Medizinische Poliklinik (bis 2004)
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Hochleistungssportler verschiedener Sportarten (Sprinter, Marathonläufer, Radrennfahrer) und Nichtsportler wurden mittels Ergospirometrie miteinander verglichen. Dabei wurde v.a. der Quotient aus maximaler Sauerstoffaufnahme und maximalem Laktatwert genauer betrachtet. Dabei fanden wir Ergebnisse, um die Sportler verschiedener Sportarten voneinander zu unterscheiden.
In einer früheren Arbeit berichteten wir, daß der monoklonale, für die DNA-topoisomerase IIalpha spezifische Antikörper Ki-S1 nicht nur die Kerne menschlicher A431-Zellen, sondern auch extranucleäre Strukturen färbt (Meyer et. al., 1997, J. Cell. Biol. 136, 775). Diese Strukturen waren wahrscheinlich Zentrosomen. In dieser Arbeit bestätige ich die Kolokalisation von Ki-S1 mit dem zentrosomalen Marker g-Tubulin. Darüber hinaus zeige ich die Erkennung der Zentrosomen durch Peptid-Antikörper gegen den N- und den C-Terminus der humanen Topoisomerase IIalpha, und sogar GFP-Chimären der Topoisomerase IIalpha (jedoch nicht IIbeta) in transfizierten Zellen wurden an den Zentrosomen detektiert. Die Färbung von Western blots isolierter Zentrosomen mit Topoisomerase IIalpha Antikörpern zeigte eine Proteinbande von 170kDA. Zudem zeigten isolierte Zentrosomen eine DNA-Decatenierungs und Relaxierungsaktivität, die mit der enthaltenen Menge an Topoisomerase IIalpha Protein korrelierte und mit gereinigtem rekombinanten Enzym vergleichbar ist. Die Toposimoerase IIa Epitope konnten weder durch Extraktion mit Salz, noch durch Behandlung mit DNase oder RNase von den Zentrosomen entfernt werden, Methoden, durch die das gesamte Enzym aus dem Kern entfernt wurde. Zusammengefasst legen diese Beobachtungen nahe, dass aktive Topoisomerase IIalpha fest und DNA unabhängig an das Zentrosom gebunden ist. Da wir auch in ruhenden Lymphozyten, die im Kern keine Topoisomerase IIalpha haben, zentrosomale Topoisomerase IIalpha finden konnten, nehmen wir an, daß es sich bei der zentrosomalen Variante um eine Speicherform handelt.
6.0. Zusammenfassung und Ausblick Die Signaltransduktion vermittelt zelluläre Stimuli von der Zellmembran ins Zellinnere (Zytosol bzw. Zellkern) und steuert physiologische und pathophysiologische Vorgänge in der Zelle. Die Aufschlüsselung des komplexen Netzwerks der Signaltransduktion ist eine Voraussetzung für die gezielte experimentelle und auch therapeutische Beeinflussung zellulärer Vorgänge. In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zur Beteiligung von p38 MAPK beim Remodeling-Prozeß nach Myokardinfarkt in vivo und bei der Fibronektin-Expression in Rahmen der Neointima- Entstehung nach Angioplastie in vitro durchgeführt. Im Bereich der kardiovaskulären Forschung hat die Familie der Mitogen Aktivierten Protein Kinasen besonderes Interesse gewonnen. Sie besteht aus drei Subgruppen - JNK, ERK und p38 MAPK. Diese sind durch Vermittlung vieler neurohumoraler, mechanischer und inflammatorischer Stimuli am Remodeling-Prozeß des Herzmuskelgewebes und der arteriellen Gefäßwand beteiligt. In vitro Experimente zeigten eine p38 MAPK-Aktivierung bei akuter Ischämie und eine konsekutive Beteiligung dieser Kinase bei der Hypertrophie bzw. Apoptose von Kardiomyozyten. Die Rolle von p38 MAPK bei der absoluten Ischämie in