Kinderklinik und Poliklinik
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T-Zell-Charakterisierung im peripheren Blut bei Kindern mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen
(2019)
Die Inzidenz von chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED), insbesondere von Morbus Crohn (MC), nimmt weltweit zu, was auch eine Vielzahl an Kindern betrifft. Obwohl die Krankheit in den letzten Jahrzehnten Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten war, ist die Pathogenese nicht abschließend geklärt.
Diese Arbeit vergleicht T-Zellen gesunder pädiatrischer Probanden mit T-Zellen pädiatrischer CED Patienten mittels Flowcytometrie unter Berücksichtigung von Differenzierungsstadium, Krankheitsaktivität, Therapie und CMV-Status.
Die Verteilung der T-Zell-Subpopulationen zeigt keine signifikanten Unterschiede zwischen Patienten und Kontrollen, jedoch zeigen sich für TH1 und TH17 Zellen Unterschiede zwischen MC Patienten und Kontrollen, welche auch mit Krankheitsaktivität und Therapie korrelieren. Der Anteil von CXCR3+ Zellen ist innerhalb der CD4+ Memory-Populationen und innerhalb der CD8+ Memory- und Effektor-Populationen bei MC Patienten – vor allem mit aktiver Erkrankung bzw. ohne Therapie – deutlich geringer als bei Kontrollen. Gleichzeitig zeigt sich der Anteil an CCR6+ Zellen sowie der Anteil an IL 17+CCR6+ Zellen bei MC Patienten in Remission sowie unter Therapie mit TNFα-Blockern höher als bei Kontrollen. Zudem sind die Effektor-Zell-Gleichgewichte bei MC zugunsten von TH17 Zellen verschoben. Somit unterstützt die Arbeit die weitverbreitete Hypothese einer gesteigerten TH17-Antwort bei MC. Auch zeigt sich eine Verminderung der TH1-Zellen im peripheren Blut bei aktiv erkrankten MC Patienten im Vergleich zu Kontrollen, was sich möglicherweise durch eine Abwanderung oder Umwandlung dieser Zellen bei aktivem MC erklären lässt.
Desweiteren zeigt sich, dass CED Patienten eine verstärkte Neigung zur vorzeitigen Immunoseneszenz aufzuweisen scheinen, was durch eine latente CMV-Infektion nochmals verstärkt erscheint. Einige CMV-assoziierte Veränderungen der T-Zell-Differenzierung, wie z.B. die CD45RA-Reexpression sowie die TNFα- und IFNγ-Mehrexpression, zeigen sich bei CMV+ CED Patienten zudem ausgeprägter als bei CMV+ Kontrollen. Interessant ist daher, dass CMV+ Probanden und CED Patienten Veränderungen aufweisen, die sich teilweise zu addieren scheinen.
Accelerometrie und Pedometrie sind objektive Verfahren zur Erfassung körperlicher Aktivität, wobei die Accelerometrie die Intensität körperlicher Bewegung durch Messung der Beschleunigung zeitlich hochaufgelöst misst, während bei der Pedometrie die Zahl der Schritte, typischerweise über einen ganzen Tag, erfasst wird.
Ziel dieser Studie war es, das Pedometer-Modell Omron HJ-322 und zwei Accelerometer-Modelle der Marke ActiGraph (Modell GT1M und dessen Nachfolger GT3X+) hinsichtlich ihrer Beschreibung von Aktivität unter Alltagsbedingungen miteinander zu vergleichen. Dies erfolgte durch das parallele Tragen der jeweiligen Geräte über 7 Tage durch 40 gesunden Probanden sowie 15 Mukoviszidose-Patienten, bei welchen die Aktivitätsmessung im Rahmen der Studie ACTIVATE-CF (internationale Multicenterstudie zur Untersuchung der Auswirkung körperlicher Aktivität auf den Krankheitsverlauf bei Mukoviszidose) durchgeführt wurde.
Während eine Vergleichbarkeit zwischen beiden Accelerometer-Modellen gegeben ist, zeigten sich deutliche Unterschiede in der Schrittzählung zwischen Accelerometer und Pedometer. Starke Zusammenhänge zwischen der mittels Schrittzähler gemessenen Schrittzahl und verschiedenen Aktivitäts-Indikatoren der Accelerometer konnten nachgewiesen werden.
