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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.
Cardio-respiratory changes and mortality in the conscious rat induced by (+)- and (±)- anatoxin-a
(1992)
0. M. ADEYEMO and A.-L. SIREN. Cardio-respiratory changes and mortality in the conscious rat induced by ( + )- and ( ± )-anatoxin-a. Toxicon 30, 899-905, 1992.-Anatoxin-a (AnTx-a) isapotent nicotinic cholinergic receptor agonist. The relative potencies of the ( + )-AnTx-a and the racemic mixture ( ± )-AnTxa were investigated in the conscious rat by comparing their effects on mean arterial blood pressure (BP), heart rate (HR), blood oxygen and carbon dioxide pressures (p02 and pC02, respective1y), acid-base balance (pH) and mortality. The present experiments show that while both forms of AnTx-a produce dose-dependent increases in BP and decreases in HR, ( + )-AnTx-a is about IO-fo1d morepotent than the optically inactive isomer. ( + )-AnTx-a was also 6-fo1d more potent than ( ± )-AnTx-a in produclog severe hypoxemia, and more than 4-fold as potent as the (±}-AnTx-a in producing significant hypercapnia accompanied with severe acidosis. The approximate median Iethai dose (Ln so) of ( + )-AnTx-a was about 5-fold less than that of ( ± )-AnTx-a. We conclude that ( + )-AnTx-a is more potent than the ( ± )-AnTx-a racemic mixture in causing detrimental cardio-respiratory changes and therefore increased mortality in the rat.
A Goldfish Model for Evaluation of the Neurotaxicity of \(\omega\)-Conotoxin GVI A and Screening of Monoclonal Antibodies. ADEYEMO, 0. M .. SHAPIRA, S., TOMBACCINI, D., POLLARD, H. 8 .• FEUERSTEIN, G .. AND SIREN, A-L. ( 1991 ). Toxicol. App/. Pharmaco/. 108, 489-496. The neurotoxicity of \(\omega\)-conotoxin (\(\omega\)-CgTx), a potent neuronal voltage-sensitive calcium channel blocker, was measured using a new bioassay. \(\omega\)-CgTx was administered intraperitoneally (ip) to goldfish weighing approximately 1.6 g, and dose-related changes were observed over a 2-hr period. \(\omega\)CgTx induced time- and dose-dependent abnormal swimming behavior (ASB) and mortality. The antitoxin activity of the antiborlies was investigated in vivo by either ( l) preincubation of the antibody with w-CgTx at 4°C overnight, or (2) pretreatment with antibody, 30 min before \(\omega\)CgTx injection in a 10:1 antibody/\(\omega\)-CgTx molar ratio. The LD50 dose of \(\omega\)-CgTx in goldfish was 5 nmol/kg ip, and preincubation of monoclonal antibody (50 nmol/kg ip) with \(\omega\)-CgTx (5 nmol/kg ip) significantly (p < 0.05) reduced mortality. ASB, and toxicity time. The antitoxin activity of the monoclonal antiborlies evidenced in the goldfish bioassay was further tested in the conscious rat. In the rat, the increases in mean arterial pressure and heart rate induced by \(\omega\)-CgTx (0.03 nmol/rat icv) were significantly (p < 0.02 and p < 0.0 l, respectively) attenuated by preincubation of the toxin with the antibody (0.3 nmol/rat). We conclude that the goldfish bioassay provides a simple. accurate, and inexpensive in vivo model for the study of the toxicity of \(\omega\)CgTx
Parent of origin imprints on the genome have been implicated in the regulation of neural cell type differentiation. The ability of human parthenogenetic (PG) embryonic stem cells (hpESCs) to undergo neural lineage and cell type-specific differentiation is undefined. We determined the potential of hpESCs to differentiate into various neural subtypes. Concurrently, we examined DNA methylation and expression status of imprinted genes. Under culture conditions promoting neural differentiation, hpESC-derived neural stem cells (hpNSCs) gave rise to glia and neuron-like cells that expressed subtype-specific markers and generated action potentials. Analysis of imprinting in hpESCs and in hpNSCs revealed that maternal-specific gene expression patterns and imprinting marks were generally maintained in PG cells upon differentiation. Our results demonstrate that despite the lack of a paternal genome, hpESCs generate proliferating NSCs that are capable of differentiation into physiologically functional neuron-like cells and maintain allele-specific expression of imprinted genes. Thus, hpESCs can serve as a model to study the role of maternal and paternal genomes in neural development and to better understand imprinting-associated brain diseases.
Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of mortality and morbidity worldwide. Despite improvements in acute intensive care, there are currently no specific therapies to ameliorate the effects of TBI. Successful therapeutic strategies for TBI should target multiple pathophysiologic mechanisms that occur at different stages of brain injury. The kallikrein-kinin system is a promising therapeutic target for TBI as it mediates key pathologic events of traumatic brain damage, such as edema formation, inflammation, and thrombosis. Selective and specific kinin receptor antagonists and inhibitors of plasma kallikrein and coagulation factor XII have been developed, and have already shown therapeutic efficacy in animal models of stroke and TBI. However, conflicting preclinical evaluation, as well as limited and inconclusive data from clinical trials in TBI, suggests that caution should be taken before transferring observations made in animals to humans. This review summarizes current evidence on the pathologic significance of the kallikrein-kinin system during TBI in animal models and, where available, the experimental findings are compared with human data.
Traumatic brain injury (TBI) induces a strong inflammatory response which includes blood-brain barrier damage, edema formation and infiltration of different immune cell subsets. More recently, microvascular thrombosis has been identified as another pathophysiological feature of TBI. The contact-kinin system represents an interface between inflammatory and thrombotic circuits and is activated in different neurological diseases. C1-Inhibitor counteracts activation of the contact-kinin system at multiple levels. We investigated the therapeutic potential of C1-Inhibitor in a model of TBI. Male and female C57BL/6 mice were subjected to cortical cryolesion and treated with C1-Inhibitor after 1 h. Lesion volumes were assessed between day 1 and day 5 and blood-brain barrier damage, thrombus formation as well as the local inflammatory response were determined post TBI. Treatment of male mice with 15.0 IU C1-Inhibitor, but not 7.5 IU, 1 h after cryolesion reduced lesion volumes by ~75% on day 1. This protective effect was preserved in female mice and at later stages of trauma. Mechanistically, C1-Inhibitor stabilized the blood-brain barrier and decreased the invasion of immune cells into the brain parenchyma. Moreover, C1-Inhibitor had strong antithrombotic effects. C1-Inhibitor represents a multifaceted anti-inflammatory and antithrombotic compound that prevents traumatic neurodegeneration in clinically meaningful settings.
Traumatic brain injury, a leading cause of death and disability, is a result of an outside force causing mechanical disruption of brain tissue and delayed pathogenic events which collectively exacerbate the injury. These pathogenic injury processes are poorly understood and accordingly no effective neuroprotective treatment is available so far. Experimental models are essential for further clarification of the highly complex pathology of traumatic brain injury towards the development of novel treatments. Among the rodent models of traumatic brain injury the most commonly used are the weight-drop, the fluid percussion, and the cortical contusion injury models. As the entire spectrum of events that might occur in traumatic brain injury cannot be covered by one single rodent model, the design and choice of a specific model represents a major challenge for neuroscientists. This review summarizes and evaluates the strengths and weaknesses of the currently available rodent models for traumatic brain injury.
The two bradykinin receptors B1R and B2R are central components of the kallikrein–kinin system with different expression kinetics and binding characteristics. Activation of these receptors by kinins triggers inflammatory responses in the target organ and in most situations enhances tissue damage. We could recently show that blocking of B1R, but not B2R, protects from cortical cryolesion by reducing inflammation and edema formation. In the present study, we investigated the role of B1R and B2R in a closed head model of focal traumatic brain injury (TBI; weight drop). Increased expression of B1R in the injured hemispheres of wild-type mice was restricted to the later stages after brain trauma, i.e. day 7 (P<0.05), whereas no significant induction could be observed for the B2R (P>0.05). Mice lacking the B1R, but not the B2R, showed less functional deficits on day 3 (P<0.001) and day 7 (P<0.001) compared with controls. Pharmacological blocking of B1R in wild-type mice had similar effects. Reduced axonal injury and astroglia activation could be identified as underlying mechanisms, while inhibition of B1R had only little influence on the local inflammatory response in this model. Inhibition of B1R may become a novel strategy to counteract trauma-induced neurodegeneration.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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%).
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.
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.
Das Glioblastom ist der häufigste primäre maligne Hirntomor. Es zeichnet sich durch ein besonders aggessives und invasives Wachstumsverhalten aus. So konnte bis heute trotz moderner Diagnostik und Entwicklung neuer Behandlungsstrategien bestehend aus Operation, Radiatio und Chemotherapie mit Temozolamid die mittlere Überlebenszeit von 14.6 Monaten nicht überschritten werden. Matrixmetalloproteinasen sind zinkabhängige Endopeptidasen, die in der Lage sind die Extrazellulärmatrix zu degradieren, die Basalmembran zu durchbrechen, und somit Migration, Invasion, und Neovaskularisierung von Tumoren zu erleichtern. In zahlreichen Tumoren, so auch im Glioblastom, konnte eine Überexpression von MMPs, besonders von MMP2 und MMP9, nachgewiesen werden. Verschiedene Substanzen sind in der Lage, auf unterschiedlichen Ebenen die MMP-Synthese zu hemmen. Vor allem Doxycyclin, ein Antibiotikum aus der Gruppe der Tetracycline, sowie COL-3, ein chemisch modifiziertes Tetracyclinderivat, wurden an vielen Tumorentitäten in präklinischen und klinischen Studien erfolgreich eingesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 2 Antibiotika, Doxycyclin und Cefotaxim, auf ihre Wirkung auf 4 Gliomzelllinien, C6, U251, U373 und GaMG, sowie 4 Primärzellen, 2406, 2418, 2421 und 2464, untersucht. Sowohl Doxycyclin, als auch Cefotaxim hemmen teilweise die Expression von MMP2 und MMP9, was durch eine semiquantitative PCR nachgewiesen wurde; die Expression von TIMP1 bleibt weitgehend unverändert. Auch auf Proteinebene konnte mittels Immunhistochemie ein Rückgang von MMP2 und MMP9 bei den meisten Zelllinien und Primärzellen unter Behandlung mit den Antibiotika beobachtet werden. Außerdem konnten Veränderungen im Wachstunsverhalten der Zellen in der Zellkultur verzeichnet werden, wahrscheinlich durch Inhibition der MMPs bedingt. Bei allen Zelllinien und allen Primärzellen wurde eine Abnahme der Proliferation im MTT-Assay, eine Zunahme der Adhäsion im Amidoblackassay, eine Abnahme der Migration im Migrationsassay, und eine Abnahme der Invasion im 3-D-Kollagengel-Assay beobachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigten die Resultate anderer Arbeitsgruppen mit Doxycyclin an anderen Tumoren, wie dem Prostata-Ca. Der deutliche Einfluss des Doxycyclins auf grundlegende Zelleigenschaften, wie z.B. dem Migrations-, Proliferations- und Invasionsverhalten, erfordert einen kritischen Umgang mit dem Tet-On/Off Systems zur Genregulation, insbesondere dann, wenn funktionelle Untersuchungen Teil der Versuchszielsetzung sind.
