Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie
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- Doctoral Thesis (98)
- Journal article (37)
Keywords
- Plattenepithelcarcinom (11)
- HNSCC (10)
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- Osteoinduktion (9)
- head and neck cancer (6)
- Plattenepithelkarzinom (5)
- Transplantat (5)
- artificial intelligence (5)
- caloric restriction (5)
- osteoinduction (5)
Institute
- Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie (135)
- Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften (7)
- Comprehensive Cancer Center Mainfranken (5)
- Pathologisches Institut (5)
- Abteilung für Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilkunde (3)
- Abteilung für Molekulare Innere Medizin (in der Medizinischen Klinik und Poliklinik II) (3)
- Institut für Hygiene und Mikrobiologie (3)
- Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin (3)
- Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik (3)
- Institut für Pharmazie und Lebensmittelchemie (2)
Sonstige beteiligte Institutionen
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.
Background
Medical resource management can be improved by assessing the likelihood of prolonged length of stay (LOS) for head and neck cancer surgery patients. The objective of this study was to develop predictive models that could be used to determine whether a patient's LOS after cancer surgery falls within the normal range of the cohort.
Methods
We conducted a retrospective analysis of a dataset consisting of 300 consecutive patients who underwent head and neck cancer surgery between 2017 and 2022 at a single university medical center. Prolonged LOS was defined as LOS exceeding the 75th percentile of the cohort. Feature importance analysis was performed to evaluate the most important predictors for prolonged LOS. We then constructed 7 machine learning and deep learning algorithms for the prediction modeling of prolonged LOS.
Results
The algorithms reached accuracy values of 75.40 (radial basis function neural network) to 97.92 (Random Trees) for the training set and 64.90 (multilayer perceptron neural network) to 84.14 (Random Trees) for the testing set. The leading parameters predicting prolonged LOS were operation time, ischemia time, the graft used, the ASA score, the intensive care stay, and the pathological stages. The results revealed that patients who had a higher number of harvested lymph nodes (LN) had a lower probability of recurrence but also a greater LOS. However, patients with prolonged LOS were also at greater risk of recurrence, particularly when fewer (LN) were extracted. Further, LOS was more strongly correlated with the overall number of extracted lymph nodes than with the number of positive lymph nodes or the ratio of positive to overall extracted lymph nodes, indicating that particularly unnecessary lymph node extraction might be associated with prolonged LOS.
Conclusions
The results emphasize the need for a closer follow-up of patients who experience prolonged LOS. Prospective trials are warranted to validate the present results.
Purpose
While [\(^{18}\)F]-fluorodeoxyglucose ([\(^{18}\)F]FDG) is the standard for positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) imaging of oral squamous cell carcinoma (OSCC), diagnostic specificity is hampered by uptake in inflammatory cells such as neutrophils or macrophages. Recently, molecular imaging probes targeting fibroblast activation protein α (FAP), which is overexpressed in a variety of cancer-associated fibroblasts, have become available and might constitute a feasible alternative to FDG PET/CT.
Methods
Ten consecutive, treatment-naïve patients (8 males, 2 females; mean age, 62 ± 9 years) with biopsy-proven OSCC underwent both whole-body [\(^{18}\)F]FDG and [\(^{68}\)Ga]FAPI-04 (FAP-directed) PET/CT for primary staging prior to tumor resection and cervical lymph node dissection. Detection of the primary tumor, as well as the presence and number of lymph node and distant metastases was analysed. Intensity of tracer accumulation was assessed by means of maximum (SUV\(_{max}\)) and peak (SUV\(_{peak}\) standardized uptake values. Histological work-up including immunohistochemical staining for FAP served as standard of reference.
Results
[\(^{18}\)F]FDG and FAP-directed PET/CT detected all primary tumors with a SUVmax of 25.5 ± 13.2 (FDG) and 20.5 ± 6.4 (FAP-directed) and a SUVpeak of 16.1 ± 10.3 ([\(^{18}\)F]FDG) and 13.8 ± 3.9 (FAP-directed), respectively. Regarding cervical lymph node metastases, FAP-directed PET/CT demonstrated comparable sensitivity (81.3% vs. 87.5%; P = 0.32) and specificity (93.3% vs. 81.3%; P = 0.16) to [\(^{18}\)F]FDG PET/CT. FAP expression on the cell surface of cancer-associated fibroblasts in both primary lesions as well as lymph nodes metastases was confirmed in all samples.
Conclusion
FAP-directed PET/CT in OSCC seems feasible. Future research to investigate its potential to improve patient staging is highly warranted.
In recent years, various forms of caloric restriction (CR) and amino acid or protein restriction (AAR or PR) have shown not only success in preventing age-associated diseases, such as type II diabetes and cardiovascular diseases, but also potential for cancer therapy. These strategies not only reprogram metabolism to low-energy metabolism (LEM), which is disadvantageous for neoplastic cells, but also significantly inhibit proliferation. Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is one of the most common tumour types, with over 600,000 new cases diagnosed annually worldwide. With a 5-year survival rate of approximately 55%, the poor prognosis has not improved despite extensive research and new adjuvant therapies. Therefore, for the first time, we analysed the potential of methionine restriction (MetR) in selected HNSCC cell lines. We investigated the influence of MetR on cell proliferation and vitality, the compensation for MetR by homocysteine, the gene regulation of different amino acid transporters, and the influence of cisplatin on cell proliferation in different HNSCC cell lines.
Objectives
Mechanisms of wound healing are often impaired in patients with osteonecrosis of the jaw (ONJ). According to the guidelines for the treatment of this disease, early surgical intervention is indicated. However, surgery often faces complications such as wound healing disorders. The application of platelet-rich fibrin (PRF) after necrosectomy between bone and mucosa may constitute a promising approach to improve surgical results. An aspect that was not investigated until now is that PRF acts as a “bio-carrier” for antibiotics previously applied intravenously.
Materials and methods
We investigated the antimicrobial properties of PRF in 24 patients presenting ONJ undergoing systemic antibiosis with ampicillin/sulbactam. We measured the concentration of ampicillin/sulbactam in plasma and PRF and performed agar diffusion tests. Ampicillin/sulbactam was applied intravenously to the patient 10 minutes for blood sampling for PRF. No further incorporation of patients’ blood or PRF product with antibiotic drugs was obtained. Four healthy patients served as controls.
Results
Our results revealed that PRF is highly enriched with ampicillin/sulbactam that is released to the environment. The antibiotic concentration in PRF was comparable to the plasma concentration of ampicillin/sulbactam. The inhibition zone (IZ) of PRF was comparable to the standard ampicillin/sulbactam discs used in sensitivity testing.
Conclusions
The results of our study demonstrated that PRF is a reliable bio-carrier for systemic applied antibiotics and exhibits a large antimicrobial effect.
Clinical relevance
We describe a clinically useful feature of PRF as a bio-carrier for antibiotics. Especially when applied to poorly perfused tissues and bone such as in ONJ, the local release of antibiotics can reduce wound healing disorders like infections.
Grundsätzlich sollte in dieser Arbeit der Einfluss der Glutamin-Restriktion als eine Form der Aminosäure-Restriktion auf das Proliferationsverhalten, den Stoffwechsel sowie die Morphologie der murinen Fibroblastenzelllinie L929 untersucht werden. Es sollte dabei auch gezeigt werden, ob sich Indizien für die Induktion eines LEM finden lassen. Weiterhin sollten die Polyamine Spermidin, Spermin, Putrescin und N-Acetylputrescin als CRMs diskutiert und ihr Einfluss auf das Proliferationsverhalten an sieben Zelllinien herausgestellt werden. Der antiproliferative Effekt der Polyamine Spermidin und Spermin auf das Wachstum der untersuchten Zelllinien konnte in dieser Arbeit bestätigt werden, wobei sich Spermin als potenter erwies als Spermidin. Eine durch Spermidin/Spermin induzierte Autophagie konnte in den Western Blots nicht signifikant nachgewiesen werden. Putrescin und N-Acetylputrescin zeigten nur leichte Wirkungen bei hoher Dosis (10 mM). Während Putrescin einen leicht antiproliferativen Effekt hatte, zeigte N-Acetylputrescin eine leicht proliferationssteigernde Wirkung. Die Autophagie-Induktion durch Methionin-Restriktion konnte durch den Nachweis Autophagie-assoziierter Proteine in den durchgeführten Western Blots bestätigt werden. Um regelmäßig von den positiven Effekten der Autophagie zu profitieren, wäre eine pflanzenbasierte Ernährungsweise sinnvoll und gut durchführbar, da Methionin hauptsächlich in tierischen Lebensmitteln und nur geringfügig in pflanzlichen Nahrungsmitteln vorkommt. Ein völliger Verzicht auf Methionin ist nicht empfehlenswert, da die Aminosäure essentiell ist und somit über die Nahrung aufgenommen werden muss. Um das Methionin-Level konstant, aber niedrig zu halten, erscheint eine Bedarfsdeckung über pflanzliche Nahrung als ideal. Die an den Zelllinien L929 und HeLa durchgeführten Proliferationsstudien zeigten, dass die Zellen selbst nach fünftägiger Glutamin- Restriktion geringfügig weiter proliferierten und keinerlei Merkmale des Zelltodes aufwiesen. Die massenspektrometrische Analyse der Modellzelllinie L929, welche über einen Zeitraum von fünf Tagen einer Glutamin-Restriktion ausgesetzt war, zeigte deutliche metabolische Veränderungen bei den über 150 untersuchten Metaboliten, die auf die Induktion eines LEM schließen lassen. Es konnte ein metabolischer Fingerabdruck nach 48 h für die Zelllinie L929 unter Glutamin-Restriktion definiert werden, der zukünftig als Referenz bei der Testung potentieller CRMs herangezogen werden kann.
Periodontitis is one of the most prevalent diseases worldwide. The degree of radiographic bone loss can be used to assess the course of therapy or the severity of the disease. Since automated bone loss detection has many benefits, our goal was to develop a multi-object detection algorithm based on artificial intelligence that would be able to detect and quantify radiographic bone loss using standard two-dimensional radiographic images in the maxillary posterior region. This study was conducted by combining three recent online databases and validating the results using an external validation dataset from our organization. There were 1414 images for training and testing and 341 for external validation in the final dataset. We applied a Keypoint RCNN with a ResNet-50-FPN backbone network for both boundary box and keypoint detection. The intersection over union (IoU) and the object keypoint similarity (OKS) were used for model evaluation. The evaluation of the boundary box metrics showed a moderate overlapping with the ground truth, revealing an average precision of up to 0.758. The average precision and recall over all five folds were 0.694 and 0.611, respectively. Mean average precision and recall for the keypoint detection were 0.632 and 0.579, respectively. Despite only using a small and heterogeneous set of images for training, our results indicate that the algorithm is able to learn the objects of interest, although without sufficient accuracy due to the limited number of images and a large amount of information available in panoramic radiographs. Considering the widespread availability of panoramic radiographs as well as the increasing use of online databases, the presented model can be further improved in the future to facilitate its implementation in clinics.
(1) Background: Evaluation of impact of adjuvant radiation therapy (RT) in patients with oral squamous cell carcinoma of the oral cavity/oropharynx (OSCC) of up to 4 cm (pT1/pT2) and solitary ipsilateral lymph node metastasis (pN1). A non-irradiated group with clinical follow-up was chosen for control, and survival and quality of life (QL) were compared; (2) Methods: This prospective multicentric comprehensive cohort study included patients with resected OSCC (pT1/pT2, pN1, and cM0) who were allocated into adjuvant radiation therapy (RT) or observation. The primary endpoint was overall survival. Secondary endpoints were progression-free survival and QL after surgery; (3) Results: Out of 27 centers, 209 patients were enrolled with a median follow-up of 3.4 years. An amount of 137 patients were in the observation arm, and 72 received adjuvant irradiation. Overall survival did not differ between groups (hazard ratio (HR) 0.98 [0.55–1.73], p = 0.94). There were fewer neck metastases (HR 0.34 [0.15–0.77]; p = 0.01), as well as fewer local recurrences (HR 0.41 [0.19–0.89]; p = 0.02) under adjuvant RT. For QL, irradiated patients showed higher values for the symptom scale pain after 0.5, two, and three years (all p < 0.05). After six months and three years, irradiated patients reported higher symptom burdens (impaired swallowing, speech, as well as teeth-related problems (all p < 0.05)). Patients in the RT group had significantly more problems with mouth opening after six months, one, and two years (p < 0.05); (4) Conclusions: Adjuvant RT in patients with early SCC of the oral cavity and oropharynx does not seem to influence overall survival, but it positively affects progression-free survival. However, irradiated patients report a significantly decreased QL up to three years after therapy compared to the observation group.
