry showed that in all constructs the number of cells of the order of magnitude of less than 20 µm assigned to immature adipocytes tends to remain small during the entire time in vivo. In contrast, the cell counts resulting from large cells with a diameter of more than 20 µm, which were assigned to the mature adipocytes, increased slightly in all samples, the constructs of group 4 exhibiting the absolute highest value. Accordingly, a large number of mature adipocytes can be seen in group 4 of the HE staining.

The second aim of this work was to follow the adipogenesis by staining characteristic proteins of the extracellular matrix by means of labeled antibodies and a subsequent immunohistochemical analysis of the course of the signal intensity of these labeled components in the ECM by analyzing the resulting scaffold proteins. For this purpose, the formation of collagens I, IV and VI as well as laminin as components of the ECM was analyzed through an extensive immunohistochemical analysis and thus the type and extent of the extracellular matrix formed during adipogenesis was qualitatively assessed. The fluorescence images of the samples after the respective groups and weeks in vivo show a clear indication of the formation of adipose tissue in the tissue constructs of group 4. While in groups 1 and 2 almost all fibrous connective tissue structures, connected with the corresponding rather fibrillar appearance of the signals for the examined collagens I, IV, VI and for laminin could be found, the constructs of group 3 and in particular of group 4 show clearly more pronounced, network-like structures in the fluorescence images.

From the results of the present work it can be concluded that the type of pre-cultivation can clearly influence later adipogenesis. A longer incubation period after induction of the preadipocytes to promote maturation to adipocytes before implantation promotes the formation of a higher number of adipocytes and the development of a characteristic ECM. These findings open up the possibility for future work to further advance the production of clinically suitable constructs from adipose tissue through the further optimization of the preculture, combined with a possibly even better survival rate of the originally introduced cells.
KW  - Tissue Engineering
KW  - Fettgewebe
KW  - Analyse Extrazellulärmatrix
KW  - 3D Gewebekonstrukte
KW  - tissue engineering
KW  - adipose tissue
KW  - analysis extracellular matrix
KW  - 3D scaffolds
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215375
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ehebauer, Franziska
T1  - Regulation of Nicotinamide N-methyltransferase Expression in Adipocytes
T1  - Regulation der Nicotinamide N-methyltransferase Expression in Adipozyten
N2  - Nicotinamide N-methyltransferase (NNMT) is a new regulator of energy homeostasis. Its expression is increased in models of obesity and diabetes. An enhanced NNMT level is also caused by an adipose tissue-specific knockout of glucose transporter type 4 (GLUT4) in mice, whereas the overexpression of this glucose transporter reduced the NNMT expression. Furthermore, the knockdown of the enzyme prevents mice from diet-induced obesity (DIO) and the recently developed small molecule inhibitors for NNMT reverses the DIO. These previous findings demonstrated the exclusive role of NNMT in adipose tissue and further make it to a promising target in obesity treatment. However, the regulation mechanism of this methyltransferase is not yet clarified. 
The first part of the thesis focus on the investigation whether pro-inflammatory signals are responsible for the enhanced NNMT expression in obese adipose tissue because a hallmark of this tissue is a low-level chronic inflammation. Indeed, the NNMT mRNA in our study was elevated in obese patients compared with the control group, whereas the GLUT4 mRNA expression does not differ between lean and obese humans. To analyze whether pro inflammatory signals, like interleukin (IL 6) and tumor necrosis factor α (TNF-α), regulate NNMT expression 3T3-L1 adipocytes were treated with these cytokines. However, IL 6, TNF α, and leptin, which is an alternative activator of the JAK/STAT pathway, did not affect the NNMT protein or mRNA level in differentiated 3T3-L1 adipocytes. The mRNA and protein levels were measured by quantitative polymerase chain reaction (qPCR) and western blotting.
In the second part of this study, 3T3-L1 adipocytes were cultivated with varying glucose concentrations to show whether NNMT expression depends on glucose availability. Further studies with activators and inhibitors of AMP-activated protein kinase (AMPK) and mechanistic target of rapamycin (mTOR) signaling pathways were used to elucidate the regulation mechanism of the enzyme. 
