Neurochirurgische Klinik und Poliklinik
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- Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften (6)
- Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie (Chirurgische Klinik II) (5)
- Graduate School of Life Sciences (4)
- Institut für diagnostische und interventionelle Neuroradiologie (ehem. Abteilung für Neuroradiologie) (4)
Sonstige beteiligte Institutionen
Introduction
Stimulation settings of deep brain stimulation (DBS) have evolved empirically within a limited parameter space dictated by first generation devices. There is a need for controlled clinical studies, which evaluate efficacy and safety of established programming practice against novel programming options provided by modern neurostimulation devices.
Methods
Here, we tested a polarity reversal from conventional monopolar cathodic to anodic stimulation in an acute double-blind, randomized, cross-over study in patients with PD implanted with bilateral STN DBS. The primary outcome measure was the difference between efficacy and side-effect thresholds (current amplitude, mA) in a monopolar review and the severity of motor symptoms (as assessed by MDS-UPDRS III ratings) after 30 min of continuous stimulation in the medication off-state.
Results
Effect and side effect thresholds were significantly higher with anodic compared to cathodic stimulation (3.36 ± 1.58 mA vs. 1.99 ± 1.37 mA; 6.05 ± 1.52 mA vs. 4.15 ± 1.13 mA; both p < 0.0001). However, using a predefined amplitude of 0.5 mA below the respective adverse effect threshold, blinded MDS-UPDRS-III-ratings were significantly lower with anodic stimulation (anodic: median 17 [min: 12, max: 25]; cathodic: 23 [12, 37]; p < 0.005).
Conclusion
Effective anodic stimulation requires a higher charge injection into the tissue, but may provide a better reduction of off-period motor symptoms within the individual therapeutic window. Therefore, a programming change to anodic stimulation may be considered in patients suffering from residual off-period motor symptoms of PD despite reaching the adverse effect threshold of cathodic stimulation in the subthalamic nucleus.
Tumor treating fields (TTFields) are approved for glioblastoma (GBM) therapy. TTFields disrupt cell division by inhibiting spindle fiber formation. Spindle assembly checkpoint (SAC) inhibition combined with antimitotic drugs synergistically decreases glioma cell growth in cell culture and mice. We hypothesized that SAC inhibition will increase TTFields efficacy. Human GBM cells (U-87 MG, GaMG) were treated with TTFields (200 kHz, 1.7 V/cm) and/or the SAC inhibitor MPS1-IN-3 (IN-3, 4 µM). Cells were counted after 24, 48, and 72 h of treatment and at 24 and 72 h after end of treatment (EOT). Flow cytometry, immunofluorescence microscopy, Annexin-V staining and TUNEL assay were used to detect alterations in cell cycle and apoptosis after 72 h of treatment. The TTFields/IN-3 combination decreased cell proliferation after 72 h compared to either treatment alone (−78.6% vs. TTFields, P = 0.0337; −52.6% vs. IN-3, P = 0.0205), and reduced the number of viable cells (62% less than seeded). There was a significant cell cycle shift from G1 to G2/M phase (P < 0.0001). The apoptotic rate increased to 44% (TTFields 14%, P = 0.0002; IN-3 4%, P < 0.0001). Cell growth recovered 24 h after EOT with TTFields and IN-3 alone, but the combination led to further decrease by 92% at 72 h EOT if IN-3 treatment was continued (P = 0.0288). The combination of TTFields and SAC inhibition led to earlier and prolonged effects that significantly augmented the efficacy of TTFields and highlights a potential new targeted multimodal treatment for GBM.
Vestibular schwannoma (VS) are benign cranial nerve sheath tumors of the vestibulocochlear nerve. Their incidence is mostly sporadic, but they can also be associated with NF2-related schwannomatosis (NF2), a hereditary tumor syndrome. Metastasis associated in colon cancer 1 (MACC1) is known to contribute to angiogenesis, cell growth, invasiveness, cell motility and metastasis of solid malignant cancers. In addition, MACC1 may be associated with nonsyndromic hearing impairment. Therefore, we evaluated whether MACC1 may be involved in the pathogenesis of VS. Sporadic VS, recurrent sporadic VS, NF2-associated VS, recurrent NF2-associated VS and healthy vestibular nerves were analyzed for MACC1 mRNA and protein expression by quantitative polymerase chain reaction and immunohistochemistry. MACC1 expression levels were correlated with the patients’ clinical course and symptoms. MACC1 mRNA expression was significantly higher in sporadic VS compared to NF2-associated VS (p < 0.001). The latter expressed similar MACC1 concentrations as healthy vestibular nerves. Recurrent tumors resembled the MACC1 expression of the primary tumors. MACC1 mRNA expression was significantly correlated with deafness in sporadic VS patients (p = 0.034). Therefore, MACC1 might be a new molecular marker involved in VS pathogenesis.
Background
Hematogenous tumor spread of malignant meningiomas occurs very rarely but is associated with very poor prognosis.
Case presentation
We report an unusual case of a patient with a malignant meningioma who developed multiple metastases in bones, lungs and liver after initial complete resection of the primary tumor. After partial hepatic resection, specimens were histologically analyzed, and a complete loss of E-cadherin adhesion molecules was found. No oncogenic target mutations were found. The patient received a combination of conventional radiotherapy and peptide receptor radionuclide therapy (PRRT). Due to aggressive tumor behavior and rapid spread of metastases, the patient deceased after initiation of treatment.
Conclusions
E-cadherin downregulation is associated with a higher probability of tumor invasion and distant metastasis formation in malignant meningioma. Up to now, the efficacy of systemic therapy, including PRRT, is very limited in malignant meningioma patients.
Highlights
• Beta-Guided programming is an innovative approach that may streamline the programming process for PD patients with STN DBS.
• While preliminary findings from our study suggest that Beta Titration may potentially mitigate STN overstimulation and enhance symptom control,
• Our results demonstrate that beta-guided programming significantly reduces programming time, suggesting it could be efficiently integrated into routine clinical practice using a commercially available patient programmer.
Background
Subthalamic nucleus deep brain stimulation (STN-DBS) is an effective treatment for advanced Parkinson's disease (PD). Clinical outcomes after DBS can be limited by poor programming, which remains a clinically driven, lengthy and iterative process. Electrophysiological recordings in PD patients undergoing STN-DBS have shown an association between STN spectral power in the beta frequency band (beta power) and the severity of clinical symptoms. New commercially-available DBS devices now enable the recording of STN beta oscillations in chronically-implanted PD patients, thereby allowing investigation into the use of beta power as a biomarker for DBS programming.
Objective
To determine the potential advantages of beta-guided DBS programming over clinically and image-guided programming in terms of clinical efficacy and programming time.
Methods
We conducted a randomized, blinded, three-arm, crossover clinical trial in eight Parkinson's patients with STN-DBS who were evaluated three months after DBS surgery. We compared clinical efficacy and time required for each DBS programming paradigm, as well as DBS parameters and total energy delivered between the three strategies (beta-, clinically- and image-guided).
Results
All three programming methods showed similar clinical efficacy, but the time needed for programming was significantly shorter for beta- and image-guided programming compared to clinically-guided programming (p < 0.001).
Conclusion
Beta-guided programming may be a useful and more efficient approach to DBS programming in Parkinson's patients with STN-DBS. It takes significantly less time to program than traditional clinically-based programming, while providing similar symptom control. In addition, it is readily available within the clinical DBS programmer, making it a valuable tool for improving current clinical practice.
Purpose
Diaschisis of cerebrocerebellar loops contributes to cognitive and motor deficits in pediatric cerebellar brain tumor survivors. We used a cerebellar white matter atlas and hypothesized that lesion symptom mapping may reveal the critical lesions of cerebellar tracts.
Methods
We examined 31 long-term survivors of pediatric posterior fossa tumors (13 pilocytic astrocytoma, 18 medulloblastoma). Patients underwent neuronal imaging, examination for ataxia, fine motor and cognitive function, planning abilities, and executive function. Individual consolidated cerebellar lesions were drawn manually onto patients’ individual MRI and normalized into Montreal Neurologic Institute (MNI) space for further analysis with voxel-based lesion symptom mapping.
Results
Lesion symptom mapping linked deficits of motor function to the superior cerebellar peduncle (SCP), deep cerebellar nuclei (interposed nucleus (IN), fastigial nucleus (FN), ventromedial dentate nucleus (DN)), and inferior vermis (VIIIa, VIIIb, IX, X). Statistical maps of deficits of intelligence and executive function mapped with minor variations to the same cerebellar structures.
Conclusion
We identified lesions to the SCP next to deep cerebellar nuclei as critical for limiting both motor and cognitive function in pediatric cerebellar tumor survivors. Future strategies safeguarding motor and cognitive function will have to identify patients preoperatively at risk for damage to these critical structures and adapt multimodal therapeutic options accordingly.
Introduction
In spinal surgery, precise instrumentation is essential. This study aims to evaluate the accuracy of navigated, O-arm-controlled screw positioning in thoracic and lumbar spine instabilities.
Materials and methods
Posterior instrumentation procedures between 2010 and 2015 were retrospectively analyzed. Pedicle screws were placed using 3D rotational fluoroscopy and neuronavigation. Accuracy of screw placement was assessed using a 6-grade scoring system. In addition, screw length was analyzed in relation to the vertebral body diameter. Intra- and postoperative revision rates were recorded.
Results
Thoracic and lumbar spine surgery was performed in 285 patients. Of 1704 pedicle screws, 1621 (95.1%) showed excellent positioning in 3D rotational fluoroscopy imaging. The lateral rim of either pedicle or vertebral body was protruded in 25 (1.5%) and 28 screws (1.6%), while the midline of the vertebral body was crossed in 8 screws (0.5%). Furthermore, 11 screws each (0.6%) fulfilled the criteria of full lateral and medial displacement. The median relative screw length was 92.6%. Intraoperative revision resulted in excellent positioning in 58 of 71 screws. Follow-up surgery due to missed primary malposition had to be performed for two screws in the same patient. Postsurgical symptom relief was reported in 82.1% of patients, whereas neurological deterioration occurred in 8.9% of cases with neurological follow-up.
Conclusions
Combination of neuronavigation and 3D rotational fluoroscopy control ensures excellent accuracy in pedicle screw positioning. As misplaced screws can be detected reliably and revised intraoperatively, repeated surgery for screw malposition is rarely required.
Traumatic brain injury (TBI) is the leading cause of death and disability in polytrauma and is often accompanied by concomitant injuries. We conducted a retrospective matched-pair analysis of data from a 10-year period from the multicenter database TraumaRegister DGU\(^®\) to analyze the impact of a concomitant femoral fracture on the outcome of TBI patients. A total of 4508 patients with moderate to critical TBI were included and matched by severity of TBI, American Society of Anesthesiologists (ASA) risk classification, initial Glasgow Coma Scale (GCS), age, and sex. Patients who suffered combined TBI and femoral fracture showed increased mortality and worse outcome at the time of discharge, a higher chance of multi-organ failure, and a rate of neurosurgical intervention. Especially those with moderate TBI showed enhanced in-hospital mortality when presenting with a concomitant femoral fracture (p = 0.037). The choice of fracture treatment (damage control orthopedics vs. early total care) did not impact mortality. In summary, patients with combined TBI and femoral fracture have higher mortality, more in-hospital complications, an increased need for neurosurgical intervention, and inferior outcome compared to patients with TBI solely. More investigations are needed to decipher the pathophysiological consequences of a long-bone fracture on the outcome after TBI.
The metastatic suppressor BRMS1 interacts with critical steps of the metastatic cascade in many cancer entities. As gliomas rarely metastasize, BRMS1 has mainly been neglected in glioma research. However, its interaction partners, such as NFκB, VEGF, or MMPs, are old acquaintances in neurooncology. The steps regulated by BRMS1, such as invasion, migration, and apoptosis, are commonly dysregulated in gliomas. Therefore, BRMS1 shows potential as a regulator of glioma behavior. By bioinformatic analysis, in addition to our cohort of 118 specimens, we determined BRMS1 mRNA and protein expression as well as its correlation with the clinical course in astrocytomas IDH mutant, CNS WHO grade 2/3, and glioblastoma IDH wild-type, CNS WHO grade 4. Interestingly, we found BRMS1 protein expression to be significantly decreased in the aforementioned gliomas, while BRMS1 mRNA appeared to be overexpressed throughout. This dysregulation was independent of patients’ characteristics or survival. The protein and mRNA expression differences cannot be finally explained at this stage. However, they suggest a post-transcriptional dysregulation that has been previously described in other cancer entities. Our analyses present the first data on BRMS1 expression in gliomas that can provide a starting point for further investigations.
While glioblastoma (GBM) is still challenging to treat, novel immunotherapeutic approaches have shown promising effects in preclinical settings. However, their clinical breakthrough is hampered by complex interactions of GBM with the tumor microenvironment (TME). Here, we present an analysis of TME composition in a patient-derived organoid model (PDO) as well as in organotypic slice cultures (OSC). To obtain a more realistic model for immunotherapeutic testing, we introduce an enhanced PDO model. We manufactured PDOs and OSCs from fresh tissue of GBM patients and analyzed the TME. Enhanced PDOs (ePDOs) were obtained via co-culture with PBMCs (peripheral blood mononuclear cells) and compared to normal PDOs (nPDOs) and PT (primary tissue). At first, we showed that TME was not sustained in PDOs after a short time of culture. In contrast, TME was largely maintained in OSCs. Unfortunately, OSCs can only be cultured for up to 9 days. Thus, we enhanced the TME in PDOs by co-culturing PDOs and PBMCs from healthy donors. These cellular TME patterns could be preserved until day 21. The ePDO approach could mirror the interaction of GBM, TME and immunotherapeutic agents and may consequently represent a realistic model for individual immunotherapeutic drug testing in the future.
Non-small cell lung cancer, ovarian cancer, and pancreatic cancer all present with high morbidity and mortality. Systemic chemotherapies have historically been the cornerstone of standard of care (SOC) regimens for many cancers, but are associated with systemic toxicity. Multimodal treatment combinations can help improve patient outcomes; however, implementation is limited by additive toxicities and potential drug–drug interactions. As such, there is a high unmet need to develop additional therapies to enhance the efficacy of SOC treatments without increasing toxicity. Tumor Treating Fields (TTFields) are electric fields that exert physical forces to disrupt cellular processes critical for cancer cell viability and tumor progression. The therapy is locoregional and is delivered noninvasively to the tumor site via a portable medical device that consists of field generator and arrays that are placed on the patient’s skin. As a noninvasive treatment modality, TTFields therapy-related adverse events mainly consist of localized skin reactions, which are manageable with effective acute and prophylactic treatments. TTFields selectively target cancer cells through a multi-mechanistic approach without affecting healthy cells and tissues. Therefore, the application of TTFields therapy concomitant with other cancer treatments may lead to enhanced efficacy, with low risk of further systemic toxicity. In this review, we explore TTFields therapy concomitant with taxanes in both preclinical and clinical settings. The summarized data suggest that TTFields therapy concomitant with taxanes may be beneficial in the treatment of certain cancers.
Single-molecule localization microscopy (SMLM) greatly advances structural studies of diverse biological tissues. For example, presynaptic active zone (AZ) nanotopology is resolved in increasing detail. Immunofluorescence imaging of AZ proteins usually relies on epitope preservation using aldehyde-based immunocompetent fixation. Cryofixation techniques, such as high-pressure freezing (HPF) and freeze substitution (FS), are widely used for ultrastructural studies of presynaptic architecture in electron microscopy (EM). HPF/FS demonstrated nearer-to-native preservation of AZ ultrastructure, e.g., by facilitating single filamentous structures. Here, we present a protocol combining the advantages of HPF/FS and direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM) to quantify nanotopology of the AZ scaffold protein Bruchpilot (Brp) at neuromuscular junctions (NMJs) of Drosophila melanogaster. Using this standardized model, we tested for preservation of Brp clusters in different FS protocols compared to classical aldehyde fixation. In HPF/FS samples, presynaptic boutons were structurally well preserved with ~22% smaller Brp clusters that allowed quantification of subcluster topology. In summary, we established a standardized near-to-native preparation and immunohistochemistry protocol for SMLM analyses of AZ protein clusters in a defined model synapse. Our protocol could be adapted to study protein arrangements at single-molecule resolution in other intact tissue preparations.
Im Rahmen dieser Dissertation wurde geprüft, welchen Verlauf die kognitiven Leistungen von Patienten nach der operativen Resektion eines intrakraniellen Meningeoms nahmen und ob hierbei Unterschiede zwischen den Personen bestanden, die eine anschließende Rehabilitation absolvierten, sowie jenen, die keine weiteren Maßnahmen erhielten.
Mit der ersten Hypothese wurde angenommen, dass Patienten ohne Rehabilitation drei Monate nach der Operation ihre kognitiven Fähigkeiten im Vergleich zu einer Woche nach dem Eingriff verbessern. Dies konnte nicht eindeutig bestätigt werden, da eine Steigerung der Leistungen in dieser Patientengruppe nur in fünf der sechzehn Teilgebiete erreicht wurde. Die zweite Hypothese basierte auf der Annahme, dass Patienten mit einer Rehabilitationsmaßnahme Leistungssteigerungen in den getesteten Gebieten zeigten. Der Vergleich fand eine Woche nach dem operativen Eingriff und drei Monate nach der Operation statt. Diese Hypothese kann durch die vorliegenden Ergebnisse im Rahmen der Konzentrationsleistung zumindest eingeschränkt bejaht werden. Es ließen sich zwei signifikante Unterschiede der Ergebnisse der Patienten mit anschließender Rehabilitation beobachten. Hier konnte im ergänzend zur ANOVA berechneten t-Test ein signifikanter Unterschied bei der Leistungssteigerung der Patienten mit anschließender Rehabilitation nachgewiesen werden. Des Weiteren kam es in dieser Patientengruppe zu gesteigerten Leistungen in vierzehn von sechzehn Teilgebieten. Im Falle der dritten Hypothese sollte exploriert werden, ob die Patientengruppe mit anschließender Rehabilitationsmaßnahme im Vergleich zur Patientengruppe ohne weitere Maßnahmen eine größere Leistungssteigerung erfuhr. Dabei konnte eine leichte Tendenz beobachtet werden. Es wurden Verbesserungen der Patientengruppe mit Rehabilitation gegenüber den Patienten ohne weitere Maßnahmen in neun von sechzehn Kategorien beobachtet. Somit lässt sich die Annahme stützen, dass eine postoperative Rehabilitationsmaßnahme sich positiv auf die kognitiven Leistungen bei Meningeom-Patienten auswirkt.
Das Glioblastom (GBM) ist der häufigste maligne primäre Hirntumor im Erwachsenenalter und geht mit einer infausten Prognose einher. Die Standardtherapie bei Erstdiagnose besteht aus Tumorresektion gefolgt von kombinierter Radiochemotherapie mit Temozolomid nach Stupp-Schema. Eine neue Therapieoption stellen die Tumor Treating Fields (TTFields) in Form lokal applizierter elektrischer Wechselfelder dar. Mit dem Einsatz der TTFields kann durch Störung der mitotischen Abläufe die Zellproliferation von Tumorzellen gehemmt und dadurch das Gesamtüberleben im Vergleich zur alleinigen Radiochemotherapie nachweislich deutlich verlängert werden. Auch verschiedene Chemotherapeutika, die bereits klinisch eingesetzt werden, greifen in den Ablauf der Mitose ein. So auch die Zytostatika Vincristin (VIN) und Paclitaxel (PTX), die durch einen gegensätzlichen Mechanismus durch Destabilisierung bzw. Stabilisierung von Mikrotubulistrukturen ihre Wirkung entfalten. Die Frage, ob eine Verstärkung dieser Wirkung durch den kombinierten Einsatz mit TTFields erreicht werden kann, wurde in dieser Arbeit an den beiden GBM-Zelllinien U87 und GaMG untersucht.