Einfluss von Autophagie-modulierenden Wirkstoffen auf die Proliferation von oralen Tumorzelllinien
(2023)
Die Autophagie nimmt als ein zentraler Bestandteil des zellulären Metabolismus eine wichtige Rolle für die Proliferationsfähigkeit von Tumorzellen ein. Dabei zeigt sich, dass sich der Einfluss der Autophagie kontextabhängig zwischen und innerhalb einzelner Tumorentitäten unterscheidet und das Tumorzellwachstum sowohl fördern als auch hemmen kann. Durch den Einsatz der Wirkstoffe Chloroquin, Bafilomycin und Rapamycin konnte effektiv die Autophagie in den untersuchten Zelllinien moduliert und durch Proteinanalyse mit Hilfe der SDS-Page validiert werden. Dosisabhängige Reduktionen der Zellzahlen konnten vor allem bei den inhibitorisch wirkenden Substanzen Chloroquin und Bafilomycin erreicht werden, während Rapamycin als Autophagie-induzierender Wirkstoff keine antiproliferativen Effekte erzeugen konnte. Auch FasL und TNFα konnten in den untersuchten Tumorzelllinien nur zu einer mäßigen Zellzahlreduktion führen. Cisplatin hingegen konnte in allen Zelllinien dosisabhängige Zellzahlreduktionen induzieren. Durch die Kombination von Chloroquin mit FasL konnte in den FasL-responsiven Zelllinien eine signifikante Sensitivierung im Sinne einer Proliferationshemmung induziert werden. Ähnliche Effekte ließen sich bei der Kombination von Rapamycin mit FasL beobachten. Auch für die MR konnte ein proliferationshemmender Effekt in den zwei untersuchten Tumorzelllinien FaDu und Detroit562 validiert werden. In der Kombination mit FasL wurde bei einer Zelllinie eine Sensitivierung auf das extrinsische Todessignal nachgewiesen. Die kombinatorische Anwendung der MR mit TNFα und Autophagiemodulatoren zeigte keine signifikanten, proliferationshemmenden Effekte. Auswirkungen ließen sich dagegen in der IL-8 Expression feststellen, wobei die MR allein zu einem signifikanten Anstieg führte und Rapamycin die Expressionsrate in Kombination mit der MR signifikant senkte. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit das Potenzial der Autophagiemodulation vor allem bei responsiven HNSCC-Tumorzellen auf. Auch die MR konnte in vitro vielversprechende Ergebnisse liefern. Die kontextabhängigen Auswirkungen der Autophagie auf das Tumorwachstum bedeuten allerdings auch eine Menge offener Fragen, die es in Zukunft zu klären gilt, bevor die Autophagiemodulation Einzug in die klinische Praxis der Tumortherapie erhalten kann. Ausschlaggebend für die Weiterentwicklung effektiver Therapien wird unter anderem ein verbessertes Verständnis über intrinsische und extrinsische Resistenzmechanismen sein und welche Rolle die Autophagie dabei einnimmt.
Diese retrospektive Studie untersuchte Patientenakten des elektronischen Karteikartensystems einer privaten Zahnarztpraxis von Patienten, welche zur Kontrolluntersuchung oder wegen Schmerzen vorstellig waren. Ziel der Studie war das Entwickeln von Methoden zur Vorhersage der Behandlungszeit für zukünftige Termine anhand verschiedener Patienteninformationen. Mittels statistischer deskriptiver Auswertung wurden die erfassten Daten untersucht und Korrelationen in Hinblick auf die Behandlungsdauer zwischen den verschiedenen Attributen hergestellt. Es wurden verschiedene Methoden zur Vorherbestimmung der Behandlungsdauer aufgestellt und auf ihr Optimierungspotential getestet. Die Methode mit dem höchsten Optimierungswert war ein Ansatz maschinellen Lernens. Der entworfene Algorithmus berechnete Behandlungszeiten der Testgruppe anhand eines Neuronalen Netzes, welches durch Trainieren mit den Daten der Untersuchungsgruppe erstellt wurde.
Das orale Plattenepithelkarzinom (OSCC) ist eine Krebserkrankung des Menschen mit insgesamt schlechter Prognose. Die häufigsten Risikofaktoren für das Entstehen eines OSCCs sind dabei Alkohol- und Nikotinabusus. Die Vorstellung der Patient*innen erfolgt häufig erst in fortgeschrittenen Stadien, was lokale Destruktionen wie die Infiltration von Kieferknochen (kAD) bedingt. Für die Festlegung des Tumorausmaßes und der Operationsplanung kommt daher der Detektion solch einer kAD eine besondere Bedeutung im Rahmen der Staginguntersuchungen beim OSCC zu. Die Güte der Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) bezüglich der Detektion einer kAD sind gut untersucht. Anders sieht es bei der Digitalen Volumentomographie (CBCT) aus. Sie scheint aufgrund des hohen Auflösungsvermögens prima vista gut geeignet für die Detektion einer kAD beim OSCC zu sein, bisher fehlen jedoch Studien, die den Nutzen der CBCT bei der Detektion einer kAD belegen. Es ist daher Ziel vorliegender Arbeit, zu zeigen, dass die CBCT der CT und MRT bei der Detektion einer kAD nicht unterlegen ist. Im Rahmen vorliegender Arbeit wurden daher die CBCT-, CT- und MRT-Aufnahmen von 153 Patient*innen, die an einem OSCC erkrankt sind, mit einem 3-Punkte System (0 = keine kAD, 1 = knöcherne Arrosion und 2 = knöcherne Destruktion) nachuntersucht. Zur Überprüfung der bildgebenden Verfahren wurde die histologische Untersuchung als Goldstandard oder ein Follow-Up über mindestens sechs Monate herangezogen. Das Ergebnis ergab für die CBCT eine Sensitivität von 95,6 %, eine Spezifität von 87,0 % und eine Accuracy von 89,5 %. Für die CT lagen diese Werte bei 84,4 %, 91,7 % und 89,0 % und für die MRT bei 88,9 %, 91,7 % und 90,8 %. Es konnte damit gezeigt werden, dass alle drei bildgebenden Verfahren mit hoher Sensitivität und Spezifität eine kAD detektieren können. Kein Verfahren war einem anderen über- oder unterlegen. Die Haupthypothese vorliegender Arbeit, dass die CBCT weder der CT noch der MRT bei der Detektion einer kAD unterlegen ist, wurde bestätigt und angenommen. Die Daten sprechen weiter dafür, dass die CBCT routinemäßig zur Detektion einer kAD herangezogen werden kann. Dies ist besonders zu unterstützen, da die CBCT frühzeitig, im besten Fall bei Erstvorstellung der Patient*innen, durchgeführt werden und Aufschluss über das operative Ausmaß geben kann.
Das orale Plattenepithelkarzinom zählt zu den häufigen Krebserkrankungen in Deutschland. Das Vorhandensein von zervikalen Lymphknotenmetastasen ist dabei einer der wichtigsten prognostischen Faktoren.
Für die Therapieplanung ist eine zuverlässige präoperative Diagnostik unerlässlich. Etablierte bildgebende Stagingverfahren (Sonographie, MRT, CT) orientieren sich allein an morphologischen Kriterien. Die PET/CT verspricht durch die Kombination funktioneller und morphologischer Verfahren die Detektion lymphoregionärer Metastasen. Ein weiterer Vorteil scheint der Nachweis simultaner Zweitmalignome und Fernmetastasen zu sein.
135 Patienten mit einem primären oralen Plattenepithelkarzinom erhielten im Rahmen der präoperativen Staginguntersuchungen eine PET/CT-Untersuchung. Untersucht wurde der korrekte Nachweis (Sensitivität) bzw. Ausschluss (Spezifität) zervikaler Lymphknotenmetastasen sowie die Detektion (Trefferquote) von simultanen Zweitmalignomen durch die PET/CT.
Die PET/CT zeigte eine Sensitivität von 82,9 % und eine Spezifität von 84 %. Simultane Zweitmalignome wurden mit einer Trefferquote von 62,5 % durch die PET/CT erkannt.
Das diagnostische Potenzial konnte in unserer Studie bestätigt werden. Vergleichende Studien zu den etablierten bildgebenden Verfahren wären wünschenswert.
ABC-Transporter sind ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung von Resistenzen gegen Chemotherapeutika. Ziel dieser Studie war es, die Resistenzentwicklung in HNSCC-Zelllinien im Zusammenhang mit verschiedenen Cisplatinkozentrationen und Inkubationszeiten zu analysieren, sowie die Expression von ABC-Transportern via semi-quantitativer RT-PCR in diesen Zellen zu untersuchen. Die Zellen zeigten dabei keine relevante Resistenzentwick-lung im Sinne eines Anstiegs der IC50. Bei drei der Zelllinien konnte jedoch eine hohe intrin-sische Cisplatinresistenz beobachtet werden. Diese resistenten Zelllinien wiesen nach Inku-bation mit Cisplatin deutlich höhere Expressionswerte für TAP1, TAP2, ABCG2 sowie die ABCC-Transporterfamilie auf. Dabei zeigte sich, dass die Expression der ABCC-Familie mit zunehmender Inkubationsdauer abnahm. TAP1 in PCI-9 und PCI-68 war auch noch nach vierwöchiger Inkubation stark überexprimiert.
Die initiale IC50 dieser Zelllinien lag dabei deutlich über der Plasmakonzentration von Pati-enten mit Hochdosis-Chemotherapie. Die Expression der Transporter aus der ABCC-Familie ließ die Vermutung zu, dass diese Transporter initial zur Resistenz gegen Cisplatin beitrugen, allerdings mit zunehmender Inkubationsdauer an Bedeutung verloren. Diese Annahme wurde dadurch gestützt, dass die HNSCC-Zelllinien nach einem inkubationsfreien Intervall von vier Wochen im Anschluss an die Inkubation mit Cisplatin deutliche Überexpressionen der ABCC-Transporterfamilie zeigten. Auch für Transporter (ABCG2 und TAP-Transporter), die keine Effluxfunktion für Cisplatin besitzen, konnte ein Zusammenhang der Expression mit der Resistenz der HNSCC-Zellen beobachtet werden. Der Beitrag dieser Transporter zur Resistenz von Tumorzellen könnte über deren Funktionen im Metabolismus von Tumorzel-len, deren Fähigkeiten Tumorstammzellen zu bilden und dem Efflux endogener Zellstress verursachender Substrate erklärt werden. Allerdings werden diese Transporter erst seit kur-zem mit Resistenzen gegen Cisplatin in Verbindung gebracht. Aufbauend auf diese Studie wäre eine Verifizierung der Kausalität des Resistenzmechanismus durch knock-down und Inhibition der von uns untersuchten Transporter sinnvoll.