The glucose deprivation of differentiated 3T3-L1 adipocytes led to a 2-fold increase in NNMT expression. This effect was confirmed by the inhibition of the glucose transports with phloretin as well as the inhibition of glycolysis with 2-deoxyglucose (2-DG). AMPK serves as an intracellular energy sensor and the pharmacological activation of it enhanced the NNMT expression. This increase was also caused by the inhibition of mTOR. Conversely, the activation of mTOR using MHY1485 prevented the effect of glucose deprivation on NNMT. Furthermore, the NNMT up-regulation was also blocked by the different autophagy inhibitors. 

Taken together, NNMT plays a critical role in autophagy in adipocytes, because an inhibition of this process prevented the augmented NNMT expression during glucose starvation. Moreover, the effect on NNMT protein and mRNA level depends on AMPK and mTOR. However, pro-inflammatory signals did not affect the expression. Further in vivo studies have to clarify whether AMPK activation and mTOR inhibition as well as autophagy are responsible for the increased NNMT levels in obese adipose tissue. In future this methyltransferase emerges as an awesome therapeutic target for obesity.
N2  - NNMT ist ein neuer Regler der Energiehomöostase. Seine Expression ist in Adipositas- und Diabetesmodellorgansimen erhöht. Ein verstärktes NNMT Level wird auch durch einen fettgewebs-spezifischen GLUT4 Knockout in Mäusen hervorgerufen, wobei die Überexpression des Glukosetransporters die NNMT Expression reduziert. Des Weiteren schützt der Knockdown von NNMT die Mäuse vor Diät-induzierter Adipositas und die kürzlich entwickelten kleinen Molekülinhibitoren gegen NNMT kehren eine durch die Ernährung bedingte Adipositas wieder um. Neuere Erkenntnisse zeigen die exklusive Rolle von NNMT im Fettgewebe auf und machen das Enzym so zu einem vielversprechenden Target für die Adipositastherapie. Jedoch ist der Regulationsmechanismus dieser Methyltransferase noch nicht geklärt.
Der erste Teil der Arbeit befasst sich mit der Untersuchung, ob pro-inflammatorische Signale verantwortlich sind für die erhöhten NNMT Expression im adipösen Fettgewebe, da sich dieses Gewebe durch eine chronische Inflammation auszeichnet. Tatsächlich war die mRNA in unserer Studie verstärkt exprimiert in adipösen Patienten im Vergleich zur Kontrollgruppe, wobei die GLUT4 mRNA Expression zwischen Schlanken und Adipösen nicht verändert war. Um zu untersuchen, ob pro-inflammatorische Signale, wie IL 6 und TNF α, die NNMT Expression regulieren, wurden 3T3-L1 Adipozyten mit diesen Zytokinen behandelt. Jedoch beeinflussten IL 6, TNF α und Leptin, welches ein weiterer Aktivator des JAK/STAT Signalweges ist, NNMT Protein oder mRNA Level in differenzierten 3T3 L1 Adipozyten nicht. Die mRNA und Protein Level wurden mittels qPCR und Western Blot analysiert.
Im zweiten Teil dieser Studie wurden 3T3 L1 Adipozyten mit unterschiedlichen Glukosekonzentrationen kultiviert, um zu zeigen, ob die NNMT Expression von der Glukoseverfügbarkeit abhängig ist. Für die Untersuchung des genauen Regulationsmechanismus von NNMT, wurden weitere Studien mit Aktivatoren und Inhibitoren der AMPK und mTOR Signalwege durchgeführt. 
Der Glukosemangel führte zu einem 2-fachen Anstieg der NNMT Expression in differenzierten 3T3-L1 Adipozyten. Dieser Effekt wurde bestätigt durch die Inhibierung der Glukosetransporter mit Phloretin sowie durch die Inhibierung der Glykolyse mit 2-DG. AMPK ist ein intrazellulärer Energiesensor und dessen pharmakologische Aktvierung erhöhte die NNMT Expression. Dieser Anstieg wurde auch verursacht durch die Inhibierung von mTOR. Hingegen verhinderte die Aktivierung von mTOR mithilfe von MHY1485 den Effekt auf NNMT während des Glukoseentzugs. Des Weiteren wurde die Auswirkungen auf NNMT durch  Autophagieinhibitoren unterbunden. 