Background
Medulloblastoma is the most common malignant brain tumor in children and can be divided in different molecular subgroups. Patients whose tumor is classified as a Group 3 tumor have a dismal prognosis. However only very few tumor models are available for this subgroup.
Methods
We established a robust orthotopic xenograft model with a cell line derived from the malignant pleural effusions of a child suffering from a Group 3 medulloblastoma.
Results
Besides classical characteristics of this tumor subgroup, the cells display cancer stem cell characteristics including neurosphere formation, multilineage differentiation, CD133/CD15 expression, high ALDH-activity and high tumorigenicity in immunocompromised mice with xenografts exactly recapitulating the original tumor architecture.
Conclusions
This model using unmanipulated, human medulloblastoma cells will enable translational research, specifically focused on Group 3 medulloblastoma.
The amounts of tissue factor (TF) expressed by brain microvascular endothelial cells (BMECs) from normotensive Wistar-Kyoto rats (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR) were compared after stimulating the cells with different doses of lipopolysaccharide (LPS), thrombin, phorbol myristic acid (PMA), Ca\(^{2+}\)·ionophore (A23187), or tumor necrosis factor (TNF) and interleukin·l (IL.l). Treatment ofcultured BMECs fron. WKY and SHR with all of these factors dose·dependently increased their total amount of TF; no substantive differences in the Ieveis of enhanced TF expression were observed between WKY and SHR BMECs. We conclude that stimulated endothelium from rats with hypertension, a major stroke risk factor, is not hyperresponsive with respect to TF expression when compared to normotensive controls.
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.
Zusammenfassung
Dies ist die erste Studie, die geprüft hat, ob eine Myelographie und ein MCT die
Behandlungsstrategie bei Patienten mit degenerativen Erkrankungen der
Halswirbelsäule in einem Zeitalter qualitativ hochwertiger MRT-Geräte
verändert. Die in dieser Studie gewonnenen Daten zeigen, dass eine
Myelographie und ein MCT die therapeutische Strategie in einer signifikanten
Anzahl von Patienten mit komplexen degenerativen zervikalen Erkrankungen
verändert, insbesondere in Fällen von mehrsegmentalen Stenosen. Es handelt
sich nicht um eine prospektive Studie, sondern um die Analyse von bereits
vorhandenem Bild- und Datenmaterial. Deshalb folgten die nicht-invasiven
Untersuchungen auch nicht einem standardisierten Protokoll. Dies ist zwar
einerseits eine Schwäche der Studie. Genau diese Heterogenität ließ aber eine
Analyse von Untergruppen zu und zeigte, dass eine Komplettierung der nichtinvasiven
diagnostischen Maßnahmen – native Röntgenuntersuchungen und
native CT – bereits Informationen liefern kann, die ansonsten aus der
Myelographie und dem MCT gezogen werden. Aus den Ergebnissen dieser
Analyse ergibt sich deshalb unter anderem die Schlussfolgerung, dass
zunächst eine Komplettierung der nicht-invasiven Diagnostik erfolgen sollte,
bevor eine Myelographie indiziert wird. Eine prospektive Studie mit einem
standardisierten nicht-invasiven Protokoll, welches eine umfangreichere MRTUntersuchung,
CT und konventionelle Röntgendiagnostik vor der Durchführung
einer Myelographie und eines MCT enthält, könnte mehr Informationen über die
Bedeutung der Myelographie und des MCT im zeitgemäßen diagnostischen
Setup bei degenerativen Erkrankungen der Halswirbelsäule liefern.
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.
Stereotactic LINAC-Radiosurgery for Glomus Jugulare Tumors: A Long-Term Follow-Up of 27 Patients
(2015)
Background
The optimal treatment of glomus jugulare tumors (GJTs) remains controversial. Due to the critical location, microsurgery still provides high treatment-related morbidity and a decreased quality of life. Thus, we performed stereotactical radiosurgery (SRS) for the treatment of GJTs and evaluated the long-term outcome.
Methods
Between 1991 and 2011, 32 patients with GJTs underwent SRS using a linear accelerator (LINAC) either as primary or salvage therapy. Twenty-seven patients (median age 59.9 years, range 28.7-79.9 years) with a follow-up greater than five years (median 11 years, range 5.3-22.1 years) were selected for retrospective analysis. The median therapeutic single dose applied to the tumor surface was 15 Gy (range 11-20 Gy) and the median tumor volume was 9.5 ml (range 2.8-51 ml).
Results
Following LINAC-SRS, 10 of 27 patients showed a significant improvement of their previous neurological complaints, whereas 12 patients remained unchanged. Five patients died during follow-up due to old age or other, not treatment-related reasons. MR-imaging showed a partial remission in 12 and a stable disease in 15 patients. No tumor progression was observed. The actuarial overall survival rates after five, ten and 20 years were 100%, 95.2% and 79.4%, respectively.
Conclusions
Stereotactic LINAC-Radiosurgery can achieve an excellent long-term tumor control beside a low rate of morbidity in the treatment of GJTs. It should be considered as an alternative therapy regime to surgical resection or fractionated external beam radiation either as primary, adjuvant or salvage therapy.
Neuronale Plastizität ist die Voraussetzung für Lernen und Erinnerung. Sie wurde in einer Reihe von Experimenten am Menschen und am Tier eindrucksvoll demonstriert. Das zugrunde liegende Prinzip neuronaler Plastizität ist die Modulierbarkeit synaptischer Übertragungseffizienz. Diese kann im Sinne einer Langzeitpotenzierung (LTP) sowohl hinauf als auch im Sinne einer Langzeitdepression (LTD) herab reguliert werden. Von besonderem Interesse im Allgemeinen und für diese Arbeit ist das Prinzip der assoziativen LTD: Wirkt auf das postsynaptische Neuron zunächst ein starker depolarisierender Reiz und danach in enger zeitlicher Kopplung ein schwacher nicht depolarisierender Reiz so kommt es in der Folge zu einer Erniedrigung der synaptischen Übertragungseffizienz. Für den menschlichen Motorkortex wurde ein experimentelles Protokoll entwickelt, dass mit Hilfe etablierter neurophysiologischer Methoden eine Veränderung der synaptischen Übertragungseffizienz im Sinne eines LTD-ähnlichen Phänomens bewirkt: beinahe synchrone und repetitive Kopplung peripherer N. medianus Stimulation (entspricht dem nicht depolarisierenden Reiz) und kontralateraler transkranieller Magnetstimulation (entspricht dem depolarisierenden Reiz) führt zu einer signifikanten Amplitudenreduktion der magnetisch evozierbaren Potentiale (MEP) des M. abductor pollicis brevis (APB). Voraussetzung für die Effektivität der assoziativen Paarstimulation (PAS-Protokoll) ist, dass der depolarisierende Reiz wenige Millisekunden vor dem nicht depolarisierenden Reiz auf die synaptischen Verbindungen des zentralen APB-Repräsentationsareals einwirkt. Das Ziel dieser Arbeit war es zunächst durch Optimierung der im PAS-Protokoll etablierten Stimulationsparameter die Robustheit und das Ausmaß der erzeugten Exzitabilitätsminderung im APB-Kortexareals zu steigern. Untersucht wurde erstens der Einfluss der Steigerung der Frequenz, sowie zweitens der absoluten Zahl applizierter Paarreize. Drittens wurde untersucht ob ein optimaler Wirkzeitabstand zwischen den beiden assoziativen Stimuli besteht: Eine Synchronisierung des Intervalls zwischen den beiden Paarreizen durch Normierung auf die individuelle Körperlänge führt zu einem konstanten Wirkzeitabstand innerhalb der synaptischen Verbindungen des zentralen APB-Repräsentationsareales. Dies erlaubt eine systematische Untersuchung des optimalen Wirkzeitabstandes der assoziativen Paarreize unabhängig von der individuellen Körperlänge. Mit einem so optimierten PAS-Protokoll wurde der zweite Teil der Arbeit durchgeführt: In den eben beschriebenen Vorversuchen wurde die Änderung der kortikomuskulären Exzitabilität durch Vergleich der durchschnittlichen MEP-Amplituden des Punktes der Schädeldecke, von dem aus eine maximale Reizantwort im Zielmuskel erzeugbar war bestimmt. Um jedoch eine möglichst umfassende Aussage über die Veränderung kortikomuskulärer Exzitabilität treffen zu können, wurde ein etabliertes Kartierungsverfahren verwendet, das eine Darstellung des APB-Repräsentationsareales als zweidimensionale Karte ermöglicht. Mit Hilfe dieser Mapping-Untersuchung sind Aussagen über die räumliche Dimension der Veränderungen kortikomuskulärer Exzitabilität möglich, die über den einfachen Vergleich der an einem Punkt gewonnenen Amplituden hinausgehen. In dieser Arbeit gelang die Induktion kortikaler Plastizität im Sinne assoziativer LTD-ähnlicher Plastizität. Aus unseren Ergebnissen lässt sich ableiten, dass weder durch eine Erhöhung der Frequenz noch der Anzahl der Paarstimuli eine wesentliche Steigerung des LTD-ähnlichen Phänomens zu erzeugen ist. Diesen Umstand führen wir im Wesentlichen auf eine Art Grenzwert der Modulierbarkeit kortikomuskulärer Exzitabilität zurück. Die grundsätzliche Möglichkeit, dass mentale Konzentration auf die in das PAS-Protokoll involvierten Muskeln eine bedeutsamere Rolle für das Ausmaß der induzierten Plastizität spielen könnte als die Intensität der assoziativen Induktion, wurde erörtert. Durch einen Normierungsprozess auf die individuelle Körpergröße kristallisiert sich ein definiertes Fenster der zeitlichen Kopplung der beiden assoziativen Reize mit optimaler LTD-ähnlicher Plastizität heraus. Bei selektiver Betrachtung einer Subgruppe der Mapping-Untersuchung ergaben sich Hinweise darauf, dass die räumliche Verteilung der Exzitabilität durch ein optimiertes PAS-Protokoll verändert wird. Diese Hinweise sind mit der Annahme zu vereinbaren, dass durch ein exzitabilitätsminderndes PAS-Protokoll aktive Synapsen deaktiviert werden können. Mögliche Ursachen für die vergleichsweise schlechte Reproduzierbarkeit der Plastizitätsergebnisse bei kumulativer Betrachtung aller Mapping-Experimente wurden diskutiert.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
Trichothecenes are mycotoxins which produce Iethai toxicosis in humans and animals, yet no adequate therapeutic regimen has been developed. This study provides evidence that the selective platelet activating factor (PAF) antagonist, BN 52021 (5-15 mg/kg i.v.) can prolong the survival of conscious rats exposed to a highly Iethai T -2 toxicosis. These data also suggest that P AF is an important mediator of this unique toxicosis.