Oroantral communication (OAC) is a common complication after tooth extraction of upper molars. Profound preoperative panoramic radiography analysis might potentially help predict OAC following tooth extraction. In this exploratory study, we evaluated n = 300 consecutive cases (100 OAC and 200 controls) and trained five machine learning algorithms (VGG16, InceptionV3, MobileNetV2, EfficientNet, and ResNet50) to predict OAC versus non-OAC (binary classification task) from the input images. Further, four oral and maxillofacial experts evaluated the respective panoramic radiography and determined performance metrics (accuracy, area under the curve (AUC), precision, recall, F1-score, and receiver operating characteristics curve) of all diagnostic approaches. Cohen's kappa was used to evaluate the agreement between expert evaluations. The deep learning algorithms reached high specificity (highest specificity 100% for InceptionV3) but low sensitivity (highest sensitivity 42.86% for MobileNetV2). The AUCs from VGG16, InceptionV3, MobileNetV2, EfficientNet, and ResNet50 were 0.53, 0.60, 0.67, 0.51, and 0.56, respectively. Expert 1–4 reached an AUC of 0.550, 0.629, 0.500, and 0.579, respectively. The specificity of the expert evaluations ranged from 51.74% to 95.02%, whereas sensitivity ranged from 14.14% to 59.60%. Cohen's kappa revealed a poor agreement for the oral and maxillofacial expert evaluations (Cohen's kappa: 0.1285). Overall, present data indicate that OAC cannot be sufficiently predicted from preoperative panoramic radiography. The false-negative rate, i.e., the rate of positive cases (OAC) missed by the deep learning algorithms, ranged from 57.14% to 95.24%. Surgeons should not solely rely on panoramic radiography when evaluating the probability of OAC occurrence. Clinical testing of OAC is warranted after each upper-molar tooth extraction.
Positional plagiocephaly (PP) is the most common skull deformity in infants. Different classification systems exist for graduating the degree of PP, but all of these systems are based on two-dimensional (2D) parameters. This limitation leads to several problems stemming from the fact that 2D parameters are used to classify the three-dimensional (3D) shape of the head. We therefore evaluate existing measurement parameters and validate a newly developed 3D parameter for quantifying PP. Additionally, we present a new classification of PP based on a 3D parameter. 210 patients with PP and 50 patients without PP were included in this study. Existing parameters (2D and 3D) and newly developed volume parameters based on a 3D stereophotogrammetry scan were validated using ROC curves. Additionally, thresholds for the new 3D parameter of a 3D asymmetry index were assessed. The volume parameter 3D asymmetry index quantifies PP equally as well as the gold standard of 30° diagonal difference. Moreover, a 3D asymmetry index allows for a 3D-based classification of PP. The 3D asymmetry index can be used to define the degree of PP. It is easily applicable in stereophotogrammetric datasets and allows for comparability both intra- and inter-individually as well as for scientific analysis.
Associations between periodontitis and COPD: An artificial intelligence-based analysis of NHANES III
(2022)
A number of cross-sectional epidemiological studies suggest that poor oral health is associated with respiratory diseases. However, the number of cases within the studies was limited, and the studies had different measurement conditions. By analyzing data from the National Health and Nutrition Examination Survey III (NHANES III), this study aimed to investigate possible associations between chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and periodontitis in the general population. COPD was diagnosed in cases where FEV (1)/FVC ratio was below 70% (non-COPD versus COPD; binary classification task). We used unsupervised learning utilizing k-means clustering to identify clusters in the data. COPD classes were predicted with logistic regression, a random forest classifier, a stochastic gradient descent (SGD) classifier, k-nearest neighbors, a decision tree classifier, Gaussian naive Bayes (GaussianNB), support vector machines (SVM), a custom-made convolutional neural network (CNN), a multilayer perceptron artificial neural network (MLP), and a radial basis function neural network (RBNN) in Python. We calculated the accuracy of the prediction and the area under the curve (AUC). The most important predictors were determined using feature importance analysis. Results: Overall, 15,868 participants and 19 feature variables were included. Based on k-means clustering, the data were separated into two clusters that identified two risk characteristic groups of patients. The algorithms reached AUCs between 0.608 (DTC) and 0.953% (CNN) for the classification of COPD classes. Feature importance analysis of deep learning algorithms indicated that age and mean attachment loss were the most important features in predicting COPD. Conclusions: Data analysis of a large population showed that machine learning and deep learning algorithms could predict COPD cases based on demographics and oral health feature variables. This study indicates that periodontitis might be an important predictor of COPD. Further prospective studies examining the association between periodontitis and COPD are warranted to validate the present results.
Bone concentration of ampicillin/sulbactam: a pilot study in patients with osteonecrosis of the jaw
(2022)
Osteonecrosis of the jaw (ONJ) occurs typically after irradiation of the head and neck area or after the intake of antiresorptive agents. Both interventions can lead to compromised bone perfusion and can ultimately result in infection and necrosis. Treatment usually consists of surgical necrosectomy and prolonged antibiotic therapy, usually through beta-lactams such as ampicillin/sulbactam. The poor blood supply in particular raises the question as to whether this form of antibiosis can achieve sufficient concentrations in the bone. Therefore, we investigated the antibiotic concentration in plasma and bone samples in a prospective study. Bone samples were collected from the necrosis core and in the vital surrounding bone. The measured concentrations in plasma for ampicillin and sulbactam were 126.3 ± 77.6 and 60.2 ± 35.0 µg/mL, respectively. In vital bone and necrotic bone samples, the ampicillin/sulbactam concentrations were 6.3 ± 7.8/1.8 ± 2.0 µg/g and 4.9 ± 7.0/1.7 ± 1.7 µg/g, respectively. These concentrations are substantially lower than described in the literature. However, the concentration seems sufficient to kill most bacteria, such as Streptococci and Staphylococci, which are mostly present in the biofilm of ONJ. We, therefore, conclude that intravenous administration of ampicillin/sulbactam remains a valuable treatment in the therapy of ONJ. Nevertheless, increasing resistance of Escherichia coli towards beta-lactam antibiotics have been reported and should be considered.
Medication-related osteonecrosis of the jaw (MRONJ) represents an adverse side effect of antiresorptive and antiangiogenic medications. It is associated with impaired quality of life, oral health, and oral function and can be classified into various stages. The purpose of this prospective clinical study is to evaluate the impact of stages I and II MRONJ on oral-health-related quality of life (OHRQoL) and related parameters. Patients’ OHRQoL, satisfaction with life, oral discomfort, and oral health were assessed using the German version of the Oral Health Impact Profile (OHIP-G49), visual analog scales (VAS), and Satisfaction with Life Scale (SWLS) at baseline (T0), 10 days (T1), and 3 months after treatment (T2) in 36 patients. Data were analyzed using Kolmogorov–Smirnov test, two-way mixed ANOVAs, and follow-up Mann–Whitney U tests. The impact of treatment effects on the original seven OHIP domain structures and the recently introduced four-dimensional OHIP structure were evaluated using linear regression analysis. Thirty-six patients received surgical MRONJ treatment. Before treatment, patients’ perceived OHRQoL, oral discomfort, oral health, and satisfaction with life were negatively affected by MRONJ. Surgical treatment significantly improved OHRQoL and related parameters (all p ≤ 0.012). This improvement was greater in patients with higher impairment at T0. OHRQoL and oral restrictions were still impaired after treatment in patients who needed prosthetic treatment. The four-dimensional structure revealed valuable information beyond the standard seven OHIP domains. Increased awareness of MRONJ risks and an interdisciplinary treatment approach for MRONJ patients are needed.
All forms of restriction, from caloric to amino acid to glucose restriction, have been established in recent years as therapeutic options for various diseases, including cancer. However, usually there is no direct comparison between the different restriction forms. Additionally, many cell culture experiments take place under static conditions. In this work, we used a closed perfusion culture in murine L929 cells over a period of 7 days to compare methionine restriction (MetR) and glucose restriction (LowCarb) in the same system and analysed the metabolome by liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS). In addition, we analysed the inhibition of glycolysis by 2-deoxy-D-glucose (2-DG) over a period of 72 h. 2-DG induced very fast a low-energy situation by a reduced glycolysis metabolite flow rate resulting in pyruvate, lactate, and ATP depletion. Under perfusion culture, both MetR and LowCarb were established on the metabolic level. Interestingly, over the period of 7 days, the metabolome of MetR and LowCarb showed more similarities than differences. This leads to the conclusion that the conditioned medium, in addition to the different restriction forms, substantially reprogramm the cells on the metabolic level.
Die Krebserkrankung ist bis zum heutigen Zeitpunkt eine große Belastung in unserer Gesellschaft. Obwohl es stets Fortschritte in der Entwicklung neuer Therapiemöglichkeiten gibt, stellt die Behandlung auch in der modernen Medizin eine enorme Herausforderung dar. Darum besteht bis heute ein hoher Bedarf an neuen und weiterentwickelten Behandlungsmöglichkeiten.
Um die Proliferation einer neoplastischen Zelle zu beeinflussen, stellen die Biomasse und die Energie einen grundlegenden Ansatz dar. Hier bieten sich vor allem die Aminosäuren als wesentlicher Baustein der Zellmasse und der Energieträger „Glukose“ an, wodurch sich die beiden Ansätze einer Protein- bzw. Aminosäure-Restriktion und einer Glukose-Restriktion ergeben. Ziel ist es durch eine veränderte Stoffwechsellage einen Low-Energy-Metabolismus (LEM) zu induzieren, welcher die Zelle in einen sich selbst regenerierenden, antiproliferativen Zustand versetzt.
Zusätzlich sollte untersucht werden, ob sich die beiden Ansätze grundsätzlich als Therapieform gegen das Plattenepithelkarzinom (HNSCC) eignen. Zudem sollte ein Modell einer humanen Zelllinie erstellt werden, mit Hilfe dessen sich ein LEM auf metaboler Ebene charakterisieren lässt.
Die Ergebnisse zeigen, dass Zellen unter konstanter Glukose-Restriktion teils sensitiver auf Todesliganden reagieren. Außerdem wirken Kalorien-Restriktions-Mimetika antiproliferativ auf HNSCC Zellen. Hinzu kommt, dass eine Methionin-Restriktion Einfluss auf die Genexpression jener Gene hat, die mit der LEM-Signalkaskade in Zusammenhang stehen. Zuletzt lieferte die massenspektrometrische Analyse von mehr als 150 Metaboliten der humanen Zelllinie HeLa ein detailliertes Bild ihres Metabolismus unter Methionin-Restriktion. Durch die Definition eines charakteristischen Fingerabdrucks nach 72 h und eines kleinen Fußabdrucks aus wenigen Metaboliten, konnte ein humanes Modellsystem etabliert werden, dass zukünftig u.a. die schnelle Analyse von Kalorien-Restriktions-Mimetika ermöglicht.
Eine prämature Kraniosynostose bezeichnet eine vorzeitige Verknöcherung einer oder mehrerer Schädelnähte. Ihre Entstehung ist von multiplen Faktoren abhängig. So scheinen genetische Faktoren, das Rauchen der Mutter oder die Einnahme bestimmter Medikamente in der Schwangerschaft, Schilddrüsen- und Stoffwechselerkrankungen einen Einfluss zu haben. Die Koronarnahtsynostose stellt mit einer Inzidenz von 20 % die zweithäufigste Form der prämaturen Synostosen dar. Bei dem vorzeitigen unilateralen Nahtverschluss kommt es zur Entwicklung eines anterioren Plagiozephalus. Bei einer beidseitigen Koronarnahtsynostose entsteht ein brachy-turrizephaler Schädel. Die frühzeitige Diagnose ist wichtig, damit die betroffenen Kinder frühestmöglich in ein optimales Betreuungs- und Therapiekonzept eingebunden werden können. Bei Einzelnahtsynostosen sind meist bereits die untersuchten klinischen Parameter zur Diagnosestellung ausreichend und sollten um eine Sonographie und Röntgenaufnahmen in zwei Ebenen erweitert werden. Eine Indikation zur operativen Intervention stellt der Nachweis einer pathologischen intrakraniellen Drucksteigerung dar. Das Frontoorbitale Advancement ist die Operationstechnik der Wahl bei der Koronarnahtsynostose.
