610 Medizin und Gesundheit
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Hydrogele stehen als Material für den 3D-Biodruck zunehmend im Fokus aktueller Forschung, da sie aufgrund ihrer wasserhaltigen Struktur optimale Voraussetzungen für Anwendungen der Zellkultur aufweisen. Durch die Verarbeitung solcher Biotinten mittels additiver Fertigungstechniken der Biofabrikation erhofft man sich beschädigtes oder krankes Gewebe zu heilen oder zu ersetzen. Allerdings wird der Fortschritt in diesem Bereich durch einen Mangel an geeigneten Materialien gebremst, weshalb die Entwicklung neuer Biotinten von zentraler Bedeutung ist. Das Polymer GelAGE ist ein am Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe der Medizin und Zahnheilkunde der Universität Würzburg synthetisiertes Hydrogelsystem. Zu diesem über eine Thiol-En Reaktion vernetzenden Material stehen systematische Untersuchungen der für die in vitro Zellkultur relevanten Eigenschaften noch aus. Das Ziel dieser Arbeit war daher die biologische Evaluation von GelAGE und der Vergleich mit der Biotinte Alginat-Gelatine.
Zu diesem Zweck wurden L929-Zellen für 7 Tage in verschiedenen Hydrogelzusammensetzungen in vitro kultiviert. Um die zytokompatiblen Eigenschaften in den verschiedenen Versuchsgruppen zu untersuchen, wurden die Proben mittels der in vitro Testverfahren Live/Dead Färbung, DNA-Assay, CCK-8-Assay und Phalloidin-Färbung analysiert.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Herstellungsprotokoll für das Material GelAGE etabliert werden, welches eine Grundlage für die Durchführung weiterer biologischer Experimente bietet. Das Resultat der biologischen Untersuchungen war, dass das Polymer GelAGE als zytokompatibel bewertet werden kann, es jedoch nicht die Qualität des Alginat-Gelatine Hydrogelsystems aufweist. Allerdings konnten die Eigenschaften der GelAGE Proben teilweise durch eine Modifikation mit Humanem Plättchenlysat verbessert werden. Des Weiteren konnten deutliche Unterschiede in der Zell-Material- Interaktion zwischen den verschiedenen GelAGE Varianten nachgewiesen werden.
Im Rahmen der EFSD Studie erfolgt die Aufzeichnung von Blutzuckerdaten und Interpretation. Dabei erfolgte die Unterteilung in vier Therapiegruppen: Patienten mit reiner Insulintherapie, mit OAD-Therapie, mit einer Kombination aus Insulin und OAD-Therapie sowie mit einer diätetischen Therapie. Unterschieden wurde innerhalb der Therapiegruppen zwischen Dialysezeiten und dialysefreier Zeit. Die definierten Hypoglykämieintervalle (Hypoglykämie 51 bis 70 mg/dl, schwere Hypoglykämie ≤ 50 mg/dl) wurden in den verschiedenen Gruppen und Zeiten ausgewertet.
Insgesamt kam es während der Gesamtaufzeichnungszeit zu einem prozentual geringen zeitlichen Auftreten von Hypoglykämien sowohl während der Dialysezeit als auch während der dialysefreien Zeit. Die Therapiegruppen unterschieden sich deutlich in ihrer Gruppengröße. Durch die entsprechenden Vorerkrankungen besteht bereits ein deutlich erhöhtes Hypoglykämierisiko und damit erhöhtes Mortalitätsrisiko bei der untersuchten Patientenkohorte. Im Vergleich aller vier unterschiedenen Therapiegruppen ergab sich keine statistische Signifikanz bezüglich eines erhöhten Hypoglykämierisikos bei einer Therapiegruppe. Weder zeigte sich eine Signifikanz während der Dialyse noch in der dialysefreien Zeit. Auch in der Auswertung der HbA1c-Werte besteht eine breite Verteilung, sodass keine zuverlässige Aussage über eine Hypoglykämieneigung abgeleitet werden kann.
Die saure Sphingomyelinase (Asm) ist ein lysosomales Enzym, das sezerniert werden kann und die Reaktion von Sphingomyelin zu Ceramid und Phosphocholin katalysiert. Seine Funktion ist bedeutsam für die Aufrechterhaltung des zellulären Lipidstoffwechsels und für die Integrität der Plasmamembran. Enzymdefekte sind an der Pathogenese von Infektionen und zahlreichen Stoffwechselerkrankungen wie z.B. der Niemann-Pick-Krankheit, Diabetes mellitus Typ II und auch an der Entstehung psychischer Erkrankungen beteiligt.
Immunologisch bedeutsam ist, dass durch Hemmung der Asm mit trizyklischen Antidepressiva (TZA) oder Serotonin-Wiederaufnahme-Inhibitoren (SSRI) die Frequenz CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatorischer T-Zellen (Treg) der Maus erhöht wird. Grund für die Frequenzerhöhung ist jedoch nicht die Erhöhung der absoluten Treg-Zellzahl, sondern das selektive Sterben CD4+ CD25- Foxp3- konventioneller T-Zellen (Tconv). Erstaunlicherweise führt die Behandlung mit dem kompetitiven Asm-Inhibitor ARC39, einem Bisphosphonat, nicht zu diesem Effekt.
Es konnte gezeigt werden, dass IL-2 die regulatorischen T-Zellen vor dem durch Asm-Hemmung induziertem Zelltod schützt. In Abwesenheit von IL-2 gehen auch Treg-Zellen durch die Asm-Inhibition zugrunde. Treg-Zellen exprimieren konstitutiv CD25, den IL-2-Rezeptor, dessen α-Kette die Bindungsstelle von Interleukin-2 bildet. Die β- und γ-Kette des Rezeptors sind an der Bindung des Transkriptionsfaktors STAT5 beteiligt, das wiederum die Gentranskription von antiapoptotischen Proteinen wie bcl-2 und bcl-x sowie CD25 fördert. Dahingehend wurde versucht, den verantwortlichen Faktor für den Schutz von Treg-Zellen vor dem Zelltod in der IL-2-Signaltransduktion zu identifizieren. Der Transkriptionsfaktor STAT5 konnte hierbei ausgeschlossen werden. Weder die genetische Überexpression noch die Defizienz von STAT5 hatten Einfluss auf das T-Zell-Gleichgewicht. Die genauen molekularen Mechanismen der Treg-spezifischen IL-2-Protektion bleiben daher ungeklärt. Zu diskutieren sind der Einfluss von Zn2+-Ionen, Januskinasen und Mitgliedern der FoxO-Familie.
Die zugrundeliegende Hypothese, dass das spezifische Sterben konventioneller T-Zellen auf einer Erhöhung der lysosomalen Membranpermeabilität (LMP) besteht, woraufhin proapoptotisch wirksame Cathepsine ins Zytosol freigesetzt werden und Caspasen zur Auslösung von Apoptose führen, konnte nicht abschließend bestätigt werden. Jedoch wurde nachgewiesen, dass durch Inhibition von Cathepsinen das Sterben konventioneller T-Zellen in Abwesenheit von IL-2 verlangsamt wird. Eine Protektion der Tconv-Zellen durch Caspase-Inhibitoren kann nur bei hohen
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Konzentrationen des Inhibitors ZVAD bei gleichzeitig geringer Asm-Inhibitor-Konzentration erreicht werden. In Zusammenschau der Ergebnisse müssen weitere Formen des Zelltods neben der Apoptose, etwa eine durch Asm-Inhibition induzierte Ferroptose, in Erwägung gezogen werden.
Neben dem durch Asm-Inhibition erzeugten Lipidstress begünstigt das Vorliegen von hypoxischen Bedingungen die Induktion von Zelltod. Schon das alleinige Auftreten von Hypoxie ohne den Einfluss von Asm-Inhibitoren führt zu einer Treg-Frequenzerhöhung. Der Hypoxie-induzierte Faktor HIF-1α induziert die Expression von Foxp3, wodurch die Differenzierung und Suppressivität von CD4+ CD25+ Foxp3+ Treg-Zellen gefördert wird. Der Einfluss von Hypoxie spielt womöglich vor allem in der Tumortherapie eine entscheidende Rolle. HIF-1α regt hypoxische, nicht-vaskularisierte Tumorareale zur Neovaskularisation an und bremst durch die Frequenzerhöhung regulatorischer T-Zellen die eigene Immunabwehr. Ein Abbau des Transkriptionsfaktors HIF-1α stellt somit eine therapeutische Option in der Therapie solider Tumoren dar.
Abschließend lässt sich also festhalten, dass die relative Frequenzerhöhung regulatorischer T-Zellen durch Asm-Inhibition nicht durch Apoptose erklärt werden kann, sondern alternative Erklärungsmodelle wie z.B. die Ferroptose in Betracht gezogen werden müssen. Die Protektion CD25+ regulatorischer T-Zellen beruht auf der Wirkung von IL-2 und wird durch Hypoxie positiv beeinflusst. Eine genaue Identifizierung der für den Zelltod relevanten Mechanismen ist erforderlich, um sichere therapeutische Maßnahmen im Rahmen von Infektionen und Autoimmunkrankheiten zu etablieren.