Lipoxin A (LXA\(_4\)) and lipoxin B\(_4\)(LXB\(_4\)) are newly discovered lipoxygenase-interacting products of leukocytes which might have a role in cardiovascular events associated with anaphylaxis. We have tested this possibility by systemic administration of both LXA\(_4\) and LXB\(_4\) to the conscious rat while monitaring systemic and regional hemodynamic changes. LXA\(_4\) and' LXB\(_4\) (l-100 pg/kg) produced dose-dependent constriction of the mesenteric vessels, up to + 123±23% and +50±9% for LXA\(_4\)/B\(_4\) , respectively. Dose-related changes were not observed in arterial blood pressure, heart rate, renal (LXB\(_4\)) and hindquarter blood ftow. We suggest that LXA\(_4\) and LXB\(_4\) might affect selective vascular beds, such as the mesenteric vessels, and contribute to variations in blood flow in specific pathophysiological states.
The endogenous opioid system includes three major families of peptides [22): dynorphins (derived from pre-proenkephalin B); endorphins (derived from pre-proopiomelanocortin) and enkephalins (derived from pre-proenkephalin A). Multiple species of opioid peptides are derived from these major precursors and many of them possess potent cardiovascular properties. Multiple forms of opioid receptors have been defined in the central nervous system. Although the relationship of these receptors to the multiple actions of the opioid systems is not weil understood, some predications can be made: in vitro the dynorphin-related peptidesbind preferentially to kappa-opioid receptors; the enkephalins bind preferentially to delta and JL-opioid receptors and while beta-endorphin binds to mu- and delta-, but not to kappa-opioid receptors. While littleis known on the roJe ofthe opioid system in normal cardiovascular regulation, it has become clear that cardiovascular stress situations substantially modify the activity ofthe endogenous opioid system. This review focuses on the mu-opioid system in the hypothalamus with special emphasis on its potential roJe in cardiovascular control of both normal and pathophysiologic states.
This review is an attempt to highlight evidence that may implicate the endogenaus opioid system in the pathogenesis of hypertension in humans. The evidence raised includes biochemical, physiological, pharmacological, and behavioral studies con~ucted in in vitro andin vivo systems, experimental models of hypertension, and hornans with essential hypertension. While the compelling biochemical and pharmacological evidence in experimental animals clearly shows the presence of opioid peptides and their receptors in strategic sites of cardiovascular control and potent cardiovascular response to opioid peptides, opioid antagonists show no consistent blockade or reversal of hypertension in experimental animals or humans. One possible explanation for this phenomenon could be the vast redundancy in systems regulating blood pressure (i.e., the blockade ofone system stillleaves many other systerils fully able to rapidly offset the eliminated system). Regarding the opioid system, the situation is much more complex, since some opioid receptors (\(\mu\)-type) niediate pressor responses, while other receptors (\(\kappa\)type) mediate depressor responses. Therefore, nonselective opioid receptor antagonists (e.g., naloxone), which block both types ofreceptors, can be devoid ofany cardiovascular activity, while a selective \(\mu\)-receptor antagonist or a selective arid potent \(\kappa\)-receptor agonist may produce the desired antihypertensive elfect. A combination of both actions (i.e., a drug that is both \(\mu\)antagonist and a \(\kappa\)antagonist) might be even more advantageous. Until such compounds are developed, this hypothesis will be hard to prove.
Enkephalins and their receptors are found in neurons and nerve terminals known to be involved in central cardiovascular control as well as the peripheral sympathetic and parasympathetic systems. Enkephalins and opioid receptors were also iden tified in the heart, kidneys, and blood vessels. The enkephalins interact with several specific receptors, of which p, 0, and K have been best characterized. Enkephalins administered to humans or animals produce cardiovascular effects which depend on the spedes, route of administration, anesthesia, and the selectivity for receptor subtype. While little information exists on the role of enkephalins in normal cardiovascular control, current data suggest that enkephalins might have a role in cardiovascular stress responses such os in shock and trauma.
The endogenous opioid system has been reported to depress the cardiovascular system during shock states, since naloxone, a potent opiate antagonist, enhances recovery of hemodynamic variables in various shock states. However, the effect of naloxone on long-term survival of experimental animals exposed to hypovolemic hypotension is not clear. The present studies tested the capacity of various doses of naloxone to protect conscious rats from mortality following various bleeding paradigms. In addition, the effect of morphine on survival of rats exposed to hemorrhage was also examined. In the six different experimental protocols tested, naloxone treatments failed to improve short- or long-term survival; in fact, naloxone treatment reduced short-term survival in two of the experimental protocols. Morphine injection, however, enhanced the mortality of rats exposed to hemorrhage in a dose-dependent manner. It is concluded that while opiates administered exogenously decrease survival after acute bleeding, naloxone has no protective action in such states and, like morphine, it may decrease survival in some situations.
We have previously reported that analgesic doses of morphine accelerate mortality of rats exposed to hemorrhage (Feuerstein and Siren: Circ Shock 19:293-300, 1986). To study the potential mechanisms involved in this phenomenon, rats were chronically implanted with catheters in the femoral vessels and morphine (1.5 or 5 mg/kg) was administered 30 min or 24 hr after bleeding (8.5 mll300 g over 5 min) while arterial blood pressure and heart rate were continuously monitored. Furthermore, the effect of morphine (5 mg/kg) on cardiac output (CO) response to hemorrhage was studied in rats chronically equipped with a mini thermistor for CO monitoring by a thermodilution technique. In addition, plasma catecholamines (HPLC), plasma renin activity (PRA, RIA), vasopressin (RIA), pH, and blood gases were also determined. Morphine administration 30 min after hemorrhage produced a pressor response and tachycardia which were in marked contrast to its depressor effect in intact rats. Morphine elevated PRA and epinephrine but not vasopressin, while blood pH and gases showed no consistent change as compared to salinetreated hemorrhaged rats. Morphine given after the bleeding resulted in enhanced cardiac depression in response to a second bleed of 2 m1l300 g. Our data suggest that activation of pressor mechanisms by morphine during hypovolemic hypotension might enhance vasoconstriction in essential organs, depress cardiac function, and further reduce effective tissue perfusion.
CARDIOVASCULAR and vasopressin (A VP) responses to hcmorrhagc wcrc studicd in rats with lesions of the hypothalamic supraoptic nuclei (SONL). Bleeding caused hypotension and increase in heart rate (HR) and A VP. SONL rats failed to fully recover from bleeding as compared to normal rats. Plasma A VP in SONL rats was in the normal in basal conditions, but failed to increase to levels attained in normal rats throughout the post-hemorrhage period. These data suggcst that the supraoptic nuclei are the primary regulatory sitcs for A VP release in rcsponse to hemorrhage and that lack of adequate A VP release significantly retards blood pressure recovery after bleeding.
The endogenous opioid system includes three major families of peptides: dynorphins (derived from pre-proenkephalin B), endorphins (derived from pre-proopiomelanocortin), and enkephalins (derived from pre-proenkephalin A). Multiple species of opioid peptides are derived from these major precursors and many of them possess potent cardiovascular properties. Opioid peptides and opioid receptors, of which multiple forms have been defined, are present in the central nervous system and peripheral neural elements. In the central nervous system, opioid peptides and receptors are found in forebrain and hindbrain nuclei involved in baroregulation, sympathoadrenal activation, and several other vital autonomic functions. In the periphery, opioid peptides are found in autonomic ganglia, adrenal gland, heart, and other organs; multiple opioid receptors are also found in vascular tissue, heart, and kidneys. Although little is known to date on the regulatory mechanisms of the opioid system in normal cardiovascular states, it became clear that cardiovascular stress situations substantially modify the activity of the endogenous opioid system. The purpose of this review is to clarify the sites of interaction of the opioid system with all major components of the cardiovascular system and indicate the potential role of this system in the ontogenesis of cardiac malfunction, vascular diseases, and hypertension.
