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Die bei Schwarz (1949) als R. vertumnalis abgebildeten Pflanzen entsprechen nicht dem Typusmaterial, sondern weichen durch fast kreisförmige Blattspreiten der Schlussblätter und geringe Blattteilung ab. Sie werden hier als R. suborbicularis spec. nov. beschrieben und mit ihrem Blattzyklus und weiteren Belegen abgebildet. Die bekannte Verbreitung erstreckt sich auf Berlin (wohl erloschen), Thüringen und Bayern. Insgesamt ist aufgrund der kleinen Zahl der Populationen eine starke Gefährdung anzunehmen.

Die Amygdala ist ein Kernkomplex, der dicht von serotonergen Afferenzen innerviert wird. Sowohl bei Tieren als auch beim Menschen spielen Interaktionen zwischen dem serotonergen System und der Amygdala bei der Verarbeitung von Reizen, die mit Angst oder Stress assoziiert sind, eine zentrale Rolle. Genetische Variationen im serotonergen System und/oder dauerhafter Stress können dazu führen, dass diese Verarbeitungsprozesse fehlerhaft ablaufen, wodurch Verhaltensanormalitäten bzw. die Entstehung psychiatrischer Erkrankungen begünstigt werden. Die Zielneurone der serotonergen Transmission in der Amygdala, die molekularen Mechanismen möglicher Interaktionen und strukturelle Konsequenzen der Störungen dieser Interaktionen sind jedoch bis zum heutigen Zeitpunkt noch nicht vollständig bekannt. Daher bestand ein Ziel der vorliegenden Arbeit darin, den Einfluss eines Ungleichgewichts im serotonergen System (5-Htt KO) sowie von wiederholtem, sozialem Stress auf die neuronale Morphologie der Amygdala zu analysieren und Zielneurone serotonerger Afferenzen zu identifizieren und zu charakterisieren, um die neuronalen Netzwerke der Emotionsverarbeitung besser verstehen zu können. Um vom 5-Htt–Genotyp abhängige und stressbedingte neuromorphologische Veränderungen zu untersuchen, wurden dreidimensionale Rekonstruktionen von Neuronen der laterobasalen Amygdala von männlichen, adulten Wildtyp (WT)- und 5-Htt KO-Mäusen angefertigt und bezüglich verschiedener morphologischer Parameter ausgewertet. An den Pyramidenzellen wurden nur geringfügige Veränderungen der dendritischen Komplexität, jedoch, im Vergleich zu WT-Mäusen, eine wesentliche Erhöhung der Dornendichte an spezifischen dendritischen Kompartimenten bei gestressten WT-Mäusen, sowie nicht gestressten und gestressten 5-Htt KO-Mäusen nachgewiesen. Im Vergleich zu nicht gestressten WT–Mäusen war die dendritische Dornendichte aller anderen Gruppen gleichermaßen erhöht. Die Sternzelle, zeigten bezüglich der untersuchten Parameter keine morphologischen Veränderungen auf. Eine besondere Subpopulation der Interneurone stellen die NeuropeptidY (NPY)–Neurone der laterobasalen Amygdala dar, da sie in diesen Nuclei anxiolytisch wirken. Es gibt nur wenige Anhaltspunkte darüber, durch welche Systeme NPY–Neurone moduliert werden. Da sowohl NPY–Neurone in der laterobasalen Amygdala als auch das serotonerge System an angstregulierenden Prozessen beteiligt sind, sollte im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit untersucht werden, ob es sich bei diesen Neuronen um Zielstrukturen des serotonergen Systems handelt. Mittels licht- und elektronenmikroskopischer Analysen wurden synaptische Kontakte zwischen serotonergen Afferenzen und NPY-immunreaktiven Neuronen in der laterobasalen Amygdala von Ratten verifiziert. Da der funktionelle Einfluss der serotonergen Innervation auf diese Zielneurone von deren Serotoninrezeptor (5-HTR)-Ausstattung abhängt, wurden Koexpressionsanalysen von NPY mRNA mit den mRNAs verschiedener 5-HTR durchgeführt. Die Analysen ergaben, dass NPY mRNA–reaktive Neurone in der laterobasalen Amygdala 5-HT1A und 5-HT2C, jedoch nicht 5-HT3 mRNA koexprimieren. Die in der vorliegenden Arbeit erzielten Resultate liefern neue Erkenntnisse über den Einfluss des serotonergen Systems auf die laterobasale Amygdala von Mäusen und Ratten. Bei den Veränderungen der dendritischen Dornendichte nach sozialen Stresserfahrungen könnte es sich um neuroadaptive bzw. kompensatorische Mechanismen der Pyramidenzellen handeln, die WT-Mäusen eine Anpassung an sich ändernde, negative Umweltbedingungen ermöglicht. Die erhöhte Dornendichte könnte dabei die Ausbildung eines „emotionalen Gedächtnisses“ repräsentieren, das eine flexible Verhaltensantwort auf ein erneutes Auftauchen von Gefahr erlaubt. Eine solche Modulation der Erregbarkeit der laterobasalen Amygdala könnte beispielsweise über eine situationsentsprechende Hemmung des Outputs der Pyramidenzellen durch differentiell aktive inhibitorische Netzwerke erfolgen. Eine differentielle Aktivierung kann z. B. über unterschiedliche Rezeptorausstattungen, wie es in der Subpopulation der NPY–Neurone in der vorliegenden Arbeit nachgewiesen wurde, erfolgen. Das erhöhte angstähnliche Verhalten der 5-Htt KO-Mäuse nach wiederholtem Stress könnte mit der Unfähigkeit zusammenhängen, in entsprechenden Situationen durch Neubildung von Dornen zu reagieren, da die Dornendichte bei diesen Tieren schon unter stressarmen Umweltbedingungen ihr Maximum erreicht hat. Sowohl Fehlfunktionen der neuronalen Plastizität als auch mögliche Fehlfunktionen der differentiellen Inhibierung der Pyramidenzellen durch Interneurone, die durch genetische Variationen und/oder Stress bedingt sein können, könnten eine „offene Tür“ repräsentieren, die zu manifesten Auffälligkeiten im Verhalten bei Tieren führt bzw. auch zur Entstehung bestimmter psychiatrischer Erkrankungen beim Menschen beiträgt.