Ziel der vorliegenden Dissertationsarbeit war die Weiterentwicklung bestehender kephalometrischer und kraniometrischer Messverfahren nach Slomic et al.. Dabei sollten der operative Therapieerfolg und der weitere Verlauf hinsichtlich einer Rezidivgefahr bewertet werden. In der vorliegenden Arbeit wurden Röntgenbilder des Carniofacialen Centrums Würzburg kraniometrisch ausgewertet. Das Patient*innenkollektiv wurde in zwei Gruppen untergliedert, und zwar Patient*innen mit einseitiger, nonsyndromaler Koronarnahtsynostose und Patient*innen mit beidseitiger, syndromaler Koronarnahtsynostose. Zur statistischen Auswertung erfolgte in beiden Patient*innengruppen die Untersuchung der Röntgenbilder zu vier festgelegten Zeitpunkten (00, 01, 02, 03). Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programm SPSS. Untersucht wurden der Gruppeneffekt und der Zeiteffekt hinsichtlich der 13 Strecken (LI, BRSt, BRPa, NO, PIS; SN, PIN, HI, NSt, SBR, PIBR, WI, AS) und fünf Winkel (ANS, SNBR, PIBRPa, BRNST, PISN). Da es in der Literatur eine unzureichende Erfassung von Strecken und Winkeln gibt, die die Veränderungen des Schädelwachstums erfassen, wurden die Strecken BRSt, BRPa, NSt, PIBR und AS sowie die fünf oben genannten Winkel neu definiert und entwickelt. Für die Röntgenzeitpunkte 00 und 01 zeigten sich für die Strecken und Winkel LI, BRSt, HI, NSt, SBR, PIBR, WI, PIBRPa und BRNST signifikante Unterschiede. Dies kann als OP-Erfolg gewertet werden. Der Kopf wird intraoperativ flacher und schmäler. Im weiteren Verlauf zeigte sich bei den Strecken BRSt, HI, PIBR und WI sowie bei den Winkeln PIBRPa und BRNST ein signifikanter Unterschied. Der Kopf wächst rezidivierend turrizephal. Im weiteren Untersuchungszeitraum wurde lediglich für die Strecken BRPa und AS ein signifikanter Unterschied ausgemacht. Zum einen Anzeichen eines im Wachstumsverlauf einsetzenden Rezidivs. Der Kopf wird wieder turrizephaler (BRPa). Zum anderen ist es Ausdruck einer beginnenden Mittelgesichtshypoplasie (AS). Weiterhin konnte über die Strecken SBR und PIBR gezeigt werden, dass Patient*innen mit beidseitiger Synostose eine turrizephalere Kopfform als die Vergleichsgruppe mit einseitiger Synostose aufweisen. Auffällig war außerdem das Ergebnis der beiden Winkel ANS und SNBR. Sie belegen, dass Patient*innen mit beidseitiger Synostose und Syndrom eine Mittelgesichtshypoplasie aufweisen. Als Fazit lässt sich sagen, dass die Strecken LI, BRSt, BRPa, HI, SBR, WI und AS sowie die Winkel SNBR, PIBRPa und ANS für weitere Untersuchungen geeignet scheinen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Untersuchungen zur Methionin-Restriktion für die HNSCC-Zelllinien FaDu, Detroit, SCC9, SCC25 sowie die Kontrollzelllinien HeLa und HaCaT durchgeführt. Ziel war es, grundlegende Erkenntnisse im Hinblick auf die Methionin-Restriktion für weitere Forschungsprojekte zu erlangen. Die Methionin- Restriktion wird in der Forschung als eine mögliche moderne Strategie in der Tumortherapie diskutiert. In dieser Arbeit wurden folgende Aspekte betrachtet:
Die Auswirkungen der Methionin-Restriktion auf die Zellproliferation wurden untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass durch Methionin-Restriktion über einen gewissen Zeitraum die Zellproliferation gehemmt werden kann. Es wurden für die jeweilige Zelllinie Standardbedingungen definiert. In einem weiteren Schritt wurde die Auswirkung der Methionin-Restriktion auf die Autophagie der Zellen betrachtet. Im Hinblick auf die Autophagie konnten keine klaren Tendenzen für die Zellen herausgearbeitet werden, sodass hierzu weiterführende Arbeiten notwendig sind. In weiteren Untersuchungen wurde der Einfluss der Methionin-Restriktion auf den Insulin- like-Growth-Factor-1 (IGF-1) und Insulin-like-Growth-Factor-Binding-Protein-1 (IGFBP1) untersucht. IGF-1 ist maßgeblich an der Steuerung des Zellwachstums beteiligt. Diesbezüglich werden für die einzelnen Zelllinien unterschiedliche Auswirkungen erkennbar. Zytokine wie Interleukin-8 vermitteln Zellproliferation, Wachstum und ein entzündliches Milieu für die Zelle. Diese Faktoren gelten als Tumor- fördernd. Unter Methionin-Restriktion wurde tendenziell mehr Interleukin-8 gebildet. In einem weiteren Ansatz wurde die Wirksamkeit des Zytostatikums Cisplatin untersucht. Die Wirksamkeit von Cisplatin wird durch die Methionin-Restriktion nicht signifikant gefördert. Allerdings wird der zytostatische Effekt durch die Methionin-Restriktion auch nicht abgeschwächt. Weiterhin ist die Analyse des Methionin-Analogons Ethionin erfolgt. Teilweise hat Ethionin einen hemmenden Einfluss auf die Zellproliferation. Die Ergebnisse müssen jedoch genau und vor allem konzentrationsspezifisch für die unterschiedlichen Zelllinien betrachtet werden.
Die Methionin-Restriktion gilt prinzipiell als ein vielversprechender Ansatz im Rahmen der Tumortherapie des HNSCC. Es sind allerdings zahlreiche weitere Aspekte zuerörtern. Insbesondere die Vorgänge im Rahmen der Autophagie unter Methionin- Restriktion sowie Möglichkeiten zur Kompetition von Methionin sollten detaillierter betrachtet werden.
Background: Oro-antral communication (OAC) is a common complication following the extraction of upper molar teeth. The Archer and the Root Sinus (RS) systems can be used to classify impacted teeth in panoramic radiographs. The Archer classes B-D and the Root Sinus classes III, IV have been associated with an increased risk of OAC following tooth extraction in the upper molar region. In our previous study, we found that panoramic radiographs are not reliable for predicting OAC. This study aimed to (1) determine the feasibility of automating the classification (Archer/RS classes) of impacted teeth from panoramic radiographs, (2) determine the distribution of OAC stratified by classification system classes for the purposes of decision tree construction, and (3) determine the feasibility of automating the prediction of OAC utilizing the mentioned classification systems. Methods: We utilized multiple supervised pre-trained machine learning models (VGG16, ResNet50, Inceptionv3, EfficientNet, MobileNetV2), one custom-made convolutional neural network (CNN) model, and a Bag of Visual Words (BoVW) technique to evaluate the performance to predict the clinical classification systems RS and Archer from panoramic radiographs (Aim 1). We then used Chi-square Automatic Interaction Detectors (CHAID) to determine the distribution of OAC stratified by the Archer/RS classes to introduce a decision tree for simple use in clinics (Aim 2). Lastly, we tested the ability of a multilayer perceptron artificial neural network (MLP) and a radial basis function neural network (RBNN) to predict OAC based on the high-risk classes RS III, IV, and Archer B-D (Aim 3). Results: We achieved accuracies of up to 0.771 for EfficientNet and MobileNetV2 when examining the Archer classification. For the AUC, we obtained values of up to 0.902 for our custom-made CNN. In comparison, the detection of the RS classification achieved accuracies of up to 0.792 for the BoVW and an AUC of up to 0.716 for our custom-made CNN. Overall, the Archer classification was detected more reliably than the RS classification when considering all algorithms. CHAID predicted 77.4% correctness for the Archer classification and 81.4% for the RS classification. MLP (AUC: 0.590) and RBNN (AUC: 0.590) for the Archer classification as well as MLP 0.638) and RBNN (0.630) for the RS classification did not show sufficient predictive capability for OAC. Conclusions: The results reveal that impacted teeth can be classified using panoramic radiographs (best AUC: 0.902), and the classification systems can be stratified according to their relationship to OAC (81.4% correct for RS classification). However, the Archer and RS classes did not achieve satisfactory AUCs for predicting OAC (best AUC: 0.638). Additional research is needed to validate the results externally and to develop a reliable risk stratification tool based on the present findings.
Reconstruction of the donor site after radial forearm flap harvesting is a common procedure in maxillofacial plastic surgery. It is normally carried out with split-thickness or full-thickness free skin grafts. Unfortunately, free skin graft transplantation faces wound healing impairments such as necrosis, (partial) graft loss, or tendon exposure. Several studies have investigated methods to reduce these impairments and demonstrated improvements if the wound bed is optimised, for example, through negative-pressure wound therapy or vacuum-assisted closure. However, these methods are device-dependent, expansive, and time-consuming. Therefore, the application of platelet-rich fibrin (PRF) to the wound bed could be a simple, cost-effective, and device-independent method to optimise wound-bed conditions instead. In this study, PRF membranes were applied between the wound bed and skin graft. Results of this study indicate improvements in the PRF versus non-PRF group (93.44% versus 86.96% graft survival, p = 0.0292). PRF applied to the wound bed increases graft survival and reduces impairments. A possible explanation for this is the release of growth factors, which stimulate angiogenesis and fibroblast migration. Furthermore, the solid PRF membranes act as a mechanical barrier (“lubrication” layer) to protect the skin graft from tendon motion. The results of this study support the application of PRF in donor-site reconstruction with free skin grafts.
Nonlimited proliferation is one of the most striking features of neoplastic cells. The basis of cell division is the sufficient presence of mass (amino acids) and energy (ATP and NADH). A sophisticated intracellular network permanently measures the mass and energy levels. Thus, in vivo restrictions in the form of amino acid, protein, or caloric restrictions strongly affect absolute lifespan and age-associated diseases such as cancer. The induction of permanent low energy metabolism (LEM) is essential in this process. The murine cell line L929 responds to methionine restriction (MetR) for a short time period with LEM at the metabolic level defined by a characteristic fingerprint consisting of the molecules acetoacetate, creatine, spermidine, GSSG, UDP-glucose, pantothenate, and ATP. Here, we used mass spectrometry (LC/MS) to investigate the influence of proliferation and contact inhibition on the energy status of cells. Interestingly, the energy status was essentially independent of proliferation or contact inhibition. LC/MS analyses showed that in full medium, the cells maintain active and energetic metabolism for optional proliferation. In contrast, MetR induced LEM independently of proliferation or contact inhibition. These results are important for cell behaviour under MetR and for the optional application of restrictions in cancer therapy.
The enzyme pyruvate kinase M2 (PKM2) plays a major role in the switch of tumor cells from oxidative phosphorylation to aerobic glycolysis, one of the hallmarks of cancer. Different allosteric inhibitors or activators and several posttranslational modifications regulate its activity. Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is a common disease with a high rate of recurrence. To find out more about PKM2 and its modulation in HNSCC, we examined a panel of HNSCC cells using real-time cell metabolic analysis and Western blotting with an emphasis on phosphorylation variant Tyr105 and two reagents known to impair PKM2 activity. Our results show that in HNSCC, PKM2 is commonly phosphorylated at Tyrosine 105. Its levels depended on tyrosine kinase activity, emphasizing the importance of growth factors such as EGF (epidermal growth factor) on HNSCC metabolism. Furthermore, its correlation with the expression of CD44 indicates a role in cancer stemness. Cells generally reacted with higher glycolysis to PKM2 activator DASA-58 and lower glycolysis to PKM2 inhibitor Compound 3k, but some were more susceptible to activation and others to inhibition. Our findings emphasize the need to further investigate the role of PKM2 in HNSCC, as it could aid understanding and treatment of the disease.
Objectives
Magnesium phosphate-based cements begin to catch more attention as bone substitute materials and especially as alternatives for the more commonly used calcium phosphates. In bone substitutes for augmentation purposes, atraumatic materials with good biocompatibility and resorbability are favorable. In the current study, we describe the in vivo testing of novel bone augmentation materials in form of spherical granules based on a calcium-doped magnesium phosphate (CaMgP) cement.