Die Forschung mit induzierten pluripotenten Stammzellen (ipS) wurde in den letzten Jahren ein wichtiger Bestandteil der Stammzellforschung. Bisher sind nur wenige Möglichkeiten bekannt, wie man die unspezifische Proliferation der aus ipS differenzierten pan neuralen Progenitorzellen kontrollieren kann. Um dies weiter zu untersuchen, wurden murine induzierte Stammzellen, die mit den 4 Faktoren Oct4, Klf4, Sox2 und c-Myc reprogrammiert wurden, untersucht.
In diversen Forschungsreihen konnte zudem gezeigt werden, dass Erythropoetin (EPO) einen Einfluss auf das Zellüberleben, die Proliferation und die Differenzierung neuronaler Zellen hat. Ob dieser Einfluss auch bei induzierten pan neuralen pluripotenten Progenitorzellen zu beobachten ist, wird in dieser Arbeit untersucht.
Anhand eines Zellviabilitätsversuchs (MTT-Assay) wurde untersucht, ob die Stoffwechselaktivität durch EPO (0,1U/ml, 1 U/ml und 10 U/ml) im Vergleich zur Kontrollgruppe gesteigert werden kann. Dabei zeigte sich eine deutliche Zunahme nach 24 Stunden bei 1 und 10 U/ml EPO. Der Einfluss von EPO auf die Proliferation der Zellen wurde an Neurosphären unter Einsatz verschiedener EPO-Konzentrationen (0,1U/ml, 1U/ml und 10U/ml) sowie ohne EPO (Kontrollgruppe) untersucht. Dabei zeigte sich eine Reduzierung der Sphärenanzahl mit einem Durchmesser von >100µm bei zunehmender EPO-Konzentration. Im Gegensatz hierzu stieg die Anzahl der Sphären mit einem Durchmesser von 50-100µm. Die neuronale Differenzierung wurde durch den Zellfortsatz-Versuch mit Tuj1 positiven Zellfortsätzen in einer Monolayer-Kultur beobachtet. Dabei zeigte sich unter EPO eine Zunahme der Zellen mit einem Fortsatz. Ebenso wurde eine Durchflusszytometrie zum Nachweis der Proliferationshemmung durch EPO durchgeführt. Dazu wurden die Zellen mit CFSE markiert und mit einer EPO- oder Kontrolllösung versetzt. Dabei zeigte sich bei zunehmender EPO-Konzentration eine deutliche Zunahme der CFSE-Konzentration nach 48 und 72 Stunden. Der Nachweis, dass die Zellen auf EPO reagieren, wurde durch einen Western Blot erbracht. Dieser zeigte, dass die verwendeten 4F induzierte pan neurale Progenitorzellen (4F ipNP-Zellen) einen funktionellen EPO-Rezeptor besitzen, dessen Expression durch EPO deutlich gesteigert werden kann.
Es konnte gezeigt werden, dass EPO die Proliferation der Zellen vermindert, gleichzeitig aber auch die Zellviabilität und die Zelldifferenzierung erhöht. Diese Ergebnisse sind jedoch von vielen Faktoren abhängig, sodass noch einiges auf diesem Gebiet zu erforschen bleibt.
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.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde anhand von Tumorzelllilien und Nativ-Material untersucht, ob und in welchem Masse Medulloblastome verschiedene Matrix-Metalloproteasen exprimieren. Diese Enzyme spielen bei der Gewebeumstrukturierung und Neoangiogenese im Rahmen der Tumorinvasivität eine wesentliche Rolle. Über das Verteilungsmuster bei Medulloblastomen ist im Vergleich zu anderen Hirntumoren wie das Glioblastom bisher wenig bekannt. Dies ist ein erster Ansatz, um mittels Vergleich mit dem Vorkommen in Glioblastomen mehr über die MMP-Expression und -verteilung im MDB zu erfahren. Die Analyse erfolgte mittels PCR auf RNA-Ebene und über immunhistochemische Färbungen sowie Zymografie auf Proteinebene.
Background: Depression and anxiety are common and independent outcome predictors in patients with chronic heart failure (CHF). However, it is unclear whether CHF causes depression. Thus, we investigated whether mice develop anxiety- and depression-like behavior after induction of ischemic CHF by myocardial infarction (MI).
Methods and Results: In order to assess depression-like behavior, anhedonia was investigated by repeatedly testing sucrose preference for 8 weeks after coronary artery ligation or sham operation. Mice with large MI and increased left ventricular dimensions on echocardiography (termed CHF mice) showed reduced preference for sucrose, indicating depression-like behavior. 6 weeks after MI, mice were tested for exploratory activity, anxiety-like behavior and cognitive function using the elevated plus maze (EPM), light-dark box (LDB), open field (OF), and object recognition (OR) tests. In the EPM and OF, CHF mice exhibited diminished exploratory behavior and motivation despite similar movement capability. In the OR, CHF mice had reduced preference for novelty and impaired short-term memory. On histology, CHF mice had unaltered overall cerebral morphology. However, analysis of gene expression by RNA-sequencing in prefrontal cortical, hippocampal, and left ventricular tissue revealed changes in genes related to inflammation and cofactors of neuronal signal transduction in CHF mice, with Nr4a1 being dysregulated both in prefrontal cortex and myocardium after MI.
Conclusions: After induction of ischemic CHF, mice exhibited anhedonic behavior, decreased exploratory activity and interest in novelty, and cognitive impairment. Thus, ischemic CHF leads to distinct behavioral changes in mice analogous to symptoms observed in humans with CHF and comorbid depression.
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.
Das Glioblastoma multiforme (GBM) ist der primäre maligne Hirntumor mit der höchsten Prävalenz bei Erwachsenen. Dieser astrozytäre Tumor ist durch ein besonders schnelles Wachstum und ein äußerst invasives Verhalten charakterisiert. Deshalb beträgt das mediane Überleben nach Diagnose trotz interdisziplinärer Therapie nur ungefähr 14,6 Monate.
Metastasis Associated in Colon Cancer-1 (MACC1) ist ein neuer prognostischer Marker für Metastasierung im kolorektalen Karzinom. Es ist ein transkriptioneller Regulator von Met, dem Rezeptor des Hepatocyte Growth Factor (HGF). Überexpression von MACC1 führt zur Induktion von Migration und Proliferation. Es wurde gezeigt, dass MACC1 auch in anderen Tumorentitäten wie dem Magenkarzinom, Bronchialkarzinom und hepatozellulärem Karzinom verstärkt exprimiert ist. Jedoch gab es bisher noch keine Daten über die Rolle von MACC1 in astrozytären Tumoren. Obwohl GBM nur selten metastasieren, ist ihr aggressives und invasives Verhalten mit dem von metastasierenden Tumoren vergleichbar. Deshalb war das Ziel dieser Arbeit zu zeigen, dass MACC1 auch eine wichtige Rolle in der Pathogenese von Glioblastomen spielen könnte.
Die MACC1-Expression von Glioblastomen wurde zunächst in silico mit frei zugänglichen Microarray-Platformen analysiert. Von Gewebeproben humaner niedergradiger Astozytome (LGA) und GBM wurde die MACC1- und Met-Expression mittels PCR bestimmt. Die Analyse der Expression auf Proteinebene wurde durch Immunhistochemie (IHC) von Patientengewebe durchgeführt. Funktionelle Analysen folgten in Form eines Sphäroidmigrationsassays von primären GBM Zellkulturen. Weiterhin wurde MACC1 in zwei GBM-Zelllinien stabil überexprimiert und deren Migration und Proliferation in Echtzeit gemessen. Komplettiert wurden die funktionellen Versuche durch einen Koloniebildungsassay.
Die Expression von MACC1 stieg mit zunehmendem WHO-Grad auf mRNA- und Proteinebene an. Die Analyse von MACC1 durch IHC erlaubte eine Differenzierung nicht nur zwischen ruhenden LGA und LGA welche später ein Rezidiv bildeten, bzw. Progress zeigten, sondern auch zwischen primären und sekundären GBM. Eine hohe MACC1-Expression war mit einer ungünstigen klinischen Prognose der Patienten assoziiert. Die endogene Expression von MACC1 korrelierte mit der Migrationsaktivität primärer GBM-Zellkulturen. Die Überexpression von MACC1 in GBM-Zelllinien induzierte Proliferation, Migration und Koloniebildung und korrelierte somit mit Schlüsseleigenschaften maligner Zellen.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit zum ersten Mal eine essentielle Rolle von MACC1 für die Pathogenese von Glioblastomen. Deshalb könnte MACC1 ein potentielles neues therapeutisches Ziel für die Behandlung von Glioblastomen sein und eventuell sogar als neuer prognostischer Marker dienen.
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.
Der M. Fabry ist eine X-chromosomal rezessiv vererbte lysosomale Lipid-speicherkrankheit, die sich am peripheren Nervensystem meist mit einer small fiber Neuropathie manifestiert, die mit typischen Fabry-assoziierten neuropathischen Schmerzen einhergeht. Diese können schon in der frühen Kindheit auftreten und sind ein wichtiges Erstsymptom der Erkrankung.
In dieser retrospektiven Analyse wurde eine detaillierte Charakterisierung von Schmerz und Schmerzmedikation in einer monozentrischen Fabry-Kohorte von 132 erwachsenen Patienten und sieben Kindern vorgenommen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Schmerz sowohl bei Männern als auch bei Frauen ein sehr häufiges Erstsymptoms ist, das bereits in früher Kindheit einsetzt. Fabry-assoziierte Schmerzen sind meist episodisch und manifestieren sich mit vier Schmerzformen: evozierte Schmerzen, Schmerzattacken, chronische Schmerzen und Schmerzkrisen. Die Schmerzen sind typischerweise durch körperliche Belastung, Wärme und Fieber auslösbar und sind meist an den Akren lokalisiert. Der Schmerzcharakter ist in der Regel brennend und die episodischen Schmerzen halten mehrere Stunden an. Diese Schmerzcharakteristika decken sich überwiegend mit den Ergebnissen bei Kindern mit M. Fabry. Die ERT scheint nur in seltenen Fällen analgetisch wirksam zu sein, während die meiste Linderung bei akut einsetzenden Schmerzen durch nicht-steroidale Antirheumatika bzw. Antikonvulsiva der älteren Generation erreicht wird. Aufgrund der Besonderheiten von Fabry-assoziierten Schmerzen sind die verfügbaren validierten Schmerzfragebögen für ihre Erfassung ungeeignet. Zur Verbesserung der Datenerfassung wäre in künftigen Studien ein spezifischer Schmerzfragebogen nützlich. Des Weiteren könnte durch den Einsatz von Schmerztagebüchern die Charakterisierung von Fabry-assoziierten Schmerzen ebenfalls verbessert werden.
