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Schriftenreihe
In der hier vorgestellten Studie wird mit Hilfe der kephalometrischen Analyse das kraniofaziale Wachstum anhand lateraler und frontaler Röntgenaufnahmen von insgesamt 316 Jungen untersucht und graphisch dargestellt. Es sollen Wachstumsmittelwerte von definierten Strecken und Winkeln und ein physiologischer Normbereich für jedes Lebensalter ermittelt werden. Ferner werden die ermittelten Werte mit den Daten der Bolton-Standards verglichen und beurteilt. Die Wachstumsentwicklung im ersten Lebensjahr soll gesondert dargestellt werden. Es wird nachgewiesen, dass die gemessenen Strecken und Winkel sowohl im ersten als auch im Beobachtungszeitraum über zehn Jahre unterschiedliche Wachstumsentwicklungen aufweisen. Das stärkste Wachstum erfährt das Neurokranium in den ersten vier Lebensjahren. Dabei ist die Entwicklung im Bereich der Schädelperipherie sowohl bei Neuro- als auch Viscerokranium größer, während sich die Schädelbasis und das zentrale Mittelgesicht langsamer und in gerngerem Maße entwickeln. Die hier ermittelten Ergebnisse bestätigen die Bolton-Standards in ihrer Wertigkeit. Die Wachstumsentwicklung im ersten Lebensjahr zeigt insbesondee in den ersten sechs postnatalen Monaten ein überdurchschnittliches kraniofaziales Wachstumspotential.
Adipositas ist in der heutigen Gesellschaft ein zunehmendes Gesundheitsproblem, das vor allem aufgrund der vielen Folgeerkrankungen wie Typ 2 Diabetes, Bluthochdruck, degenerative Gelenkerkrankungen etc. und der psychosozialen Folgen auch aus wirtschaftlicher Sicht immer mehr Bedeutung erlangt. Die konservative Therapie dieser chronischen Erkrankung gestaltet sich jedoch schwierig. Allein mittel- bis langfristige Programme mit Kombination von Ernährungs-, Bewegungs- und Verhaltenstherapie scheinen eine gewisse Aussicht auf Erfolg zu haben, wobei Modelle, die sich nur auf eine dieser Therapiesäulen stützen, aus ganzheitlicher Sicht deutlich im Nachteil sind. ADIPOSITIV ist ein interdisziplinäres, auf ein Jahr angelegtes Projekt, welches alle Ansatzpunkte der Adipositastherapie miteinander verbindet. Ziel war, eine relevante Gewichtsreduktion der Projektteilnehmer zu erreichen, ohne dass es zu einer ungünstigen Veränderung der Körperzusammensetzung kommt. Dies wurde durch Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) kontrolliert. Ebenso wurden Labor- und Vitalparameter bestimmt, ärztliche Untersuchungen mit Leistungsanalysen sowie Gewichtskontrollen und psychologische Tests durchgeführt. Das Programm beinhaltete ernährungs-, bewegungs- und psychotherapeutische Gruppeninterventionen, wobei die Teilnahme an den psychologischen Gruppen auf freiwilliger Basis erfolgte. Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung von Veränderungen in verschiedenen psychosozialen Bereichen innerhalb eines Jahres mittels entsprechender Fragebögen. Die untersuchten Bereiche waren Essverhalten, Depressivität, Selbstakzeptanz und Körperwahrnehmung. Neben einer deutlichen Reduktion des BMI im Gesamtdurchschnitt, kam es auch im Bereich der psychosozialen Fragestellungen zu relevanten und zum Teil signifikanten Veränderungen. So zeigte sich im Bereich Essverhalten eine deutliche Entwicklung in Richtung „normales“ Verhalten vor allem im Sinne einer geringeren Störbarkeit und größeren kognitiven Kontrolle bei abnehmendem Hungergefühl und geringerer Belastung durch das Übergewicht. In den Bereichen Depressivität und Selbstakzeptanz fanden sich erst nach Differenzierung der Projektteilnehmer in „gute“ und „schlechte“ Abnehmer signifikante Ergebnisse insofern, dass die „guten“ Abnehmer weniger depressiv werden und eine höhere Selbstakzeptanz erreichen. Bei der Körperwahrnehmung zeigen sich am Ende des Projekts nur geringe, nicht signifikante Unterschiede zum Beginn. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Teilnehmer an dem Projekt ADIPOSITIV im Durchschnitt eine gute Gewichtsreduktion bezogen auf den BMI er-reichten und sich hinsichtlich der untersuchten psychosozialen Befunde zum Teil deutlich verbessern bzw. im Sinne einer „Normalisierung“ verändern konnten.
In maligne transformierten Zellen fördert die kurzkettige Fettsäure Butyrat Differenzierung, induziert Apoptose und hemmt Proliferation. Dabei moduliert Butyrat die Expression von verschiedenen Zellzyklus- und Apoptoseregulatoren. Wie Butyrat seine Wirkungen auf chromosomaler Ebene vermittelt, ist bisher nicht ausreichend geklärt. Bekannt ist, dass Butyrat Histondeacetylasen nichtkompetetiv hemmt und durch Hyperacetylierung von nukleären Histonproteinen die Chromatinstruktur moduliert. Die „high-mobility-group“ (HMG) Proteine sind neben Histon-Proteinen strukturelle Bestandteile des Chromatins. Die vermehrte Expression des HMGA1-Proteins ist eine Gemeinsamkeit vieler humaner Malignome und die HMGA1-Proteinfamilie wurde selbst als neue Gruppe von Onkogenen erkannt. Die HMGA1 Proteine beeinflussen die Expression zahlreicher Gene und stehen selbst wiederum unter der Kontrolle von Onkogenen, wie z.B. dem c-myc. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Butyrat und der Histon-deacetylase-Inhibitor Trichostatin A die Expression von HMGA1 in humanen Adenokarzinomzellen des Gastrointestinaltraktes modulieren. Butyrat-Konzentrationen von 2mM und 4mM führten erstmals nach 24-stündiger Inkubation zu einer deutlichen Reduktion der mRNA-Expression von HMGA1. In der Magenkarzinomzelllinie 23132/87 und der Kolonkarzinomzelllinie Sw-480 wird die HMGA1 mRNA Expression durch Butyrat zeit- und dosisabhängig reduziert. In der Kolonkarzinomzelllinie Sw-620 konnte für die untersuchten Konzentrationen keine Dosisabhängigkeit festgestellt werden. Auch Trichostatin A bewirkt eine Reduktion der mRNA-Expression von HMGA1 in den untersuchten Zelllinien. Wie Butyrat die Expression von HMGA1 moduliert, ist nicht geklärt. Denkbar ist, dass Butyrat über Modulation vorgeschalteter Signalkaskaden, wie z.B. im Falle des c-myc, die HMGA1-Expression beeinflusst. Aber auch über eine Modulation der Chromatinstruktur durch Hemmung der Histondeacetylasen mit nachfolgenden Veränderungen der Expression verschiedener Gene könnte Butyrat die Expression von HMGA1 beeinflussen. Da die gleiche Wirkung auf die HMGA1-Expression durch den spezifischen Histondeacetylase-Inhibitor Trichostatin A vermittelt wird, könnte die Hemmung dieser Enzyme der Mechanismus sein, über den Butyrat seine Wirkungen ausübt. In vitro- und in vivo- Untersuchungen zeigen, dass eine Hemmung der HMGA1-Proteinsynthese die maligne Transformation verhindern, das metastatische Potential verringern und sogar das Wachstum bereits existenter Tumoren verlangsamen kann. Der protektive Effekt von Butyrat hinsichtlich der malignen Transformation und die Wirkung von Butyrat auf bereits maligne transformierte Zellen könnten zumindest teilweise dadurch erklärt werden, dass Butyrat die Expression von HMGA1 in Tumorzellen reduziert und damit dessen malignes Potential vermindert. Auch die Nicht-Histon-Proteine HMGN1 und HMGN2 stellen wichtige strukturelle Elemente des Chromatins dar. Sie werden sowohl in Normalgewebe als auch in maligne transformierten Zellen exprimiert. Auch die untersuchten Zelllinien Sw-480, Sw-620 und 23132/87 exprimieren HMGN1 und HMGN2. Signifikante Unterschiede zwischen der Primärtumorzelllinie Sw-480 und der Metastasenzelllinie Sw-620 des Sw-480 Kolonkarzinoms waren nicht feststellbar. Sowohl Butyrat als auch Trichostatin A senken in den untersuchten Karzinomzelllinien die Expression von HMGN1- bzw. HMGN2-mRNA, wobei dieser Effekt teilweise zeit- und dosisabhängig ist. Da die gleiche Wirkung auf die Expression von HMGN1 und HMGN2 durch den spezifischen Histondeacetylase-Inhibitor Trichostatin A vermittelt wird, könnte die Hemmung der Histondeacetylasen auch in diesem Fall der Mechanismus sein, über den Butyrat seine Wirkungen ausübt. Es gibt zunehmend Hinweise, dass HMGN1 und HMGN2 und die Modulation ihrer Expression eine bedeutende Rolle bei der Regulation zellulärer Vorgänge, wie z.B. Transkription und Replikation, haben. Nachdem in den letzten Jahren gezeigt wurde, welche Bedeutung Veränderungen der Chromatinstruktur durch Modifikation der Histonproteine für die Karzinogenese haben, ist zu vermuten, dass auch die Modulation der Chromatinbestandteile HMGN1 und HMGN2 in diesem Zusammenhang von Bedeutung sein könnte. Über die Bedeutung der HMGN-Expression, deren Modulation bzw. die der posttranslationalen Modifikation in humanen Karzinomen ist bis jetzt wenig bekannt. Von Bedeutung könnte dabei z.B. die kürzlich nachgewiesene Butyrat-induzierte Hyperacetylierung von HMGN2 sein. Unklar ist noch das unterschiedliche Ausmaß der Acetylierung der HMGN-Proteine in verschieden differenzierten Karzinomen, der Vergleich zwischen Normalgewebe und maligne transformierten Zellen und die Dynamik der Acetylierung in der Tumorprogression. Denkbar ist, dass zumindest ein Teil der bekannten Wirkungen von Butyrat auf einer Modulation dieser Chromatinbestandteile mit nachfolgend veränderter Genexpression beruht.
