Die halbmaximale (Proliferations-) inhibitorische Konzentration (IC50) vom RNA-Polymerase I-Inhibitor CX-5461 liegt für die getesteten sieben humanen kolorektalen Karzinomzell¬linien zwischen 0,7 und 3,1 µmol/L, für nicht-transformierte Fibroblasten bei 8,1 µmol/L. Der deutlich stärkere antiproliferative Effekt von CX-5461 auf Tumorzellen lässt somit ein mögliches therapeutisches Fenster erkennen. CX-5461 (1 µmol/L und weniger) induziert einen persistierenden Zellzyklus-arretierten Zellphänotyp mit Seneszenz-assoziierter (SA) -Galaktosidase-Aktivität (SA-β-Gal). Die durch CX-5461 ausgelöste verringerte Synthese ribosomaler RNA (rRNA)-Transkripte im Nucleolus, ein Subkompartiment des Nucleus, in dem die Transkription der ribosomalen DNA und Bildung von Prä-Ribosomen stattfinden, hat eine Störung der Ribosomen¬biogenese zur Folge. Diese als nucleolärer Stress bezeichnete Situation ist mit zahlreichen Einzelphänomen assoziiert wie der Akkumulation ribosomaler Proteine aufgrund eines durch CX-5461 verursachten Missverhältnisses bei der Synthese ribosomaler Proteine und rRNAs. Auch kommt es bei nucleolärem Stress zur Aktivierung Zellzykusarrest-führender Signalwege vermittelt durch DNA-Damage-Response, p53 und Retinoblastom (Rb). Die durch CX-5461 induzieren seneszenten Zellen lassen sich durch Kombination mit dem Bcl-Inhibitor und Senotlytikum Navitoclax in Apoptose überführen. Das kombinierte Strategiekonzept demonstriert, dass der pro-proliferative Phänotyp von Tumorzellen mit CX-5461 durch Induktion von Seneszenz effektiv gestoppt werden kann, um anschließend diese Zellen mit dem Bcl-Inhibitor Navitoclax gezielt in Apoptose zu überführen. Der durch CX-5461 ausgelöste seneszente Zellphänotyp zeigt sich sensitiv gegenüber dem Apoptose-auslösenden Effekt von Navitoclax – im Ggs. zu nicht-seneszenten Zellen. Basierend auf diesem Konzept deutet sich eine potentielle neue Strategie für eine Tumortherapie an, deren Grundlage die kombinierte Adressierung der beiden antiproliferativen Phänomene Seneszenz und Apoptose in soliden Tumorzellen wie dem kolorektalen Karzinom darstellt.

Die vorliegende Studie mit insgesamt 73 Patienten untersucht das klinische und funktionelle Outcome nach Implantation einer kreuzbanderhaltenden patientenspezifischen Kniegelenkstotalendoprothese vom Typ Conformis iTotal® CR G2. Es handelt sich um eine monozentrische retrospektive und deskriptive Studie zu klinischen und radiologischen Ergebnissen zwei, drei sowie fünf Jahre postoperativ. Es wurden zu Vergleichszwecken auch präoperative Daten erhoben und ausgewertet. Neben klinischen und radiologischen Untersuchungen wurden durch die Verwendung des „Knee Society Scores“, des „WOMAC Osteoarthritis Index“ und des „SF-12 Health Survey“-Fragebogens die Ergebnisse bezüglich Kniefunktion, Schmerz und Lebensqualität erhoben. Die Untersuchungen für das mittelfristige Outcome erfolgten im Zeitraum zwischen November 2012 und Januar 2017 unter standardisierten Bedingungen. Insgesamt zeigte sich im Vergleich zum präoperativen Ausgangswert eine statistisch signifikante Verbesserung aller erhobenen Scores sowie eine verbesserte Funktionalität. Der Vergleich mit anderen veröffentlichten Studien zeigte eine bessere gesamte Implantationsqualität als bei standardisierten Prothesen. Verglichen mit anderen individualisierten Prothesen sind die Ergebnisse ebenfalls etwas besser bzw. zum Teil gleichwertig. Im Gegensatz zu unserer Studie verbesserten sich die Scores bei den meisten Vergleichsstudien nicht signifikant. Im direkten Vergleich mit den einzelnen Punktzahlen der Scores erzielte die Conformis iTotal® CR G2 Prothese in unserer Studie sehr gute, zum Teil deutlich bessere Ergebnisse. Trotz der sehr guten und vielversprechenden Ergebnisse sollte aufgrund der deutlich aufwendigeren und strahlenbelastenden präoperativen Maßnahmen, die zur Implantation einer solchen Prothese notwendig sind, sowie der teilweise eingeschränkten Aussagekraft dieser Studie weitere Langzeitstudien bezüglich Funktionalität und Haltbarkeit der Conformis iTotal® CR G2 Prothese durchgeführt werden.