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.
Am Modell des tumorinduzierten Schmerzes der Maus wurden sowohl das Schmerzverhalten der Tiere als auch spezifische morphologische Veränderungen im Hinterhorn des Rückenmarks (Aktivierung von Astrozyten) und im tumorbefallenen Knochen analysiert. Durch Analyse von Mäusen mit Defizienz für TNF-Rezeptor 1, TNF-Rezeptor 2 oder für beide Rezeptoren konnte die Rolle von TNF-α seiner Rezeptoren bei der Entstehung von tumorinduziertem Schmerz untersucht werden. Im Unterschied zu neuropathischen Schmerzmodellen konnte gezeigt werden, dass beide TNF-Rezeptoren ausgeschaltet werden müssen, um eine signifikante Schmerzreduktion zu erzielen. Die systemische Behandlung mit dem TNF-neutralisierenden Fusionsprotein Etanercept konnte die im genetischen Modell gezeigte Reduktion der mechanischen Allodynie teilweise, aber nicht vollständig reproduzieren. Eine Hemmung der Mikrogliaaktivierung mittels Minocyclin erbrachte im Tumor-schmerzmodell keinen Effekt auf das Schmerzverhalten der Tiere. Die histologische Analyse der tumoraffizierten Knochen zeigte eine signifikante Zunahme der Osteoklastenaktivität in tumortragenden Tieren. Die Behandlung mit Minocyclin war ohne erkennbaren Effekt auf die Differenzierung und die Aktivität der Osteoklasten. Es ergaben sich jedoch Hinweise, dass TNF-α einen hemmenden Einfluss auf die Osteoklastenaktivität im Knochentumormodell hat, da sowohl in den TNFR-KO-Tieren als auch unter Gabe von Etanercept eine Steigerung der Osteoklastenaktivität nachgewiesen werden konnte. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass TNF-α eine wichtige Rolle, sowohl in der Entstehung, als auch in der Aufrechterhaltung von tumorinduziertem Schmerz spielt. Hier liegt der Ansatzpunkt für weitere Studien mit dem Ziel, eine spezifische Pharmakotherapie zu entwickeln mit wirksamer TNF-α Blockade auch bei Patienten mit Tumorschmerzen. Nach den Erkenntnissen dieser Arbeit mit Etanercept sollte ein spezielles Augenmerk auf die ZNS-Gängigkeit dieser Substanzen gelegt werden und die Gefahr der Möglichkeit eines vermehrten Tumorwachstum bedacht 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.
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.
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.
Glioblastomas are characterized by an aggressive local growth pattern, a marked degree of invasiveness and poor prognosis. Tumor invasiveness is facilitated by the increased activity of proteolytic enzymes which are involved in destruction of the extracellular matrix of the surrounding healthy brain tissue. Elevated levels of matrix metalloproteinases (MMPs) were found in glioblastoma (GBM) cell-lines, as well as in GBM biopsies as compared with low-grade astrocytoma (LGA) and normal brain samples, indicating a role in malignant progression. A careful review of the available literature revealed that both the expression and role of several of the 23 human MMP proteins is controversely discussed and for some there are no data available at all. We therefore screened a panel of 15 LGA and 15 GBM biopsy samples for those MMPs for which there is either no, very limited or even contradictory data available. Hence, this is the first complete compilation of the expression pattern of all 23 human MMPs in astrocytic tumors. This study will support a better understanding of the specific expression patterns and interaction of proteolytic enzymes in malignant human glioma and may provide additional starting points for targeted patient therapy.
Background: Glioblastomas (GBM), the most frequent malignant brain tumors in adults, are characterized by an aggressive local growth pattern and highly invasive tumor cells. This invasion is facilitated by expression of matrix metalloproteinases (MMPs), a family of zinc-dependent endopeptidases. They mediate the degradation of protein components of the extracellular matrix. Twenty-three family members are known. Elevated levels of several of them have been reported in GBM. GBM cell-lines are used for in vitro studies of cell migration and invasion. Therefore, it is essential to know their MMP expression patterns. Only limited data for some of the cell-lines are published, yet. To fill the gaps in our knowledge would help to choose suitable model systems for analysis of regulation and function of MMPs during GBM tumorigenesis, cell migration and invasion. Findings: We analysed MMP-1, -8, -9, -10, -11, -13, -17, -19, -20, -21, -23, -24, -26, -27, and MMP-28 expression in seven GBM cell-lines (SNB-19, GaMG, U251, U87, U373, U343, U138) and in four primary cell cultures by semiquantitative RT-PCR, followed changes in the MMP expression pattern with increasing passages of cell culture and examined the influence of TNF-a and TGF-b1 stimulation on the expression of selected MMPs in U251 and U373 cells. MMP-13, -17, -19 and -24 were expressed by all analyzed cell-lines, whereas MMP-20 and MMP-21 were not expressed by any of them. The other MMPs showed variable expression, which was dependent on passage number. Primary cells displayed a similar MMP-expression pattern as the cell-lines. In U251 and U373 cells expression of MMP-9 and MMP-19 was stimulated by TNF-a. MMP-1 mRNA expression was significantly increased in U373 cells, but not in U251 cells by this cytokine. Whereas TGF-b1 had no impact on MMP expression in U251 cells, it significantly induced MMP-11 and MMP-24 expression in U373 cells. Conclusions: Literature-data and our own results suggest that the expression pattern of MMPs is highly variable, dependent on the cell-line and the cell-culture conditions used and that also regulation of MMP expression by cytokines is cell-line dependent. This is of high impact for the transfer of cell-culture experiments to clinical implementation.
Background
The human endogenous retrovirus K (HERV-K) has been acquired by the genome of human ancestors million years ago. It is the most complete of the HERVs with transcriptionally active gag, pol and env genes. Splice variants of env, which are rec, 1.5 kb transcript and Np9 have been suggested to be tumorigenic. Transcripts of HERV-K have been detected in a multitude of human cancers. However, no such reports are available concerning glioblastomas (GBM), the most common malignant brain tumor in adults. Patients have a limited prognosis of 14.6 months in median, despite standard treatment. Therefore, we elucidated whether HERV-K transcripts could be detected in these tumors and serve as new molecular target for treatment.
Findings
We analyzed human GBM cell lines, tissue samples from patients and primary cell cultures of different passages for HERV-K full length mRNA and env, rec and 1.5 kb transcripts. While the GBM cell lines U138, U251, U343 and GaMG displayed weak and U87 strong expression of the full length HERV-K, the splice products could not be detected, despite a weak expression of env mRNA in U87 cells. Very few tissue samples from patients showed weak expression of env mRNA, but none of the rec or 1.5 kb transcripts. Primary cells expressed the 1.5 kb transcript weakly in early passages, but lost HERV-K expression with extended culture time.
Conclusions
These data suggest that HERV-K splice products do not play a role in human malignant gliomas and therefore, are not suitable as targets for new therapy regimen.
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.
Stroke risk factors prepare rat brainstem tissues for a modified localized Shwartzman reaction
(1988)
Stroke risk factors such as hypertension, diabetes, advanced age, and genetic predisposition to stroke were demonstrated to prepare rat brainstem tissues for a modified local Shwartzman reaction. A single intracisternal injection of endotoxin provoked the reaction, and affected rats manifested neurologie deficits accompanied by pathologie lesions. Brainstem infarcts developed in only a small proportion of rats without recognized risk factors after intracisternal injection of endotoxin. Thus, stroke risk factors, whieh are ordinarily regarded as operating through acceleration of atherosclerosis, may predispose to brain ischemia by local effects on brain mierocirculation such as those thought to underlie preparation of a tissue for the local Shwartzman reaction.
Ausgehend von der Hypothese, dass die in dieser Arbeit eingesetzten Substanzen Natriumnitroprussid, Magnesium und Clazosentan aus pathophysiologischen Überlegungen dem in der Frühphase nach SAB auftretenden Perfusionsdefizit entgegenwirken und neuroprotektive Wirkung entfalten können, hat diese Arbeit das Ziel verfolgt, konkrete Therapieansätze zu entwickeln, die für die Behandlung der frühen Durchblutungsstörung nach einer SAB geeignet sein könnten. Ebenso sollte das neuroprotektive Potenzial dieser Substanzen, bei denen es sich um klinisch bereits getestete Medikamente handelt, evaluiert werden. Hierzu wurden drei Versuchsreihen unternommen, die folgende Ergebnisse erbrachten:
Die Gabe des NO-Donators Natriumnitroprussid erwies sich als die zerebrale Perfusion in der Frühphase nach SAB signifikant steigernd. Damit einhergehend zeigte sich eine signifikante Reduktion der neuronalen Schädigung im Hippocampus. Insgesamt legt diese Arbeit also das therapeutische Potential dieser Substanz für die Frühphase nach SAB nahe.
Für Magnesium konnte im Rahmen dieser Arbeit kein perfusionssteigernder Effekt festgestellt werden. Die hier erhobenen Daten weisen allerdings auf ein mögliches neuroprotektives Potential dieser Substanz hin, sodass weitere Studien größeren Umfangs angestrebt werden sollten, um eine neuroprotektive Wirkung verifizieren zu können.