Migräne wird gegenwärtig als multifaktorielle Erkrankung mit komplexem Vererbungsmodus verstanden. In einer Assoziationsstudie wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersucht, inwiefern ein hochpolymorpher CAG-repeat-tragender Abschnitt des KCNN3-Gens zur Entstehung von sporadischer Migräne mit bzw. ohne Aura beiträgt. Der methodische Teil dieser Arbeit beinhaltete die Etablierung neuer Methoden zum Nachweis von triplet-repeat-Längenpolymorphismen. Dabei wurde getestet, ob sich die Real-Time-PCR mit Schmelzkurvenanalyse und die SYBR-Gold-Färbemethode als Alternative zur standardmäßig verwendeten Polymerasekettenreaktion mit nachfolgender vertikaler Polyacrylamidgelelektrophorese und Nachweis mittels Autoradiographie eignen. Da KCNN3 auf dem zur familiären hemiplegischen Migräne gekoppelten Genabschnitt auf Chromosom 1q21.3 liegt, sein Genprodukt – ein Kalzium-aktivierter Kaliumkanal – eine wichtige Rolle bei der Modulation neuronaler Erregungsmechanismen spielt und durch den CAG-Polymorphismus einen wichtigen Mikrosatellitenmarker einerseits und einen funktionell bedeutenden Bereich andererseits beinhaltet, erschien es als geeignetes Kandidatengen zur Untersuchung einer möglichen Assoziation mit Migräne. Im Rahmen der Assoziationsstudie wurden 190 Migränepatienten und 232 Kontrollpersonen hinsichtlich ihrer 2[CAG]n-tragenden Allele des KCNN3 genotypisiert. Nachfolgend wurde die Verteilung der Genotyp- und Allelfrequenzen in der Fall- und in der Kontrollgruppe miteinander verglichen. Hierbei zeigte sich, dass Träger eines seltenen Allels mit 15 CAGs signifikant häufiger an Migräne mit und ohne Aura erkranken. Bezüglich aller anderen Allele wurde keine Assoziation mit Migräne gefunden. Dies spricht dafür, dass KCNN3 an der Pathogenese der Migräne beteiligt ist, ihm aber lediglich eine untergeordnete Rolle zukommt. KCNN3 wurde somit als ein Kandidatengen für Migräne bestätigt, das durch funktionelle Analysen und weitere genetische Untersuchungen eingehender betrachtet werden sollte.
Ochratoxin A ist ein Schimmelpilzmetabolit, der in vielen Nahrungsmitteln des Menschen vorkommt und in <80% der Blutproben nachweisbar ist. OTA wirkt hauptsächlich auf die Niere, und hier unter anderem durch Apoptose. Im täglichen Leben sind wir jedoch vielen Nephrotoxinen gleichzeitig ausgesetzt. Somit untersuchten wir die apoptoseinduzierende Wirkung verschiedener Substanzen, wie Antibiotika, NO-Donoren, H2O2, CdCl2, Cisplatin, Cyclosporin A und unterschiedliche pH-Werte in Kombination mit OTA. Bedingt durch die hohe Zahl möglicher Kombinationen verwendeten wirt ein schnelles und effizienztes Apoptose-Screening. Wir bestimmten Caspase-3 Aktivität und Proteingehalt direkt an Zellen, die in 96-Well Platten angesät wurden. Apoptose wurde mittels DNA-Leiterbildung bestätigt, Nekrose durch die Aufnahme von Trypanblau in die Zelle bestimmt. Die untersuchten Zellinien umfassten: LLC-PK1 und IHKE-Zellen (proximaler Tubulus) und MDCK-C7-Zellen (Sammelrohr). Unsere Ergebnisse zeigen, dass die apoptoseinduzierende Wirkung von OTA von homöostatischen und nephritogenen Agenzien beeinflusst wird, denen die Zellen simultan mit OAT ausgesetzt werden. So beobachteten wir, abhängig von der Kombination antagonistische, additive und potenzierende Effekte. Potenzierung der Wirkung von OTA wurde u.a. für H2O2, Cadmiuim und Cisplatin b eobachtet, während NO-Donoren, Amphotericin B und Angiotensin II eine hemmende Wirkung aof OTA hatten. Cyclosporin A, Cephalexin und Gentamicin zeigten überwiegend additive Wirkung. Das Ausmass der INteraktionen war zwischen den einzelnen Zellininen unterschiedlich und somit zelltyp-, konzentrations- und toxinabhänigig.