Zusammenfassend spielt NNMT eine kritische Rolle für die Autophagie in Adipozyten, da eine Inhibierung des Prozesses die erhöhte NNMT Expression während eines Glukoseentzugs verhinderte. Darüber hinaus ist der Effekt auf die NNMT Protein und mRNA Level abhängig von AMPK and mTOR. Jedoch beeinflussten pro-inflammatorische Signale die Expression nicht. Weitere in vivo Studien müssen klären, ob eine AMPK Aktivierung und eine mTOR Inhibierung sowie die Autophagie in Adipozyten verantwortlich sind für die verstärkte NNMT Expression im adipösen Fettgewebe. Zukünftig wird sich NNMT als ein beeindruckendes Target für die Adipositastherapie herausstellen.
KW  - Fettzelle
KW  - Fettsucht
KW  - Methyltransferase
KW  - NNMT
KW  - adipocytes
KW  - mTOR
KW  - AMPK
KW  - autophagy
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217645
ER  - 
TY  - THES
A1  - Morsch, Ilonka
T1  - Mechanismen des veränderten Glucosestoffwechsels in Leber, Myokard und Skelettmuskel bei Herzinsuffizienz im Mausmodell der thorakalen Aortenligatur
T1  - Mechanism of altered glucose metabolism in liver, myocardium and sceletal muscle in the mouse model of thoracic aortic ligation
N2  - In dieser Arbeit wurden die Signalwege an Myokard, Leber und Skelettmuskulatur untersucht, die den Veränderungen des Glucosestoffwechsels im zeitlichen Verlauf bei TAC-induzierter systolischer Herzinsuffizienz zu Grunde liegen können. 
Es wurde dafür über eine TAC-Operation am Mausmodell eine Herzinsuffizienz induziert. Erniedrigte Nüchtern-Blutzuckerwerte und ein erhöhter myokardialer Glucoseverbrauch fanden sich als die wesentlichen metabolischen Veränderungen in diesem Mausmodell mit TAC-induzierter Herzinsuffizienz. In Vorarbeiten ergaben die GTTs nach zwei Wochen eine erhöhte Glucoseaufnahme nach TAC, die nicht durch eine verstärkte Insulinsignaltransduktion hervorgerufen wurde, da sich die Insulinkonzentrationen und die Insulinsensitivität zwischen den Gruppen nicht unterschieden. Der Nüchternblutzuckers war bei den TAC-operierten Tieren niedriger als bei den Sham-operierten. In der PET-Bildgebung wurde eine erhöhte Glucoseaufnahme im Herzen bei den TAC-Tieren verglichen mit den Sham-operierten Tieren gezeigt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden nun nach einem bzw. sechs Monaten bei den Versuchsgruppen Western Blot Analysen sowie Glykogenassays durchgeführt. Zudem wurde untersucht, wie sich eine zusätzliche Sucrosefütterung über sechs Monate ab OP auswirkt.
Dabei fand sich eine erhöhte Expression des basalen Glucosetransporters GLUT1 am Myokard, passend zur erhöhten basalen Glucoseaufnahme im PET. Die Expression des insulinabhängigen Transporters GLUT4 hingegen war - wie bereits in anderen Arbeiten zu Hypertrophie und Herzinsuffizienz - vermindert.
Der hepatische und muskuläre Glykogengehalts war nach TAC reduziert, wobei die Depletion der hepatischen Speicher bereits nach einem Monat, im Muskel erst nach sechs Monaten signifikant war.
Die Regulation der muskulären Glykogenreserven wurde in unserem Modell möglicherweise über Akt und Hexokinase II vermittelt. Einen Monat nach TAC war am Skelettmuskel eine vorübergehende Reduktion der Akt-Phosphorylierung zu verzeichnen, was über Aktivierung der Glykogensynthase zur Aufrechterhaltung der muskulären Glykogenspeicher beitragen kann. Sechs Monate nach TAC-OP war die Akt-Expression im Skelettmuskel dann jedoch verstärkt, was zwar einen Kompensationsmechanismus zur Vermeidung einer Muskel-Atrophie darstellt, jedoch durch Inaktivierung der Glykogensynthase sinkende Glykogenreserven bedingt. Gleichzeitig war eine Steigerung der Expression von Hexokinase II zu beobachten, die durch Bildung von Glucose-6-Phosphat die intrazellluläre Glucoseverfügbarkeit kompensiert.