Der Atlantische Wildkohl (Brassica oleracea L. subsp. oleracea) wächst auf den Küstenfelsen des Atlantiks und der Nordsee zwischen Nord-Spanien, Schottland und der Nordseeinsel Helgoland. 2001 wurde auch ein Vorkommen des Wildkohls an den Kreidefelsen der Ostseeinsel Rügen nachgewiesen, das aus ungefähr 50 Individuen besteht. Die Pflanzen unterscheiden sich phänotypisch nicht von Wildpflanzen der Atlantikküsten. Da alle verbreiteten Kultursorten des Gemüsekohls genetisch sehr eng mit dem Atlantischen Kohl verwandt sind, vom dem sie höchstwahrscheinlich abstammen, wird die Frage erörtert, ob eine spontane Rückverwandlung (Rückkreuzung) von in die Natur entwichenen Kultursorten in den Wildkohl-Phänotyp möglich ist. Dieses wird als wenig wahrscheinlich angesehen. Dagegen ist Introgression zwischen Kultursorten und Wildsorten gut belegt. Die Frage nach einer möglichen Hybridisierung von Grünkohl mit Pflanzen vom Wildkohlphänotyp oder mit anderen Kultursorten an der Kreideküste der dänischen Ostseeinsel Seeland wird anhand eigener Beobachtungen erörtert. Die dortige Population besteht offensichtlich aus verwilderten Kulturkohlhybriden, die sich deutlich von den Wildpflanzen Rügens unterscheiden. Das neue Vorkommen des Atlantischen Wildkohls in der westlichen Ostsee kann im Zusammenhang mit der Ostausbreitung anderer atlantischer Sippen im Rahmen des Klimawandels gesehen werden.

Verschluss- und Adherenskontakte zwischen olfaktorischen Neuronen, olfaktorischen Gliazellen und den epithelialen Zellen des peripheren olfaktorischen Systems bestimmen Barriere- und Adhäsionseigenschaften im olfaktorischen Epithel, sowie die Kompartimentierung und Axonwachstumsprozesse in den Fila olfactoria. Zur Untersuchung der zellulären und subzellulären Lokalisation von Verschlusskontaktproteinen (Occludin, Claudin 1-5, Zonula occludens proteins (ZO) 1-3) und Adherenskontaktproteinen (N-Cadherin, E-Cadherin, alpha-, beta-, p120-Catenin) wurden immunhistochemische und immunelektronenmikroskipsche Verfahren an Gewebeschnitten des olfaktorischen Systems der Ratte durchgeführt. Mit Ausnahme von Claudin 2 waren alle untersuchten Verschlusskontaktproteine in Kontakten des olfaktorischen Epithels kolokalisiert. Unterschiedliche Immunfluoreszenzintensitäten konnten in den Kontakten zwischen olfaktorischen Neuronen und epithelialen Zellen beobachtet werden. Immunreaktivität von Claudin 5 wurde in Kontakten der olfaktorischen Gliazellen in den Fila olfactoria lokalisiert, Claudin 1- Immunreaktivität konnte in peripheren Bereichen der Fila olfactoria beobachtet werden. Hierbei zeigten sich Unterschiede in der Lokalistaion der Claudine mit verschiedenen ZOs. Stützzellen bildeten durch N-Cadherin vermittelte Adherenskontakte mit den olfaktorischen Neuronen, E-Cadherin-vermittelte Adherenskontakte mit Drüsen- und Microvilluszellen, sowie durch N- und E-Cadherin vermittelte Adherenskontakte mit benachbarten Stützzellen aus. Alpha-, beta- und p120-Catenin konnten in allen Adherenskontakten des olfaktorischen Epithels nachgewiesen werden. Olfaktorische Neurone bildeten in Abhängigkeit von deren Reifestadium unterschiedlich häufig Adherenskontakte aus. Adherenskontakte in den Fila olfactoria wurden zwischen Gliazellen, zwischen Gliazellen und Axonen, sowie zwischen Axonen untereinander lokalisiert. In den meisten Adherenskontakten der Fila olfactoria zeigte sich Kolokalisation zwischen N-Cadherin und den verschiedenen untersuchten Cateninen. In der Peripherie der Fila olfactoria konnten durch E-Cadherin vermittelte Adherenskontakte beobachtet werden. Die Funktion von Interzellularkontakten wird maßgeblich durch ihren molekularen Aufbau bestimmt. Charakteristische molekulare Zusammensetzungen der neuronalen, epithelialen und glialen Verschlusskontakte im olfaktorischen Epithel und den Fila olfactoria lässt auf unterschiedliche Eigenschaften dieser Kontakte schließen. Adherenskontakte sind für Neuro- und Axogenesevorgänge von entscheidender Bedeutung, und es liegt nahe, dass diese Kontakte auch bei diesen Prozessen im peripheren olfaktorischen Epithel eine wichtige Rolle spielen. Um Untersuchungen zur Ausbildung und zu möglichen Funktionen von Kontakten zwischen olfaktorischen Gliazellen und olfaktorischen Neuronen auch in vitro zu ermöglichen, wurden Primärkulturen von olfaktorischen Gliazellen etabliert und erste Experimente zur Charakterisierung der Kulturen bezüglich ihrer Homogenität sowie bezüglich verschiedener in vivo gefundener Eigenschaften, wie die Expression von Kontaktproteinen und die Produktion des ciliary neurotrophic factor (CNTF) in Einzelkulturen und in Kokulturen mit olfaktorischen Neuronen durchgeführt.