Zunächst wurde mit dem xCELLigence-Systems über eine Real-Time-Impedanzmessung für diese beiden Chemotherapeutika jeweils die mittlere effektive Dosis (EC50-Wert), bei der ein halbmaximaler Effekt auftritt, spezifisch für jede Zelllinie bestimmt. Diese betrug bei VIN durchschnittlich 200nM für die Zelllinie U87 bzw. 20nM für die Zelllinie GaMG und lag für PTX bei 60nM für beide Zelllinien. Mit diesen Dosierungen wurden die beiden Zelllinien allein und in Kombination mit TTFields über 72h behandelt. Anschließend wurde die Zellproliferation analysiert und mit unbehandelten Tumorzellen verglichen.
Während jeder Behandlungsarm einzeln eine signifikante Wirkung gegenüber der unbehandelten Vergleichsgruppe zeigte, hatte weder die Kombination von TTFields mit VIN noch mit PTX in den untersuchten Dosierungen einen zusätzlichen signifikanten Nutzen.
Es besteht weiterer Forschungsbedarf zum kombinierten Einsatz von TTFields mit anderen Therapieformen.
Current data show that resilience is an important factor in cancer patients’ well-being. We aim to explore the resilience of patients with lower grade glioma (LGG) and the potentially influencing factors. We performed a cross-sectional assessment of adult patients with LGG who were enrolled in the LoG-Glio registry. By phone interview, we administered the following measures: Resilience Scale (RS-13), distress thermometer, Montreal Cognitive Assessment Test for visually impaired patients (MoCA-Blind), internalized stigmatization by brain tumor (ISBI), Eastern Cooperative Oncological Group performance status (ECOG), patients’ perspective questionnaire (PPQ) and typical clinical parameters. We calculated correlations and multivariate regression models. Of 74 patients who were assessed, 38% of those showed a low level of resilience. Our results revealed significant correlations of resilience with distress (p < 0.001, −0.49), MOCA (p = 0.003, 0.342), ECOG (p < 0.001, −0.602), stigmatization (p < 0.001, −0.558), pain (p < 0.001, −0.524), and occupation (p = 0.007, 0.329). In multivariate analyses, resilience was negatively associated with elevated ECOG (p = 0.020, β = −0.383) and stigmatization levels (p = 0.008, β = −0.350). Occupation showed a tendency towards a significant association with resilience (p = 0.088, β = −0.254). Overall, low resilience affected more than one third of our cohort. Low functional status is a specific risk factor for low resilience. The relevant influence of stigmatization on resilience is a novel finding for patients suffering from a glioma and should be routinely identified and targeted in clinical routine.
Einführung
Die Kranioplastik (KP) nach Kraniektomie dient der Wiederherstellung der Funktionalität und Ästhetik des Schädels. Obwohl es sich um einen Routineeingriff handelt, wurden hohe Komplikationsraten beschrieben, die zum Teil auf die unterschiedlichen Arten des verwendeten Implantatmaterials zurückzuführen sind. Wir haben diese Studie durchgeführt, um intraoperativ-geformte (Palacos®) und CAD-CAM-PMMA-Implantate bei Patienten/-innen nach Kraniektomie hinsichtlich perioperativer Modalitäten, kurz- und langfristiger Komplikationsraten und ästhetischer Ergebnisse zu vergleichen.
Methoden
Diese retrospektive Single-Center-Analyse wurde an 350 Patienten mit 359 Kranioplastiken durchgeführt, die sich in 133 Palacos®-Fälle (01/2005-12/2012) und 226 CAD-CAM-Fälle (01/2010-12/2018) aufteilten. Postoperative Komplikationen wurden in kurzfristige (≤ 30 Tage) und langfristige (> 30 Tage) unterteilt. Die ästhetischen Ergebnisse wurden per Telefoninterview erhoben und auf einer 5-Punkte-Skala bewertet.
Ergebnisse
CAD-CAM-Patienten hatten eine kürzere Operationszeit (p < 0.001), einen geringeren intraoperativen Blutverlust (p < 0.001) und einen kürzeren postoperativen Krankenhausaufenthalt (p < 0.005) als Palacos®-Patienten. Operative Revisionen nach CP mussten bei 12,8 % der Patienten durchgeführt werden. Implantatinfektionen traten bei 3,8 % der Palacos®-Fälle und 1,8 % der CAD-CAM-Fälle auf. Wundheilungsstörungen traten bei CAD-CAM-Patienten häufiger auf, was mit einer höheren Anzahl an kraniellen Vor-Operationen und Vorinfektionen einherging. Palacos®-Patienten hatten signifikant mehr Implantatdislokationen (p < 0.05). CAD-CAM-Patienten berichteten von einem besseren ästhetischen Ergebnis im Vergleich zu Palacos®-Patienten.
Fazit
Diese Studie zeigt eine Überlegenheit der CAD-CAM-PMMA-Implantate im Vergleich zu Palacos®-Implantaten hinsichtlich peri- und postoperativer Faktoren, sowie dem ästhetischen Ergebnis. CAD-CAM-Implantate haben geringere Komplikations- und Infektionsraten als Palacos®-Implantate und zeigten positive Wirkungen, wenn sie in vorinfiziertes Gewebe implantiert wurden. Die langfristigen Komplikationsraten von CAD-CAM-Implantaten müssen weiter evaluiert werden.
Early treatment with glucocorticoids could help reduce both cytotoxic and vasogenic edema, leading to improved clinical outcome after stroke. In our previous study, isosteviol sodium (STVNA) demonstrated neuroprotective effects in an in vitro stroke model, which utilizes oxygen-glucose deprivation (OGD). Herein, we tested the hypothesis that STVNA can activate glucocorticoid receptor (GR) transcriptional activity in brain microvascular endothelial cells (BMECs) as previously published for T cells. STVNA exhibited no effects on transcriptional activation of the glucocorticoid receptor, contrary to previous reports in Jurkat cells. However, similar to dexamethasone, STVNA inhibited inflammatory marker IL-6 as well as granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) secretion. Based on these results, STVNA proves to be beneficial as a possible prevention and treatment modality for brain ischemia-reperfusion injury-induced blood–brain barrier (BBB) dysfunction.
Despite the availability of numerous therapeutic substances that could potentially target CNS disorders, an inability of these agents to cross the restrictive blood–brain barrier (BBB) limits their clinical utility. Novel strategies to overcome the BBB are therefore needed to improve drug delivery. We report, for the first time, how Tumor Treating Fields (TTFields), approved for glioblastoma (GBM), affect the BBB’s integrity and permeability. Here, we treated murine microvascular cerebellar endothelial cells (cerebEND) with 100–300 kHz TTFields for up to 72 h and analyzed the expression of barrier proteins by immunofluorescence staining and Western blot. In vivo, compounds normally unable to cross the BBB were traced in healthy rat brain following TTFields administration at 100 kHz. The effects were analyzed via MRI and immunohistochemical staining of tight-junction proteins. Furthermore, GBM tumor-bearing rats were treated with paclitaxel (PTX), a chemotherapeutic normally restricted by the BBB combined with TTFields at 100 kHz. The tumor volume was reduced with TTFields plus PTX, relative to either treatment alone. In vitro, we demonstrate that TTFields transiently disrupted BBB function at 100 kHz through a Rho kinase-mediated tight junction claudin-5 phosphorylation pathway. Altogether, if translated into clinical use, TTFields could represent a novel CNS drug delivery strategy.
Glioblastoma leads to a fatal course within two years in more than two thirds of patients. An essential cornerstone of therapy is chemotherapy with temozolomide (TMZ). The effect of TMZ is counteracted by the cellular repair enzyme O\(^6\)-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT). The MGMT promoter methylation, the main regulator of MGMT expression, can change from primary tumor to recurrence, and TMZ may play a significant role in this process. To identify the potential mechanisms involved, three primary stem-like cell lines (one astrocytoma with the mutation of the isocitrate dehydrogenase (IDH), CNS WHO grade 4 (HGA)), and two glioblastoma (IDH-wildtype, CNS WHO grade 4) were treated with TMZ. The MGMT promoter methylation, migration, proliferation, and TMZ-response of the tumor cells were examined at different time points. The strong effects of TMZ treatment on the MGMT methylated cells were observed. Furthermore, TMZ led to a loss of the MGMT promoter hypermethylation and induced migratory rather than proliferative behavior. Cells with the unmethylated MGMT promoter showed more aggressive behavior after treatment, while HGA cells reacted heterogenously. Our study provides further evidence to consider the potential adverse effects of TMZ chemotherapy and a rationale for investigating potential relationships between TMZ treatment and change in the MGMT promoter methylation during relapse.
Ten thiosemicarbazone ligands obtained by condensation of pyridine-2-carbaldehyde, quinoline-2-carbaldehyde, 2-acetylpyridine, 2-acetylquinoline, or corresponding 2-pyridyl ketones with thiosemicarbazides RNHC(S)NHNH\(_{2}\) and R=CH\(_{3}\), C\(_{6}\)H\(_{5}\) were prepared in good yield. The reaction of [PdCl\(_{2}\)(cod)] with cod=1,5-cyclooctadiene or K\(_{2}\)[PtCl\(_{4}\)] resulted in a total of 17 Pd(II) and Pt(II) complexes isolated in excellent purity, as demonstrated by \(^{1}\)H, \(^{13}\)C, and, where applicable, \(^{195\)Pt NMR spectroscopy combined with CHNS analysis. The cytotoxicity of the title compounds was studied on four human glioblastoma cell lines (GaMG, U87, U138, and U343). The most active compound, with a Pd(II) metal centre, a 2-quinolinyl ring, and methyl groups on both the proximal C and distal N atoms exhibited an EC\(_{50}\) value of 2.1 μM on the GaMG cell lines, thus being slightly more active than cisplatin (EC\(_{50}\) 3.4 μM) and significantly more potent than temozolomide (EC\(_{50}\) 67.1 μM). Surprisingly, the EC\(_{50}\) values were inversely correlated with the lipophilicity, as determined with the “shake-flask method”, and decreased with the length of the alkyl substituents (C\(_{1}\)>C\(_{8}\)>C\(_{10}\)). Correlation with the different structural motifs showed that for the most promising anticancer activity, a maximum of two aromatic rings (either quinolinyl or pyridyl plus phenyl) combined with one methyl group are favoured and the Pd(II) complexes are slightly more potent than their Pt(II) analogues.
Both nerve injury and complex regional pain syndrome (CRPS) can result in chronic pain. In traumatic neuropathy, the blood nerve barrier (BNB) shielding the nerve is impaired—partly due to dysregulated microRNAs (miRNAs). Upregulation of microRNA-21-5p (miR-21) has previously been documented in neuropathic pain, predominantly due to its proinflammatory features. However, little is known about other functions. Here, we characterized miR-21 in neuropathic pain and its impact on the BNB in a human-murine back translational approach. MiR-21 expression was elevated in plasma of patients with CRPS as well as in nerves of mice after transient and persistent nerve injury. Mice presented with BNB leakage, as well as loss of claudin-1 in both injured and spared nerves. Moreover, the putative miR-21 target RECK was decreased and downstream Mmp9 upregulated, as was Tgfb. In vitro experiments in human epithelial cells confirmed a downregulation of CLDN1 by miR-21 mimics via inhibition of the RECK/MMP9 pathway but not TGFB. Perineurial miR-21 mimic application in mice elicited mechanical hypersensitivity, while local inhibition of miR-21 after nerve injury reversed it. In summary, the data support a novel role for miR-21, independent of prior inflammation, in elicitation of pain and impairment of the BNB via RECK/MMP9.
Based on recent findings that show that depletion of factor XII (FXII) leads to better posttraumatic neurological recovery, we studied the effect of FXII-deficiency on post-traumatic cognitive and behavioral outcomes in female and male mice. In agreement with our previous findings, neurological deficits on day 7 after weight-drop traumatic brain injury (TBI) were significantly reduced in FXII\(^{−/−}\) mice compared to wild type (WT) mice. Also, glycoprotein Ib (GPIb)-positive platelet aggregates were more frequent in brain microvasculature of WT than FXII\(^{−/−}\) mice 3 months after TBI. Six weeks after TBI, memory for novel object was significantly reduced in both female and male WT but not in FXII\(^{−/−}\) mice compared to sham-operated mice. In the setting of automated home-cage monitoring of socially housed mice in IntelliCages, female WT mice but not FXII\(^{−/−}\) mice showed decreased exploration and reacted negatively to reward extinction one month after TBI. Since neuroendocrine stress after TBI might contribute to trauma-induced cognitive dysfunction and negative emotional contrast reactions, we measured peripheral corticosterone levels and the ration of heart, lung, and spleen weight to bodyweight. Three months after TBI, plasma corticosterone levels were significantly suppressed in both female and male WT but not in FXII\(^{−/−}\) mice, while the relative heart weight increased in males but not in females of both phenotypes when compared to sham-operated mice. Our results indicate that FXII deficiency is associated with efficient post-traumatic behavioral and neuroendocrine recovery.
Glioblastoma (GBM) sind bösartige hirneigene Tumore, deren schlechte Prognose einer innovativen Therapie bedarf. Aus diesem Grund wurde ein neuer Therapieansatz entwickelt, der auf einer lokalen Ultraschall-vermittelten Zytostatika Applikation beruht. Hierfür wurden stabile Microbubbles (MB) bestehend aus Phospholipiden synthetisiert. Es konnte gezeigt werden, dass MB als auch fokussierter Ultraschall niedriger Intensität (LIFU) keinen negativen Einfluss auf GBM-Zellen hat. MB hingegen konnten mittels LIFU destruiert werden, wodurch das in den MB eingeschlossene Chemotherapeutikum freigesetzt werden kann. Es wurden verschiedene Platin(II)- und Palladium(II)-Komplexe auf GBM Zellen getestet. Zur Beladung der MB wurde Doxorubicin (Dox) verwendet. Es konnte eine Beladungseffizienz der MB mit Dox von 52 % erreicht werden, auch eine Aufreinigung dieser mittel Ionenaustausch-Chromatographie und Dialyse war erfolgreich. Die Austestung der mit Dox beladenen MB (MBDox) erfolgte auf GBM-Zellen in 2D- und 3D-Zelkulturmodellen. Dabei zeigte sich, dass die Behandlung mit MBDox und LIFU für 48 h eine zytotoxische Wirkung hatte, die sich signifikant von der Behandlung mit MBDox ohne LIFU unterschied. Zur Austestung der MBDox in 3D-Zellkulturmodellen wurden zwei Scaffold-Systeme eingesetzt. Es zeigte sich in den Versuchen, dass MBDox mit LIFU im Vergleich zu MBDox ohne LIFU Applikation einen zytotoxischen Effekt auf GBM-Zellen haben. Somit konnte die Wirksamkeit der Zytostatika Applikation mittels MB und LIFU in 2D- und 3D-Zellkulturmodellen erfolgreich etabliert werden. Als weiterer Schritt wurden zwei 3D in vitro Modelle erarbeitet. Dabei wurden zunächst organotypische hippocampale Slice Kulturen (organotypic hippocampal brain slice cultures, OHSC) aus der Maus hergestellt und anschließend mit fluoreszent-markierten Mikrotumoren aus GBM-Zelllinien, Primärzellen (PZ) und aus Patienten generierten GBM-Organoiden hergestellt. Diese GBM-Modelle wurden mit Tumor Treating Fields (TTFields) behandelt. Dabei war eine Abnahme der Tumorgröße von Mikrotumoren aus GBM-Zellen und PZ unter TTFields-Behandlung für 72 h messbar. Als weiteres in vitro Modell wurden humane Tumorschnitte aus intraoperativ entferntem GBM-Patientenmaterial hergestellt. Die Schnitte wiesen ein heterogenes Ansprechen nach 72 h TTFields-Applikation auf. Dies spiegelt die Heterogenität des GBM sehr gut wider und bestärkt die Eignung des Modelles zur Untersuchung von neuen Therapieansätzen zur Behandlung von GBM.
MACC1 - ein prognostischer Blutmarker für das Überleben von Patienten mit Glioblastoma multiforme?
(2023)
Das GBM ist der aggressivste primäre Hirntumor bei Erwachsenen ohne bekannten Tumormarker. Wir haben im Blutplasma zirkulierende mRNA Transkripte von MACC1, einem prognostischen Biomarker für solide Tumoren, auf ihre Korrelation mit dem klinischem Outcome und der Therapieantwort bei GBM-Patienten getestet. MACC1 mRNA Transkripte waren signifikant erhöht bei GBM-Patienten im Vergleich zur Kontrollgruppe. Eine niedrige MACC1 mRNA Transkript-Konzentration clusterte mit anderen prognostisch wertvollen Faktoren, wie z.B. dem IDH1 Mutationsstatus: Patienten mit der IDH1 R132H Mutation in Kombination mit einer niedrigen MACC1 mRNA Transkript-Konzentration wiesen das längste Gesamtüberleben von über 2 Jahren auf, IDH1 wildtyp und eine hohe MACC1 mRNA Transkript-Konzentration führten zum schlechtesten Outcome (medianes Gesamtüberleben 8,1 Monate). Patienten mit IDH1 wildtyp und einer niedriger MACC1 mRNA Transkript-Konzentration waren intermediär (medianes Gesamtüberleben 9,1 Monate). Kein Patient hatte eine IDH1 R132H Mutation und eine hohe MACC1 mRNA Transkript-Konzentration. Patienten mit niedriger MACC1 mRNA Transkript-Konzentration, die die Standardtherapie nach Stupp erhielten, überlebten länger (medianes Gesamtüberleben 22,6 Monate) als Patienten mit einer hohen MACC1 mRNA Transkript-Konzentration (medianes Gesamtüberleben 8,1 Monate). Patienten, die keine Standardtherapie erhielten, zeigten das schlechteste Outcome, unabhängig von der MACC1 mRNA Transkript-Konzentration (niedrig: 6,8 Monate, hoch: 4,4 Monate). Durch das Hinzufügen der MACC1 mRNA TranskriptKonzentrationen zur präoperativen Diagnostik könnte somit die Prognose und das Outcome von GBM Patienten genauer evaluiert werden und so eine genauere Einteilung in Therapie- und Risikogruppen erfolgen
An 12 intubierten, kontrolliert-beatmeten Patienten mit aneurysmatischer Subarachnoidalblutung (aSAB) wurde an Tag 4 bis 14 nach Ereignis eine tägliche, stufenweise Hyperkapnie bis zu einem arteriellen Kohlendioxidpartialdruck (PaCO2) von 60 mmHg erzeugt. Ziel der Studie war zu evaluieren, ob und in welchem Umfang die cerebrovaskuläre PaCO2-Reaktivität nach aSAB erhalten ist. Primärer Studienendpunkt waren die cerebralen Blutflusswerte (CBF) erfasst mit der intraparenchymalen Thermodilutionstechnik. Sekundäre Endpunkte waren die cerebrale Gewebesauerstoffsättigung (StiO2) erfasst mit der Nah-Infrarot-Spektroskopie und die mittleren Flussgeschwindigkeiten (MFV) der basalen Hirngefäße in der transkraniellen Dopplersonographie. Durch die stufenweise Hyperkapnie konnte bei allen 12 Studienpatienten eine dosisabhängige und reproduzierbare Steigerung des CBF, der StiO2 und der MFV in den basalen Hirngefäßen induziert werden. Dies zeigt den Erhalt der cerebrovaskulären PaCO2-Reaktivität auch bei kritisch kranken aSAB-Patienten und auch während der Phase der kritischsten Hirnperfusion an. Es ergaben sich keine Hinweise auf ein Steal-Phänomen oder einen Rebound-Effekt. Die Daten zeigen an, dass die stufenweise Hyperkapnie auch bei kritisch kranken aSAB-Patienten sicher und einfach durchführbar ist, wenn eine externe Ventrikeldrainage zum kontinuierlichen Liquorablass vorhanden ist.
