Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie (ab 2004)
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Sonstige beteiligte Institutionen
- Zentrallabor, Universitätsklinikum Würzburg (2)
- Apotheke, Universitätsklinikum Würzburg (1)
- Department of Medicinal Chemistry, University of Vienna, Althanstraße 14, 1090 Vienna, Austria (1)
- Department of Pharmaceutical Technology and Biopharmaceutics, University of Vienna, Althanstraße 14, 1090 Vienna, Austria (1)
- EMBL Mouse Biology Unit, Monterotondo, Italien (1)
- Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (ZIKF), Würzburg (1)
- Klinik für Anästhesiologie, Universität Mainz (1)
- Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie des Universitätsklinikums Würzburg (1)
- Klinikum Fulda gAG (1)
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In Vitro Toxizität der Nanopartikel Graphen und Siliciumdioxid für die Medikamentenapplikation
(2023)
Graphen und Siliciumdioxid Nanopartikel sind als Trägersubstanz für Medikamente beim Drug Targeting von Interesse. Diese Arbeit ist eine toxikologische Untersuchung der Nanopartikel Graphen und Siliciumdioxid im Zellmodell. Dabei wurden Graphen Nanopartikel mit einer Dicke von 6 bis 8 nm und einer Breite von 15 µm verwendet. Die verwendeten Siliciumdioxid Nanopartikel waren kugelförmig und porös mit einer Partikel-Größe von 5 bis 20 nm. Die dosisabhängige Toxizität (Konzentrationen 0,01 mg/ml, 0,1 mg/ml und 1 mg/ml, Inkubation über 24 Stunden) gegenüber 5 verschiedenen Zelllinien (cerebEND, Caco-2, Hep G2, HEK-293, H441) wurde geprüft. Dabei kamen Zellviabilitätstests (CellTiter-Glo Assay, EZ4U-Test) zum Einsatz. Zudem wurde mit den Apoptose-Markern Bax und Caspase-3 auf Gen- und Proteinebene (Polymerasekettenreaktion und Western Blot) überprüft, ob eine Apoptose eingeleitet wurde.
Zur Untersuchung der Zellviabilität wurde der CellTiter-Glo Assay verwendet. Für Graphen Nanopartikel zeigte sich ab einer Konzentration von 1 mg/ml bei den Zelllinien HEK-293 und H441 ein statistisch signifikanter Abfall der Zellviabilität. CerebEND und Hep G2 Zellen reagierten auf Graphen Nanopartikel ab einer Konzentration von 1 mg/ml ebenfalls mit einem deutlichen Abfall der Zellviabilität, diese Ergebnisse waren jedoch nicht statistisch signifikant. Die Zelllinie Caco-2 zeigte sich von den Graphen Nanopartikeln unbeeindruckt, es kam zu keiner statistisch signifikanten Veränderung der Zellviabilität. Siliciumdioxid Nanopartikel bewirkten ab einer Konzentration von 1 mg/ml einen statistisch signifikanten Abfall der Zellviabilität bei den Zelllinien cerebEND, HEK-293 und H441. HepG2 Zellen zeigten bei 1 mg/ml Siliciumdioxid einen deutlichen aber statistisch nicht signifikanten Abfall der Zellviabilität. Die Zelllinie Caco-2 erwies sich auch bei Siliciumdioxid Nanopartikel als äußerst robust und zeigte keine statistisch signifikanten Veränderungen der Zellviabilität.
Messungen der Zellviabilität auf Grundlage von Adsorptionsmessung, wie beim EZ4U-Test, hatten sich als ungeeignet erwiesen, da die Eigenfarbe der Nanopartikel Graphen und Siliciumdioxid mit dieser Messung interferierte.