Ludwig Crons Zahnextraktionsschrift, ein kleines Lehrbuch für Wundärzte in der Ausbildung, beruht insbesondere auf der langen Erfahrung des Autors als praktizierender Wundarzt und Leibchirurg. Dies wird immer wieder deutlich, vor allem auch an den sehr zahlreichen Fallbeispielen, mit denen er seine Aussagen belegt. Cron ist als geschickter Zahnheilkundiger in der Lage, sehr anschaulich, kenntnisreich und detailliert die verschiedenen Bereiche der Zahnextraktion darzustellen und auf diese Weise den zahnmedizinisch-wundärztlichen Nachwuchs sachkundig zu unterrichten. Diese praktische Unterrichtung ist ja eines seiner Hauptziele, die er mit seiner Schrift verfolgt. Seine Ausführungen beruhen auch auf der zeitgenössischen zahnärztlichen und chirurgischen Literatur, die er in opulenter Weise ausschöpft und auswertet. Dies ist ein Hinweis darauf, daß sich Ludwig Cron sehr gut in der damaligen Literatur seines Fachgebietes ausgekannt haben muß und sehr belesen war. Hie und da streut er auch lateinische Sentenzen in seinen Text ein. Dies ist jedoch kein Hinweis darauf, daß er als Wundarzt die damalige Wissenschaftssprache zumindest passiv beherrschte. Ziel der lateinischen Einsprengsel wird eher der Wunsch des Autors sein, bei seinen Lesern als besonders gelehrt zu erscheinen. Es ist zu betonen, daß der Autor als Kompilator zahnmedizinischen Wissens zu bezeichnen ist und eigentlich wenig Neues für sein Fachgebiet geleistet hat. Er ist auf der Höhe des zeitgenössischen zahnmedizinischen Wissens, ohne jedoch innovativ zu sein. Dies intendiert Cron aber auch gar nicht. Vielmehr ist es sein Anliegen, ein kompetenter Lehrer des Chirurgennachwuchses und Vermittler praktischen Wissens zu sein. Die Extraktionsschrift Ludwig Crons ist von großer Bedeutung für die zahnmedizinhistorische Forschung. Denn sie gibt z. B. viele Hinweise zum damaligen chirurgischen Standeswesen. Ludwig Cron spricht sich immer wieder energisch gegen die zeitgenössischen Quacksalber und Scharlatane aus, die als Marktschreier von Ort zu Ort zogen, auf den Marktplätzen den Star stachen oder Zähne zogen und durch dieses Verhalten das Ansehen der seriösen Wundärzte in Frage stellten. Auf der anderen Seite betont der Autor häufig die Seriosität seines wundärztlichen Berufs, die ihm sogar die hohe Position eines fürstlichen Leibchirurgen eingebracht habe. Der Medizinhistoriker erfährt durch die analysierte Schrift sehr viel über weitere Aspekte der Zahnheilkunde in der Zeit um 1700: über Extraktionsinstrumente, über die verschiedenen Methoden der Extraktion von Zähnen im Unter- und im Oberkiefer, über die Lagerung des Patienten beim Zahnziehen, über Komplikationen nach dem Eingriff (Geschwülste, heftige Blutungen) und wie diese zu beherrschen sind, über Zahnkrankheiten als Todesursache und über die (angeborenen) Deformationen der Zähne und des Gebisses. Es fällt auf, daß der Autor als Beleg für seine Aussagen oft anschauliche Beispiele aus der Antike heranzieht (Prusias, Pyrrhos, Plutarch). Über die Auflage und die Verbreitung von Ludwig Crons Zahnextraktionsschrift kann heute nichts mehr gesagt werden. Analysiert man den Inhalt des Werkes, kommt man zur Auffassung, daß das vom Autor anvisierte Lesepublikum aus Wundärzten in der Ausbildung bestand. Diesen sollte ein solides Wissen beigebracht werden, auch um zu verhindern, daß diese Klientel dereinst auf das Niveau der marktschreierischen Zahnbrecher herabsinkt. Mit dieser Schrift hat Ludwig Cron sicher dazu beigetragen, dem Stand der Zahnheilkundigen einen Weg zu weisen, der erfolgreich werden sollte: den langen Weg zur Konsolidierung und Verselbständigung des Zahnärztestandes, der ohne solide Ausbildung nicht zum Ziel geführt hätte.
Zur Beurteilung der Lungenanatomie wurde das MT-STIR-Verfahren vorgestellt. Es wurde gezeigt, dass das MT-STIR-Verfahren das störende Signal des umgebenden Muskelgewebes effektiv unterdrückt und damit die Visualisierung des Lungenparenchyms verbessert. Im Vergleich zu konventionellen anatomischen 1H-MR-Verfahren wie IR- und MIR-Verfahren erhöht das MT-STIR-Verfahren das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) des Lungenparenchyms signifikant und vermeidet den Signalausfall des Lungenparenchyms aufgrund der pathologischen Verkürzung der Lungen-T1-Relaxationszeit auf ca. 900 ms wie bei Patienten mit Mukoviszidose (CF), so dass sowohl große Lungenperfusionsdefekte in Patienten mit CF als auch kleine ungefährliche Lungenentzündungen in „gesunden“ Probanden durch das MT-STIR-Verfahren gut dargestellt werden können. Für die indirekte, aber quantitative Beurteilung der Lungenventilation wurde die oben genannte schnelle quantitative Lungen-T1-Mapping-Technik während der Inhalation eines Atemgasgemisches mit verschiedenen O2-Konzentrationen (21%, 40%, 60%, 80% und 100%) eingesetzt. Dabei ist im Blut physikalisch gelöster Sauerstoff leicht paramagnetisch und dient als Blut-T1-verkürzendes MR-Kontrastmittel (KM). In der Lunge ist das Blut die Hauptquelle des freien Wassers, so dass Lungen-T1-Werte nach dem Zwei-Kompartimente-Schnellaustausch-Modell der Lungen-T1-Relaxationszeit durch den Blut-T1-Wert beeinflusst werden. Die zugehörige Theorie, ein O2-gestütztes Lungen-T1-Modell, wurde aus der Lungenphysiologie und den T1-Relaxationsmechanismen hergeleitet und zeigt, dass bei Probanden die Lungen-T1-Verkürzung von 21% O2 zu 100% O2 ca. 11% beträgt und die Beziehung zwischen dem Lungen-R1 (= 1/T1)-Wert und der inhalierten O2-Konzentration linear mit einer Steigung von 0,12 1/s und einem R1-Achsenabschnitt von 0,70 1/s ist. Die Steigung wurde im Rahmen dieser Doktorarbeit als oxygen transfer function (OTF) definiert und ist vom gasaustauschbestimmenden Ventilations-Perfusions- und Diffusions-Perfusions-Verhältnis abhängig, so dass sie praktisch ein Maß für den pulmonalen Gasaustausch darstellt. Experimentell wurde gezeigt, dass Lungen-T1-Werte bei 100% O2 um 10% kürzer als bei 21% O2 sind, was gut mit dem O2-gestützten Lungen-T1-Modell übereinstimmt. Weiterhin wurde die OTF dadurch bestimmt, dass die gemessenen Lungen-R1-Werte gegen die inhalierte O2-Konzentration aufgetragen wurden und eine Gerade an die Messpunkte angepasst wurde. Gesundes Lungenparenchym von Probanden und gut perfundiertes Lungenparenchym von Patienten mit CF zeigten OTF-Werte zwischen 0,10 und 0,14 1/s, R1-Achsenabschnitte zwischen 0,70 und 0,80 1/s und ausgezeichnete Korrelationskoeffizienten von annähernd 1,00, was mit dem O2-gestützten Lungen-T1-Modell übereinstimmt. Schlecht perfundiertes Lungenparenchym von Patienten mit CF zeigte eindeutig erniedrigte OTF-Werte, erhöhte R1-Achsenabschnitte und schlechte Korrelationskoeffizienten. Das O2-gestützte Lungen-T1-Mapping-Verfahren zeigt eine hohe Reproduzierbarkeit. Zur Beurteilung der Lungenperfusion wurde eine quantitative Perfusionsmapping-Technik mittels Protonen-Spin-Labeling, ohne Verwendung eines intravenösen Kontrastmittels wie Gadolinium (Gd)-DTPA, vorgestellt. Aus einer nicht-schichtselektiven (globalen) T1-Map und einer schichtselektiven T1-Map derselben Lungenschicht, die jeweils mit der oben genannten schnellen quantitativen Lungen-T1-Mapping-Technik akquiriert wurde, wurde eine Perfusionamap berechnet, wobei jedes Pixel in der Perfusionsmap eine Perfusionsrate in Einheiten von m/100g/min hat. Es wurde demonstriert, dass die hintere coronale Lungenschicht eine höhere Perfusionsrate als die vordere coronale Lungenschicht desselben Probanden hatte, als er in Rückenlage gemessen wurde, was den Gravitationseffekt auf die Lungenperfusion bestätigt. Die berechneten Perfusionsraten des gut perfundierten Lungenparenchyms von Probanden und von Patienten mit CF lagen zwischen 400 und 600 m/100g/min, die gut mit dem Literaturwert übereinstimmen. Die berechneten Perfusionsraten des schlecht perfundierten Lungenparenchyms von Patienten mit CF waren niedriger als 200 m/100g/min. Die Spin-Labeling-Technik zeigte eine hohe Reproduzierbarkeit und niedrige relative Fehler der berechneten Perfusionsraten.