Bei zusätzlicher Sucrosefütterung über sechs Monate zeigte sich im Muskel der TAC-operierten Tiere keine kompensatorische Steigerung von Akt- und HKII-Expression mehr, und auch die Entleerung der muskulären Glykogenspeicher war vollständig abgefangen. Ebenso wurde die Entleerung der hepatischen Glykogenvorräte durch Sucrose-Substitution verhindert, was für eine ausreichende Glucoseverfügbarkeit spricht und die Normalisierung der Glucosetoleranz erklärt. Wichtige Regulatoren der Leber-Glykogensynthese, z.B. GLUT2 und HK IV, oder der zellulären Energie-Homöostase, z.B. AMPK, waren hingegen zu keinem Zeitpunkt wesentlich verändert. 

Zusammenfassend konnten somit durch eine Sucrosesubstitution die bei TAC-induzierter Herzinsuffizienz reduzierten Glykogenspeicher in Muskel und Leber erhalten, der systemische Glucosestoffwechsel normalisiert und eine Reduktion der Mortalität erzielt werden. Insgesamt lässt sich feststellen, dass sich Strategien, die zu einer Wiederherstellung der systemischen Glucoseverfügbarkeit beitragen, möglicherweise positiv auf eine Herzinsuffizienztherapie auswirken könnten.
N2  - In this work, the signaling pathways in myocardium, liver, and skeletal muscles that may underlie changes in glucose metabolism over time in TAC-induced systolic heart failure were investigated. 
For this purpose, heart failure was induced by TAC surgery in a mouse model. Lowered fasting blood glucose levels and increased myocardial glucose consumption were found to be the major metabolic changes in this mouse model of TAC-induced heart failure. In preliminary studies, GTTs showed increased glucose uptake after two weeks after TAC, which was not caused by increased insulin signal transduction, since insulin concentrations and insulin sensitivity did not differ between groups. Fasting blood glucose was lower in the TAC-operated animals than in the sham-operated animals. PET imaging showed increased cardiac glucose uptake in the TAC animals compared to the sham-operated animals.
In this study, Western blot analyses and glycogen assays were performed after one and six months in the experimental groups. In addition, the effect of an additional sucrose feed over six months after surgery was investigated.
An increased expression of the basal glucose transporter GLUT1 was found in the myocardium, matching the increased basal glucose uptake in PET. The expression of the insulin-dependent transporter GLUT4, on the other hand, was reduced, as in other studies on hypertrophy and heart failure.
The hepatic and muscular glycogen content was reduced after TAC, whereby the depletion of the hepatic stores was already significant after one month, in the muscle only after six months.
The regulation of muscular glycogen reserves was possibly mediated in our model by Akt and hexokinase II. One month after TAC, a temporary reduction of Akt phosphorylation was observed in skeletal muscle, which may contribute to the maintenance of muscular glycogen stores by activating glycogen synthase. However, six months after TAC surgery, Akt expression in skeletal muscle was increased, which is a compensatory mechanism to avoid muscle atrophy, but which causes decreasing glycogen reserves due to inactivation of glycogen synthase. At the same time, an increase in the expression of hexokinase II was observed, which compensates for intracellular glucose availability by producing glucose-6-phosphate.
With additional sucrose feeding over six months, no compensatory increase in Akt and HKII expression was observed in the muscle of the TAC-operated animals, and the depletion of muscular glycogen reserves was completely stopped. Likewise, the depletion of hepatic glycogen stores by sucrose substitution was prevented, which indicates sufficient glucose availability and explains the normalization of glucose tolerance. Important regulators of liver glycogen synthesis, e.g. GLUT2 and HK IV, or cellular energy homeostasis, e.g. AMPK, were not significantly altered at any time. 

In summary, sucrose substitution was able to maintain the reduced glycogen stores in muscle and liver in TAC-induced heart failure, normalize systemic glucose metabolism and reduce mortality. Overall, it can be concluded that strategies that contribute to restoring systemic glucose availability could potentially have a positive impact on heart failure therapy.
KW  - Herzinsuffizienz
KW  - Glukosestoffwechsel
KW  - Mausmodell
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217718
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sauer, Sabine Theresia
T1  - Evaluation der sozialdienstlichen Beratung in einer Rehabilitationsklinik
T1  - Implementation of social service counseling in a medical rehabilitation clinic for elderly rehabilitants
N2  - Moderne Medizinische Rehabilitation versteht sich als der Teil einer Behandlungskette, in dem es insbesondere um die Förderung der Teilhabe geht. Die Ergebnisse der Rehabilitationsmaßnahmen werden durch die Nachsorge bzw. die Umsetzung von Veränderungen in der Zeit nach der Rehabilitation stabilisiert, so dass die Vorbereitung der Nachsorge von besonderer Bedeutung für die Verstetigung ist. Art und Inhalte der Beratung durch Sozialarbeiter unterscheiden sich dabei je nach Problem- und Bedarfslage der Rehabilitanden und dürften innerhalb eine homogenen Patienten-/Indikationsgruppe eine gewisse Ähnlichkeit aufweisen.