Zudem wurde geprüft, ob die bei einem Teil der Zelllinien eingetretene toxische Wirkung der Nanopartikel ab einer Konzentration von 1 mg/ml durch Nekrose oder durch Apoptose zustande kam. Die Polymerasekettenreaktion zeigte mit einer einzigen Ausnahme keine statistisch signifikante Erhöhung der Genexpression für Bax und Caspase-3 und gab somit auch keine Hinweise auf die Einleitung einer Apoptose. Im Western Blot zeigte sich keine statistisch signifikante Erhöhung der Proteinexpression von Bax und Caspase-3. Zudem konnte im Western Blot auch keine aktivierte Caspase-3 nachgewiesen werden. Somit lagen auf Grundlage von Polymerasekettenreaktion und Western Blot keine Hinweise auf das Eintreten einer Apoptose vor. Die toxische Wirkung der Nanopartikel Graphen und Siliciumdioxid, die bei einem Teil der Zelllinien ab einer Konzentration von 1 mg/ml nachgewiesen werden konnte, beruhte demnach auf Nekrose.
PONV ist eine häufige und für Patient*innen belastende Nebenwirkung nach einer Allgemeinanästhesie. Trotz der Vielzahl an Studien zu den zahlreichen antiemetischen Medikamenten gibt es bisher keinen Überblick über die Effizienz und Sicherheit all dieser Medikamente. Im Rahmen des Cochrane-Reviews „Drugs for preventing postoperative nausea and vomiting in adults after general anaesthesia: a network meta-analysis“ wurden RCTs zur Prävention von PONV nach Allgemeinanästhesie bei Erwachsenen gesucht. Zu den primären Endpunkten gehörten Erbrechen 0-24 Stunden, schwere unerwünschte Ereignisse und unerwünschte Ereignisse, zu den sekundären Endpunkten Substanz-spezifische Nebenwirkungen, frühes und spätes postoperatives Erbrechen, Übelkeit und vollständiger Behandlungserfolg. In dieser Dissertation wurden die Vergleiche mit mindestens zehn Studien auf das Vorliegen eines Publikationsbias überprüft. Die Beurteilung des Publikationsbias erfolgte unter Anwendung verschiedener Tests (Funnel Plots, contour-enhanced Funnel Plot, Arcsine Test, Trim-and-Fill-Methode). Bei sieben von den 64 analysierten Vergleichen wurde der Verdacht auf einen Publikationsbias gestellt. Für den primären Endpunkt Erbrechen 0-24 Stunden wurde bei zwei Vergleichen (Droperidol vs. Placebo und Metoclopramid vs. Ondansetron) ein Publikationsbias vermutet, für die sekundären Endpunkte Übelkeit bei drei Vergleichen (Tropisetron vs. Placebo, Dexamethason-Ondansetron vs. Dexamethason, Dexamethason-Ondansetron vs. Ondansetron) und für den vollständigen Behandlungserfolg bei zwei Vergleichen (Droperidol vs. Placebo, Ondansetron vs. Placebo). Die Effektschätzer der restlichen 54 Vergleiche sind hinsichtlich der klinischen Relevanz robust und eine Verzerrung durch einen Publikationsbias wurde nicht vermutet.
Hintergrund
Die Versorgung Schwerverletzter setzt das zügige Erkennen
lebensbedrohlicher Verletzungen und deren Priorisierung voraus. Hierzu verfügt
das Universitätsklinikum Würzburg seit 2018 über ein Doppelschockraumkonzept mit
Ganzkörper-CT, fahrbarer CT-Gantry und einer mobilen Schutzwand, wodurch zwei
Personen nahezu simultan behandelt werden können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit
war zum Einen mögliche Spezifika von simultan versorgten Patienten und Patientinnen
zu identifizieren und zum Anderen die Evaluation möglicher Unterschiede in der Qualität
der Versorgung in einem Doppel- und einem Einzelschockraum, insbesondere der Zeit
bis zur CT-Bildgebung und bis zum Beginn operativer Maßnahmen.