vivo wurde bislang nicht untersucht. Als erstes sollte in einer Pilotstudie untersucht werden, ob p38 MAPK nach akutem Myokardinfarkt eine erhöhte Aktivität in vivo aufweist. Des Weiteren sollte, für den Fall einer erhöhten p38 MAPK Aktivität, der zeitliche Verlauf beschrieben werden. Von besonderem Interesse dabei war, wie lange eine erhöhte p38 MAPK Aktivität nach Myokardinfarkt nachweisbar ist. Bei länger anhaltender p38 MAPK Aktivität liegt es nahe, daß diese Kinase am postischämischen Remodeling- Prozeß beteiligt ist. Man würde damit einen möglichen Ansatzpunkt für eine pharmakologische Beeinflussung gewinnen. Darüber hinaus sollte anhand klinischer Parameter und Remodelingmarker, wie des atrialen natriuretischen Peptides (ANP), untersucht werden, ob ein zeitlicher Zusammenhang zwischen der p38 MAPK Aktivität und der Entstehung einer Herzinsuffizienz besteht. Es wurden in einem ersten Teil der Arbeit mittels Ligatur der linken Koronararterie Myokardinfarkte bei männlichen 4 Monate alten Lewis Ratten erzeugt. Schein operierte Ratten dienten als Kontrollgruppe. Die Infarktgröße wurde echokardiographisch, sowie bei Organentnahme visuell beurteilt. Die p38 MAPKAktivierung wurde mittels nicht radioaktivem MAPK-Assay und anschließendem Western Blot nach 15 Minuten, 1, 4, 24 Stunden, sowie 1, 3 und 6 Wochen im linksventrikulären Myokard gemessen. Pro Zeitpunkt wurden mindestens 10 Tiere untersucht. Zur Bestimmung von ANP im Serum und im linksventrikulären Gewebe wurde die ELISA Methode angewandt. Wichtigstes Ergebnis war, daß eine deutliche p38 MAPK-Aktivierung bis 6 Wochen nach Myokardinfarkt im Vergleich zu den Kontrolltieren festgestellt wurde. Im Verlauf zeigten sich zwei signifikante Spitzen der p38 MAPK-Aktivierung, nämlich nach 1 Stunde und nach 1 Woche. Innerhalb der unterschiedlichen Gruppen wurde eine deutlichere p38 MAPK-Aktivierung bei mittelgroßen bis großen Myokardinfarkten beobachtet. In diesen Proben wurde auch eine linksventrikuläre ANP-Expression nachgewiesen. Somit konnte in dieser Untersuchung erstmalig eine prolongierte p38 MAPK-Aktivität bis zu 6 Wochen nach Myokardinfarkt in vivo gezeigt werden. Die Tatsache, daß p38 MAPK bei mittelgroßen und großen Infarkten, die mit einer ventrikulären ANP Expression einhergehen, aktiviert ist, weist auf eine Beteiligung von p38 MAPK beim Remodeling-Prozeß nach Myokardinfarkt hin. Die erste Spitze der p38 MAPK Aktivität nach einer Stunde ist im Zusammenhang der akuten Ischämie und der erhöhten Wandspannung, evtl. auch mit der Manipulation bei der Operation zu sehen und ist in ihrer Bedeutung nicht geklärt. P38 MAPK könnte hier möglicherweise zum einen proapoptotische Vorgänge auslösen, zum anderen aber auch eine Zellprotektion im Rahmen der durch die akute Ischämie bedingten Entstehung von Zellnekrosen, z. B. mittels Heat Schock Proteine, vermitteln. Die zweite Spitze der p38 MAPK Aktivität nach einer Woche weist auf eine Beteiligung an den adaptiven Prozessen nach Myokardinfarkt hin und wird am ehesten durch Neurohormone, Zytokine und Wachstumsfaktoren chronisch unterhalten. Die Ergebnisse unserer Studie können hier als Grundlage für zukünftige Untersuchungen bezüglich der Rolle von p38 MAPK nach Myokardinfarkt dienen. Von besonderem Interesse wäre die Bestimmung der beiden im kardialen Gewebe nachgewiesenen