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Die Studie diente der retrospektiven Untersuchung des Ausbruches von Mp-Infektionen in Ebrach, Franken, der von Oktober des Jahres 2000 bis Februar 2001 andauerte. Ziel war es, die epidemiologischen Charakteristika, also Informationen zu Verteilung und Ausbreitungsweisen der Erkrankung, aber auch zu Symptomen und Befunden, Manifestationsformen und Komplikationen, Therapie und Diagnostik zu erhalten. Darüber hinaus sollten Erkenntnisse zu Patienten mit Mykoplasmeninfektionen, die in den Jahren 2000 bis 2003 in der Universitätskinderklinik Würzburg behandelt wurden, gewonnen und mit Daten der Patienten aus Ebrach verglichen werden. In Ebrach bestand bei 177 Patienten der Verdacht einer akuten Mykoplasmeninfektion. Ausgehend von einer dritten Grundschulklasse, die einige Tage geschlossen werden musste, da innerhalb von 16 Tagen 9 Schüler an einer Pneumonie und 3 Schüler an einer Bronchitis erkrankt waren, hatte sich die Infektion auf insgesamt 78 Personen, vor allem Familienmitglieder, aber auch Nachbarn und Freunde der betroffenen Schüler ausgebreitet. Die meisten Patienten klagten über Husten und Fieber. In erster Linie traten Entzündungen des unteren Respirationstraktes (50% Bronchitiden, 38,5% Pneumonien) auf. Bei 9 Patienten wurde ein Exanthem beobachtet. Eine Patientin musste wegen eines Guillain-Barré-Syndroms in der neurologischen Abteilung der Universitätsklinik Würzburg behandelt werden. In den Jahren 2000 bis 2003 bestand bei 125 Patienten der Universitätskinderklinik Würzburg der Verdacht auf Vorliegen einer Mp-Infektion. Bestätigt wurde dieser in 43 Fällen. Die Patienten waren zwischen 3 und 16 Jahre alt. Insgesamt waren etwas mehr Jungen betroffen, Komplikationen traten deutlich häufiger bei Mädchen auf. Die Patienten, die einer stationären Behandlung bedurften, wiesen schwerere Erkrankungsverläufe oder seltenere Manifestationsformen auf (65% Pneumonien, 34% Komplikationen). So wurden unter anderem 6 Patienten mit Mykoplasmen-assoziierter Fazialisparese, 4 Patienten mit Meningitis und jeweils ein Patient mit Enzephalitis, Trochlearisparese, Vestibularisausfall, Hörverlust, Perimyokarditis und Uveitis anterior und nephrotischem Syndrom beobachtet. Pathognomonische Befunde konnten weder unter den Ebracher Patienten noch in der Kinderklinik ausgemacht werden. Vielmehr spricht die Konstellation bestimmter Symptome und Untersuchungsergebnisse wie Husten, Fieber, relativ guter Allgemeinzustand bei radiologischem Pneumonienachweis oder Differenz der Blutsenkungsreaktion bei Raumtemperatur und 4°C für das Vorliegen einer Mykoplasmeninfektion. Eine deutliche Erhöhung der Inzidenz von Mykoplasmeninfektionen in der Kinderklinik im Zeitraum des Ausbruches von Ebrach war nicht zu verzeichnen. Dass Schüler als Überträger der Infektion in Familien und unter Spielkameraden fungieren, war bekannt, die Ausbreitung der Erkrankung innerhalb des Klassenzimmers ist jedoch selten in diesem Ausmaß beobachtet worden und verdient weitere Untersuchungen. Festzuhalten bleibt also, dass bei der Diagnose einer Mykoplasmeninfektion mittels serologischer Methoden mit einer verzögerten Immunantwort zu rechnen ist und deshalb häufig ein Direktnachweis der Erreger mittels PCR notwendig wird. Darüber hinaus ist die Bestimmung der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit bei Raum- und Kühlschranktemperatur ein einfaches Mittel, welches aber diagnostisch zusätzlich wichtige Hinweise auf eine Infektion mit Mycoplasma pneumoniae liefern kann. Im Gegensatz dazu erbringt die klinische Untersuchung häufig keine aussagekräftigen, diagnostisch weiterführenden Ergebnisse. Wichtig bezüglich der Therapie ist die frühzeitige und ausreichend lange (10 bis 14 Tage) Gabe von gegen Mykoplasmen wirksamen Antibiotika wie vor allem Makrolid-Antibiotika.