Methodik Im Rahmen einer retrospektiven Untersuchung wurden die Patientendaten
aller Schockraumaufnahmen des Universitätsklinikums Würzburg vom 1. Mai 2019 bis
zum 29. April 2020 analysiert. Die Datensätze wurden bei einer simultanen Versorgung
im Schockraum der Doppelschockraumgruppe (Gruppe 1) und bei einer alleinigen
Versorgung der Einzelschockraumgruppe (Gruppe 2) zugeordnet.
Ergebnisse 10,9 % aller Schockraumaufnahmen wurden simultan im Schockraum
versorgt (46 von 423). Personen aus Gruppe 1 verunglückten häufiger bei PKW-Unfällen
(47,8 % vs. 19,6 %; p < 0,05). Keine Unterschiede fanden sich bezüglich Alter,
Geschlecht, ASA, ISS und präklinischer Versorgung. Die Klinik bei der Aufnahme
unterschied sich nicht bezüglich A-, B-, C- und D-Problemen, allerdings litten Personen
aus Gruppe 1 häufiger unter Schmerzen (hier als E-Problem nach ATLS klassifiziert)
(45,7 % vs. 29,2 %; p < 0,05). Die Versorgung im Schockraum (Instrumentierung,
Medikamentenapplikation, Transfusion) ergab keine relevanten Unterschiede.
Insbesondere zeigte sich keine klinisch relevante Verzögerung bei simultan versorgten
Patienten und Patientinnen bis zur CT-Bildgebung oder dem Beginn operativer
Maßnahmen (tCT: 8 vs. 6 min (Gruppe 1 vs. Gruppe 2), p < 0,05; tOP: 99 vs. 90 min
(Gruppe 1 vs. Gruppe 2), p < 0,05). Auch das Outcome in beiden Gruppen war
vergleichbar.
Diskussion Die simultane Versorgung zweier Schwerverletzter stellt hohe
Anforderungen an Personal, Ausstattung und Organisation. Das in dieser Arbeit
untersuchte Doppelschockraumkonzept kann auch bei simultan versorgten Patienten
und Patientinnen eine bestmögliche Versorgung auf individualmedizinischem Niveau
gewährleistet werden.
Background: Phenprocoumon has been used as an oral anticoagulant in patients with thromboembolic disease for more than 40 years. So far its pharmacokinetics have not been analyzed in emergency situations. Methods: Phenprocoumon-treated patients with major bleeding or urgent surgery were included in a prospective, observational registry. Phenprocoumon drug concentrations were analyzed in samples, collected as part of routine care using ultraperformance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Moreover, anticoagulant intensity and drug half-life (t1/2) were calculated. Results: 115 patients were included. Phenprocoumon levels declined over time with a half-life of 5.27 and 5.29 days in patients with major bleedings (n = 82) and with urgent surgery (n = 33). Baseline phenprocoumon levels were 2.2 times higher in the bleeding group compared to the surgery group (1.92 vs. 0.87 ng/mL, p < 0.0001). International normalized ratio (INR) values decreased rapidly during the first 24 h. In 27.6% of patients a rebound of INR (recurrent increase > 1.5) was observed which was associated with significantly increased bleeding rates (22% vs. 4.2% in patients with or without INR rebound, p = 0.012). Conclusions: In emergency situations, the long half-life of phenprocoumon may cause INR rebound and associated recurrent bleedings. Optimal management may need to include repeated vitamin K supplementation over days.