Von dem ETA-Antagonisten Clazosentan wurden drei Dosierungen auf ihr neuroprotektives und perfusionssteigerndes Potential hin getestet. Hinsichtlich des perfusionssteigernden Effektes erwies sich die Maximaldosis zwar als deutlich überlegen, verfehlte jedoch zu den Zeitpunkten 120, 150 und 180 Minuten nach SAB knapp das Signifikanzniveau. Ein neuroprotektives Potential kann auf Grundlage einer knappen Signifikanz in der H&E-Färbung vermutet, aber nicht sicher konstatiert, werden.
Das Ziel dieses größer angelegten Projekts ist die Entwicklung einer Kombinationstherapie aus unterschiedlichen Methoden und Medikamenten. Basierend auf den hier vorgestellten Ergebnissen kommen von den in dieser Arbeit untersuchten Substanzen insbesondere der NO-Donator Natriumnitroprussid, aber auch der ETA-Antagonist Clazosentan in Frage. Als mögliche Kombinationspartner könnten Prostazyklin-Agonisten oder Thrombozytenaggregationshemmer eingesetzt werden. Daneben sind die Anwendung einer moderaten Hypothermie sowie die Gabe hyperonkotischer Lösungen therapeutische Ansätze, die im weiteren Verlauf dieses Projekts untersucht werden.
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.
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.
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.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Beschreibung einer in früheren Versuchsserien zufällig gemachten Beobachtung, dass es zu einer Spontanregression experimenteller Gliome kommt. Dies geschah mittels eines Vergleichs des Spontanverlaufs intracerebraler Gliome bei immunkompetenten und thymektomierten Ratten anhand immunologischer und MRT- Studien. Verwendet wurden C6-Rattengliomzellen. Daraus wurden ca. 300 m große Tumorsphäroide hergestellt, die beiden Rattenstämmen (16 immunkompetenten und 16 immunsupprimierten Sprague- Dawley-Ratten) in den Kortex des linken Frontallappens implantiert wurden. Mittels der MR-Tomographie wurden die Tiere an definierten Terminen auf das Tumorwachstum hin untersucht. Anschließend wurde jeweils eine bestimmte Anzahl an Tumorproben entnommen und mittels der Hämatoxylin- Eosin- bzw. immunhistochemischen Färbungen aufgearbeitet. Mittels der Kernspintomographie konnte gezeigt werden, dass die thymektomierten Ratten um 31 % größere Tumoren aufweisen als die immunkompetenten Ratten. Dies wird ebenso bei der histologischen Auswertung der Tumorvolumina (anhand von HE- Schnitten) verdeutlicht. Ebenso konnte aber auch gezeigt werden, dass die Tumorvolumina nach Erreichen des Volumenmaximums (zwischen dem 28.- 30. Tag nach Implantation) in beiden Populationen stark rückläufig sind, um nach dem 72. Tag nach Implantation fast vollständig zu verschwinden. Im Hinblick auf mögliche immunologische Einflussfaktoren, die bislang noch nicht geklärt werden konnten, sind folgende Ergebnisse zu nennen: Zytotoxische T- Zellen sind in immunkompetenten Ratten in etwas höherer Anzahl nachzuweisen als in thymektomierten Ratten.
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.
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.
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.
Neurophysiologische Veränderungen der Hörbahn während und nach Vestibularisschwannom-Operationen
(2014)
Aufgrund von Fallberichten bei Patienten mit operativer Resektion eines Vestibularisschwannoms über verzögerte Ertaubung bei endoperativ erhaltenem Resthörvermögen, war es das Ziel dieser Arbeit die intraoperative und frühe postoperative Phase mittels ABR-Monitoring näher zu charakterisieren und prädiktive Faktoren für die postoperative Entwicklung und die resultierende Hörfunktion zu untersuchen.
Dabei zeigte sich, dass der ABR-Befund sowohl zu Beginn der Operation als auch postoperativ mit dem jeweiligen Hörbefund korreliert. Fälle mit erhaltenem ABR und sekundärer Ertaubung müssen am ehesten auf das Vorhandensein weniger noch leitender Fasern ohne funktionellen Nutzen oder eine Veränderung der Elektrophysiologie zurückgeführt werden.
Die detaillierte Betrachtung des intraoperativen Verlaufes ergab eine Untergliederung in sechs Gruppen:
- Gruppe 1: ABR-Verbesserung
- Gruppe 2: ABR kontinuierlich erhalten
- Gruppe 3: ABR temporär abweichend, letztlich erhalten
- Gruppe 4: ABR verschlechtert im Vergleich zum Ausgangsniveau
- Gruppe 5: ABR-Verlust intraoperativ bei fluktuierendem Verlauf
- Gruppe 6: klarer intraoperativer ABR-Verlust,
welche eine sinnvolle Korrelation mit dem Hörergebnis und der postoperativen Entwicklung zeigten. Im Gegensatz zur bisher verbreiteten Auffassung, dass die endoperative ABR-Qualität einen bleibenden Zustand nach den intraoperativen Veränderungen darstellt, wurde in dieser Studie erstmals nachgewiesen, dass in den ersten Stunden und mit weiteren Fluktuationen in der ersten Woche erhebliche Veränderungen auftreten mit erheblichen Auswirkungen auf das Endergebnis. Darüber hinaus konnten verschiedene Typen dieser veränderlichen physiologischen Funktionszustände identifiziert und hier erstmals beschrieben werden:
- Gruppe mit stabilem und erhaltenem ABR
- Gruppe mit fluktuierendem und erhaltenem ABR
- Gruppe mit fluktuierendem und verlorenem ABR
- Gruppe mit stabilem ABR-Verlust.
In der Analyse und Korrelation der intra- mit den postoperativen Entwicklungen wurde die ABR-Qualität nach 60% Tumorresektion als prognostisch signifikantes Merkmal erkannt. Ferner konnte nachgewiesen werden, dass Patienten mit postoperativem Erholungspotential als typisches Merkmal Tumore der Klasse T3A oder kleiner nach der Hannover Klassifikation zeigen.
Diese Studie deutet darauf hin, dass sich der intraoperative Verlauf postoperativ fortsetzt. Während bei intraoperativ instabilem Verlauf (Gruppen 3-5) sich postoperativ eine fluktuierende Entwicklung anschließt oder die ABR-Qualität sich sogar dauerhaft im Vergleich zum endoperativen Status ändert, behalten Patienten mit intraoperativ stabilem Verlauf (Gruppen 1 und 2) oder mit verlorenem ABR (Gruppe 6) diesen Status auch in der frühen postoperativen Phase in der Regel bei.
Im Hinblick auf mögliche Empfehlungen zur mikrochirurgischen Strategie stellten sich die Phase der knöchernen Eröffnung des IAC sowie die direkte Präparation der Tumor-Nerven-Grenze als besonders gefahrenträchtig heraus. Unter Kenntnis der zwar gegebenen aber begrenzten postoperativen Erholungschancen verschlechterter ABRs muss das chirurgische Vorgehen also in dieser Phase auf schonendste Präparation und rasche Reaktion auf kritisches Monitoring-Feedback ausgerichtet sein.
Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe bei Patienten mit auffälligen intraoperativen ABR-Fluktuationen (intraoperative Gruppen 3, 4 und 5) postoperativ ein ABR-Monitoring bis zum 5. Tag nach Duraschluss durchzuführen. Auf der Grundlage der hier vorgelegten Studie ist ein postoperatives ABR-Monitoring gleichermaßen für Patienten mit erhaltenem oder erloschenem ABR jeweils nach Fluktuationen zu empfehlen, da sich intraoperative Fluktuationen fortsetzen und postoperativ sowohl ein ABR-Verlust als auch eine ABR-Erholung erfolgen kann. Dies ist besonders indiziert, wenn in Zukunft die medikamentösen Interventionsmöglichkeiten näher evaluiert und weiterentwickelt sind, aber auch mit den aktuellen Standardmedikamenten HAES, Nimodipin und Kortison ist eine Unterstützung der Regeneration bei Feststellung einer postoperativen Verschlechterung zu empfehlen.
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.
In der vorliegenden Arbeit wurde das biologische Verhalten von Medulloblastomen unter dem Einfluss neurotropher Faktoren untersucht. Diese verwendeten Neurotrophine wirken innerhalb der untersuchten Medulloblastom-Zellinien und –Primärkulturen in unterschiedlicher Weise auf Proliferation, Migration und das Invasionsverhalten der Tumorzellen. Dies geschieht in Abhängigkeit der exprimierten Neurotrophin-Tyrosinkinase-Rezeptoren auf der Zelloberfläche. Der brain-derived neurotrophic factor (BDNF) konnte in den Zellinien MHH-Med 2 und MHH-Med 4 das Wachstumsverhalten hemmen. Desweiteren wurde die Apoptoserate der ZL 4 unter BDNF-Behandlung gesteigert. Die Wirkung dieses neurotrophen Faktors wird über den Rezeptor Trk B vermittelt. Durch den Nachweis der aktivierten Form der MAP-Kinase unter BDNF-Stimulation, sowohl in der ZL MHH-Med 4 und auch in MEB-Med 8S zeigt, dass BDNF in Medulloblastomen ebenfalls über Trk B wirkt. Im Gegensatz zu BDNF, welcher die Zellmotilität nicht beeinflusste, konnte das neurotrophin-3 (NT-3) das Wanderungsverhalten der ZL 4 hemmen. Dieser Effekt ließ sich durch Zugabe des blockierenden Antikörpers gegen NT-3 wieder aufheben. Die für die Vermittlung des Effektes notwendige Rezeptortyrosinkinase Trk C konnte auf der Oberfläche dieser Zellinie nachgewiesen werden. Über den Nachweis der phosphorylierten Form der MAP-Kinase nach NT-3-Stimulation wurde auch hier die Wirkvermittlung über den zugehörigen Rezeptor bestätigt. Somit konnte gezeigt werden, dass die neurotrophen Faktoren in Abhängigkeit der zugehörigen Rezeptor-Tyrosinkinasen unterschiedlichste physiologische Zellreaktionen bewirken. Durch den inkonstanten Rezeptorbesatz der untersuchten ZL und auch die gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen Aktivitätszustände der jeweiligen Rezeptoranteile ebenso wie durch die Hinweise auf autokrine Loops durch die Medulloblastomzellen kann eine einfache Faktor-Wirkung-Beziehung nicht aufgestellt werden und bleibt somit Bestandteil weiterer Untersuchungen.