Kanadaptin ist ein Multidomänenprotein, das in der Ratte in nahezu allen Geweben vorkommt und über kernimport- und kernexport-aktive Sequenzen verfügt. Die kernimport-aktive Sequenz konnte der NLS1 (189RKRK) zugeordnet werden. Die Kernexportaktivität wird möglicherweise durch eine Leucin-reiche Domäne (414LLQEPELELEAAV) vermittelt. Zusätzlich ist Kanadaptin in Mitochondrien nachweisbar. In humanen Zellen wird eine Isoform gebildet, die über eine zusätzliche aminoterminale FHA-Domäne verfügt. Solche Proteine zeichnen sich u.a durch DNA-bindende Eigenschaften aus (Murakami and Okayama, 1995; Allen et al., 1994; Durocher and Jackson, 2002). Dies erklärt auch die nukleäre Retention von Kanadaptin nach Verlust Zellkernmembranintegrität (Hübner et al, 2002) Für eine nukleäre Funktion spricht auch, dass infolge der Expression eines Kanadaptin-cDNA-Fragments eine unter diesen Umständen (d.h. infolge der Expression DNA-bindender/modifizierender Proteine) spezifische SOS-Antwort in E. coli ausgelöst werden kann (Perkins et al., 1999). Die Ergebnisse deuten somit eindeutig daraufhin, dass Kanadaptin an nukleären und/oder nukleinsäureabhängigen Prozessen beteiligt ist. In der Niere wurde mit Hilfe der in-situ-Hybridisierung Kanadaptin hauptsächlich in proximalen Tubuluszellen detektiert. Insgesamt scheint eine Interaktion zwischen Kanadaptin und kAE1 inzwischen immer unwahrscheinlicher. Schließlich ließ sich eine Interaktion zwischen Kanadaptin und kAE1 im Hefe-2-Hybrid-System nicht mehr reproduzieren (Hübner, persönliche Mitteilung) (Wongthida P. et al., 2006). Auch in embryonalen Nierenzellen (HEK293-Zellen) konnte keine Interaktion zwischen humanem Kanadaptin und kAE1 nachgewiesen werden (Kittanakom et al., 2004). Welche Funktionen Kanadaptin intrazellulär ausübt bleibt weiterhin enigmatisch und muss in zukünftigen Untersuchungen herausgefunden werden.

Untersuchungen zum Kerntransport in Progeriezellen und neue Möglichkeiten der Quantifizierung nukleärer Transportprozesse

Untersuchung über PDGF und seine Reaktionskinetik an transfizierten Endothelzellen bei Scherstress

In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Teilareal von T. micranthum mit zahlreichen Vorkommen an den Nordseedeichen von Schleswig-Holstein zwischen der Elbeästuar und der Insel Nordstrand mit Schwerpunkt auf der Halbinsel Eiderstedt mitgeteilt, das geographisch zwischen dem Vorkommen in den Niederlanden und dem Ostsee-Areal in Dänemark vermittelt. Es handelt sich um die einzigen weitgehend naturnahen Wuchsorte der Art in Deutschland. Die anderen beiden aktuellen deutschen Vorkommen befinden sich auf Friedhöfen in Nordrhein-Westfalen. T. micranthum wächst bevorzugt an den steilen und artenreicheren Innenböschungen der Seedeiche, deren Vegetation durch intensive Schafbeweidung und Trittspuren kurz und lückig gehalten wird. Die Beweidung bewirkt eine signifikante Größenreduktion (Miniaturisierung) verschiedener Pflanzenteile. Widersprüchliche Angaben zu bestimmungskritischen Merkmalen werden durch morphometrische Untersuchungen überprüft. Unter anderem beträgt die Länge der Blütenstiele 0,6–1,1 mm (im Mittel 0,8 mm) und die Blüten mit Kelch sind deutlich unter 3 mm lang (im Mittel 2,4 mm). Die Zahl der Blüten der Infloreszenz beträgt (1)2–6(8). Eine graphische Darstellung soll bei Artbestimmung und Auffinden neuer Wuchsorte behilflich sein.

Background Multiple sclerosis (MS) is an autoimmune disease of the central nervous system (CNS) characterized by inflammation, demyelination and axonal pathology. Myelin basic protein/proteolipid protein (MBP-PLP) fusion protein MP4 is capable of inducing chronic experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in susceptible mouse strains mirroring diverse histopathological and immunological hallmarks of MS. Limited availability of human tissue underscores the importance of animal models to study the pathology of MS. Methods Twenty-two female C57BL/6 (B6) mice were immunized with MP4 and the clinical development of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) was observed. Methylene blue-stained semi-thin and ultra-thin sections of the lumbar spinal cord were assessed at the peak of acute EAE, three months (chronic EAE) and six months after onset of EAE (long-term EAE). The extent of lesional area and inflammation were analyzed in semi-thin sections on a light microscopic level. The magnitude of demyelination and axonal damage were determined using electron microscopy. Emphasis was put on the ventrolateral tract (VLT) of the spinal cord. Results B6 mice demonstrated increasing demyelination and severe axonal pathology in the course of MP4-induced EAE. In addition, mitochondrial swelling and a decrease in the nearest neighbor neurofilament distance (NNND) as early signs of axonal damage were evident with the onset of EAE. In semi-thin sections we observed the maximum of lesional area in the chronic state of EAE while inflammation was found to a similar extent in acute and chronic EAE. In contrast to the well-established myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) model, disease stages of MP4-induced EAE could not be distinguished by assessing the extent of parenchymal edema or the grade of inflammation. Conclusions Our results complement our previous ultrastructural studies of B6 EAE models and suggest that B6 mice immunized with different antigens constitute useful instruments to study the diverse histopathological aspects of MS.