Perikardpunktionen werden neben diagnostischen Anwendungen vor allem in Notfallsituationen, wie bei einer Perikardtamponade, eingesetzt und können dann lebensrettend sein. Unerfahrene Untersucher stellen hierbei aber einen wesent- lichen Faktor für Komplikationen oder den Behandlungserfolg dar.
Um die Perikardpunktion zu optimieren, wurde im Rahmen einer experimentellen Untersuchung die neue Technik unter Verwendung eines elektromagnetischen Nadel Tracking Systems validiert. Hierzu wurde zunächst ein Modell entwickelt um die Punktionsgenauigkeit des Systems abhängig von seinen Einflussgrößen möglichst exakt beurteilen zu können. Es zeigte sich, dass das Punktionsergebnis von mehreren Faktoren wie Punktionswinkel, -seite, Ultraschallebene, Abstand zum Ziel und Vorhandensein von Metallgegenständen abhängt.
Des Weiteren wurde ein realitätsnahes Perikardpunktionsmodell verwendet. An diesem Modell wurden Perikardergüsse unterschiedlicher Größe simuliert und anschließend Punktionen mit der Nadel durchgeführt. Im BluePhantomTM Modell wurden mithilfe des Nadel Tracking Systems von unerfahrenen Untersuchern Trefferquoten zwischen 80 und 100% erreicht, unabhängig von der Ergussgröße. Anatomisch orientierte Punktionen erreichten hingegen nur Trefferquoten zwischen 11 und 44% bei einer Ergussmenge von 250 ml (bzw. 60-80% bei 450 ml).
Das getestete Nadel Tracking System könnte somit zur Verbesserung der Perikardpunktionen beitragen. Für eine abschließende Bewertung ist eine Validierung der Methode unter klinischen Bedingungen möglich.
Eine chronische Infektion mit dem Hepatitis B Virus (HBV) ist ein wichtiges, jedoch vernachlässigtes Problem der globalen Gesundheit. Weltweit sind ungefähr 257 Millionen Personen chronisch mit dem Virus infiziert. Eine Impfung gegen diese Erkrankung ist seit 1982 verfügbar. Impfprogramme haben dort, wo die Impfung ausreichend verfügbar ist, einen durchschlagenden Erfolg in der Reduktion von chronischer Hepatitis B gezeigt. Es gibt jedoch Teile der Welt, in denen die Impfung nicht zu einem ausreichenden Schutz führt, da die Infektion schon vor der Gabe der ersten Impfdosis geschieht oder die Impfung nicht oder nur unvollständig verabreicht wird. In Ländern mit einer hohen Prävalenz von Hepatitis B wird das Virus vor allem von Müttern auf Kinder übertragen. Kinder, die sich innerhalb ihres ersten Lebensjahres infizieren, haben hohes Risiko eine chronische Infektion zu entwickeln. Tansania, mit einer Prävalenz der chronischen Hepatitis B von 7,2% in der Allgemeinbevölkerung, gilt als Hochendemiegebiet der Erkrankung.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) nennt in ihrer globalen Strategie zur Elimination von viralen Hepatitiden die Prävention von Mutter-Kind-Übertragung als eine zentrale Aufgabe. Das beinhaltet unter anderem die Testung von schwangeren Frauen und die Impfung von Neugeborenen gegen HBV innerhalb von 24 Stunden nach der Geburt. Diese Maßnahmen sind jedoch in Tansania nicht implementiert. Zudem lagen zum Durchführungszeitraum der Studie nur wenige Daten zu der Prävalenz von HBV in schwangeren Frauen vor.
Aus diesem Grund untersuchte die Studie die Prävalenz von Hepatitis B unter schwangeren Frauen in einem Krankenhaus der tertiären Versorgungsstufe in Mwanza, Tansania, sowie den sozio-ökonomischen Hintergrund und mögliche Risikofaktoren für eine Infektion seitens der Mütter. Ergänzend wurden verschiedene serologische und virologische Analysen des Blutes der Mütter und ihrer Kinder durchgeführt.
Platelet activation and thrombus formation have been implicated to be detrimental for intraportal pancreatic islet transplants. The platelet‐specific collagen receptor glycoprotein VI (GPVI) plays a key role in thrombosis through cellular activation and the subsequent release of secondary mediators. In aggregometry and in a microfluidic dynamic assay system modeling flow in the portal vein, pancreatic islets promoted platelet aggregation and triggered thrombus formation, respectively. While platelet GPVI deficiency did not affect the initiation of these events, it was found to destabilize platelet aggregates and thrombi in this process. Interestingly, while no major difference was detected in early thrombus formation after intraportal islet transplantation, genetic GPVI deficiency or acute anti‐GPVI treatment led to an inferior graft survival and function in both syngeneic mouse islet transplantation and xenogeneic human islet transplantation models. These results demonstrate that platelet GPVI signaling is indispensable in stable thrombus formation induced by pancreatic islets. GPVI deficiency resulted in thrombus destabilization and inferior islet engraftment indicating that thrombus formation is necessary for a successful intraportal islet transplantation in which platelets are active modulators.
Background
Platelets are small anucleate cells that circulate in the blood in a resting state but can be activated by external cues. In case of need, platelets from blood donors can be transfused. As an alternative source, platelets can be produced from induced pluripotent stem cells (iPSCs); however, recovered numbers are low.
Objectives
To optimize megakaryocyte (MK) and platelet output from murine iPSCs, we investigated overexpression of the transcription factors GATA‐binding factor 1 (GATA1); nuclear factor, erythroid 2; and pre–B‐cell leukemia transcription factor 1 (Pbx1) and a hyperactive variant of the small guanosine triphosphatase RhoA (RhoAhc).
Methods
To avoid off‐target effects, we generated iPSCs carrying the reverse tetracycline‐responsive transactivator M2 (rtTA‐M2) in the Rosa26 locus and expressed the factors from Tet‐inducible gammaretroviral vectors. Differentiation of iPSCs was initiated by embryoid body (EB) formation. After EB dissociation, early hematopoietic progenitors were enriched and cocultivated on OP9 feeder cells with thrombopoietin and stem cell factor to induce megakaryocyte (MK) differentiation.
Results
Overexpression of GATA1 and Pbx1 increased MK output 2‐ to 2.5‐fold and allowed prolonged collection of MK. Cytologic and ultrastructural analyses identified typical MK with enlarged cells, multilobulated nuclei, granule structures, and an internal membrane system. However, GATA1 and Pbx1 expression did not improve MK maturation or platelet release, although in vitro–generated platelets were functional in spreading on fibrinogen or collagen‐related peptide.
Conclusion
We demonstrate that the use of rtTA‐M2 transgenic iPSCs transduced with Tet‐inducible retroviral vectors allowed for gene expression at later time points during differentiation. With this strategy we could identify factors that increased in vitro MK production.
Inhibition of coronavirus (CoV)‐encoded papain‐like cysteine proteases (PL\(^{pro}\)) represents an attractive strategy to treat infections by these important human pathogens. Herein we report on structure‐activity relationships (SAR) of the noncovalent active‐site directed inhibitor (R)‐5‐amino‐2‐methyl‐N‐(1‐(naphthalen‐1‐yl)ethyl) benzamide (2 b), which is known to bind into the S3 and S4 pockets of the SARS‐CoV PL\(^{pro}\). Moreover, we report the discovery of isoindolines as a new class of potent PL\(^{pro}\) inhibitors. The studies also provide a deeper understanding of the binding modes of this inhibitor class. Importantly, the inhibitors were also confirmed to inhibit SARS‐CoV‐2 replication in cell culture suggesting that, due to the high structural similarities of the target proteases, inhibitors identified against SARS‐CoV PL\(^{pro}\) are valuable starting points for the development of new pan‐coronaviral inhibitors.
Deep phenotypical characterization of human CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) T cells by mass cytometry
(2021)
CD56\(^{+}\) T cells are a group of pro‐inflammatory CD3\(^{+}\) lymphocytes with characteristics of natural killer cells, being involved in antimicrobial immune defense. Here, we performed deep phenotypic profiling of CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) cells in peripheral blood of normal human donors and individuals sensitized to birch‐pollen or/and house dust mite by high‐dimensional mass cytometry combined with manual and computational data analysis. A co‐regulation between major conventional T‐cell subsets and their respective CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) cell counterparts appeared restricted to CD8\(^{+}\), MAIT, and TCRγδ\(^{+}\) T‐cell compartments. Interestingly, we find a co‐regulation of several CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) cell subsets in allergic but not in healthy individuals. Moreover, using FlowSOM, we distinguished a variety of CD56\(^{+}\) T‐cell phenotypes demonstrating a hitherto underestimated heterogeneity among these cells. The novel CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) subset description comprises phenotypes superimposed with naive, memory, type 1, 2, and 17 differentiation stages, in part represented by a phenotypical continuum. Frequencies of two out of 19 CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) FlowSOM clusters were significantly diminished in allergic individuals, demonstrating less frequent presence of cells with cytolytic, presumably protective, capacity in these donors consistent with defective expansion or their recruitment to the affected tissue. Our results contribute to defining specific cell populations to be targeted during therapy for allergic conditions.