Spread and clinical severity of respiratory syncytial virus A genotype ON1 in Germany, 2011–2017
(2019)
Background
The Respiratory Syncytial Virus (RSV) A genotype ON1, which was first detected in Ontario (Canada) in 2010/11, appeared in Germany in 2011/12. Preliminary observations suggested a higher clinical severity in children infected with this new genotype. We investigated spread and disease severity of RSV-A ON1 in pediatric in- and outpatient settings.
Methods
During 2010/11 to 2016/17, clinical characteristics and respiratory samples from children with acute respiratory tract infections (RTI) were obtained from ongoing surveillance studies in 33 pediatric practices (PP), one pediatric hospital ward (PW) and 23 pediatric intensive care units (PICU) in Germany. RSV was detected in the respiratory samples by PCR; genotypes were identified by sequencing. Within each setting, clinical severity markers were compared between RSV-A ON1 and RSV-A non-ON1 genotypes.
Results
A total of 603 children with RSV-RTI were included (132 children in PP, 288 in PW, and 183 in PICU). Of these children, 341 (56.6%) were infected with RSV-A, 235 (39.0%) with RSV-B, and one child (0.2%) with both RSV-A and RSV-B; in 26 (4.3%) children, the subtype could not be identified. In the 341 RSV-A positive samples, genotype ON1 was detected in 247 (72.4%), NA1 in 92 (26.9%), and GA5 in 2 children (0.6%). RSV-A ON1, rarely observed in 2011/12, was the predominant RSV-A genotype in all settings by 2012/13 and remained predominant until 2016/17. Children in PP or PW infected with RSV-A ON1 did not show a more severe clinical course of disease compared with RSV-A non-ON1 infections. In the PICU group, hospital stay was one day longer (median 8 days, inter-quartile range (IQR) 7–12 vs. 7 days, IQR 5–9; p = 0.02) and duration of oxygen treatment two days longer (median 6 days, IQR 4–9 vs. 4 days, IQR 2–6; p = 0.03) for children infected with RSV-A ON1.
Conclusions
In children, RSV-A ON1 largely replaced RSV-A non-ON1 genotypes within two seasons and remained the predominant RSV-A genotype in Germany during subsequent seasons. A higher clinical severity of RSV-A ON1 was observed within the group of children receiving PICU treatment, whereas in other settings clinical severity of RSV-A ON1 and non-ON1 genotypes was largely similar.
Ureaplasma species are common colonizers of the adult genitourinary tract and often considered as low-virulence commensals. Intraamniotic Ureaplasma infections, however, facilitate chorioamnionitis and preterm birth, and cases of Ureaplasma-induced neonatal sepsis, pneumonia, and meningitis raise a growing awareness of their clinical relevance. In vitro studies are scarce but demonstrate distinct Ureaplasma-driven impacts on immune mechanisms. The current study addressed cytokine and chemokine responses upon exposure of native or lipopolysaccharide (LPS) co-stimulated human brain microvascular endothelial cells (HBMEC) to Ureaplasma urealyticum or U. parvum, using qRT-PCR, RNA sequencing, multi-analyte immunoassay, and flow cytometry. Ureaplasma exposure in native HBMEC reduced monocyte chemoattractant protein (MCP)-3 mRNA expression (p < 0.01, vs. broth). In co-stimulated HBMEC, Ureaplasma spp. attenuated LPS-evoked mRNA responses for C-X-C chemokine ligand 5, MCP-1, and MCP-3 (p < 0.05, vs. LPS) and mitigated LPS-driven interleukin (IL)-1α protein secretion, as well as IL-8 mRNA and protein responses (p < 0.05). Furthermore, Ureaplasma isolates increased C-X-C chemokine receptor 4 mRNA levels in native and LPS co-stimulated HBMEC (p < 0.05). The presented results may imply immunomodulatory capacities of Ureaplasma spp. which may ultimately promote chronic colonization and long-term neuroinflammation.
