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Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Etablierung des Modells „Ratte-anti-Schwein“ zur xenogenen Transplantation mikroverkapselter Langerhans-Inseln. Funktionelle und histologische Analysen geben Auskunft über das Schicksal der Inselzell-Transplantate in den diabetischen Ratten. Isolierung, Kultivierung und die Mikroverkapselung der porzinen Langerhans-Inseln mit hochreinen Alginaten erfolgen in der eigenen Arbeitsgruppe. 8-12 Wochen alte, männliche Wistar Ratten wurden mittels Streptozotozin (STZ) diabetisiert und erhielten mikroverkapselte porzine Langerhans-Inseln unter die linke Nierenkapsel und intraperitoneal. Weder vor noch nach Transplantation erfolgte eine medikamentöse Immunsuppression. Zur Beurteilung des metabolischen Verlaufes wurden nach Transplantation regelmässig Blutzuckerwerte und Gewicht bei den Empfängertieren bestimmt. Zusätzlich erfolgte der orale Glukose-Toleranztest. Zur histologischen und immunhistochemischen Beurteilung wurden Leber, Pankreas, beide Nieren, Magen, Dünndarm, Dickdarm, Omentum, Mesenterium, sowie intra-peritoneal verbliebene Mikrokapseln explantiert. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: 1.In-Vitro-Funktionsanalysen porziner Langerhans Inseln zeigten, dass diese nach Glukose-Stimulation Insulin reguliert freisetzen. Eine Langzeitkultur der Inseln wirkt sich nachteilig auf die Inselfunktion aus. Durch Zugabe von Nicotinamid zum Kulturmedium kann die Inselfunktion restauriert und somit eine Verbesserung der Inselvitalität erzielt werden. Nach der Isolierung der porzinen Langerhans-Inseln erfolgte deren 1-2 tägige Kultivierung unter sterilen Bedingungen und unter Zusatz von Nicotinamid zum Kulturmedium. Sodann wurden die porzinen Langerhans-Inseln mit hochreinem Barium-Alginat mikro-verkapselt und erneut für 24 Stunden steril in selbigem Medium kultiviert. Kurz vor der Transplantation wurde eine weitere Vitalitätsprüfung der mikroverkapselten Langerhans-Inseln durchgeführt. So wurde gewährleistet, dass nur ausreichend vitale Transplantate übertragen wurden. 2.Um die Sicherheit der STZ-Behandlung zur Diabetesinduktion einschätzen zu können, wurde eine Kontrollgruppe von Wistar Ratten mit STZ behandelt und sodann deren Blutzucker- und Gewichtsverläufe über mehrere Tage, in einem Fall sogar bis zu 75 Tagen dokumentiert. Bei keinem Tier kam es zu einer spontanen Normalisierung der Blutzucker- und Gewichtswerte. Mittels immunhistochemischer Insulinfärbung am Pankreas dieser Tiere wurden keine restliche Insulin-positive Zellen identifiziert. Damit war sichergestellt, dass STZ einen stabilen Diabetes induziert. 3.Die Transplantation mikroverkapselter Langerhans-Inseln führte bei Empfängertieren zu Normoglykämien unterschiedlicher Dauer. Bereits 24 Stunden nach erfolgreicher Trans-plantation zeigten die Empfängertiere in der Regel physiologische Blutzuckerwerte. Die typischen Symptome des Diabetes mellitus, wie Polyurie und Polydipsie wurden nicht mehr beobachtet und es konnte in der folgenden Zeit eine deutliche Gewichtszunahme verzeichnet werden. Bei einigen Empfängertieren kam es nach Transplantation der mikroverkapselten Langerhans-Inseln nicht zur Normoglykämie. Drei Gruppen kristallisierten sich heraus: (a) Empfängertiere mit primärer Non-Funktion des Transplantates, (b) Em-fängertiere mit Transplantat-Kurzzeitfunktion (Transplantat-Funktion bis zu 20 Tagen) und (c) Empfängertiere mit Transplantat-Langzeitfunktion (Transplantat-Funktion mehr als 20 Tage und bis zu mehr als 500 Tagen). Im Vergleich dazu wurden auch Wistar Ratten mit unverkapselten porzinen Langerhans-Inseln transplantiert. Hier zeigte sich stets eine fehlende bzw. nur wenige Tage andauernde Transplantatfunktion. Bei erfolgreich transplantierten Empfängertieren mündete die orale Glukosebelastung in einer physiologischen Blutzuckerregulation. Diese unterschied sich nicht von jener gesunder Kontrolltiere. 