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EU-Project number / Contract (GA) number
- 245009 (1)
Present surgical situations require a bone adhesive which has not yet been developed for use in clinical applications. Recently, phosphoserine modified cements (PMC) based on mixtures of o-phosphoserine (OPLS) and calcium phosphates, such as tetracalcium phosphate (TTCP) or α-tricalcium phosphate (α-TCP) as well as chelate setting magnesium phosphate cements have gained increasing popularity for their use as mineral bone adhesives. Here, we investigated new mineral-organic bone cements based on phosphoserine and magnesium phosphates or oxides, which possess excellent adhesive properties. These were analyzed by X-ray diffraction, Fourier infrared spectroscopy and electron microscopy and subjected to mechanical tests to determine the bond strength to bone after ageing at physiological conditions. The novel biomineral adhesives demonstrate excellent bond strength to bone with approximately 6.6–7.3 MPa under shear load. The adhesives are also promising due to their cohesive failure pattern and ductile character. In this context, the new adhesive cements are superior to currently prevailing bone adhesives. Future efforts on bone adhesives made from phosphoserine and Mg2+ appear to be very worthwhile.
In der vorliegenden Studie wurden erstmals Kinder und Jugendliche mit Zwangsstörungen in Hinblick auf eine veränderte Aktivierung von anteriorem cingulärem Cortex (ACC) und präfrontalen Arealen elektrophysiologisch untersucht. Zur Durchführung der Studie wurde als Paradigma ein cued Continuous Performance Test (cCPT) mit Aufgabenstellung zu Exekution und Inhibition vorbereiteter motorischer Reaktionen gewählt. In der Auswertung der Daten lag ein besonderer Schwerpunkt auf der Nogo-Anteriorisierung (NGA), die in der topographischen Analyse des ereigniskorrelierten Potentials P300 speziell die Aktivierung von ACC und präfrontalen Arealen erfasst. Um Vergleichswerte von gesunden Kindern und Jugendlichen zu erhalten und zugleich die NGA als elektrophysiologischen Parameter für das Kindes- und Jugendalter in Hinblick auf Auftreten und Beeinflussung durch Alter und Geschlecht zu validieren, wurden gesunde Probanden im Alter von 10 bis 17 Jahren mit einem ausgewogenem Verhältnis der Geschlechter mit dem identischen Studiensetting untersucht. Dabei konnte erstmals für ein kontinuierliches Altersspektrum für Kinder und Jugendliche gezeigt werden, dass die NGA bei älteren Kindern und Jugendlichen als stabiler elektrophysiologischer Parameter auftritt und zur Untersuchung von hirnelektrischer Aktivierung bei psychiatrisch erkrankten Kindern und Jugendlichen qualifiziert. In Übereinstimmung mit den Daten von Erwachsenen ergab sich kein geschlechtsspezifischer Einfluss; auch die mit dem Lebensalter zunehmende Frontalisierung der hirnelektrischen Aktivierung konnte für Kinder und Jugendliche nachvollzogen werden. Die Ergebnisse für jüngere Kinder, die nicht durchgängig eine NGA aufweisen, sind kongruent zu Vorbefunden und könnten einen Hinweis auf eine entwicklungsabhängige Ausbildung der NGA sein. Der Vergleich der Daten von Kindern und Jugendlichen mit Zwangsstörungen mit gesunden Gleichaltrigen zeigte keine signifikanten Unterschiede in der Ausprägung der NGA, die Hypothese einer differierenden Aktivierung von ACC und präfrontalen Arealen ist demnach nicht bestätigt. Unterschiede ergaben sich in den Verhaltensdaten, hier wiesen die Kinder und Jugendlichen mit Zwangsstörungen mehr falsche positive Fehler auf. Ebenfalls verändert war die Latenz der P300 für die Bedingung Go, die für die Patientengruppe verlängert war. Aus diesen Daten ergeben sich Hinweise auf eine veränderte initiale Informationsverarbeitung bei Kindern und Jugendlichen mit Zwangsstörungen in Aufgaben zu motorischer Reaktion. Eine weitere Schlussfolgerung dieser Studie geht aus den deutlichen Unterschieden zu den Daten von erwachsenen Probanden mit Zwangsstörungen hervor. Während bei den gesunden Kindern und Jugendlichen eine Entwicklung hin zu den Daten gesunder Erwachsener gezeigt werden konnte, weisen die differierenden Daten bei den Patienten mit Zwangsstörungen auf abweichende neurophysiologische Abläufe hin, wodurch die Hypothese einer für das Kindes- und Jugendalter spezifischen Pathophysiologie bei Zwangsstörungen gestützt und der weitere Bedarf an eigenständigen Studien mit Kindern und Jugendlichen zu psychiatrischen Erkrankungen unterstrichen wird.