Der lagerungsbedingte Plagiozephalus (LP) stellt die häufigste Schädeldeformation bei Kleinkindern dar. Ursachen, Risikofaktoren und die Wirksamkeit konservativer Therapieverfahren wurden in einer Vielzahl von Veröffentlichungen dargestellt. Untersuchungen zur Langzeitstabilität des Helmtherapieerfolges und die Auswirkungen eines LP auf das stomatognathe System bei Kleinkindern sind hingegen selten.
Die vorliegende kontrollierte, prospektive Längsschnittstudie stellt die erste 3D- Untersuchung dar, die belegt, dass die Kopforthesentherapie bei Patienten mit LP zu besseren Langzeitergebnissen im Vergleich zu anderen Therapieoptionen führt. Auch nach Abschluss der Kopforthesentherapie ist eine weitere Verbesserung der Kopfform zu beobachten. Bei Patienten mit LP besteht zudem grundsätzlich ein höheres Risiko für laterale Kreuzbisse, die bevorzugt auf der kontralateralen Seite in Relation zur abgeflachten Hinterhauptseite auftreten. Gesichtsasymmetrien treten häufiger bei Patienten mit LP auf, bei denen keine Kopforthesentherapie durchgeführt wurde. Folglich stellt die Kopforthesentherapie eine geeignete Therapieoption für Säuglinge mit LP dar, um sowohl die Schädelasymmetrie als auch das Auftreten dentofazialer Asymmetrien zu reduzieren.
Chronic respiratory diseases are among the leading causes of death worldwide, but only symptomatic therapies are available for terminal illness. This in part reflects a lack of biomimetic in vitro models that can imitate the complex environment and physiology of the lung. Here, a copolymeric membrane consisting of poly(ε‐)caprolactone and gelatin with tunable properties, resembling the main characteristics of the alveolar basement membrane is introduced. The thin bioinspired membrane (≤5 μm) is stretchable (up to 25% linear strain) with appropriate surface wettability and porosity for culturing lung epithelial cells under air–liquid interface conditions. The unique biphasic concept of this membrane provides optimum characteristics for initial cell growth (phase I) and then switch to biomimetic properties for cyclic cell‐stretch experiments (phase II). It is showed that physiologic cyclic mechanical stretch improves formation of F‐actin cytoskeleton filaments and tight junctions while non‐physiologic over‐stretch induces cell apoptosis, activates inflammatory response (IL‐8), and impairs epithelial barrier integrity. It is also demonstrated that cyclic physiologic stretch can enhance the cellular uptake of nanoparticles. Since this membrane offers considerable advantages over currently used membranes, it may lead the way to more biomimetic in vitro models of the lung for translation of in vitro response studies into clinical outcome.
We aimed to elucidate the diagnostic potential of the C-X-C motif chemokine receptor 4 (CXCR4)-directed positron emission tomography (PET) tracer \(^{68}\)Ga-Pentixafor in patients with poorly differentiated neuroendocrine carcinomas (NEC), relative to the established reference standard \(^{18}\)F-FDG PET/computed tomography (CT). In our database, we retrospectively identified 11 treatment-naïve patients with histologically proven NEC, who underwent \(^{18}\)F-FDG and CXCR4-directed PET/CT for staging and therapy planning. The images were analyzed on a per-patient and per-lesion basis and compared to immunohistochemical staining (IHC) of CXCR4 from PET-guided biopsies. \(^{68}\)Ga-Pentixafor visualized tumor lesions in 10/11 subjects, while \(^{18}\)F-FDG revealed sites of disease in all 11 patients. Although weak to moderate CXCR4 expression could be corroborated by IHC in 10/11 cases, \(^{18}\)F-FDG PET/CT detected significantly more tumor lesions (102 vs. 42; total lesions, n = 107; p < 0.001). Semi-quantitative analysis revealed markedly higher 18F-FDG uptake as compared to \(^{68}\)Ga-Pentixafor (maximum and mean standardized uptake values (SUV) and tumor-to-background ratios (TBR) of cancerous lesions, SUVmax: 12.8 ± 9.8 vs. 5.2 ± 3.7; SUVmean: 7.4 ± 5.4 vs. 3.1 ± 3.2, p < 0.001; and, TBR 7.2 ± 7.9 vs. 3.4 ± 3.0, p < 0.001). Non-invasive imaging of CXCR4 expression in NEC is inferior to the reference standard \(^{18}\)F-FDG PET/CT.
Prädiktion des Verschlusses großer intrakranieller Arterien anhand präklinischer Schlaganfallscores
(2021)
2015 konnte in mehreren Studien ESCAPE, EXTENDED IA, MR CLEAN, REVASCAT, SWIFT-PRIME eine signifikante Überlegenheit der mechanischen Thrombektomie verglichen mit der alleinigen i. v. Lysetherapie mit rtPA bezogen auf Revaskularisierung bei Patienten mit einer LVO (large vessel occlusion) nachgewiesen werden. Diese neue Therapiemöglichkeit erforderte eine Aufteilung der Patienten die von einer Thrombektomie profitieren (LVO) und der Patienten, die keiner Thrombektomie zugeführt werden können (nLVO). Die zentrale Fragestellung der Studie ist: Kann ein symptomorientierter Schlaganfallscore die Wahrscheinlichkeit eines großen intrakraniellen Gefäßverschlusses mit hinreichender Präzision vorhersagen und kann auf Basis dieser Vorhersage ein Patient direkt in ein übergeordnetes Schlagfanfallzentrum gebracht werden, obwohl sich dadurch eine Bridging Lysetherapie verzögern würde?
Um diesen Fragen auf den Grund zu gehen führten wir eine monozentrische Querschnittstudie durch, in deren Rahmen 215 Patienten rekrutiert wurden. Die Rekrutierung erfolgte mittels eines aus Subitems bereits etablierter Schlafanfallscores (FAST, CPSS, LAPSS, 3ISS, RACE), zusammengesetzten Fragebogens. Die ausgefüllten Fragebögen wurde in Excel digitalisiert und mittels SPSS, Signifikanz und Odds Ratio berechnet. Anschließend wurde aus den signifikanten Subitems mit der höchsten Odds Ratio ein neuer einfach anzuwendender Schlaganfallscore, bestehend aus den präklinisch erhobenen Daten gebildet (Würzburg Score of Large Vessel Occlusions, WOLVE- Score). Weiter wurden Signifikanz, Odds Ratio, Sensitivität und Spezifität des WOLVE-Score mit denen der oben genannten etablieren Scores verglichen.
Das postoperativ neu aufgetretene Vorhofflimmern (POAF) ist die häufigste Herzrhythmusstörung nach einer Herzoperation und mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität verbunden. Das Ziel der Studie war fibrotische und inflammatorische Biomarker sowie die kalziuminduzierte Kontraktionskraft im linken und rechten Vorhof als Prädiktoren für POAF zu bewerten.
Von den 229 eingeschlossenen Patienten im Sinusrhythmus, die sich einer elektiven Herzbypass-Operation unterzogen haben entwickelten 38 Patienten ein POAF. Klinische und laborchemische Daten sowie echokardiographische Befunde wurden erhoben und kalziuminduzierte Kraftmessungen von geskinnten linken und rechten atrialen Muskelfasern durchgeführt.
Patienten mit POAF waren älter, hatten signifikant größere LA-Fläche und RA-Fläche, eine höhere Prävalenz der arteriellen Hypertonie und signifikant geringere TAPSE-Werte. Von den getesteten Biomarkern für Fibrose und Entzündung waren MMP-9 und Pentraxin-3 signifikant verringert und NT-Pro-BNP und GDF-15 signifikant erhöht.
Patienten mit POAF hatten zusätzlich signifikant niedrigere LA-Kraftwerte (pCa 5,5 bis 4,52; p <0,04) und RA-Kraftwerte (pCa 5,0 bis pCa 4,52; p <0,04). Die univariate Analyse ergab den LA-Kraftwert bei pCa 5,5 (p = 0,033), das fortgeschrittene Alter (p = 0,033), die LA-Fläche (p = 0,013), die RA-Fläche (p = 0,081) und das TAPSE (p = 0,01) als unabhängige Prädiktoren für POAF.
Die Berücksichtigung dieser Parameter könnte die Identifizierung und Risikostratifizierung von Patienten mit POAF-Risiko unterstützen.