p38 MAPK Isoformen, der p38α MAPK und der p38β MAPK. Diese könnten unterschiedliche Auswirkungen bezüglich der Apoptose und des Zellüberlebens aufweisen, sowie zeitlich getrennt aktiviert werden. Weiterer wichtiger Ansatz zukünftiger Untersuchungen ist die Lokalisation der p38 MAPK Aktivität im ischämischen Gewebe, im direkt angrenzenden Gebiet, sowie im übrigen Myokard. Eine Restenose ist eine häufige Komplikation nach Angioplastie. Sie entsteht aufgrund einer Neointimabildung. Die Neointima ist charakterisiert durch die Proliferation und Migration von Zellen der glatten Gefäßmuskulatur, sowie durch eine überschießende und in ihrer Zusammensetzung veränderte extrazelluläre Matrix- Bildung. Ein in vivo Experiment, von dem die vorliegende Arbeit einen Teilaspekt darstellt (61), zeigte eine erhöhte p38 MAPK Aktivität während der Neointimaentstehung nach PTA für 28 Tage. Die Hemmung der p38 MAPK Aktivität mittels eines selektiven Inhibitors führte zu einer verringerten Neointima-Bildung. Bisherige Untersuchungen weisen auf eine Beteiligung von p38 MAPK bei den Prozessen der Migration und der Proliferation von Zellen der glatten Gefäßmuskulatur hin, wobei diese zum Teil kontrovers diskutiert werden. Eine Untersuchung zur Beteiligung von p38 MAPK bei der Modulation der extrazellulären Matrix-Zusammensetzung war bis lang nicht untersucht worden. Fibronektin ist ein Bestandteil der Extrazellulärmatrix und spielt eine wichtige Rolle in der Frühphase der Neointimabildung. Fibronektin trägt zur phänotypischen Änderung der glatten Gefäßmuskelzellen bei und ermöglicht deren Proliferation und Migration. TGF-ß ist ein bekannter Stimulus für eine verstärkte Fibronektin-Expression. Es wird unmittelbar nach Angioplastie durch Thrombozyten in der Gefäßwand freigesetzt. Die Signaltransduktion von TGF-ß kann durch p38 MAPK vermittelt werden. Der Zusammenhang zwischen einer TGF-ß induzierten p38 MAPK Aktivierung und der Fibronektin-Expression in Zellen der glatten Gefäßmuskulatur war bislang nicht geklärt. Daher wurden im zweiten Teil dieser Arbeit primäre Kulturen aus Zellen der glatten Gefäßmuskulatur aus der Arterie femoralis von Kaninchen (6 Monate alt, männlich) angelegt und mit TGF-β über 48h stimuliert. Durch unterschiedliche Konzentrationen von SB 239063, einem spezifischen p38 MAPK Inhibitor, wurde die Beteiligung von p38 MAPK bei der Fibronektin-Expression untersucht. Die Bestimmung der Expression von zellulärem Fibronektin erfolgte im Western Blot. TGF-β bewirkte eine verstärkte Expression von zellulärem Fibronektin in Zellen der glatten Gefäßmuskulatur. Die Fibronektinproduktion konnte durch SB 239063 konzentrationsabhängig signifikant reduziert werden. Am Beispiel der Induktion der Fibronektin-Expression konnte erstmalig ein Hinweis auf eine Beteiligung der p38 MAPK an der Modulation der Extrazellulärmatrix bei der Restenose nach perkutaner transarterieller Angioplastie gewonnen werden. Dies ist in den ersten Tagen nach Angioplastie von besonderer Bedeutung, da Fibronektin die Dedifferenzierung, Proliferation und Migration von Zellen der glatten Gefäßmuskulatur fördert. Somit könnte p38 MAPK direkt bei den Umbauvorgängen der Extrazellulär-Matrix beteiligt sein und indirekt auch die Proliferation und Migration der Zellen der glatten Gefäßmuskulatur nach PTA beeinflussen.
