Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Kinderchirurgie (Chirurgische Klinik I)
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Die Erkrankung MC zählt zusammen mit der Colitis Ulcerosa zu den CED. In Deutschland liegt die Prävalenz bei ca. 100-200 Personen pro 100000 Einwohner und steigt stetig. Überwiegend sind Menschen im jungen Erwachsenenalter betroffen, die fest im Berufsleben stehen. Die Erkrankung führt im Verlauf immer wieder zu Arbeitsausfällen und verursacht neben den gesundheitlichen Kosten für Medikamente und Therapie auch wirtschaftliche Ausfälle. Trotz der hohen sozioökonomischen Bedeutung und des Vorliegens gesicherter Erkenntnisse zu Risikofaktoren, anatomischen / histologischen Veränderungen, Symptomkomplexen und zahlreicher Hypothesen bezüglich der Entstehung, ist die Pathogenese nicht gänzlich verstanden. Ebenso komplex wie das Erkrankungsbild selbst ist der Prozess der Diagnosefindung. Ein Goldstandard ist nicht etabliert. Die Diagnose MC ist meist eine klinische, in Zusammenschau mit endoskopischen, histologischen, laborchemischen und radiologischen Befunden. In dieser Arbeit wurde die Versorgungsrealität der MC Erkrankten über die letzten 15 Jahre betrachtet. Es konnte ein Wandel in der chirurgischen Operations- und Anastomosentechnik gezeigt werden. Die Zukunft ist eine minimalinvasive und darmsparende Chirurgie. Im retrospektiven Vergleich der Therapiealgorithmen erfolgte nach damaliger S3-Leitlinie in der Mehrzahl der MC Fälle initial eine medikamentöse Therapie, alle untersuchten Fälle erhielten jedoch eine ICR. In der Subgruppenanalyse wurden Fälle mit isolierter Ileitis terminalis Crohn untersucht. Es konnte die Effektivität der chirurgischen Primärtherapie gegenüber einer medikamentösen Primärtherapie gezeigt werden, was die Daten der aktuellen Literatur stützt. So bestand ein Vorteil hinsichtlich des verringerten Bedarfs an einer medikamentösen Therapie im postoperativen Verlauf von zwei Jahren und bezüglich der rezidiv- und medikamentenfreien Zeit. Die Ergebnisse zeigten zudem, dass eine präventive, postoperative medikamentöse Therapie bei präoperativ vorliegenden Risikofaktoren für ein klinisches Rezidiv nicht zwingend notwendig ist und überdacht werden sollte. Diese Arbeit konnte den Stellenwert der Chirurgie als wichtige Säule der Therapie bei isolierter Ileitis terminalis Crohn untermauern.
Ziele: Das Ziel dieser Dissertation ist es, die empirischen antibiotische Therapien (PAT) bei komplizierten intraabdominellen Infektionen (cIAI) in den Jahren 2016 – 2018 in einem großen deutschen Maximalversorger zu evaluieren. Aktuelle Studien legen nahe, dass viele Patienten keine Nachteile durch kürzere Therapien mit schmaler wirksamen Antibiotika oder das vermeiden einer nicht notwendigen antibiotischen Therapie haben.
Methoden: Es wurde eine retrospektive Kohortenstudie durch Analyse von elektronischen Patientenakten an einem 1500-Betten-Universitätsklinikum in Deutschland durchgeführt, bei der die Dauer der Antibiotikatherapie nach Notfalloperationen erhoben und mit antibiotischen Leitlinien durch die hausinterne Antibiotic-Stewardship-Abteilung (AMS) verglichen.
Ergebnisse: 767 Patienten konnten eingeschlossen werden, davon erhielten 404 (52.7%) eine PAT. Die Gesamtanzahl der Therapietage pro 100 Patiententagen ging von 47,0 auf 42,2 Tage zurück (p = 0,035) ohne einen Anstieg an Komplikationen. Patienten ohne Sepsis, bei denen eine initiale chirurgischer Fokuskontrolle möglich war profitierten nicht von einer Therapiedauer über 4 Tage (160 vs 100 Patienten). Bei Patienten, bei denen diese Bedingungen nicht gegeben waren, zeigte sich ebenfalls kein Vorteil bei längeren Behandlungen (über >7 Tage, 74 lang vs. 32 kurz behandelte Patienten). Es zeigte sich ebenfalls kein Vorteil von empirischen Therapien mit Carbapenem statt mit Piperacillin-Tazobactam (n=51 C vs n=40 vs Pip/Taz).
Schlussfolgerung: Die Reduktion unnötiger, zu breiter und zu langer antibiotischer Therapien bei cIAI ist ohne einen Anstieg der postoperativen Komplikationen möglich. Weitere RCTs sind notwendig, um das Wissen um sichere Behandlungen zu vergrößern.
Eine gefürchtete Komplikation nach Resektionen am Kolon mit Wiederherstellung der Kontinuität ist das Auftreten einer Anastomoseninsuffizienz (AI). Der Prozess der Diagnosestellung und das therapeutische Vorgehen sind zentrumsspezifisch und sehr heterogen. Ziel dieser Promotionsarbeit war die deskriptive Darstellung der Prävalenz, Diagnostik und Therapie von AI, um anhand dieser Daten ein bestimmtes zu favorisierendes Vorgehen zur AI-Behandlung herauszuarbeiten.
Es wurde eine retrospektive unizentrische Analyse durchgeführt. Diese umfasste eine Kohorte von 744 Patienten, welche von 2009 bis 2013 am Universitätsklinikum Würzburg unter Kontinuitätserhalt kolorektal reseziert wurden. Es erfolgte eine deskriptive und statistische Auswertung mittels uni- und multivariater Analysen in Bezug auf Demographie, Risikofaktoren für die Entwicklung einer AI und den Erfolg der einzelnen Therapiekonzepte.