Introduction: Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a pathological saccular enlargement most often of the infrarenal aorta. Eventual rupture is fatal, making preemptive surgical therapy upon a diameter threshold of >50mm the treatment of choice. The pathophysiology, especially the initial trigger aortic remodeling is still largely unknown. However, some characteristic features involved in aneurysm growth have been established, such as medial angiogenesis, low-grade inflammation, vascular smooth muscle cell (VSMC) phenotype switch, extracellular remodeling, altered hemodynamics and an eventual humoral immune answer. Currently, no medical treatment options are available. RNA therapeutics and drug repurposing offer new possibilities to overcome this shortage. Using such to target angiogenesis in the aneurysm wall and investigate their potential mechanisms is the aim of this thesis. Material and Methods: We test our hypothesis by targeting the long non-coding RNA H19 and re-use the anti-cancer drug Lenvatinib in two murine inducible AAA models and one preclinical large animal model in the LDLR-/- pig. Furthermore, a H19-/- mouse is included to verify the results. AAA and control samples from a human biobank along with a primary human cell culture are used to verify results ex vivo by qPCR, WesternBlot, live cell imaging, histo- and immunohistochemistry along with gene array analysis, RNA knockdown, pull-down- and promotor assays. Results: H19 is significantly upregulated in AAA mice models and its knockdown limited aneurysm growth. It is well known that H19 interacts with several transcription factors. We found that cytoplasmic interaction between H19 and hypoxia-inducible factor 1-alpha (HIF1α) increased apoptosis in cultured SMCs associated with sequential p53 stabilization. In contrast, the knockdown of H19 was associated with markedly decreased apoptotic cell rates. Our data underline that HIF1α was essential in mediating the pro-apoptotic effects of H19. Secondly, Lenvatinib was applied both systemically and locally by endovascular means in mice with an established AAA. The drug significantly halted aneurysm growth and array analysis revealed myosin heavy chain 11 (MYH11) as the most differentially regulated target. This was shown to be up regulated after Lenvatinib treatment of primary AAA smooth muscle cells suggesting a salvage mechanism to obtain a contractile phenotype based on gene expression and immunohistochemistry. The same results were shown upon a local endovascular Lenvatinib-coated balloon angioplasty in the established aneurysmatic lesion of a novel atherosclerotic LDLR-/- Yucatan minipig model. Decreased phosphorylation of extracellular-signal regulated kinases 1-2 (ERK1-2) is the downstream effect of Lenvatinib-specific blockage of the vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR2). Conclusion: Taking into account the heterogeneity of the disease, inhibition of VSMC phenotype switch, extracellular remodeling and angiogenesis seem promising targets in some if not all AAA patients. Together with surveillance and surgical therapy, these new non-invasive treatment strategies would allow for a more personalized approach to treat this disease.
Testung verschiedener Strategien für die Regeneration von Knorpeldefekten im Ex vivo-Testsystem
(2021)
Die Degeneration des Gelenkknorpels ist Hauptursache für chronische Schmerzen und eine dadurch bedingte Einschränkung der Lebensqualität. Für die Sozialversicherungssysteme ist dies mit steigenden Kosten verbunden. Gegenwärtige Behandlungsoptionen wie die Mikrofrakturierung oder die (matrix-assoziierte) Autologe Chondrozytentransplantation (M-) ACT führen zu einem minderwertigen Reparaturgewebe aus Faserknorpel mit unzureichenden mechanischen Eigenschaften an der Defektstelle. Es besteht ein Bedarf an der Entwicklung und Testung neuer Knorpeltherapien, die ein funktionelles Reparaturgewebe für nachhaltige Beschwerdefreiheit erzeugen. Das hier verwendete kürzlich etablierte osteochondrale Ex vivo-Testsystem (EVTS) eignet sich zur Evaluation unterschiedlicher zellbasierter Behandlungsansätze für die Knorpelregeneration.
Aus der medialen Femurkondyle von Schweinen wurden zylindrische 8 mm große osteochondrale Explantate (OCE) isoliert. Es wurden Knorpel-Knochendefekte und reine Knorpeldefekte kreiert und mit autologen Schweine-Chondrozyten (CZ) bzw. einer Mischung aus CZ und mesenchymalen Stammzellen (MSC) gefüllt, die in Kollagen Typ I Hydrogel eingebettet waren. Nach vierwöchiger Kultivierung wurden die Proben histologisch und immunhistochemisch gefärbt (Safranin-O-Färbung, Kollagen Typ II, Aggrekan), die Zellvitalität (Lebend-Tot-Färbung) überprüft und die extrazelluläre Matrixproduktion analysiert. Nach vierwöchiger Kultur im EVTS in Normoxie und Hypoxie zeigten sich die in Kollagen-I-Hydrogel eingebetteten Zellen lebensfähig. Die Auswertung der verschiedenen Ansätze erfolgte über den standardisierten ICRS-II-Score der International Cartilage Repair Society (ICRS) mit drei unabhängigen Bewertern. Insgesamt resultierten bessere Ergebnisse im Hinblick auf die Matrixsynthese in den Monokulturen aus CZ im Vergleich zu den Co-Kulturen aus CZ und MSCs. Da dieser Unterschied nicht groß war, könnten MSCs zur Einsparung autologer CZ eine Alternative in der Behandlung von Knorpeldefekten darstellen. Hypoxie spielte eine Rolle bei reinen Knorpeldefekten, nicht bei Knorpel-Knochendefekten. Dies bestätigt die Bedeutung des physiologischen hypoxischen Milieus des Gelenkknorpels, das einen niedrigen Sauerstoffgehalt von 2-5
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% aufweist. Die Ergebnisse zeigen, dass die unterschiedlichen Faktoren aus Zellkombination, Knorpeldefektgröße und Kultivierung in Hypoxie oder Normoxie Einfluss auf die Ausbildung der extrazellulären Matrix haben. Weiterhin fehlt jedoch das Verständnis für die genauen Mechanismen des Knorpelregenerationsverhaltens. Ex vivo-Testsysteme können dabei helfen ein weiteres Verständnis zu erlangen und entsprechende Behandlungsstrategien zu evaluieren.
Investigations into the Pathogenic Antibody-Antigen-Interference of Glycine Receptor Autoantibodies
(2021)
Anti-glycine receptor (GlyR) autoantibodies belong to the novel group of autoantibodies that target neuronal cell-surface antigens (NCS), which are accompanied with various neurologic and neuropsychiatric conditions. The inhibitory ionotropic GlyR is one of the major inhibitory neurotransmitter receptors and therefore involved in maintaining homeostasis of neuronal excitation levels at brain stem and spinal cord. Anti-GlyR autoantibodies are associated with progressive encephalomyelitis with rigidity and myoclonus or stiff person syndrome. These neuromotor disorders are characterized by exaggerated startle, muscle stiffness, and painful spasms, leading to immobility and fatal outcome in some cases. It was hypothesized that imbalance of motoneuronal inhibition by functional impairment of GlyR and receptor internalization are direct consequences of antibody-antigen interference. Here, serum samples of four patients were tested for anti-GlyR autoantibodies and were used for the analysis of the functional impact on the electrophysiological properties of recombinant GlyRs, transiently expressed in HEK293 cells. Furthermore, the recognition pattern of anti- GlyR autoantibodies to human, zebrafish and chimeric GlyRα1 located the epitope to the far N-terminal region. The pathogenicity of anti-GlyR autoantibodies and thereby the autoimmunologic etiology of the disease was confirmed by passive transfer of patient serum to zebrafish (Danio rerio) larvae, that yielded an abnormal escape response – a brain stem reflex that corresponds to the exaggerated startle of afflicted patients. The phenotype was accompanied by profound reduction of GlyR clusters in spinal cord cryosections of treated zebrafish larvae. Together, these novel insights into the pathogenicity of GlyR autoantibodies confirm the concept of a novel neurologic autoimmune disease and might contribute to the development of innovative therapeutic strategies.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine psychometrische Analyse des von W. Briegel entwickelten Fragebogens durchzuführen , der die Zufriedenheit mit dem Aufklärungsgespräch über eine medikamentöse Therapie multiperspektivisch aus Sicht der Beteiligten erfassen soll.
An einer Stichprobe von 63 gültigen Fällen erfolgte eine Evaluation des Fragebogens im Sinne einer Itemanalyse, sowie die Überprüfung auf Validität und Reliabilität. Zudem wurde untersucht ob im Allgemeinen Zufriedenheit angegeben wurden und ob Einflussfaktoren auf das Antwortverhalten und die Zufriedenheit festgestellt werden konnten
Insgesamt wurden die Fragen von allen Beteiligten im Sinne von Zufriedenheit beantwortet. Die Itemanalyse erbrachte hohe Schwierigkeitsindices, hohe Trennschärfewerte und geringe Varianzen. Des Weiteren zeigte der Fragebogen gute Werte für die Interne Konsistenz und für die Prüfung auf Kriteriumsvalidität.
Aufgrund der sich ergebenden Hinweise, dass die hohen Werte der Zufriedenheitsbefragung durch die Konstruktionsweise des Fragebogens zustande gekommen sein könnten, erscheint es sinnvoll, die Ratingskala des Fragebogens zu modifizieren. Dieser so veränderte Fragebogen sollte dann an einer heterogeneren Stichprobe erneut eingesetzt werden, um herauszufinden, ob die Ergebnisse in diesem Kontext dieselbe Tendenz zeigen.
The Johnston's organ (JO) in the insect antenna is a multisensory organ involved in several navigational tasks including wind‐compass orientation, flight control, graviception, and, possibly, magnetoreception. Here we investigate the three dimensional anatomy of the JO and its neuronal projections into the brain of the desert ant Cataglyphis, a marvelous long‐distance navigator. The JO of C. nodus workers consists of 40 scolopidia comprising three sensory neurons each. The numbers of scolopidia slightly vary between different sexes (female/male) and castes (worker/queen). Individual scolopidia attach to the intersegmental membrane between pedicel and flagellum of the antenna and line up in a ring‐like organization. Three JO nerves project along the two antennal nerve branches into the brain. Anterograde double staining of the antennal afferents revealed that JO receptor neurons project to several distinct neuropils in the central brain. The T5 tract projects into the antennal mechanosensory and motor center (AMMC), while the T6 tract bypasses the AMMC via the saddle and forms collaterals terminating in the posterior slope (PS) (T6I), the ventral complex (T6II), and the ventrolateral protocerebrum (T6III). Double labeling of JO and ocellar afferents revealed that input from the JO and visual information from the ocelli converge in tight apposition in the PS. The general JO anatomy and its central projection patterns resemble situations in honeybees and Drosophila. The multisensory nature of the JO together with its projections to multisensory neuropils in the ant brain likely serves synchronization and calibration of different sensory modalities during the ontogeny of navigation in Cataglyphis.