Burn severity was measured within the Mediterranean sclerophyll forests of south-west Western Australia (WA) using remote sensing data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). The region of south-west WA is considered as a high fire prone landscape and is managed by the state government’s Department of Conservation and Land Management (CALM). Prescribed fuel reduction burning is used as a management tool in this region. The measurement of burn severity with remote sensing data focused on monitoring the success and impact of prescribed burning and wildfire in this environment. The high temporal resolution of MODIS with twice daily overpasses in this area was considered highly favourable, as opportunities for prescribed burning are temporally limited by climatic conditions. The Normalised Burn Ratio (NBR) was investigated to measure burn severity in the forested area of south-west WA. This index has its heritage based on data from the Landsat TM/ETM+ sensors (Key and Benson, 1999 [1],[2]) and was transferred from Landsat to MODIS data. The measurement principally addresses the biomass consumption due to fire, whereas the change detected between the pre-fire image and the post-fire image is quantified by the ÄNBR. The NBR and the Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) have been applied to MODIS and Landsat TM/ETM+ data. The spectral properties and the index values of the remote sensing data have been analysed within different burnt areas. The influence of atmospheric and BRDF effects on MODIS data has been investigated by comparing uncorrected top of atmosphere reflectance and atmospheric and BRDF corrected reflectance. The definition of burn severity classes has been established in a field trip to the study area. However, heterogeneous fire behaviour and patchy distribution of different vegetation structure made field classification difficult. Ground truth data has been collected in two different types of vegetation structure present in the burnt area. The burn severity measurement of high resolution Landsat data was assessed based on ground truth data. However, field data was not sufficient for rigorous validation of remote sensing data. The NBR index images of both sensors have been calibrated based on training areas in the high resolution Landsat image. The burn severity classifications of both sensors are comparable, which demonstrates the feasibility of a burn severity measurement using moderate spatial resolution 250m MODIS data. The normalisation through index calculation reduced atmospheric and BRDF effects, and thus MODIS top of at-mosphere data has been considered suitable for the burn severity measurement. The NBR could not be uniformly applied, as different structures of vegetation influenced the range of index values. Furthermore, the index was sensitive to variability in moisture content. However, the study concluded that the NBR on MODIS data is a useful measure of burn severity in the forested area of south-west WA.
Legionella pneumophila wurde erstmals 1977 beschrieben, nachdem der Erreger aus dem Lungengewebe eines Patienten isoliert wurde, der an einer schweren atypischen Pneumonie erkrankt war. Das Bakterium zeichnet sich durch ein duales Wirtssystem aus und kann sich sowohl in Protozoen als auch in humanen Zellen vermehren. Ein Ziel dieser Arbeit war es, wichtige Faktoren einer Legionelleninfektion seitens der Wirtszelle zu betrachten. Als Wirtsmodell diente die soziale Amöbe Dictyostelium discoideum. Mit Hilfe eines von Patrick Farbrother (Universität Köln) etablierten Dictyostelium DNA-Microarrays mit 5906 genspezifischen Sonden, wurde die Genexpression von D. discoideum in Reaktion auf eine Infektion durch L. pneumophila untersucht. Zur Kontrolle dienten uninfizierte Zellen, und Zellen, die mit L. hackeliae bzw. einer dotA-Mutante von L. pneumophila koinkubiert wurden. Diese beiden Stämme weisen eine verminderte Pathogenität bzw. ein deletiertes Pathogenitätsgen auf. Für den Zeitpunkt 24 h nach Infektionsbeginn wurden 140 Gene gefunden, die in D. discoideum in Reaktion auf eine Infektion mit L. pneumophila differentiell exprimiert werden. Einige Gene codieren bereits bekannte Proteine von D. discoideum. Dazu gehören das RtoA (ratioA, Fusion von Vesikeln), Discoidin I, CotB (spore coat Protein SP70) und die lysosomale α-Mannosidase. Mit Hilfe von Homologie-Suchen konnte weiteren unbekannten Proteinen eine Funktion zugeteilt werden. Hierzu zählen die Chaperone ClpB (heat shock protein Hsp104), β’-COP (coat protein) und drei calciumbindende Proteine. Nach Einteilung in funktionelle Kategorien, konnte gezeigt werden, dass viele Gene reguliert werden, deren Produkte am Aminosäure-Metabolismus beteiligt sind oder bei denen es sich um ribosomale Proteine handelt. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit das Nramp-Protein von D. discoideum näher untersucht. Nramp transportiert zweiwertige Kationen über die phagosomale Membran. Es konnte festgestellt werden, dass die Aufnahme von L. pneumophila und M. avium in eine nramp-Mutante deutlich reduziert ist. Allerdings ist eine vermehrte Replikation von Legionellen und Mykobakterien in der Wirtsmutante zu beobachten. In Zusammenarbeit mit Salvatore Bozzaro (Turin, Italien) konnte gezeigt werden, dass während einer Infektion mit L. pneumophila die nramp-Expression sinkt und bereits nach 48 h annähernd keine nramp-RNA im Northern-Blot nachweisbar ist. Im Gegensatz dazu bleibt die nramp-Expression während einer Infektion mit M. avium relativ konstant. In Infektionsstudien konnte nachgewiesen werden, dass sich die Endozytobionten TUME1, UWE25 und UWC6 in D. discoideum vermehren können. Mit Hilfe von spezifischen Cy3-markierten 16S-rRNA Sonden wurde die intrazelluläre Zunahme der Bakterien über 48 h beobachtet. Zum Zeitpunkt 48 h nach Inokulation konnte eine erhöhte Anzahl der drei Endozytobionten in D. discoideum festgestellt werden. Anhand von elektronenmikro-skopischen Aufnahmen konnte gezeigt werden, dass die Stämme TUME1 und UWE25 im Zytoplasma des Wirtes von membranösen Strukturen eng umschlossen sind. UWC6 konnte sowohl in Vakuolen als auch frei im Zytoplasma nachgewiesen werden. Die Lokalisierung der Endozytobionten entspricht ihrer Lokalisierung in ihren natürlichen Wirten. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Funktionsanalyse des Mip-Proteins aus L. pneumophila. Das Mip-Protein von Legionella gehört in die Klasse der FK506-Bindeproteine. Es besitzt Peptidyl-Prolyl cis/trans Isomeraseaktivität und bildet Homodimere. Mip kann an die extrazelluläre Matrix von Lungenepithelzellen binden, speziell an das Collagen IV. Mit Hilfe von Transwell-Versuchen konnte festgestellt werden, dass Mip für die Penetration von Legionella durch eine Barriere aus Lungenepithelzellen verantwortlich ist. Die Penetrationsfähigkeit konnte nach Hemmung der PPIase-Aktivität durch FK506 bzw. Rapamycin gehemmt werden. Ebenso waren Legionellen nach Hemmung der Serinproteaseaktivitäten im Transwell-System nicht mehr in der Lage die Barriere aus Epithelzellen mit extrazellulärer Matrix zu durchwandern. Mit Hilfe von Degradationsassays mit S35-markierter extrazellulärer Matrix konnte gezeigt werden, dass mip-positive Legionellen extrazelluläre Matrix degradieren können. Nach Hemmung der PPIase-Aktivität bzw. Serinproteaseaktivität konnten mip-positive Legionellen extrazelluläre Matrix nicht mehr degradieren.
Mechanisms of apoptosis modulation and their contribution to genomic instability in tumor cells
(2004)
The concept of programmed cell death has been increasingly considered from various aspects since early 1970’s. Primarily, knowledge of apoptosis referred to morphological changes in which chromatin is condensed and increasingly fragmented, revealed as small structure in the nucleus. The membrane shrinks and the cell becomes dense as can be seen by flow cytometry. Interestingly, similar modes of cell deletion were observed in nematodes indicating that apoptosis is a highly conserved machinery. Three Caeonorhabditis elegans gene products are found to have high homology with mammalian apoptotic genes: CED-9 inhibits apoptosis and is related to bcl-2; CED-3 and CED-4 promote apoptosis and are related to caspase 9 and APAF-1. Apoptosis is not accidental death, but a highly controlled and medically important molecular process. More general terms such as ‘physiological’ or ‘regulated’ cell death cover different morphologies and sequences. Programmed suicide of cells that were subjected to toxic exogenous and endogenous stimuli plays a key role in understanding cancer development and its treatment. Apoptosis involves sequences of events that may overlap and play contradictory or antagonistic roles in cell death. Generally, the ability to trigger apoptotic processes in cancer cells would benefit an organism by keeping homeostasis intact. Programmed cell death is a regularly present mechanism, for instance, in lymphocyte recruitment in the thymus where immature lymphocytes may recognize host antigens. Therefore, such lymphocytes become apoptotic and are removed by macrophages. Removal prevents possible autoimmune diseases. Unlike apoptosis, necrosis is a passive process of cell death recognizable by membrane morphological changes and accompanied by leakage of intracellular material into intercellular space that may cause inflammation in the organism. Signals that may initiate apoptosis are generally classified into two groups: signals that launch extrinsic apoptotic pathways starting with aggregation of death receptors and intrinsic apoptotic pathways starting with disruption of intracellular homeostasis such as the release of mitochondrial factors or DNA degradation. Early in the process, apoptotic signals may lead to a broad range of signaling mechanisms such as DNA repair and assessment of DNA damage (check points). Thus, failure in any of these steps can cause a defective apoptotic response that plays a decisive role in both tumorigenesis and drug resistance in tumor treatment. More distinctly, the capability of cancer cells to go into apoptosis prevents further neoplastic changes. Generally, the purpose of this study is to investigate the balance between formation of genomic damage and induction of apoptosis under genotoxic stress. After genotoxic insult there are different possibilities for the fate of a cell (Figure 1). The genomic integrity is analyzed at cellular checkpoints, usually leading to a delay in cell cycle progression if DNA was damaged. Mutations in genes such as p53 and p21 change the cellular response to genotoxic stress and may alter the balance between apoptosis and genomic damage. However, p53 is usually mutated or not expressed in 70% of human tumors. Alterations in p53 states that reflect distinct apoptotic response upon induction of DNA damage were examined. In this study, three cell lines with distinct p53 states were used: TK6 harboring wild-type p53, WTK1 with mutated p53 and NH32 with knocked out p53. In the present work we applied different approaches to investigate the correlation between DNA damage and apoptotic responsiveness in cancer cell lines with different p53 states or in hormone responsive cell lines with over expressed bcl-2 gene. We were focused on effects caused by temporary down regulation of the p53 and Bcl-2 activity in human lymphoblastoid cell lines. In addition, we investigated the impact of estradiol-induced proliferation on apoptosis and DNA damage in stably transfected cells with bcl-2gene.