4.Nach dem Versagen der Transplantatfunktion erfolgten Organentnahmen und makroskopische Inspektionen: Sie zeigten die Unversehrtheit der abdominellen Organe und die Unversehrtheit der transplantierten Mikrokapseln. Die Mikrokapseln waren in nahezu allen Fällen stark kapillarisiert. Die histologischen Untersuchungen der explantierten Mikro-kapseln zeigten unterschiedlich stark ausgeprägte Fibrosierungen der Mikrokapseln, sowie Infiltrationen von CD4+ und CD8+ T-Zellen, Makrophagen, Granulozyten, NK-Zellen und Fibroblasten im interkapsulären Spalt. Insulinfärbungen der Pankreata der Empfängertiere zeigten nur wenige bzw. keine Insulin-positiven Zellen, was einerseits die zuverlässige Wirkung des STZ bestätigt, andererseits für die Wirkung des transplantierten Gewebes spricht. 5.Die Implantation leerer Alginat-Mikrokapseln für bis zu 250 Tage und deren anschliessende histologische Untersuchung zeigte, dass hier keine Fibrosierungen und nur ein ge-ringer Besatz mit Empfängerzellen stattfindet – im Gegensatz zu Mirokapseln, die porzine Langerhans-Inseln enthalten. Damit konnte gezeigt werden, dass das Kapselmaterial per se biokompatibel ist. Die Transplantation von Langerhans-Inseln stellt eine attraktive Möglichkeit der Therapie des Typ I Diabetes mellitus dar. Durch Mikoverkapselung des Gewebes kann dieses vom Emp-fänger-Immunsystem abgeschirmt werden und so kann auf die herkömmliche Immunsuppressiva nach Transplantation verzichtet werden. Die xenogene Transplantation von Langerhans-Inseln des Schweins bietet zudem die Möglichkeit, den gravierenden Mangel an menschlichen Spenderorganen zu überwinden. Die verbesserte Isolierung der porzinen Inseln ist ein wesent-licher Beitrag zu diesem Transplantations-Konzept. Im experimentellen Rattenmodell konnte gezeigt werden, dass nach Transplantation mikroverkapselter porziner Langerhans-Inseln eine dauerhafte Normalisierung der Blutzuckerwerte möglich ist. Weitere Untersuchungen müssen nun dazu beitragen, die Transplantation der xenogenen Langerhans-Inseln noch effizienter zu machen, damit sich dieses Verfahren in Zukunft zu einer leicht zu handhabenden und sicheren Therapieoption für Typ I Diabetiker entwickeln kann.
Erkrankungen der Nebenschilddrüsen stellen sich pathophysiologisch als Hyper- oder Hypoparathyreoidismus dar. Beim Hypoparathyreoidismus, der auf einer Nebenschilddrüsenunterfunktion basiert, wird zu wenig oder kein Parathormon gebildet. Infolgedessen kommt es pathophysiologisch zu einer Hypokalzämie und Hyperphosphatämie. Das Blut ist übersäuert, und die Betroffenen leiden unter Tetanie mit Stimmritzenkrampf und Pfötchenstellung aufgrund einer erhöhten neuromuskulären Erregbarkeit der Skelettmuskulatur. Längerfristige Folgen können eine gestörte Zahnentwicklung, trockene Haut, Katarakt („Tetaniestar“) und Haarausfall sein. Seltener wird eine Verkalkung der Stammganglien mit einhergehender geistiger Retardierung beobachtet. Diese Symptome unterstreichen, dass es sich bei einem un¬behandelten Hypoparathyreoidismus um eine schwerwiegende, in einigen Fällen sogar lebensbedrohliche Erkrankung handelt. Ursache einer solchen Nebenschilddrüsenunterfunktion sind oft medizinische Eingriffe, so z. B. Bestrahlungen oder Schilddrüsenoperationen, wie die radikale Thyreoidektomie aufgrund maligner Neoplasmen. Gerade in den Staaten der ehemaligen Sowjetunion, hauptsächlich in Russland, Weißrussland