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Zinkoxid-Nanopartikel (ZnO-NP) finden in vielen Produkten des täglichen Verbrauchs Verwendung. Daten über die toxikologischen Eigenschaften von ZnO-NP werden kontrovers diskutiert. Die menschliche Haut ist in Bezug auf die ZnO-NP Exposition das wichtigste Kontakt-Organ. Intakte Haut stellt eine suffiziente Barriere gegenüber NP dar. Bei defekter Haut ist ein Kontakt zu den proliferierenden Stammzellen möglich, sodass diese als wichtiges toxikologische Ziel für NP darstellen. Das Ziel dieser Dissertation war die Bewertung der genotoxischen und zytotoxischen Effekte an humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSC) durch niedrig dosierte ZnO-NP nach 24 stündiger Exposition, repetitiven Expositionen und im Langzeitversuch bis zu 6 Wochen. Zytotoxische Wirkungen von ZnO-NP wurden mit 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid-Test (MTT) gemessen. Darüber hinaus wurde die Genotoxizität durch den Comet-Assay bewertet. Zur Langzeitbeobachtung bis zu 6 Wochen wurde die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) verwendet. Zytotoxizität nach 24-stündiger ZnO-NP-Exposition war ab einer Konzentration von 50 µg/ml nachweisbar. Genotoxizität konnten bereits bei Konzentrationen von 1 und 10 µg/ml ZnO-NP beschrieben werden. Wiederholte Exposition verstärkte die Zyto-, aber nicht die Genotoxizität. Eine intrazelluläre NP-Akkumulation mit Penetration der Zellorganelle wurde bei einer Exposition bis zu 6 Wochen beobachtet. Die Ergebnisse deuten auf zytotoxische und genotoxisches Effekte von ZnO-NP hin. Bereits geringe Dosen von ZnO-NP können bei wiederholter Exposition toxische Wirkungen hervorrufen sowie eine langfristige Zellakkumulation. Diese Daten sollten bei der Verwendung von ZnO-NP an geschädigter Haut berücksichtigt werden.
Strains of the food-borne pathogen Listeria (L.) monocytogenes have diverse virulence potential. This study focused on the virulence of three outbreak strains: the CC1 strain PF49 (serovar 4b) from a cheese-associated outbreak in Switzerland, the clinical CC2 strain F80594 (serovar 4b), and strain G6006 (CC3, serovar 1/2a), responsible for a large gastroenteritis outbreak in the USA due to chocolate milk. We analysed the genomes and characterized the virulence in vitro and in vivo. Whole-genome sequencing revealed a high conservation of the major virulence genes. Minor deviations of the gene contents were found in the autolysins Ami, Auto, and IspC. Moreover, different ActA variants were present. Strain PF49 and F80594 showed prolonged survival in the liver of infected mice. Invasion and intracellular proliferation were similar for all strains, but the CC1 and CC2 strains showed increased spreading in intestinal epithelial Caco2 cells compared to strain G6006. Overall, this study revealed long-term survival of serovar 4b strains F80594 and PF49 in the liver of mice. Future work will be needed to determine the genes and molecular mechanism behind the long-term survival of L. monocytogenes strains in organs.
Kostimulatorische Signalwege spielen beim Zustandekommen einer T-Zell-gebundenen Effektor-Immunantwort eine entscheidende Rolle. In dieser Arbeit wurde die Expression der Signalwege PD-1/PD-L1 und CD137/CD137L im kolorektalen Karzinom untersucht. Hierzu wurde die Expression in den Karzinomen SW480, SW620 und HT-29 mittels qRT-PCR, Western Blot und FACS analysiert.
Es konnte gezeigt werden, dass PD-1 und CD137 sowie deren Rezeptoren PD-L1 und CD137L im Kolonkarzinom auf Gen- und Proteinebene exprimiert werden. Zunehmendes Tumorzellwachstum sowie mangelnde Nährstoffversorgung führten zu deutlichen Veränderungen im Expressionsmuster, wobei sich zwischen den Kolonkarzinomen SW480/SW620 und dem Kolonkarzinom HT-29 Unterschiede aufzeigen ließen.
Durch die Untersuchungen für diese Arbeit konnten wertvolle Informationen über das Expressionsverhalten der untersuchten kostimulatorischen Signalwege gewonnen werden. Eine mögliche Schlussfolgerung ist, dass eine inhibierende PD-1/PD-L1- als auch eine CD137/CD137L-Tumorzell-vermittelte Therapie die Tumorimmunantwort gegen das kolorektale Karzinom stärken und damit das Überleben betroffener Patienten verbessern könnte.