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The uptake and processing of dietary lipids by the small intestine is a multistep process that involves several steps including vesicular and protein transport. The GTPase ADP-ribosylation factor-related protein 1 (ARFRP1) controls the ARF-like 1 (ARL1)-mediated Golgi recruitment of GRIP domain proteins which in turn bind several Rab-GTPases. Here, we describe the essential role of ARFRP1 and its interaction with Rab2 in the assembly and lipidation of chylomicrons in the intestinal epithelium. Mice lacking Arfrp1 specifically in the intestine \((Arfrp1^{vil−/−})\) exhibit an early post-natal growth retardation with reduced plasma triacylglycerol and free fatty acid concentrations. \(Arfrp1^{vil−/−}\) enterocytes as well as Arfrp1 mRNA depleted Caco-2 cells absorbed fatty acids normally but secreted chylomicrons with a markedly reduced triacylglycerol content. In addition, the release of apolipoprotein A-I (ApoA-I) was dramatically decreased, and ApoA-I accumulated in the \(Arfrp1^{vil−/−}\) epithelium, where it predominantly co-localized with Rab2. The release of chylomicrons from Caco-2 was markedly reduced after the suppression of Rab2, ARL1 and Golgin-245. Thus, the GTPase ARFRP1 and its downstream proteins are required for the lipidation of chylo­microns and the assembly of ApoA-I to these particles in the Golgi of intestinal epithelial cells.

There is a largely divergent body of literature regarding the relationship between Epstein-Barr virus (EBV) infection and brain inflammation in multiple sclerosis (MS). Here, we tested MS patients during relapse (n = 11) and in remission (n = 19) in addition to n = 22 healthy controls to study the correlation between the EBV- and brain-specific B cell response in the blood by enzyme-linked immunospot (ELISPOT) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Cytomegalovirus (CMV) was used as a control antigen tested in n = 16 MS patients during relapse and in n = 35 patients in remission. Over the course of the study, n = 16 patients were untreated, while n = 33 patients received immunomodulatory therapy. The data show that there was a moderate correlation between the frequencies of EBV- and brain-reactive B cells in MS patients in remission. In addition we could detect a correlation between the B cell response to EBV and disease activity. There was no evidence of an EBV reactivation. Interestingly, there was also a correlation between the frequencies of CMV- and brain-specific B cells in MS patients experiencing an acute relapse and an elevated B cell response to CMV was associated with higher disease activity. The trend remained when excluding seronegative subjects but was non-significant. These data underline that viral infections might impact the immunopathology of MS, but the exact link between the two entities remains subject of controversy.

In patients with low-risk breast cancer, intraoperative radiotherapy (IORT) during breast-conserving surgery is a novel and convenient treatment option for delivering a single high dose of irradiation directly to the tumour bed. However, edema and fibrosis can develop after surgery and radiotherapy, which can subsequently impair quality of life. TGF-β is a strong inducer of the extracellular matrix component hyaluronan (HA). TGF-β expression and HA metabolism can be modulated by irradiation experimentally, and are involved in edema and fibrosis. We therefore hypothesized that IORT may regulate these factors.Wound fluid (WF) draining from breast lumpectomy sites was collected and levels of TGF-β1 and HA were determined by ELISA. Proliferation and marker expression was analyzed in primary lymphatic endothelial cells (LECs) treated with recombinant TGF-β or WF. Our results show that IORT does not change TGF-β1 or HA levels in wound fluid draining from breast lumpectomy sites, and does not lead to accumulation of sHA oligosaccharides. Nevertheless, concentrations of TGF-β1 were high in WF from patients regardless of IORT, at concentrations well above those associated with fibrosis and the suppression of LEC identity. Consistently, we found that TGF-β in WF is active and inhibits LEC proliferation. Furthermore, all three TGF-β isoforms inhibited LEC proliferation and suppressed LEC marker expression at pathophysiologically relevant concentrations. Given that TGF-β contributes to edema and plays a role in the regulation of LEC identity, we suggest that inhibition of TGF-β directly after surgery might prevent the development of side effects such as edema and fibrosis.

Multiple sclerosis (MS) is an autoimmune disorder of the central nervous system (CNS) and characterized by the infiltration of immune cells, demyelination and axonal loss. Loss of axons and nerve fiber pathology are widely accepted as correlates of neurological disability. Hence, it is surprising that the development of neuroprotective therapies has been neglected for a long time. A reason for this could be the diversity of the underlying mechanisms, complex changes in nerve fiber pathology and the absence of biomarkers and tools to quantify neuroregenerative processes. Present therapeutic strategies are aimed at modulating or suppressing the immune response, but do not primarily attenuate axonal pathology. Yet, target-oriented neuroprotective strategies are essential for the treatment of MS, especially as severe damage of nerve fibers mostly occurs in the course of disease progression and cannot be impeded by immune modulatory drugs. This review shall depict the need for neuroprotective strategies and elucidate difficulties and opportunities.