Hintergrund
Die Versorgung von Patellafrakturen ist technisch anspruchsvoll. Auch wenn die radiologischen Ergebnisse zumeist zufriedenstellend sind, deckt sich dies häufig nicht mit der subjektiven Einschätzung der Patienten. Die klassische Versorgung mittels Drahtzuggurtung weist einige Komplikationen auf. Die winkelstabile Plattenosteosynthese hat sich in den letzten Jahren biomechanisch als vorteilhaft erwiesen.
Fragestellung
Von wem werden Patellafrakturen in Deutschland versorgt? Wie sieht der aktuelle Versorgungsstandard aus? Haben sich „moderne“ Osteosyntheseformen durchgesetzt? Was sind die häufigsten Komplikationen?
Material und Methoden
Die Mitglieder der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie sowie der Deutschen Kniegesellschaft wurden aufgefordert, an einer Onlinebefragung teilzunehmen.
Ergebnisse
Insgesamt wurden 511 komplett ausgefüllte Fragebogen ausgewertet. Die Befragten sind zum größten Teil auf Unfallchirurgie spezialisiert (51,5 %) und verfügen über langjährige Berufserfahrung in Traumazentren. Die Hälfte der Operateure versorgt ≤5 Patellafrakturen jährlich. In knapp 40 % der Fälle wird die präoperative Bildgebung um eine Computertomographie ergänzt. Die klassische Zuggurtung ist noch die bevorzugte Osteosyntheseform bei allen Frakturtypen (Querfraktur 52 %, Mehrfragmentfrakturen 40 %). Bei Mehrfragmentfrakturen entscheiden sich 30 % der Operateure für eine winkelstabile Plattenosteosynthese. Bei Beteiligung des kaudalen Pols dient als zusätzliche Sicherung die McLaughlin-Schlinge (60 %).
Diskussion
Der Versorgungsstandard von Patellafrakturen in Deutschland entspricht weitgehend der aktualisierten S2e-Leitlinie. Nach wie vor wird die klassische Zuggurtungsosteosynthese als Verfahren der Wahl genutzt. Weitere klinische (Langzeit‑)Studien werden benötigt, um die Vorteile der winkelstabilen Plattenosteosynthese zu verifizieren.
In several countries, a decline in mortality, case-fatality and recurrence rates of stroke was observed. However, studies investigating sex-specific and subtype-specific (pathological and etiological) time trends in stroke mortality, case-fatality and recurrence rates are scarce, especially in Germany. The decline in ischemic stroke mortality and case-fatality might be associated with the high quality of acute care of ischemic stroke, but the exact determinants of early outcome remains unknown for Germany.
Therefore, as first step of this thesis, we investigated the time trends of subtype- and sex-specific age- standardized stroke mortality rates in Germany from 1998 to 2015, by applying joinpoint regression on official causes of death statistics, provided by the Federal Statistical Office. Furthermore, a regional comparison of the time trends in stroke mortality between East and West was conducted. In the second step, time trends in case-fatality and stroke recurrence rates were analyzed using data from a population- based stroke register in Germany between 1996 and 2015. The analysis was stratified by sex and etiological subtype of ischemic stroke. In the third step, quality of stroke care and the association between adherence to measures of quality of acute ischemic stroke care and in-hospital mortality was estimated based on data from nine regional hospital-based stroke registers in Germany from the years 2015 and 2016.
We showed that in Germany, age-standardized stroke mortality declined by over 50% from 1998 to 2015 both, in women and men. Stratified by the pathological subtypes of stroke, the decrease in mortality was larger in ischemic stroke compared to hemorrhagic stroke. Different patterns in the time trends of stroke were observed for stroke subtypes, regions in Germany (former Eastern part of Germany (EG), former Western part of Germany (WG)) and sex, but in all strata a decline was found. By applying joinpoint regression, the number of changes in time trend differed between the regions and up to three changes in the trend in ischemic stroke mortality were detected. Trends in hemorrhagic stroke were in parallel between the regions with up to one change (in women) in joinpoint regression. Comparing the regions, stroke mortality was higher in EG compared to WG throughout the whole observed time period, however the differences between the regions started to diminish from 2007 onwards.
Further it was found that, based on the population-based Erlangen Stroke Project (ESPro), case-fatality and recurrence rates in ischemic stroke patients are still high in Germany. 46% died and 20% got a recurrent stroke within the first five years after stroke. Case-fatality rates declined statistically significant from 1996 to 2015 across all ischemic stroke patients and all etiological subtypes of ischemic stroke. Based on Cox regression no statistically significant decrease in stroke recurrence was observed.
Based on the pooled data of nine regional hospital-based stroke registers from the years 2015 and 2016 covering about 80% of all hospitalized stroke patients in Germany, a high quality of care of acute ischemic stroke patients, measured via 11 evidence-based quality indicators (QI) of process of care, was observed. Across all registers, most QI reached the predefined target values for good quality of stroke care. 9 out of 11 QI showed a significant association with 7-day in-hospital mortality. An inverse linear association between overall adherence to QI and 7-day in-hospital mortality was observed.
In conclusion, stroke mortality and case-fatality showed a favorable development over time in Germany, which might partly be due to improvements in acute treatment. This is supported by the association between overall adherence to quality of care and in-hospital mortality. However, there might be room for improvements in long-term secondary prevention, as no clear reduction in recurrence rates was observed.
Validierung eines klinischen Data Warehouses: Einsatz und Möglichkeiten in der Viszeralchirurgie
(2021)
Einleitung: In Zeiten des digitalen Fortschritts und wachsender Speicherkapazitäten wird es möglich, immer größere Datenmengen zu verarbeiten. Gleichzeitig besteht der Wunsch, aus diesen Daten neue Informationen im Sinne des „Information retrieval“ zu gewinnen. PaDaWaN ist ein parametrisierbares Data Warehouse Framework zur effizienten Abfrage und Auswertung homogener und heterogener Datenbestände, das 2011 an der Universität Würzburg entwickelt wurde.
Methoden: Zur Validierung des Data Warehouses in der Viszeralchirurgie wurden die automatisiert generierten Daten aus PaDaWaN mit den manuell erhobenen Registerdaten des EuraHS Registers verglichen. Eingeschlossen wurden Patienten mit der Diagnose einer inzisionalen oder primär ventralen Hernie (n=510). Hierfür wurden Informationen zu Diagnosen, Operationen und die intraoperativ verwendeten Materialien aus strukturierten und unstrukturierten Datenquellen des CIS ausgelesen. Das Maß der Übereinstimmung wurde mittels Cohens Kappa-Koeffizienten berechnet (IBM SPSS Statistics 24).
Ergebnisse: Im Rahmen der Studie konnten Diskrepanzen zwischen strukturierten Datenquellen (ICD-10 Codes, OPS Codes) und unstrukturierten Datenquallen (Arztbriefe, Operationsberichte) aufgedeckt werden. Unstimmigkeiten in der ICD-10 Klassifikation für primär ventrale und inzisionale Hernien führten zu einer deutlichen Unterschätzung der inzisionalen umbilikalen Hernien. Sehr gute Übereinstimmungen wurden in den Kategorien Netzimplantation in IPOM-Technik, Underlay- und Sublay-Position erreicht. Faktoren, die die Konkordanz der Datensätze beeinflussten, waren: Erfassung von Vordiagnosen, Voroperationen, mangelndes Erkennen von Negierungen und die Verwendung mehrerer Netze während einer Operation. Klassifikationen wie die "Dietz-Klassifikation" konnten automatisch erkannt und in ihre Bestandteile zerlegt werden.
Fazit: Durch die Etablierung von Data Warehousing als Plattform für die klinische Forschung können Daten in Zukunft schneller strukturiert und generiert werden. Durch die dynamische tägliche automatisierte Datenaktualisierung kann das klinische Personal Behandlungskonzepte und Ergebnisse schneller validieren und bewerten. Darüber hinaus können Empfehlungen für zukünftige medizinische Dokumentation gegeben werden, um die Informationsextraktion von PaDaWaN zu verbessern. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen deutliche Diskrepanzen zwischen strukturierten und unstrukturierten Datenquellen. Vorhandene Register und Daten des CIS können zukünftig im Sinne einer internen Validierung verifiziert und damit manuelle Dokumentationsfehler nachhaltig aufgedeckt werden.
Hintergrund: Die konventionelle Trabekulektomie (TET) stellt trotz einem eher ungünstigen Komplikationsprofil weiterhin den Goldstandard der operativen Glaukomtherapie dar, da sie eine effektivere langfristige Drucksenkung als neuere Operationsverfahren aufweist.
Fragestellung: Vergleich der Erfolgsquote und des Risikoprofils der TET mit einer durch Schaffen einer zweiten Filtrationsebene sowie Vermeiden einer peripheren Iridektomie modifizierten Trabekulektomie („Filtrierende Trabekulotomie“ (FTO)).