Positional plagiocephaly (PP) is the most common skull deformity in infants. Different classification systems exist for graduating the degree of PP, but all of these systems are based on two-dimensional (2D) parameters. This limitation leads to several problems stemming from the fact that 2D parameters are used to classify the three-dimensional (3D) shape of the head. We therefore evaluate existing measurement parameters and validate a newly developed 3D parameter for quantifying PP. Additionally, we present a new classification of PP based on a 3D parameter. 210 patients with PP and 50 patients without PP were included in this study. Existing parameters (2D and 3D) and newly developed volume parameters based on a 3D stereophotogrammetry scan were validated using ROC curves. Additionally, thresholds for the new 3D parameter of a 3D asymmetry index were assessed. The volume parameter 3D asymmetry index quantifies PP equally as well as the gold standard of 30° diagonal difference. Moreover, a 3D asymmetry index allows for a 3D-based classification of PP. The 3D asymmetry index can be used to define the degree of PP. It is easily applicable in stereophotogrammetric datasets and allows for comparability both intra- and inter-individually as well as for scientific analysis.
Ultrastructural analysis of wild-type and RIM1α knockout active zones in a large cortical synapse
(2022)
Rab3A-interacting molecule (RIM) is crucial for fast Ca\(^{2+}\)-triggered synaptic vesicle (SV) release in presynaptic active zones (AZs). We investigated hippocampal giant mossy fiber bouton (MFB) AZ architecture in 3D using electron tomography of rapid cryo-immobilized acute brain slices in RIM1α\(^{−/−}\) and wild-type mice. In RIM1α\(^{−/−}\), AZs are larger with increased synaptic cleft widths and a 3-fold reduced number of tightly docked SVs (0–2 nm). The distance of tightly docked SVs to the AZ center is increased from 110 to 195 nm, and the width of their electron-dense material between outer SV membrane and AZ membrane is reduced. Furthermore, the SV pool in RIM1α\(^{−/−}\) is more heterogeneous. Thus, RIM1α, besides its role in tight SV docking, is crucial for synaptic architecture and vesicle pool organization in MFBs.
Differences in stem cell marker and osteopontin expression in primary and recurrent glioblastoma
(2022)
Background
Despite of a multimodal approach, recurrences can hardly be prevented in glioblastoma. This may be in part due to so called glioma stem cells. However, there is no established marker to identify these stem cells.
Methods
Paired samples from glioma patients were analyzed by immunohistochemistry for expression of the following stem cell markers: CD133, Musashi, Nanog, Nestin, octamer-binding transcription factor 4 (Oct4), and sex determining region Y-box 2 (Sox2). In addition, the expression of osteopontin (OPN) was investigated. The relative number of positively stained cells was determined. By means of Kaplan–Meier analysis, a possible association with overall survival by marker expression was investigated.
Results
Sixty tissue samples from 30 patients (17 male, 13 female) were available for analysis. For Nestin, Musashi and OPN a significant increase was seen. There was also an increase (not significant) for CD133 and Oct4. Patients with mutated Isocitrate Dehydrogenase-1/2 (IDH-1/2) status had a reduced expression for CD133 and Nestin in their recurrent tumors. Significant correlations were seen for CD133 and Nanog between OPN in the primary and recurrent tumor and between CD133 and Nestin in recurrent tumors. By confocal imaging we could demonstrate a co-expression of CD133 and Nestin within recurrent glioma cells. Patients with high CD133 expression had a worse prognosis (22.6 vs 41.1 months, p = 0.013). A similar trend was seen for elevated Nestin levels (24.9 vs 41.1 months, p = 0.08).
Conclusions
Most of the evaluated markers showed an increased expression in their recurrent tumor. CD133 and Nestin were associated with survival and are candidate markers for further clinical investigation.
In a recent study, we showed in an in vitro murine cerebellar microvascular endothelial cell (cerebEND) model as well as in vivo in rats that Tumor-Treating Fields (TTFields) reversibly open the blood–brain barrier (BBB). This process is facilitated by delocalizing tight junction proteins such as claudin-5 from the membrane to the cytoplasm. In investigating the possibility that the same effects could be observed in human-derived cells, a 3D co-culture model of the BBB was established consisting of primary microvascular brain endothelial cells (HBMVEC) and immortalized pericytes, both of human origin. The TTFields at a frequency of 100 kHz administered for 72 h increased the permeability of our human-derived BBB model. The integrity of the BBB had already recovered 48 h post-TTFields, which is earlier than that observed in cerebEND. The data presented herein validate the previously observed effects of TTFields in murine models. Moreover, due to the fact that human cell-based in vitro models more closely resemble patient-derived entities, our findings are highly relevant for pre-clinical studies.
Simple Summary
In glioblastoma, tumor recurrence is inevitable and the prognosis of patients is poor, despite multidisciplinary treatment approaches involving surgical resection, radiotherapy and chemotherapy. Recently, Tumor Treating Fields (TTFields) have been added to the therapeutic set-up. These alternating electric fields are applied to glioblastoma at 200 kHz frequency via arrays placed on the shaved scalp of patients. Patients show varying response to this therapy. Molecular effects of TTFields have been investigated largely in cell cultures and animal models, but not in patient tissue samples. Acquisition of matched treatment-naïve and recurrent patient tissues is a challenge. Therefore, we suggest three reliable patient-derived three-dimensional ex vivo models (primary cells grown as microtumors on murine organotypic hippocampal slices, organoids and tumor slice cultures) which may facilitate prediction of patients’ treatment responses and provide important insights into clinically relevant cellular and molecular alterations under TTFields.
Abstract
Glioblastoma (GBM) displays a wide range of inter- and intra-tumoral heterogeneity contributing to therapeutic resistance and relapse. Although Tumor Treating Fields (TTFields) are effective for the treatment of GBM, there is a lack of ex vivo models to evaluate effects on patients’ tumor biology or to screen patients for treatment efficacy. Thus, we adapted patient-derived three-dimensional tissue culture models to be compatible with TTFields application to tissue culture. Patient-derived primary cells (PDPC) were seeded onto murine organotypic hippocampal slice cultures (OHSC), and microtumor development with and without TTFields at 200 kHz was observed. In addition, organoids were generated from acute material cultured on OHSC and treated with TTFields. Lastly, the effect of TTFields on expression of the Ki67 proliferation marker was evaluated on cultured GBM slices. Microtumors exhibited increased sensitivity towards TTFields compared to monolayer cell cultures. TTFields affected tumor growth and viability, as the size of microtumors and the percentage of Ki67-positive cells decreased after treatment. Nevertheless, variability in the extent of the response was preserved between different patient samples. Therefore, these pre-clinical GBM models could provide snapshots of the tumor to simulate patient treatment response and to investigate molecular mechanisms of response and resistance.
Protocadherins (PCDHs) belong to the cadherin superfamily and represent the largest subgroup of calcium-dependent adhesion molecules. In the genome, most PCDHs are arranged in three clusters, α, β, and γ on chromosome 5q31. PCDHs are highly expressed in the central nervous system (CNS). Several PCDHs have tumor suppressor functions, but their individual role in primary brain tumors has not yet been elucidated. Here, we examined the mRNA expression of PCDHGC3, a member of the PCDHγ cluster, in non-cancerous brain tissue and in gliomas of different World Health Organization (WHO) grades and correlated it with the clinical data of the patients. We generated a PCDHGC3 knockout U343 cell line and examined its growth rate and migration in a wound healing assay. We showed that PCDHGC3 mRNA and protein were significantly overexpressed in glioma tissue compared to a non-cancerous brain specimen. This could be confirmed in glioma cell lines. High PCDHGC3 mRNA expression correlated with longer progression-free survival (PFS) in glioma patients. PCDHGC3 knockout in U343 resulted in a slower growth rate but a significantly faster migration rate in the wound healing assay and decreased the expression of several genes involved in WNT signaling. PCDHGC3 expression should therefore be further investigated as a PFS-marker in gliomas. However, more studies are needed to elucidate the molecular mechanisms underlying the PCDHGC3 effects.
TTFields sind eine zugelassene Therapie für die Behandlung von Glioblastom IDH-Wildtyp. Es handelt sich dabei um elektrische Wechselfelder niedriger Intensität und mittlerer Frequenz, die therapeutisch aus zwei Richtungen durch ein tragbares, nicht-invasives Gerät appliziert werden. Sie verhindern die Spindelfaserbildung während der Mitose.
Die Wirkung vieler effektiver Chemotherapeutika ist im ZNS durch die Blut-Hirn-Schranke (BHS) eingeschränkt. Die BHS wird nach TTFields Applikation bei 100 kHz in einem murinen cerebEND-Zell-Modell vorübergehend geöffnet. Dieser Effekt wurde in dieser Arbeit zunächst mit Hilfe von Immunfluoreszenzmikroskopie und dann durch einen fraktionierten Western-Blot bestätigt, dass der mutmaßliche Wirkungsmechanismus von TTFields in der Delokalisierung des tight junction Proteins Claudin-5 von der Membran in das Zytoplasma liegt. TEER-Messungen zeigten, dass sich die Integrität der BHS durch 100 kHz TTFields nach 72 h verringerte und 48 h - 72 h nach Ende der Behandlung wieder normalisierte, auch wenn statt eines Behandlungsendes auf 200 kHz TTFields umgeschaltet wurde. Der zweite Teil der Untersuchung bestand darin, ein BHS-Modell aus humanen HBMVEC Zellen zu etablieren, um die Auswirkungen von TTFields im humanen System verifizieren zu können. Zunächst konnten keine Effekte von TTFields unterschiedlicher Frequenz auf eine HBMVEC-Monokultur festgestellt werden. In einer Kokultur mit Perizyten gab es eine erhöhte Expression von Claudin-5, Occludin und PECAM-1. Allerdings zeigten die TEER-Messungen und ein Permeabilitätsassay keine Unterschiede zwischen den Mono- und Kokultur-Modellen der BHS auf.
Durch eine transiente Öffnung der BHS könnte eine höhere Dosis von Therapeutika, die normalerweise die BHS nicht überwinden können, im ZNS erreicht werden. Damit könnten TTFields eine innovative Methode zur Behandlung von Hirntumoren und anderen Erkrankungen des ZNS darstellen. Die hier präsentierten Daten geben erste Hinweise in diese Richtung, müssen aber noch optimiert und verifiziert werden.
Targeting molecular alterations as an effective treatment for isocitrate dehydrogenase-wildtype glioblastoma (GBM) patients has not yet been established. Sterol-O-Acyl Transferase 1 (SOAT1), a key enzyme in the conversion of endoplasmic reticulum cholesterol to esters for storage in lipid droplets (LD), serves as a target for the orphan drug mitotane to treat adrenocortical carcinoma. Inhibition of SOAT1 also suppresses GBM growth. Here, we refined SOAT1-expression in GBM and IDH-mutant astrocytoma, CNS WHO grade 4 (HGA), and assessed the distribution of LD in these tumors. Twenty-seven GBM and three HGA specimens were evaluated by multiple GFAP, Iba1, IDH1 R132H, and SOAT1 immunofluorescence labeling as well as Oil Red O staining. To a small extent SOAT1 was expressed by tumor cells in both tumor entities. In contrast, strong expression was observed in glioma-associated macrophages. Triple immunofluorescence labeling revealed, for the first time, evidence for SOAT1 colocalization with Iba1 and IDH1 R132H, respectively. Furthermore, a notable difference in the amount of LD between GBM and HGA was observed. Therefore, SOAT1 suppression might be a therapeutic option to target GBM and HGA growth and invasiveness. In addition, the high expression in cells related to neuroinflammation could be beneficial for a concomitant suppression of protumoral microglia/macrophages.
Analysis of cerebral glucose metabolism following experimental subarachnoid hemorrhage over 7 days
(2023)
Little is known about changes in brain metabolism following SAH, possibly leading towards secondary brain damage. Despite sustained progress in the last decade, analysis of in vivo acquired data still remains challenging. The present interdisciplinary study uses a semi-automated data analysis tool analyzing imaging data independently from the administrated radiotracer. The uptake of 2-[18F]Fluoro-2-deoxy-glucose ([\(^{18}\)F]FDG) was evaluated in different brain regions in 14 male Sprague–Dawley rats, randomized into two groups: (1) SAH induced by the endovascular filament model and (2) sham operated controls. Serial [\(^{18}\)F]FDG-PET measurements were carried out. Quantitative image analysis was performed by uptake ratio using a self-developed MRI-template based data analysis tool. SAH animals showed significantly higher [\(^{18}\)F]FDG accumulation in gray matter, neocortex and olfactory system as compared to animals of the sham group, while white matter and basal forebrain region showed significant reduced tracer accumulation in SAH animals. All significant metabolic changes were visualized from 3 h, over 24 h (day 1), day 4 and day 7 following SAH/sham operation. This [\(^{18}\)F]FDG-PET study provides important insights into glucose metabolism alterations following SAH—for the first time in different brain regions and up to day 7 during course of disease.
Auditorische Hirnstammimplantate (ABI stellen die einzige Option der Hörrehabilitation bei bilateraler retrocochleärer Ertaubung dar. Die Implantate sind insbesondere in ihrer größten Nutzergruppe - Neurofibromatose Typ 2 Patienten - für ihr sehr variables Hörergebnis bekannt.
Die Evozierbarkeit und die Qualität der intraoperativ abgeleiteten elektrisch evozierten auditorischen Hirnstammantworten wird als möglicher Einflussfaktor auf das Outcome diskutiert. Bisher gelten weder für die Frage des Einsatzes an sich, noch für die Methodik oder die Analyse und Bewertung der EABR in der ABI-Chirurgie einheitliche Konzepte. Ziel dieser Studie ist die detaillierte Analyse der intraoperativ registrierten EABR während ABI-Implantation bei NF2-Patienten.
Zudem stellt Beurteilung der Hörfunktion mit ABI bei NF2-Patienten stellt aufgrund oftmals begleitender Symptomatik der Grunderkrankung eine besondere Herausforderung dar. Sprachtests allein spiegeln die Hörfunktion in dieser Patientengruppe nicht immer umfassend wider. Die in dieser Studie angewendete Würzburger Skala für Implantat-Hören soll dieser Problematik gerecht werden, indem Ergebnisse eines etablierten Sprachtests mit der klinischen Kommunikationsfähigkeit kombiniert werden.
Zusammenfassung der Hauptergebnisse:
Nach intraoperativer Stimulation mittels ABI zeigten sich EABR-Antworten mit null bis 3 Vertex-positiven Peaks (P1, P2, P3), welche in dieser Kohorte im Mittel nach 0,42 ms (P1), 1,43 ms (P2) bzw. 2,40 ms (P3) auftraten. Eine 2-Peak Wellenform war in dieser Studie die am häufigsten beobachtete Morphologie (78,8%). Bei der Stimulation unterschiedlicher Elektrodenkontakte zeigten sich Unterschiede in der EABR-Wellenmorphologie. Alle Antworten konnten in eine der fünf Kategorien der Würzburger EABR-Klassifikation eingeordnet werden.
Für die Latenz von P2 konnte eine statistisch signifikante Korrelation mit der Tumorausdehnung nach Hannover Klassifikation gezeigt werden.
Die Einstufung des Hörergebnisses mit ABI in NF2 nach Ergebnis im MTP-Test und nach Kommunikationsfähigkeit im Alltag unterschied sich in 7 von 22 Fällen (31,2%) um eine Kategorie. Bei der Einordnung in die Würzburger Skala für Implantat-Hören zeigte sich nach Diskussion der divergenten Fälle in 2 Fällen die Kategorisierung zugunsten des Ergebnisses im MTP-Test und in 5 Fällen zugunsten des Ergebnisses der Kommunikationsfähigkeit im Alltag.
Nützliches Hören mit ABI konnte in 95,5% der Patienten gezeigt werden, davon erzielten 68,2% Sprachverständnis.
Die Auslösbarkeit reproduzierbarer intraoperativer EABRs konnte in 95,5% Hörvermögen hervorsagen.
In Nervensystemen bedürfen Informationsweitergabe und Gedächtnisformation eines präzisen Zusammenspiels von Synapsen in Zeit und Raum. Synaptische Transmission basiert strukturell auf mesoskopischen cytosolischen Kompartimenten an der präsynaptischen Membran, sogenannten Aktiven Zonen (AZ). Ihre Cytomatrix, bestehend aus zentralen Gerüstproteinen wie Rab3 interacting molecule (RIM), ermöglicht eine schnelle Freisetzung synaptischer Vesikel. Die Defizienz der lokal häufigsten Isoform RIM1α resultiert an einer komplexen zentralen Säugersynapse, die des hippocampalen Moosfaserboutons (MFB) zu im Cornu ammonis (CA)3 befindlichen Pyramidalzellen, in einer dezimierten Langzeitplastizität. Auf Verhaltensebene zeigen diese Mäuse eine reduzierte Lernfähigkeit.
Die vorliegende Dissertation widmet sich grundlegend der bisher unbekannten dreidimensionalen (3D) AZ-Ultrastruktur des MFB in akuten Hippocampusschnitten der adulten Wildtyp- und RIM1α-Knock-Out-Maus (RIM1α\(^{-/-}\)). In einer methodischen Entwicklungsphase wurde ein neuartiges, anspruchsvolles Protokoll der nahezu artefaktfreien (near to native) Synapsenpräparation am MFB mittels Hochdruckgefrierung und Gefriersubstitution sowie der 3D-Modellierung mittels Elektronentomographie etabliert. In einer zweiten Experimentier- und Analysephase ermöglichte die hochwertige synaptische Gewebeerhaltung in beiden Genotypen eine standardisierte, auf Programmierskripten basierte Quantifizierung der AZ-Ultrastruktur bis auf die Ebene eines individuell gedockten synaptischen Vesikels.
Dieser Dissertation gelingt der Nachweis, dass eine Defizienz von RIM1α zu einer multidimensionalen ultrastrukturellen Veränderung der AZ und ihres Vesikelpools am MFB führt. Neben einer Reduktion, Dezentralisierung und strukturellen Veränderung (eng) gedockter Vesikel – der ultrastrukturellen Messgrößen von unmittelbar freisetzungsfähigen Vesikeln – verdichtet sich der distaler lokalisierte Vesikelpool auf zugleich größeren, heterogenen AZ-Flächen mit erweitertem synaptischem Spalt. Vorliegende Untersuchungen tragen zum Verständnisgewinn über eine zentrale Rolle von RIM1α für das Docking und die Organisation von Vesikeln der AZ im MFB bei. Darüber hinaus stellen die präzisen ultrastrukturellen Analysen eine morphologische Grundlage für weiterführende Studien mit Hilfe modernster Techniken dar, beispielsweise über die Auswirkungen der geänderten RIM1α\(^{-/-}\) AZ-Ultrastruktur auf die präsynaptische Plastizität sowie in Korrelation zum Gedächtnis und Lernen der Tiere.