The transcription factor NRF2 is the major mediator of oxidative stress responses and is closely connected to therapy resistance in tumors harboring activating mutations in the NRF2 pathway. In melanoma, such mutations are rare, and it is unclear to what extent melanomas rely on NRF2. Here we show that NRF2 suppresses the activity of the melanocyte lineage marker MITF in melanoma, thereby reducing the expression of pigmentation markers. Intriguingly, we furthermore identified NRF2 as key regulator of immune-modulating genes, linking oxidative stress with the induction of cyclooxygenase 2 (COX2) in an ATF4-dependent manner. COX2 is critical for the secretion of prostaglandin E2 and was strongly induced by H\(_2\)O\(_2\) or TNFα only in presence of NRF2. Induction of MITF and depletion of COX2 and PGE2 were also observed in NRF2-deleted melanoma cells in vivo. Furthermore, genes corresponding to the innate immune response such as RSAD2 and IFIH1 were strongly elevated in absence of NRF2 and coincided with immune evasion parameters in human melanoma datasets. Even in vitro, NRF2 activation or prostaglandin E2 supplementation blunted the induction of the innate immune response in melanoma cells. Transcriptome analyses from lung adenocarcinomas indicate that the observed link between NRF2 and the innate immune response is not restricted to melanoma.
Pacemaker systems are an essential tool for the treatment of cardiovascular diseases. However, the immune system’s natural response to a foreign body results in the encapsulation of a pacemaker electrode and an impaired energy efficiency by increasing the excitation threshold. The integration of the electrode into the tissue is affected by implant properties such as size, mechanical flexibility, shape, and dimensionality. Three-dimensional, tissue-like electrode scaffolds render an alternative to currently used planar metal electrodes. Based on a modified electrospinning process and a high temperature treatment, a conductive, porous fiber scaffold was fabricated. The electrical and immunological properties of this 3D electrode were compared to 2D TiN electrodes. An increased surface of the fiber electrode compared to the planar 2D electrode, showed an enhanced electrical performance. Moreover, the migration of cells into the 3D construct was observed and a lower inflammatory response was induced. After early and late in vivo host response evaluation subcutaneously, the 3D fiber scaffold showed no adverse foreign body response. By embedding the 3D fiber scaffold in human cardiomyocytes, a tissue-electrode hybrid was generated that facilitates a high regenerative capacity and a low risk of fibrosis. This hybrid was implanted onto a spontaneously beating, tissue-engineered human cardiac patch to investigate if a seamless electronic-tissue interface is generated. The fusion of this hybrid electrode with a cardiac patch resulted in a mechanical stable and electrical excitable unit. Thereby, the feasibility of a seamless tissue-electrode interface was proven.
Despite growing effort to advance materials towards a low fibrotic progression, all implants elicit adverse tissue responses. Pre-clinical biomaterial assessment relies on animals testing, which can be complemented by in vitro tests to address the Russell and Burch’s 3R aspect of reducing animal burden. However, a poor correlation between in vitro and in vivo biomaterial assessments confirms a need for suitable in vitro biomaterial tests. The aim of the study was to identify a test setting, which is predictive and might be time- and cost-efficient. We demonstrated how sensitive in vitro biomaterial assessment based on human primary macrophages depends on test conditions. Moreover, possible clinical scenarios such as lipopolysaccharide contamination, contact to autologous blood plasma, and presence of IL-4 in an immune niche influence the outcome of a biomaterial ranking. Nevertheless, by using glass, titanium, polytetrafluorethylene, silicone, and polyethylene representing a specific material-induced fibrotic response and by comparison to literature data, we were able to identify a test condition that provides a high correlation to state-of-the-art in vivo studies. Most important, biomaterial ranking obtained under native plasma test conditions showed a high predictive accuracy compared to in vivo assessments, strengthening a biomimetic three-dimensional in vitro test platform.
Surgical implantation of a biomaterial triggers foreign-body-induced fibrous encapsulation. Two major mechanisms of this complex physiological process are (I) chemotaxis of fibroblasts from surrounding tissue to the implant region, followed by (II) tissue remodeling. As an alternative to animal studies, we here propose a process-aligned \({in}\) \({vitro}\) test platform to investigate the material dependency of fibroblast chemotaxis and tissue remodeling mediated by material-resident macrophages.
Embedded in a biomimetic three-dimensional collagen hydrogel, chemotaxis of fibroblasts in the direction of macrophage-material-conditioned cell culture supernatant was analyzed by live cell imaging. A combination of statistical analysis with a complementary parameterized random walk model allowed quantitative and qualitative characterization of the cellular walk process. We thereby identified an increasing macrophage-mediated chemotactic potential ranking of biomaterials from glass over polytetrafluorethylene to titanium. To address long-term effects of biomaterial-resident macrophages on fibroblasts in a three-dimensional microenvironment, we further studied tissue remodeling by applying macrophage-material-conditioned medium on fibrous \({in}\) \({vitro}\) tissue models. A high correlation of the \({in}\) \({vitro}\) tissue model to state of the art \({in}\) \({vivo}\) study data was found. Titanium exhibited a significantly lower tissue remodeling capacity compared to polytetrafluorethylene. With this approach, we identified a material dependency of both chemotaxis and tissue remodeling processes, strengthening knowledge on their specific contribution to the foreign body reaction.