Material und Methode: Retrospektiv durchgeführter intraindividueller Vergleich über 36 Monate an 20 Patienten mit Offenwinkelglaukom nach TET an einem Auge und FTO am anderen Auge an der Augenklinik der Universität Würzburg. Primärer Endpunkt war das Erreichen des absoluten/Teilerfolgs (IOD ≤18 mmHg und ≥ 20 % Druckreduktion ohne/mit Medikation). Als sekundäre Endpunkte wurden das Auftreten von Komplikationen sowie der Verlauf von Augeninnendruck, Visus und lokaler Pharmakotherapie analysiert.
Ergebnisse: Beide Operationsverfahren führten zu einer signifikanten Reduktion des Augeninnendrucks zu jedem postoperativen Zeitpunkt. Nach 36 Monaten zeigte sich ein absoluter Erfolg bei 50 % der Augen in der TET-Gruppe und 20 % der FTO-Gruppe sowie ein Teilerfolg bei 71,4 % gegenüber 33,3 %. Zu Komplikationen kam es mit Ausnahme des häufigeren Auftretens eines Hyphämas in der FTO-Gruppe in vergleichbarem Ausmaß in beiden Gruppen. Der Visus und postoperative Medikamentenscore unterschieden sich nicht signifikant voneinander.
Schlussfolgerung: Die TET war der FTO in Hinblick auf Erfolg und Komplikationsrisiko überlegen. Die möglichen Vorteile der Operation durch die genannten Modifikationen konnten nicht bestätigt werden.
Neuropathies are a group of potentially treatable diseases with an often disabling and restricting course. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a lethal disease without causal treatment possibilities. The objective of this study was to examine the diagnostic utility of HRUS for the differentiation of subtypes of axonal and demyelinating neuropathies and to investigate its utility for the sonological differentiation of ALS.
The hypothetical statement that neuropathy causes enlargement of peripheral nerves compared to healthy controls proved to be right, but the adjunctive assumption that ALS does not cause enlargement of peripheral nerves proved to be wrong – in patients with ALS slight enlargement of peripheral nerves was visible as well. The statement that nerve enlargement can be detected by measurement of the cross-sectional area (CSA) and the longitudinal diameter (LD) with comparable results proved to be right, but the enlargement was slightly less present by measurement of the LD. The statement that axonal and demyelinating neuropathies show distinct patterns of nerve enlargement must be answered differentiated: The comparison between axonal and demyelinating neuropathies showed a stronger nerve enlargement in patients with demyelinating neuropathies than in patients with axonal neuropathies at proximal nerve segments of upper extremities. In the comparison of diagnose-defined subgroups of inflammatory demyelinating neuropathies a respective specific pattern of nerve enlargement was visible. However, remarkable in this context was the strong nerve enlargement found in patients with NSVN, which is classified as an axonal neuropathy. Stratification for specific findings in nerve biopsy did not lead to constructive differences in comparison between the different groups.
To sum up, HRUS showed to provide a useful contribution in the diagnostic process of neuropathies and ALS but needs to be integrated in a multimodal diagnostic approach.
The Myb-MuvB (MMB) complex plays an essential role in the time-dependent transcriptional activation of mitotic genes. Recently, our laboratory identified a novel crosstalk between the MMB-complex and YAP, the transcriptional coactivator of the Hippo pathway, to coregulate a subset of mitotic genes (Pattschull et al., 2019). Several genetic studies have shown that the Hippo-YAP pathway is essential to drive cardiomyocyte proliferation during cardiac development (von Gise et al., 2012; Heallen et al., 2011; Xin et al., 2011). However, the exact mechanisms of how YAP activates proliferation of cardiomyocytes is not known. This doctoral thesis addresses the physiological role of the MMB-Hippo crosstalk within the heart and characterizes the YAP-B-MYB interaction with the overall aim to identify a potent inhibitor of YAP.
The results reported in this thesis indicate that complete loss of the MMB scaffold protein LIN9 in heart progenitor cells results in thinning of ventricular walls, reduced cardiomyocyte proliferation and early embryonic lethality. Moreover, genetic experiments using mice deficient in SAV1, a core component of the Hippo pathway, and LIN9-deficient mice revealed that the correct function of the MMB complex is critical for proliferation of cardiomyocytes due to Hippo-deficiency. Whole genome transcriptome profiling as well as genome wide binding studies identified a subset of Hippo-regulated cell cycle genes as direct targets of MMB. By proximity ligation assay (PLA), YAP and B-MYB were discovered to interact in embryonal cardiomyocytes. Biochemical approaches, such as co-immunoprecipitation assays, GST-pulldown assays, and µSPOT-based peptide arrays were employed to characterize the YAP-B-MYB interaction. Here, a PY motif within the N-terminus of B-MYB was found to directly interact with the YAP WW-domains. Consequently, the YAP WW-domains were important for the ability of YAP to drive proliferation in cardiomyocytes and to activate MMB target genes in differentiated C2C12 cells. The biochemical information obtained from the interaction studies was utilized to develop a novel competitive inhibitor of YAP called MY-COMP (Myb-YAP competition). In MY-COMP, the protein fragment of B-MYB containing the YAP binding domain is fused to a nuclear localization signal. Co-immunoprecipitation studies as well as PLA revealed that the YAP-B-MYB interaction is robustly blocked by expression of MY-COMP. Adenoviral overexpression of MY-COMP in embryonal cardiomyocytes suppressed entry into mitosis and blocked the pro-proliferative function of YAP. Strikingly, characterization of the cellular phenotype showed that ectopic expression of MY-COMP led to growth defects, nuclear abnormalities and polyploidization in HeLa cells.
Taken together, the results of this thesis reveal the mechanism of the crosstalk between the Hippo signaling pathway and the MMB complex in the heart and form the basis for interference with the oncogenic activity of the Hippo coactivator YAP.
Biofabrication, including printing technologies, has emerged as a powerful approach to the design of disease models, such as in cancer research. In breast cancer, adipose tissue has been acknowledged as an important part of the tumor microenvironment favoring tumor progression. Therefore, in this study, a 3D-printed breast cancer model for facilitating investigations into cancer cell-adipocyte interaction was developed. First, we focused on the printability of human adipose-derived stromal cell (ASC) spheroids in an extrusion-based bioprinting setup and the adipogenic differentiation within printed spheroids into adipose microtissues. The printing process was optimized in terms of spheroid viability and homogeneous spheroid distribution in a hyaluronic acid-based bioink. Adipogenic differentiation after printing was demonstrated by lipid accumulation, expression of adipogenic marker genes, and an adipogenic ECM profile. Subsequently, a breast cancer cell (MDA-MB-231) compartment was printed onto the adipose tissue constructs. After nine days of co-culture, we observed a cancer cell-induced reduction of the lipid content and a remodeling of the ECM within the adipose tissues, with increased fibronectin, collagen I and collagen VI expression. Together, our data demonstrate that 3D-printed breast cancer-adipose tissue models can recapitulate important aspects of the complex cell–cell and cell–matrix interplay within the tumor-stroma microenvironment
Megakaryocytes (MKs) release platelets into the lumen of bone marrow (BM) sinusoids while remaining to reside within the BM. The morphogenetic events of this complex process are still not fully understood. We combined confocal laser scanning microscopy with transmission and serial block-face scanning electron microscopy followed by 3D-reconstruction on mouse BM tissue sections. These analyses revealed that MKs in close vicinity to BM sinusoid (BMS) wall first induce the lateral retraction of CXCL12-abundant reticular (CAR) cells (CAR), followed by basal lamina (BL) degradation enabling direct MK-sinusoidal endothelial cells (SECs) interaction. Subsequently, an endothelial engulfment starts that contains a large MK protrusion. Then, MK protrusions penetrate the SEC, transmigrate into the BMS lumen and form proplatelets that are in direct contact to the SEC surface. Furthermore, such processes are induced on several sites, as observed by 3D reconstructions. Our data demonstrate that MKs in interaction with CAR-cells actively induce BMS wall alterations, including CAR-cell retraction, BL degradation, and SEC engulfment containing a large MK protrusion. This results in SEC penetration enabling the migration of MK protrusion into the BMS lumen where proplatelets that are adherent to the luminal SEC surface are formed and contribute to platelet release into the blood circulation.
Atherosclerosis is an inflammatory disease of large and medium-sized arteries, characterized by the growth of atherosclerotic lesions (plaques). These plaques often develop at inner curvatures of arteries, branchpoints, and bifurcations, where the endothelial wall shear stress is low and oscillatory. In conjunction with other processes such as lipid deposition, biomechanical factors lead to local vascular inflammation and plaque growth. There is also evidence that low and oscillatory shear stress contribute to arterial remodeling, entailing a loss in arterial elasticity and, therefore, an increased pulse-wave velocity. Although altered shear stress profiles, elasticity and inflammation are closely intertwined and critical for plaque growth, preclinical and clinical investigations for atherosclerosis mostly focus on the investigation of one of these parameters only due to the experimental limitations. However, cardiovascular magnetic resonance imaging (MRI) has been demonstrated to be a potent tool which can be used to provide insights into a large range of biological parameters in one experimental session. It enables the evaluation of the dynamic process of atherosclerotic lesion formation without the need for harmful radiation. Flow-sensitive MRI provides the assessment of hemodynamic parameters such as wall shear stress and pulse wave velocity which may replace invasive and radiation-based techniques for imaging of the vascular
function and the characterization of early plaque development. In combination with inflammation imaging, the analyses and correlations of these parameters could not only significantly advance basic preclinical investigations of atherosclerotic lesion formation and progression, but also the diagnostic clinical evaluation for early identification of high-risk plaques, which are prone to rupture. In this review, we summarize the key applications of magnetic resonance imaging for the evaluation of plaque characteristics through flow sensitive and morphological measurements. The simultaneous measurements of functional and structural parameters will further preclinical research on atherosclerosis and has the potential to fundamentally improve the detection of inflammation and vulnerable plaques in patients.