Background
Ureaplasma species (spp.) are commonly regarded as low-virulent commensals but may cause invasive diseases in immunocompromised adults and in neonates, including neonatal meningitis. The interactions of Ureaplasma spp. with host defense mechanisms are poorly understood. This study addressed Ureaplasma-driven cell death, concentrating on apoptosis as well as inflammatory cell death.
Methods
Human brain microvascular endothelial cells (HBMEC) were exposed to Ureaplasma (U.) urealyticum serovar 8 (Uu8) and U. parvum serovar 3 (Up3). Resulting numbers of dead cells as well as mRNA levels and enzyme activity of key agents in programmed cell death were assessed by flow cytometry, RNA sequencing, and qRT-PCR, respectively. xCELLigence data were used for real-time monitoring of changes in cell adhesion properties.
Results
Both Ureaplasma isolates induced cell death (p < 0.05, vs. broth). Furthermore, Ureaplasma spp. enhanced mRNA levels for genes in apoptosis, including caspase 3 (Up3 p < 0.05, vs. broth), caspase 7 (p < 0.01), and caspase 9 (Up3 p < 0.01). Caspase 3 activity was increased upon Uu8 exposure (p < 0.01). Vice versa, Ureaplasma isolates downregulated mRNA levels for proteins involved in inflammatory cell death, namely caspase 1 (Uu8 p < 0.01, Up3 p < 0.001), caspase 4 (Uu8 p < 0.05, Up3 p < 0.01), NOD-like receptor pyrin domain-containing 3 (Uu8 p < 0.05), and receptor-interacting protein kinase 3 (p < 0.05).
Conclusions
By inducing apoptosis in HBMEC as main constituents of the blood-brain barrier, Ureaplasma spp. may provoke barrier breakdown. Simultaneous suppression of inflammatory cell death may additionally attenuate host defense strategies. Ultimate consequence could be invasive and long-term CNS infections by Ureaplasma spp.
Background
To evaluate optimal therapy and potential risk factors.
Methods
Data of DSRCT patients <40 years treated in prospective CWS trials 1997-2015 were analyzed.
Results
Median age of 60 patients was 14.5 years. Male:female ratio was 4:1. Tumors were abdominal/retroperitoneal in 56/60 (93%). 6/60 (10%) presented with a localized mass, 16/60 (27%) regionally disseminated nodes, and 38/60 (63%) with extraperitoneal metastases. At diagnosis, 23/60 (38%) patients had effusions, 4/60 (7%) a thrombosis, and 37/54 (69%) elevated CRP. 40/60 (67%) patients underwent tumor resection, 21/60 (35%) macroscopically complete. 37/60 (62%) received chemotherapy according to CEVAIE (ifosfamide, vincristine, actinomycin D, carboplatin, epirubicin, etoposide), 15/60 (25%) VAIA (ifosfamide, vincristine, adriamycin, actinomycin D) and, 5/60 (8%) P6 (cyclophosphamide, doxorubicin, vincristine, ifosfamide, etoposide). Nine received high-dose chemotherapy, 6 received regional hyperthermia, and 20 received radiotherapy. Among 25 patients achieving complete remission, 18 (72%) received metronomic therapies. Three-year event-free (EFS) and overall survival (OS) were 11% (±8 confidence interval [CI] 95%) and 30% (±12 CI 95%), respectively, for all patients and 26.7% (±18.0 CI 95%) and 56.9% (±20.4 CI 95%) for 25 patients achieving remission. Extra-abdominal site, localized disease, no effusion or ascites only, absence of thrombosis, normal CRP, complete tumor resection, and chemotherapy with VAIA correlated with EFS in univariate analysis. In multivariate analysis, significant factors were no thrombosis and chemotherapy with VAIA. In patients achieving complete remission, metronomic therapy with cyclophosphamide/vinblastine correlated with prolonged time to relapse.
Conclusion
Pleural effusions, venous thrombosis, and CRP elevation were identified as potential risk factors. The VAIA scheme showed best outcome. Maintenance therapy should be investigated further.