und der Ukraine, sind derzeit zahlreiche Fälle des Hypoparathyreoidismus bekannt. Ursache hierfür war die verheerende Reaktorkatastrophe in Tschernobyl im Jahre 1986. Die durch die hohe Strahlenexposition induzierten Schilddrüsentumore mussten oftmals radikal chirurgisch entfernt werden, wobei häufig die Nebenschilddrüsen nicht erhalten wurden. Die vorliegende Arbeit befasst sich im Wesentlichen mit der Frage, ob eine kurzfristige immunsuppressive Behandlung die Abstoßung von primär nicht-vaskularisierten Nebenschilddrüsentransplantaten verhindert. Nach aktuellen Erkenntnissen führt eine kurzfristige, d.h. eine weniger als drei Monate dauernde niedrigdosierte immunsuppressive Therapie nicht zu den gefürchteten Nebenwirkungen. Diese Strategie ist zwar für vaskularisierte Großorgane wie Niere, Leber oder Herz nicht anwendbar, doch sind gegenwärtig keine Informationen vorhanden, ob nicht-vaskularisierte allogene Nebenschilddrüsentransplantate durch ein solches immunsuppressives Regime vor der Ab¬stoßung geschützt werden. Um dies zu untersuchen, wurden Therapieansätze an transplantierten hypokalzämischen Lewis-Ratten getestet, die zuvor allogene Nebenschilddrüsentransplantate erhalten hatten. Darüber hinaus sollte für das Experimentalmodell Ratte die Frage geklärt werden, inwieweit der Transplantationsort, Glutaeusmuskel oder Nierenkapsel, die Wirkung der Immunsuppression beeinflusst.
In der vorliegenden Arbeit wurden postoperative Beinachsenaufnahmen nach Implantation einer CPR-Knieprothese begutachtet. Es galt dabei die Frage zu klären, ob die Ausrichtung des femoralen Implantates allein nach der Kollateralbandspannung ein korrektes Alignment des Beines ermöglicht. In dieser Arbeit wurde ein Quotient eingeführt, der eine exakte Beschreibung des Traglinienverlaufes im Bereich des Kniegelenkes zulässt. Dieser „Plateau-Quotient“ korreliert hervorragend mit dem frontalen Kniegelenkswinkel (R=96,9%), und ist damit ein geeignetes Werkzeug, eine Kniegelenksdeformität zu beschreiben. Der Mittelwert der postoperativen anatomischen Beinachsen entspricht dem in der Literatur und in Lehrbüchern der Anatomie angegebenen Wert des frontalen Kniewinkels von 175°. Die Streuung der Werte (165°-186°; Standardabweichung 3,96° ) ist ebenfalls vergleichbar. Die postoperativ resultierende Beinachse bei Implantation einer CPR-Knieprothese mit alleiniger Ausrichtung nach der Kollateralbandspannung ist offensichtlich mit der klassischen, anatomischen Resektion anhand eines definierten Valguswinkels vergleichbar. Ob diese Orientierung der Prothesenimplantation nach der Spannung der Kollateralbänder auch – wie theoretisch postuliert – klinisch stabilere Kniegelenke als bei Orientierung anhand der Achsenverhältnisse ergibt und ob sich dieser Vorteil in einer Verbesserung der Langzeitergebnisse niederschlägt, muss dringend durch weitere Studien untersucht werden.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluß operativ versorgter abdomineller Aneurysmarupturen auf die Lebensqualität zu evaluieren. Als Kontrollgruppe dienten zum einen Patienten mit elektiv operierten Aortenaneurysmen, zum anderen die gesunde Normalbevölkerung. Des weiteren sollten Faktoren, die das postoperative Überleben nach Aneurysmaruptur beeinflussen können untersucht werden. 35 von 52 Patienten (67,3%) wurden am Tag der Primärdiagnose im Rupturstadium operiert. Bei 17 war das Aneurysma bereits bekannt. Zwischen Primärdiagnose und Ruptur vergingen durchschnittlich 10,5 Monate. Es lagen 42 infrarenale (80,8%) und 9 interrenale (17,3%) Aneurysmen vor. Bei 45 Patienten (86,5%) fand sich eine retroperitoneale Blutung, bei einem eine aortovavale und bei einem eine aortoenterische Fistel. Zwei Aneurysmen (3,8%) rupturierten in die freie Bauchhöhle. Fünf Patienten verstarben vor Erfassung der Rupturform. 