Während der Nachbeobachtungsphase vom im Mittel 2,5 Jahren entwickelten 10,48% der Patienten eine AI. 60% der Insuffizienzen wurden während der ersten 7 postoperativen Tage detektiert. Als Risikofaktoren konnten indikationsunabhängig männliches Geschlecht, offener Zugangsweg und pulmonale Erkrankungen herausgearbeitet werden. Indikationsspezifisch zeigte sich eine Zunahme des AI-Risikos bei Divertikulitis-Patienten mit pulmonalen Erkrankungen (OR 4,5) und Cortisoneinnahme (OR 5,4). Auffällig wurden Patienten mit AI durch heterogene und teils unspezifische Symptome – am häufigsten durch Fieber (28,21%) und auffällige Laborwerte (48,72%). Eine folgende CT-Diagnostik bestätigte die Diagnose in 76,32% der Fälle und war in 24,48% falsch negativ. Patienten mit schlechtem AZ bei Diagnose der AI zeigten eine signifikant höhere Mortalität. Ein protektives Stoma konnte eine AI nicht verhindern, aber ihre Symptome und die Schwere des Verlaufs abmildern. Gemessen an der Überlebensrate und der Revisionspflichtigkeit unterschieden sich die durchgeführten Maßnahmen beim Versuch der kontinuitätserhaltenden Therapie nicht in Bezug auf den Erfolg der Therapie.
Wie Insuffizienz- und Mortalitätsrate nach AI zeigen, ist diese unizentrische Analyse international vergleichbar. Die Ableitung einer generellen Empfehlung zur therapeutischen Vorgehensweise bei AI ist nicht möglich. Vielmehr sind alle dargestellten Maßnahmen zur Beherrschung der AI sinnvoll, während die Wahl der Vorgehensweise weiterhin eine Individualentscheidung bleibt.
Es zeigte sich, dass die unmittelbare postoperative gesundheitsbezogene Lebensqualität erwartungsgemäß deutlich eingeschränkt, jedoch nach circa sechs Monaten wieder auf dem Ausgangsniveau der präoperativen Ebene angekommen war. Sowohl die Symptomskalen als auch die Funktionsskalen zeigten statistisch signifikante Unterschiede der erhobenen Werte bezüglich des Vergleichs der präoperativen zu den postoperativen Daten, dasselbe ließ sich über die Werte im Rahmen der Verlaufskontrolle nach circa sechs Monaten erheben. Eine kurzfristige Einbuße der Lebensqualität durch einen stationären Krankenhausaufenthalt sowie einer operativen Versorgung erscheint logisch. Für die zukünftige Entscheidung vor allem auch für Personen, welche aufgrund einer benignen Leberraumforderung eine operative Versorgung erhalten sollen, ist zu sagen, dass die globale gesundheitsbezogene Lebensqualität postoperativ nach circa sechs Monaten gleich bzw. etwas gebessert ausfiel und somit eine Rechtfertigung der operativen Versorgung auch bei benignen Erkrankungen darstellen kann.
Ein wesentlicher Aspekt der Arbeit ist, dass gezeigt werden konnte, dass auch bei komplexen Lebereingriffen eine schnelle Rekonvaleszenz - mindestens auf das Niveau vor dem Eingriff - innerhalb der ersten sechs Monate zu erwarten ist. Die systematische Erfassung der Lebensqualität hilft die postoperativen Einschränkungen und die Rekonvaleszenz zu normieren.
Zahlreiche Studien zeigten, dass perioperatives Bridging der oralen Antikoagulation zu einem erhöhten Blutungsrisiko führt. Ursache hierfür könnte eine zu aggressive Herangehensweise bezüglich der Dosierung des Bridgings sein. Daher war das Ziel dieser Arbeit herauszufinden, ob ein Risiko-adjustiertes Bridging-Schema in der elektiven Allgemein- und Viszeralchirurgie zu einem geringeren Auftreten von postoperativen Blutungsereignissen führt und ob trotzdem ein adäquater Schutz vor thromboembolischen Ereignissen gegeben ist. Hierfür wurde retrospektiv und monozentrisch das Auftreten der genannten postoperativen Ereignisse in zwei Zeiträumen untersucht. Das erste Studienintervall erstreckte sich von Januar 2011 bis Dezember 2014 und spiegelt die Ereignisraten vor der internen Leitlinienänderung wider. Es wurden 263 Personen eingeschlossen. Das zweite Intervall begann im Januar 2017 und endete im Dezember 2019, in diesem wurden 271 Personen untersucht. Zwischen diesen beiden Zeiträumen wurde eine überarbeitete klinikinterne Bridging-Leitlinie etabliert, welche an das individuelle thromboembolische Risiko, Alter, Gewicht und die Nierenfunktion der Patientinnen und Patienten angepasst war. Postoperative Major- (8.4% vs. 4.1%, p=0.039) und Minor-Blutungen (13.7% vs. 6.3%, p=0.004) nahmen im zweiten Intervall signifikant ab, während das thromboembolische Risiko weiterhin niedrig blieb (0.8% vs. 1.1%, p=1). Außerdem zeigte sich, dass es zu keiner signifikanten Zunahme der Mortalität, der Reoperationen, der Länge des postoperativen stationären Aufenthalts oder der Erythrozytenkonzentrat-Transfusionen kam. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die differenzierte Bridging-Leitlinie für die Allgemein- und Viszeralchirurgie mit einer signifikant erniedrigten Blutungsrate assoziiert ist und eine Anpassung des Bridgings an die patientenspezifischen Risikofaktoren wichtig ist.