Zusammenfassung: Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung des Western Blots für den semiquantitativen Nachweis von humanem SeP in Rektumbiopsien. Kernstück der Arbeit war die Anpassung der einzelnen Verfahrensschritte des Western Blots an die besonderen Gegebenheiten bei der Verarbeitung von Schleimhautbiopsien. Bei der Probenaufbereitung, Auftrennung und Detektion des SeP musste besonders der geringe SeP-Gehalt der Biopsien beachtet werden. Bei Patienten mit Selensubstitution waren zumeist schwächere Signale der SeP-Banden und der meisten anderen Banden im Vergleich zu Patienten ohne Selensubstitution erkennbar. Die Selensubstitution spiegelte sich also nicht im SeP-Gehalt der Biopsien wider. Beim Vergleich der Biopsien gesunder Rektumschleimhaut mit den dazugehörigen Adenombiopsien derselben Patienten ergab sich ein deutlich höherer SeP-Gehalt in den Biopsien der gesunden Rektumschleimhaut. Auch das Bandenmuster bei den Adenomen zeigte Unterschiede zur normalen Rektumschleimhaut. So waren bei den Adenomen vermehrt größere Proteine, bei der normalen Rektumschleimhaut vermehrt kleinere Proteine als SeP detektierbar. Auffallend war eine 87 kD-Bande, die gehäuft bei Adenomen auftrat, deren Herkunft bisher nicht bekannt ist. Die niedermolekularen Banden könnten deglykosyliertes oder an einem der UGA-Codons trunkiertes SeP darstellen. Eine genaue Analyse und Identifizierung dieser Banden und ihre Bedeutung steht aber noch aus. In der Zusammenschau der aktuellen Studienlage scheint die Gewährleistung einer ausreichenden täglichen Selenzufuhr, gegebenenfalls auch durch orale Substitution als Nahrungsergänzung, im Hinblick auf die Prävention maligner Tumore sinnvoll und bei schwerkranken Personen prognoseverbessernd zu sein. Die genauen Ansatzpunkte der Selenwirkung sind aber nach wie vor noch nicht vollständig geklärt.
Studienobjekte: Um angemessene Reaktionen auf die gebotene Stresssituation zu bekommen wurden 29 Probanden, davon 14 Männer und 15 Frauen verglichen. Dabei wurde auf einen breiten Querschnitt der beruflichen Tätigkeit geachtet. Versuchsaufbau: Die Probanden wurden anhand von Rechenaufgaben an einem Computer in Stress gesetzt, die dadurch auftretenden Reaktionen der Atmung wurden mittels Spirometrie aufgezeichnet. Gleichzeitig wurden durchgehend der Blutdruck und die Herzfrequenz bestimmt, zudem in regelmäßigen Abständen die Blutgase sowie Urin-Katecholamine abgenommen. Versuchsort: Universität Würzburg, Abteilung für Betriebsmedizin Versuchspersonen: 15 Frauen im Alter von 17-31 sowie 15 Männer von 19-33 Jahren nahmen an den Versuchen teil. Ergebnisse: Bezugnehmend auf die Urin-Katecholamine zeigte sich ein Anstieg während der Stressphase, sowohl bei Frauen, als auch bei Männern. RQ, VO2, VCO2, Vt sowie VE ergaben allesamt einen Anstieg während der Stressphase bei beiden Geschlechtern. Die Atemfrequenz fiel stressinduziert ab. Der Blutdruck stieg erwartungsgemäß, sowohl systolisch als auch diastolisch an. Der periphere Widerstand verzeichnete seinen höchsten Wert direkt im Anschluss an das Testende. Zusammenfassung: Während Stressbelastung kam es wohl als Ausdruck einer vermehrten Glucoseutilisation zu einem RQ Anstieg, gleichzeitig im Rahmen der Kompensationsmechanismen zu einem Abfall der Atemfrequenz bei gleichzeitigem Anstieg des Atemzugvolumens. Trotz Anstiegs der Blutdruckwerte bei gleichzeitig erhöhten Katecholaminen kam es zu einem Abfall des peripheren Widerstandes, was als Zentralisationsmechanismus zu deuten ist. Im Anschluss an die Stressbelastung erreichte dieser seinen höchsten Wert, somit ist von einer vermehrten Gefährdung eines gefäßstenosierenden Prozesses akut nach Beendigung einer psychischen Belastungssituation auszugehen.