Rare variants in at least 10 genes, including BRCA1, BRCA2, PALB2, ATM, and CHEK2, are associated with increased risk of breast cancer; however, these variants, in combination with common variants identified through genome-wide association studies, explain only a fraction of the familial aggregation of the disease. To identify further susceptibility genes, we performed a two-stage whole-exome sequencing study. In the discovery stage, samples from 1528 breast cancer cases enriched for breast cancer susceptibility and 3733 geographically matched unaffected controls were sequenced. Using five different filtering and gene prioritization strategies, 198 genes were selected for further validation. These genes, and a panel of 32 known or suspected breast cancer susceptibility genes, were assessed in a validation set of 6211 cases and 6019 controls for their association with risk of breast cancer overall, and by estrogen receptor (ER) disease subtypes, using gene burden tests applied to loss-of-function and rare missense variants. Twenty genes showed nominal evidence of association (p-value < 0.05) with either overall or subtype-specific breast cancer. Our study had the statistical power to detect susceptibility genes with effect sizes similar to ATM, CHEK2, and PALB2, however, it was underpowered to identify genes in which susceptibility variants are rarer or confer smaller effect sizes. Larger sample sizes would be required in order to identify such genes.
Background/Aims:
Acute kidney injury (AKI) is a postoperative complication after cardiac surgery with a high impact on mortality and morbidity. Nephrocheck® [TIMP-2*IGFBP7] determines markers of tubular stress, which occurs prior to tubular damage. It is unknown at which time-point [TIMP-2*IGFBP7] measurement should be performed to ideally predict AKI. We investigated the association of [TIMP-2*IGFBP7] at various time-points with the incidence of AKI in patients undergoing elective cardiac surgery including cardio-pulmonary bypass.
Methods: In a prospective cohort study, serial blood and urine samples were collected from 150 patients: pre-operative, at ICU-admission, 24h and 48h post-surgery. AKI was defined as Serum-Creatinine rise >0.3 mg/dl within 48hrs. Urinary [TIMP-2*IGFBP7] was measured at pre-operative, ICU-admission and 24h post-surgery; medical staff was kept blinded to these results.
Results: A total of 35 patients (23.5%) experienced AKI, with a higher incidence in those with high [TIMP-2*IGFBP7] values at ICU admission (57.1% vs. 10.1%, p<0.001). In logistic regression [TIMP-2*IGFBP7] at ICU admission was independently associated with the occurrence of AKI (Odds Ratio 11.83; p<0.001, C-statistic= 0.74) after adjustment for EuroSCORE II and CBP-time.
Conclusions: Early detection of elevated [TIMP-2*IGFBP7] at ICU admission was strongly predictive for postoperative AKI and appeared to be more precise as compared to subsequent measurements.
Zinc oxide nanoparticles (ZnO-NP) are widely spread in consumer products. Data about the toxicological characteristics of ZnO-NP is still under controversial discussion. The human skin is the most important organ concerning ZnO-NP exposure. Intact skin was demonstrated to be a sufficient barrier against NPs; however, defect skin may allow NP contact to proliferating cells. Within these cells, stem cells are the most important toxicological target for NPs. The aim of this study was to evaluate the genotoxic and cytotoxic effects of ZnO-NP at low-dose concentrations after long-term and repetitive exposure to human mesenchymal stem cells (hMSC). Cytotoxic effects of ZnO-NP were measured by the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay. Furthermore, genotoxicity was evaluated by the comet assay. For long-term observation over 6 weeks, transmission electron microscopy (TEM) was applied. The results of the study indicated cytotoxic effects of ZnO-NP beginning at high concentrations of 50 μg/mL and genotoxic effects in hMSC exposed to 1 and 10 μg/mL ZnO-NP. Repetitive exposure enhanced cyto- but not genotoxicity. Intracellular NP accumulation was observed up to 6 weeks. The results suggest cytotoxic and genotoxic potential of ZnO-NP. Even low doses of ZnO-NP may induce toxic effects as a result of repetitive exposure and long-term cellular accumulation. This data should be considered before using ZnO-NP on damaged skin.