Trotz stetiger Weiterentwicklung und Verbesserungen in chirurgischen Anastomosetechniken treten postoperative Pankreasfisteln (POPF) in 20 - 25 % der Patienten und Patientinnen als Komplikation nach partieller Pankreatikoduodenektomie (PPD) auf. Kommt es zu einer kombinierten Leckage aus Gallen- und Pankreassekret, wurde in dieser Arbeit die Definition einer komplizierten POPF (CPPF) eingeführt, welche eine seltene, aber schwerwiegende und gefährliche postoperative Komplikation darstellt. Neben einer Relaparotomie kann eine Restpankreatektomie als ultima ratio zur Beherrschung dieser schweren Komplikation notwendig werden, welche mit einer Mortalität von 50 % verbunden ist. Die Internationale Studiengruppe der Pankreaschirurgie (ISGPS) entwickelte ein Klassifikationssystem für POPF, welches auf Abweichungen der üblichen postoperativen Behandlungsstrategie beruht. Jedoch wurden keine spezifischen Behandlungsalgorithmen bzw. Therapiekonzepte, insbesondere im Falle einer CPPF, vorgeschlagen.
In dieser Arbeit soll die therapeutische Effektivität einer perkutanen transhepatischen Cholangiodrainage (PTCD) bei Patienten und Patientinnen mit einer CPPF evaluiert werden. Dazu wurde eine retrospektive Analyse an Patienten und Patientinnen durchgeführt, welche eine CPPF nach PPD entwickelten. Die Patienten und Patientinnen wurden hinsichtlich der gewählten Behandlungsstrategie, des Outcomes, postoperativer Komplikationen nach Clavien-Dindo-Klassifikation, des CCI (Comprehensive Complication Index), der 30- und 90-Tage-Mortalität sowie Restpankreatektomie, postoperativer Arrosionsblutungen und der Hospitalisierungsdauer nach Behandlung einer CPPF analysiert.
Zwischen 2007 und 2018 entwickelten 56 (19,1 %) von insgesamt 293 Patienten und Patientinnen eine relevante POPF (ISGPS Grad B/C) nach einer Pankreaskopfresektion. Darunter wurden 17 Patienten und Patientinnen mit einer komplizierten POPF (CPPF) identifiziert. 11 Patienten und Patientinnen erhielten als Behandlung eine PTCD und sechs Patienten und Patientinnen erhielten eine chirurgisch eingebrachte transhepatische Cholangiodrainage (CTCD) im Rahmen eines Revisionseingriffes. Es wurde keine Restpankreatektomie oder Reoperation nach einer initialen PTCD Therapie notwendig. In 4 von 17 Fällen kam es zu postoperativen Blutungen nach Einbringen einer transhepatischen Cholangiodrainage, der mediane CCI lag bei 44 ± 17,3, die mediane Hospitalisierungsdauer betrug 36 ± 19,2 Tage, die 30-Tage-Mortalität war 0 % und die 90-Tage-Mortalität 17,7 %. Es wurde kein Sterbefall in Verbindung mit einer PTCD beobachtet.
Mit Hilfe dieser Studie kann gezeigt werden, dass eine PTCD eine praktikable, sichere und effektive Behandlungsoption für Patienten und Patientinnen mit einer CPPF bietet. Die Separierung von Galle und Pankreassaft stellt eine neuartige Behandlungsoption in ausgewählten Patienten und Patientinnen mit ausreichend drainierter CPPF nach PPD dar.
Die bariatrische Chirurgie ist momentan die einzige Therapieoption der morbiden Adipositas mit der eine langfristige Gewichtsreduktion erreicht werden kann. Unter den Operationsmethoden gilt der RYGB als eine der wirksamsten Behandlungen bezogen auf den Gewichtsverlust und die Verbesserung von Begleiterkrankungen wie dem Diabetes mellitus Typ 2. Darüber hinaus belegt eine wachsende Zahl an Veröffentlichungen, dass der RYGB den Zustand chronischer Entzündung, wie er typischerweise mit Adipositas einhergeht, verringern kann. Diese sogenannte Endotoxämie geht unter anderem mit einer gestörten Integrität der intestinalen Epithelbarriere einher. Ziel der vorliegenden Arbeit war es eine Analyse der Veränderungen von für die Darmbarriere wichtigen Junktionsproteinen vorzunehmen, um eine Grundlage für künftige mechanistische Untersuchungen zu schaffen. Dafür wurden die Veränderungen von Barriereproteinen in Vollwandresektaten des Duodenums, des Jejunums, des Ileums sowie des Kolons von Ratten, die einen RYGB erhalten hatten, mittels Western Blot Untersuchungen quantifiziert. Als Kontrollgruppe dienten schein-operierte Ratten. Es kam zu tiefgreifenden Veränderungen der analysierten Barriereproteine in den Vollwandresektaten. Interessanterweise unterschieden sich die Verteilungsmuster der Veränderungen der Barriereproteinte deutlich zwischen den einzelnen Darmregionen. Um herauszufinden, ob diese Veränderungen durch regionale Veränderungen der Mikroumgebung nach RYGB- Operation induziert wurden, wurden im reduktionistischen Zellkultursystem Stuhl- Transferexperimente durchgeführt. Caco2-Zellkulturen dienten hierbei als Modell für die intestinale epitheliale Barriere. Es wurden funktionelle Messungen und quantitative Analysen der Veränderungen der Barriereproteine der Zellkultur durchgeführt. Die Funktionsmessungen zeigten, dass der Inhalt des Duodenums, des Jejunums sowie des Kolons deutliche barrierestabilisierende Effekte auf die Caco2-Zellmonolayer hatte. Zudem zeigten sich tiefgreifende Veränderungen der untersuchten Barriereproteine. Zusammenfassend wurde in der vorliegenden Arbeit erstmals eine regionenspezfische Regulation der intestinalen Barriereproteine in Korrelation mit funktionellen Messungen nach RYGB nachgewiesen.