Materials and Methods
Granules with diameters between 500 and 710 μm were fabricated via the emulsification of CaMgP cement pastes in a lipophilic liquid. As basic material, two different CaMgP formulations were used. The obtained granules were implanted into drill hole defects at the distal femoral condyle of 27 New Zealand white rabbits for 6 and 12 weeks. After explantation, the femora were examined via X-ray diffraction analysis, histological staining, radiological examination, and EDX measurement.
Results
Both granule types display excellent biocompatibility without any signs of inflammation and allow for proper bone healing without the interposition of connective tissue. CaMgP granules show a fast and continuous degradation and enable fully adequate bone regeneration.
Conclusions
Due to their biocompatibility, their degradation behavior, and their completely spherical morphology, these CaMgP granules present a promising bone substitute material for bone augmentation procedures, especially in sensitive areas.
Clinical Relevance
The mostly insufficient local bone supply after tooth extractions complicates prosthetic dental restoration or makes it even impossible. Therefore, bone augmentation procedures are oftentimes inevitable. Spherical CaMgP granules may represent a valuable bone replacement material in many situations.
Kieferosteonekrosen stellen ein relevantes und therapiebedürftiges Krankheitsbild mit steigender Inzidenz dar. Ätiologisch unterscheidet man dabei Osteoradionekrose, Medikamenten-induzierte Osteonekrose und Osteomyelitis. Die jeweiligen pathophysiologischen Entstehungsmechanismen sind noch weitgehend ungeklärt. Sowohl im klinischen Erscheinungsbild, histologisch als auch therapeutisch bestehend starke Gemeinsamkeiten. Eine antibiotische Behandlung spielt bei allen Formen der Kieferosteonekrosen sowohl prophylaktisch, als auch therapeutisch eine entscheidende Rolle. Es ist bisher nicht bekannt, ob bei Patienten/-innen mit Kieferostenekrose nach intravenöser Applikation von Ampicillin/Sulbactam relevante Antibiotikakonzentrationen im Kieferknochen erreicht werden können.
Im Zeitraum Dezember 2020 bis November 2021 wurden für diese Studie insgesamt 31 Patienten/-innen an der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie des Universitätsklinikums Würzburg rekrutiert. Es wurden dabei die Gewebekonzentrationen von Ampicillin und Sulbactam jeweils in manifest nekrotischen Knochen und angrenzenden klinisch vitalen Bereichen bestimmt. Die Ergebnisse zeigen keine signifikanten Unterschiede in den Konzentrationen zwischen manifest nekrotischem und klinisch vitalem Kieferknochengewebe. Insgesamt können nach intravenöser Applikation von Ampicillin und Sulbactam sowohl in klinisch vitalen, als auch manifest nekrotischen Kieferknochenarealen relevante Wirkstoffkonzentrationen erreicht werden. Im Rahmen einer explorativen Datenanalyse zeigte sich eine inverse Korrelation zwischen Zeitpunkt der letzten Antibiose und den erreichten Konzentrationen Ampicillin/Sulbactam im vitalen Knochengewebe.
Auch wenn sich bei Kieferosteonekrosen der Einsatz von Antibiotika in Studien und der klinischen Praxis bewährt hat, bestehen noch große Wissenslücken. Ein besseres Verständnis der pathophysiologischen Mechanismen und der spezifischen Rolle daran beteiligter Mikroorganismen könnte dabei helfen zukünftig den Einsatz von Antibiotika deutlich zielgerichteter und effizienter gestalten.
Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is a very aggressive cancer, representing one of the most common malignancies worldwide. Oral potentially malignant disorders (OPMDs) regroup a variegate set of different histological lesions, characterized by the potential capacity to transform in OSCC. Most of the risk factors associated with OSCC are present also in OPMDs' development; however, the molecular mechanisms and steps of malignant transformation are still unknown. Treatment of OSCC, including surgery, systemic therapy and radiotherapy (alone or in combination), has suffered a dramatic change in last years, especially with the introduction of immunotherapy. However, most cases are diagnosed during the advanced stage of the disease, decreasing drastically the survival rate of the patients. Hence, early diagnosis of premalignant conditions (OPMDs) is a priority in oral cancer, as well as a massive education about risk factors, the understanding of mechanisms involved in malignant progression and the development of specific and more efficient therapies. The aim of this article is to review epidemiological, clinical, morphological and molecular features of OPMDs, with the purpose to lay the foundation for an exhaustive comprehension of these lesions and their ability of malignant transformation and for the development of more effective and personalized treatments.
Die Krebstherapie und Behandlung von Tumoren stellt für die moderne Medizin auch in Zukunft eine enorme Herausforderung dar. Trotz intensiver Forschung konnten in den letzten Jahrzehnten zwar zunehmend Fortschritte erzielt werden, allerdings muss das Spektrum an neuen Therapieformen und Möglichkeiten kontinuierlich erweitert werden. In den letzten Jahren haben die Kalorienrestriktion sowie die Aminosäuren- und Proteinrestriktion zunehmend an Bedeutung gewonnen, da sie einen erheblichen positiven Einfluss auf die Entstehung von altersassoziierten Erkrankungen wie z.B. Krebs haben. Allen Formen gemeinsam ist die Induktion eines Low-Energy-Metabolismus, der die Zellen in einen antiproliferativen und selbst-regenerierenden Zustand versetzt. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob die Methionin-Restriktion als eine Form der Aminosäurerestriktion sich grundsätzlich als Therapieform im Plattenepithelkarzinom (HNSCC) eignet. Zusätzlich sollte ein einfaches zelluläres Modellsystem etabliert werden, das auf metaboler Ebene die Charakterisierung und Analyse des Low-Energy-Metabolismus ermöglicht. Es konnte aufgezeigt werden, dass die Methionin-Restriktion eine effektive Methode ist, um die Proliferation ausgesuchter Zelllinien des HNSCC zu inhibieren. Des Weiteren konnte aufgezeigt werden, dass der Einsatz von Aminosäure-Analoga eine weitere Möglichkeit darstellt, auf die Proliferation von Tumorzellen Einfluss zu nehmen. Die massenspektrometrische Analyse der murinen Zelllinie L929 mittels LC/MS lieferte über einen Zeitraum von 5 Tagen ein detailliertes Bild des Stoffwechsels von mehr als 150 Metaboliten unter Methionin-Restriktion. Durch die Definition eines charakteristischen Fingerabdrucks nach 48 h und eines nur wenige Metabolite umfassenden Fußabdrucks konnte ein murines Modellsystem etabliert werden, dass die Analyse von potentiellen Wirkstoffen, u.a. sogenannten caloric restriction mimetics, ermöglicht.
Entzündliche Prozesse stellen einen zentralen Aspekt der Karzinogenese dar und können sowohl zur Induktion als auch zum Progress von Tumoren beitragen. Der NF-kB-Signalweg ist einer der wichtigsten Signaltransduktionswege der In- flammation und Tumorpromotion, was ihn zur plausiblen Zielstruktur für die pros- pektive klinische Tumortherapie machen könnte. In der vorliegenden Arbeit wur- den die Eigenschaften von vier unterschiedlich targetierenden NF-kB-pathway- Inhibitoren – Cortisol, MLN4924, QNZ und TPCA1 – auf die Inflammation, Zell- proliferation und proapoptotische Sensitivierung am in vitro Modell des HNSCC untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die spezifische Auswahl des Inhi- bitors bzw. seines targets entscheidend für den wirkungsvollen Einsatz dieser Wirkstoffgruppe in der antiproliferativen Therapie des HNSCC zu sein scheint. Beispielsweise vermittelte MLN4924 die Freisetzung von IL-8. Cortisol bewirkte die Resistenz der FasL-induzierten Apoptose von HNSCC-Zellen. QNZ wirkte in einigen Zelllinien antiproliferativ und sensitivierend für den FasL-induzierten Zell- tod, beeinflusste jedoch in diesem Zusammenhang kontraproduktiv die IL-8-Sek- retion. Dies disqualifizierte diese Wirkstoffe für die Anwendung in der Therapie von Kopf-Hals-Tumoren. Dahingegen qualifizierte sich TPCA-1 aufgrund folgen- der Eigenschaften als geeigneter Wirkstoff für den prospektiven klinischen Ein- satz:
1) TPCA-1 wirkte antiproliferativ,
2) hemmte die TNF-a-induzierte Inflammation,
3) regulierte die IL-8-Expression herab,
4) wirkte sensitivierend für den TNF-a-induzierten Zelltod,
5) interferierte kaum mit der FasL-vermittelten Apoptose und 6) induzierte Apoptose.
Prinzipiell ist es möglich, dass sich Plattenepithelkarzinome aus klinisch gesund erscheinender Mundschleimhaut bilden. Allerdings konnte nachgewiesen werden, dass ein hoher Anteil aus bereits langfristig bestehenden Vorläuferläsionen, wie z.B. Leukoplakien und Läsionen, die dem Lichen planus zugeschrieben werden, hervorgeht.
Der Expressionsnachweis verschiedener Tumormarker konnte bereits genutzt werden, um den Prozess der Karzinogenese besser zu verstehen und vielversprechende Methoden der Früherkennung zu entwickeln.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse von immunzytochemisch gefärbten Bürstenbiopsien oraler Läsionen im Hinblick auf die Expression von GLUT1 und SHH und deren Bedeutung für den Prozess der malignen Transformation.
Die untersuchte diagnostische Methode erreichte in der vorliegenden Arbeit eine Sensitivität von 80 % und eine Spezifität von 68 % für die Verwendung eines GLUT1-Antikörpers.
Für SHH konnte eine Sensitivität von 60 % und eine Spezifität von 96 % ermittelt werden.
Methionine restriction (MetR) is an efficient method of amino acid restriction (AR) in cells and organisms that induces low energy metabolism (LEM) similar to caloric restriction (CR). The implementation of MetR as a therapy for cancer or other diseases is not simple since the elimination of a single amino acid in the diet is difficult. However, the in vivo turnover rate of cysteine is usually higher than the rate of intake through food. For this reason, every cell can enzymatically synthesize cysteine from methionine, which enables the use of specific enzymatic inhibitors. In this work, we analysed the potential of cysteine restriction (CysR) in the murine cell line L929. This study determined metabolic fingerprints using mass spectrometry (LC/MS). The profiles were compared with profiles created in an earlier work under MetR. The study was supplemented by proliferation studies using D-amino acid analogues and inhibitors of intracellular cysteine synthesis. CysR showed a proliferation inhibition potential comparable to that of MetR. However, the metabolic footprints differed significantly and showed that CysR does not induce classic LEM at the metabolic level. Nevertheless, CysR offers great potential as an alternative for decisive interventions in general and tumour metabolism at the metabolic level.
Since Otto Warburg reported in 1924 that cancer cells address their increased energy requirement through a massive intake of glucose, the cellular energy level has offered a therapeutic anticancer strategy. Methionine restriction (MetR) is one of the most effective approaches for inducing low-energy metabolism (LEM) due to the central position in metabolism of this amino acid. However, no simple in vitro system for the rapid analysis of MetR is currently available, and this study establishes the murine cell line L929 as such a model system. L929 cells react rapidly and efficiently to MetR, and the analysis of more than 150 different metabolites belonging to different classes (amino acids, urea and tricarboxylic acid cycle (TCA) cycles, carbohydrates, etc.) by liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS) defines a metabolic fingerprint and enables the identification of specific metabolites representing normal or MetR conditions. The system facilitates the rapid and efficient testing of potential cancer therapeutic metabolic targets. To date, MS studies of MetR have been performed using organisms and yeast, and the current LC/MS analysis of the intra- and extracellular metabolites in the murine cell line L929 over a period of 5 days thus provides new insights into the effects of MetR at the cellular metabolic level.