46 (88,5%) von 52 Patienten konnten operiert werden. Hierbei wurde 17-mal eine Rohrprothese (37%), 16-mal eine aortobiiliakale (34,8%) und 13-mal (28,3%) eine aortobifemorale Prothese verwendet. Die 30-Tage-Letalität betrug 43,5%. Das mittlere Überleben lag im Gesamtbeobachtungszeitraum (maximal 98,5 Monate) bei 27,3 Monaten, das mediane Überleben bei 1,27 Monaten, d.h. die Hälfte der Patienten überlebte weniger als 40 Tage. Die durchschnittliche Operationsdauer lag bei 163 Minuten. Weder die Art des operativen Eingriffs, die Bekanntheit der Primärdiagnose, Revisionseingriffe noch die Lokalisation des Aneurysmas hatten Einfluß auf das Überleben. Dies traf lediglich für die Art des operativen Vorgehens zu. Bei der Verwendung einer aortobiiliakalen Prothese wurden die besten Ergebnisse erzielt. Ein signifikanter Einfluß auf die 30-Tage-Letalität konnte auch für den Ausbildungsstand des Operateurs ermittelt werden.Von allen erhobenen Risikofaktoren hatte nur der Hypertonus signifikanten Einfluß auf das Überleben. Die 30-Tage-Überlebenskurve wird auch durch das Alter bei Operation beeinflusst. Ein Alter über 75 Jahren wirkte sich negativ aus. Hinsichtlich aufgetretener postoperativer Komplikationen konnte in unserem Patientkollektiv kein Einfluß auf das Überleben ermittelt werden. Lediglich das akute Nierenversagen verfehlte knapp das Signifikanzniveau. Auch Durchmesser und Längenausdehnung hatten keine Auswirkung. Insgesamt konnten Daten von 37 Patienten bzgl. der Lebensqualität erhoben werden. Diese wurden in zwei Gruppen unterteilt. Von den 52 Patienten mit Aneurysmaruptur lebten zum Zeitpunkt der Untersuchung noch 11. 8 waren bereit, an der Studie teilzunehmen. Bei 29 Patienten war ein elektiver Eingriff erfolgt. Das Durchschnittsalter bei Operation lag in der Patientengruppe mit Ruptur bei 73,2 (55-86) Jahren. Die Patienten mit elektivem Eingriff waren durchschnittlich 72,1 (50-81) Jahre. In beiden Gruppen waren zwei Frauen. Die Lebensqualität wurde anhand der allgemein gesundheitsbezogenen Fragebögen SF-36, NHP, WHOQOL und HADS-d von den Patienten selbst eingeschätzt. Patienten mit Aneurysmaruptur waren v.a. in der Mobilität, Energie und bei der Bewältigung von Alltagsaufgaben stärker eingeschränkt als Patienten mit elektivem Eingriff. Hinsichtlich „Angst“ und „Depressivität“ ergaben sich keine Unterschiede.Die Elektivgruppe unterschied sich nicht von der gesunden Normalbevölkerung. Patienten mit Aneurysmaruptur schnitten in den Bereichen „Mobilität“, „Alltag“ und „Energie“ schlechter ab als die gesunde Normalbevölkerung. Außerdem ergaben sich im HADS-d schlechtere Werte in der Subskala „Angst“.
Es wurden 6 verschiedene Brustimplantate mit unterschiedlichen Füllmaterialien auf ihre Strahlendurchlässigkeit geprüft. Ein Implantat mit dem Füllmaterial Sojaöl, zwei mit Silikon, davon eins mit Polyurethanbeschichtung und zwei mit PVP- Hydrogel gefüllt. Zur Simulation von in vivo - Bedingungen wurde weibliches Brustgewebe, welches bei Mammareduktionen gewonnen wurde, verwendet. Außerdem ein Phantom welches Tumorgewebe, Mikrokalk und fibröse Veränderungen imitieren sollte. Nach Durchführung der Mammographien mit 16 verschiedenen Gewebetaschen wurden die optischen Dicheten für die einzelnen Implantate mit einem Densitometer ermittelt (objektiv quantitative Auswertung) und desweiteren fünf Radiologen in einem Doppelblindverfahren vorgelegt (subjektiv qualitative Auswertung). Es zeigt sich signifikant höhere Strahlendurchlässigkeit für Sojaöl und PVP als Füllmaterial.