Die hier vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit dem Vergleich zweier minimalinvasiver operativer Therapiestrategien der distalen Unterarmfraktur als häufigster Fraktur im Kindesalter.
Für die vorliegende Studie erfolgte eine umfassende retrospektive Auswertung von 122 Fällen distaler kindlicher Unterarmfrakturen aus einem Zeitraum von elf Jahren, die in der kinderchirurgischen Abteilung des Universitätsklinikums Würzburg osteosynthetisch versorgt wurden. Ziel der Untersuchung war die Betrachtung der Epidemiologie des Verletzungsbildes und des Therapieerfolges in Abhängigkeit von der gewählten Osteosynthesetechnik. Die Kinder wurden dabei entweder allein durch eine Kirschner-Draht-Osteosynthese des Radius oder durch eine zusätzliche Fixierung der Ulna mittels elastisch stabiler intramedullärer Nagelung versorgt.
Durch beide Operationsstrategien konnte für die meisten Patientinnen und Patienten ein gutes Therapieergebnis erreicht werden. Hinsichtlich der Operations- und Hospitalisierungsdauer zeigte sich ein Vorteil für Kinder, die osteosynthetisch lediglich durch Kirschner-Drähte versorgt wurden. In anderen Studien beobachtete Komplikationen in Form sekundärer Dislokationen der Fraktur auch nach Osteosynthese oder Infektionen im Bereich der Drahtenden konnten im hier untersuchten Kollektiv seltener festgestellt werden.
Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass, sofern die Indikation zur operativen Versorgung besteht, die Fixierung des Radius allein mittels Kirschner-Drähten eine adäquate Therapie distaler Frakturen von Ulna und Radius im Kindesalter darstellt. Von einer kombinierten Osteosynthese mittels Kirschner-Drähten und ESIN könnten besonders Patientinnen und Patienten profitieren, bei denen initial große Dislokationen der Fraktur, Begleitverletzungen des Arms oder eine Lokalisation im Bereich des diametaphysären Übergangs bestehen. Um diese Beobachtungen auch in größeren Kollektiven und prospektiv sowie randomisiert zu untersuchen, sind weitere Studien wünschenswert.
Der postoperative Hypoparathyreoidismus (PH) stellt eine der häufigsten Komplikationen nach Schilddrüsenoperationen dar. Ziel dieses systematischen Reviews und Metaanalyse ist die Erarbeitung einer einheitlichen Definition sowie die Ermittlung des bestmöglichen Ansatzes für eine frühzeitige Detektion des PH.
Nach Durchführung einer systematischen Literaturrecherche gemäß der PICo-Systematik unter Verwendung der Datenbanken Embase, Pubmed und der Cochrane Library, erfolgte die themenbezogene Aufarbeitung der eingeschlossenen Studien, sowie eine Bias-Bewertung und Metaanalyse geeigneter Arbeiten.
Von 13.704 Artikeln konnten 188 in die weitere Analyse eingeschlossen werden. In diesen fanden sich sehr heterogene Definitionen des PH. Sowohl in der systematischen Analyse als auch in der Metaanalyse zeigte sich eine genauere Vorhersagekraft des PH durch eine postoperative im Vergleich zu einer intraoperativen PTH-Messung. Keiner der analysierten Zeiträume innerhalb des ersten postoperativen Tages (POD1) zeigte eine signifikante Überlegenheit in der Vorhersage eines PH. Die PTH- Schwellenwerte 10 bzw. 15 pg/ml können einen PH zuverlässig detektieren. Als Entscheidungsgrundlage zwischen den beiden Werten kann die untere Normwertgrenze des angewendeten Testverfahrens herangezogen werden. Bei präoperativer PTH-Abnahme nach Anästhesieeinleitung ist ein relativer PTH-Abfall von prä- nach postoperativ von 73 ± 11% prädiktiv für die Entwicklung eines PH. Die Bestimmung des Calciumspiegels an POD1 ist obligat und optimiert insbesondere die Erkennung einer biochemischen Hypokalzämie.
Ein nicht nachweisbarer oder inadäquat niedriger postoperativer PTH-Spiegel im Zusammenhang mit einer biochemischen oder symptomatischen Hypokalzämie kann als einheitliche Definition des postoperativen Hypoparathyreoidismus vorgeschlagen werden. Die Messung des Parathormons sollte zwischen einer und sechs Stunden postoperativ, spätestens aber innerhalb von 24 Stunden erfolgen. Sowohl der Schwellenwert ≤ 15 pg/ml als auch ein relativer PTH-Abfall von prä- nach postoperativ sind zuverlässig in der Detektion gefährdeter Patienten.
In der vorliegenden Dissertation wurde das Zusammenspiel von enterischen Gliazellen (EGC) und Darmepithelzellen (Caco-2) thematisiert, wobei der Fokus auf der Bedeu-tung des neurotrophen Faktors GDNF für die Interaktion zwischen den beiden genann-ten Zelltypen lag. Weiterhin wurde evaluiert, ob die Tyrosinkinase RET auch in Darme-pithelzellen für die GDNF-Signaltransduktion unter Ruhebedingungen und bei Entzün-dungen verantwortlich ist.
Als Grundlage diente ein Ko-Kultur-Modell mit Caco-2 und EGC. Durch Permeabili-täts- und Widerstandsmessungen wurden die Auswirkungen von GDNF auf Zell-Monolayer ermittelt. Effekte auf die Barrieredifferenzierung wurden anhand subkon-fluenter Zell-Monolayer charakterisiert, wohingegen die Auswirkungen auf Entzün-dungsstimuli an konfluenten Zellen untersucht wurden. Veränderungen von Junktions-proteinen wurden mit Immunfluoreszenzfärbungen und Western-Blot-Analysen aufge-zeigt. Abschließend erfolgte eine Analyse humaner Gewebeproben von Patienten mit und ohne chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) in Bezug auf deren GDNF-Expression.