In der vorliegenden experimentellen Arbeit wurde in in-vitro-Modellen der Zusammenhang zwischen Expression der Tumorantigene MAGE-A (melanoma-associated antigenes) und der Wirksamkeit von Chemotherapeutika untersucht. Die MAGE-Antigene MAGE-A1 bis MAGE-A12 (ohne A7) kommen in diversen malignen Tumoren vor; neben Melanomen auch in Tumoren der Lunge, Brust, Prostata, Ovarien, Harnblase, des Gastrointestinal-Trakts und des Kopf-Hals-Bereichs. Bereits vielfach wurden Zusammenhänge zwischen MAGE-A-Tumorantigen-Expression und einer erhöhten Tumorinvasivität, Zellproliferation, Metastasierungsrate und kürzerem Überleben hergestellt. In dieser Arbeit gelang nun der erstmalige Nachweis, dass MAGE-A-Tumorantigene die chemotherapeutische Wirksamkeit beeinflussen. Zunächst gelang der Nachweis, dass die Expression von MAGE-A11 mit geringer Cisplatin-Wirksamkeit korreliert. Eine im Anschluss generierte MAGE-A11 überexprimierende Zelllinie zeigte ein durchschnittlich um 9 % schlechteres Ansprechen auf Cisplatin als die Kontrollzelllinie.
Ein nicht erholsamer Schlaf kann vielfältige Konsequenzen sowohl gesundheitlicher als auch ökonomischer Art aufweisen.
Das durch den demografischen Wandel in seiner Bedeutung zunehmende obstruktive Schlafapnoesyndrom kann mit seinen gesundheitlichen Risiken weitreichende Auswir- kungen auf das Individuum besitzen sowie signifikante gesellschaftliche Risiken und Kosten bergen.
Wichtig erscheint demnach, sich der Bedeutung dieser Erkrankung bewusst zu werden und die Notwendigkeit der Therapie zu erkennen.
Ziel dieser Arbeit bestand darin, die knochenchirurgischen Therapiemethoden als kausalen Therapieansatz der OSA aus der Primärliteratur darzustellen, deren Wirksamkeit insbesondere im Vergleich zur CPAP-Therapie zu eruieren und darauf aufbauend gegebenenfalls notwendige Diagnostik und prädisponierende Faktoren für einen chirurgischen Erfolg herauszuarbeiten. Dies geschah im Rahmen der Leitlinienerstellung der aktuellen S3-Leitlinie Nicht erholsamer Schlaf/Schlafstörungen, Kapitel „Schlafbezogene Atmungsstörungen bei Erwachsenen“.
Hierbei konnten nach definierten Ein- und Ausschlusskriterien in der Datenbank PubMed und den Literaturverzeichnissen relevanter Studien 50 Studien mit insgesamt 1461 Patienten und zumeist niedrigem Evidenzgrad identifiziert werden, die eine Behandlung der OSA mittels Maxillomandibulärem Advancement MMA, Genioglossus Advancement GA oder der Distraktionsosteogenese DO analysierten.
Nach neustem Kenntnisstand erscheinen der Apopnoe-Hypopnoe-Index AHI sowie Respiratory-Disturbance-Index RDI als alleiniges Erfolgskriterium obsolet, eine ganzheitliche Betrachtung des Patienten ist unabdingbar. Notwendig ist eine umfassende Diagnostik, welche über eine Polysomnografie hinausgeht.
Das MMA zeigt sich im Rahmen dieser Literaturanalyse als erfolgreichste knochenchirurgische Therapiemethode. Auch wenn ein niedriger BMI sowie AHI und eine gering ausgeprägte Tagessymptomatik positive prädiktive Faktoren für einen Therapieerfolg darstellen, erscheint die MMA auch bei sorgfältig ausgewählten Patienten mit hohem BMI und schwerwiegender OSA erfolgsversprechend, deren Wirksamkeit mit der den Goldstandard setzenden CPAP Therapie in vielfältigen Aspekten ohne signifikanten Unterschied verglichen werden kann. Hierzu zählen unter anderem polysomnografische Werte sowie die Schlafarchitektur und subjektive Veränderungen wie beispielsweise die Tagesmüdigkeit, quantifiziert anhand der Epworth Sleepiness Scale und die subjektive Zufriedenheit.
Daneben erfolgte eine detaillierte Auswertung kephalometrischer Daten, der postoperativen Zufriedenheit, des Schnarchens sowie Komplikationen der Behandlungen.
Schwierig erscheint allerdings auf der Basis des heutigen Wissenstandes präzise Grenzwerte festzulegen, anhand derer der Einsatz einer chirurgischen Therapie empfohlen werden kann.
Die Tatsache der fehlenden Notwendigkeit einer kontinuierlichen Therapie ist ein wichtiger Vorteil dieser kausalen Therapiemethoden.
Dennoch benötigt die Schlafmedizin als Querschnittsfach eine Bewertung der therapeutischen Methoden aus unterschiedlichen Sichtweisen.
Die knochenchirurgischen Verfahren jedoch lediglich als Zweitlinientherapie anzusehen erscheint nach aktuellem Kenntnisstand obsolet.
Die geringe Anzahl an qualitativ hochwertigen Studien erschweren eine differenzierte Aussage. Weitere Studien hoher Evidenz werden zukünftig notwendig sein, um die knochenchirurgischen Therapiemethoden als festen Bestandteil einer fächerübergreifenden Therapie der OSA zu etablieren.
Bei seiner Geburt und innerhalb der ersten Lebensmonate ist der Säuglingsschädel verhältnismäßig leicht verformbar. Dies birgt die Gefahr einer unphysiologischen Verformung durch externe modellierende Kräfte. Die auf diesem Weg am häufigsten verursachte Deformation ist der Lagerungsplagiozephalus (LP).
In der vorliegenden Studie wurden 455 Säuglinge, die zunächst in drei unterschiedliche Gruppen bezüglich ihrer Kopfform unterteilt worden sind, hinsichtlich verschiedener Parameter miteinander verglichen.
Anhand des U-Heftes und einem speziell für die craniofaciale Sprechstunde des CFCW Würzburg angefertigten Fragebogen wurden Prädiktoren für die Entwicklung eines LP evaluiert. Die herausgearbeiteten prädisponierenden Faktoren waren das männliche Geschlecht, Frühgeburtlichkeit, eine unphysiologische Geburtslage, Notkaiserschnitt oder geburtshilfliche Maßnahmen, verminderte Geburtsgröße, vermindertes Geburtsgewicht und ein längerer Krankenhausaufenthalt im Anschluss an die Geburt. Als prognostisch günstiger Faktor hinsichtlich der Entwicklung einer physiologischen Schädelform konnte in der vorliegenden Studie eine längere Stilldauer bestätigt werden. Dies galt ebenso für Gabe von Flaschennahrung aus alternierenden Positionen.
Hinsichtlich der präventiven Aufklärung von Eltern Neugeborener liefert die vorliegende Studie einige wichtige Ansätze. Sie untermauert jedoch auch den hohen Bedarf an weiterer Forschung bezüglich prädisponierender Faktoren für die Entwicklung des LP. Dies kann dazu beitragen die Prävention und Früherkennung eines LP mittels flächendeckender qualitativ hochwertiger Aufklärung stetig zu verbessern und notwendig gewordene Behandlungen durch standardisierte Therapieempfehlungen zu optimieren.
Objectives
The present investigation aimed to evaluate the subjective perception of deformational cranial asymmetries by different observer groups and to compare these subjective perceptions with objective parameters.
Materials and methods
The 3D datasets of ten infants with different severities of deformational plagiocephaly (DP) were presented to 203 observers, who had been subdivided into five different groups (specialists, pediatricians, medical doctors (not pediatricians), parents of infants with DP, and laypersons). The observers rated their subjective perception of the infants’ cranial asymmetries using a 4-point Likert-type scale. The ratings from the observer groups were compared with one another using a multilevel modelling linear regression analysis and were correlated with four commonly used parameters to objectively quantify the cranial asymmetries.
Results
No significant differences were found between the ratings of the specialists and those of the parents of infants with DP, but both groups provided significantly more asymmetric ratings than did pediatricians, medical doctors, or laypersons. Moreover, the subjective perception of cranial asymmetries correlated significantly with commonly used parameters for objectively quantifying cranial asymmetries.
Conclusions
Our results demonstrate that different observer groups perceive the severity of cranial asymmetries differently. Pediatricians’ more moderate perception of cranial asymmetries may reduce the likelihood of parents to seek therapeutic interventions for their infants. Moreover, we identified some objective symmetry-related parameters that correlated strongly with the observers’ subjective perceptions.
Clinical relevance
Knowledge about these findings is important for clinicians when educating parents of infants with DP about the deformity.
Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is a widespread disease with a low survival rate and a high risk of recurrence. Nowadays, immune checkpoint inhibitor (ICI) treatment is approved for HNSCC as a first-line treatment in recurrent and metastatic disease. ICI treatment yields a clear survival benefit, but overall response rates are still unsatisfactory. As shown in different cancer models, hepatocyte growth factor/mesenchymal–epithelial transition (HGF/Met) signaling contributes to an immunosuppressive microenvironment. Therefore, we investigated the relationship between HGF and programmed cell death protein 1 (PD-L1) expression in HNSCC cell lines. The preclinical data show a robust PD-L1 induction upon HGF stimulation. Further analysis revealed that the HGF-mediated upregulation of PD-L1 is MAP kinase-dependent. We then hypothesized that serum levels of HGF and soluble programmed cell death protein 1 (sPD-L1) could be potential markers of ICI treatment failure. Thus, we determined serum levels of these proteins in 20 HNSCC patients before ICI treatment and correlated them with treatment outcomes. Importantly, the clinical data showed a positive correlation of both serum proteins (HGF and sPD-L1) in HNSCC patient’s sera. Moreover, the serum concentration of sPD-L1 was significantly higher in ICI non-responsive patients. Our findings indicate a potential role for sPD-L1 as a prognostic marker for ICI treatment in HNSCC.
Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is known to overexpress a variety of receptor tyrosine kinases, such as the HGF receptor Met. Like other malignancies, HNSCC involves a mutual interaction between the tumor cells and surrounding tissues and cells. We hypothesized that activation of HGF/Met signaling in HNSCC influences glucose metabolism and therefore substantially changes the tumor microenvironment. To determine the effect of HGF, we submitted three established HNSCC cell lines to mRNA sequencing. Dynamic changes in glucose metabolism were measured in real time by an extracellular flux analyzer. As expected, the cell lines exhibited different levels of Met and responded differently to HGF stimulation. As confirmed by mRNA sequencing, the level of Met expression was associated with the number of upregulated HGF-dependent genes. Overall, Met stimulation by HGF leads to increased glycolysis, presumably mediated by higher expression of three key enzymes of glycolysis. These effects appear to be stronger in Met\(^{high}\)-expressing HNSCC cells. Collectively, our data support the hypothesized role of HGF/Met signaling in metabolic reprogramming of HNSCC.
Pro Jahr erkranken in Deutschland zirka 14.000 Menschen an einem Plattenepithelkarzinom (PECA) des Mund- und Rachenraums. Präkanzerosen spielen eine zentrale Rolle im Krankheitsverlauf oraler PECAs. Die 5 - Jahres Überlebensrate ist mit zirka 50% gering. Eine frühzeitige Diagnosestellung von malignen Veränderungen ist bedeutsam. MAGE-A 1-4, 6, 12 und HIF-1α sind etablierte Biomarker im Bereich der Tumorforschung und sind in vielen soliden Tumoren nachweisbar.
In vorliegender Studie wurden Expression von MAGE-A 1-4, 6, 12 und HIF-1α in oralen Vorläuferläsionen und PECA analysiert. Dazu wurde von unterschiedlichen Probandengruppen durch Bürstenbiopsien Zellmaterial gewonnen und anschließend eine immunhistochemische Analyse durchgeführt und von Pathologen bewertet. Des Weiteren wurde die Sensitivität und Spezifität der Methode in Bezug auf den Antigennachweis untersucht. Anamnestische Probandendaten wie Alter, Geschlecht, Diagnose und Risikofaktoren Nikotin- und Alkoholabusus dienten der Ermittlung der Korrelationen zur Expression der Biomarker. Alle Parameter wurden auf Signifikanz und multivariate Zusammenhänge untersucht.