Da in den letzten Jahrzehnten nur geringfügige Verbesserungen der Überlebensraten bei an einem Pankreaskarzinom erkrankten Patienten erzielt wurden, besteht ein dringender klinischer Bedarf für die Entwicklung wirksamer therapeutischer Strategien. Dreidimensionale in vitro Modelle sind für das Screening und die Validierung von Therapeutika essenziell.
In der vorliegenden Arbeit konnte mittels der Methoden des Tissue Engineerings ein biolumineszenzbasiertes dreidimensionales in vitro Testsystem des pankreatischen Karzinoms aufgebaut und charakterisiert werden. Für die Detektion von LumineszenzIntensitäten wurde die pankreatische Krebszelllinie PANC-1 zuvor mit firefly luciferase (FLUC) transduziert. PANC-1 FLUC Zellen wurden auf porziner Pankreasmatrix (PanMa) und Dünndarmmatrix (SISser) kultiviert, um den Einfluss unterschiedlicher Matrizen auf das Verhalten der Zellen im Tumormodell zu untersuchen. Darüber hinaus wurden in dieser Arbeit die PANC-1 FLUC mit einem Standardtherapeutikum der Pankreaskarzinomtherapie, Gemcitabin, behandelt und die Wirkung mittels biolumineszenbasierter Bildgebung detektiert.
Es konnte gezeigt werden, dass die Lumineszenz-Intensität von PANC-1 FLUC Zellen einer bestimmten Zellzahl durch biolumineszenzbasierte Messverfahren zugeordnet werden kann. Weiter wurde nachgewiesen, dass die Extrazellulärmatrix einen Einfluss auf die Expression tumorspezifischer Marker hat und PANC-1 FLUC Zellen ein unterschiedlich invasives Wachstum auf organspezifischen Matrizen aufweisen. Die Wirkung von Gemcitabin auf die Tumorzellen kann durch das hier vorgestellte biolumineszenzbasierte Messverfahren detektiert werden. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse sind die Grundlage für die weitere Validierung eines biolumineszenzbasierten dreidimemsionalen in vitro Testystems des pankreatischen Karzinoms für die präklinische Erforschung neuartiger Therapiestrategien.
Zielsetzung
Die Studie untersucht Zahnverfärbungen, ausgelöst durch verschiedene hydraulische Kalziumsilikatzemente, sowie den Einfluss von Blut und der Applikationsmethode.
Material und Methode
150 Rinderzähne wurden auf eine Länge von 18 mm gekürzt (Krone 8 mm, Wurzel 10 mm), auf 10 Gruppen (n = 15) verteilt und ein apikaler Zement-Plug gesetzt. Die apikalen Zement-Plugs waren 4 mm lang und bestanden aus ProRoot® MTA (Dentsply), Medcem MTA® (Medcem), TotalFill® BC RRM Fast Set Putty (Brasseler) oder Medcem Medizinischer Portlandzement® (Medcem) plus Bismutoxid (Bi2O3) mit und ohne Rinderblut. Außerdem wurden orthograd gesetzte Zement-Plugs (mit und ohne vorheriger adhäsiver Dentinversiegelung) mit retrograd gesetzten Zement-Plugs im Hinblick auf Zahnverfärbungen verglichen. Es erfolgte eine Wurzelkanalfüllung aus Guttapercha und Sealer, eine Deckfüllung aus Komposit und Lagerung der Zähne in destilliertem Wasser. Die Zahnfarbe wurde im Bereich des apikalen Zement-Plugs, im Bereich der Guttapercha und des Sealers und im Bereich der Zahnkrone vor der Wurzelkanalfüllung sowie nach 24 Stunden, 1, 3, 6 und 12 Monaten nach der Behandlung mit einem Spektrophotometer gemessen. Die Farbänderung ΔE wurde berechnet und mittels Shapiro-Wilk-Test, Kruskal-Wallis-Test, Mann-Whitney-U-Test, t-Test, Friedman-Test sowie Post-hoc-Tests mit Bonferroni-Korrektur analysiert (α = 0,05).
Ergebnisse
Zahnverfärbungen traten in allen Gruppen auf, wobei es keinen signifikanten Unterschied zwischen den hydraulischen Kalziumsilikatzementen gab (p > 0,05). Nach 24 Stunden zeigte sich im Bereich der Wurzeln eine deutliche und im Bereich der Kronen eine geringe Farbänderung. In den folgenden 12 Monaten blieb die Farbe im Bereich der Wurzeln relativ konstant und änderte sich im Bereich der Kronen leicht. Bei einer Kontamination mit Blut nahm die Lumineszenz signifikant ab (p < 0,05). Ein retrograd gesetzter Zement-Plug oder eine vorherige adhäsive Dentinversiegelung zeigten keine signifikante Wirkung (p > 0,05).
Zusammenfassung
Innerhalb des Beobachtungszeitraums von 12 Monaten verursachten apikale Zement-Plugs aus hydraulischen Kalziumsilikatzementen Verfärbungen an den Wurzeln von Rinderzähnen, nicht jedoch im Bereich der Zahnkronen.
Klinische Relevanz
Bei der Apexifikation wurzelunreifer Zähne mit hydraulischen Kalziumsilikatzementen können Zahnverfärbungen durch Vermeidung einer Kontamination des koronalen Dentins verhindert werden.
Der neuartige (18)F-markierte Tracer, LMI1195 (N-[3-bromo-4-(3-(18)F-fluoro-propoxy)-benzyl]-guanidine) wurde für die Bildgebung des sympathischen Nervensystems entwickelt; die hohe Spezifität dieses Tracers für den neuralen Uptake-1 Mechanismus wurde bereits gezeigt in Zell-Versuchen, sowie in Studien mit Kaninchen- und nicht menschlichen Primaten zur Bestimmung des kardialen Tracer-Uptakes. Das Ziel dieser Studie war es, die Mechanismen des kardialen (18)F-LMI1195-Uptakes in der Ratte zu untersuchen, von der bekannt ist, dass es neben dem Uptake-1 Mechanismus weitere Arten der Noradrenalin-Aufnahme im Herzen gibt.
Eine durch Immunglobulin E vermittelte Allergie gegen Medikamente und Substanzen, die während einer Narkose verwendet werden, sowie nicht-allergische Überempfindlichkeitsreaktionen auf Medikamente können für eine narkoseassoziierte Anaphylaxie verantwortlich sein. Da die IgE-vermittelte Anaphylaxie eine potenziell lebensbedrohliche Reaktion ist, ist die Identifizierung des auslösenden Allergens unerlässlich, um ein Wiederauftreten der Anaphylaxie während einer Folgenarkose zu vermeiden.
Ziele dieser retrospektiven Studie waren die Auswertung der Ergebnisse einer standardisierten Allergiediagnostik nach narkoseassoziierter Anaphylaxie und die Identifizierung von Unterschieden bzw. Gemeinsamkeiten zwischen Patienten mit IgE-vermittelter Allergie und Patienten mit nicht-allergischer Überempfindlichkeitsreaktion. Darüber hinaus wurde das Patientenkollektiv dahingegen untersucht, wie häufig es in einer erneuten Narkose zu einem weiteren anaphylaktischen Narkosezwischenfall kam und ob präventive Empfehlungen, die aus den Ergebnissen von Allergietests abgeleitet wurden, bei nachfolgenden Narkosen beachtet wurden.
Diese retrospektive Analyse untersucht die Behandlung von Patienten mit Alopecia areata in der Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie der Universitätsklinik Würzburg mit Diphenylcyclopropenon und beleuchtet Faktoren der durch die Behandlung beeinflussten Lebensqualität.
Contribution of adventitia-derived stem and progenitor cells to new vessel formation in tumors
(2021)
Blocking tumor vascularization has not yet come to fruition to the extent it was hoped for, as angiogenesis inhibitors have shown only partial success in the clinic. We hypothesized that under- appreciated vascular wall-resident stem and progenitor cells (VW-SPCs) might be involved in tumor vascularization and influence effectiveness of anti-angiogenic therapy. Indeed, in patient samples, we observed that vascular adventitia-resident CD34\(^+\) VW-SPCs are recruited to tumors in situ from co-opted vessels. To elucidate this in detail, we established an ex vivo model using concomitant embedding of multi-cellular tumor spheroids (MCTS) and mouse aortic rings (ARs) into collagen
gels, similar to the so-called aortic ring assay (ARA). Moreover, ARA was modified by removing the ARs’ adventitia that harbors VW-SPCs. Thus, this model enabled distinguishing the contribution of VW-SPCs from that of mature endothelial cells (ECs) to new vessel formation. Our results show that the formation of capillary-like sprouts is considerably delayed, and their number and network formation were significantly reduced by removing the adventitia. Substituting iPSC-derived neural spheroids for MCTS resulted in distinct sprouting patterns that were also strongly influenced by the
presence or absence of VW-SPCs, also underlying the involvement of these cells in non-pathological vascularization. Our data suggest that more comprehensive approaches are needed in order to block all of the mechanisms contributing to tumor vascularization.