Die verwendeten intestinalen Epithelzellen exprimieren die GDNF-Rezeptoren GFRα1, GFRα2, GFRα3 und RET. Nach Etablierung des Kultursystems zeigten Permeabilitäts-messungen, Messungen des Epithelwiderstandes sowie Immunfluoreszenz-Färbungen, dass die Differenzierung der Darmepithelzellen in der Ko-Kultur mit EGC durch GDNF vermittelt wird. Zudem war eine GDNF-abhängige, barrierestabilisierende Wirkung in einem Inflammationsmodell zu beobachten. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass GDNF-Effekte auf Enterozyten auch im Darmepithel über die RET-Tyrosinkinase mit nachfolgender Hemmung des p38-MAPK-Signalwegs bedingt werden. Eine Stimulation der EGC mit Zytokinen bestätigte eine Hochregulation der GDNF-Expression und Sek-retion. In humanen Proben war intestinales GDNF bei schwerer Entzündung reduziert.
Zusammenfassend wurde erstmalig der Nachweis erbracht, dass von EGC sezerniertes GDNF die Differenzierung der Barriere in Darmepithelzellen induziert und diese gegen einen Zytokin-vermittelten Zusammenbruch schützt. Dies wird über eine RET-abhängige Regulation der p38-MAPK vermittelt. Die Reduktion der GDNF-Konzentration in transmuralen Gewebeproben von Patienten mit CED trägt möglicher-weise zur Pathogenese der CED bei.
Ureaplasma species (spp.) are considered commensals of the adult genitourinary tract, but have been associated with chorioamnionitis, preterm birth, and invasive infections in neonates, including meningitis. Data on mechanisms involved in Ureaplasma-driven neuroinflammation are scarce. The present study addressed brain inflammatory responses in preterm lambs exposed to Ureaplasma parvum (UP) in utero. 7 days after intra-amniotic injection of UP (n = 10) or saline (n = 11), lambs were surgically delivered at gestational day 128–129. Expression of inflammatory markers was assessed in different brain regions using qRT-PCR and in cerebrospinal fluid (CSF) by multiplex immunoassay. CSF was analyzed for UP presence using ureB-based real-time PCR, and MRI scans documented cerebral white matter area and cortical folding. Cerebral tissue levels of atypical chemokine receptor (ACKR) 3, caspases 1-like, 2, 7, and C–X–C chemokine receptor (CXCR) 4 mRNA, as well as CSF interleukin-8 protein concentrations were significantly increased in UP-exposed lambs. UP presence in CSF was confirmed in one animal. Cortical folding and white matter area did not differ among groups. The present study confirms a role of caspases and the transmembrane receptors ACKR3 and CXCR4 in Ureaplasma-driven neuroinflammation. Enhanced caspase 1-like, 2, and 7 expression may reflect cell death. Increased ACKR3 and CXCR4 expression has been associated with inflammatory central nervous system (CNS) diseases and impaired blood–brain barrier function. According to these data and previous in vitro findings from our group, we speculate that Ureaplasma-induced caspase and receptor responses affect CNS barrier properties and thus facilitate neuroinflammation.
Die Kombination aus zytoreduktiver Chirurgie und einer anschließenden hyperthermen intraperitonealen Chemoperfusion (HIPEC) stellt sich als vielversprechende Therapiestrategie bei ausgesuchten Patienten mit Peritonealkarzinose, z. B. des kolorektalen Karzinoms, dar. Die intraperitoneale Chemoperfusion kombiniert eine lokale Hochdosis-Chemotherapie mit einer Hyperthermie. Hitzeschockproteinen (HSP) kommt dabei eine bedeutende Rolle zu, da sie infolge von zellulären Stressfaktoren wie Hitze oder Zytostatika-bedingter Chemotoxizität induziert werden. HSPs setzen Reparatur- und Zellschutzmechanismen in Gang und vermindern so in einzelnen überlebenden Tumorzellen möglicherweise den gewünschten Therapieerfolg der HIPEC. Ziel der Arbeit war es, mithilfe eines bereits etablierten in vitro HIPEC-Modells die Auswirkungen der äußeren Stressoren Hyperthermie und Zytostatika auf die Expression von Hitzeschockproteinen (HSP27, HSP70 und HSP90) in drei humanen Kolonkarzinomzelllinien zu untersuchen. Dazu wurden die Zelllinien HT29, SW480 und SW620 jeweils mit und ohne Zytostatika (Mitomycin C, MMC und Oxaliplatin, OXA) für eine Stunde drei verschiedenen Temperaturstufen von 37°C als Normothermie, 41°C und 43°C als Hyperthermie ausgesetzt und nach einer Regenerationszeit von 30 min, 24 h, 48 h und 72 h mit Hilfe von RT-qPCR-Analysen und Western Blots untersucht. Zudem wurden nach gleichem Ablauf Effekte der HIPEC auf die Tumorzellproliferation und Apoptose mittels Proliferationsmarkern Ki-67, PCNA und MTS-Tests sowie dem antiapoptotischen Protein Bcl-xL in in vitro Tumorzellansätzen sowie in ex vivo Patientenproben vor und nach HIPEC analysiert. Sowohl die einstündige Chemotherapie mit Mitomycin C oder Oxaliplatin unter hyperthermen Bedingungen als auch die isolierte Hyperthermiebehandlung führte im Vergleich zu normothermen Kontrollbedingungen bei 37°C zu einer signifikanten Überexpression der untersuchten HSPs in RTq-PCR-Analysenaller drei Kolonkarzinomzelllinien. Interessanterweise wurden vermehrte HSP Genexpressionsmuster noch drei Tage nach Behandlung beobachtet. Eine verstärkte Proteinexpression zeigte sich bestätigend insbesondere für HSP27 und HSP70 unter zytostatischer Behandlung mit MMC oder OXA und führte zu einer bis zu 3-fachen Expressionssteigerung wenn die Zellen hyperthermen Bedingungen ausgesetzt waren. Tumorzellen, die zuvor der hyperthermen Chemotherapie unterzogen wurden, zeigten