Eine Korrelation zwischen MAGE-A Antigenen und HIF-1α Antigenen in oralen PECA ist via Bürstenzytologie nachweisbar.
Durch eine hohe Spezifität und Sensitivität ist die Bürstenbiopsie in Kombination mit einem Biomarkernachweis als Methode geeignet, um alltägliche, harmlos erscheinende Mundschleimhautveränderungen zu untersuchen und auszuschließen, dass sich hinter ihnen eine Präkanzerose oder ein Karzinom im Frühstadium verbergen kann. Die Bürstenbiopsie kann als diagnostisches Hilfsmittel bei der Früherkennung oraler Karzinome fungieren.
Mineral bone cements were actually not developed for their application as bone-bonding agents, but as bone void fillers. In particular, calcium phosphate cements (CPC) are considered to be unsuitable for that application, particularly under moist conditions. Here, we showed the ex vivo ability of different magnesium phosphate cements (MPC) to adhere on bovine cortical bone substrates. The cements were obtained from a mixture of farringtonite (Mg\(_3\)(PO\(_4\))\(_2\)) with different amounts of phytic acid (C\(_6\)H\(_{18}\)O\(_{24}\)P\(_6\), inositol hexaphosphate, IP6), whereas cement setting occurred by a chelation reaction between Mg\(^{2+}\) ions and IP6. We were able to show that cements with 25% IP6 and a powder-to-liquid ratio (PLR) of 2.0 g/mL resulted in shear strengths of 0.81 ± 0.12 MPa on bone even after 7 d storage in aqueous conditions. The samples showed a mixed adhesive–cohesive failure with cement residues on the bone surface as indicated by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray analysis. The presented material demonstrated appropriate bonding characteristics, which could enable a broadening of the mineral bone cements’ application field to bone adhesives
Mit einer weltweiten Inzidenz von etwa 600.000 Neuerkrankten pro Jahr gehört das orale Plattenepithelkarzinom zu den sechs häufigsten malignen Tumorerkrankungen des Menschen. Zur Behandlung operabler Tumoren der Stadien III-IVb hat sich hingegen die multimodale Therapie mit primär operativem Vorgehen, gegebenenfalls mit nachfolgender adjuvanter Radiatio beziehungsweise Radiochemotherapie, etabliert. Beim Vorhandensein von Fernmetastasen hingegen ist das Therapiekonzept als palliativ einzustufen. Während sich für die adjuvante, kurativ intendierte Radiochemotherapie die Verwendung von Cisplatin oder cisplatinhaltiger Wirkstoffe etabliert hat, stellen seit einigen Jahren selektive Wirkstoffe wie Nivolumab und Cetuximab eine Alternative zur Cisplatin-Anwendung im palliativen Setting dar. Für die medikamentöse Therapie des fortgeschrittenen oralen Plattenepithelkarzinoms scheinen daher neue rationale Therapieansätze notwendig zu sein. Besonders ein hohes Maß an Toxizität sowie die individuelle Resistenzbildung vermögen den Therapieerfolg der herkömmlichen Chemotherapie zu kompromittieren. Spezifisch wirksame sogenannte "targeted agents" binden RTK und blockieren somit die nachgeschaltete Signalkaskade. In der vorliegenden Studie kam es zur Anwendung der TKI Afatinib, Volasertib und Nintedanib in alleiniger Anwendung sowie Kombinationstherapie mit Cisplatin und dem Smac-mimetic LCL-161. Die Analyse der Wirksamkeit oben genannter Stoffe erfolgte durch eine In-vitro-Evaluation an fünf Zelllinien des humanen Plattenepithelkarzinoms der Kopf- und Halsregion. Nach semiquantitativem Expressionsnachweis der Zielstrukturen erfolgte die Stimulation der Zellen mittels spezifischer Verdünnungsreihen in Mono- und Kombinationstherapie. Folgend wurden auf der Basis von Zellzahlanalysen, Kristallviolettassays und der Erstellung von Dosis-Wirkungskurven zelllinienspezifische IC50- beziehungsweise IC20-Werte ermittelt, statistisch ausgewertet und miteinander verglichen.
Die Anwendung von Afatinib in Monotherapie zeigte in der vorliegenden Studie keine signifikant erhöhte Zytoreduktion im Vergleich zur alleinigen Anwendung von Cisplatin. Auch ein Zusatz von Cisplatin zur Anwendung ergab keinen erwarteten synergistischen Effekt.
Die Anwendung von Nintedanib in Monotherapie zeigte in der Analyse keine signifikanten Vorteile gegenüber einer alleinigen Cisplatinanwendung. Auf der Basis der Ergebnisse der vorausgegangenen Expressionsanalysen scheint der FGFR-2 eine übergeordnete Rolle zu spielen, da hier partiell von einer verstärkten Wirksamkeit auszugehen ist. Weiterhin scheint gegenüber selektiven Angiogeneseinhibitoren kein Vorteil für Nintedanib zu bestehen. Betrachtet man die Kombinationsanwendung von Nintedanib mit Cisplatin so fallen sowohl synergistische wie auch partiell antagonistische Effekte im Vergleich zur Cisplatin-Monotherapie auf. Diese können durch die heterogene Expression der Zielstrukturen allein nicht erklärt werden, sodass hier weiterführende Untersuchungen sinnvoll wären.
Bei der Anwendung von Volasertib konnte für alle Zelllinien eine sehr deutliche Zytoreduktion erzielt werden, was durch generell erhöhte Expressionsraten erklärbar scheint. Sie manifestierte sich zudem in deutlich erniedrigten mittleren inhibitorischen Konzentrationen der Monotherapie gegenüber einer alleinigen Cisplatin-Anwendung. Betrachtet man die Kombinationsanwendung von Volasertib mit Cisplatin imponierten für alle Zelllinien erstaunlicherweise sogar schlechtere Ansprechraten verglichen mit der Volasertib-Monotherapie. Hier könnte man von einer inhibierenden Wechselwirkung der Wirkstoffe ausgehen. Diese Tatsache macht weiterführende Untersuchung zur Anwendung von Volasertib in Monotherapie attraktiver als die jeweilige Kombinationsanwendung.
Die Kombinationsanwendungen von LCL-161 mit Afatinib beziehungsweise Volasertib wiesen keine signifikant erhöhten zytoreduktiven Effekte auf. Hingegen waren die Untersuchungsergebnisse der Kombinationsanwendung des verwendeten Smac-Analogons und Nintedanib bemerkenswert. In vier von fünf Zelllinien sorgte ein LCL-161-Zusatz für eine signifikant erhöhte Zytoreduktion. Eine zusätzlich zur Angiogeneseinhibition durch Nintedanib induzierte Apoptoseinduktion in Kombination mit der Apoptosesensibilisierung durch LCL-161 könnte eine mögliche Erklärung dieser Beobachtung darstellen.
Aufgrund der sehr heterogenen Ergebnisse dieser Studie mit partiell synergistischen aber auch antagonistischen Effekten lässt sich schlussfolgern, dass alle drei verwendeten TKI aktuell keine vielversprechende Alternative zu der herkömmlichen Chemotherapie darstellen. Diese Heterogenität verdeutlicht auch, dass die Suche nach individuellen, zielgerichteten medikamentösen Therapieansätzen essenziell bleibt. Hierbei könnten Smac-Analoge ein vielversprechendes Feld weiterführender experimenteller und klinischer Studien eröffnen.
Zielsetzung dieser Studie ist es, die unterschiedlichen Staging-Untersuchungen MRT der Kopf-Hals-Region, PET/CT des Körperstammes inklusive eines diagnostischen CTs der Kopf-Hals-Region zur Detektion des Primärtumors in der Mundhöhle hinsichtlich ihrer Sensitivität zu untersuchen. Da Patienten mit Mundhöhlenkarzinomen auch an einem simultanen Zweitkarzinom erkranken können, liegt es nahe, beim gleichen Patientenkollektiv die Sensitivität und Spezifität der PET/CT und der endoskopischen Untersuchung der oberen Luft- und Speisewege zum Ausschluss eines Zweitmalignoms im oberen Aerodigestivtrakt zu berechnen und somit zu vergleichen. Der Goldstandart für den Primärtumor war der pathologische Befund. Der Goldstandart für das Zweitkarzinom wurde aus pathologischem Befund, bildgebendem Follow-up und Konsensusinterpretation unter Kenntnis aller verfügbaren Patientendaten definiert. Der Vergleich PET/CT und MRT beim Erkennen des Primärtumors und der Vergleich PET/CT und endoskopische Untersuchung beim Erkennen von etwaigen Zweitkarzinomen im ODAT soll die Untersuchungen qualifizieren und somit den Nutzen dieser Untersuchungen im Staging zeigen. Die Werte der Gütekriterien basieren auf den erhobenen Daten der schriftlichen Befundberichte der jeweiligen Untersuchung und zeigen somit einen unverfälschten Blick auf den Klinikalltag.
Die Zellen des Multiplen Myeloms (MM) zeichnen sich durch eine klonale Heterogenität aus, die eine kurative Therapie erschwert und zu Resistenzen gegenüber Medikamenten führt. Neue Substanzen, wie die Smac Mimetics Birinapant, BV6 und LCL161, sollen durch Nachahmung des in der Krebszelle reduziert vorkommenden Gegenspielers (SMAC/Diablo) der Apoptose-Inhibitoren (IAPs) die Apoptose der entarteten Zellen induzieren. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirksamkeit der Smac Mimetics Birinapant, BV6 und LCL161 und der Zytostatika Docetaxel und Paclitaxel auf 10 humane MM-Zellen in vitro untersucht. Es konnte bei einigen Zelllinien ein synergetischer Effekt auf die Reduktion der Zellzahl in einer Kombinationstherapie mit den Smac Mimetics und den Zytostatika nachgewiesen und teilweise Resistenzen überwunden werden. Weitere Forschungsarbeit zu Kombinationstherapien mit Smac Mimetics sollen deren Rolle und klinischen Nutzen in einer Therapiemöglichkeit bei rezidivierenden und refraktären MM-Patienten untersuchen.
Die Aktivierung des HGF/c-Met-Signalweges wird unter anderem seit längerer Zeit als verantwortlicher Mechanismus für die Entwicklung von Resistenzen gegen den EGF-Rezeptor gerichteter Medikamente diskutiert. In verschiedenen Studien konnte die klinische Bedeutung des HGF/c-Met-Signalwegs belegt werden.
In der jüngeren Vergangenheit konzentriert sich die Forschung immer mehr auf das Tumormikromilieu und dessen Einfluss auf die Tumorprogression. So konnte gezeigt werden, dass erhöhte Laktatwerte, resultierend aus einer gesteigerten Glykolyse, zytotoxische T-Zellen inhibieren.
Es wurden vier etablierte Zelllinien des oralen Plattenepithelkarzinoms sowie eine Zelllinie eines Mukoepidermoidkarzinom verwendet, um den Einfluss von HGF und des Tyrosinkinaseinhibitors Foretinib auf den Glukosemetabolismus zu prüfen.
Bei allen Zelllinien konnte der c-Met-Rezeptor nachgewiesen werden. Ebenso konnte in einem ELISA belegt werden, dass die Zelllinien selbst kein HFG produzieren.
Es wurden proliferationsfördernde Effekte für HGF sowie zytotoxische Effekte durch Foretinib aufgezeigt. Ferner konnte der proliferationsfördernde Effekt durch HGF durch die Behandlung mit Foretinib aufgehoben werden.