Background
Extreme prematurity has been associated with exercise intolerance and reduced physical activity. We hypothesized that children with bronchopulmonary dysplasia (BPD) would be especially affected based on long-term lung function impairments. Therefore, the objective of this study was to compare exercise capacity and habitual physical activity between children born very and extremely preterm with and without BPD and term-born children.
Methods
Twenty-two school-aged children (aged 8 to 12 years) born with a gestational age < 32 weeks and a birthweight < 1500 g (9 with moderate or severe BPD (=BPD), 13 without BPD (=No-BPD)) and 15 healthy term-born children (=CONTROL) were included in the study. Physical activity was measured by accelerometry, lung function by spirometry and exercise capacity by an incremental cardiopulmonary exercise test.
Results
Peak oxygen uptake was reduced in the BPD-group (83 ± 11%predicted) compared to the No-BPD group (91 ± 8%predicted) and the CONTROL group (94 ± 9%predicted). In a general linear model, variance of peak oxygen uptake was significantly explained by BPD status and height but not by prematurity (p < 0.001).
Compared to CONTROL, all children born preterm spent significantly more time in sedentary behaviour (BPD 478 ± 50 min, No-BPD 450 ± 52 min, CONTROL 398 ± 56 min, p < 0.05) and less time in moderate-to-vigorous-physical activity (BPD 13 ± 8 min, No-BPD 16 ± 8 min, CONTROL 33 ± 16 min, p < 0.001). Prematurity but not BPD contributed significantly to explained variance in a general linear model of sedentary behaviour and likewise moderate-to-vigorous-physical activity (p < 0.05 and p < 0.001 respectively).
Conclusion
In our cohort, BPD but not prematurity was associated with a reduced exercise capacity at school-age. However, prematurity regardless of BPD was related to less engagement in physical activity and more time spent in sedentary behaviour. Thus, our findings suggest diverging effects of prematurity and BPD on exercise capacity and physical activity."
Background
Skeletal muscle function dysfunction has been reported in patients with cystic fibrosis (CF). Studies so far showed inconclusive data whether reduced exercise capacity is related to intrinsic muscle dysfunction in CF.
Methods
Twenty patients with CF and 23 age-matched controls completed an incremental cardiopulmonary cycling test. Further, a Wingate anaerobic test to assess muscle power was performed. In addition, all participants completed an incremental knee-extension test with 31P magnetic resonance spectroscopy to assess muscle metabolism (inorganic phosphate (Pi) and phosphocreatinine (PCr) as well as intracellular pH). In the MRI, muscle cross-sectional area of the M. quadriceps (qCSA) was also measured. A subgroup of 15 participants (5 CF, 10 control) additionally completed a continuous high-intensity, high-frequency knee-extension exercise task during 31P magnetic resonance spectroscopy to assess muscle metabolism.
Results
Patients with CF showed a reduced exercise capacity in the incremental cardiopulmonary cycling test (VO2peak: CF 77.8 ± 16.2%predicted (36.5 ± 7.4 ml/qCSA/min), control 100.6 ± 18.8%predicted (49.1 ± 11.4 ml/qCSA/min); p < 0.001), and deficits in anaerobic capacity reflected by the Wingate test (peak power: CF 537 ± 180 W, control 727 ± 186 W; mean power: CF 378 ± 127 W, control 486 ± 126 W; power drop CF 12 ± 5 W, control 8 ± 4 W. all: p < 0.001). In the knee-extension task, patients with CF achieved a significantly lower workload (p < 0.05). However, in a linear model analysing maximal work load of the incremental knee-extension task and results of the Wingate test, respectively, only muscle size and height, but not disease status (CF or not) contributed to explaining variance. In line with this finding, no differences were found in muscle metabolism reflected by intracellular pH and the ratio of Pi/PCr at submaximal stages and peak exercise measured through MRI spectroscopy.
Conclusions
The lower absolute muscle power in patients with CF compared to controls is exclusively explained by the reduced muscle size in this study. No evidence was found for an intrinsic skeletal muscle dysfunction due to primary alterations of muscle metabolism.