interessanterweise zudem proliferative anstelle von anti-proliferativen Effekten. In durchgeführten MTS-Tests führte sowohl die Hyperthermie allein als auch die zusätzliche Zytostatikagabe zu einer deutlich erhöhten Zellviabilität im Vergleich zu normothermer Chemotherapie im Modellansatz. Übereinstimmend mit den Ergebnissen der MTS-Tests konnte eine Induktion der Proliferationsmarker PCNA und Ki-67 durch Hyperthermie und Chemotherapie auf Gen- und Proteinebene beobachtet werden. Im Falle von PCNA ließ sich eine verstärkte Proteinexpression in ex vivo Proben von Patienten nach klinisch durchgeführter HIPEC bestätigen. Zusätzliche Untersuchungen des anti-apoptotisch wirkenden Regulatorproteins Bcl-xL in in vitro Tumorzellansätzen sowie in ex vivo Proben von Patienten nach hyperthermer Chemotherapie, zeigten zudem eine deutlich gesteigerte Proteinexpression unter alleiniger Hyperthermie sowie insbesondere in Kombination mit Zytostatika. Durch die Induktion von HSP27, HSP70 und HSP90 infolge von hyperthermem und zytotoxischem Stress werden in überlebenden Zellen nach hyperthermer Chemotherapie, unerwünschte antiapopotische sowie proliferative Effekte im Sinne von Reparatur- und Zellschutzmechanismen induziert und nehmen negativen Einfluss auf den Therapieerfolg der HIPEC. Schlussfolgernd wäre der Einsatz von HSP-Inhibitoren um die beschriebenen, unerwünschten Zellmechanismen zu verhindern, zu überprüfen. Diese bieten eine interessante Möglichkeit die Effizienz der im klinischen Einsatz gängigen Zytostatika zu steigern und somit einen positiven Einfluss auf den Erfolg der Therapie und die Überlebenszeit von Patienten mit Peritonealkarzinose zu nehmen. Weiterführende Studien der eigenen Arbeitsgruppe mit kombinierten HSP70/HSP90-Inhibitoren zeigten bereits eine signifikant reduzierte Zellviabilität in Kolonkarzinomzellen, die zuvor der hyperthermen Chemotherapie unterzogen wurden.
Multiorgan recovery in a cadaver body using mild hypothermic ECMO treatment in a murine model
(2023)
Background
Transplant candidates on the waiting list are increasingly challenged by the lack of organs. Most of the organs can only be kept viable within very limited timeframes (e.g., mere 4–6 h for heart and lungs exposed to refrigeration temperatures ex vivo). Donation after circulatory death (DCD) using extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) can significantly enlarge the donor pool, organ yield per donor, and shelf life. Nevertheless, clinical attempts to recover organs for transplantation after uncontrolled DCD are extremely complex and hardly reproducible. Therefore, as a preliminary strategy to fulfill this task, experimental protocols using feasible animal models are highly warranted. The primary aim of the study was to develop a model of ECMO-based cadaver organ recovery in mice. Our model mimics uncontrolled organ donation after an “out-of-hospital” sudden unexpected death with subsequent “in-hospital” cadaver management post-mortem. The secondary aim was to assess blood gas parameters, cardiac activity as well as overall organ state. The study protocol included post-mortem heparin–streptokinase administration 10 min after confirmed death induced by cervical dislocation under full anesthesia. After cannulation, veno-arterial ECMO (V–A ECMO) was started 1 h after death and continued for 2 h under mild hypothermic conditions followed by organ harvest. Pressure- and flow-controlled oxygenated blood-based reperfusion of a cadaver body was accompanied by blood gas analysis (BGA), electrocardiography, and histological evaluation of ischemia–reperfusion injury. For the first time, we designed and implemented, a not yet reported, miniaturized murine hemodialysis circuit for the treatment of severe hyperkalemia and metabolic acidosis post-mortem.
Results
BGA parameters confirmed profound ischemia typical for cadavers and incompatible with normal physiology, including extremely low blood pH, profound negative base excess, and enormously high levels of lactate. Two hours after ECMO implantation, blood pH values of a cadaver body restored from < 6.5 to 7.3 ± 0.05, pCO2 was lowered from > 130 to 41.7 ± 10.5 mmHg, sO2, base excess, and HCO3 were all elevated from below detection thresholds to 99.5 ± 0.6%, − 4 ± 6.2 and 22.0 ± 6.0 mmol/L, respectively (Student T test, p < 0.05). A substantial decrease in hyperlactatemia (from > 20 to 10.5 ± 1.7 mmol/L) and hyperkalemia (from > 9 to 6.9 ± 1.0 mmol/L) was observed when hemodialysis was implemented. On balance, the first signs of regained heart activity appeared on average 10 min after ECMO initiation without cardioplegia or any inotropic and vasopressor support. This was followed by restoration of myocardial contractility with a heart rate of up to 200 beats per minute (bpm) as detected by an electrocardiogram (ECG). Histological examinations revealed no evidence of heart injury 3 h post-mortem, whereas shock-specific morphological changes relevant to acute death and consequent cardiac/circulatory arrest were observed in the lungs, liver, and kidney of both control and ECMO-treated cadaver mice.
Conclusions
Thus, our model represents a promising approach to facilitate studying perspectives of cadaveric multiorgan recovery for transplantation. Moreover, it opens new possibilities for cadaver organ treatment to extend and potentiate donation and, hence, contribute to solving the organ shortage dilemma.