Schädel-Hirn Trauma ist die führende Ursache von Tod und Behinderung unter jungen Erwachsenen in den USA und Europa. Darüber hinaus steigert Schädel-Hirn Trauma das Risiko eine Demenzerkrankung oder andere neurodegenerative Erkrankung zu erleiden. Aus diesem Grund stellt eine bessere Erkenntnis der subakuten und chronischen pathophysiologischen Prozesse eine wichtige Grundlage für eine mögliche zukünftige neuroprotektive Therapie dar. Ziel dieser Arbeit war es daher eine Übersicht von funktionellen Einschränkungen und zellulären Veränderungen in der subakuten Phase innerhalb der ersten drei Monate darzustellen. Dazu wurden Verhaltensexperimente zu kognitiven Leistungen wie räumliches Lernen, kognitive Plastizität, episodisches Gedächtnis, Angstverhalten und allgemeine Lokomotion durchgeführt. Dabei konnten funktionale Einschränkungen der Tiere im Bereich der kognitiven Flexibilität, dem räumlichen Lernen, dem belohnungsmotivierten Verhalten, sowie Hyperaktivität beobachtet werden. Weiterführend erfolgten histologische und immunhistologische Untersuchungen an den Mäusegehirnen. So konnten in unserem Tiermodell sowohl lokale neuroinflammatorische Veränderungen nachgewiesen werden, also auch generalisierte Veränderungen, welche sich auf Isocortex und Hippocampus erstreckten und beide Hemisphären gleichermaßen betrafen. Ebenso konnten demyelinisierende Prozesse im Bereich der Läsion beobachtet werden. Im Bereich des Cortex zeigte sich außerdem eine axonale Schädigung mit begleitender Neuroinflammation, sowie eine Infiltration von B-Zellen. Anschließend wurde eruiert, ob eine Korrelation von funktionalem Outcome und histologischen Veränderungen besteht. Dabei zeigte sich eine signifikante Korrelation neuroinflammatorischer Prozesse mit Einschränkungen im räumlichen Lernen und Umlernen, sowie Auffälligkeiten im Bereich des belohnungsmotivierten Verhaltens. Damit ordnet sich diese Arbeit in die bestehenden Erkenntnisse zur Pathophysiologie des SHTs ein und ergänzt diese weiter.
Purpose
Glioma patients face a limited life expectancy and at the same time, they suffer from afflicting symptoms and undesired effects of tumor treatment. Apart from bone marrow suppression, standard chemotherapy with temozolomide causes nausea, emesis and loss of appetite. In this pilot study, we investigated how chemotherapy-induced nausea and vomiting (CINV) affects the patients' levels of depression and their quality of life.
Methods
In this prospective observational multicentre study (n = 87), nausea, emesis and loss of appetite were evaluated with an expanded MASCC questionnaire, covering 10 days during the first and the second cycle of chemotherapy. Quality of life was assessed with the EORTC QLQ-C30 and BN 20 questionnaire and levels of depression with the PHQ-9 inventory before and after the first and second cycle of chemotherapy.
Results
CINV affected a minor part of patients. If present, it reached its maximum at day 3 and decreased to baseline level not before day 8. Levels of depression increased significantly after the first cycle of chemotherapy, but decreased during the further course of treatment. Patients with higher levels of depression were more severely affected by CINV and showed a lower quality of life through all time-points.
Conclusion
We conclude that symptoms of depression should be perceived in advance and treated in order to avoid more severe side effects of tumor treatment. Additionally, in affected patients, delayed nausea was most prominent, pointing toward an activation of the NK1 receptor. We conclude that long acting antiemetics are necessary totreat temozolomide-induced nausea.
Background: Monitoring of motor function during surgery for supratentorial tumors under general anesthesia applies either transcranial electrical stimulation (TES) or direct cortical stimulation (DCS) to elicit motor-evoked potentials. To date, there is no guideline that favor one method over the other. Therefore, we designed this randomized study to compare between both methods regarding the prediction of postoperative motor deficits and extent of tumor resection. Methods: This is a multicenter (six centers in Germany and one in Switzerland), double blind, parallel group, exploratory, randomized controlled clinical trial. Patients without or with mild paresis, who are scheduled for surgical resection of motor-eloquent brain tumors under general anesthesia will be randomized to surgical resection under TES or surgical resection under DCS. The primary endpoint is sensitivity and specificity in prognosis of motor function 7 days after surgery. The main secondary endpoint is the extent of tumor resection. The study is planned to include 120 patients within 2 years. Discussion: The present exploratory study should compare TES and DCS regarding sensitivity and specificity in predicting postoperative motor deficit and extent of tumor resection to calculate the required number of patients in a confirmatory trial to test the superiority of one method over the other.
Both brainstem auditory evoked potentials (BAEP) and audiometry play a crucial role in neuro-oncological treatment decisions in Neurofibromatosis Type 2 associated (NF2) vestibular schwannoma (VS) as hearing preservation is the major goal. In this study, we investigated the risk of immediate postoperative hearing deterioration (>15 dB and/or 15% loss in pure-tone average [PTA]/ speech discrimination score [SDS] in a cohort of 100 operated VS (ears) in 72 NF2 patients by retrospective analysis of pre- and postoperative hearing data (PTA, SDS, American Association of Otolaryngology–Head and Neck Surgery [AAO-HNS], and brainstem auditory evoked potential [BAEP] class) taking into account relevant influencing factors, particularly preoperative audiometry and BAEP status and the extent of resection. Immediately after surgery, the hearing was preserved in 73% of ears and approximately ~60% of ears kept their hearing classes. Preoperative BAEP (p = 0.015) and resection amount (p = 0.048) significantly influenced postoperative hearing outcome. The prediction model for postoperative hearing deterioration/loss between preoperative BAEP and AAO-HNS class showed increased risk by increasing BAEP class. Twenty-one tumors/ears were identified with large BAEP and AAO-HNS class discrepancies (≥2 points) and were associated with a high (48–100%) risk of deafness after surgery in ears with preoperative available hearing. Overall, the results were heterogeneous but the better both BAEP and audiometry class before surgery, the higher the chance of hearing maintenance afterwards. Large resection amounts (e.g., 100% risk in near-total resections) exhibit a significant (p < 0.05) higher risk compared to smaller amounts (e.g., 10/20% in laser-coagulated/partially resected tumors). Our results emphasized the indispensable role of both hearing monitoring in form of audiometry and neurophysiology (BAEP) in the pre-and perioperative monitoring of NF2-associated VS. Both BAEP and audiometry are good prognostic markers for the postoperative hearing outcome. The extent of resection should be strictly guided by and adjusted to the intraoperative neurophysiological monitoring.
Obwohl es sich bei Vestibularisschwannomen (VS) um benigne Tumoren handelt, können sie die Lebensqualität der betroffenen Patienten deutlich beeinträchtigen. Gerade bei Patienten, die an einer NF 2 leiden und sich daher wiederholt operativen Eingriffen unterziehen müssen, ist es notwendig, eine medikamentöse Therapiealternative anbieten zu können, die ohne die Notwendigkeit einer operativen Intervention auskommt und gleichzeitig schwerwiegenden Folgen der Tumorerkrankung – wie dem drohenden Hörverlust – Einhalt gebietet. Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, sich dieser medikamentösen Therapiealternative einen Schritt anzunähern, indem molekulare Pathomechanismen, die dem VS zugrunde liegen könnten, untersucht wurden. Im Mittelpunkt standen der Chemokinrezeptor CXCR4, das Tumorsuppressorprotein Merlin und die Metalloprotease ADAM9. Für CXCR4 ließen sich keine Effekte in Bezug auf die Aktivierung der ERK- und AKT-Signalwege erkennen. Auch beeinflusste eine Merlinüberexpression in VS-Zellen die CXCR4- und ADAM9-Proteinexpression nicht. Für ADAM9 zeigte sich eine potenzielle Relevanz für die Pathogenese des VS: Wurde die ADAM9-Konzentration durch einen knock-down reduziert, hatte dies eine verminderte VS-Zellzahl zur Folge. Des Weiteren scheint Integrin α6 ein Substrat von ADAM9 zu sein, das möglicherweise in die Zytoskelettmodifikation durch ADAM9 involviert ist. Somit stellt die ADAM9-Inhibition einen interessanten Angriffspunkt für eine mögliche medikamentöse Behandlung von VS dar. Ferner wurden Cytokine gefunden, die bisher nicht in einen Zusammenhang mit dem VS gebracht worden waren. Vor allem die Bedeutung der Cytokine TIMP-2 und CXCL7 sollte für das VS näher untersucht werden. Somit konnte diese Arbeit weitere Aspekte aufdecken, die für die Pathogenese des VS relevant sein könnten und an die zukünftige Forschung anknüpfen sollte.
Die Immunabwehr des Patienten stellt eine Schlüsselrolle bei der spontanen Tumorregression dar. Bisher zählten zytotoxische CD8-positive T Zellen und natürliche Killerzellen zu den wichtigsten zellulären Vertretern der Tumorkontrolle. Im Tierversuch konnte jedoch kein signifikanter Einfluss dieser Zellen auf die spontane Regression nachgewiesen werden. Allerdings fand sich eine hohe Anzahl an Makrophagen im Tumorgewebe. In vorangegangenen Untersuchungen zeigte sich bei der Depletion der Makrophagen mittels Clodronate im Tiermodell der Ratte ein deutlich gesteigertes Tumorwachstum. In der hier durchgeführten Versuchsreihe wurde nun der Einfluss von Makrophagen auf das Tumorwachstum orthotop implantierter C6-Glioblastomsphäroide betrachtet. Dabei wurden die Makrophagen durch den Granulozyten-Makrophagen Kolonie-stimulierenden Faktor (rhGM-CSF, Leukine) aktiviert.
29 SD-Ratten wurden C6-Gliom-Sphäroide orthotop implantiert. 20 der Tiere wurden jeden zweiten Tag mit 1µg/100g Körpergewicht rhGSM-CSF s. c. behandelt. Neun Tiere dienten als Kontrollgruppe. Zur Verlaufsbeurteilung wurden an den Tagen 7, 14, 21, 28, 32 und 42 nach Implantation MRT-Untersuchungen (T1, T2 und 3D CISS-Sequenzen) durchgeführt. Die Tumorvolumina wurden mit Hilfe dieser MRT-Untersuchungen ermittelt. Die histologische Aufarbeitung beinhaltete HE-, CD68-Makrophagen-, CD8-positive T Zellen- sowie Ki-67 Proliferations- Färbungen in Paraffinschnitten von Gehirn, Tumor und Milz.
In 15 der 20 behandelten Tiere entwickelten sich solide Tumoren. Am Tag 7 konnte lediglich bei zwei Tieren mittels MRT ein minimales Tumorwachstum nachgewiesen werden. In der Kontrollgruppe war bereits bei drei von neun Tieren minimales Tumorwachstum zu verzeichnen. Am Tag 14 zeigten sich bei 11 von 17 (65%) Tieren der Versuchsgruppe solide Tumoren. Drei der verbleibenden 15 Tiere zeigten am Tag 21 erstmalig Tumorwachstum. Im Gegensatz dazu konnte in der Kontrollgruppe bereits an Tag 14 bei allen Tieren ein Tumorwachstum nachgewiesen werden. In der GM-CSF Gruppe entwickelten sich die Tumoren später und erreichten mit einem Median von 134mm³ ein geringeres Volumen als in der Kontrollgruppe (262mm³). Das mediane Überleben war mit 35 Tagen in der Gruppe der behandelten Tiere signifikant länger als in der Kontrollgruppe mit 24 Tagen. Zudem wurden in der histologischen Aufarbeitung der Tumoren signifikant mehr Makrophagen im Tumorgewebe nachgewiesen.
Die Stimulation der Makrophagen durch GM CSF im orthotopen C6 Glioblastommodell der Ratte führte zu einem beachtlich reduzierten und verzögerten Tumorwachstum. Die behandelten Tiere überlebten signifikant länger als die Tiere der Kontrollgruppe. Die aktuelle Datenlage bestätigt die bedeutende Rolle der angeborenen Immunabwehr durch Makrophagen in der Kontrolle des Tumorwachstums bei experimentellen Glioblastomen. Die Aktivierung der Makrophagen hatte einen deutlichen Einfluss auf das Tumorwachstum, wohingegen eine T Zell-Depletion nur einen geringen Einfluss darauf hatte. Makrophagen als Vertreter des angeborenen Immunsystems wurden bisher in ihrer Rolle der Tumorkontrolle unterschätzt. Es bedarf noch weiterer Untersuchungen, ob die Makrophagen in Zukunft, ohne die körpereigenen Zellen anzugreifen, zur wirkungsvollen Tumorbekämpfung herangezogen werden könnten.
Progressive deterioration of the central nervous system (CNS) is commonly associated with aging. An important component of the neurovasculature is the blood-brain barrier (BBB), majorly made up of endothelial cells joined together by intercellular junctions. The relationship between senescence and changes in the BBB has not yet been thoroughly explored. Moreover, the lack of in vitro models for the study of the mechanisms involved in those changes impede further and more in-depth investigations in the field. For this reason, we herein present an in vitro model of the senescent BBB and an initial attempt to identify senescence-associated alterations within.
Background
Mobile 3-dimensional fluoroscopes are an integral part of modern neurosurgical operating theatres and can also be used in combination with free available image post processing to depict cerebral vessels. In preparation of stereotactic surgery, preoperative Computed Tomography (CT) may be required for image fusion. Contrast CT may be of further advantage for image fusion as it regards the vessel anatomy in trajectory planning. Time-consuming in-hospital transports are necessary for this purpose. Mobile 3D-fluoroscopes may be used to generate a CT equal preoperative data set without an in-hospital transport. This study was performed to determine the feasibility and image quality of intraoperative 3-dimensional fluoroscopy with intravenous contrast administration in combination with stereotactical procedures.
Methods
6 patients were included in this feasibility study. After fixation in a radiolucent Mayfield clamp a rotational fluoroscopy scan was performed with 50 mL iodine contrast agent. The image data sets were merged with the existing MRI images at a planning station and visually evaluated by two observer. The operation times were compared between the frame-based and frameless systems (“skin-to-skin” and “OR entry to exit”).
Results
The procedure proves to be safe. The entire procedure from fluoroscope positioning to the transfer to the planning station took 5–6 min with an image acquisition time of 24 s. In 5 of 6 cases, the fused imaging was able to reproduce the vascular anatomy accurately and in good quality. Both time end-points were significantly shorter compared to frame-based interventions.
Conclusion
The images could easily be transferred to the planning and navigation system and were successfully merged with the MRI data set. The procedure can be completely integrated into the surgical workflow. Preoperative CT imaging or transport under anaesthesia may even be replaced by this technique in the future. Furthermore, hemorrhages can be successfully visualized intraoperatively and might prevent time delays in emergencies.
Mobile 3D fluoroscopes have become increasingly available in neurosurgical operating rooms. We recently reported its use for imaging cerebral vascular malformations and aneurysms. This study was conducted to evaluate various radiation settings for the imaging of cerebral aneurysms before and after surgical occlusion. Eighteen patients with cerebral aneurysms with the indication for surgical clipping were included in this prospective analysis. Before surgery the patients were randomized into one of three different scan protocols according (default settings of the 3D fluoroscope): Group 1: 110 kV, 80 mA (enhanced cranial mode), group 2: 120 kV, 64 mA (lumbar spine mode), group 3: 120 kV, 25 mA (head/neck settings). Prior to surgery, a rotational fluoroscopy scan (duration 24 s) was performed without contrast agent followed by another scan with 50 ml of intravenous iodine contrast agent. The image files of both scans were transferred to an Apple PowerMac(R) workstation, subtracted and reconstructed using OsiriX(R) MD 10.0 software. The procedure was repeated after clip placement. The image quality regarding preoperative aneurysm configuration and postoperative assessment of aneurysm occlusion and vessel patency was analyzed by 2 independent reviewers using a 6-grade scale. This technique quickly supplies images of adequate quality to depict intracranial aneurysms and distal vessel patency after aneurysm clipping. Regarding these features, a further optimization to our previous protocol seems possible lowering the voltage and increasing tube current. For quick intraoperative assessment, image subtraction seems not necessary. Thus, a native scan without a contrast agent is not necessary. Further optimization may be possible using a different contrast injection protocol.
Neurotransmitter release is stabilized by homeostatic plasticity. Presynaptic homeostatic potentiation (PHP) operates on timescales ranging from minute- to life-long adaptations and likely involves reorganization of presynaptic active zones (AZs). At Drosophila melanogaster neuromuscular junctions, earlier work ascribed AZ enlargement by incorporating more Bruchpilot (Brp) scaffold protein a role in PHP. We use localization microscopy (direct stochastic optical reconstruction microscopy [dSTORM]) and hierarchical density-based spatial clustering of applications with noise (HDBSCAN) to study AZ plasticity during PHP at the synaptic mesoscale. We find compaction of individual AZs in acute philanthotoxin-induced and chronic genetically induced PHP but unchanged copy numbers of AZ proteins. Compaction even occurs at the level of Brp subclusters, which move toward AZ centers, and in Rab3 interacting molecule (RIM)-binding protein (RBP) subclusters. Furthermore, correlative confocal and dSTORM imaging reveals how AZ compaction in PHP translates into apparent increases in AZ area and Brp protein content, as implied earlier.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Daten von Patienten ausgewertet, die an einem Vestibularisschwannom erkrankt sind. Dabei wurde der Einfluss einer Facialisparese auf die Lebensqualität untersucht. Die Auswertung der Daten zeigte statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen verschiedenen Domänen der Lebensqualität und einer postoperativen Facialisparese.
Medulloblastoma is the most common high-grade brain tumor in childhood. Medulloblastomas with c-myc amplification, classified as group 3, are the most aggressive among the four disease subtypes resulting in a 5-year overall survival of just above 50%. Despite current intensive therapy regimens, patients suffering from group 3 medulloblastoma urgently require new therapeutic options. Using a recently established c-myc amplified human medulloblastoma cell line, we performed an in-vitro-drug screen with single and combinatorial drugs that are either already clinically approved or agents in the advanced stage of clinical development. Candidate drugs were identified in vitro and then evaluated in vivo. Tumor growth was closely monitored by BLI. Vessel development was assessed by 3D light-sheet-fluorescence-microscopy. We identified the combination of gemcitabine and axitinib to be highly cytotoxic, requiring only low picomolar concentrations when used in combination. In the orthotopic model, gemcitabine and axitinib showed efficacy in terms of tumor control and survival. In both models, gemcitabine and axitinib were better tolerated than the standard regimen comprising of cisplatin and etoposide phosphate. 3D light-sheet-fluorescence-microscopy of intact tumors revealed thinning and rarefication of tumor vessels, providing one explanation for reduced tumor growth. Thus, the combination of the two drugs gemcitabine and axitinib has favorable effects on preventing tumor progression in an orthotopic group 3 medulloblastoma xenograft model while exhibiting a favorable toxicity profile. The combination merits further exploration as a new approach to treat high-risk group 3 medulloblastoma.
Temporary hypercapnia has been shown to increase cerebral blood flow (CBF) and might be used as a therapeutical tool in patients with severe subarachnoid hemorrhage (SAH). It was the aim of this study was to investigate the optimum duration of hypercapnia. This point is assumed to be the time at which buffer systems become active, cause an adaptation to changes of the arterial partial pressure of carbon dioxide (PaCO2) and annihilate a possible therapeutic effect. In this prospective interventional study in a neurosurgical ICU the arterial partial pressure of carbon dioxide (PaCO\(_2\)) was increased to a target range of 55 mmHg for 120 min by modification of the respiratory minute volume (RMV) one time a day between day 4 and 14 in 12 mechanically ventilated poor-grade SAH-patients. Arterial blood gases were measured every 15 min. CBF and brain tissue oxygen saturation (StiO\(_2\)) were the primary and secondary end points. Intracranial pressure (ICP) was controlled by an external ventricular drainage. Under continuous hypercapnia (PaCO\(_2\) of 53.17 ± 5.07), CBF was significantly elevated between 15 and 120 min after the start of hypercapnia. During the course of the trial intervention, cardiac output also increased significantly. To assess the direct effect of hypercapnia on brain perfusion, the increase of CBF was corrected by the parallel increase of cardiac output. The maximum direct CBF enhancing effect of hypercapnia of 32% was noted at 45 min after the start of hypercapnia. Thereafter, the CBF enhancing slowly declined. No relevant adverse effects were observed. CBF and StiO\(_2\) reproducibly increased by controlled hypercapnia in all patients. After 45 min, the curve of CBF enhancement showed an inflection point when corrected by cardiac output. It is concluded that 45 min might be the optimum duration for a therapeutic use and may provide an optimal balance between the benefits of hypercapnia and risks of a negative rebound effect after return to normal ventilation parameters.