Pharmacobehavioral studies in experimental animals, and imaging studies in humans, indicate that serotonergic transmission in the amygdala plays a key role in emotional processing, especially for anxiety-related stimuli. The lateral and basolateral amygdaloid nuclei receive a dense serotonergic innervation in all species studied to date. We investigated interrelations between serotonergic afferents and neuropeptide Y (NPY)-producing neurons, which are a subpopulation of inhibitory interneurons in the rat lateral and basolateral nuclei with particularly strong anxiolytic properties. Dual light microscopic immunolabeling showed numerous appositions of serotonergic afferents on NPY-immunoreactive somata. Using electron microscopy, direct membrane appositions and synaptic contacts between serotonin-containing axon terminals and NPY-immunoreactive cellular profiles were unequivocally established. Double in situ hybridization documented that more than 50 %, and about 30–40 % of NPY mRNA-producing neurons, co-expressed inhibitory 5-HT1A and excitatory 5-HT2C mRNA receptor subtype mRNA, respectively, in both nuclei with no gender differences. Triple in situ hybridization showed that individual NPY mRNA-producing interneurons co-express both 5-HT1A and 5-HT2C mRNAs. Co-expression of NPY and 5-HT3 mRNA was not observed. The results demonstrate that serotonergic afferents provide substantial innervation of NPY-producing neurons in the rat lateral and basolateral amygdaloid nuclei. Studies of serotonin receptor subtype co-expression indicate a differential impact of the serotonergic innervation on this small, but important, population of anxiolytic interneurons, and provide the basis for future studies of the circuitry underlying serotonergic modulation of emotional stimulus processing in the amygdala.

Induced pluripotent stem cells (iPSCs) have been recognised as a virtually unlimited source of stem cells that can be generated in a patient-specific manner. Due to these cells’ potential to give rise to all differentiated cell types of the human body, they have been widely used to derive differentiated cells for drug screening and disease modelling purposes. iPSCs also garner much interest as they can potentially serve as a source for cell replacement therapy. Towards the realisation of these biomedical applications, this thesis aims to address challenges that are associated with scale-up, safety and biofabrication. Firstly, the manufacture of a high number of human iPSCs (hiPSCs) will require standardised procedures for scale-up and the development of a flexible bioprocessing method, since standard adherent hiPSC culture exhibits limited scalability and is labour-intensive. While the quantity of cells that are required for cell therapy depends largely on the tissue and defect that these replacing cells are meant to correct, an estimate of 1 × 10^9 has been suggested to be sufficient for several indications, including myocardial infarction and islet replacement for diabetes. Here, the development of an integrated, microcarrier-free workflow to transition standard adherent hiPSC culture (6-well plates) to scalable stirred suspension culture in bioreactors (1 L working volume, 2.4 L maximum working volume) is presented. The two-phase bioprocess lasts 14 days and generates hiPSC aggregates measuring 198 ± 58 μm in diameter on the harvesting day, yielding close to 2 × 10^9 cells. hiPSCs can be maintained in stirred suspension for at least 7 weeks with weekly passaging, while exhibiting pluripotency-associated markers TRA-1-60, TRA-1-81, SSEA-4, OCT4, and SOX2. These cells retain their ability to differentiate into cells of all the three germ layers in vitro, exemplified by cells positive for AFP, SMA, or TUBB3. Additionally, they maintain a stable karyotype and continue to respond to specification cues, demonstrated by directed differentiation into beating cardiomyocyte-like cells. Therefore, the aim of manufacturing high hiPSC quantities was met using a state-of-the-art scalable suspension bioreactor platform. Secondly, multipotent stem cells such as induced neural stem cells (iNSCs) may represent a safer source of renewable cells compared to pluripotent stem cells. However, pre-conditioning of stem cells prior to transplantation is a delicate issue to ensure not only proper function in the host but also safety. Here, iNSCs which are normally maintained in the presence of factors such as hLIF, CHIR99021, and SB431542 were cultured in basal medium for distinct periods of time. This wash-out procedure results in lower proliferation while maintaining key neural stem cell marker PAX6, suggesting a transient pre-differentiated state. Such pre-treatment may aid transplantation studies to suppress tumourigenesis through transplanted cells, an approach that is being evaluated using a mouse model of experimental focal demyelination and autoimmune encephalomyelitis. Thirdly, biomedical applications of stem cells can benefit from recent advancements in biofabrication, where cells can be arranged in customisable topographical layouts. Employing a 3DDiscovery bioprinter, a bioink consisting of hiPSCs in gelatin-alginate was extruded into disc-shaped moulds or printed in a cross-hatch infill pattern and cross-linked with calcium ions. In both discs and printed patterns, hiPSCs recovered from these bioprints showed viability of around 70% even after 4 days of culture when loaded into gelatin-alginate solution in aggregate form. They maintained pluripotency-associated markers TRA-1-60 and SSEA-4 and continued to proliferate after re-plating. As further proof-of-principle, printed hiPSC 3D constructs were subjected to targeted neuronal differentiation, developing typical neurite outgrowth and resulting in a widespread network of cells throughout and within the topology of the printed matrix. Staining against TUBB3 confirmed neuronal identity of the differentiated cellular progeny. In conclusion, these data demonstrate that hiPSCs not only survive the 3D-printing process but were able to differentiate along the printed topology in cellular networks.

