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Als die häufigste tödliche Tumorerkrankung weltweit ist das Lungenkarzinom mit einer sehr schlechten Prognose verbunden. Eine Behandlungsoption für Lungenadenokarzinome, die eine aktivierende EGFR-Mutation aufweisen, ist der orale EGFR-TKI Gefitinib (Iressa®, ZD1839). Die Resistenzentwicklung von Tumoren gegen diese Therapie stellt ein großes klinisches Problem dar. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Dosis-Wirkungs-Beziehung von Gefitinib, sowie die Entwicklung von Resistenzen in einem etablierten humanen 3D Lungentumormodell zu untersuchen und dieses Testsystem für eben diese Fragestellungen zu validieren. Vorliegende Arbeit bestätigt, dass pharmakologische Untersuchungen in Zellkulturen häufig zu einer Überschätzung des Behandlungserfolges führen. Das verwendete Modell entspricht mehr den in vivo Bedingungen. In dieser Arbeit wurden zwei ATP-Zellvitalitätsassays für die statischen 3D Lungentumormodelle etabliert und erfolgreich angewendet. Dabei zeigte sich eine konzentrationsabhängige Wirkung von Gefitinib auf das Wachstum, die Proliferation, die Apoptose, die Markerexpression sowie die Signalwegsaktivierungen. Im statischen 3D Lungentumormodell lag der IC50-Wert zwischen 0,05-0,1 µM Gefitinib welches den Werten aus klinischen Beobachtungen entspricht. Auch der in der Klinik bereits nach wenigen Stunden eintretende zeitliche Effekt von Gefitinib konnte in unserem Modell bestätigt werden. Eine dynamische Kultivierung der Lungentumorzellen, mit von Scherkräften verursachtem schnellerem Zellwachstum, führte zu einer weiteren Annährung an die klinischen Gegebenheiten. Das Netzwerk der Gefitinib-Wirkung auf die EGFR-Signalkaskade wurde in unserem Modell charakterisiert. Die Betrachtung einer resistenten Zell-Subpopulation zeigte einen Resistenzmechanismus über eine Epitheliale-Mesenchymale-Transition. Zusätzlich wurde versucht, eine neue medikamenten-resistente Zell-Subpopulation zu generieren. Das beschriebene 3D Lungentumormodell ermöglicht richtungsweisende Untersuchungen zu Dosis-Wirkungs-Beziehung von Gefitinib. Ansätze für eine weitere Optimierung des Modells wurden herausgearbeitet.

Der postoperative Apoplex ist eine der folgenschwersten Komplikationen unter kardiochirurgischen Patienten. Das Vorliegen einer schweren Atheromatose der Aorta ascendens gilt in diesem Zusammenhang als einer der Hauptrisikofaktoren. Die Anpassung des operativen Vorgehens unter Schonung der pathologisch veränderten Hauptschlagader stellt eine Möglichkeit zur Reduktion der postoperativne Mortalität und Morbidität dar. Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit dem perioperativen Outcome unter Patienten mit einer Porzellanaorta, bei denen ein aortenschonendes Bypassverfahren unter Umgehung einer aortalen Klemmung der verkalkten Hauptschlagader angewandt wurde. Der Fokus liegt hierbei insbesondere auf dem postoperativen neurologischen Outcome. Hierzu wurde das kurz- und langfristige Outcome von insgesamt 40 Patienten analysiert, die sich bei vorliegender Porzellanaorta zwischen dem 01.06.2008 und dem 01.06.2013 an der Klinik für Thorax-, Herz- und Thorakale Gefäßchirurgie der Universitätsklinik Würzburg einer alternativen, aortenschonenden operativen koronaren Revaskularisation unterzogen. Zum Vergleich wurde das perioperative Outcome mit einem nach Geschlecht und Alter gematchten