Background
With the emergence of photon-counting CT, ultrahigh-resolution (UHR) imaging can be performed without dose penalty. This study aims to directly compare the image quality of UHR and standard resolution (SR) scan mode in femoral artery angiographies.
Methods
After establishing continuous extracorporeal perfusion in four fresh-frozen cadaveric specimens, photon-counting CT angiographies were performed with a radiation dose of 5 mGy and tube voltage of 120 kV in both SR and UHR mode. Images were reconstructed with dedicated convolution kernels (soft: Body-vascular (Bv)48; sharp: Bv60; ultrasharp: Bv76). Six radiologists evaluated the image quality by means of a pairwise forced-choice comparison tool. Kendall’s concordance coefficient (W) was calculated to quantify interrater agreement. Image quality was further assessed by measuring intraluminal attenuation and image noise as well as by calculating signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratios (CNR).
Results
UHR yielded lower noise than SR for identical reconstructions with kernels ≥ Bv60 (p < 0.001). UHR scans exhibited lower intraluminal attenuation compared to SR (Bv60: 406.4 ± 25.1 versus 418.1 ± 30.1 HU; p < 0.001). Irrespective of scan mode, SNR and CNR decreased while noise increased with sharper kernels but UHR scans were objectively superior to SR nonetheless (Bv60: SNR 25.9 ± 6.4 versus 20.9 ± 5.3; CNR 22.7 ± 5.8 versus 18.4 ± 4.8; p < 0.001). Notably, UHR scans were preferred in subjective assessment when images were reconstructed with the ultrasharp Bv76 kernel, whereas SR was rated superior for Bv60. Interrater agreement was high (W = 0.935).
Conclusions
Combinations of UHR scan mode and ultrasharp convolution kernel are able to exploit the full image quality potential in photon-counting CT angiography of the femoral arteries.
Relevance statement
The UHR scan mode offers improved image quality and may increase diagnostic accuracy in CT angiography of the peripheral arterial runoff when optimized reconstruction parameters are chosen.
Key points
• UHR photon-counting CT improves image quality in combination with ultrasharp convolution kernels.
• UHR datasets display lower image noise compared with identically reconstructed standard resolution scans.
• Scans in UHR mode show decreased intraluminal attenuation compared with standard resolution imaging.
Antibody-based soluble and membrane-bound TWEAK mimicking agonists with FcγR-independent activity
(2023)
Fibroblast growth factor (FGF)-inducible 14 (Fn14) activates the classical and alternative NFκB (nuclear factor ‘kappa-light-chain-enhancer’ of activated B-cells) signaling pathway but also enhances tumor necrosis factor (TNF)-induced cell death. Fn14 expression is upregulated in non-hematopoietic cells during tissue injury and is also often highly expressed in solid cancers. In view of the latter, there were and are considerable preclinical efforts to target Fn14 for tumor therapy, either by exploiting Fn14 as a target for antibodies with cytotoxic activity (e.g. antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC)-inducing IgG variants, antibody drug conjugates) or by blocking antibodies with the aim to interfere with protumoral Fn14 activities. Noteworthy, there are yet no attempts to target Fn14 with agonistic Fc effector function silenced antibodies to unleash the proinflammatory and cell death-enhancing activities of this receptor for tumor therapy. This is certainly not at least due to the fact that anti-Fn14 antibodies only act as effective agonists when they are presented bound to Fcγ receptors (FcγR). Thus, there are so far no antibodies that robustly and selectively engage Fn14 signaling without triggering unwanted FcγR-mediated activities. In this study, we investigated a panel of variants of the anti-Fn14 antibody 18D1 of different valencies and domain architectures with respect to their inherent FcγR-independent ability to trigger Fn14-associated signaling pathways. In contrast to conventional 18D1, the majority of 18D1 antibody variants with four or more Fn14 binding sites displayed a strong ability to trigger the alternative NFκB pathway and to enhance TNF-induced cell death and therefore resemble in their activity soluble (TNF)-like weak inducer of apoptosis (TWEAK), one form of the natural occurring ligand of Fn14. Noteworthy, activation of the classical NFκB pathway, which naturally is predominately triggered by membrane-bound TWEAK but not soluble TWEAK, was preferentially observed with a subset of constructs containing Fn14 binding sites at opposing sites of the IgG scaffold, e.g. IgG1-scFv fusion proteins. A superior ability of IgG1-scFv fusion proteins to trigger classical NFκB signaling was also observed with the anti-Fn14 antibody PDL192 suggesting that we identified generic structures for Fn14 antibody variants mimicking soluble and membrane-bound TWEAK.
Background
Perioperative bridging of oral anticoagulation increases the risk of bleeding complications after elective general and visceral surgery. The aim of this study was to explore, whether an individual risk-adjusted bridging regimen can reduce bleeding events, while still protecting against thromboembolic events.
Methods
We performed a quality improvement study comparing bridging parameters and postoperative outcomes before (period 1) and after implementation (period 2) of a new risk-adjusted bridging regimen. The primary endpoint of the study was overall incidence of postoperative bleeding complications during 30 days postoperatively. Secondary endpoints were major postoperative bleeding, minor bleeding, thromboembolic events, postoperative red blood cell transfusion, perioperative length-of-stay (LOS) and in-hospital mortality.
Results
A total of 263 patients during period 1 and 271 patients during period 2 were compared. The included elective operations covered the entire field of general and visceral surgery. The overall incidence of bleeding complications declined from 22.1% during period 1 to 10.3% in period 2 (p < 0.001). This reduction affected both major as well as minor bleeding events (8.4% vs. 4.1%; p = 0.039; 13.7% vs. 6.3%; p = 0.004). The incidence of thromboembolic events remained low (0.8% vs. 1.1%). No changes in mortality or length-of-stay were observed.