Knochenklebstoffe, welche eine unkonventionelle Möglichkeit im Bereich der chirurgischen Frakturversorgung darstellen, müssen bereits in vitro eine Reihe an klinischen Anforderungen erfüllen. Hinsichtlich entsprechender Prüfverfahren wurde noch keine Normierungsarbeit geleistet, weswegen Ergebnisse verschiedener Arbeiten schwierig vergleichbar sind.
Ziel der Arbeit war es daher Prüfverfahren vorzustellen, welche die Besonderheiten des „Werkstoffes Knochen“ berücksichtigen. In diesem Rahmen werden zwei neuartigen Klebstoffsysteme, ein in situ härtender Knochenzement aus Trimagnesiumphosphat, Magnesiumoxid und organischer Phytinsäure und ein lichthärtender Knochenklebstoff aus Polyethylenglycoldimethacrylat, NCO-sP(EO-stat-PO), Campherchinon und anorganischen Newberyit-Füllern, vorgestellt. Neben diesen sind drei kommerziell erhältliche Klebstoffe Gegenstand der Untersuchung. Dies sind zum einen Histoacryl® und TruGlue® Gewebekleber, zwei Klebstoffe auf Cyanoacrylat-Basis mit unterschiedlich langer Alkyl-Seitenkette, zum anderen Bioglue®, ein Gewebekleber aus Albumin und Glutaraldehyd.
Bei den Klebstoffen wurde die Zug- und Scherfestigkeit unter Einfluss der physiologischen Klebstoffalterung, der Variation der Klebefugenbreite, der Variation von komplementären Fügeteilen, sowie Fügeteiloberflächen inspiziert. Makro- und mikroskopische, sowie elektronenmikroskopischen Untersuchung der Bruchflächen auf mikrostrukturelle Besonderheiten und Versagemechanismus wurden angestellt.
Die neuartigen Klebstoffsysteme unterliegen zwar den konventionellen Cyanoacrylaten hinsichtlich mechanischer Parameter, weisen aber dennoch adäquate Klebefestigkeiten auf bei zugleich zahlreichen Vorteilen gegenüber konventionellen Systemen im Umgang mit Knochen.
Gerade der Magnesiumphosphatzement scheint auf Grund mechanischer Parameter und Vorzügen wie der guten Biokompatibilität und biologischen Abbaubarkeit, Osteoinduktivität, Osteokonduktivität, der einfachen Applizierbarkeit, einem hohen Kosten-Nutzen-Faktor oder dem günstigen Verhalten in wässrigen Milieu vielversprechend.
Heutige chirurgische Situationen können zeitweise den Einsatz eines Knochenkleber erfordern, welcher sich jedoch noch nicht in der klinischen Praxis etablieren konnte. In jüngster Vergangenheit haben mit Phosphoserin modifizierte Zemente (PMC) auf der Grundlage von Verbindungen zwischen o-Phosphoserin (OPLS) und Calciumphosphaten wie Tetracalciumphosphat (TTCP) oder α-Tricalciumphosphat (α-TCP) an Popularität gewonnen. Ebenso bekommen chelatbildende Magnesiumphosphatzemente als mineralische Knochenadhäsive mehr Zuspruch. In dieser Arbeit wurden neue mineralorganische Knochenzemente auf der Basis von Phosphoserin und Magnesiumphosphaten oder -oxiden untersucht, die hervorragende Hafteigenschaften besitzen. Diese wurden mittels Röntgenbeugung, Fourier-Infrarot-Spektroskopie und Elektronenmikroskopie analysiert und mechanischen Tests unterzogen, um die Haftfestigkeit am Knochen nach Alterung unter physiologischen Bedingungen zu bestimmen. Die neuartigen biomineralischen Klebstoffe zeigen eine ausgezeichnete Haftfestigkeit an Knochen mit etwa 6,6-7,3 MPa unter Scherbelastung. Die Adhäsive sind auch aufgrund ihres kohäsiven Versagensmusters und ihres duktilen Charakters vielversprechend. In diesem Zusammenhang sind die neuen adhäsiven Zemente den derzeit vorherrschenden Knochenadhäsiven überlegen. Ergänzend wurde versucht, dieses neue System mit unterschiedlichen Additiven zu modifizieren. Dabei wurde Mannit erfolgreich als Porogen verwendet. Dreiarmiges sternförmiges NCO-sP(EO-stat-PO) sollte die adhäsiven Eigenschaften und das Leistungspotenzial unter Wasser verbessern. Zuletzt wurden mit Glycerol präfabrizierte Pasten hergestellt, welche gelagert werden können und bei Kontakt mit Wasser aushärten. Generell ist zu betonen, dass künftige Bemühungen um Knochenklebstoffe aus Phosphoserin und Mg2+ sehr lohnenswert erscheinen.