Background
Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of death and disability. Neuroinflammation contributes to acute damage after TBI and modulates long-term evolution of degenerative and regenerative responses to injury. The aim of the present study was to evaluate the relationship of microglia activation to trauma severity, brain energy metabolism, and cellular reactions to injury in a mouse closed head injury model using combined in vivo PET imaging, ex vivo autoradiography, and immunohistochemistry.
Methods
A weight-drop closed head injury model was used to produce a mixed diffuse and focal TBI or a purely diffuse mild TBI (mTBI) in C57BL6 mice. Lesion severity was determined by evaluating histological damage and functional outcome using a standardized neuroscore (NSS), gliosis, and axonal injury by immunohistochemistry. Repeated intra-individual in vivo μPET imaging with the specific 18-kDa translocator protein (TSPO) radioligand [\(^{18}\)F]DPA-714 was performed on day 1, 7, and 16 and [\(^{18}\)F]FDG-μPET imaging for energy metabolism on days 2–5 after trauma using freshly synthesized radiotracers. Immediately after [\(^{18}\)F]DPA-714-μPET imaging on days 7 and 16, cellular identity of the [\(^{18}\)F]DPA-714 uptake was confirmed by exposing freshly cut cryosections to film autoradiography and successive immunostaining with antibodies against the microglia/macrophage marker IBA-1.
Results
Functional outcome correlated with focal brain lesions, gliosis, and axonal injury. [\(^{18}\)F]DPA-714-μPET showed increased radiotracer uptake in focal brain lesions on days 7 and 16 after TBI and correlated with reduced cerebral [\(^{18}\)F]FDG uptake on days 2–5, with functional outcome and number of IBA-1 positive cells on day 7. In autoradiography, [\(^{18}\)F]DPA-714 uptake co-localized with areas of IBA1-positive staining and correlated strongly with both NSS and the number of IBA1-positive cells, gliosis, and axonal injury. After mTBI, numbers of IBA-1 positive cells with microglial morphology increased in both brain hemispheres; however, uptake of [\(^{18}\)F]DPA-714 was not increased in autoradiography or in μPET imaging.
Conclusions
[\(^{18}\)F]DPA-714 uptake in μPET/autoradiography correlates with trauma severity, brain metabolic deficits, and microglia activation after closed head TBI.
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.
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.
Einleitung: Zwischen 1994-2003 wurden in Zusammenarbeit von HNO- und Neurochirurgie 615 Vestibularschwannome (Grad T3a-T4b) über den subokzipitalen Zugang operiert. In 89 Fällen (14%) konnte aus unterschiedlichen Gründen der Tumor nur inkomplett entfernt werden. Mittels neurologischer Untersuchung und MRT wurde postoperativ das funktionelle Ergebnis bzw. das Wachstumsverhalten des Resttumors untersucht. Außerdem wurden die Art des Resttumors und die Gründe für eine inkomplette Resektion analysiert. Material und Methoden: Alle Tumore wurden unter stetigem Neuromonitoring (AEP, Fazialis-EMG) operiert. Reichte der Tumor bis an die kaudalen Hirnnerven (IX, X, XI, XII) heran, wurden diese ebenfalls überwacht. In der postoperativen Kontrolle erfolgten eine neurologische Untersuchung und eine MRT. Die Ergebnisse wurden mit vorausgegangenen Untersuchungen verglichen, um das Wachstumsverhalten des Resttumors und das funktionelle Ergebnis zu beurteilen. Die Operationsberichte wurden nach den Gründen der inkompletten Tumorentfernung gesichtet. Ergebnisse: Starke Adhärenz des Tumorgewebes zu den Hirnnerven (VII, VIII, kaudale Gruppe) oder zum Hirnstamm, interfaszikuläre Tumornester, eine Gefährdung der Blutversorgung, spontane Entladungen im EMG oder eine reduzierte Ableitbarkeit der AEPs zwangen den Operateur, die Präparation abzubrechen. Die durchschnittliche Tumorgröße in den Fällen der inkompletten Resektion betrug 26,8 mm vs. 19,4 mm bei kompletter Tumorentfernung. Der zurückgelassene Tumorrest bestand in 86% aus einem Kapselanteil, einem Tumorrasen oder interfaszikulären Tumornestern. Grobe Tumorreste waren die Ausnahme. 12 Monate postoperativ wurde bei den Patienten mit kompletter Resektion in 88% eine gute bis sehr gute Funktionalität (House/Brackmann Grad I-II) des Gesichtsnervs beobachtet, bei inkompletter Tumorentfernung in 75%. 66% (n=59) der Resttumore zeigten keine Progredienz, 13% (n=12) eine Wachstumstendenz ohne klinische Symptomatik, 6% (n=5) mussten erneut operiert werden (15%/n=13 keine Kontrolle). Der durchschnittliche Nachbeobachtungszeitraum betrug 48,1 Monate (1-134). Zusammenfassung: Trotz Zurücklassens eines Tumorrestes kommt es nur selten zu einem erneuten Tumorwachstum. In noch weniger Fällen muss eine Rezidivoperation durchgeführt werden. Dies rechtfertigt eine subtotale Tumorresektion in den Fällen einer Hirnnervengefährdung. Verzichtet man auf eine komplette Resektion, lässt sich auch bei sehr großen Tumoren ein gutes bis sehr gutes funktionelles Ergebnis erzielen.
Administration of PGF 2IX (0.2-6.4 J.lg) into the lateral cerebral ventricle (i.c.v.) induced dosedependent increases in blood pressure , heart rate and body temperature in urethane-anaesthetised rats, but had no effect on these parameters when the same dose range was administered intravenously. Peripheral pretreatment with sodium meclofenamate (50 mg/kg s.c.) sltifted all the dose-response curves for PGF 2IX (i.c.v.) to the left, but indomethacin (50 mg/kg s.c.) did not significantly affect those changes. Central pretreatment with sodiurn meclofenamate or indomethacin (1.25 mg per rat i.c.v.) failed to modify significantly the effects of centrally administered PGF 2IX' The results support previous suggestions that PGF 2IX may participate in the central control of the cardiovascular and thermoregulatory systems, and also suggest that there may be differences in the sites and/or modes of action between sodiurn meclofenamate and indomethacin.
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.
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.
Das Glioblastom ist der häufigste hirneigene Tumor des Erwachsenen. Es ist hoch invasiv, stark proliferierend und mit einer schlechten Prognose assoziiert. Heutige Therapiean-sätze zielen, neben der möglichst vollständigen Resektion des Tumorgewebes, vor allem auf Apoptoseinduktion durch DNA-Schäden in Tumorzellen. Daher ist die Aufklärung der molekularen Grundlagen dieser Prozesse essentiell, um Verbesserungen bei den Behandlungsmöglichkeiten erzielen zu können. Der Proteasomenaktivator PA28γ wird im Hirngewebe stark exprimiert, über seine Funktion ist jedoch nur wenig bekannt. Er wurde als Interaktionspartner des Zellzyklus- und DNA-Schadensregulators Mad2b in einem Hefe Two-Hybrid Screen identifiziert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Wechselwirkung mittels eines GST-Pulldown Experimentes be-stätigt. Obwohl PA28γ in Verbindung mit der Zellproliferation gebracht wird, konnte in GBM-Zelllinien keine signifikante Änderung der Zellteilungsraten beobachtet werden. Allerdings unterstützte die vermehrte Expression von PA28γ die Apoptose. Um durch neue Interaktionspartner von PA28γ Hinweise auf dessen Funktion zu erhalten, wurde ein Hefe Two-Hybrid Screen durchgeführt: PA28gamma steuert den Abbau von p53 und verweist über die hier neu beschriebene Interaktion mit HIPK1 ebenfalls auf den programmierten Zelltod. Dieser pro-apoptotische Zusammen-hang wird unterstützt durch die Interaktion mit 1A6/DRIM-interacting protein. Die Inter-aktion der Sumo E2 Ligase Ubc9 mit PA28gamma war ein erster Hinweis für eine Sumoylierung des Proteasomenaktivators, die die PA28gamma Aktivität regulieren könnte. Gleichzeitig ist Ubc9, wie auch die E3-Ligase PIAS, im Zusammenhang mit Apoptose beschrieben worden. Diese Fragestellungen wurden in weiterführenden Arbeiten erforscht. Einen anderen Aspekt beleuchtet die Interaktion von PA28gammamit Catenin alpha. Durch diese Wechselwirkung könnte PA28gamma Einfluß auf Interzellulärkontakte nehmen. Gerade im Hin-blick auf das GBM, charakterisiert durch ausgeprägtes Migrations- und Invasionsverhal-ten, könnte die Regulation von Interzellulärkontakten von besonderer Bedeutung sein. Aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaften von PA28gammasollte dieses Protein für eine Therapie mittels DNA-Schäden induzierter Apoptose erforscht werden. PA28gamma könnte bei diesen Vorgängen ein zentraler Faktor sein, dessen Manipulation die etablierten Therapieformen unterstützen und deren Wirkung verbessern.
Einfluss des VEGFRezeptor-2 spezifischen RTK-Inhibitors PTK 787/ ZK 222584 auf Angiogenese und somit Wachstum maligner Gliome in einem Tiermodell. Verwendet wurden hierbei C6-Rattengliomzellen aus denen durch retrovirale Transfektion von VEGF cDNA in sense Richtung ein stark VEGF exprimierender Zellklon generiert wurde.