Deregulierte Überaktivierung von Tyrosinkinasen der Abl-Familie spielen eine wesentliche Rolle in verschiedenen Leukämieformen beim Menschen. Neben der schon seit vielen Jahren für die CML als ursächlich anerkannten Fusionskinase p210Bcr-Abl sind weitere Fusionskinasen unter Beteiligung der Abl-Kinase in Formen der sowohl CML als auch der ALL und CMML beschrieben worden. Diese seltener auftretenden Abl-Fusionskinasen umfassen sowohl Bcr-Abl Proteine anderer Größe (p165Bcr-Abl, p190Bcr-Abl und p230Bcr-Abl) als auch die Tel-Abl Fusionskinasen, die anstelle von Teilen des Bcr-Proteins Teile des Tel-Proteins beinhalten. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Kinasespezifität der onkongenen Fusionstyrosinkinasen Bcr-Abl und Tel-Abl mit der der physiologischen Kinasen c-Abl und Arg verglichen. Mittels kurzer Peptide, deren Aminosäuresequenzen Phosphorylierungsepitopen in Substratproteinen der Kinasen der Abl-Famile entsprechen, konnte eine verminderte katalytische Spezifität der onkogenen Kinasen Bcr-Abl und Tel-Abl gezeigt werden. Der zweiten Teil der hier dargestellten Ergebnisse fokussiert auf Signaltransduktionsereignisse, die in Tel-Abl exprimierenden Zellen auftreten, und vergleicht diese mit der für Bcr-Abl bekannten Signaltransduktion. Ähnlich wie Bcr-Abl konnte auch Tel-Abl in Proteinkomplexen mit dem Adapterprotein CRKL, ein Protein, das in Bcr-Abl-transformierten Zellen konstitutiv Tyrosin-phosphoryliert ist, nachgewiesen werden. Des weiteren wurde gezeigt, daß in den Tel-Abl exprimierenden Zellen die Adapterproteinen c-CrkII und CRKL phosphoryliert sind und mit vielen anderen tyrosinphosphorylierten Proteinen Komplexe bilden. Schließlich wurden einige Signaltransduktionsschritte beschrieben, die sowohl in Zellen, die Tel-Abl exprimieren, als auch in Zellen mit Bcr-Abl-Expression aktiviert sind. Mittels eines Ras×GPT-spezifischen Präzipitationsassys konnte eine konstitutive Anhebung des GTP-belandenen Anteils des GTPase Ras in den Zellen mit Expression der leukämischen Abl-Formen gezeigt werden. Sowohl die mitogene Kinase MAPK/Erk als auch die Kinase Akt/PKB, welche die Apotptose blockiert, werden ebenfalls durch Tel-Abl aktiviert. Die Ergebnisse der hier dargestellten Arbeit zeigen, daß die leukämischen Abl-Fusionsproteine eine katalytische Spezifität aufweisen, die sich von der der physiologischen Abl-Kinasen unterscheidet und daß Tel-Abl zumindest einige der Signaltransduktionswege zu aktivieren vermag, welche auch durch das onkogene Protein Bcr-Abl aktiviert werden.
In this PhD thesis, we develop models for the numerical simulation of epitaxial crystal growth, as realized, e.g., in molecular beam epitaxy (MBE). The basic idea is to use a discrete lattice gas representation of the crystal structure, and to apply kinetic Monte Carlo (KMC) simulations for the description of the growth dynamics. The main advantage of the KMC approach is the possibility to account for atomistic details and at the same time cover MBE relevant time scales in the simulation. In chapter 1, we describe the principles of MBE, pointing out relevant physical processes and the influence of experimental control parameters. We discuss various methods used in the theoretical description of epitaxial growth. Subsequently, the underlying concepts of the KMC method and the lattice gas approach are presented. Important aspects concerning the design of a lattice gas model are considered, e.g. the solid-on-solid approximation or the choice of an appropriate lattice topology. A key element of any KMC simulation is the selection of allowed events and the evaluation of Arrhenius rates for thermally activated processes. We discuss simplifying schemes that are used to approximate the corresponding energy barriers if detailed knowledge about the barriers is not available. Finally, the efficient implementation of the MC kinetics using a rejection-free algorithm is described. In chapter 2, we present a solid-on-solid lattice gas model which aims at the description of II-VI(001) semiconductor surfaces like CdTe(001). The model accounts for the zincblende structure and the relevant surface reconstructions of Cd- and Te-terminated surfaces. Particles at the surface interact via anisotropic nearest and next nearest neighbor interactions, whereas interactions in the bulk are isotropic. The anisotropic surface interactions reflect known properties of CdTe(001) like the small energy difference between the c(2x2) and (2x1) vacancy structures of Cd-terminated surfaces. A key element of the model is the presence of additional Te atoms in a weakly bound Te* state, which is motivated by experimental observations of Te coverages exceeding one monolayer at low temperatures and high Te fluxes. The true mechanism of binding excess Te to the surface is still unclear. Here, we use a mean-field approach assuming a Te* reservoir with limited occupation. In chapter 3, we perform KMC simulations of atomic layer epitaxy (ALE) of CdTe(001). We study the self-regulation of the ALE growth rate and demonstrate how the interplay of the Te* reservoir occupation with the surface kinetics results in two different regimes: at high temperatures the growth rate is limited to one half layer of CdTe per ALE cycle, whereas at low enough temperatures each cycle adds a complete layer. The temperature where the transition between the two regimes occurs depends mainly on the particle fluxes. The temperature dependence of the growth rate and the flux dependence of the transition temperature are in good qualitative agreement with experimental results. Comparing the macroscopic activation energy for Te* desorption in our model with experimental values we find semiquantitative agreement. In chapter 4, we study the formation of nanostructures with alternating stripes during submonolayer heteroepitaxy of two different adsorbate species on a given substrate. We evaluate the influence of two mechanisms: kinetic segregation due to chemically induced diffusion barriers, and strain relaxation by alternating arrangement of the adsorbate species. KMC simulations of a simple cubic lattice gas with weak inter-species binding energy show that kinetic effects are sufficient to account for stripe formation during growth. The dependence of the stripe width on control parameters is investigated. We find an Arrhenius temperature dependence, in agreement with experimental investigations of phase separation in binary or ternary material systems. Canonical MC simulations show that the observed stripes are not stable under equilibrium conditions: the adsorbate species separate into very large domains. Off-lattice simulations which account for the lattice misfit of the involved particle species show that, under equilibrium conditions, the competition between binding and strain energy results in regular stripe patterns with a well-defined width depending on both misfit and binding energies. In KMC simulations, the stripe-formation and the experimentally reported ramification of adsorbate islands are reproduced. To clarify the origin of the island ramification, we investigate an enhanced lattice gas model whose parameters are fitted to match characteristic off-lattice diffusion barriers. The simulation results show that a satisfactory explanation of experimental observations within the lattice gas framework requires a detailed incorporation of long-range elastic interactions. In the appendix we discuss supplementary topics related to the lattice gas simulations in chapter 4.