Im RT-PCR-Verfahren wurden die Auswirkungen auf die Transkription verschiedener Gene, die für wichtige Enzyme des Glukosemetabolismus kodieren, nach der Stimulation mit HGF sowie der Inhibition mit Foretinib untersucht. Es konnten substanzielle Veränderungen in der Expression einzelner Gene nachgewiesen werden. Zelllinienübergreifend konnte allerdings keine verstärkte bzw. verminderte Transkription durch die Behandlung mit HGF bzw. Foretinib nachgewiesen werden. Die Ergebnisse lassen auf die Komplexität der Regulierung des Glukosemetabolismus schließen.
In der Durchflusszytometrie konnte gezeigt werden, dass eine Behandlung mit HGF nicht zu einer Zunahme des GLUT1 in der Zellmembran führt, wohingegen eine Behandlung mit Foretinib mit einer gesteigerten Menge von GLUT1 einhergeht. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit belegen einen Einfluss des HGF/c-Met-Signalwegs auf den Glukosemetabolismus bei Zelllinien des oralen Plattenepithelkarzinoms.
Zusammenfassung und Ziele:
Der lagerungsbedingte Plagiocephalus (LP) ist die häufigste Schädeldeformitäten im Säuglingsalter. Es existiert eine Vielzahl unterschiedlicher zweidimensionaler und dreidimensionaler Messungen und Messmethoden zur Erfassung des Schweregrades eines LP. Die uneinheitliche Durchführung dieser verschiedenen Messungen führt zu einer mangelnden Vergleichbarkeit der Ergebnisse in der Literatur und erschwert den wissenschaftlichen Diskurs. Außerdem wird bei Durchführung von linearen Messungen der kindliche Schädel als dreidimensionales Objekt auf eine zweidimensionale Messung reduziert und nach Aufassung des Autors nur unzureichend abgebildet. Daher wurden im Rahmen der vorliegenden Studie bereits gebräuchliche Parameter kritisch evaluiert und neu entwickelte dreidimensionale Parameter qualitativ überprüft. Zudem soll anhand eines dreidimensionalen Parameters eine neue Klassifikation zur Erfassung des Schweregrades eines LP erstellt werden.
Methoden:
In der Studie wurden in der Patientengruppe 210 Kinder mit einem mittleren Alter von 6.5 ± 1,9 Monaten untersucht. 119 Kinder zeigten eine moderate Asymmetrie (CVA 3-12 mm) und 91 Kinder eine schwere Asymmetrie (CVA > 12 mm)
Die Kontrollgruppe bestand aus 50 Kindern mit einem mittleren Alter von 6.4 ± 0.6 Monaten (CVA < 3mm)
Von allen Probanden wurde ein Scan des kindlichen Schädels mittels non-invasiver 3D Stereophotogrametrie durchgeführt, sowie eine klinische Untersuchung und händische Kephalometrie mittels Präzisionsbeckenzirkel vorgenommen. Nach Auswertung der Scans durch geeignete Analysesoftware wurden insgesamt 12 Parameter untersucht.
Ergebnisse:
Bei den ROC Analysen für den Vergleich der Gruppen „kein Plagiocephalus“ zu „moderater und schwerer Plagiocephalus“ erreichen die Parameter 30°Diagonalendifferenz und Iln(Q4Q2/Q3Q1)I den max. AUC 1. Der Parameter „Asymmetrie“ (Händische Messung) erreicht einen AUC von 0,991. Den niedrgisten Wert zeigt der Parameter ACAI (AUC 0,694).
Für den Vergleich der Gruppen „kein + moderater Plagiocephalus“ zu „schwerer Plagiocephalus“ erreicht der Parameter 30°Diagnonalendifferenz den max. Wert 1. Der Parameter Iln(Q4Q2/Q3Q1)I erreicht einen AUC von 0,986. Den niedrigsten Wert zeigt der Parameter „Cranial Index“ (AUC 0,551)
Nach Neueinteilung der Probandengruppe anhand der errechneten Schwellenwerte für den Volumenparameters Iln(Q4Q2/Q3Q1)I wächst die Kontrollgruppe um ein Kind und die Gruppe „schwere Asymmetrie“ um acht Kinder an. Die Gruppe „moderate Asymmetrie“ reduziert sich um ingesamt neun Kinder.
Schlussfolgerung:
Ein großes Problem bei der Klassifikation des LP besteht in der Vielzahl an unterschiedlichen Messmethoden und Messverfahren, wobei die Mehrzahl der Klassifizierungsversuche auf zweidimensionalen Messmethoden beruhen. Der entwickelte, dreidimensionale Volumenparameter Iln(Q4Q2/Q3Q1)I ist sehr gut zur Klassifizierung des LP geeignet und zeigt gute Vergleichbarkeit mit dem bisherigen Goldstandard. Bisher existierte keine dreidimensionale Klassifikation einer lagerungsbedingten Schädelasymmetrie, was in der vorliegenden Arbeit erstmalig erreicht wurde.
Inflammation is a central aspect of tumour biology and can contribute significantly to both the origination and progression of tumours. The NFκB pathway is one of the most important signal transduction pathways in inflammation and is, therefore, an excellent target for cancer therapy. In this work, we examined the influence of four NFκB inhibitors — Cortisol, MLN4924, QNZ and TPCA1 — on proliferation, inflammation and sensitisation to apoptosis mediated by the death ligand FasL in the HNSCC cell lines PCI1, PCI9, PCI13, PCI52 and SCC25 and in the human dermal keratinocyte cell line HaCaT. We found that the selection of the inhibitor is critical to ensure that cells do not respond by inducing counteracting activities in the context of cancer therapy, e.g., the extreme IL-8 induction mediated by MLN4924 or FasL resistance mediated by Cortisol. However, TPCA1 was qualified by this in vitro study as an excellent therapeutic mediator in HNSCC by four positive qualities: (1) proliferation was inhibited at low μM-range concentrations; (2) TNFα-induced IL-8 secretion was blocked; (3) HNSCC cells were sensitized to TNFα-induced cell death; and (4) FasL-mediated apoptosis was not disrupted.
Background
The spectrum of indications for the use of membranes and scaffolds in the field of oral and maxillofacial surgery includes, amongst others, guided bone regeneration (GBR). Currently available membrane systems face certain disadvantages such as difficult clinical handling, inconsistent degradation, undirected cell growth and a lack of stability that often complicate their application. Therefore, new membranes which can overcome these issues are of great interest in this field.
Methods
In this pilot study, we investigated polycaprolactone (PCL) scaffolds intended to enhance oral wound healing by means of melt electrospinning writing (MEW), which allowed for three-dimensional (3D) printing of micron scale fibers and very exact fiber placement. A singular set of box-shaped scaffolds of different sizes consisting of medical-grade PCL was examined and the scaffolds’ morphology was evaluated via scanning electron microscopy (SEM). Each prototype sample with box sizes of 225 μm, 300 μm, 375 μm, 450 μm and 500 μm was assessed for cytotoxicity and cell growth by seeding each scaffold with human osteoblast-like cell line MG63.
Results
All scaffolds demonstrated good cytocompatibility according to cell viability, protein concentration, and cell number. SEM analysis revealed an exact fiber placement of the MEW scaffolds and the growth of viable MG63 cells on them. For the examined box-shaped scaffolds with pore sizes between 225 μm and 500 μm, a preferred box size for initial osteoblast attachment could not be found.
Conclusions
These well-defined 3D scaffolds consisting of medical-grade materials optimized for cell attachment and cell growth hold the key to a promising new approach in GBR in oral and maxillofacial surgery.
Mutationen und Expressionsänderungen im Bereich der Rezeptortyrosinkinasen (RTK) sind Bestandteil der Pathogenese des oralen Plattenepithelkarzinoms (PEC). Insbesondere die Überexpression des epidermal growth factor receptor (EGFR) ist mit 90 % die am häufigsten auftretende Veränderung, jedoch zeigen auf diese Mutationen zielgerichtete Therapie-Formen nicht die gewünschten Erfolge. Angesichts der sich schnell entwickelnden Platinresistenzen und der schlechten 5-Jahre-Überlebensrate von 55–60 %, scheint die Identifikation innovativer Therapieregime durch Kombinationstherapien mittels Tyrosinkinaseinhibitoren (TKI) ein möglicher Ansatz.
Die vorliegende Untersuchung sollte die Wirksamkeit von Lapatinib, Pazopanib, Trametinib, Dabrafenib und in der Monotherapie sowie in Kombination mit herkömmlichen Zytostatika 5-Fluorouracil (5-FU) und Cisplatin auf das orale PEC untersuchen. Alle Versuche wurden dabei an humanen Plattenepithelkarzinomzelllinien (PC1-1, PC13-1, PC52, SCC9 und SCC68) durchgeführt.
Die einzelnen Zelllinien zeigten differentielle Ansprechraten bezüglich der applizierten Mono- und Kombinationstherapien, sowie unterschiedliche RTK Expressionen. Ein direktes Verhältnis zwischen Wirkpotential der untersuchten TKI und Rezeptorexpression scheint nicht zu bestehen. Die TKI konnten in allen Zelllinien eine Zellreduktion hervorrufen. Besonders sensibel reagierten die Zellen auf EGF-Inhibitoren (Lapatinib und Trametinib). Lapatinib ist mit einer kumulativen IC50 von 15,69 µM der wirkungsstärkste TKI in der Monotherapie, gefolgt von Trametinib (17,71 µM), Pazopanib (108,47 µM) und Dabrafenib (152,18 µM). Eine Überlegenheit von Pazopanib als multi-targeted TKI gegenüber der single-targeted therapy konnte nicht dargestellt werden. Dabrafenib wurde primär aufgrund des targets als Kontrolle in die Arbeit mit einbezogen und zeigte eine erwartete mäßige Wirkung bei allen Tumorzelllinien. Zusammenfassend liegen die ermittelten inhibitorischen Konzentrationen der Monotherapie teilweise massiv über denen der herkömmlichen Chemotherapeutika. Dieser Sachverhalt könnte auf die Aktivität alternativer Signalkaskaden und/oder die wesentliche Heterogenität des Tumors zurückzuführen sein.
Ähnliche Ergebnisse zeigten sich für die Kombinationstherapie mit Cisplatin. Auch hier scheinen die EGFR-Inhibitoren Lapatinib und Trametinib aufgrund einer niedrigen IC50 überlegen zu sein. In der Kombinationstherapie mit Cisplatin zeigt Trametinib sogar mit einer kumulativen IC50 von 18,66 µM ein stärkeres inhibitorisches Potential als Lapatinib (38,45 µM). Jedoch wird bei näherer Betrachtung deutlich, dass Kombinationen mit Cisplatin ausschließlich in den Versuchsreihen mit Dabrafenib und Lapatinib eine Verbesserung bezüglich der max. Zellzahlreduktion ergaben. Ursache könnte unter anderem der Einfluss von ATP-binding cassette (ABC)-Transportern sein, welche Cisplatin als Substrat haben. Das gleiche Bild zeigt sich für die Kombination mit 5-FU, sodass sich an der Reihenfolge der TKI nichts ändert, allerdings Dabrafenib von der Kombination erneut am meisten profitiert. Additive Effekte mit 5-FU konnten für zwei von fünf Zelllinien mit Trametinib und für eine von fünf Zelllinien mit Dabrafenib und Lapatinib festgestellt werden.
Die hohen Erwartungen an die targeted therapy durch die Inhibition verschiedener Tyrosinkinasen im oralen PEC konnte in der vorliegenden Arbeit nicht bestätigt werden. Vielmehr scheinen diese ihre Limitation in der Komplexität des Tumors zu finden, was sich auch in nur leichten additiven Effekten in den untersuchten Kombinationstherapien mit herkömmlichen Chemotherapeutika wiederspiegelt. Weitere Studien scheinen nur wenig sinnvoll. Jedoch zeigen andere Vertreter der zielgerichteten Therapie, die Substanzklassen der second mitochondria-derived activator of caspase (SMAC)-mimetics vielversprechende Ergebnisse in ersten eigenen Zelllinienversuchen, so dass eine Fortführung dieser sinnvoller erscheint.