Hintergrund: Obwohl als Standardverfahren bei der intraoperativen Überwachung bei der Akustikusneurinom (AN)-Chirurgie etabliert, handelt es sich bei der Ableitung akustisch evozierter Potentiale (AEP) um eine „Far-Field“-Technik mit einigen Einschränkungen. Diese Arbeit soll die Elektrocochleographie (ECoG) als Zusatzverfahren für den Hörerhalt überprüfen. Material und Methoden: 84 Patienten mit einseitigem intra-/extrameatalem AN (extrameataler Durchmesser 5-55mm) mit noch vorhandener Hörfunktion wurden unter Verwendung eines kombinierten neuro-/otochirurgischen suboccipitalen Zugangs operiert. Nach Einbringung einer Nadelelektrode auf das Promontorium unter otoskopischer Kontrolle wurden ECoG und AEP simultan abgeleitet. Ergebnisse: Bei 43 von 84 Patienten wurde ein Hörerhalt erzielt, wobei davon 40 sowohl AEP als auch ECoG aufwiesen. Alle 24 Patienten mit Verlust beider Modalitäten wurden taub. Hörerhalt wurde bei 4 von 12 Patienten mit erhaltenem ECoG, aber Verlust des AEP (Wellen III-V) nachgewiesen, im umgekehrten Fall kam es zu postoperativer Taubheit in zwei Fällen. Trotz signifikanter Korrelation der AEP- und ECoG-Amplituden mit prä- und postoperativem Hören, erwiesen sich die Latenzen von Summations- und Aktionspotential als verläßlichere Indikatoren für Hörerhalt als beim AEP. Der Vorhersagewert erloschener AEP-Amplituden übertraf den der ECoG-Parameter. Nur bei Tumoren über 2cm war die Größe signifikant für den Hörerhalt. Außer postoperativer Otoliquorrhoe (3 Patienten) und einer lokalen Blutung im äußeren Gehörgang (1 Patient) wurden keine Nebenwirkungen beobachtet. Schlußfolgerung: Die ECoG-Ableitung erweist sich in Kombination mit AEPs als nützliches Zusatzverfahren zum Hörerhalt in der AN-Chirurgie. Besonders hilfreich ist es bei Verwendung der Bipolar-Pinzette sowie beim Bohren, da keine Mittelung notwendig ist. Spezielle Anwendungsmöglichkeiten sind kleine Tumoren mit funktioneller Hörfunktion und/oder einem großen intrameatalen Anteil sowie Fälle mit verlorenem oder gefährdetem kontralateralen Hören (z. B. bilaterale AN), wenn sogar der Erhalt von nicht-funktionellem Hören wünschenswert ist.
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.
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.
Owing to a high response rate, deep brain stimulation (DBS) of the ventral striatal area has been approved for treatment-refractory obsessive-compulsive disorder (tr-OCD). Many basic issues regarding DBS for tr-OCD are still not understood, in particular, the mechanisms of action and the origin of side effects. We measured prepulse inhibition (PPI) in treatment-refractory OCD patients undergoing DBS of the nucleus accumbens (NAcc) and matched controls. As PPI has been used in animal DBS studies, it is highly suitable for translational research. Eight patients receiving DBS, eight patients with pharmacological treatment and eight age-matched healthy controls participated in our study. PPI was measured twice in the DBS group: one session with the stimulator switched on and one session with the stimulator switched off. OCD patients in the pharmacologic group took part in a single session. Controls were tested twice, to ensure stability of data. Statistical analysis revealed significant differences between controls and (1) patients with pharmacological treatment and (2) OCD DBS patients when the stimulation was switched off. Switching the stimulator on led to an increase in PPI at a stimulus-onset asynchrony of 200 ms. There was no significant difference in PPI between OCD patients being stimulated and the control group. This study shows that NAcc-DBS leads to an increase in PPI in tr-OCD patients towards a level seen in healthy controls. Assuming that PPI impairments partially reflect the neurobiological substrates of OCD, our results show that DBS of the NAcc may improve sensorimotor gating via correction of dysfunctional neural substrates. Bearing in mind that PPI is based on a complex and multilayered network, our data confirm that DBS most likely takes effect via network modulation.
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.
Ophthalmologische und radiologische Hirndruckzeichen bei der isolierten Sagittalnahtsynostose
(2008)
Bei der häufigsten Form prämaturer Kraniosynostosen, der isolierten Sagittalnahtsynostose, wird das Gesundheitsrisiko durch intrakranielle Drucksteigerung als sehr gering eingeschätzt. Ziel der vorliegenden Studie war es, an einem größeren Kollektiv das individuelle Risiko einer Hirndrucksteigerung durch mangelhaftes Schädelwachstum (=Kraniostenose) zu bestimmen. Der erhöhte Druck wurde dabei identifiziert durch Stauungspapillen oder durch direkte Messung. In einer Längsschnittstudie wurden Augenhintergrundsbefunde von 200 Patienten ausgewertet, die der Würzburger kraniofazialen Arbeitsgruppe mit der klinischen Diagnose „isolierte Sagittalnahtsynostose“ vorgestellt worden waren. Die bei acht Patienten durchgeführten direkten Druckmessungen wurden ebenfalls ausgewertet. Alle in die Studie aufgenommenen Patienten wurden mindestens einmal in zwei Jahren, in 76% der Fälle entsprechend einer vorgegebenen Empfehlung zweimal jährlich ophthalmoskopisch untersucht. Zum Zeitpunkt der ersten Untersuchung waren die Kinder durchschnittlich 14 Monate, bei der letzten Untersuchung durchschnittlich sieben Jahre alt. Die Beobachtungsdauer lag zwischen 19 Monaten und 18 Jahren. Während der Beobachtungszeit entwickelten zehn Patienten eine sichere Hirndrucksteigerung nach der genannten Definition, drei von 71 nicht operierten Patienten und sieben von 129 operativ behandelten Kindern. Daraus errechnete sich ein kumulatives individuelles Risiko von knapp sechs Prozent im Spontanverlauf und knapp sieben Prozent nach vorangegangener Operation. Diese Zahlen waren aber durch diagnostische Irrtümer beeinflusst. Denn bei sechs der 200 Patienten musste die Diagnose im Verlauf zugunsten verschiedener Syndrome und Stoffwechselstörungen korrigiert werden. Drei dieser Patienten hatten Stauungspapillen entwickelt. Nach entsprechender Bereinigung des Studienkolletivs lag das individuelle Risiko einer Hirndrucksteigerung für nicht operierte Patienten mit isolierter Sagittalnahtsynostose bei drei Prozent, für operierte Patienten bei sechs Prozent. Bei zwei Patienten wurde die Hirndrucksteigerung durch direkte Messung nachgewiesen, während der Augenhintergrund unauffällig erschien – ein Hinweis auf die relativ geringe Sensitivität des ophthalmoskopischen Befundes. Aus den vorliegenden Daten ergibt sich die Empfehlung regelmäßiger Funduskontrollen bei der isolierten Sagittalnahtsynostose, die unbedingt auch nach einer Operation der Synostose bis mindestens zum achten, besser bis zum 10. bis 12. Lebensjahr fortgesetzt werden sollten. Untersuchungsintervalle von sechs Monaten stellen dabei einen vertretbaren Kompromiss zwischen Untersuchungsaufwand und diagnostischer Sicherheit dar. Denn alle Patienten mit Stauungspapillen wurden rechtzeitig therapiert, keiner von ihnen erlitt bleibende Funktionseinbußen der Sehnerven. Wegen der geringen Sensitivität der Ophthalmoskopie wurden in einem zweiten Teil der Arbeit Röntgenaufnahmen der Patienten auf radiologische Hirndruckzeichen ausgewertet. Das Schädelinnenrelief wurde beurteilt und in Anlehnung an die Literatur in drei Intensitätsgrade eingeteilt. Deutlich und generalisiert verstärkte Impressiones digitatae im Sinne eines Wolkenschädels wurden als mögliche Zeichen eines erhöhten intrakraniellen Drucks registriert. Am Ende des Beobachtungszeitraums wurde sowohl bei operierten als auch bei nicht operierten Patienten eine kumulative Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Wolkenschädels von etwa 35% ermittelt, bei allerdings hoher statistischer Un¬genauigkeit. Insgesamt wurde bei 20% der nicht operierten und bei 15% der operierten Patienten ein Wolkenschädel registriert. In Zusammenschau mit den Ergebnissen des ersten Teils der Arbeit stützen diese Zahlen die Annahme, dass eine intrakranielle Drucksteigerung häufiger auftritt als funduskopisch nachgewiesen. Bei deutlich verstärktem Schädelinnenrelief im Röntgenbild sollte daher die Indikation zur invasiven Druckmessung großzügiger gestellt werden. Als überraschendes und bisher nicht beschriebenes Ergebnis ließ sich ein Übergreifen der Synostose auf weitere Nähte kumulativ bei 20% der operierten, nicht aber bei unoperierten Patienten nachweisen. Diese Beobachtung steht im Einklang mit der größeren Häufigkeit von Stauungspapillen im postoperativen Verlauf. Denkbar ist also eine negative Beeinflussung der Nahtphysiologie durch die Operation.
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.
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.
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.
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.
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: 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.
Das Kraniopharyngeom ist eine dysontogenetische Mittellinienfehlbildung mit raumforderndem Charakter. Die Ätiopathogenese ist noch ungeklärt. Bildgebende Verfahren (Sonographie, MRT) ermöglichen bereits pränatal eine Diagnostik. Das neonatale Kraniopharyngeom ist sehr selten. Bisher finden sich in der Literatur nur wenige Fallberichte von denen operative Verläufe sowie klinische Langzeitverläufe bekannt sind. Es bleibt eine Kontroverse hinsichtlich Radikalität und Zeitpunkt der Operation, nicht aber dahingehend, dass die operationsmikroskopische Versorgung die Therapie der Wahl des neonatalen Kraniopharyngeoms darstellt. Die Nähe zur hypophysären-hypothalamischen Achse bedingt eine hohe Komorbidität der Kinder prä- und postoperativ.
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.
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.