DNA-Schädigungen durch Sauerstoff-Radikale werden als bedeutende pathogene Faktoren der kolorektalen Karzinogenese angesehen. Als ein antioxidativer Schutzmechanismus im Gastrointestinaltrakt wird u. a. das Selenoprotein P vermutet, dessen mRNA-Expression in Kolonadenomen im Vergleich zu angrenzender gesunder Darmmukosa stark vermindert nachgewiesen wurde. Interessant ist zudem die Lokalisation des SePP-Gens auf Chromosom 5q31 in der Nähe des APC-Gens, eines schon in frühen Stadien der kolorektalren Karzinogenese alterierten Gens, auf Chromosom 5q21. Die mRNA-Expression wurde an elf Kolonkarzinomen und einem Kolonadenom mittels Northern-Blot jeweilig im Vergleich zu unauffälliger Darmmukosa untersucht. Daneben wurde DNA aus 74 mikrodissezierten Kolonkarzinomgeweben mit korrespondierender Normalmukosa, DNA aus Blutproben von 193 Kolonkarzinompatienten sowie 227 gesunder Probanten mittels PCR, Sequenzierung und Restriktionsanalyse auf genetische Veränderungen untersucht. Sowohl SePP-mRNA- als auch SePP-DNA-Untersuchungen erfolgten an fünf etablierten Kolonkarzinozelllinien. Auch im Kolonkarzinom ist die Expression der SePP-mRNA vermindert, bzw. z.T. nicht mehr nachweisbar. Auf DNA-Ebene fanden sich keine Alterationen des SePP-Gens, die einen Expressionsverlust erklären würden. Ein Polymorphismus mit konsekutivem Aminosäuren-Austausch wurde im Exon 5 des SePP detektiert. Es fand sich keine signifikante Assoziation zwischen diesem und dem Auftreten eines Kolonkarzinomes, klinischen Parametern oder einer Mikrosatelliten-Instabilität. Ein LOH des SePP-Gens wurde nicht gefunden. Der auch im Kolonkarzinom nachweisbare Verlust der SePP-Expresssion beruht nicht auf genetische Veränderungen im SePP-Gen. Eine funktionelle Analyse des SePP-Promotors ergab eine negative Regulierung durch TGF b, welches in Kolonkarzinomen verstärkt nachgewiesen wurde und eine mögliche Erklärung für die verminderte Expression sein könnte neben anderen regulatorischen Einflüssen.