Heutige Therapieformen können dem Anspruch einer spezifischen Unterdrückung der Immunreaktion gegen das Transplantat bislang nicht gerecht werden. Langfristiges Ziel muss es sein, ausschließlich die T-Lymphozyten zu unterdrücken, die an der Transplantatabstoßung beteiligt sind. Dazu ist es notwendig, die von diesen Zellen ausgelösten immunologischen Effekte zu charakterisieren. T-Zellen erkennen intakte Allo-MHC Moleküle auf der Oberfläche von Spenderzellen über den direkten oder als prozessierte Allo-Peptide auf der Oberfläche von syngenen antigenpräsentierenden Zellen über den indirekten Weg der Allo-Antigenerkennung. Wir untersuchten die funktionelle Rolle von MHC-Klasse-II Peptiden nach Dünndarm- oder Nierentransplantation in der Stammkombination WF>LEW (RT1u, RT1l). Lew Empfänger wurden 7 Tage präoperativ mit synthetischen MHC-Klasse-II-Peptiden (je 100µg) aus der RT1.Du(WF) ß-Kette (Positionen 20-44) (Gp I) oder mit dem nicht immunogenen Kontroll-Peptid RT1.Bu ß (Positionen 20-44) (Gp II) immunisiert. Den Tieren wurde entweder Dünndarm oder Niere transplantiert (WF) und nochmals Allo-Peptid D2 (Gp I) oder B2 (Gp II) intraperitoneal appliziert (200 µg). Gruppe III und IV Empfänger mit Dünndarm- oder Nierentransplantation wurden mit Cyclosporin A (CsA, DDTx: 20mg/kg von Tag 0-13, NTx: 5mg/kg von Tag 0-4) behandelt und an Tagen 20 und 27 mit D2 (Gp III) oder mit B2 (Gp IV) immunisiert oder nicht immunisiert (Gp V). Kontrollen der Gruppe VI erhielten weder Immunsuppression noch wurden sie mit Peptid immunisiert. Der Proliferations Assay wurde mit Milz- oder LK-Zellen durchgeführt und die Zytokinexpression anhand der Überstände im ELISA gemessen. Außerdem wurde die Zytokinexpression in Dünndarm und Niere durch den RNase Protection Assay bestimmt. Kontrollen der Gruppe V zeigten ein mittleres Überleben >250 Tage (sekundär transplantierte WF Herzen und Haut wurden spezifisch akzeptiert) wohingegen Gruppe III und IV Tiere ihre Transplantate akut abstießen (DDTx: Gp III 33,7 vs. Gp IV 69,7d; NTx: Gp III 37,0 vs. Gp IV 49,5d). Im Vergleich zu Kontrolltieren aus Gruppe VI wurde die Abstoßung in Gruppen I und II beschleunigt (DDTx: Gp I 3,5 vs. Gp II 4,0 gegenüber Gp VI 5,3d; NTx: Gp I 4,0 vs. Gp II 5,6 gegenüber Gp VI 7,5d). Im Proliferations Assay konnte bei D2-immunisierten Tieren eine spezifische T-Zellreaktivität gegenüber dem Immunisierungs-Peptid nachgewiesen werden. Im Gegensatz zu B2-immunisierten Tieren zeigte sich eine hohe IL-6 Expression nach D2-Immunisierung, wobei vergleichbar hohe Werte für IL-4 nach B2-Immunisierung gefunden wurden. Der Vergleich der Zytokinmuster nach RT1.B2- oder RT1.D2-Immunisierung verdeutlicht, dass nach Immunisierung mit dem immundominanten Peptid RT1.D2 unabhängig vom Organmodell die erhöhte Expression von IL-2 und IFN-gamma mit einer beschleunigten akuten Abstoßung korreliert. Diese Arbeit zeigt, dass der indirekte Weg der Allo-Antigenerkennung nach Transplantation auch schon zu einem frühen Zeitpunkt der Abstoßung von Bedeutung ist. Diese Ergebnisse stellen die Grundlage für die gezielte Entwicklung synthetischer Peptide und deren therapeutischen Einsatz zur Immunmodulation dar. In neuen therapeutischen Ansätzen könnten individuell designte synthetische Peptide in Verbindung mit Immunsuppression angewendet werden, um eine spezifische Transplantattoleranz zu erreichen.