Patienten mit einer fortgeschrittenen sensorineuralen Schwerhörigkeit oder Taubheit können von der Versorgung mit implantierbaren Hörsystemen, wie dem Cochlea-Implantat (CI) oder dem Hirnstammimplantat (ABI=auditory brainstem implant), profitieren. Hierbei werden Höreindrücke unter Umgehung der Cochlea durch direkte elektrische Stimulation auditorischer Neurone erzeugt. Eine günstigere „bioelektronische“ Ankopplung solcher Systeme könnte zukünftig zu einer weiteren Verbesserung der Hörqualität führen. Zielsetzung dieser Arbeit war es, Erkenntnisse über das Wachstumsverhalten und die Beeinflussbarkeit von Nucleus cochlearis(NC)-Explantaten auf verschiedenen Halbleitermaterialien zu gewinnen. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurden NC-Explantate von 10 Tage alten Raten für 96 Stunden in Neurobasalmedium auf den beiden Halbleitermaterialien Silizium (Si) und Siliziumnitrid (Si3N4), jeweils mit verschiedenen Oberflächenbehandlungen und der Beschichtung mit Extrazellulärmatrixproteinen durchgeführt. Dabei wurde nach immunhistochemischer Färbung der Neuriten die Überlebensrate der NC-Explantate, die Neuritenanzahl pro Explantat und die Neuritenlänge in den unterschiedlichen Gruppen bestimmt. Des Weiteren sollten durch elektronenmikroskopische Betrachtung nähere Details über die Wechselwirkung der Neuriten mit ihrer biologischen und alloplastischen Umgebung beobachtet werden. Auf unpolierten Halbleitermaterialien konnte zwar eine gutes Anwachsen, aber keine Neuritenelongation beobachtet werden, weder auf Si noch auf Si3N4. Von den untersuchten Gruppen zeigte poliertes und mit Laminin beschichtetes Si3N4 bezüglich Neuritenlänge und –anzahl im Vergleich zur Kontrollgruppe die beste Biokompatibilität. Unter diesen Bedingungen erreichten die Neuriten eine durchschnittliche Länge von 236µm und waren damit signifikant länger als in allen Vergleichsgruppen. Die hier durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass die Zellkultur von NC-Explantaten auf Halbleitermaterialien prinzipiell möglich ist. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen, die Neuritenlänge und –anzahl betreffend, deuten auf eine Beeinflussung des Wachstums von NC-Explantaten durch das verwendete Material, die Oberflächenbeschaffenheit und –beschichtung mit Extrazellulärmatrixproteinen hin. Für weiterführende Untersuchungen auf diesem Gebiet mit dem Ziel der engen Adaptation von auditorischen Neuronen und Mikrochipsystemen bietet sich somit poliertes und mit Laminin beschichtetes Si3N4 an. Durch implantierbare Mikrochiptechnologie und deren Einbindung in neuronale Netzwerke, beispielsweise im Hirnstamm, könnte eine Verbesserung der Hörrehabilitation bei ertaubten Patienten erwartet werden.
Um Aussagen über die Validität der Gefäßneubildungstendenz zur Indikationsstellung bezüglich einer frühzeitigen und definitiven Therapie des Harnblasenkarzinoms treffen zu können, wurden im Rahmen der Studie die Präparate von 52 Patienten mit Harnblasenkarzinom in der Urologischen Universitätsklinik Würzburg untersucht. Von allen Patienten wurden sowohl von der transurethralen Resektion als auch von der radikalen Cystektomie gewonnene Gewebeschnitte mit dem sensitiven Endothelzellmarker CD 34 gefärbt und hinsichtlich der Tumorneoangiogenese ausgewertet. Beurteilt wurde die mittlere Gefäßanzahl der Präparate pro Gesichtsfeld in Bezug auf das Tumorstadium, den Differenzierungsgrad, sowie das hämatogene und lymphogene Metastasierungsverhalten. In den TUR-Präparaten zeigte sich eine fast stetig ansteigende mittlere Gefäßanzahl mit zunehmender Tiefenausdehnung des Tumors. In den Cystektomie-Präparaten fanden sich im Tumorstadium pT2 deutlich mehr Gefäßanschnitte als in den übrigen Stadien. Tumore mit lymphogener Metastasierung zeigten nur innerhalb der einzelnen Tumorstadien, nicht jedoch im Gesamtkollektiv, eine jeweils höhere mittlere Gefäßanzahl als diejenigen ohne Lymphknotenmetastasen. Bei Betrachtung der hämatogenen Metastasierung wiesen die Präparate ohne Fernmetastasen auch innerhalb der einzelnen Tumorstadien jeweils eine signifikant höhere Gefäßanzahl auf. Nach Zuordnung der beiden Patientenkollektive zu den einzelnen Tumorstadien gemäß der endgültigen histologischen Befundung nach Cystektomie wurden TUR- und Cystektomiepräparate verglichen. Hierbei zeigten sich im Stadium pT2 signifikant mehr Gefäßanschnitte in den Cystektomie-Präparaten, desweiteren wies das Stadium pT2 auch in den TUR-Präparaten eine deutlich höhere mittlere Gefäßanzahl auf als das Stadium pT1. Nach Interpretation der Ergebnisse kann festgestellt werden, dass die Tumorneoangiogenese beim Harnblasenkarzinom einen objektiven und gut quantifizierbaren diagnostischen Parameter darstellt, jedoch nicht alleinig zur Therapieindikationsstellung ausreicht. Zum momentanen Zeitpunkt kann die Tumorangiogenese allenfalls als Ergänzung zum etablierten TNM-System angesehen werden.
Die Cystein-Proteasen der Säuger und Parasiten wurden erst in den letzten zwei Jahrzehnten als pharmazeutisch/medizinisches Target erkannt. Die genauen Aufgaben der einzelnen Enzyme dieser sehr umfangreichen und ständig wachsenden Protease-Familie bleiben zwar teilweise noch unbekannt, es ist jedoch klar, dass ihre Aufgabe nicht nur der unspezifische Protein-Abbau ist. Das Ziel der vorliegenden Arbeit waren die Synthese einer Reihe peptidomimetischer Inhibitoren mit elektrophilem Aziridin-2,3-dicarbonsäure-Baustein und deren Testung an den Proteasen Cathepsin B (human), Cathepsin L (Paramecium tetraurelia), Falcipain-2 (Plasmodium falciparum) und Rhodesain (Trypanosoma brucei rhodesiense). Die Verbindungen sind als irreversible Inhibitoren der Proteasen konzipiert. Der Aziridin-Baustein als Elektrophil wird durch den Cystein-Rest des aktiven Zentrums der Proteasen angegriffen, es erfolgt eine nucleophile Ringöffnung und damit die irreversible Alkylierung der Proteasen. Die Aziridin-Bausteine wurden entweder stereoselektiv aus Tartraten oder als Racemate aus Fumaraten dargestellt. Durch NMR-spektroskopische Versuche wurde der Mechanismus der Epimerisierung der als Intermediate der stereoselektiven Synthese auftretenden Azidoalkohole aufgeklärt. Die N-Acylierung des Aziridin-Bausteins mit den Aminosäuren bzw. Dipeptiden erfolgte über Segmentkopplungen oder über eine schrittweise Anknüpfung der Aminosäuren. Es wurden dabei verschiedenste Methoden der Peptidchemie eingesetzt. Die Hemmkonstanten der synthetisierten Substanzen wurden in einem kontinuierlichen fluorimetrischen Mikrotiterplatten-Assay bei Inhibitor-Konzentrationen von 0.35 - 140 µM ermittelt. Als Substrat diente für alle Enzyme Z-Phe-Arg-AMC. Der Nachweis der Irreversibilität der Hemmung wurde durch Dialyse-Versuche und die Affinitätsmarkierung von Cathepsin L und Falcipain 2 mit Hilfe eines Biotin-markierten Inhibitors erbracht. Bei Inhibitoren, die eine zeitabhängige Hemmung aufweisen, wurden die Alkylierungskonstanten (ki –Werte) ermittelt. Diese sind im Vergleich zu den Konstanten der Epoxysuccinyl-Peptide ca. 1000x kleiner, was frühere Untersuchungen bestätigt. Aus den ermittelten Dissoziationskonstanten (Ki) ist die Selektivität für