Die Therapie der HIV-Infektion hat im Zeitraum um 1996 erhebliche Fortschritte gemacht. Entscheidend hierfür war insbesondere die Einführung von Proteaseinhibitoren und die dadurch ermöglichte Hochaktive Antiretrovirale Therapie (HAART). Wir untersuchten in einer Intent-to-Treat-Analyse im Rahmen der Behandlung in einer spezialisierten Ambulanz die Effekte der antiretroviralen Therapie bei HIV-Infizierten hinsichtlich virologischer, immunologischer und klinischer Effekte. Maßgeblich war der Zeitraum von Januar 1997 bis Juni 1998. Bei der Behandlungspraxis wurde deutlich, dass die bis 1996 übliche Therapiepraxis, die Behandlung mit Zweifachkombinationen einzuleiten, im untersuchten Zeitraum sukzessive zu Gunsten der initialen Behandlung mit einem hochaktiven Regime mit drei oder mehr Medikamenten aufgegeben wurde. Die generell gute Verträglichkeit der Therapien und die gute Patientenführung zeigte sich in einer geringen Abbruchrate aufgrund von Nebenwirkungen einer guten Compliance. Eine Querschnittsuntersuchung am Endpunkt der Erhebung ergab eine durchschnittliche Viruslastsenkung um den Faktor 40 und einen durchschnittlichen Anstieg der CD4-Zellzahlen um 99 Zellen/µl. Dies belegt eine gute virologische und immunologische Wirksamkeit. Bei der Untersuchung des Einflusses der Anzahl der Medikamente auf die Veränderung der Viruslast zeigte sich mit zunehmender Anzahl simultan verabreichter Medikamente eine ansteigende Tendenz der Wirksamkeit. Der Zuwachs ist innerhalb der ersten drei Monate nach Ansetzen einer Therapie bei therapienaiven Patienten zwischen Zweifach- und Dreifachkombinationen signifikant, bei vorbehandelten Patienten zwischen Dreifach- und Vierfachkombinationen. Die Grenzziehung zwischen konventionellen und hochaktiven Therapien zwischen 2 und 3 Medikamenten findet sich in diesen Ergebnissen nur bei therapienaive Patienten. Für die immunologische Wirksamkeit fanden wir innerhalb der ersten drei Monate keinen signifikanten Zusammenhang mit der Anzahl der Medikamente. In unserer Untersuchung entfalteten vergleichbare Therapien bei therapienaiven Patienten eine signifikant bessere virologische und immunologische Wirkung als bei vorbehandelten. Ebenfalls signifikant war der Zusammenhang zwischen immunologischer Ausgangssituation und virologischer Wirksamkeit. Die Häufigkeit relevanter klinischer Ereignisse – opportunistische Infektionen, AIDS-Neuerkrankungen und Todesfälle – sank seit 1997 auf einen Bruchteil der zuvor beobachteten Häufigkeiten, jeweils um 74 Prozent, 86 Prozent und 87 Prozent. Obwohl der virologische und immunologische Unterschied zwischen konventionellen und hochaktiven Regimen statistisch teilweise nicht signifikant war, führte doch die seit Mitte 1996 bestehende Option der HAART zu einem bemerkenswerten klinischen Fortschritt. Gemessen an diesem entscheidenden Parameter stellen die neuen Möglichkeiten der Behandlung einen Meilenstein in der Therapie der HIV-Infektion und eine neue Perspektive für die Betroffenen dar.
1) Der Melanocortin - Rezeptor Typ 4 (im Hypothalamus) ist Bestandteil des Regulationskreislaufes der Nahrungsaufnahme. Ein Kollektiv von Patienten mit extremer Adipositas wurde auf Mutationen im Gen des Rezeptors hin untersucht. Neben bekannten Polymorphismen fand sich eine bisher noch nicht beschriebene Mutation (V166I). 2) PPARg ist ein nukleärer Transkriptionsfaktor, der unter anderem die Genexpression im Rahmen der Adipozytendifferenzierung und Nährstoffspeicherung reguliert. In einem Kollektiv von Patienten mit extremer Adipositas wurde die Häufigkeit eines bekannten Polymorphismus (Pro12 Ala) im Gen des Rezeptors untersucht sowie Adipositasgrad, Erfolg einer Magenbandimplantation, Hypertonieprävalenz und Parameter des Glukose- und Lipidhaushaltes zwischen den Genotypen verglichen. Ein signifikanter Zusammenhang von Genotyp und den genannten Parametern fand sich nicht.