Aneurysmal subarachnoid hemorrhage (aSAH) remains a disease with high mortality and morbidity. Since treating vasospasm has not inevitably led to an improvement in outcome, the actual emphasis is on finding neuroprotective therapies in the early phase following aSAH to prevent secondary brain injury in the later phase of disease. Within the early phase, neuroinflammation, thromboinflammation, disturbances in brain metabolism and early neuroprotective therapies directed against delayed cerebral ischemia (DCI) came into focus. Herein, the role of neuroinflammation, thromboinflammation and metabolism in aSAH is depicted. Potential neuroprotective strategies regarding neuroinflammation target microglia activation, metalloproteases, autophagy and the pathway via Toll-like receptor 4 (TLR4), high mobility group box 1 (HMGB1), NF-κB and finally the release of cytokines like TNFα or IL-1. Following the link to thromboinflammation, potential neuroprotective therapies try to target microthrombus formation, platelets and platelet receptors as well as clot clearance and immune cell infiltration. Potential neuroprotective strategies regarding metabolism try to re-balance the mismatch of energy need and supply following aSAH, for example, in restoring fuel to the TCA cycle or bypassing distinct energy pathways. Overall, this review addresses current neuroprotective strategies in aSAH, hopefully leading to future translational therapy options to prevent secondary brain injury.
Revealing the molecular organization of anatomically precisely defined brain regions is necessary for refined understanding of synaptic plasticity. Although three-dimensional (3D) single-molecule localization microscopy can provide the required resolution, imaging more than a few micrometers deep into tissue remains challenging. To quantify presynaptic active zones (AZ) of entire, large, conditional detonator hippocampal mossy fiber (MF) boutons with diameters as large as 10 mu m, we developed a method for targeted volumetric direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM). An optimized protocol for fast repeated axial scanning and efficient sequential labeling of the AZ scaffold Bassoon and membrane bound GFP with Alexa Fluor 647 enabled 3D-dSTORM imaging of 25 mu m thick mouse brain sections and assignment of AZs to specific neuronal substructures. Quantitative data analysis revealed large differences in Bassoon cluster size and density for distinct hippocampal regions with largest clusters in MF boutons. Pauli et al. develop targeted volumetric dSTORM in order to image large hippocampal mossy fiber boutons (MFBs) in brain slices. They can identify synaptic targets of individual MFBs and measured size and density of Bassoon clusters within individual untruncated MFBs at nanoscopic resolution.
Objectives: Deep brain stimulation (DBS) programming is based on clinical response testing. Our clinical pilot trial assessed the feasibility of image-guided programing using software depicting the lead location in a patient-specific anatomical model.
Methods: Parkinson's disease patients with subthalamic nucleus-DBS were randomly assigned to standard clinical-based programming (CBP) or anatomical-based (imaging-guided) programming (ABP) in an 8-week crossover trial. Programming characteristics and clinical outcomes were evaluated.
Results: In 10 patients, both programs led to similar motor symptom control (MDS-UPDRS III) after 4 weeks (medicationOFF/stimulationON; CPB: 18.27 ± 9.23; ABP: 18.37 ± 6.66). Stimulation settings were not significantly different, apart from higher frequency in the baseline program than CBP (p = 0.01) or ABP (p = 0.003). Time spent in a program was not significantly different (CBP: 86.1 ± 29.82%, ABP: 88.6 ± 29.0%). Programing time was significantly shorter (p = 0.039) with ABP (19.78 ± 5.86 min) than CBP (45.22 ± 18.32).
Conclusion: Image-guided DBS programming in PD patients drastically reduces programming time without compromising symptom control and patient satisfaction in this small feasibility trial.
Background: Removal of anteriorly located tumors of the upper cervical spine and craniovertebral junction (CVJ) is a particular surgical challenge. Extensive approaches are associated with pain, restricted mobility of neck and head and, in case of foramen magnum and clivus tumors, with retraction of brainstem and cerebellum.
Methods: Four symptomatic patients underwent resection of anteriorly located upper cervical and lower clivus meningiomas without laminotomy or craniotomy using a minimally invasive posterior approach. Distances of natural gaps between C0/C1, C1/C2, and C2/C3 were measured using preoperative CT scans and intraoperative lateral x-rays.
Results: In all patients, safe and complete resection was conducted by the opening of the dura between C0/C1, C1/C2, and C2/C3, respectively. There were no surgical complications. Local pain was reported as very moderate by all patients and postoperative recovery was extremely fast. All tumors had a rather soft consistency, allowing mass reduction prior to removal of the tumor capsule and were well separable from lower cranial nerves and vascular structures.
Conclusion: If tumor consistency is appropriate for careful mass reduction before removal of the tumor capsule and if tumor margins are not firmly attached to crucial structures, then upper cervical, foramen magnum, and lower clivus meningiomas can be safely and completely removed through natural gaps in the CVJ region. Both prerequisites usually become clear early during surgery. Thus, this tumor entity may be planned using this minimally invasive approach and may be extended if tumor consistency turns out to be less unfavorable for resection or if crucial structures cannot be easily separated from the tumor.
Kinesins play an important role in many physiological functions including intracellular vesicle transport and mitosis. The emerging role of kinesins in different cancers led us to investigate the expression and functional role of kinesins in meningioma. Therefore, we re-analyzed our previous microarray dataset of benign, atypical, and anaplastic meningiomas (n = 62) and got evidence for differential expression of five kinesins (KIFC1, KIF4A, KIF11, KIF14 and KIF20A). Further validation in an extended study sample (n = 208) revealed a significant upregulation of these genes in WHO°I to °III meningiomas (WHO°I n = 61, WHO°II n = 88, and WHO°III n = 59), which was most pronounced in clinically more aggressive tumors of the same WHO grade. Immunohistochemical staining confirmed a WHO grade-associated upregulated protein expression in meningioma tissues. Furthermore, high mRNA expression levels of KIFC1, KIF11, KIF14 and KIF20A were associated with shorter progression-free survival. On a functional level, knockdown of kinesins in Ben-Men-1 cells and in the newly established anaplastic meningioma cell line NCH93 resulted in a significantly inhibited tumor cell proliferation upon siRNA-mediated downregulation of KIF11 in both cell lines by up to 95% and 71%, respectively. Taken together, in this study we were able to identify the prognostic and functional role of several kinesin family members of which KIF11 exhibits the most promising properties as a novel prognostic marker and therapeutic target, which may offer new treatment options for aggressive meningiomas.
Die WHO-Klassifikation der Hirntumoren von 2016 ebnete den Weg für molekulare Marker und Therapie-Angriffspunkte. Der Transkriptionsfaktor ATF5 könnte ein solcher sein. Er unterdrückt die Differenzierung von neuronalen Vorläuferzellen und wird in Glioblastomen (GBM) überexprimiert. Daten zur ATF5-Expression in WHO Grad II Gliomen (LGG) und GBM-Rezidiven sind nur spärlich vorhanden. Daher untersuchten wir 79 GBM, 40 LGG und 10 Normalhirnproben auf ihre ATF5-mRNA- und Proteinexpression mit quantitativer Echtzeit-PCR bzw. Immunhistochemie und verglichen sie mit multiplen, retrospektiv erhobenen klinischen Charakteristika der Patienten. ATF5 war in LGG und GBM verglichen zum Normalhirn sowohl auf mRNA-, als auch Proteinebene überexprimiert. Obwohl die ATF5-mRNA-Expression im GBM eine erhebliche Fluktuationsrate zeigte, gab es keine signifikanten Expressionsunterschiede zwischen GBM-Gruppen unterschiedlicher biologischer Wachstumsmuster. ATF5-mRNA korrelierte mit dem Alter der Patienten und invers mit der Ki67-Färbung. Kaplan Meier- und Cox-Regressionsanalysen zeigten eine signifikante Korrelation der ATF5-mRNA-Expression mit dem Überleben nach 12 Monaten sowie dem progressionsfreien Überleben. Die Methylierung des Promotors der O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) ist ein etablierter Marker in der Therapie des GBMs. Sie ist mit dem therapeutischen Ansprechen auf Temozolomid und dem Überleben assoziiert. Uns fielen inzidentell Veränderungen der MGMT-Promotormethylierung auf, woraufhin wir den aktuellen Wissensstand mittels einer ausführlichen Literatur-Metaanalyse zusammenfassten. Dabei fanden wir Veränderungen der MGMT-Promotormethylierung bei 115 der 476 Patienten. Wir schlussfolgern, dass die ATF5-mRNA-Expression als prognostischer Faktor für das Überleben der Patienten dienen könnte. Da seine in vitro-Inhibition zu einem selektiven Zelltod von Gliomzellen führte und wir eine Überexpression in glialen Tumoren nachweisen konnten, zeigt ATF5 Potential als ubiquitäres Therapieziel in Gliomen. Zum aktuellen Zeitpunkt ergibt sich keine klare Indikation, den klinischen Standard der MGMT-Teststrategie zu verändern. Trotzdem könnte eine erneute Testung der MGMT-Promotormethylierung für zukünftige Therapieentscheidungen sinnvoll sein und wir regen an, dass dieses Thema in klinischen Studien weiter untersucht wird.
CXCR4 ist der spezifische Rezeptor für das Chemokin CXCL12 und ist überexprimiert in Vestibularisschwannomzellen.
Das Ziel dieser Arbeit war es den Effekt des spezifischen Inhibitors AMD3100 auf die CXCR4 vermittelte Proliferation und Migration der Vestibularisschwannomzellen in verschiedenen Zellkuturmodellen zu analysieren.
Die nachgewiesene Inhibition von CXCR4 deutet auf einen möglichen Einsatz von AMD3100 in der systemischen Therapie von NF-2 Patienten hin.
In einer vorangegangenen Phase-1-Studie wurde beobachtet, dass bei Patienten mit schwerer aneurysmatischer SAB, die CBF durch intermittierende kontrollierte Hyperkapnie erhöht werden kann. Zudem zeigte sich in dieser vorherigen Studie nach dem Zurücksetzen der mechanischen Beatmung auf die Ausgangsparameter eine langsame und asymptotische Rückkehr der CBF zu den Ausgangsniveaus ohne einen negativen Rebound-Effekt. Diese Beobachtung legte nahe, dass eine längere Dauer der Hyperkapnie den CBF-erhöhenden Effekt verlängern kann.
Die vorliegende Studie wurde als Dosisoptimierungsstudie geplant, um den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der CBF ein Maximum erreicht, und unter der Annahme, dass nach diesem Maximum Puffermechanismen in Blut und Liquor zu Anpassungsmechanismen führen können, die nach dem Abbruch zu einem negativen Rebound-Effekt führen.
Es ergab sich eine "Netto" - Optimaldauer der Hyperkapnieintervention von 45 Minuten.
Objectives
The present investigation aimed to evaluate the subjective perception of deformational cranial asymmetries by different observer groups and to compare these subjective perceptions with objective parameters.
Materials and methods
The 3D datasets of ten infants with different severities of deformational plagiocephaly (DP) were presented to 203 observers, who had been subdivided into five different groups (specialists, pediatricians, medical doctors (not pediatricians), parents of infants with DP, and laypersons). The observers rated their subjective perception of the infants’ cranial asymmetries using a 4-point Likert-type scale. The ratings from the observer groups were compared with one another using a multilevel modelling linear regression analysis and were correlated with four commonly used parameters to objectively quantify the cranial asymmetries.
Results
No significant differences were found between the ratings of the specialists and those of the parents of infants with DP, but both groups provided significantly more asymmetric ratings than did pediatricians, medical doctors, or laypersons. Moreover, the subjective perception of cranial asymmetries correlated significantly with commonly used parameters for objectively quantifying cranial asymmetries.
Conclusions
Our results demonstrate that different observer groups perceive the severity of cranial asymmetries differently. Pediatricians’ more moderate perception of cranial asymmetries may reduce the likelihood of parents to seek therapeutic interventions for their infants. Moreover, we identified some objective symmetry-related parameters that correlated strongly with the observers’ subjective perceptions.
Clinical relevance
Knowledge about these findings is important for clinicians when educating parents of infants with DP about the deformity.
Background
The novel coronavirus disease 2019 (COVID-19), caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2(SARS-CoV-2), has escalated rapidly to a global pandemic stretching healthcare systems worldwide to their limits. Surgeonshave had to immediately react to this unprecedented clinical challenge by systematically repurposing surgical wards.
Purpose
To provide a detailed set of guidelines developed in a surgical ward at University Hospital Wuerzburg to safelyaccommodate the exponentially rising cases of SARS-CoV-2 infected patients without compromising the care of emergencysurgery and oncological patients or jeopardizing the well-being of hospital staff.
Conclusions
The dynamic prioritization of SARS-CoV-2 infected and surgical patient groups is key to preserving life whilemaintaining high surgical standards. Strictly segregating patient groups in emergency rooms, non-intensive care wards andoperating areas prevents viral spread while adequately training and carefully selecting hospital staff allow them to confidentlyand successfully undertake their respective clinical duties.
Inhibition of the protein kinase MPS1, a mitotic spindle-checkpoint regulator, reinforces the effects of multiple therapies against glioblastoma multiforme (GBM) in experimental settings. We analyzed MPS1 mRNA-expression in gliomas WHO grade II, III and in clinical subgroups of GBM. Data were obtained by qPCR analysis of tumor and healthy brain specimens and correlated with the patients’ clinical data. MPS1 was overexpressed in all gliomas on an mRNA level (ANOVA, p < 0.01) and correlated with tumor aggressiveness. We explain previously published conflicting results on survival: high MPS1 was associated with poorer long term survival when all gliomas were analyzed combined in one group (Cox regression: t < 24 months, p = 0.009, Hazard ratio: 8.0, 95% CI: 1.7–38.4), with poorer survival solely in low-grade gliomas (LogRank: p = 0.02, Cox regression: p = 0.06, Hazard-Ratio: 8.0, 95% CI: 0.9–66.7), but not in GBM (LogRank: p > 0.05). This might be due to their lower tumor volume at the therapy start. GBM patients with high MPS1 mRNA-expression developed clinical symptoms at an earlier stage. This, however, did not benefit their overall survival, most likely due to the more aggressive tumor growth. Since MPS1 mRNA-expression in gliomas was enhanced with increasing tumor aggressiveness, patients with the worst outcome might benefit best from a treatment directed against MPS1.
Objective
Recently, we described a disintegrin and metalloproteinase 9 (ADAM9) overexpression by Schwann cells of vestibular schwannoma (VS) and suggested that it might be a marker for VS tumor growth and invasiveness. This research note provides additional data utilizing a small cohort of VS primary cultures and tissue samples. We examined whether reconstitution of Merlin expression in VS cells regulates ADAM9 protein expression and performed lentiviral ADAM9 knock down to investigate possible effects on VS cells numbers. Moreover, the co-localization of ADAM9 and Integrins α6 and α2β1, respectively, was examined by immunofluorescence double staining.
Results
ADAM9 expression was not regulated by Merlin in VS. However, ADAM9 knock down led to 58% reduction in cell numbers in VS primary cell cultures (p < 0.0001). While ADAM9 and Integrin α2β1 were co-localized in only 22% (2 of 9) of VS, ADAM9 and Integrin α6 were co-localized in 91% (10 of 11) of VS. Therefore, we provide first observations on possible regulatory functions of ADAM9 expression in VS.
Background
Hypophosphatasia (HPP) is a rare, inherited metabolic disorder caused by loss-of-function mutations in the ALPL gene that encodes the tissue-nonspecific alkaline phosphatase TNAP (ORPHA 436). Its clinical presentation is highly heterogeneous with a remarkably wide-ranging severity. HPP affects patients of all ages. In children HPP-related musculoskeletal symptoms may mimic rheumatologic conditions and diagnosis is often difficult and delayed. To improve the understanding of HPP in children and in order to shorten the diagnostic time span in the future we studied the natural history of the disease in our large cohort of pediatric patients. This single centre retrospective chart review included longitudinal data from 50 patients with HPP diagnosed and followed at the University Children's Hospital Wuerzburg, Germany over the last 25 years.
Results
The cohort comprises 4 (8%) perinatal, 17 (34%) infantile and 29 (58%) childhood onset HPP patients. Two patients were deceased at the time of data collection. Diagnosis was based on available characteristic clinical symptoms (in 88%), low alkaline phosphatase (AP) activity (in 96%), accumulating substrates of AP (in 58%) and X-ray findings (in 48%). Genetic analysis was performed in 48 patients (31 compound heterozygous, 15 heterozygous, 2 homozygous mutations per patient), allowing investigations on genotype-phenotype correlations. Based on anamnestic data, median age at first clinical symptoms was 3.5 months (min. 0, max. 107), while median time to diagnosis was 13 months (min. 0, max. 103). Common symptoms included: impairment of motor skills (78%), impairment of mineralization (72%), premature loss of teeth (64%), musculoskeletal pain and craniosynostosis (each 64%) and failure to thrive (62%). Up to now 20 patients started medical treatment with Asfotase alfa.
Conclusions
Reported findings support the clinical perception of HPP being a chronic multi-systemic disease with often delayed diagnosis. Our natural history information provides detailed insights into the prevalence of different symptoms, which can help to improve and shorten diagnostics and thereby lead to an optimised medical care, especially with promising therapeutic options such as enzyme-replacement-therapy with Asfotase alfa in mind.
Background
The most threatening metastases in breast cancer are brain metastases, which correlate with a very poor overall survival, but also a limited quality of life. A key event for the metastatic progression of breast cancer into the brain is the migration of cancer cells across the blood-brain barrier (BBB).
Methods
We adapted and validated the CD34\(^+\) cells-derived human in vitro BBB model (brain-like endothelial cells, BLECs) to analyse the effects of patient serum on BBB properties. We collected serum samples from healthy donors, breast cancer patients with primary cancer, and breast cancer patients with, bone, visceral or cerebral metastases. We analysed cytokine levels in these sera utilizing immunoassays and correlated them with clinical data. We used paracellular permeability measurements, immunofluorescence staining, Western blot and mRNA analysis to examine the effects of patient sera on the properties of BBB in vitro.
Results
The BLECs cultured together with brain pericytes in transwells developed a tight monolayer with a correct localization of claudin-5 at the tight junctions (TJ). Several BBB marker proteins such as the TJ proteins claudin-5 and occludin, the glucose transporter GLUT-1 or the efflux pumps PG-P and BCRP were upregulated in these cultures. This was accompanied by a reduced paracellular permeability for fluorescein (400 Da). We then used this model for the treatment with the patient sera. Only the sera of breast cancer patients with cerebral metastases had significantly increased levels of the cytokines fractalkine (CX3CL1) and BCA-1 (CXCL13). The increased levels of fractalkine were associated with the estrogen/progesterone receptor status of the tumour. The treatment of BLECs with these sera selectively increased the expression of CXCL13 and TJ protein occludin. In addition, the permeability of fluorescein was increased after serum treatment.
Conclusion
We demonstrate that the CD34\(^+\) cell-derived human in vitro BBB model can be used as a tool to study the molecular mechanisms underlying cerebrovascular pathologies. We showed that serum from patients with cerebral metastases may affect the integrity of the BBB in vitro, associated with elevated concentrations of specific cytokines such as CX3CL1 and CXCL13.