Background: Extracorporeal hemadsorption eliminates proinflammatory mediators in critically ill patients with hyperinflammation. The use of a pumpless extracorporeal hemadsorption technique allows its early usage prior to organ failure and the need for an additional medical device. In our animal model, we investigated the feasibility of pumpless extracorporeal hemadsorption over a wide range of mean arterial pressures (MAP). Methods: An arteriovenous shunt between the femoral artery and femoral vein was established in eight pigs. The hemadsorption devices were inserted into the shunt circulation; four pigs received CytoSorb\(^®\) and four Oxiris\(^®\) hemadsorbers. Extracorporeal blood flow was measured in a range between mean arterial pressures of 45–85 mmHg. Mean arterial pressures were preset using intravenous infusions of noradrenaline, urapidil, or increased sedatives. Results: Extracorporeal blood flows remained well above the minimum flows recommended by the manufacturers throughout all MAP steps for both devices. Linear regression resulted in CytoSorb\(^®\) blood flow [mL/min] = 4.226 × MAP [mmHg] − 3.496 (R-square 0.8133) and Oxiris\(^®\) blood flow [mL/min] = 3.267 × MAP [mmHg] + 57.63 (R-square 0.8708), respectively. Conclusion: Arteriovenous pumpless extracorporeal hemadsorption resulted in sufficient blood flows through both the CytoSorb\(^®\) and Oxiris\(^®\) devices over a wide range of mean arterial blood pressures and is likely an intriguing therapeutic option in the early phase of septic shock or hyperinflammatory syndromes.
Alzheimer’s disease (AD), the most common cause of dementia in the elderly, is a neurodegenerative disorder associated with neurovascular dysfunction, cognitive decline, and the accumulation of amyloid β peptide (Aβ) in the brain and tau-related lesions in neurons termed neurofibrillary tangles (NFTs). Aβ deposits and NFT formation are the central pathological hallmarks in AD brains, and the majority of AD cases have been shown to exhibit a complex combination of systemic comorbidities. While AD is the foremost common cause of dementia in the elderly, age-related hearing loss (ARHL) is the most predominant sensory deficit in the elderly. During aging, chronic inflammation and resulting endothelial dysfunction have been described and might be key contributors to AD; we discuss an intriguing possible link between inner ear strial microvascular pathology and blood–brain barrier pathology and present ARHL as a potentially modifiable and treatable risk factor for AD development. We present compelling evidence that ARHL might well be seen as an important risk factor in AD development: progressive hearing impairment, leading to social isolation, and its comorbidities, such as frailty, falls, and late-onset depression, link ARHL with cognitive decline and increased risk of dementia, rendering it tempting to speculate that ARHL might be a potential common molecular and pathological trigger for AD. Additionally, one could speculate that amyloid-beta might damage the blood–labyrinth barrier as it does to the blood–brain barrier, leading to ARHL pathology. Finally, there are options for the treatment of ARHL by targeted neurotrophic factor supplementation to the cochlea to improve cognitive outcomes; they can also prevent AD development and AD-related comorbidity in the future.
Alzheimer’s disease (AD) is considered a chronic and debilitating neurological illness that is increasingly impacting older-age populations. Some proteins, including clusterin (CLU or apolipoprotein J) transporter, can be linked to AD, causing oxidative stress. Therefore, its activity can affect various functions involving complement system inactivation, lipid transport, chaperone activity, neuronal transmission, and cellular survival pathways. This transporter is known to bind to the amyloid beta (Aβ) peptide, which is the major pathogenic factor of AD. On the other hand, this transporter is also active at the blood–brain barrier (BBB), a barrier that prevents harmful substances from entering and exiting the brain. Therefore, in this review, we discuss and emphasize the role of the CLU transporter and CLU-linked molecular mechanisms at the BBB interface in the pathogenesis of AD.
Cyclodextrins (CDs) are cyclic oligosaccharide structures that could be used for theranostic applications in personalized medicine. These compounds have been widely utilized not only for enhancing drug solubility, stability, and bioavailability but also for controlled and targeted delivery of small molecules. These compounds can be complexed with various biomolecules, such as peptides or proteins, via host-guest interactions. CDs are amphiphilic compounds with water-hating holes and water-absorbing surfaces. Architectures of CDs allow the drawing and preparation of CD-based polymers (CDbPs) with optimal pharmacokinetic and pharmacodynamic properties. These polymers can be cloaked with protein corona consisting of adsorbed plasma or extracellular proteins to improve nanoparticle biodistribution and half-life. Besides, CDs have become famous in applications ranging from biomedicine to environmental sciences. In this review, we emphasize ongoing research in biomedical fields using CD-based centered, pendant, and terminated polymers and their interactions with protein corona for theranostic applications. Overall, a perusal of information concerning this novel approach in biomedicine will help to implement this methodology based on host-guest interaction to improve therapeutic and diagnostic strategies.