Conclusion
It is important to balance the individual thromboembolic and bleeding risks in perioperative bridging management. The risk adjusted bridging regimen reduces bleeding events in general and visceral surgery while the risk of thromboembolism remains comparably low.
Loss of intestinal epithelial barrier function is a hallmark in digestive tract inflammation. The detailed mechanisms remain unclear due to the lack of suitable cell-based models in barrier research. Here we performed a detailed functional characterization of human intestinal organoid cultures under different conditions with the aim to suggest an optimized ex-vivo model to further analyse inflammation-induced intestinal epithelial barrier dysfunction. Differentiated Caco2 cells as a traditional model for intestinal epithelial barrier research displayed mature barrier functions which were reduced after challenge with cytomix (TNFα, IFN-γ, IL-1ß) to mimic inflammatory conditions. Human intestinal organoids grown in culture medium were highly proliferative, displayed high levels of LGR5 with overall low rates of intercellular adhesion and immature barrier function resembling conditions usually found in intestinal crypts. WNT-depletion resulted in the differentiation of intestinal organoids with reduced LGR5 levels and upregulation of markers representing the presence of all cell types present along the crypt-villus axis. This was paralleled by barrier maturation with junctional proteins regularly distributed at the cell borders. Application of cytomix in immature human intestinal organoid cultures resulted in reduced barrier function that was accompanied with cell fragmentation, cell death and overall loss of junctional proteins, demonstrating a high susceptibility of the organoid culture to inflammatory stimuli. In differentiated organoid cultures, cytomix induced a hierarchical sequence of changes beginning with loss of cell adhesion, redistribution of junctional proteins from the cell border, protein degradation which was accompanied by loss of epithelial barrier function. Cell viability was observed to decrease with time but was preserved when initial barrier changes were evident. In summary, differentiated intestinal organoid cultures represent an optimized human ex-vivo model which allows a comprehensive reflection to the situation observed in patients with intestinal inflammation. Our data suggest a hierarchical sequence of inflammation-induced intestinal barrier dysfunction starting with loss of intercellular adhesion, followed by redistribution and loss of junctional proteins resulting in reduced barrier function with consecutive epithelial death.
Objectives
We developed a novel human cadaveric perfusion model with continuous extracorporeal femoral perfusion suitable for performing intra-individual comparison studies, training of interventional procedures and preclinical testing of endovascular devices. Objective of this study was to introduce the techniques and evaluate the feasibility for realistic computed tomography angiography (CTA), digital subtraction angiography (DSA) including vascular interventions, and intravascular ultrasound (IVUS).
Methods
The establishment of the extracorporeal perfusion was attempted using one formalin-fixed and five fresh-frozen human cadavers. In all specimens, the common femoral and popliteal arteries were prepared, introducer sheaths inserted, and perfusion established by a peristaltic pump. Subsequently, we performed CTA and bilateral DSA in five cadavers and IVUS on both legs of four donors. Examination time without unintentional interruption was measured both with and without non-contrast planning CT. Percutaneous transluminal angioplasty and stenting was performed by two interventional radiologists on nine extremities (five donors) using a broad spectrum of different intravascular devices.
Results
The perfusion of the upper leg arteries was successfully established in all fresh-frozen but not in the formalin-fixed cadaver. The experimental setup generated a stable circulation in each procedure (ten upper legs) for a period of more than six hours. Images acquired with CT, DSA and IVUS offered a realistic impression and enabled the sufficient visualization of all examined vessel segments. Arterial cannulating, percutaneous transluminal angioplasty as well as stent deployment were feasible in a way that is comparable to a vascular intervention in vivo. The perfusion model allowed for introduction and testing of previously not used devices.
Conclusions
The continuous femoral perfusion model can be established with moderate effort, works stable, and is utilizable for medical imaging of the peripheral arterial system using CTA, DSA and IVUS. Therefore, it appears suitable for research studies, developing skills in interventional procedures and testing of new or unfamiliar vascular devices.
Developmentally regulated features of innate immunity are thought to place preterm and term infants at risk of infection and inflammation-related morbidity. Underlying mechanisms are incompletely understood. Differences in monocyte function including toll-like receptor (TLR) expression and signaling have been discussed. Some studies point to generally impaired TLR signaling, others to differences in individual pathways. In the present study, we assessed mRNA and protein expression of pro- and anti-inflammatory cytokines in preterm and term cord blood (CB) monocytes compared with adult controls stimulated ex vivo with Pam3CSK4, zymosan, polyinosinic:polycytidylic acid, lipopolysaccharide, flagellin, and CpG oligonucleotide, which activate the TLR1/2, TLR2/6, TLR3, TLR4, TLR5, and TLR9 pathways, respectively. In parallel, frequencies of monocyte subsets, stimulus-driven TLR expression, and phosphorylation of TLR-associated signaling molecules were analyzed. Independent of stimulus, pro-inflammatory responses of term CB monocytes equaled adult controls. The same held true for preterm CB monocytes—except for lower IL-1β levels. In contrast, CB monocytes released lower amounts of anti-inflammatory IL-10 and IL-1ra, resulting in higher ratios of pro-inflammatory to anti-inflammatory cytokines. Phosphorylation of p65, p38, and ERK1/2 correlated with adult controls. However, stimulated CB samples stood out with higher frequencies of intermediate monocytes (CD14\(^+\)CD16\(^+\)). Both pro-inflammatory net effect and expansion of the intermediate subset were most pronounced upon stimulation with Pam3CSK4 (TLR1/2), zymosan (TR2/6), and lipopolysaccharide (TLR4). Our data demonstrate robust pro-inflammatory and yet attenuated anti-inflammatory responses in preterm and term CB monocytes, along with imbalanced cytokine ratios. Intermediate monocytes, a subset ascribed pro-inflammatory features, might participate in this inflammatory state.