Der Unishunt der Firma Codman gilt als Niederdruck-System und führt in aufrechter Körperposition zur erheblichen Überdrainage. Das Delta-System der Firma Medtronic hingegen soll durch seinen Ventilmechanismus eine Überdrainage verhindern und den Liquordruck in einem physiologischen Rahmen halten. Die vorliegende Studie untersucht die Frage, ob das Delta-System gegenüber dem Unishunt einen Vorteil hinsichtlich der Überdrainage aufweist, der sich an der revisionsfreien Funktionsdauer zeigt. Unter Berücksichtigung der Ventrikelweite prüften wir insbesondere, ob die Überdrainage und die damit verbundenen Komplikationen verringert werden können. In einer retrospektiven Fall-Sammel-Studie wurden die Patientendaten von 199 Kindern im Alter zwischen einem Tag und 10.4 Jahren ausgewertet, die im Zeitraum vom 01.01.1985 bis 01.03.2002 in der Abteilung für pädiatrische Neurochirurgie der Universitätsklinik Würzburg eine Erstimplantation eines ventrikuloperitonealen oder -atrialen Shunts mit Verwendung eines Unishunts (n= 138) oder eines Delta-Systems (n=61) erhielten. Gewertet wurden alle mechanischen oder infektiösen Komplikationen, die zu einer operativen Shuntrevision führten. Bei den mechanischen Komplikationen unterschieden wir zwischen proximaler Obstruktion, distaler Obstruktion, Migration, Diskonnektion oder Katheterriss, Ventilunterfunktion und Überdrainage. Als Überdrainage wurden operationspflichtige Subduralergüsse, eindeutige Unterdruck-beschwerden und das Slit-Ventricle-Syndrom gewertet. Asymptomatische Subdural-ergüsse und andere nicht operationspflichtige Funktionsanomalien werteten wir nicht als Komplikation. Als Shuntinfektion bezeichneten wir klinische und laborchemische Zeichen einer bakteriellen Infektion, die nach Shuntexplantation abklangen. Die durchschnittliche Funktionsdauer der Shunts wurde in vorliegender Studie durch das Delta-System nicht verlängert. Die kumulative Revisionswahrscheinlichkeit nach einem Jahr betrug beim Unishunt 30.6 %, beim Delta-System 24.9 %, lag aber nach fünf Jahren mit 58.0 % beim Delta-System höher als beim Unishunt (40.9 %). Bei den mechanischen Komplikationen ergab sich als wesentlicher Unterschied zwischen beiden getesteten Systemen eine häufigere distale Blockade des Peritonealkatheters beim Unishunt, die aber durch häufigere Ventilfehlfunktion des Delta-Systems weitgehend ausgeglichen wurde. Die niedrigste Druckstufe führte beim Delta-System signifikant häufiger zu einer proximalen Obstruktion als die höchste. Die eigenen Untersuchungsergebnisse sprechen dafür, dass Delta-Ventile tatsächlich der Neigung zur Überdrainage entgegenwirken, ohne dass sich dieser Vorteil in der Revisionsrate bemerkbar macht. Das Delta-System führt zu einer niedrigeren Überdrainagerate und weniger Überdrainage-assoziierten Erscheinungen wie Subduralergüssen. Dieser Unterschied war am ehesten morphologisch zu erfassen, jedoch im Vergleich zum Unishunt nicht signifikant. Der Unishunt war mit einer höheren Infektionsrate von 11.6 % im Vergleich zum Delta-System (3.3 %) belastet. Der Unterschied lässt sich weder mit konstruktiven Ventilmerkmalen noch mit besonderen Maßnahmen der Infektionsprophylaxe erklären. Der im Vergleich zum Unishunt höhere Preis des Delta-Systems findet keinen Niederschlag in einer niedrigeren Komplikationsrate des Systems.
Ischemic stroke is one of the leading causes of death worldwide. It damages neurons and other supporting cellular elements in the brain. However, the impairment is not only confined to the region of assault but the surrounding area as well. Besides, it also brings about damage to the blood-brain barrier (BBB) which in turn leads to microvascular failure and edema. Hence, this necessitates an on-going, continuous search for intervention strategies and effective treatment. Of late, the natural sweetener stevioside proved to exhibit neuroprotective effects and therapeutic benefits against cerebral ischemia-induced injury. Its injectable formulation, isosteviol sodium (STVNA) also demonstrated favorable results. Nonetheless, its effects on the BBB have not yet been investigated to date. As such, this present study was designed to assess the effects of STVNA in our in vitro stroke model of the BBB.The integrity and permeability of the BBB are governed and maintained by tight junction proteins (TJPs) such as claudin-5 and occludin. Our data show increased claudin-5 and occludin expression in oxygen and glucose (OGD)-deprived murine brain capillary cerebellar endothelial cells (cerebEND) after STVNa treatment. Likewise, the upregulation of the transmembrane protein integrin-αv was also observed. Finally, cell volume was reduced with the simultaneous administration of STVNA and OGD in cerebEND cells. In neuropathologies such as stroke, the failure of cell volume control is a major feature leading to loss of cells in the penumbra as well as adverse outcomes. Our initial findings, therefore, point to the neuroprotective effects of STVNA at the BBB in vitro, which warrant further investigation for a possible future clinical intervention.
Despite its significant overexpression in several malignant neoplasms, the expression of RPS27 in the central nervous system (CNS) is widely unknown. We identified the cell types expressing RPS27 in the CNS under normal and disease conditions. We acquired specimens of healthy brain (NB), adult pilocytic astrocytoma (PA) World Health Organization (WHO) grade I, anaplastic PA WHO grade III, gliomas WHO grade II/III with or without isocitrate dehydrogenase (IDH) mutation, and glioblastoma multiforme (GBM). RPS27 protein expression was examined by immunohistochemistry and double-fluorescence staining and its mRNA expression quantified by RT-PCR. Patients’ clinical and tumor characteristics were collected retrospectively. RPS27 protein was specifically expressed in tumor cells and neurons, but not in healthy astrocytes. In tumor tissue, most macrophages were positive, while this was rarely the case in inflamed tissue. Compared to NB, RPS27 mRNA was in mean 6.2- and 8.8-fold enhanced in gliomas WHO grade II/III with (p < 0.01) and without IDH mutation (p = 0.01), respectively. GBM displayed a 4.6-fold increased mean expression (p = 0.02). Although RPS27 expression levels did not affect the patients’ survival, their association with tumor cells and tumor-associated macrophages provides a rationale for a future investigation of a potential function during gliomagenesis and tumor immune response.
Hirntumoren werden nach histologischen und molekulargenetischen Gesichtspunkten unterteilt. Neben dem Krankheitsverlauf unterscheiden sich LGA auch genetisch von GBM. Wie die mRNA der Proteine ATF5, KiSS1, RPS27, BRMS1 und TTK in LGA exprimiert ist bzw. sich im Verlauf verändert, war in dieser Form noch nicht in einem Patientenpanel untersucht worden. Ziel dieser Arbeit war es, die mRNA-Expressionsraten zu bestimmen sowie Korrelationen und Kointegrationen mit klinischen Daten zu analysieren. Außerdem wurden Besonderheiten der Verteilung innerhalb des Patientenpanels beschrieben. Quantitative-PCR-Analysen wurden durchgeführt. Die Expressionswerte wurden auf die Expression des Haushaltsgens GAPDH normalisiert. Die resultierenden ∆CTm - bzw. ∆∆CT-Werte sowie die klinischen Patientendaten waren Basis für Kointegrations-, Korrelations-, Expressions-, Ähnlichkeits- und Verlaufsanalysen. KiSS1 schien generell kaum oder nicht in der Vielzahl der Tumoren exprimiert zu sein, Aussagen zur klinischen Korrelation erwiesen sich als schwierig. Für RPS27 konnten tendenziell niedrigere Werte in den Verlaufstumoren im Vergleich zu den LGA gefunden werden. Auch für BRMS1 war in der Mehrzahl der Fälle die mRNA der Vorläufertumoren in Relation zu den Rezidiven stärker exprimiert. ATF5 korrelierte nach Kendall RE und PFS (-0,324; p=0,077) in der Gruppe der IDH1-mutierten LGA, für TTK nach Kendall OS und RE (-0,444; p=0,097) im Gesamtpanel und nach Pearson auch RE und PFS (-0,43; p=0,096) in der Gruppe der IDH1-mutierten LGA.
Auswertung der Schraubenposition nach navigierter, O-Arm-kontrollierter spinaler Instrumentierung
(2020)
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%).
Einführung und Zielsetzung:
Die intraoperative Ableitung von ABRs (auditory brainstem responses) ist eine Standardmethode für das Monitoring der Hörbahn bei der Operation von Vestibularisschwannomen. Als Fernfeldtechnologie zeigt sich diese Methode jedoch oft limitiert. Ziel dieser Arbeit ist, den zusätzlichen Einsatz einer nicht-invasiven Elektrocochleographie (ECochG) als Nahfeldtechnologie zu evaluieren.
Methoden:
Hierzu erfolgte retrospektive Auswertung und Klassifikation von elektrophysiologischen Monitoring Daten von 69 Patienten, welche zwischen 2010 und 2014 mittels retrosigmoidalen Zugang am Vestibularisschwannom operiert wurden. Die ECochG wurde bei diesen Patienten simultan zu den ABR mit einer ans Trommelfell platzierten Kugelelektrode abgeleitet. Die Patientenselektion für diese Studie erfolgte vor allem nach dem Wunsch des Patienten gehörerhaltend operiert zu werden, unabhängig von Tumorausdehnung (von klein bis Hirnstamm komprimierend) oder der präoperativer Hörqualität. Es erfolgte Korrelation mit der prä- und postoperativen Hörqualität.
Ergebnisse:
Präoperativ zeigen die ABR- und ECochG-Klassen nahezu dieselbe Verteilung und Korrelation mit der präoperativen Hörklasse. Allerdings zeigt, wie initial vermutet, die postoperative ECochG schwächere Korrelation mit der postoperativen Hörqualität, als die ABRs: 25 von 43 Patienten mit postoperativer Taubheit zeigten in der ECochG am Ende der OP immer noch cochleäre Potentiale. Neben der cochleären Funktion kann mit der nicht-invasiven ECochG die Hörbahn analog zum ABR dargestellt werden. Die Identifizierbarkeit besonders der späteren Komponenten (Welle III und V) ist mit der nicht-invasiven Elektrocochleographie mindestens genauso gut möglich wie mit den ABR. Weiter liefert die ECochG signifikant größere Amplituden. Der Vergleich der ABR- mit den ECochG-Klassen liefert stark positive Korrelationen. Dies gilt vor allem für die Klassen 1 bis 3, in denen die Welle V noch vorhanden ist.
Schlussfolgerung:
Die signifikant größeren Amplituden der ECochG erlauben kürzere Messzeiten. Dies bietet intraoperativ Sicherheit für den Fall von Artefakten oder technischen Störungen sowie Vorteile in technisch schwierigen Phasen der OP. Neben der cochleären Funktion kann mit der ECochG die Hörbahn analog zum ABR bis in den Hirnstamm erfasst und überwacht werden. Die ECochG kann die ABR Ableitung nicht gänzlich ersetzen, da ihre Verlässlichkeit bei elektrisch darstellbarer Beeinträchtigung der Hörbahn sinkt. Wann immer eine Welle V vorhanden ist, ist Monitoring mit der nicht-invasiven ECochG genauso gut möglich wie mit ABR.
In Anbetracht der Tatsache, dass das SHT weltweit mit steigender Inzidenz die häufigste Todesursache für junge Erwachsene darstellt, in einer Vielzahl davon mit langfristigen Folgen assoziiert ist und dabei mit großen ökonomischen Kosten verbunden ist, spielt die Erforschung der pathophysiologischen Vorgänge bei einem SHT sowie die Entwicklung effektiver Therapiestrategien akuter und chronischer Natur eine große Rolle.
Da sich in den letzten Jahren gezeigt hat, dass die Reaktion des Immunsystems nach akuten Traumata ebenfalls eine bedeutsame Rolle spielt und somit in der Modulation der Immunantwort ein hilfreicher therapeutischer Ansatz liegen könnte, wurde in dieser Arbeit der als MS-Immuntherapeutikum zugelassene S1P Rezeptor Modulator FTY720 auf seine potentiellen neuroprotektiven Effekte im Rahmen eines murinen fokalen SHT-Modell untersucht.
So wurde das in unserer Arbeitsgruppe bereits seit langem etablierte Modell der fokalen kortikalen Kälteläsion genutzt um bei jungen adulten männlichen Mäusen die Effekte von FTY720 in Bezug auf die Akutphase 24 h nach lokalen SHT festzustellen. Hierbei konnte kein positiver Einfluss auf das Ausmaß des lokalen Schadens, gemessen anhand von TTC-Läsionsvolumen und neuronalem Zelltod, sowie für die Störung der BHS mit konsekutiver Ödembildung beobachtet werden. Dabei wurden keine funktionellen Parameter als Korrelat für die erhaltenen Ergebnisse getestet.
In Bezug auf die Immunzellinfiltration konnte eine signifikante Reduktion der immunhistochemisch untersuchten Zellpopulationen von Neutrophilen, Makrophagen und aktivierten Mikroglia 24 h nach Trauma festgestellt werden und somit zumindest die korrekte Applikation des Medikaments in adäquater Dosierung und die therapeutische Wirkung als Blockierer des Abwehrzell-Ausstroms von den lymphatischen Organen in die Blutbahn belegt werden.
Verstärkung von Tumor Treating Fields durch Inhibition der MPS1 Kinase in Glioblastom-Zelllinien
(2020)
Tumor Treating Fields (TTFields) sind alternierende Wechselfelder mit einer intermediären Frequenz und niedrigen Intensität, die zu einer Destabilisierung des Spindelapparates während der Mitose führen. Sie sind als zusätzliche Behandlungsoption bei Glioblastoma multiforme zugelassen. Der mitotische Spindelkontrollpunkt überwacht eine fehlerhafte Anheftung der Spindelfasern von Schwesterchromatiden und leitet Reparaturprozesse ein. Monopolar spindle 1 (MPS1) ist eine Schlüsselkomponente dieses Kontrollpunktes und kann den durch TTFields physikalisch induzierten Spindelschäden entgegenwirken. Durch Zellzahlmessung, Zellzyklusuntersuchungen und durchflusszytometrische Analysen als auch Fluoreszenzfärbungen konnte gezeigt werden, dass eine Inhibition von MPS1 die antimitotischen Wirkungen von TTFields verstärken kann.
Trotz jahrelanger, intensiver Forschung ist es bisher nicht gelungen, die Morbidität und
Mortalität der aneurysmatischen Subarachnoidalblutung (SAB) signifikant zu senken. Der Fokus dieser Bemühungen lag in den letzten Jahrzehnten vor allem auf der frühen Erkennung und Behandlung des verzögert, typischerweise zwischen Tag 4 und 14 auftretenden, symptomatischen Vasospasmus´ und somit einer zerebralen Ischämie, die mit einer höheren Rate an klinischen Komplikationen, reduzierter Alltagsaktivität, schlechterer kognitiver Leistungsfähigkeit und einer insgesamt höheren Mortalität einhergeht sowie mit einem insgesamt schlechteren neurologischen Outcome assoziiert ist.
Diese Arbeit beschäftigt sich per Tierexperiment mit der Akutphase der SAB und zweier möglicher Therapiestrategien (Hyper-HES und Hypothermie), die möglichst früh im Verlauf angewendet werden und für eine histologisch sowie neurologisch nachweisbare Verbesserung im Gesamtergebnis sorgen können.
Insgesamt entsprechen sowohl die osmotischwirksame Therapie mit Hydroxyethylstärke als auch die hypotherme Therapie nach unseren Resultaten der primären Zielsetzung der Studie. Die Möglichkeit einer prinzipiell überall verfügbaren, kostengünstigen und gut steuerbaren Frühphasentherapie nach SAB ohne Kompromittierung der initialen Diagnostik und der klinischen Differentialdiagnosen
scheint hier jeweils gegeben zu sein.
Frühe entzündliche Vorgänge scheinen eine große Rolle in der Entstehung der globalen Hirnschädigung in der Frühphase nach einer Subarachnoidalblutung (SAB) zu spielen.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es den Effekt der anti-inflammatorischen Medikamente Methylprednisolon und Minozyklin auf die Gehirndurchblutung und frühe Hirnschädigung nach SAB zu untersuchen.
Hierzu wurde ein randomisiertes und kontrolliertes Tierexperiment durchgeführt. Mit Hilfe des endovaskulären Perforationsmodells wurde bei männlichen Sprague-Dawley-Ratten eine SAB ausgelöst. Den Tieren wurde 30 Minuten nach Auftreten der SAB Methylprednisolon, Minozyklin oder Kochsalzlösung intraperitoneal verabreicht.
Sowohl Methylprednisolon als auch Minozyklin verminderten den Anteil Caspase 3 positiver Zellen in immunhistochemischen Färbungen der Hippocampie der Versuchstiere signifikant. In Bezug auf die klinische Untersuchung, den intrakraniellen Druck und die Hirndurchblutung der Ratten ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen. Die Ergebnisse suggerieren, dass Methylprednisolon und Minozyklin den akuten Zellschaden nach SAB reduzieren. Daher könnten sich beide Mittel als geeignet für die Therapie der „Early Brain Injury“ nach SAB erweisen. Weitere Studien zum besseren Verständnis der zugrunde liegenden Wirkmechanismen von Methylprednisolon und Minozyklin auf die Frühphase der SAB sind nötig.
Introduction
A novel neurostimulation system allows steering current in horizontal directions by combining segmented leads and multiple independent current control. The aim of this study was to evaluate directional DBS effects on parkinsonian motor features and adverse effects of subthalamic neurostimulation.
Methods
Seven PD patients implanted with the novel directional DBS system for bilateral subthalamic DBS underwent an extended monopolar review session during the first postoperative week, in which current thresholds were determined for rigidity control and stimulation-induced adverse effects using either directional or ring-mode settings.
Results
Effect or adverse effect thresholds were modified by directional settings for each of the 14 STN leads. Magnitude of change varied markedly between leads, as did orientation of optimal horizontal current steering.
Conclusion
Directional current steering through chronically implanted segmented electrodes is feasible, alters adverse effect and efficacy thresholds in a highly individual manner, and expands the therapeutic window in a monopolar review as compared to ring-mode DBS.
Die zunehmende Bedeutung der Molekularbiologie zeigt sich in der neuen WHO-Klassifikation von 2016 für ZNS-Tumoren und insbesondere astrozytäre Tumoren. Dabei gehört das Glioblastoma multiforme (GBM) mit einer äußerst ungünstigen Prognose zu den hoch-malignen Astrozytomen (WHO °IV) und ist durch eine ausgeprägte chromosomale Instabilität (CIN) gekennzeichnet. Der mitotische Spindelkontrollpunkt (SAC) und die zeitlich korrekte Auflösung der Schwesterchromatidkohäsion sorgen normalerweise für den fehlerfreien Ablauf der Mitose. Um der Ursache der CIN nachzugehen, wurden die Regulatorproteine des SAC Mad2A und Mad2B sowie der Schwesterchromatidkohäsion Pds5A und Pds5B in einem Patientenpanel immunhistochemisch untersucht. Alle vier Proteine wiesen eine hohe Expression in Proliferationszentren auf, die durch Ki67-Expression definiert wurden. Zusätzlich wurden Unterschiede in der Expressionsstärke bzw. der subzellulären Lokalisation detektiert. Pds5A könnte für die Ausbildung von Rezidiven niedriggradiger Astrozytome (low-grade astrozytoma, LGA) °II bzw. von sekundären GBM wichtig sein. Sein Ortholog war in allen Tumorentitäten gleichmäßig hoch exprimiert. Eine starke Mad2A-Expression war in allen GBM im Vergleich zu allen LGA °II signifikant vermindert und könnte durch den in GBM häufig vorkommenden Verlust von Chromosomenarm 4q bedingt sein, der das Mad2A-Gen enthält. Für sein Homolog Mad2B konnte ein signifikanter Anstieg in der Gesamt- bzw. Zytoplasmaexpression mit steigendem WHO-Grad ermittelt werden. Eine niedrige Gesamtexpression von Mad2A bzw. von Mad2B in Kern- und Zytoplasma könnte mit einem Überlebensvorteil für GBM-Patienten verbunden sein. Je nach Entität, Expressionsstärke und Expressionslokalisation gab es Korrelationen zwischen der Expression von Ki67, Pds5A, Pds5B, Mad2A und Mad2B.