Chronic stress, even stress of a moderate intensity related to daily life, is widely acknowledged to be a predisposing or precipitating factor in neuropsychiatric diseases. There is a clear relationship between disturbances induced by stressful stimuli, especially long-lasting stimuli, and cognitive deficits in rodent models of affective disorders. Regular physical activity has a positive effect on the central nervous system (CNS) functions, contributes to an improvement in mood and of cognitive abilities (including memory and learning), and is correlated with an increase in the expression of the neurotrophic factors and markers of synaptic plasticity as well as a reduction in the inflammatory factors. Studies published so far show that the energy challenge caused by physical exercise can affect the CNS by improving cellular bioenergetics, stimulating the processes responsible for the removal of damaged organelles and molecules, and attenuating inflammation processes. Regular physical activity brings another important benefit: increased stress robustness. The evidence from animal studies is that a sedentary lifestyle is associated with stress vulnerability, whereas a physically active lifestyle is associated with stress resilience. Here, we have performed a comprehensive PubMed Search Strategy for accomplishing an exhaustive literature review. In this review, we discuss the findings from experimental studies on the molecular and neurobiological mechanisms underlying the impact of exercise on brain resilience. A thorough understanding of the mechanisms underlying the neuroprotective potential of preconditioning exercise and of the role of exercise in stress resilience, among other things, may open further options for prevention and therapy in the treatment of CNS diseases.
In früheren Studien wurde gezeigt, dass durch eine mit FCA-induzierte Pfotenentzündung die Permeabilität für hydrophile Analgetika der kleinen Nerven am Entzündungsort zunimmt. In der vorliegenden Arbeit wurden spezifische Veränderungen von Barriereproteinen des Perineuriums und der Schwannschen Zellen und ihren Regulatoren nach intraplantarer Injektion von FCA lokal in die Hinterpfote und proximal am N. ischiadicus untersucht. Aus früheren Studien ist bekannt, dass vor allem Claudin-1 das Perineurium abdichtet. Daher konzentrierte sich die Arbeit auf Claudin-1 und einen möglichen Einfluss von Claudin-19 aus Schwannschen Zellen. Alle Untersuchungen erfolgten an Wister-Ratten.
Zwei Stunden bis 96 Stunden nach der FCA-Injektion in die Hinterpfote waren die Expression sowie die Immunreaktivität von Claudin-1 und die Expression von Claudin-19 im ipsilateralen proximalen Ischiasnerv unverändert. Zudem wurde keine Penetration des Farbstoffes EBA in das Endoneurium und in den Ischiasnerv nach ex vivo Applikation nachgewiesen, was auf eine gute Abdichtung des Perineuriums hinweist. In der entzündeten Pfote selbst allerdings nahm die Expression von Claudin-1 und Claudin-19 ab. Parallel dazu kam es zu einer starken Abnahme des Co-Transkriptionsfaktors β-Catenin in der Pfote, aber nicht im Nerven. β-Catenin steuert die Expression von Claudin-1. Die Behandlung mit einem GSK3 β-Inhibitor bremste die Herunterregulation von Claudin-1 24 Stunden nach der intraplantaren Injektion von FCA ins Hinterpfotengewebe und führte zu einem Wiederanstieg der Konzentration.
Daher kann abschließend festgehalten werden, dass eine periphere Entzündung zwar wie erwartet lokal die Barriere öffnet, es aber proximal nicht zu einer Barrierestörung kommt. Dies ist bei der Blut-Hirn-Schranke anders. Diese wird vermutlich über lösliche Faktoren bei Entzündung oder bei Nervenschäden, bei denen sich auch die Barriere im Spinalganglion verändert, durchlässiger.