Rubus pseudoglotta Drenckhahn & W. Jansen ist eine tetraploide Brombeerart aus der Sektion Corylifolii (Serie Subradula), die bisher zum Variabilitäts-Spektrum von R. phylloglotta (Frid.) Å. Gust. gezählt wurde. Charakteristische Merkmale sind die 4 (3–5)-zähligen Blätter mit obovaten Endblättchen mit kurzer (ca. 1 cm) abgesetzter Spitze, kurzhaariger Blattoberseite und fühlbar behaarter grüner Blattunterseite. Die flach bogigen, teils klimmenden Schösslinge sind überwiegend stumpfkantig, grün bis rötlichbraun, schwach behaart und reichlich mit 2–4 (5) mm langen, geraden bis schwach gekrümmten Stacheln und kleineren Stacheln, Stachelhöckern, Stieldrüsen und Borsten besetzt. Die Blütenstiele sind mit 2–8 (pro cm) schlanken, geraden bis leicht gekrümmten Stacheln (1–2 mm lang) und zahlreichen Stieldrüsen (teils bis 0,6 mm lang) besetzt. Die Sippe wächst bevorzugt an Straßen- und Wegrändern und in Hecken. Die bekannt gewordenen Fundstellen erstrecken sich von Rendsburg bis in das Umfeld von Kiel, nordwärts bis zu den dänischen Inseln Alsen und Fünen. Unsere Untersuchungen zeigen weiterhin, dass R. phylloglotta bisher nicht in Schleswig-Holstein/Deutschland nachgewiesen wurde. Ob R. phylloglotta überhaupt außerhalb der Insel Tåsinge in Dänemark vorkommt, bedarf weiterer Nachforschungen.

Ca2+ dependent cell adhesion molecules (cadherins) are central for a variety of cell and tissue functions such as morphogenesis, epithelial and endothelial barrier formation, synaptic function and cellular signaling. Of paramount importance for cadherin function is their specific extracellular adhesive trans-interaction. Cadherins are embedded in a cellular environment of intracellular and extracellular regulators that modify cadherin binding in response to various physiological and pathological stimuli. Most experimental approaches used for studying cadherin interaction however lack a physiological proof of principle mostly by not investigating cadherins in their physiological environment. In the present cumulative dissertation, experimental approaches were applied to characterize and modulate vascular endothelial (VE)-cadherin and desmocadherin functions in the (patho-)physiological contexts of endothelial permeability regulation and disturbance of epidermal barrier function, which is typical to the blistering skin disease pemphigus, respectively. Whereas VE-cadherin is a key regulator of the endothelial barrier that separates the blood compartment from the interstitial space of tissues, desmosomal cadherins are crucial for maintenance of epidermal integrity and separation of the external environment from the body’s internal milieu. Cadherin functions were both investigated in cell-free and cell-based conditions: by using biophysical single molecule techniques like atomic force microscopy (AFM), cadherin function could be investigated in conditions, where contributions of intracellular signaling were excluded. These experiments were, however, compared and combined with cell-based experiments in which cadherins of epidermal or endothelial cell cultures were probed by laser force microscopy (laser tweezers), fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) and other techniques. The autoimmune blistering skin diseases pemphigus foliaceus (PF) and pemphigus vulgaris (PV) are caused by autoantibodies directed against the extracellular domains of the desmosomal cadherins desmoglein (Dsg) 1 and 3, which are important for epidermal adhesion. The mechanism of autoantibody-induced cell dissociation (acantholysis) in pemphigus, however, is still not fully understood. For the first time, it is shown by AFM force spectroscopy that pemphigus autoantibodies directly inhibit Dsg3 adhesion by steric hindrance but do not inhibit adhesion of Dsg1. However, the full pathogenicity of the autoantibodies depended on cellular signaling processes, since autoantibodies targeting Dsg1 also resulted in loss of cadherin-mediated adhesion in cell-based experiments. However, two other signaling pathways that have been reported to be involved in pemphigus pathogenesis, i.e. epidermal growth factor receptor (EGFR) and c-Src activation, were not found to be important in this context. Furthermore, peptide-based modulators of cadherin functions were generated for Dsg1/3 and VE-cadherin. By comparing Dsg1, Dsg3 and VE-cadherin sequences to published X-ray structures of cadherin trans-interactions, specific amino acid sequences of the binding pockets of these cadherins were identified. Peptide versions of these motifs were synthesized and the antagonistic functions of these “single peptides” were validated by AFM force spectroscopy as well as by cell-based assays. By linking two single peptides in tandem, stabilization of cadherin bonds because of by cross-bridge formation between trans-interacting cadherins was demonstrated. Protective effects of tandem peptides were shown by partly preventing pemphigus autoantibody-induced acantholysis, or in the case of VE-cadherin, by stabilizing endothelial barrier properties against barrier disrupting agents like the Ca2+ ionophore A23187 and an inhibitory VE-cadherin antibody. Most importantly, VE-cadherin tandem peptides abolished microvascular hyperpermeability induced by the physiologic inflammatory agent tumor necrosis factor-α in the rat mesentery in vivo. Both classes of tandem peptides therefore can be considered as a starting point for the generation of potential therapeutic agents that might prevent cell dissociation in pemphigus and breakdown of the endothelial barrier under inflammatory conditions.