Background:
The Catechol-O-methyltransferase (COMT) represents the key enzyme in catecholamine degradation. Recent studies suggest that the COMT rs4680 polymorphism is associated with the response to endogenous and exogenous catecholamines. There are, however, conflicting data regarding the COMT Met/Met phenotype being associated with an increased risk of acute kidney injury (AKI) after cardiac surgery. The aim of the current study is to prospectively investigate the impact of the COMT rs4680 polymorphism on the incidence of AKI in patients undergoing cardiac surgery.
Methods:
In this prospective single center cohort study consecutive patients hospitalized for elective cardiac surgery including cardiopulmonary-bypass (CPB) were screened for participation. Demographic clinical data, blood, urine and tissue samples were collected at predefined time points throughout the clinical stay. AKI was defined according to recent recommendations of the Kidney Disease Improving Global Outcome (KDIGO) group. Genetic analysis was performed after patient enrolment was completed.
Results:
Between April and December 2014, 150 patients were recruited. The COMT genotypes were distributed as follows: Val/Met 48.7%, Met/Met 29.3%, Val/Val 21.3%. No significant differences were found for demography, comorbidities, or operative strategy according to the underlying COMT genotype. AKI occurred in 35 patients (23.5%) of the total cohort, and no differences were evident between the COMT genotypes (20.5% Met/Met, 24.7% Val/Met, 25.0% Val/Val, p = 0.66). There were also no differences in the post-operative period, including ICU or in-hospital stay.
Conclusions:
We did not find statistically significant variations in the risk for postoperative AKI, length of ICU or in-hospital stay according to the underlying COMT genotype.
Background
The guideline recommendation to not measure carotid intima-media thickness (CIMT) for cardiovascular risk prediction is based on the assessment of just one single carotid segment. We evaluated whether there is a segment-specific association between different measurement locations of CIMT and cardiovascular risk factors.
Methods
Subjects from the population-based STAAB cohort study comprising subjects aged 30 to 79 years of the general population from Würzburg, Germany, were investigated. CIMT was measured on the far wall of both sides in three different predefined locations: common carotid artery (CCA), bulb, and internal carotid artery (ICA). Diabetes, dyslipidemia, hypertension, smoking, and obesity were considered as risk factors. In multivariable logistic regression analysis, odds ratios of risk factors per location were estimated for the endpoint of individual age- and sex-adjusted 75th percentile of CIMT.
Results
2492 subjects were included in the analysis. Segment-specific CIMT was highest in the bulb, followed by CCA, and lowest in the ICA. Dyslipidemia, hypertension, and smoking were associated with CIMT, but not diabetes and obesity. We observed no relevant segment-specific association between the three different locations and risk factors, except for a possible interaction between smoking and ICA.
Conclusions
As no segment-specific association between cardiovascular risk factors and CIMT became evident, one simple measurement of one location may suffice to assess the cardiovascular risk of an individual.
Hintergrund: Atherogene Lipoproteine und Angiotensin II sind an der Entstehung von Athe-rosklerose und Glomerulosklerose maßgeblich beteiligt. Sowohl klinische Studien als auch experimentelle Beobachtungen weisen auf eine Interaktion beider Substanzen im Sinne ei-ner Potenzierung ihrer Einzeleffekte hin. Die vorliegende Arbeit untersuchte die Auswirkun-gen von Angiotensin II und nativen und oxidierten Low Density Lipoproteinen (natLDL bzw. oxLDL) auf den Zellzyklus von kultivierten vaskulären Gefäßmuskelzellen (BSMC) und Me-sangiumzellen (NHMC) im Sinne einer Proliferationsänderung unter anderem durch eine Beeinflussung der beteiligten Rezeptoren. Ebenso wurde die Interaktion von oxidierten LDL mit der Zelle sowohl qualitativ als auch quantitativ bestimmt. Methoden: Die Proliferation wurde sowohl mittels radioaktiv markiertem 3H-Thymidin-Einbau als auch durch den MTT-Assay, der auf der photometrisch messbaren Umwandlung von 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl Tetrazoliumbromid beruht, quantifiziert. Die Rezepto-ren wurden auf Proteinebene durch Western Blot Analysen nachgewiesen. Zum Nachweis der Interaktion von oxidierten LDL mit den inkubierten Zellen wurden die oxidierten LDL mit-tels 3,3’-Dioctadecyclindocarbocyanin (DiI) fluoreszenzmarkiert. Visualisiert werden konnte die Interaktion in der Histochemie, die quantitative Bestimmung der DiI-oxLDL-Aufnahme erfolgte durch fluorometische Messung. Ergebnisse: Sowohl native als auch oxidierte LDL steigerten die Proliferation in BSMC und NHMC. In Myozyten lag das Maximum im Tritiumeinbau bei ca. 450% bezogen auf die Kon-trollzellen bei 10 µg/ml natLDL, und bei ca. 350% bei 20 µg/ml oxLDL. In NHMC fiel der An-stieg der Proliferation weniger stark aus, ca. 150% bei 30 µg/ml natLDL und ca. 180% bei 3 µg/ml oxLDL. Im MTT-Assay konnten signifikante Dosis-Wirkungs-Beziehungen erstellt wer-den, die absolute Proliferationssteigerung war jedoch geringer: BSMC 120%, NHMC 140%. Fluoreszenzmarkierte oxLDL wurden über Endozytose in einem konzentrations- und zeitab-hängigen Prozess mit einer Sättigung nach ca. 14 Stunden in die Zellen aufgenommen. Der oxLDL-spezifische LOX-1-Rezeptor konnte jederzeit nachgewiesen werden. Durch Angiotensin II alleine und in Co-Inkubation mit atherogenen Lipoproteinen konnte kei-ne Proliferationsänderung gezeigt werden. Die spezifische Hemmung des AT1-Rezeptors mit Losartan bewirkte ebenfalls keine signifikanten Änderungen. Auch die Inkubation der Zellen mit Agenzien, die die AT1-Rezeptordichte erhöhen sollten, erbrachte im Western Blot keine Veränderungen. Im Vergleich unterschiedlich alter Zellpopulationen ließ sich in höheren Passagen der proliferationsvermittelnde AT1-Rezeptor kaum nachweisen, jedoch war in die-sen Zellpopulationen der antagonistisch wirkende AT2-Rezeptor stark exprimiert. Zusammenfassung: Atherogene Lipoproteine beeinflussen zeit- und konzentrationsabhängig möglicherweise über eine LOX-1 vermittelte Endozytose den Zellzyklus von kultivierten glat-ten Muskelzellen und Mesangiumzellen im Sinne einer Proliferationssteigerung. Die uneinheitlichen Effekte von Angiotensin II auf die Proliferationsrate können durch die starken Expressionsschwankungen der antagonistisch wirkenden Angiotensin II-Rezeptor-Subtypen (AT1 und AT2) vor allem in unterschiedlich alten Zellpopulationen erklärt werden. Wodurch diese Expressionsveränderungen verursacht sind, ist gegenwärtig noch unklar, ebenso, ob diese Effekte im atherosklerotischen Plaque in vivo nachweisbar und pathophy-siologisch bedeutsam.
Background
Fatty acid binding protein (FABP) is an intracellular transport protein associated with myocardial damage size in patients undergoing cardiac surgery. Furthermore, elevated FABP serum concentrations are related to a number of common comorbidities, such as heart failure, chronic kidney disease, diabetes mellitus, and metabolic syndrome, which represent important risk factors for postoperative acute kidney injury (AKI). Data are lacking on the association between preoperative FABP serum level and postoperative incidence of AKI.
Methods
This prospective cohort study investigated the association between preoperative h-FABP serum concentrations and postoperative incidence of AKI, hospitalization time and length of ICU treatment. Blood samples were collected according to a predefined schedule. The AKI Network definition of AKI was used as primary endpoint. All associations were analysed using descriptive and univariate analyses.
Results
Between 05/2009 and 09/2009, 70 patients undergoing cardiac surgery were investigated. AKI was observed in 45 patients (64%). Preoperative median (IQR) h-FABP differed between the AKI group (2.9 [1.7–4.1] ng/ml) and patients without AKI (1.7 [1.1–3.3] ng/ml; p = 0.04), respectively. Patients with AKI were significantly older. No statistically significant differences were found for gender, type of surgery, operation duration, CPB-, or X-Clamp time, preoperative cardiac enzymes, HbA1c, or CRP between the two groups. Preoperative h-FABP was also correlated with the length of ICU stay (rs = 0.32, p = 0.007).
Conclusions
We found a correlation between preoperative serum h-FABP and the postoperative incidence of AKI. Our results suggest a potential role for h-FABP as a biomarker for AKI in cardiac surgery.