In dieser Arbeit wurde der Einfluss mesenchymaler Stammzellen (MSC) auf verschiedene T-Zellsubpopulationen in vitro untersucht. Dazu wurden Naive- und Nicht-Naive CD4+ T-Zellen aus humanen PBMCs von gesunden Probanden und Patienten mit Autoimmun-Arthritis bei rheumatischen Erkrankungen isoliert und im Beisein/in Abwesenheit von MSCs unter Th-17-polarisierenden Bedingungen kultiviert. Nach einer 6 Tage umfassenden Inkubationszeit erfolgte die flowzytometrische Bestimmung des Phänotyps, der Proliferation, der Apoptose, des Zytokinprofils und der Chemokinrezeptorexpression Naiver und Nicht-Naiver-CD4+ T-Zellen im Beisein/in Abwesenheit von MSCs. Die Phänotypen wurden als CD45RA+CD27+ Naive-, CD45RA-CD27+ Gedächtnis-, CD45RA- CD27- Effektor- und CD45RA+CD27- TEMRA-Zellen definiert und ihre jeweiligen prozentualen Anteile an allen CD4+ T-Zellen bestimmt. Nach Beurteilung der Proliferation und Apoptose, erfolgte die Analyse der IFNγ-, IL-17-, IL-9- und IL-13-Produktion für jeden der vier Phänotypen. Zusätzlich wurde der prozentuale Anteil an FoxP3+CD25+CD127- Tregs und deren IL-10-Produktion bestimmt. Abschließend erfolgte die Messung der CCR5-, CCR6- und CXCR3- Expression. Insgesamt konnte sowohl in der Naiven CD4+- als auch in der Nicht-Naiven CD4+ T- Zellfraktion eine Hemmung der Proliferation und Apoptose CD4+ T-Zellen durch MSCs gemessen werden. Zudem supprimierten MSCs die Produktion der Zytokine IFNγ, IL-17, IL-9 und IL-10 und steigerten teilweise die Produktion von antiinflammatorischem IL-13. In den vier untersuchten Phänotypen verhielt sich die Zytokinproduktion variabel und war bei CD45RA-CD27+ Gedächtnis- und CD45RA-CD27- Effektor-Zellen am größten. Der hemmende Einfluss der MSCs war auf diese beiden Phänotypen ebenfalls am stärksten ausgeprägt. CD45RA+CD27+ Naive- und CD45RA+CD27- TEMRA-Zellen produzierten in Kultur mit MSCs mitunter vermehrt proinflammatorische Zytokine. Analog zur Proliferation und Apoptose verminderten MSCs die Expression von CCR5, CCR6 und CXCR3 auf CD4+ T-Zellen. Die beschriebenen Effekte der MSCs konnten sowohl bei gesunden Probanden, als auch bei Patienten mit rheumatischen Erkrankungen nachgewiesen werden. Durch die Verwendung eines Transwell®-Systems konnte gezeigt werden, dass MSCs ihre Wirkung auf T-Lymphozyten nicht nur durch direkten Zell-Zell-Kontakt, sondern auch über lösliche Faktoren ausüben. Die Resultate dieser Arbeit verdeutlichen den immunsuppressiven Charakter der MSCs auf Naive und Nicht-Naive CD4+ T-Zellen unter Th17-polarisierenden Bedingungen in vitro. Jedoch zeigt die Analyse der Zytokinproduktion in den untersuchten T-Zell-Phänotypen, dass MSCs neben ihrer immunsuppressiven Eigenschaft die Zytokinantwort einzelner T-Zellphänotypen steigern können. MSCs scheinen daher am ehesten eine immunmodulatorische Rolle zu spielen, indem sie übersteigerte Immunreaktionen herabsetzen und bei Bedarf immunstimulierend wirken.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden 72 pädiatrische Patienten, die eine allogene Stammzelltransplantation erhielten, auf die Spender- und Empfänger-Zytokinpolymorphismen TNF-α, TGF-β1, IL-10, IL-6 und IFN-γ untersucht. Die Proben wurden mittels DNA-Extraktion, sequenzspezifischer PCR und Gelelektrophorese analysiert und auf deren Einfluss auf die Entstehung und den Verlauf maligner Erkrankungen sowie auf die Entstehung einer GvHD untersucht.