Kollektiv in doppelter Gruppenstärke erhoben, bei dem bei fehlender Atheromatose der Aorta ascendens ein konventioneller Herzbypasseingriff durchgeführt wurde. Unter den 40 Patienten mit detektierter Porzellanaorta wurden 26 Patienten nach dem Off-Pump Beating-Heart (OPCAB) Verfahren und 14 Patienten nach dem On-Pump Beating-Heart (ON-BH) Verfahren operiert. Die Datenerhebung bestand aus einer retrospektiven Erhebung prä-, intra- und postoperativer Parameter aus der elektronischen Patientenakte. Zudem wurden bei vorliegender Porzellanaorta Langzeitdaten mittels eines Telefoninterviews akquiriert. Die Studie konnte aufzeigen, dass Patienten mit einer Porzellanaorta sowohl aufgrund der Porzellanaorta als auch aufgrund einiger Komorbiditäten ein kardiochirurgisches Hochrisikokollektiv darstellen. So zeigte sich eine signifikante Häufung für das Vorliegen einer extrakardialern Arterienerkrankung (pAVK, Carotisstenose), dem Auftreten eines Apoplex in der Vergangenheit, eines fortgesetzten Nikotinabusus und einer chronischen Lungenerkrankung. Dieses Hochrisikokollektiv zeichnete sich auch durch signifikant höhere STS-Scores und einen deutlich höheren EuroScore II aus. Bezüglich der postoperativen 30-Tage Mortalität und Apoplexinzidenz zeigten sich keine signifikanten Unterschiede. Es ließ sich jedoch eine nicht-signifikante Häufung der Apoplexraten bei Vorliegen einer Porzellanaorta (7,5% vs. 1,3%, p=0,072) erkennen. Hingegen ergab sich eine signifikante Häufung der gesamtneurologischen Komplikationen bei vorliegender Porzellanaorta (40% vs. 10%, p<0,001). Dieser signifikante Unterschied begründete sich auf der signifikanten Häufung eines postoperativen Delirs (30% vs. 8,8%, p=0,03). Insgesamt zeigte sich zudem eine signifikant höhere Rate an inkompletten Revaskularisationen (10% vs. 0%, p=0,004), postoperativ neu aufgetretener dialysepflichtiger Niereninsuffizienzen (10% vs. 0%, p=0,004) und postoperativ neu aufgetretenen Herzrhythmusstörungen (62,5% vs. 31,3%, p=0,001) bei vorliegender Porzellanaorta. Der Vergleich unter den zwei aortenschonenden Operationsmethoden (OPCAB vs. ON-BH) offenbarte eine nicht-signifikante Häufung der Apoplexinzidenz unter Einsatz der Off-Pump Methode (11,5% vs. 0%, p=0,186) bei jedoch signifikant geringerem Auftreten einer postoperativen anderen neurologischen Komplikation, die nicht einem postoperativen Apoplex entsprach (19,2% vs. 57,1%, p=0,015). Bei Einsatz einer aortenschonenden Operationsmethode, die eine Manipulation der Aorta ascendens gänzlich vermied (Anaortic-Technique, n=12) zeigte sich trotzdem eine nicht-signifikante Häufung des postoperativen Apoplex gegenüber den Porzellanaortapatienten, bei denen eine aortale Manipulation stattfand (16,7% vs. 3,6%, p=0,150) bei jedoch deutlich niedrigerer Delirinzidenz (8,3% vs. 39,3, p=0,05). Insgesamt zeigt die Studie, dass Patienten mit einer Porzellanaorta trotz aortenschonender Operationsmethoden ein signifikant schlechteres gesamtneurologisches Outcome aufweisen mit insbesondere höherer postoperativer Delirinzidenz. Folglich sollten Maßnahmen zur Delirprävention insbesondere für dieses Kollektiv etabliert werden. Patienten mit gesicherter Porzellanaorta und notwendiger Koronarrevaskularisation bedürfen einer interdisziplinären Begutachtung. Hierbei sollten auch die perkutane Intervention, der konservative Ansatz und eine Hybrid-Revaskularisation diskutiert werden.