Für die vorliegende Arbeit wurde ältere Rehabilitanden (> 65 J.) einer Rehabilitationsklinik mit internistischem und orthopädischem Schwerpunkt acht Wochen nach dem Reha-Aufenthalt in einem halbstrukturierten Telefoninterview gefragt, ob und inwieweit es bisher gelang, die Empfehlungen des Sozialdienstes aus der Rehabilitation umzusetzen.
Im Ergebnis zeigt sich, dass viele Empfehlungen seitens des Sozialdienstes bis zum Zeitpunkt der Nachbefragung von den Rehabilitanden nach Eigenangaben umgesetzt wurden. Vor allem die Teilnahme an Sportprogrammen oder die Unterstützung im Alltag wurden häufig in das alltägliche Leben integriert. Für die untersuchten Einflussvariablen (Geschlecht, Lebensalter, Barthel-Index, Lebensverhältnisse) lassen sich allerdings nur in den wenigsten Fällen signifikante Zusammenhänge nachweisen.
Günstig wäre es sicher auch, wenn gewährleistet wird, dass Patienten in der nachstationären ambulanten Versorgung weiter angehalten werden, um die empfohlene Nachsorge auch effizient umsetzen zu können.
N2  - Modern medical rehabilitation is part of a treatment chain, which in particular supports the promotion of participation. The results of the rehabilitation measures are stabilized by the aftercare or the implementation of changes in the time after the rehabilitation, thus the preparation of the aftercare is of particular importance for the permanence.
The nature and content of counseling by social workers differ depending on the problems and needs of the rehabilitants and should have a certain similarity within a homogeneous patient / indication group.
For the present study older rehabilitants (> 65 years) of a rehabilitation clinic with an internistic and orthopedic focus were asked in a semi-structured telephone interview eight weeks after the rehabilitation, if and to what extent the recommendations of the social service from the rehabilitation could be implemented.
The result shows that many recommendations of the social service were implemented or followed up by the rehabilitants according to their own specifications until the time of the follow-up survey.
These include possibilities for financial relief (applications for care classification as well as degree of disability); measures to support everyday life (outpatient care, home emergency call, application for remedies / aids such as rollator / wheelchair) and participation in sports programs. However, only a few significant correlations can be demonstrated for the studied influence variables (gender, age, Barthel index, living conditions).
The results are in agreement with previous research, but so far only a few comparable studies have been found. Considering the special importance of follow-up care considerations are made how sustainability in spite of extensive counseling during medical rehabilitation can be improved.
KW  - Rehabilitation
KW  - Sozialdienst
KW  - Ältere Rehabilitanden
KW  - Rehaklinik
KW  - Soziale Arbeit
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217725
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stumm, Tobias
T1  - Vergleich verschiedener Bestrahlungstechniken am Beispiel unterschiedlicher Hirntumore - eine retrospektive Planungsstudie
T1  - Comparison of different radiation techniques at the example of different brain tumors - a retrospective planning study
N2  - Die Patientenbestrahlung stellt eine wichtige Therapiesäule in der onkologischen Behandlung von Hirntumoren dar. Das Hauptaugenmerk wird dabei auf die Erreichung einer vorgegebenen Zieldosis im Tumorgebiet und die ausreichende Schonung von sensiblen Strukturen gerichtet. Wir verglichen insgesamt 4 Bestrahlungstechniken untereinander, welche in ihrer Segmentierung und Feldzahl variiert werden können: KoPlanar (Komplettbestrahlung in einer Ebene), KoPlanar+1 (Bestrahlung in einer Ebene mit einem Zusatzfeld in einer anderen Ebene), 2-Ebenen (Bestrahlung auf 2 unterschiedliche Ebenen verteilt), Quasi-Isotrop (Bestrahlung mit Zentralstrahlen in mehreren unterschiedlichen Ebenen). Die Feldzahl kann zwischen wenigen Feldern (9F oder 10F) und vielen Feldern (15F oder 16F) gewählt werden. Die Segmentanzahl wird entweder bei 64 oder 120 Segmenten festgelegt, alternativ wurde eine freie Optimierung der Feldfluenz ermöglicht.