Since exposure therapy for anxiety disorders incorporates extinction of contextual anxiety, relapses may be due to reinstatement processes. Animal research demonstrated more stable extinction memory and less anxiety relapse due to vagus nerve stimulation (VNS). We report a valid human three-day context conditioning, extinction and return of anxiety protocol, which we used to examine effects of transcutaneous VNS (tVNS). Seventy-five healthy participants received electric stimuli (unconditioned stimuli, US) during acquisition (Day1) when guided through one virtual office (anxiety context, CTX+) but never in another (safety context, CTX−). During extinction (Day2), participants received tVNS, sham, or no stimulation and revisited both contexts without US delivery. On Day3, participants received three USs for reinstatement followed by a test phase. Successful acquisition, i.e. startle potentiation, lower valence, higher arousal, anxiety and contingency ratings in CTX+ versus CTX−, the disappearance of these effects during extinction, and successful reinstatement indicate validity of this paradigm. Interestingly, we found generalized reinstatement in startle responses and differential reinstatement in valence ratings. Altogether, our protocol serves as valid conditioning paradigm. Reinstatement effects indicate different anxiety networks underlying physiological versus verbal responses. However, tVNS did neither affect extinction nor reinstatement, which asks for validation and improvement of the stimulation protocol.

Polyspecific organic cation transporters (OCTs) of the SLC22 family mediate downhill transport of organic cations and play an essential role in excretion and distribution of endogenous organic cations and for the uptake, elimination and distribution of cationic drugs and toxins. Although physiological and pharmacological significance of OCTs is widely accepted, many questions concerning structure and transport mechanism still remain open. To investigate conformational changes of the rat OCT1 during transport cycle, voltage-clamp fluorometry was performed with a cysteine-deprived mutant in which phenylalanine 483 in transmembrane helix (TMH) 11 close to the extracellular surface was replaced by cysteine and covalently labeled with tetramethylrhodamine-6-maleimide. Potential-dependent fluorescence changes were observed that were sensitive to the presence of substrates choline, tetraethylammonium (TEA), 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP), and of the contransported inhibitor tetrabutylammonium (TBuA). The data suggest that the transporter undergoes conformational changes in voltage- and substrate-dependent manner which are compatible with alternating access mechanism. Using potential-dependent fluorescence changes as readout, one high-affinity binding site per substrate and two highaffinity binding sites for TBuA were identified in addition to the previously described single interaction sites. Coexisting high-affinity cation binding sites in organic cation transporters may collect xenobiotics and drugs; however, translocation of organic cations across the membrane may only be induced when a low-affinity cation binding site is loaded. Whereas high-affinity binding of TBuA has no effect on cation uptake by wildtype rat OCT1, replacement by cysteine or serine of amino acids W147, F483, and F486 located in a modeled contact region between TMH2 and TMH11 outside the binding pocket leads to inhibition of MPP or TEA uptake. Thus, mutations of amino acids in transport relevant key positions, which can be distinct from the cation binding region, may transform noninhibitory highaffinity binding sites of high-affinity inhibition sites and thereby cause adverse drug reactions in patients.

Zur Charakterisierung nukleärer Proteinexportvorgänge wurde in dieser Arbeit zum ersten Mal ein System heterodimerisierender Fusionsproteine auf Basis des kommerziell verfügbaren ARGENT™ Regulated Heterodimerization Kit 2.0 von ARIAD verwendet. Die Expressionsvektoren wurden so verändert, dass ein CRM1 – vermittelter Proteinexport über die Zellkernhülle mittels Fluoreszenzmikroskopie in HeLa – Zellen und humanen Fibroblasten live oder nach Fixation dargestellt werden konnte. Der Export folgte in HeLa – zellen einer exponentiellen Kinetik, FN/C – Bestimmungen zwischen Wildtyp – und RD (Restriktive Dermopathie) – Fibroblasten ergaben keinen Unterschied im Proteinexport. Eine Inhibition der initialen CaaX - Prozessierung von trunkiertem Prälamin A (head/rod) durch Mevinolin ergab keine signifikante Akkumulationsveränderung des trunkierten Prälamins im Zellkern. Ergänzende subzelluläre Lokalisationsstudien unter Zuhilfenahme ausgewählter CaaX – Mutanten, um die gezeigte Unabhängigkeit der CaaX – Prozessierung zu verifizieren, stehen noch aus. FRAP – Untersuchungen in HeLa – Zellen zeigten für die episomal exprimierten trunkierten Fusionsproteine DsRed – Prälamin A Δ50 und DsRed – Prälamin A Δ90 keinen Unterschied in der lateralen Mobilität. Gegenüber dem Wildtyp – DsRed – Prälamin A ist die Beweglichkeit jedoch signifikant reduziert. Bei der Applikation von thermischem Stress (37°C – 51°C) auf Prälamin A, Prälamin A Δ50 oder Prälamin A Δ90 exprimierende HeLa – Zellen, konnte keine Veränderung hinsichtlich der subzellulären Verteilung des zusätzlich koexprimierten Markerproteins GFP – ß – Galaktosidase im Sinne nukleären Schrankenstörung festgestellt werden. Somit scheint die Kernhülle trotz der zu Zellkerndysmorphien und KPK – Fehllokalisationen führenden Prälamin A – Mutanten hinsichtlich ihrer Schrankenfunktion intakt zu bleiben.