Introduction: Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a pathological saccular enlargement most often of the infrarenal aorta. Eventual rupture is fatal, making preemptive surgical therapy upon a diameter threshold of >50mm the treatment of choice. The pathophysiology, especially the initial trigger aortic remodeling is still largely unknown. However, some characteristic features involved in aneurysm growth have been established, such as medial angiogenesis, low-grade inflammation, vascular smooth muscle cell (VSMC) phenotype switch, extracellular remodeling, altered hemodynamics and an eventual humoral immune answer. Currently, no medical treatment options are available. RNA therapeutics and drug repurposing offer new possibilities to overcome this shortage. Using such to target angiogenesis in the aneurysm wall and investigate their potential mechanisms is the aim of this thesis. Material and Methods: We test our hypothesis by targeting the long non-coding RNA H19 and re-use the anti-cancer drug Lenvatinib in two murine inducible AAA models and one preclinical large animal model in the LDLR-/- pig. Furthermore, a H19-/- mouse is included to verify the results. AAA and control samples from a human biobank along with a primary human cell culture are used to verify results ex vivo by qPCR, WesternBlot, live cell imaging, histo- and immunohistochemistry along with gene array analysis, RNA knockdown, pull-down- and promotor assays. Results: H19 is significantly upregulated in AAA mice models and its knockdown limited aneurysm growth. It is well known that H19 interacts with several transcription factors. We found that cytoplasmic interaction between H19 and hypoxia-inducible factor 1-alpha (HIF1α) increased apoptosis in cultured SMCs associated with sequential p53 stabilization. In contrast, the knockdown of H19 was associated with markedly decreased apoptotic cell rates. Our data underline that HIF1α was essential in mediating the pro-apoptotic effects of H19. Secondly, Lenvatinib was applied both systemically and locally by endovascular means in mice with an established AAA. The drug significantly halted aneurysm growth and array analysis revealed myosin heavy chain 11 (MYH11) as the most differentially regulated target. This was shown to be up regulated after Lenvatinib treatment of primary AAA smooth muscle cells suggesting a salvage mechanism to obtain a contractile phenotype based on gene expression and immunohistochemistry. The same results were shown upon a local endovascular Lenvatinib-coated balloon angioplasty in the established aneurysmatic lesion of a novel atherosclerotic LDLR-/- Yucatan minipig model. Decreased phosphorylation of extracellular-signal regulated kinases 1-2 (ERK1-2) is the downstream effect of Lenvatinib-specific blockage of the vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR2). Conclusion: Taking into account the heterogeneity of the disease, inhibition of VSMC phenotype switch, extracellular remodeling and angiogenesis seem promising targets in some if not all AAA patients. Together with surveillance and surgical therapy, these new non-invasive treatment strategies would allow for a more personalized approach to treat this disease.

Immunzellen mit hemmenden bzw. regulatorischen Eigenschaften erscheinen sehr attraktiv, um ungewollte Immunantworten, wie sie z.B. nach Transplan¬tationen auftreten, selektiv zu hemmen. In früheren Arbeiten konnten wir zeigen, dass sich mit GM-CSF und IL-4 immunregulatorische Dendritische Zellen (IL-4 DC) aus hämatopoetischen Vorläuferzellen des Knochenmarks der Lewis-Ratte generieren lassen. In der vorliegenden Arbeit wurden Makrophagen aus Knochenmarkvorläuferzellen mit M-CSF und IL-4 (IL-4 Makrophagen) generiert und mit den IL-4 DC hinsichtlich ihres Phänotyps und ihrer immunologischen Eigenschaften verglichen. M-CSF Makrophagen, die nur mit M-CSF generiert wurden, dienten hierbei als Kontrolle. Im Gegensatz zu reifen DC (mDC), die aus der Milz isoliert wurden, sind weder M-CSF Makrophagen noch IL-4 Makrophagen bzw. IL-4 DC in der Lage, naive T Lymphozyten in vitro zu aktivieren. Zudem wurde eine Zellzahl-abhängige Hemmung der mDC induzierten T Zell-Aktivierung beobachtet. So hemmten IL-4 Makrophagen die mDC-induzierte T-Zellproliferation nahezu vollständig (bis zu 96%), wenn sie in einem Zellverhältnis von 1:1 (IL-4 Makrophagen:mDC) als Kompetitorzellen eingesetzt wurden. Ähnliche Effekte waren auch für M-CSF Makrophagen und IL-4 DC zu beobachten. Zwar ist nicht geklärt, wie die Zellen diesen hemmenden Effekt vermitteln, doch lassen die Daten der vorliegenden Arbeit sowohl einen durch