Cathepsin-L-ähnliche Proteasen eindeutig. Dabei wird die Reihenfolge RD > CL > FP >>> CB gefunden. Der beste Inhibitor für alle Enzyme ist die Substanz 116C (BOC-(S)-Leu-(S)-Azy-(S,S)-Azi(OBn)2), für die Hemmkonstanten im unteren micromolaren bzw. sogar nanomolaren Bereich gefunden werden. Unter den Substanzen finden sich auch einige, die für einzelne Enzyme selektiv sind. Für CL sind es die Verbindungen 517C, 105G, Z-023B, 023A; für CB 034A und 013B und für RD 112C, 222C, 105B, 013A. Dabei gibt es zwei Inhibitoren (105A, 517G), die selektiv nur die parasitären Enzyme FP und RD hemmen. Die Analyse der Struktur-Wirkungs-Beziehungen ergab, dass in Abhängigkeit von den Substituenten am Aziridinring (Benzylester, Ethylester, Disäure), von den Substituenten am Aziridin-Stickstoff (Phe-Ala, Leu-Xxx, Gly-Xxx, Xxx = cyclische Aminosäure) und der Stereochemie unterschiedliche Bindungsmodi vorliegen müssen. Erste Docking-Versuche, die in Kooperation mit der Arbeitsgruppe Baumann (Institut für Pharmazie und LMC, Universität Würzburg) durchgeführt wurden, bestätigen dies. Postuliert wird für Inhibitoren, die die Sequenz Leu-Pro enthalten, eine Bindung an die S`- Seite von Cathepsin L. Dies erklärt die Selektivität dieser Inhibitoren, denn innerhalb der S`-Substratbindungstaschen finden sich die größten strukturellen Unterschiede zwischen Cathepsin B und den Cathepsin-L-ähnlichen Proteasen. Im Gegensatz dazu wird für eines der Phe-Ala-Derivate eine Bindung an die S-Taschen postuliert, die zwischen den einzelnen Proteasen geringere strukturelle Unterschiede aufweisen. Dieser Inhibitor hemmt, wie fast alle Phe-Ala-Derivate, dementsprechend auch Cathepsin B besser als die Leu-Xxx-Derivate. In Rahmen einer Kooperation mit der Arbeitsgruppe Engels Institut für Organische Chemie, Universität Würzburg) wurden quantenchemische Rechnungen durchgeführt, die u.a. den Einfluss von Substituenten auf die Kinetik und Thermodynamik der nucleophilen Ringöffnung untersuchten. Vorhergesagt wurde, dass Substituenten am Aziridin-Stickstoff, die den Übergangzustand stabilisieren (N-Formyl), zu einer besseren Hemmung führen sollten. Das darauf hin synthetisierte N-Formylaziridin-2,3-dicarboxylat 008B weist eine etwa 5000x bessere Hemmung von CL auf als das nicht-formylierte Diethylaziridin-2,3-dicarboxylat. Die gezielt als "affinity label" entwickelte Biotin-markierte Verbindung 999C wurde zur Identifizierung von Cystein-Proteasen, die von Plasmodium falciparum exprimiert werden, eingesetzt (Kooperation mit der Arbeitsgruppe Gelhaus/Leippe, Institut für Zoologie, Universität Kiel).
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie mittels der Sprache Bilder des „Fremden“ und des „Eigenen“ in den Reiseberichten des Mittelalters geschaffen wurden. Zielsetzung soll es sein, die grundlegenden Darstellungsmuster und sprachliche Mittel, die diese Muster unterstützen, zu beschreiben. Das Korpus der Arbeit bilden drei Textpaare unterschiedlicher Gattungen, die das Motiv des Reisens als Thema haben: Herzog Ernst B (XIII. Jh.) und Herzog Ernst F (XV. Jh.); 2) zwei deutsche Übersetzungen von Marco Polos Reisebeschreibung des XIV. Jh. s. und des XV. Jh.s. und Mandevilles Reisen in der deutschen Übersetzung von Michel Velser (1393) und in der deutschen Übersetzung von Otto von Diemeringen (vor 1398). Diese texte knüpfen an unterschiedliche literarische Traditionen an. Die Werke der Chanson-de-geste-Tradition und der Reiseliteratur haben die Rolle und den Charakter des Fremdbildes unterschiedlich bestimmt. Die Analyse der Fremdbilder ist auf zwei thematische Bereiche eingeschränkt – Religion und die Beschreibung des Äußeren. Große Beachtung wird dabei der Erzählstrategie geschenkt. Den Mittelpunkt der Analyse stellt die Auseinandersetzung mit dem Islam in den deutschen Übersetzungen von Mandevilles „Reisen“ dar. Hier wird der Versuch einer komplexen Analyse unternommen, in der Funktion und literarische Form der Werke, ihre Anknüpfung an eine bestimmte literarische Tradition sowie Intention des Bearbeiters und Erzählstrategie beachtet werden. Der andere wichtige Schwerpunkt der Arbeit bildet mittelhochdeutsche Wortsemantik. Der Gebrauch von gast, wunder und wunderlich wird untersucht, weil diese Wörter für Erschaffung von Fremdbildern wichtig sind. Ihre Bedeutung wird in der Welt eines bestimmten Textes mit der Berücksichtigung der Intention des Verfassers, der Funktion des Werkes, der historischen Situation und der Anknüpfung des Textes an eine bestimmte literarische Tradition beschrieben. Die Analyse der Extension von wunder in der Reiseliteratur hat gezeigt, dass es sinnvoll ist, in der Wortbedeutung neben den Merkmalen ‚übernatürlich’ und ‚einen außergewöhnlichen Grad anzeigend’ auch ‚unbekannt, fremd und anders’ deutlich zu unterscheiden.
In der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, welcher individuelle Röhrenstrom für unterschiedliche anatomische Regionen (Schädel, Hals, Thorax und Abdomen) nötig ist um diagnostisch aussagekräftige CT-Aufnahmen zu erzeugen. In diese prospektive Studie wurden 262 erwachsene Patienten aufgenommen. Ausgehend von seit Jahren bewährten Standardparametern wurde für jede anatomische Region anhand eines Iterationsschemas der minimal notwendige Röhrenstrom durch mehrmalige Wiederholung des Referenzscans ermittelt und mit diesem Wert die Untersuchung durchgeführt. Drei voneinander unabhängige Radiologen beurteilten die Bildqualität vor und nach Röhrenstromanpassung ohne Kenntnis der Expositionsparameter. Für Untersuchungen des Schädels (n=50) ergab sich ein Einsparungspotentials von 13 %, bei Thoraxuntersuchungen (n=67) von 57 % und bei Untersuchungen des Abdomens (n=119) eine maximale Einsparung von 45 % der Standarddosis. Dabei lag die Standarddosis für Schädel- (CTDIW= 41,7 mGy), Thorax- (CTDIW= 9,7 mGy) und Abdomenuntersuchungen (CTDIW = 11,7 mGy) bereits im untersten Quartil der deutschen Expositionspraxis. Für Abdomenuntersuchungen fand sich eine lineare Beziehung zwischen dem erforderlichen Röhrenstrom und dem in der a.p.-Richtung im Oberbauch gemessenen Körperdurchmesser. Der erforderliche Röhrenstrom variierte von 110 bis 325 mA (CTDIW=6,4-17,6 mGy) und die Körperdurchmesser von 16-35 cm. So ergibt sich, daß schlanke Patienten mit einem Durchmesser unter 27 cm bei den üblichen Expositionsparametern unnötig hohen Dosen ausgesetzt werden. Für diese Patienten kann man den notwendigen Röhrenstrom abschätzen, indem man den Körperdurchmesser mit ¾ multipliziert. Durch die individuelle Anpassung des Röhrenstroms an den Körperdurchmesser wird die Strahlenexposition bei Abdomen-CT-Untersuchungen um bis zu 45 % gesenkt ohne Beeinträchtigung der diagnostischen Aussagekraft. Für CT-Untersuchungen des Thorax ist das Einsparungspotential unabhängig vom Körperdurchmesser, im Mittel reicht ein Röhrenstrom von 73 mA (CTDIW= 4,2 mGy) aus. Bei CT-Untersuchungen des Gehirnschädels ergab sich das geringste Einsparpotential mit einer notwendigen Dosis CTDIW = 36,2 mGy bei durchschnittlich 174 mA. Der Studienarm Hals wurde vorzeitig wegen Zunahme von Aufhärtungsartefakten durch den Unterkiefer bzw. die Schulter abgebrochen.