The molecular chaperone Hsp90 facilitates the folding and activation of a wide array of structurally and functionally diverse client proteins. Hsp90 presents a central node of protein homeostasis and is frequently involved in the development of many human diseases. Although Hsp90 is a promising target for disease treatment, the mechanism by which Hsp90 facilitates client recognition and maturation is poorly understood. The shape of the homodimeric protein resembles a molecular clamp that opens and closes in response to binding and hydrolysis of ATP. Structural studies reveal a network of distinct local conformational rearrangements that coordinate the slow transition into the hydrolysis-active, closed state configuration (time order of minutes). However, the kinetics of local conformational changes remain elusive because spectroscopic tools that can detect them have been missing so far. Fluorescence quenching of extrinsic fluorophores by the natural amino acid Tryptophan is based on a photoinduced electron transfer (PET) reaction, which requires sub-nanometer contact between fluorophore and Tryptophan. This quenching mechanism has been developed into a 1-nm spectroscopic tool for the detection of rapid protein folding dynamics. Within the scope of this doctoral thesis, PET-reporter systems were designed to investigate the kinetics of local conformational motions that are part of the mechanistic core of the Hsp90 chaperone cycle. ATP-triggered kinetics of closure of the ATP-lid as well as swapping of the N-terminal ß-strand across subunits and association of the N-terminal and middle-domain were estimated in solution. Bulk experiments revealed that local motions occur on similar timescales and are in good agreement with the ATP-hydrolysis rate. Functional mutations demonstrated that local motions act cooperatively. Furthermore, the lid was shown to close via a two-step process consisting of a rapid lid-reconfiguration in direct response to ATP-binding, followed by slow closure of the lid. The co-chaperone Aha1 seems to act early in the chaperone cycle by remodelling of the lid and by stabilization of apo Hsp90 in a NM-domain pre-associated conformation. A two-colour single-molecule PET microscopy method was developed to observe local motions at remote positions simultaneously and in real-time. Thus, directionality within the network of local conformational changes could be revealed. In a first attempt, the feasibility of detecting PET-complexes on the single-molecule surface was tested on Hsp90 constructs that report on only one motion (one-colour single-molecule PET microscopy). PET-quenched complexes could be distinguished from photobleached fluorophores through oxidation by molecular oxygen, resulting in fluorescence recovery. In two-colour experiments, a dimmed state was identified for PET-quenched complexes, but not for all of the used PET-reporter systems. Results suggest that local motions occur simultaneously within the time-resolution of the experiment (0.3 sec). Furthermore, bi-exponential kinetics of transition into the closed clamp configuration indicate a more complex mechanism of clamp-closure than of clamp-opening, which could be well described by a mono-exponential function.