Oberflächenmoleküle als auch lösliche Mediatoren vermittelten Mechanismus für möglich erscheinen. Durchflusszytometrische Analysen, ergänzt durch Immunhistochemie und Real time PCR, zeigten für IL-4 Makrophagen und M-CSF Makrophagen einen Phänotyp, der gegenüber IL-4 DC, eine geringere Expression von CD80 und CD86 auf der Zelloberfläche aufwies. Die IL-4 DC wiesen ihrerseits eine geringe Expression von CD80 und CD86 in Vergleich zu mDC auf, wie in vorangegangenen Arbeiten gezeigt wurde. Alle drei Subpopulationen waren positiv für MHC I und CD40, während IL-4 Makrophagen und IL-4 DC zusätzlich positiv für MHC II waren. T Lymphozyten in Kokultur mit IL-4 Makrophagen bzw. mit M-CSF Makrophagen oder IL-4 DC wiesen nur eine geringe Proliferation auf, wenn sie anschließend mit mDC restimuliert wurden. Diese Daten deuten darauf hin, dass IL-4 Makrophagen, M-CSF Makrophagen und IL-4 DC naive T-Lymphozyten dauerhaft in ihrer Restimulierung hemmen. Dieser anergische Zustand ist möglicherweise auf die unzureichende Kostimulation zurückzuführen. Zudem wurde bei den mit IL-4 Makrophagen, M-CSF Makrophagen und IL-4 DC kokultivierten T Lymphozyten eine geringfügig erhöhte Rate an apoptotischen Zellen gemessen als bei T Lymphozyten, die zuvor alleine oder mit mDC kultiviert wurden. Auch von IL-4 Makrophagen, M-CSF Makrophagen und IL-4 DC sezernierte lösliche Faktoren können eine Rolle bei der Hemmung der T-Zellaktivierung spielen. Überstände einer 24-stündigen Kultur mit einer Million IL-4 Makrophagen, M-CSF Makrophagen und IL-4 DC, hemmten die mDC-induzierte T-Zellaktivierung mit einer Suppressionsrate von 81-85%. Mit einer nahezu vollständigen Hemmung der T-Zellaktivierung war der Effekt von Überständen aus 48-stündigen Kulturen sogar noch stärker. Wie anhand von ELISA und real time PCR gezeigt wurde, exprimierten IL-4 Makrophagen, M-CSF Makrophagen und IL-4 DC das immuninhibitorische Zytokin TGF-Beta, das für die beobachtete Hemmung der T-Zellproliferation verantwortlich sein könnte. Die Ergebnisse zeigen somit, dass die aus Knochenmarkvorläuferzellen generierten IL-4 Makrophagen und M-CSF Makrophagen die Aktivierung naiver T-Lymphozyten hemmen. Diese Eigenschaft teilen sie sich mit IL-4 DC trotz deutlicher Unterschiede bei den Phänotypen dieser Zellen. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen den Schluss zu, dass die aus hämatopoetischen Stammzellen des Knochenmarks hergestellten Dendritische Zellen und Makrophagen die Aktivierung naiver T-Lymphozyten effektiv hemmen. Der Mechanismus, wie dieser hemmende Effekt vermittelt wird, ist zurzeit noch unbekannt und sollte in weiteren Arbeiten analysiert werden. Von grundlegender Bedeutung wäre der erfolgreiche Nachweis, dass diese Zellen ungewollte Immunantworten antigen¬spezifisch hemmen.

Das Pleuraempyem ist eine Ansammlung infizierten Sekrets oder Eiters im Pleuraspalt mit konsekutiv entzündlich verschwielender Reaktion der parietalen und viszeralen Pleura. Trotz moderner Antibiotikatherapie stellt es eine ernste thorakale und mit einer hohen Morbidität und Letalität assoziierte Erkrankung dar. Die Pneumonie ist nach wie vor der häufigste ätiologisch relevante Faktor. Eine frühzeitige und ausführliche Diagnostik bei Patienten mit klinischem Verdacht auf ein Pleuraempyem ist eine notwendige Voraussetzung für eine effektive stadiengerechte Therapie. Ein Vergleich mit der zur Verfügung stehenden Literatur ergab eine weitgehende Übereinstimmung der prinzipiellen Therapieregime. Die größtmögliche Heilungschance besteht offensichtlich in der konsequenten, invasiven Diagnostik und einer sich daraus in entsprechenden Fällen ergebenden radikalen chirurgischen Therapie. Die vorliegende Evaluation der Behandlung des Pleuraempyems führt zu folgenden Schlussfolgerungen: 1.Jeder signifikante Pleuraerguss- insbesondere bei Vorliegen systemischer Infektionszeichen- sollte umgehend, ggf. unter CT-Führung, drainiert werden, wobei im selben Schritt Material zur mikrobiologischen Untersuchung asserviert werden sollte. 2.Eine zunächst kalkulierte Antibiose ist bei Vorliegen systemischer Infektionszeichen indiziert. Sie sollte nach der mikrobiologischen Untersuchung von (intraoperativ gewonnenem) Abstrichmaterial entsprechend angepasst werden. 3.Video-assistierte thorakale Chirurgie (VATS) ist auch beim schwerkranken Patienten (persistierendes Empyem nach Drainierung) ohne Zeitverzug durchzuführen. 4.Durch ein aggressives Operationsregime kann die vollständige Entleerung des Pleuraraumes erzwungen werden. Jedes Verbleiben infizierten Gewebes in der Pleurahöhle erhöht die Gefahr der Entwicklung eines septischen Schocks oder eines Multiorganversagens.