Die Expressionswerte dieser mitotischen Regulatorproteine könnten einerseits der Grund für, andererseits aber auch eine Konsequenz von CIN sein und eine Anpassung der Tumorzellen zur Ausbalancierung der Vor- und Nachteile genetischer Veränderungen darstellen, die ihr Überleben sichert (Rimkus et al., 2007).
Damit könnten diese Regulatorproteine als neue Angriffspunkte einer noch spezifischeren Therapie in der Behandlung von astrozytären Tumoren und für die Prognose von Patienten Bedeutung erlangen.
Objective:
To assess the therapy-related risk of malignancies in mitoxantrone-treated patients with multiple sclerosis.
Methods:
This retrospective observational cohort study included all mitoxantrone-treated patients with multiple sclerosis seen at our department between 1994 and 2007. We collected follow-up information on medically confirmed malignancies, life status, and cause of death, as of 2010. Malignancy rates were compared to the German national cancer registry matched for sex, age, and year of occurrence.
Results:
Follow-up was completed in 676 of 677 identified patients. Median follow-up time was 8.7 years (interquartile range 6.8-11.2), corresponding to 6,220 person-years. Median cumulative mitoxantrone dose was 79.0 mg/m(2) (interquartile range 50.8-102.4). Thirty-seven patients (5.5%) were diagnosed with a malignancy after mitoxantrone initiation, revealing a standardized incidence ratio of 1.50 (95% confidence interval CI] 1.05-2.08). Entities included breast cancer (n = 9), colorectal cancer (n = 7), acute myeloid leukemia (n = 4, 0.6%), and others (each entity n = 1 or 2). The standardized incidence ratio of colorectal cancer was 2.98 (95% CI 1.20-6.14) and of acute myeloid leukemia 10.44 (95% CI 3.39-24.36). It was not increased for other entities including breast cancer. Multivariate Cox regression identified higher age at treatment initiation but neither cumulative mitoxantrone dose (>75 vs 75 mg/m(2)) nor treatment with other immunosuppressive drugs or sex as a risk factor. Fifty-five patients had died, among them 12 of a malignancy and 43 reportedly of other causes.
Conclusions:
While the overall incidence of malignancies was only mildly increased, the risk of leukemia and colorectal cancer was heightened. If confirmed, posttherapy colonoscopy could become advisable.
Objective:
Traumatic brain injury is a major global public health problem for which specific therapeutic interventions are lacking. There is, therefore, a pressing need to identify innovative pathomechanism-based effective therapies for this condition. Thrombus formation in the cerebral microcirculation has been proposed to contribute to secondary brain damage by causing pericontusional ischemia, but previous studies have failed to harness this finding for therapeutic use. The aim of this study was to obtain preclinical evidence supporting the hypothesis that targeting factor XII prevents thrombus formation and has a beneficial effect on outcome after traumatic brain injury.
Methods:
We investigated the impact of genetic deficiency of factor XII and acute inhibition of activated factor XII with a single bolus injection of recombinant human albumin-fused infestin-4 (rHA-Infestin-4) on trauma-induced microvascular thrombus formation and the subsequent outcome in 2 mouse models of traumatic brain injury.
Results:
Our study showed that both genetic deficiency of factor XII and an inhibition of activated factor XII in mice minimize trauma-induced microvascular thrombus formation and improve outcome, as reflected by better motor function, reduced brain lesion volume, and diminished neurodegeneration. Administration of human factor XII in factor XII-deficient mice fully restored injury-induced microvascular thrombus formation and brain damage.
Interpretation:
The robust protective effect of rHA-Infestin-4 points to a novel treatment option that can decrease ischemic injury after traumatic brain injury without increasing bleeding tendencies.
Recombinant human erythropoietin (EPO) improves cognitive performance in neuropsychiatric diseases ranging from schizophrenia and multiple sclerosis to major depression and bipolar disease. This consistent EPO effect on cognition is independent of its role in hematopoiesis. The cellular mechanisms of action in brain, however, have remained unclear. Here we studied healthy young mice and observed that 3-week EPO administration was associated with an increased number of pyramidal neurons and oligodendrocytes in the hippocampus of similar to 20%. Under constant cognitive challenge, neuron numbers remained elevated until >6 months of age. Surprisingly, this increase occurred in absence of altered cell proliferation or apoptosis. After feeding a \(^{15}\)N-leucine diet, we used nanoscopic secondary ion mass spectrometry, and found that in EPO-treated mice, an equivalent number of neurons was defined by elevated \(^{15}\)N-leucine incorporation. In EPO-treated NG2-Cre-ERT2 mice, we confirmed enhanced differentiation of preexisting oligodendrocyte precursors in the absence of elevated DNA synthesis. A corresponding analysis of the neuronal lineage awaits the identification of suitable neuronal markers. In cultured neurospheres, EPO reduced Sox9 and stimulated miR124, associated with advanced neuronal differentiation. We are discussing a resulting working model in which EPO drives the differentiation of non-dividing precursors in both (NG2+) oligodendroglial and neuronal lineages. As endogenous EPO expression is induced by brain injury, such a mechanism of adult neurogenesis may be relevant for central nervous system regeneration.
Background
Early inflammatory processes may play an important role in the development of early brain injury (EBI) after subarachnoid hemorrhage (SAH). Experimental studies suggest that anti-inflammatory and membrane-stabilizing drugs might have beneficial effects, although the underlying mechanisms are not fully understood. The aim of this study was to investigate the effect of early treatment with methylprednisolone and minocycline on cerebral perfusion and EBI after experimental SAH.
Methods
Male Sprague-Dawley rats were subjected to SAH using the endovascular filament model. 30 minutes after SAH, they were randomly assigned to receive an intravenous injection of methylprednisolone (16mg/kg body weight, n=10), minocycline (45mg/kg body weight, n=10) or saline (n=11). Mean arterial blood pressure (MABP), intracranial pressure (ICP) and local cerebral blood flow (LCBF) over both hemispheres were recorded continuously for three hours following SAH. Neurological assessment was performed after 24 hours. Hippocampal damage was analyzed by immunohistochemical staining (caspase 3).
Results
Treatment with methylprednisolone or minocycline did not result in a significant improvement of MABP, ICP or LCBF. Animals of both treatment groups showed a non-significant trend to better neurological recovery compared to animals of the control group. Mortality was reduced and hippocampal damage significantly attenuated in both methylprednisolone and minocycline treated animals.
Conclusion
The results of this study suggest that inflammatory processes may play an important role in the pathophysiology of EBI after SAH. Early treatment with the anti-inflammatory drugs methylprednisolone or minocycline in the acute phase of SAH has the potential to reduce brain damage and exert a neuroprotective effect.
We have recently demonstrated CXCR4 overexpression in vestibular schwannomas (VS). This study investigated the feasibility of CXCR4-directed positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) imaging of VS using the radiolabeled chemokine ligand [\(^{68}\)Ga]Pentixafor.
Methods: 4 patients with 6 primarily diagnosed or pre-treated/observed VS were enrolled. All subjects underwent [\(^{68}\)Ga]Pentixafor PET/CT prior to surgical resection. Images were analyzed visually and semi-quantitatively for CXCR4 expression including calculation of tumor-to-background ratios (TBR). Immunohistochemistry served as standard of reference in three patients.
Results: [\(^{68}\)Ga]Pentixafor PET/CT was visually positive in all cases. SUV\(_{mean}\) and SUV\(_{max}\) were 3.0 ± 0.3 and 3.8 ± 0.4 and TBR\(_{mean}\) and TBR\(_{max}\) were 4.0 ± 1.4 and 5.0 ± 1.7, respectively. Histological analysis confirmed CXCR4 expression in tumors.
Conclusion: Non-invasive imaging of CXCR4 expression using [\(^{68}\)Ga]Pentixafor PET/CT of VS is feasible and could prove useful for in vivo assessment of CXCR4 expression.
Introduction: Striatal dopamine depletion disrupts basal ganglia function and causes Parkinson’s disease (PD). The pathophysiology of the dopamine-dependent relationship between basal ganglia signaling and motor control, however, is not fully understood. We obtained simultaneous recordings of local field potentials (LFPs) from the subthalamic nucleus (STN) and electromyograms (EMGs) in patients with PD to investigate the impact of dopaminergic state and movement on long-range beta functional connectivity between basal ganglia and lower motor neurons.
Methods: Eight PD patients were investigated 3 months after implantation of a deep brain stimulation (DBS)-system capable of recording LFPs via chronically-implanted leads (Medtronic, ACTIVA PC+S®). We analyzed STN spectral power and its coherence with EMG in the context of two different movement paradigms (tonic wrist extension vs. alternating wrist extension and flexion) and the effect of levodopa (L-Dopa) intake using an unbiased data-driven approach to determine regions of interest (ROI).
Results: Two ROIs capturing prominent coherence within a grand average coherogram were identified. A trend of a dopamine effect was observed for the first ROI (50–150 ms after movement start) with higher STN-EMG coherence in medicated patients. Concerning the second ROI (300–500 ms after movement start), an interaction effect of L-Dopa medication and movement task was observed with higher coherence in the isometric contraction task compared to alternating movements in the medication ON state, a pattern which was reversed in L-Dopa OFF.
Discussion: L-Dopa medication may normalize functional connectivity between remote structures of the motor system with increased upper beta coherence reflecting a physiological restriction of the amount of information conveyed between remote structures. This may be necessary to maintain simple movements like isometric contraction. Our study adds dynamic properties to the complex interplay between STN spectral beta power and the nucleus’ functional connectivity to remote structures of the motor system as a function of movement and dopaminergic state. This may help to identify markers of neuronal activity relevant for more individualized programming of DBS therapy.
Background
Scattered extracellular deposits of amyloid within the brain parenchyma can be found in a heterogeneous group of diseases. Its condensed accumulation in the white matter without evidence for systemic amyloidosis is known as primary brain amyloidoma (PBA). Although originally considered as a tumor-like lesion by its space-occupying effect, this condition displays also common hallmarks of a neurodegenerative disorder.
Case presentation
A 50-year-old woman presented with a mild cognitive decline and seizures with a right temporal, irregular and contrast-enhancing mass on magnetic resonance imaging. Suspecting a high-grade glioma, the firm tumor was subtotally resected. Neuropathological examination showed no glioma, but distinct features of a neurodegenerative disorder. The lesion was composed of amyloid AL λ aggregating within the brain parenchyma as well as the adjacent vessels, partially obstructing the vascular lumina. Immunostaining confirmed a distinct perivascular inflammatory reaction. After removal of the PBA, mnestic impairments improved considerably, the clinical course and MRI-results are stable in the 8-year follow-up.
Conclusion
Based on our histopathological findings, we propose to regard the clinicopathological entity of PBA as an overlap between a neoplastic and neurodegenerative disorder. Since the lesions are locally restricted, they might be amenable to surgery with the prospect of a definite cure.
Methylation of the O6-methylguanine DNA methyltransferase (MGMT) promoter has emerged as strong prognostic factor in the therapy of glioblastoma multiforme. It is associated with an improved response to chemotherapy with temozolomide and longer overall survival. MGMT promoter methylation has implications for the clinical course of patients. In recent years, there have been observations of patients changing their MGMT promoter methylation from primary tumor to relapse. Still, data on this topic are scarce. Studies often consist of only few patients and provide rather contrasting results, making it hard to draw a clear conclusion on clinical implications. Here, we summarize the previous publications on this topic, add new cases of changing MGMT status in relapse and finally combine all reports of more than ten patients in a statistical analysis based on the Wilson score interval. MGMT promoter methylation changes are seen in 115 of 476 analyzed patients (24%; CI: 0.21–0.28). We discuss potential reasons like technical issues, intratumoral heterogeneity and selective pressure of therapy. The clinical implications are still ambiguous and do not yet support a change in clinical practice. However, retesting MGMT methylation might be useful for future treatment decisions and we encourage clinical studies to address this topic
Die zervikale spondylotische Myelopathie kann zu schweren neurologischen Funktionsstörungen führen. Vor allem durch die Störung der Feinmotorik und des Gangbilds kann es zu einer Beeinträchtigung im alltäglichen Leben kommen. Eine operative Dekompression des Rückenmarks kann ein Fortschreiten der neurologischen Symptome verhindern oder abmildern.
Ziel dieser Studie war die Erfassung unterschiedlicher neurologischer Dysfunktionen bei zervikaler Myelopathie präoperativ sowie die Evaluierung der funktionellen Veränderung nach operativer Dekompression. Hierbei wurden verschiedene - objektive und subjektive - Messmethoden angewandt. Die Erfassung der feinmotorischen Dysfunktion lag dabei im Vordergrund, da diese in der Literatur bis jetzt nur unzureichend untersucht und beschrieben wurden. Daneben wurde die Regeneration der kernspintomographisch gemessenen Schädigung des Myelons nach operativer Dekompression untersucht.
In dieser Studie wurde ein digitales Graphiktablett zur quantitativen und objektiven Erfassung der feinmotorischen Dysfunktion bei zervikaler Myelopathie benutzt. Eine Beeinträchtigung der Feinmotorik wurde vor allem bei komplexen Schreibaufgaben festgestellt, welche am ehesten Schreibaufgaben im alltäglichen Leben entsprechen. Im Einklang mit früheren Studien wurde auch in dieser Studie eine Störung des Gangbilds bei Patienten mit zervikaler Myelopathie festgestellt.
Die Dauer der Symptome bis zur Operation konnte als einziger signifikanter Einflussfaktor für den Schweregrad der feinmotorischen Dysfunktion ausgemacht werden. Das Geschlecht, der BMI, der Beruf und Sport hatten in dieser Analyse weder einen Einfluss auf den klinischen noch auf den neuroradiologischen Schweregrad der zervikalen Myelopathie.
Nach operativer Dekompression verbesserten sich die feinmotorische Funktion sowie das Gangbild der Patienten. Auch die subjektiven Scores zur Erfassung der neurologischen Funktion (European Myelopathy Score, Nurick-Score) sowie die Schmerzen (Numerische Rating-Skala) verbesserten sich postoperativ. Zudem nahm die Länge des pathologischen Signals im MRT ab.
Faktoren, die einen Trend zur Korrelation mit den postoperativen Veränderungen der Funktion zeigten, waren das Alter der Patienten und die Symptomdauer. In dieser Studie konnte kein Einfluss des BMIs, der Anzahl der operierten Höhen oder der Art des Operationszugangs festgestellt werden.
Obwohl die Anzahl der untersuchten Patienten begrenzt war, gestaltete sich die Gruppe heterogen (Alter, Geschlecht, BMI, Dauer der Symptome). So konnte ein möglichst breites Spektrum an Patienten mit zervikaler Myelopathie untersucht werden.
Die wichtigste Limitation dieser Studie war die hohe drop-out Rate in den postoperativen Verlaufsuntersuchungen. Daher konnten die Ergebnisse der Längsschnittanalyse nur an einer kleinen Patientengruppe ermittelt werden und bei der Untersuchung von Einflussfaktoren für das postoperative Ergebnis nur Tendenzen erkannt werden. Ob diese Faktoren einen prognostischen Wert für das postoperative Ergebnis haben, müsste in weiteren Studien an einem größeren Kollektiv untersucht werden.
Circulating MACC1 transcripts in glioblastoma patients predict prognosis and treatment response
(2019)
Glioblastoma multiforme is the most aggressive primary brain tumor of adults, but lacksreliable and liquid biomarkers. We evaluated circulating plasma transcripts of metastasis-associatedin colon cancer-1 (MACC1), a prognostic biomarker for solid cancer entities, for prediction of clinicaloutcome and therapy response in glioblastomas. MACC1 transcripts were significantly higher inpatients compared to controls. Low MACC1 levels clustered together with other prognosticallyfavorable markers. It was associated with patients’ prognosis in conjunction with the isocitratedehydrogenase (IDH) mutation status: IDH1 R132H mutation and low MACC1 was most favorable(median overall survival (OS) not yet reached), IDH1 wildtype and high MACC1 was worst (medianOS 8.1 months), while IDH1 wildtype and low MACC1 was intermediate (median OS 9.1 months).No patients displayed IDH1 R132H mutation and high MACC1. Patients with low MACC1 levelsreceiving standard therapy survived longer (median OS 22.6 months) than patients with high MACC1levels (median OS 8.1 months). Patients not receiving the standard regimen showed the worstprognosis, independent of MACC1 levels (low: 6.8 months, high: 4.4 months). Addition of circulatingMACC1 transcript levels to the existing prognostic workup may improve the accuracy of outcomeprediction and help define more precise risk categories of glioblastoma patients.
In dieser retrospektiven Arbeit wurde das Schädelwachstum von Patienten mit einer operierten nonsyndromalen prämaturen Sagittalnahtsynostose untersucht. Hierzu wurden die prä- und postoperativ angefertigten Röntgenaufnahmen von 37 Kindern, die zwischen 1995 und 2008 im Cranio-Fazialen Zentrum der Universitätsklinik Würzburg operiert wurden, vermessen und ausgewertet. Die Patienten wurden nach der gewählten Operationstechnik in zwei Gruppen unterteilt. Die erste Gruppe wurde mittels einer medianen Kraniektomie therapiert. Bei der zweiten Gruppe wurde die mediane Kraniektomie durch ein Kippen des Stirnsegmentes erweitert.
Nach der statistischen Auswertung ergaben sich im postoperativen Verlauf signifikante Unterschiede zwischen beiden Operationstechniken. Es konnte gezeigt werden, dass ein adjuvantes Kippen der Stirn gegenüber einer alleinigen breiten medianen Kraniektomie zu keiner Verbesserung der Schädelausformung führt. Darüber hinaus ist zu vermuten, dass das Kippen des Stirnsegmentes die Wahrscheinlichkeit eines Rezidivs erhöht.
Chemokine receptor-4 (CXCR4) has been reported to be overexpressed in glioblastoma (GBM) and to be associated with poor survival. This study investigated the feasibility of non-invasive CXCR4-directed imaging with positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) using the radiolabelled chemokine receptor ligand \(^{68}\)Ga-Pentixafor.
15 patients with clinical suspicion on primary or recurrent glioblastoma (13 primary, 2 recurrent tumors) underwent \(^{68}\)Ga-Pentixafor-PET/CT for assessment of CXCR4 expression prior to surgery. O-(2-\(^{18}\)F-fluoroethyl)-L-tyrosine (\(^{18}\)F-FET) PET/CT images were available in 11/15 cases and were compared visually and semi-quantitatively (SUV\(_{max}\), SUV\(_{mean}\)). Tumor-to-background ratios (TBR) were calculated for both PET probes. \(^{68}\)Ga-Pentixafor-PET/CT results were also compared to histological CXCR4 expression on neuronavigated surgical samples.
\(^{68}\)Ga-Pentixafor-PET/CT was visually positive in 13/15 cases with SUV\(_{mean}\) and SUV\(_{max}\) of 3.0±1.5 and 3.9±2.0 respectively. Respective values for \(^{18}\)F-FET were 4.4±2.0 (SUV\(_{mean}\)) and 5.3±2.3 (SUV\(_{max}\)). TBR for SUV\(_{mean}\) and SUV\(_{max}\) were higher for \(^{68}\)Ga-Pentixafor than for \(^{18}\)F-FET (SUV\(_{mean}\) 154.0±90.7 vs. 4.1±1.3; SUV\(_{max}\) 70.3±44.0 and 3.8±1.2, p<0.01), respectively. Histological analysis confirmed CXCR4 expression in tumor areas with high \(^{68}\)Ga-Pentixafor uptake; regions of the same tumor without apparent \(^{68}\)Ga-Pentixafor uptake showed no or low receptor expression.