Spinale Muskelatrophie (SMA), die häufigste autosomal rezessive neuromuskuläre Erkrankung bei Kindern und jungen Erwachsenen, wird durch Mutationen in der telomeren Kopie des survival motor neuron (SMN1) Gens auf dem humanen Chromosom 5 verursacht. Anders als bei Mäusen, welche nur ein Smn Gen haben, gibt es beim Menschen eine zweite Kopie (SMN2). Das Genprodukt dieser zweiten Kopie wird am C-Terminus bevorzugt alternativ gespleißt. Es bringt nur eine kleine Menge des vollständigen SMN Proteins hervor. Der Grund, warum eine reduzierte Menge des ubiquitär exprimierten SMN Proteins speziell zu einer Motorneuronendegeneration führt, ohne andere Zelltypen gleichermaßen zu betreffen ist noch immer nicht bekannt. Mit Hilfe der Yeast-Two-Hybrid Technik wurden die beiden heterogenen nukleären Ribonukleoproteine hnRNP-R und hnRNP-Q als neue SMN-bindende Proteine identifiziert. Diese beiden hochhomologen Proteine waren bereits bekannt und stehen in Verbindung mit dem RNA Metabolismus, im Speziellen: Editing, Transport und Spleißing. hnRNP-R und -Q interagieren mit Wildtyp Smn, aber nicht mit trunkierten oder mutierten Smn Formen, welche in SMA-Patienten gefunden wurden. Beide Proteine werden in den meisten Geweben exprimiert. Im Rückenmark von Mäusen ist die stärkste Expression am neunzehnten embryonalen Tag zu beobachten. Interessanterweise ist hnRNP-R hauptsächlich in den Axonen von Motoneuronen zu finden und kolokalisiert dort mit Smn. Im Mausmodell für die SMA konnte gezeigt werden, dass sich die Motoneurone von erkrankten Mäusen hinsichtlich der Morphologie ihrer Neuriten von solchen aus Wildtyp Mäusen unterscheiden. Werden hnRNP-R oder hnRNP-Q in kultivierten Nervenzellen exprimiert, so fördern sie das Wachstum von Neuriten. Bei SMA-Patienten ohne Mutation im SMN Gen konnte allerdings weder Mutation noch Deletion in hnRNP-R oder hnRNP-Q nachgewiesen werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit können entscheidend zu einem besseren Verständnis der motoneuronen spezifischen Funktion von Smn bei der SMA beitragen.
Untersucht wird der Gebrauchswandel der Schrift ‚Ad adolescentes‘ des griechischen Kirchenvaters Basilius von Caesarea und das komplexe Spannungsverhältnis ihrer öffentlichen und privaten Rezeption im 15./16. Jahrhundert. Als humanistische Programmschrift war sie Gegenstand öffentlicher Vorlesungen an der Universität Leipzig, deren Wirkung jedoch regional begrenzt war. Als Teil der ‚Opera omnia‘ wurde sie international erhältlich, blieb aber auf die private Lektüre angewiesen.
Ertrinkungsunfälle sind nicht nur in den USA und Australien, sondern auch in Deutschland ein häufiges Unfallgeschehen, vor allem im Kleinkindesalter. Im Alter von ein bis fünf Jahren stellt der Ertrinkungsunfall in Deutschland sogar die häufigste nichtnatürliche Todesursache dar. Durch die Verbesserung der intensivmedizinischen Maßnahmen, insbesondere der Beatmungstechnik sind die Überlebenschancen gestiegen, leider aber auf Kosten der Morbidität mit neurologisch geschädigten Patienten und im schlimmsten Fall dem apallischen Syndrom. Ziel dieser Studie war, mit epidemiologisch aussagekräftigen Zahlen Ursachen und Folgen von Ertrinkungsunfällen zu untersuchen, um Präventionsstrategien zu erarbeiten. Dazu wurden in einem 2 – Jahreszeitraum Daten von 734 Ertrinkungsunfällen in Deutschland mittels Fragebögen gesammelt und erstmalig ein derart hohes Patientengut mit Hilfe statistischer Tests ausgewertet. 40,2% der Kinder waren zum Zeitpunkt des Ertrinkungsunfalls zwischen ein und drei Jahre alt. Abgesehen von den Warmwasserunfällen in Badewanne und Planschbecken erlitten Knaben weitaus häufiger einen Ertrinkungsunfall. Beinahe – Ertrinkungsunfälle traten in jeder Jahreszeit auf, allerdings mit einem deutlichen Gipfel in den Sommermonaten. Bevorzugt ereigneten sie sich an einem Wochenend- oder Feiertag und in über 50% in den Nachmittagsstunden, abgesehen von den Ertrinkungsunfällen im Säuglingsalter, die in 60% abends ab 18 Uhr geschahen. Als risikoreichstes Gebiet mußten öffentliche Bäder sowie der häusliche Bereich gesehen werden, wobei hier der private Gartenteich mit 22,4% an oberster Stelle rangierte, in denen vorwiegend Kleinkinder mit 48,5% vor allem in den Frühjahrsmonaten ertranken. Ertrinkungsunfälle fanden in jeder denkbaren Wasserstelle statt, selbst bei einer Wassertiefe von minimal 3 cm. Salzwasserunfälle spielten mit 1% eine untergeordnete Rolle. Häufigste Ursache eines Ertrinkungsunfalls war in 56,2% mangelnde Aufsicht. Krampfanfälle waren in nur 1,2% für einen Ertrinkungsunfall verantwortlich, führten aber häufig zu schwerer Beeinträchtigung (100% ateminsuffiziente und 2/3 kreislaufinstabile Kinder) und betrafen mehr Mädchen als Jungen. In 69,3% wurden die Erstmaßnahmen am Unfallort von Laien ausgeführt, in nur 4,7% von Ärzten, die allerdings in 85,6% den Transport zur Klinik leiteten. Eine kardiopulmonale Reanimation mußte in 31,5% aller Ertrinkungsunfälle am Unfallort durchgeführt werden, wobei in 47,8% Kleinkinder betroffen waren. In 13,2% war eine weitere kardiopulmonale Reanimation in der Klinik notwendig. 29,5% der Kinder wurden am Unfallort intubiert und gelangten beatmet in die Klinik. Unabhängig von der Wassertemperatur führten Ertrinkungsunfälle zu Unterkühlung, wobei 75,9% der Kinder mit schwerster Hypothermie unter 28 °C Kleinkinder waren. In 2,7% trat im weiteren stationären Verlauf eine derartige Verschlechterung der pulmonalen Situation auf, dass eine Beatmung notwendig wurde, wobei der Hälfte der Fälle ein ARDS zugrunde lag. Insgesamt entstand ein ARDS in 11,3% und führte in 36,8% zum Tod, konnte andererseits aber auch in 31,5% gesund überlebt werden. Ein Hirnödem entwickelte sich in 16,9%, wovon 48,7% der Verläufe letal waren und 17,1% der Fälle zu einer völligen Genesung führten. Insgesamt führte ein Ertrinkungsunfall in 11,5% zum Tod, in 4% zum apallischen Syndrom und in 5,5% zu neurologischen Defiziten. 79,1% der Kinder überlebten den Beinahe – Ertrinkungsunfall gesund. Erschreckend ist die hohe Mortalität im Kleinkindesalter von 13,3%. Prognostisch günstige Faktoren waren stabile Kreislaufparameter und erhaltene Atmung am Unfallort ( > 98% gesund Kinder) sowie Normothermie bis leichte Hypothermie bis minimal 33 °C (88,9% gesunde Kinder). Insgesamt sollten Maßnahmen zur Vermeidung von Ertrinkungsunfällen in Deutschland verstärkt werden, in dem die Sorgeberechtigten hinsichtlich Gefahrenstellen, vor allem im häuslichen Bereich sowie der Notwendigkeit der ständigen Beaufsichtigung kleiner Kinder aufgeklärt und in Erste – Hilfe – Maßnahmen eingewiesen werden.