Der Glutamattransporter GLT1v, eine Spleißvariante von GLT1, kommt hauptsächlich im Zytoplasma von Neuronen vor. Es wurde gezeigt, dass GLT1v ein putatives PDZDomänen- Bindungsmotiv am C-Terminus enthält und mit PICK1, ein mit PKC interagierendes Protein, interagiert. Es ist daher denkbar, dass durch Interaktion zwischen GLT1v und PICK1 die GLT1v-Translokation über eine PKC-abhängigen Phosphorylierung reguliert wird. In der vorliegenden Untersuchung wurden kultivierte zerebelläre Körnerzellen aus der Maus benutzt, um mittels Immunzytochemie und Biotinilierung/Westernblot zu zeigen, ob eine GLT1v-Translokation über einen PKC-abhängigen Signalweg reguliert wird und sollte dies der Fall sein, ob diese Regulation vom elektrophysiologischen Status der zerebellären Körnerzellen abhängt. Vergleichstudien wurden mit EAAC1 durchgeführt. Die Körnerzellen wurden in einem Medium mit 27 mM KCl (chronisch depolarisierte Körnerzellen) und mit 5 mM KCl (ruhende Körnerzellen) kultiviert. Eine 30 minütige PKC-Aktivierung durch Phorbol-Myristat-Acetat (PMA) ergab in ruhenden Körnerzellen eine 41 % bzw. 31 % (signifikante) Zunahme in der Zelloberflächenexposition von GLT1v bzw. EAAC1 im Vergleich zur Kontrolle. Vergleicht man Körnerzellen nach PMA- mit solchen nach 30 minütiger Staurosporinbehandlung (PKC-Inhibitor), so beträgt die Oberflächenzunahme nach der PMA-Behandlung bei GLT1v bzw. EAAC1 115% bzw. 69%. Zerebelläre Körnerzellen, die mit 27 mM KCl kultiviert wurden (chronische Depolarisation), ergaben demgegenüber keine signifikanten Änderungen in der Oberflächenexpression von GLT1v und EAAC1, beim Vergleich der verschiedenen experimentellen Bedingungen (PMA, Staurosporin). Die immunzytochemischen Untersuchungen ergaben, dass bei ruhenden Körnerzellen (5mM KCl) nach PKC-Aktivierung mittels PMA zahlreiche, große Varikositäten (präsynaptische Elemente der Neuriten) auftreten, die eine intensive Immunreaktivität für GLT1v und EAAC1 zeigen. Wir konnten auch nachweisen, dass beide Transporter in getrennten Vesikelpopulationen vorkommen. Die Immunelektronenmikroskopie am Kleinhirn der adulten Maus hat ergeben, dass GLT1v und EAAC1 in Varikositäten der Parallelfasern von Körnerzellen lokalisiert sind. Dieses in situ Ergebnis stimmt somit mit den kultivierten Körnerzellen überein. Insgesamt lassen die Untersuchungen den Schluss zu, dass die Oberflächenexpression von GLT1v und EAAC1 (1) ähnlich reguliert zu werden scheint, (2) in Varikositäten von glutamatergen Körnerzellen stattfindet, aus denen Glutamat freigesetzt wird, und (3) vom elektrophysiologischen Status der zerebellären Körnerzellen abhängt.

Aims/hypothesis Several glucose-sensing pathways have been implicated in glucose-triggered secretion of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) from intestinal L cells. One involves glucose metabolism and closure of ATP-sensitive K\(^+\) channels, and another exploits the electrogenic nature of Na\(^+\)-coupled glucose transporters (SGLTs). This study aimed to elucidate the role of these distinct mechanisms in glucose-stimulated GLP-1 secretion. Methods Glucose uptake into L cells (either GLUTag cells or cells in primary cultures, using a new transgenic mouse model combining proglucagon promoter-driven Cre recombinase with a ROSA26tdRFP reporter) was monitored with the FLII\(_{12}\)Pglu-700μδ6 glucose sensor. Effects of pharmacological and genetic interference with SGLT1 or facilitative glucose transport (GLUT) on intracellular glucose accumulation and metabolism (measured by NAD(P)H autofluorescence), cytosolic Ca\(^{2+}\) (monitored with Fura2) and GLP-1 secretion (assayed by ELISA) were assessed. Results L cell glucose uptake was dominated by GLUT-mediated transport, being abolished by phloretin but not phloridzin. NAD(P)H autofluorescence was glucose dependent and enhanced by a glucokinase activator. In GLUTag cells, but not primary L cells, phloretin partially impaired glucose-dependent secretion, and suppressed an amplifying effect of glucose under depolarising high K\(^+\) conditions. The key importance of SGLT1 in GLUTag and primary cells was evident from the impairment of secretion by phloridzin or Sglt1 knockdown and failure of glucose to trigger cytosolic Ca\(^{2+}\) elevation in primary L cells from Sglt1 knockout mice. Conclusions/interpretation SGLT1 acts as the luminal glucose sensor in L cells, but intracellular glucose concentrations are largely determined by GLUT activity. Although L cell glucose metabolism depends partially on glucokinase activity, this plays only a minor role in glucose-stimulated GLP-1 secretion.

We demonstrated previously that phosphocholine and phosphocholine-modified macromolecules efficiently inhibit ATP-dependent release of interleukin-1β from human and murine monocytes by a mechanism involving nicotinic acetylcholine receptors (nAChR). Interleukin-1β is a potent pro-inflammatory cytokine of innate immunity that plays pivotal roles in host defence. Control of interleukin-1β release is vital as excessively high systemic levels cause life threatening inflammatory diseases. In spite of its structural similarity to acetylcholine, there are no other reports on interactions of phosphocholine with nAChR. In this study, we demonstrate that phosphocholine inhibits ion-channel function of ATP receptor P2X7 in monocytic cells via nAChR containing α9 and α10 subunits. In stark contrast to choline, phosphocholine does not evoke ion current responses in Xenopus laevis oocytes, which heterologously express functional homomeric nAChR composed of α9 subunits or heteromeric receptors containing α9 and α10 subunits. Preincubation of these oocytes with phosphocholine, however, attenuated choline-induced ion current changes, suggesting that phosphocholine may act as a silent agonist. We conclude that phophocholine activates immuno-modulatory nAChR expressed by monocytes but does not stimulate canonical ionotropic receptor functions.

No abstract available.