In this pilot study, \(^{68}\)Ga-Pentixafor retention has been observed in the vast majority of glioblastoma lesions and served as readout for non-invasive determination of CXCR4 expression. Given the paramount importance of the CXCR4/SDF-1 axis in tumor biology, \(^{68}\)Ga-Pentixafor-PET/CT might prove a useful tool for sensitive, non-invasive in-vivo quantification of CXCR4 as well as selection of patients who might benefit from CXCR4-directed therapy.
Background
The current notion that cortico-striato-thalamo-cortical circuits are involved in the pathophysiology of obsessive-compulsive disorder (OCD) has instigated the search for the most suitable target for deep brain stimulation (DBS). However, despite extensive research, uncertainty about the ideal target remains with many structures being underexplored. The aim of this report is to address a new target for DBS, the medial dorsal (MD) and the ventral anterior (VA) nucleus of the thalamus, which has thus far received little attention in the treatment of OCD.
Methods
In this retrospective trial, four patients (three female, one male) aged 31–48 years, suffering from therapy-refractory OCD underwent high-frequency DBS of the MD and VA. In two patients (de novo group) the thalamus was chosen as a primary target for DBS, whereas in two patients (rescue DBS group) lead implantation was performed in a rescue DBS attempt following unsuccessful primary stimulation.
Results
Continuous thalamic stimulation yielded no significant improvement in OCD symptom severity. Over the course of thalamic DBS symptoms improved in only one patient who showed “partial response” on the Yale-Brown Obsessive Compulsive (Y-BOCS) Scale. Beck Depression Inventory scores dropped by around 46% in the de novo group; anxiety symptoms improved by up to 34%. In the de novo DBS group no effect of DBS on anxiety and mood was observable.
Conclusion
MD/VA-DBS yielded no adequate alleviation of therapy-refractory OCD, the overall strategy in targeting MD/VA as described in this paper can thus not be recommended in DBS for OCD. The magnocellular portion of MD (MDMC), however, might prove a promising target in the treatment of mood related and anxiety disorders.
Background:
Cerebellar liponeurocytoma is an extremely rare tumour entity of the central nervous system. It is histologically characterised by prominent neuronal/neurocytic differentiation with focal lipidisation and corresponding histologically to WHO grade II. It typically develops in adults, and usually shows a low proliferative potential. Recurrences have been reported in almost 50% of cases, and in some cases the recurrent tumour may display increased mitotic activity and proliferation index, vascular proliferations and necrosis. Thus pathological diagnosis of liponeurocytoma is challenging. This case presentation highlights the main clinical, radiographic and pathological features of a cerebellar liponeurocytoma.
Case presentation:
A 59-year-old, right-handed woman presented at our department with a short history of persistent headache, vertigo and gait disturbances. Examination at presentation revealed that the patient was awake, alert and fully oriented. The cranial nerve status was normal. Uncertainties were noted in the bilateral finger-to-nose testing with bradydiadochokinesis on both sides. Strength was full and no pronator drift was observed. Sensation was intact. No signs of pyramidal tract dysfunction were detected. Her gait appeared insecure. The patient underwent surgical resection. Afterward no further disturbances could be detected.
Conclusions:
To date >40 cases of liponeurocytoma have been reported, including cases with supratentorial location. A review of the 5 published cases of recurrent cerebellar. Liponeurocytoma revealed that the median interval between the first and second relapse was rather short, indicating uncertain malignant potential. The most recent WHO classification of brain tumours (2016) classifies the cerebellar liponeurocytoma as a separate entity and assigns the tumour to WHO grade II. Medulloblastoma is the most important differential diagnosis commonly seen in children and young adults. In contrast, cerebellar liponeurocytoma is typically diagnosed in adults. The importance of accurate diagnosis should not be underestimated especially in the view of possible further therapeutic interventions and for the determination of the patient's prognosis.
Background:
Oral anticoagulant therapy (OAT) potently prevents strokes in patients with atrial fibrillation. Vitamin K antagonists (VKA) have been the standard of care for long-term OAT for decades, but non-VKA oral anticoagulants (NOAC) have recently been approved for this indication, and raised many questions, among them their influence on medication adherence. We assessed adherence to VKA and NOAC in secondary stroke prevention.
Methods:
All patients treated from October 2011 to September 2012 for ischemic stroke or transient ischemic attack with a subsequent indication for OAT, at three academic hospitals were entered into a prospective registry, and baseline data and antithrombotic treatment at discharge were recorded. At the 1-year follow-up, we assessed the adherence to different OAT strategies and patients' adherence to their respective OAT. We noted OAT changes, reasons to change treatment, and factors that influence persistence to the prescribed OAT.
Results:
In patients discharged on OAT, we achieved a fatality corrected response rate of 73.3% (n=209). A total of 92% of these patients received OAT at the 1-year follow-up. We observed good adherence to both VKA and NOAC (VKA, 80.9%; NOAC, 74.8%; P=0.243) with a statistically nonsignificant tendency toward a weaker adherence to dabigatran. Disability at 1-year follow-up was an independent predictor of lower adherence to any OAT after multivariate analysis, whereas the choice of OAT did not have a relevant influence.
Conclusion:
One-year adherence to OAT after stroke is strong (>90%) and patients who switch therapy most commonly switch toward another OAT. The 1-year adherence rates to VKA and NOAC in secondary stroke prevention do not differ significantly between both therapeutic strategies.
Die endovaskuläre Behandlung (EVAR) des abdominellen Aortenaneurysmas (AAA) hat sich den vergangenen Jahren zur Standardtherapie etabliert. Die Vielzahl an verfügbaren Stentgrafts wird in der Regel in Zulassungsstudien und Registern, die die Gefahr eines Selektionsbias beinhalten, evaluiert und spiegelt oftmals den klinischen Nutzen nur unzureichend wider. Ziel dieser Arbeit war es zu evaluieren, ob unter klinischen Alltagsbedingungen die kurz- und mittelfristigen Ergebnisse nach Endurant® Stentgraftimplantation mit denen des 1262 Patienten umfassenden ENGAGE-Registers vergleichbar sind.
Diese Arbeit beinhaltet die Daten der ersten, konsekutiven 100 Patienten (91,0 % Männer und mittleres Patientenalter von 73,1 ± 8,4 Jahren), die im Zeitraum Februar 2009 bis August 2014 mit dem Endurant® Stentgraft (Medtronic, Inc., Minneapolis, MN, USA) an der Universitätsklinik Würzburg unter klinischen Alltagsbedingungen behandelt wurden. Präoperativ wies das Patientenkollektiv einen mittleren Aortenaneurysmadurchmesser von 57,2 mm ± 11,9 mm, eine mittlere proximale Aortenhalslänge von 27,8 mm ± 13,7 mm und einen mittleren proximalen Aortenhalsdurchmesser von 24,0 mm ± 3,4 mm auf. Die infrarenale Angulation betrug 22,0 ± 15,6 Grad und war signifikant unterschiedlich zu ENGAGE. Die klinische Alltagssituation, die diese Studie im Gegensatz zum großen, weltweiten ENGAGE-Register bietet, ergibt sich durch den Einschluss von Notfalleingriffen bei rupturierten AAA (5 %) und der Durchführung von operativen Ausbildungseingriffen an einer Universitätsklinik. Bezüglich der technischen und klinischen Erfolgsrate, sowie der Operationsdauer resultierten somit signifikante Unterschiede. Intraoperativ zeigten sich in 24 % ein Endoleak-Typ-II und in jeweils 3 % ein Endoleak-Typ-I bzw. Endoleak-Typ-III. Im Nachbeobachtungszeitraum verkleinerte sich der maximale Aneurysmadurchmesser in 43,9 % der Fälle um mehr als 3 mm und 7,3 % der Patienten dagegen wiesen eine Zunahme des Aneurysmadurchmessers auf. Die Reinterventionsrate lag im Patientenkollektiv bei 13,4 %. Die 30-Tages-Letalitätsrate lag mit 2 % über der des ENGAGE-Registers mit 1,3 %. EVAR mit dem Endurant®-Stentgraft ist bei sorgfältiger Einhaltung der „instruction for use“ auch außerhalb von prospektiven Studien und großen Registern eine sichere und effektive Behandlung. Große Register wie ENGAGE sind wichtig, jedoch nicht in allen Aspekten „real world“. Eine Überprüfung der Ergebnisse im klinischen Alltag ist somit weiterhin erforderlich.
Bei einem SHT handelt es sich um eine mechanische Schädigung des Hirngewebes, verursacht durch eine Gewalteinwirkung auf den Kopf. Diese initiale Schädigung des Hirngewebes weitet sich nachfolgend aus. Wirksame Therapien, um diese sekundären Pathomechanismen zu inhibieren, gibt es nicht. Sofern das SHT überlebt wird, ist es eine der häufigsten Ursachen für bleibende Behinderungen. Wichtige Pathomechanismen, welche zur Ausweitung der Hirnschädigung beitragen, sind das posttraumatische Hirnödem und Entzündungsreaktionen. Beides wird durch die Aktivierung des so-genannten Kallikrein-Kinin-Systems begünstigt. In der vorliegenden Arbeit wurde dieses System 1 Stunde nach experimentellem SHT durch die Applikation des C1-Inhibitors gehemmt und am nachfolgenden Tag die Auswirkungen bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Behandlung nach der Hirnverletzung zu einer Reduktion des Hirnödems und der Entzündungsreaktion führt. Die Bildung von Thromben in den Hirngefäßen ist geringer als in Kontrolltieren, vermutlich da der C1-Inhibitor auch die intrinsische Gerinnungs-kaskade hemmt. Insgesamt führt die Behandlung zu kleineren Hirnläsionen als in entsprechenden Kontrolltieren. Hiermit stellt der C1-Inhibitor ein potenzieller Therapieansatz bei SHT dar. Jedoch bleibt es offen, inwiefern sich diese Ergebnisse auf das menschliche SHT übertragen lassen.
Activation of the basal ganglia has been shown during the preparation and execution of movement. However, the functional interaction of cortical and subcortical brain areas during movement and the relative contribution of dopaminergic striatal innervation remains unclear. We recorded local field potential (LFP) activity from the subthalamic nucleus (STN) and high-density electroencephalography (EEG) signals in four patients with Parkinson’s disease (PD) off dopaminergic medication during a multi-joint motor task performed with their dominant and non-dominant hand. Recordings were performed by means of a fully-implantable deep brain stimulation (DBS) device at 4 months after surgery. Three patients also performed a single-photon computed tomography (SPECT) with [123I]N-ω-fluoropropyl-2β-carbomethoxy-3β-(4-iodophenyl)nortropane (FP-CIT) to assess striatal dopaminergic innervation. Unilateral movement execution led to event-related desynchronization (ERD) followed by a rebound after movement termination event-related synchronization (ERS) of oscillatory beta activity in the STN and primary sensorimotor cortex of both hemispheres. Dopamine deficiency directly influenced movement-related beta-modulation, with greater beta-suppression in the most dopamine-depleted hemisphere for both ipsi- and contralateral hand movements. Cortical-subcortical, but not interhemispheric subcortical coherencies were modulated by movement and influenced by striatal dopaminergic innervation, being stronger in the most dopamine-depleted hemisphere. The data are consistent with a role of dopamine in shielding subcortical structures from an excessive cortical entrapment and cross-hemispheric coupling, thus allowing fine-tuning of movement.
In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass aus uniparentalen, embryonalen
Stammzellen mit fehlender maternal geprägter Genexpression (AG-Zellen)
differenzierte neuronale Progenitorzellen (pNPCs) eine ähnliche neuronale
Kapazität wie wildtypische Progenitorzellen haben. Sie bilden nach
histomorphologischen Kriterien in vitro adulte Neurone mit Ausbildung eines
synaptischen Netzwerks. In elektrophysiologischen PatchClamp-
Untersuchungen wurde gezeigt, dass diese Zellen, ähnlich dem wildtypischen
Pendant, spannungsabhängige Natrium- und Kaliumkanälen besitzen, ein
negatives Membranpotential haben und bei Stimulation mit repetitiven
Aktionspotentialen reagieren. Nach Transplantation in einem Schädel-Hirn-
Trauma-Modell konnten nach drei Monaten in vivo Donorzellen mit neuraler
Morphologie und der Expression von jungen, neuronalen und glialen Proteinen
gefunden werden. Die Teratombildung ist im Vergleich zum Wildtyp unverändert,
eine maligne Entartung mit invasivem Wachstum oder ausgedehnter
Metastasierung konnte nicht gefunden werden. Aus AG-Zellen generierte
neuronale Progenitorzellen sind ein starkes Instrument, um neuronale
genomische Prägung zu untersuchen. Außerdem könnte die regenerative
Kapazität für eine patientenspezifische Zellersatztherapie genutzt werden.
Aufgrund seiner infausten Prognose und des häufigen Auftretens nimmt das GBM unter den Hirntumoren eine besondere Rolle ein. Viele intrazelluläre Signalwege und Tumormarker sind bereits gut erforscht und verstanden. Hierzu gehört auch der epigenetisch determinierte Methylierungsgrad des MGMT-Genpromotors. Die Bestimmung des MGMT-Status gehört bei allen Patienten mittlerweile zur Standarddiagnostik, um den Effekt der Radiochemotherapie auf den Tumor zu prognostizieren. Ist der MGMT-Genpromotor unmethyliert, haben alkylierende Substanzen wie TMZ nur einen geringen Effekt auf die Tumorzellen. Solche Patienten profitieren kaum von der Standardtherapie nach dem Stupp-Schema. Es sind jedoch Fälle aufgetreten, bei denen sich der Methylierungsgrad des MGMT-Genpromotors im Behandlungsverlauf der Patienten verändert hat.
Aufgrund dessen untersuchte ich in meiner Arbeit, ob man Änderungen im MGMT-Genmethylierungsstatus und in der MGMT-Genexpression auf mRNA-und Proteinebene unter Nachahmung der Standardtherapie experimentell auslösen kann. Mit den verwendeten Versuchsansätzen konnte ich in der Zellkultur keine Veränderungen feststellen. Lediglich auf mRNA-Ebene konnte nach 5 Tagen fraktionierter Bestrahlung bei der methylierten Zelllinie U87 eine leichte Steigerung der MGMT-mRNA-Expression verzeichnet werden. Diese Expressionssteigerung stand allerdings nicht im Zusammenhang mit einer Änderung des MGMT-Methylierungsstatus und spiegelte sich auch nicht auf Proteinebene wider.
Dieses Ergebnis lässt weitere Forschungen in die Richtung der therapieinduzierten Änderungen am MGMT-Genpromotor sinnvoll erscheinen, um letztendlich die Therapie am Patienten effektiver und individueller zu gestalten und das mediane Überleben sowie dieLebensqualität unter der Behandlung vor allem für Patienten mit unmethyliertem MGMT-Genpromotor zu verbessern.
In der hier vorliegenden Arbeit konnte zum ersten Mal eine Reduktion der Aktivität des PDHC in der Frühphase nach einer SAB im Tierversuch in der Ratte gezeigt werden. Da der PDHC bei der effizienten aeroben Energiegewinnung durch die Einschleusung von Pyruvat in den Zitratzyklus, den entscheidenden Enzymkomplex darstellt, könnte eine Aktivitätsminderung des PDHC ein möglicher Faktor für einen sekundären Hirnschaden und neuronalen Zellschaden nach einer SAB sein. Dass der lange als entscheidend für das schlechte Outcome von SAB-Patienten verantwortlich gemachte verzögerte Vasospasmus nach einer SAB alleine nicht für den sekundären Hirnschaden im Rahmen dieser Erkrankung herhalten kann, wird dadurch unterstrichen, dass der Vasospasmus mittlerweile gut therapiert werden kann, diese Therapie das Outcome der SAB aber nicht signifikant verbessert hat. Eine metabolische Komponente des sekundären Hirnschadens, möglicherweise kombiniert mit einer arteriellen Vasokonstriktion, sollte nach den Ergebnissen dieser Studie durchaus in Betracht gezogen werden. Die Ergebnisse stellen den PDHC als mögliches Ziel für eine neuroprotektive Therapie der SAB heraus. Eine suffiziente Stimulierung des PDHC oder ein Schutz des Enzymkomplexes vor Inaktivierung oder Schädigung könnte in der Frühphase der SAB protektiv wirken. Die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit sind somit von klinischer Relevanz und sollten Anlass zu weiteren, auch klinischen Studien im Bereich der Funktionsbeeinflus-sung des PDHC geben. Weiterhin scheint eine Untersuchung weiterer metabolischer Schritte gewinnbringend, um weitere mögliche Angriffspunkte einer gezielten Therapie zu identifizieren.
Object:
Several previous studies reported metabolic derangements and an accumulation of metabolic products in the early phase of experimental subarachnoid hemorrhage (SAH), which may contribute to secondary brain damage. This may be a result of deranged oxygen utilization due to enzymatic dysfunction in aerobic glucose metabolism. This study was performed to investigate, if pyruvate dehydrogenase enzyme (PDH) is affected in its activity giving further hints for a derangement of oxidative metabolism.
Methods:
Eighteen male Sprague-Dawley rats were randomly assigned to one of two experimental groups (n = 9): (1) SAH induced by the endovascular filament model and (2) sham-operated controls. Mean arterial blood pressure (MABP), intracranial pressure (ICP), and local cerebral blood flow (LCBF; laser-Doppler flowmetry) were continuously monitored from 30 min before until 3 h after SAH. Thereafter, the animals were sacrificed and PDH activity was measured by ELISA.
Results:
PDH activity was significantly reduced in animals subjected to SAH compared to controls.
Conclusion: The results of this study demonstrate for the first time a reduction of PDH activity following SAH, independent of supply of substrates and may be an independent factor contributing to a derangement of oxidative metabolism, failure of oxygen utilization, and secondary brain damage.
Background:
Traumatic brain injury (TBI) is a devastating neurological condition and a frequent cause of permanent disability. Posttraumatic inflammation and brain edema formation, two pathological key events contributing to secondary brain injury, are mediated by the contact-kinin system. Activation of this pathway in the plasma is triggered by activated factor XII. Hence, we set out to study in detail the influence of activated factor XII on the abovementioned pathophysiological features of TBI.
Methods:
Using a cortical cryogenic lesion model in mice, we investigated the impact of genetic deficiency of factor XII and inhibition of activated factor XII with a single bolus injection of recombinant human albumin-fused Infestin-4 on the release of bradykinin, the brain lesion size, and contact-kinin system-dependent pathological events. We determined protein levels of bradykinin, intracellular adhesion molecule-1, CC-chemokine ligand 2, and interleukin-1β by enzyme-linked immunosorbent assays and mRNA levels of genes related to inflammation by quantitative real-time PCR. Brain lesion size was determined by tetrazolium chloride staining. Furthermore, protein levels of the tight junction protein occludin, integrity of the blood-brain barrier, and brain water content were assessed by Western blot analysis, extravasated Evans Blue dye, and the wet weight-dry weight method, respectively. Infiltration of neutrophils and microglia/activated macrophages into the injured brain lesions was quantified by immunohistological stainings.
Results:
We show that both genetic deficiency of factor XII and inhibition of activated factor XII in mice diminish brain injury-induced bradykinin release by the contact-kinin system and minimize brain lesion size, blood-brain barrier leakage, brain edema formation, and inflammation in our brain injury model.
Conclusions:
Stimulation of bradykinin release by activated factor XII probably plays a prominent role in expanding secondary brain damage by promoting brain edema formation and inflammation. Pharmacological blocking of activated factor XII could be a useful therapeutic principle in the treatment of TBI-associated pathologic processes by alleviating posttraumatic inflammation and brain edema formation.