Electroencephalography (EEG) represents a widely established method for assessing altered and typically developing brain function. However, systematic studies on EEG data quality, its correlates, and consequences are scarce. To address this research gap, the current study focused on the percentage of artifact-free segments after standard EEG pre-processing as a data quality index. We analyzed participant-related and methodological influences, and validity by replicating landmark EEG effects. Further, effects of data quality on spectral power analyses beyond participant-related characteristics were explored. EEG data from a multicenter ADHD-cohort (age range 6 to 45 years), and a non-ADHD school-age control group were analyzed (n\(_{total}\) = 305). Resting-state data during eyes open, and eyes closed conditions, and task-related data during a cued Continuous Performance Task (CPT) were collected. After pre-processing, general linear models, and stepwise regression models were fitted to the data. We found that EEG data quality was strongly related to demographic characteristics, but not to methodological factors. We were able to replicate maturational, task, and ADHD effects reported in the EEG literature, establishing a link with EEG-landmark effects. Furthermore, we showed that poor data quality significantly increases spectral power beyond effects of maturation and symptom severity. Taken together, the current results indicate that with a careful design and systematic quality control, informative large-scale multicenter trials characterizing neurophysiological mechanisms in neurodevelopmental disorders across the lifespan are feasible. Nevertheless, results are restricted to the limitations reported. Future work will clarify predictive value.
We aimed to compare the clinical data at first presentation to inpatient treatment of children (<14 years) vs. adolescents (≥14 years) with anorexia nervosa (AN), focusing on duration of illness before hospital admission and body mass index (BMI) at admission and discharge, proven predictors of the outcomes of adolescent AN. Clinical data at first admission and at discharge in 289 inpatients with AN (children: n = 72; adolescents: n = 217) from a German multicenter, web-based registry for consecutively enrolled patients with childhood and adolescent AN were analyzed. Inclusion criteria were a maximum age of 18 years, first inpatient treatment due to AN, and a BMI <10th BMI percentile at admission. Compared to adolescents, children with AN had a shorter duration of illness before admission (median: 6.0 months vs. 8.0 months, p = 0.004) and higher BMI percentiles at admission (median: 0.7 vs. 0.2, p = 0.004) as well as at discharge (median: 19.3 vs. 15.1, p = 0.011). Thus, in our study, children with AN exhibited clinical characteristics that have been associated with better outcomes, including higher admission and discharge BMI percentile. Future studies should examine whether these factors are actually associated with positive long-term outcomes in children.
DCLK1 Variants Are Associated across Schizophrenia and Attention Deficit/Hyperactivity Disorder
(2012)
Doublecortin and calmodulin like kinase 1 (DCLK1) is implicated in synaptic plasticity and neurodevelopment. Genetic variants in DCLK1 are associated with cognitive traits, specifically verbal memory and general cognition. We investigated the role of DCLK1 variants in three psychiatric disorders that have neuro-cognitive dysfunctions: schizophrenia (SCZ), bipolar affective disorder (BP) and attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD). We mined six genome wide association studies (GWASs) that were available publically or through collaboration; three for BP, two for SCZ and one for ADHD. We also genotyped the DCLK1 region in additional samples of cases with SCZ, BP or ADHD and controls that had not been whole-genome typed. In total, 9895 subjects were analysed, including 5308 normal controls and 4,587 patients (1,125 with SCZ, 2,496 with BP and 966 with ADHD). Several DCLK1 variants were associated with disease phenotypes in the different samples. The main effect was observed for rs7989807 in intron 3, which was strongly associated with SCZ alone and even more so when cases with SCZ and ADHD were combined (P-value = 4x10\(^{-5}\) and 4x10\(^{-6}\), respectively). Associations were also observed with additional markers in intron 3 (combination of SCZ, ADHD and BP), intron 19 (SCZ+BP) and the 3'UTR (SCZ+BP). Our results suggest that genetic variants in DCLK1 are associated with SCZ and, to a lesser extent, with ADHD and BP. Interestingly the association is strongest when SCZ and ADHD are considered together, suggesting common genetic susceptibility. Given that DCLK1 variants were previously found to be associated with cognitive traits, these results are consistent with the role of DCLK1 in neurodevelopment and synaptic plasticity.