Dabei zeigte die Quasi-Isotrope Technik eindeutige und signifikante Vorteile gegenüber allen anderen Techniken sowohl bei niedrigen als auch hohen Feldzahlen. Die koplanare Bestrahlung schnitt bei unserer Auswertung am schlechtesten ab. Die 2-Ebenen Technik und KoPlanar+1 Technik können bei hohen Feldzahlen als gleichwertig betrachtet werden, bei niedrigen Feldzahlen zeigt die KoPlanar+1 Technik Vorteile. Aus unserer Sicht sollten die unentschiedenen Vergleiche in weiteren Studien untersucht werden, die das Patientengut weiter einengen. Weiterhin wäre eine Erweiterung der Untersuchungen auf die schneller applizierbaren nonkoplanaren Volumetric Arc –Techniken (VMAT) wünschenswert.
N2  - Radiation therapy is an important option in the oncological treatment of brain tumors. The main focus is on achieving a specified target dose in the tumor area and on adequate protection of sensitive structures. We compared 4 irradiation techniques with each other, which were varied in their segmentation and in the number of fields: KoPlanar (complete irradiation in one level), KoPlanar + 1 (irradiation in one level with an additional field in another level), 2-levels (irradiation on 2 different planes distributed), quasi-isotropic (irradiation with central rays in several different planes). The number of fields were varied (9F/10F or 15F/16F). The number of segments was set to either 64 or 120 segments; alternatively, the field fluence was optimized without any restriction.
The quasi-isotropic technique showed clear and significant advantages over all other techniques with both low and high field numbers. The KoPlanar technique was inferior to the other techniques in our evaluation. The 2-level technique and the KoPlanar + 1 technique can be regarded as equivalent in the case of high numbers of fields; the KoPlanar + 1 technique is beneficial for low numbers of fields. From our point of view, the non-conclusive comparisons should be examined in further studies with a more consistent patient population. Furthermore, future investigations should include the non-coplanar volumetric arc techniques (VMAT) which can be applied more quickly.
KW  - Bestrahlung
KW  - Gliome
KW  - IMRT
KW  - nonkoplanar
KW  - DMPO
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217733
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schwemer, Daniel
T1  - Any Evil, a Stalking Ghost, and the Bull-Headed Demon
JF  - Zeitschrift für Assyriologie und vorderasiatische Archäologie
N2  - Based on first-millennium cuneiform manuscripts from Aššur, Babylon, and Uruk, this article offers an edition of a ritual against an illness conceptualized as the demon ‘Any Evil’. The text sheds light on how the catch-all figure Any Evil corresponds to the idea of a universal cure for any physical ailment, and how the rhetoric of the incantation articulates this relationship and facilitates the active participation of the patient. The ritual instructions of this and a closely related text show that Any Evil is envisaged as a bull-headed, male demon. This points to an adaptation of motifs that are typically associated with ghosts in ancient Mesopotamian thought and raises questions concerning the pictorial representation of Any Evil and its conceptual foundations.
KW  - Any Evil
KW  - Bull-Headed Demon
KW  - Aššur
KW  - Babylon
KW  - Uruk
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217763
SN  - 0084-5299
SN  - 1613-1150
N1  - This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.
VL  - 110
IS  - 2
SP  - 141
EP  - 160
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ziegler, Robert Hugo
T1  - Die Rückkehr des Realen
JF  - Deutsche Zeitschrift für Philosophie
N2  - We are witnessing a return of the real which philosophy seems illequipped to handle. I argue (1) that this return of the real must be read as a rejection of those philosophical tendencies which were prevalent in the past decades and which I call philosophies of mediation: They supplanted all references to something real by the sole reference to those processes in which reality was supposed to be given or shaped (in interpretations, linguistic structures, historical or social conditions, media…). The current urgency of the question of the real indicates that those philosophies have lost credibility. On the other hand (2), the contemporary attempts to resuscitate philosophical realism cannot be considered satisfactory either. It is curiously the real itself they fail to fully appreciate. All in all (3), the return of the real has to be interpreted as the effect of an event that has little to do with philosophy, namely the return of politics.
KW  - realism
KW  - nature
KW  - politics
KW  - media
KW  - postmodernism
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217771
SN  - 2192-1482
SN  - 0012-1045
N1  - Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
VL  - 68
IS  - 4
SP  - 611
EP  - 626
ER  -