Background A subset of patients with neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD) has been shown to be seropositive for myelin oligodendrocyte glycoprotein antibodies (MOG-IgG). Objective To describe the epidemiological, clinical, radiological, cerebrospinal fluid (CSF), and electrophysiological features of a large cohort of MOG-IgG-positive patients with optic neuritis (ON) and/or myelitis (n = 50) as well as attack and long-term treatment outcomes. Methods Retrospective multicenter study. Results The sex ratio was 1:2.8 (m:f). Median age at onset was 31 years (range 6-70). The disease followed a multiphasic course in 80% (median time-to-first-relapse 5 months; annualized relapse rate 0.92) and resulted in significant disability in 40% (mean follow-up 75 ± 46.5 months), with severe visual impairment or functional blindness (36%) and markedly impaired ambulation due to paresis or ataxia (25%) as the most common long-term sequelae. Functional blindness in one or both eyes was noted during at least one ON attack in around 70%. Perioptic enhancement was present in several patients. Besides acute tetra-/paraparesis, dysesthesia and pain were common in acute myelitis (70%). Longitudinally extensive spinal cord lesions were frequent, but short lesions occurred at least once in 44%. Fourty-one percent had a history of simultaneous ON and myelitis. Clinical or radiological involvement of the brain, brainstem, or cerebellum was present in 50%; extra-opticospinal symptoms included intractable nausea and vomiting and respiratory insufficiency (fatal in one). CSF pleocytosis (partly neutrophilic) was present in 70%, oligoclonal bands in only 13%, and blood-CSF-barrier dysfunction in 32%. Intravenous methylprednisolone (IVMP) and long-term immunosuppression were often effective; however, treatment failure leading to rapid accumulation of disability was noted in many patients as well as flare-ups after steroid withdrawal. Full recovery was achieved by plasma exchange in some cases, including after IVMP failure. Breakthrough attacks under azathioprine were linked to the drug-specific latency period and a lack of cotreatment with oral steroids. Methotrexate was effective in 5/6 patients. Interferon-beta was associated with ongoing or increasing disease activity. Rituximab and ofatumumab were effective in some patients. However, treatment with rituximab was followed by early relapses in several cases; end-of-dose relapses occurred 9-12 months after the first infusion. Coexisting autoimmunity was rare (9%). Wingerchuk’s 2006 and 2015 criteria for NMO(SD) and Barkhof and McDonald criteria for multiple sclerosis (MS) were met by 28%, 32%, 15%, 33%, respectively; MS had been suspected in 36%. Disease onset or relapses were preceded by infection, vaccination, or pregnancy/delivery in several cases. Conclusion Our findings from a predominantly Caucasian cohort strongly argue against the concept of MOG-IgG denoting a mild and usually monophasic variant of NMOSD. The predominantly relapsing and often severe disease course and the short median time to second attack support the use of prophylactic long-term treatments in patients with MOG-IgG-positive ON and/or myelitis.

Context: Hypothalamic obesity, cardiovascular disease (CVD), and relapse/progression have a major impact on prognosis in childhood-onset craniopharyngioma (CP). We analyzed nuchal skinfold thickness (NST) on magnetic resonance imaging performed for follow-up monitoring as a novel parameter for body composition (BC) and CVD in CP. Objective: The objective of the study was to identify the association of NST with body mass index (BMI), waist to height ratio (WHtR), functional capacity, and blood pressure (BP) in CP and controls. Design: This was a cross-sectional and longitudinal prospective study in CP patients. Setting: The study was conducted at HIT-Endo, KRANIOPHARYNGEOM 2000/2007. Patients: Participants included 94 CP patients and 75 controls. Interventions: There were no interventions. Main Outcome Measures: Association of NST with BC and BP in 43 CP and 43 controls was measured. Results: NST correlated with BMI SD score (SDS; r = 0.78; P = .001; n = 169) and WHtR (r = 0.85; P = .001; n = 86) in the total cohort and CP patients (NST-BMI SDS: r = 0.77, P = .001, n = 94); NST-WHtR: r = 0.835, P = .001, n = 43) and controls (NST-BMI SDS: r = 0.792, P = .001, n = 75; NST-WHtR: r = 0.671, P = .001, n = 43). In CP, systolic BP correlated with NST (r = 0.575, P = .001), BMI SDS (r = 0.434, P = .004), and WHtR (r = 0.386, P = .011). Similar results were observed for diastolic BP in CP. In multivariate analyses, NST had a predictive value for hypertension in postpubertal CP and controls (odds ratio 6.98, 95% confidence interval 1.65, 29.5], P = .008). During a longitudinal follow-up, changes in NST correlated with changes in BMI SDS (P = .001) and WHtR (P = .01) but not with changes in BP and functional capacity. Conclusions: Because monitoring of magnetic resonance imaging and BC is essential for follow-up in CP, NST could serve as a novel and clinically relevant parameter for longitudinal assessment of BC and CVD risk in CP.