In den Jahren 1987 bis 2000 wurden 93 Patienten mit subkutanen Achillessehnenrupturen operativ behandelt. Im Rahmen einer klinischen Nachuntersuchung konnten 77 Patienten (82,8%) erfasst werden. Es hndelte sich um 80 Männer und 13 Frauen. Das Durchschnittsalter betrug 39,2 Jahre. Zwei Rerupturen wurden beobachtet.
In der vorliegenden Arbeit stellte sich die Frage, ob die bewährte Methode der Kryokonservierung von Erythrozytenkonzentraten in Kombination mit einer Beimpfung mit der als Antioxidans ebenfalls bekannten a-Liponsäure (R-Enantiomer und Razemat) in einer wesentlichen Qualitätsverbesserung sowohl hinsichtlich der quantitativen Ausbeute als auch der biochemischen Eigenschaften der gelagerten Eryhtrozyten resultiert. Die Erythrozytenkonzentrate wurden vor der Kryokonservierung mit der a-Liponsäure behandelt und nach dem Auftauen für 5, 30 und 60 min. mit PMS als Radikalbildner versetzt. Es erfolgte ein Vergleich gegen eine Kontrollkonserve ohne a-Liponsäure.
Die Monate nach Transplantation auftretende Abstoßung ist ein Haupthindernis für eine erfogreiche Transplantat-Langzeitfunktion des Dünndarms. Ursache ist das hohe Immunitätspotential dieses Organes. Ziel dieser Arbeit war es, sowohl die histomorphologischen Zeichen der chronischen Abstoßung, als auch die hierzu führenden immunlogischen Vorgänge zu klären. Die histologischen und durchflußzytometrischen Untersuchungen wurden an einem Experimental-Modell zur orthotopen Dünndarm-Transplantation untersucht. Mit Hilfe des Immunsuppressivums FK 506, das die akute Abstoßung verhindert, war es möglich, die zeitliche Abfolge der immunologischen und hieraus resultierenden histomorphologischen Ereignisse zu analysieren. Mit unterschiedlichen FK 506-Dosierungen ließ sich auch der Zeitpunkt der chronischen Abstoßung variieren. Wurde FK 506 täglich in einer Dosierung von 2 mg/kg bis Tag 5 verabreicht, war das Vollbild der chronischen Abstoßung um den Tag 100 nach der Transplantation zu beobachten. Dieses war charakterisiert durch folgende vier histomorphologische Merkmale:(1) Massives transmurales Infiltrat (2) deutliche Reduktion der Zottenhöhe und Verlust der Epithel-Integrität, (3) Hypertrophie der Muskulatur und Sklerosierung des Bindesgewebes sowie (4) die okklusive Transplantat-Vaskulopathie. Die chronische Abstoßung entwickelte sich mit hoher Wahrscheinlichkeit aus einem milden lymphozytären Infiltrat im Bereich der Lamina propria und der Submukosa, das sich innerhalb von 14 Tagen nach Transplantation manifestierte. Die Ursache für dieses Infiltrat wird in der antigenspezifischen Immunaktivierung durch die hochpolymorphen MHC-Moleküle gesehen, die von den Transplantatzellen exprimiert werden.
Die Allotransplantation der Epithelkörperchen stellt eine gute Alternative zur konservativen Therapie des permanenten Hypoparathyreoidismus dar; dennoch konnten die bisherigen langfristigen Ergebnisse von anderen Gruppen nicht reproduziert werden. Die Standardisierung der Transplantationsparameter und das so angestrebte langfristige Überleben des Transplantates sind essenzielle Voraussetzungen für die erfolgreiche klinische Allotransplantation von Nebenschilddrüsengewebe. In-Vitro-Untersuchungen der Mikroverkapselungsqualität, der Vitalität und der Funktion des mikroverkapselten Gewebes kann beim Auswählen des optimalen Transplantates für die humane Allotransplantation helfen.