Background:
Despite the high persistence rate of attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) throughout the lifespan, there is a considerable gap in knowledge regarding effective treatment strategies for adolescents with ADHD. This group in particular often shows substantial psychosocial impairment, low compliance and insufficient response to psychopharmacological interventions. Effective and feasible treatments should further consider the developmental shift in ADHD symptoms, comorbidity and psychosocial adversity as well as family dysfunction. Thus, individualised interventions for adolescent ADHD should comprise a multimodal treatment strategy. The randomised controlled ESCAadol study addresses the needs of this patient group and compares the outcome of short-term cognitive behavioural therapy with parent-based telephone-assisted self-help.
Methods/design:
In step 1, 160 adolescents aged 12 to 17 years with a diagnosis of ADHD will undergo a treatment as usual (TAU) observation phase of 1 month. In step 2, those still severely affected are randomised to the intervention group with an Individualised Modular Treatment Programme (IMTP) or a telephone-assisted self-help programme for parents (TASH) as an active control condition. The IMTP was specifically designed for the needs of adolescent ADHD. It comprises 10 sessions of individual cognitive behavioural therapy with the adolescents and/or the parents, for which participants choose three out of 10 available focus modules (e.g. organisational skills and planning, emotion regulation, problem solving and stress management, dysfunctional family communication). TASH combines a bibliotherapeutic component with 10 counselling sessions for the parents via telephone. Primary outcome is the change in ADHD symptoms in a clinician-rated diagnostic interview. Outcomes are assessed at inclusion into the study, after the TAU phase, after the intervention phase and after a further 12-week follow-up period. The primary statistical analysis will be by intention-to-treat, using linear regression models. Additionally, we will analyse psychometric and biological predictors and moderators of treatment response.
Discussion:
ESCAadol compares two short-term non-pharmacological interventions as cost-efficient and feasible treatment options for adolescent ADHD, addressing the specific needs and obstacles to treatment success in this group. We aim to contribute to personalised medicine for adolescent ADHD intended to be implemented in routine clinical care.
Obsessive-compulsive disorder (OCD) causes severe distress and is therefore counted by the World Health Organisation (WHO) as one of the 10 most impairing illnesses. There is evidence for a strong genetic underpinning especially in early onset OCD (eoOCD). Though several genes involved in neurotransmission have been reported as candidates, there is still a need to identify new pathways. In this study, we focussed on genetic variants of the Neuropeptide Y (NPY) system. NPY is one of the most abundant neuropeptides in the human brain with emerging evidence of capacity to modulate stress response, which is of high relevance in OCD. We focussed on tag-SNPs of NPY and its receptor gene NPY1R in a family-based approach. The sample comprised 86 patients (children and adolescents) with eoOCD with both their biological parents. However, this first study on genetic variants of the NPY-system could not confirm the association between the investigated SNPs and eoOCD. Based on the small sample size results have to be interpreted as preliminary and should be replicated in larger samples. However, also in an additional GWAS analysis in a large sample, we could not observe an associations between NPY and OCD. Overall, these preliminary results point to a minor role of NPY on the stress response of OCD.
The direct estimation of heritability from genome-wide common variant data as implemented in the program Genome-wide Complex Trait Analysis (GCTA) has provided a means to quantify heritability attributable to all interrogated variants. We have quantified the variance in liability to disease explained by all SNPs for two phenotypically-related neurobehavioral disorders, obsessive-compulsive disorder (OCD) and Tourette Syndrome (TS), using GCTA. Our analysis yielded a heritability point estimate of 0.58 (se = 0.09, p = 5.64e-12) for TS, and 0.37 (se = 0.07, p = 1.5e-07) for OCD. In addition, we conducted multiple genomic partitioning analyses to identify genomic elements that concentrate this heritability. We examined genomic architectures of TS and OCD by chromosome, MAF bin, and functional annotations. In addition, we assessed heritability for early onset and adult onset OCD. Among other notable results, we found that SNPs with a minor allele frequency of less than 5% accounted for 21% of the TS heritability and 0% of the OCD heritability. Additionally, we identified a significant contribution to TS and OCD heritability by variants significantly associated with gene expression in two regions of the brain (parietal cortex and cerebellum) for which we had available expression quantitative trait loci (eQTLs). Finally we analyzed the genetic correlation between TS and OCD, revealing a genetic correlation of 0.41 (se = 0.15, p = 0.002). These results are very close to previous heritability estimates for TS and OCD based on twin and family studies, suggesting that very little, if any, heritability is truly missing (i.e., unassayed) from TS and OCD GWAS studies of common variation. The results also indicate that there is some genetic overlap between these two phenotypically-related neuropsychiatric disorders, but suggest that the two disorders have distinct genetic architectures.