CD4+Foxp3+ Tregs can be induced in vitro by TGF-b stimulation. Here, CNS1 deficient CD4+ T cells were found to show compromised Foxp3 upregulation in vitro compared to CNS1 WT CD4+ T cells. Moreover, we could demonstrate that antigen-specific CD4+Foxp3+ Tregs can be induced in vivo by tolerogenic antigen stimulation. Parenteral application of agonist BDC2.5 mimetope induced Foxp3 expression in CD4+ BDC2.5 tg cells. We could show that induction of Foxp3 expression by tolerogenic peptide stimulation is impaired in CNS1 deficient CD4+ BDC2.5 tg cells compared to CNS1 WT CD4+ BDC2.5 tg controls. These results indeed indicate that in vivo induced Tregs share mechanistic characteristics with naturally occurring pTregs.
Additional in vivo experiments with blocking monoclonal anti-TGF-b demonstrated that high dosage TGF-b blockade abrogated peptide-induced Foxp3 expression in CNS1 WT BDC2.5 tg CD4+ cells, akin to what is seen for impaired Foxp3 upregulation in peptide-stimulated CNS1 KO BDC2.5 tg CD4+ cells without anti-TGF-b-treatment.
Adoptive transfer of CD4+CD25- T cells in T cell deficient recipients dramatically increased CD4+Foxp3+ Treg frequencies in both CNS1 WT CD4+ and CNS1 KO CD4+ donor cells. Despite an initially lower increase in Foxp3 expression in CNS1 KO donor cells compared to CNS1 WT donor cells early after transfer, in this setting impaired Treg induction in CNS1 deficient cells was not preserved over time. Consequently, diabetes onset and progression were indistinguishable between mice that received CNS1 WT or CNS1 KO donor cells. Additional Foxp3 induction by peptide stimulation of immunodeficient recipients after transfer of CNS1 WT BDC2.5. tg or CNS1 KO BDC2.5 tg donor cells was not detectable.
Patienten mit Hirnmetastasen weisen eine limitierte Prognose auf. Um diese Prognose besser abschätzen zu können, wurden verschiedene Prognosescores entwickelt. Der EC-Score ist ein sehr einfach bestimmbarer Summenscore basierend auf extrakraniellen Faktoren. In dieser retrospektiven Arbeit wurden 538 Patientenfälle inkludiert, die im Zeitraum 10/1998 bis 11/2017 eine Bestrahlung ihrer Hirnmetastasen am Uniklinikum Würzburg erhalten haben. Der EC-Score konnte bei 173 der Patientenfälle ausgewertet werden. Zusätzlich wurden die bereits etablierten DS-GPA- und RPA-Score am eigenen Patientenkollektiv angewendet und mit dem EC-Score verglichen. Im Ergebnis stellt diese Arbeit eine wichtige unabhängige externe Validierung des EC-Scores dar. Der Score ermöglicht es, Patienten sicher zu identifizieren, welche nicht von einer Bestrahlung ihrer Hirnmetastasen profitieren würden.
Untersuchungen zur Informationsweitergabe in Familien mit erblichem Brust- und Eierstockkrebs
(2021)
Für die hier beschriebene Studie wurde ein Fragebogen erstellt, welcher von 80 Trägerinnen und Trägern einer pathogenen Mutation in den Genen BRCA1 oder BRCA2 ausgefüllt wurde. Die Befragung sollte untersuchen, ob den Befragten das Risiko ihrer Verwandten, ebenso Mutationsträger zu sein, bewusst war. Weiterhin sollte ermittelt werden, ob sie die jeweiligen Risikopersonen darüber informierten. Es zeigte sich, dass den meisten Befragten dieses Risiko bekannt war. Einigen Personen schienen jedoch nicht genau zu wissen, welche Verwandten als „Risikopersonen“ zählen. Insbesondere war nicht allen Befragten die Möglichkeit bewusst, dass auch Männer die Mutation tragen und an ihre Kinder weitergeben sowie selbst an Brustkrebs erkranken können. Weiterhin gaben mehr als ein Viertel der Befragten an, dass sie mindestens ein Familienmitglied, obwohl es ihnen als Risikoperson bekannt war, nicht informierten. Als häufigste Grund hierfür wurde mangelnder Kontakt genannt. Vor dem Hintergrund der Angaben der Befragten sowie der aktuellen Forschungslage werden in der vorliegenden Arbeit Möglichkeiten diskutiert, wie die Anzahl der informierten Angehörigen verbessert werden könnte.
Bouldern ist eine noch relativ junge Trendsportart aus der Familie des Klettersports, die in den letzten Jahren starken Zuwachs gewonnen hat. Es gibt bisher wenig Literatur zu Verletzungen durch Bouldern generell und insbesondere zu Indoor-Bouldern. Das Ziel dieser Studie war Daten zu Verletzungshäufigkeit, -schwere und -lokalisation durch Indoor-Bouldern zu erheben sowie den Einfluss von potenziell das Verletzungsrisiko modulierenden Faktoren zu untersuchen.
Mittels eines Online-Fragebogens wurden Boulderer retrospektiv zu anthropometrischen Daten, potenziell risikomodulierendem Verhalten sowie Verletzungen in der Vergangenheit befragt. Anschließend wurde monatlich prospektiv über ein Jahr das Auftreten neuer Verletzungen erhoben. Zusätzlich wurden Patienten der Notaufnahme und Klettersprechstunde mit Verletzungen durch Indoor-Bouldern zu Diagnose, Unfallhergang sowie potenziell risikomodulierendem Verhalten befragt.
Knapp 60% aller Probanden hatten in der Vergangenheit bereits mindestens eine Verletzung erlitten, 44% eine Verletzung, die eine ärztliche Konsultation erforderte. Während der prospektiv beobachteten 12 Monate trat bei 44% der Probanden mindestens eine Verletzung durch Indoor-Bouldern auf, davon 78% im UIAA Schweregrad 1, 19% im Schweregrad 2 und 3% im Schweregrad 3. Die obere Extremität war von 63% aller Verletzungen betroffen, die untere Extremität von 23%. Verletzungen der unteren Extremität waren häufiger im UIAA Schweregrad ≥ 2 klassifiziert (p = 0,007).
Probanden, die Bouldern erst seit maximal einem Jahr betrieben, hatten ein erhöhtes Risiko für Verletzungen der unteren Extremität (p = 0,027). Keine der untersuchten protektiven Maßnahmen inklusive Spotten konnten das Verletzungsrisiko senken. Das Nutzen von Kletterschuhen mit starkem Downturn und Vorspann erhöhte das Risiko für Verletzungen im UIAA Schweregrad ≥ 2 (p = 0,003). Verletzungen der Patienten aus Notaufnahme und Klettersprechstunde waren in 5,1% im UIAA Schweregrad 1, 48,7% im Schweregrad 2 und 46,2% im Schweregrad 3. Verletzungen der unteren Extremität waren häufiger im Schweregrad 3 (p = 0,015).
Verletzungen durch Indoor Bouldern sind häufig, der Großteil erfordert jedoch keine medizinische Behandlung. Verletzungen der unteren Extremität sind gehäuft in einem höheren Schweregrad. Die untersuchten Präventivmaßnahmen senkten das Verletzungsrisiko nicht. Einsteigerkurse sollten insbesondere sicheres Abspringen und Stürzen trainieren. Das Nutzen eines weiteren Paares Kletterschuhe ohne starken Downturn und Vorspann für das Training scheint ratsam. Zukünftige Forschung sollte sich der Verletzungsprävention insbesondere durch Stürzen und Abspringen widmen.
Einleitung: Die sog. Direct-Drive-Simulation (DDS) bietet Patienten präoperativ eine Klangsimulation des "Vibrant Soundbridge®-Hörens". Ein Floating-Mass-Transducer (FMT) wird auf das Trommelfell oder die rekonstruierte Paukenabdeckung aufgesetzt, worüber den Patienten Testsignale dargeboten werden. Ziel der Arbeit war die Evaluation einer Weiterentwicklung des Tests hin zur DDS-Tonaudiometrie und DDS-Sprachaudiometrie. Bei Bestätigung der ersten Hypothese, soll darüber hinaus geprüft werden, ob eine Hirnstammaudiometrie (BERA) über den DDS durchgeführt werden kann. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es Referenzdaten an einer Population Normalhörender zu generieren. Zusammenfassung: Sowohl die DDS-Ton- und Sprachaudiometrie als auch die Ableitung einer BERA über den DDS-FMT sind möglich. Mit der DDS-BERA besteht nun erstmals die Möglichkeit eines objektiven DDS-Tests präoperativ. Die notwendige Einschätzung der Ankopplungsqualität zur korrekten Interpretation der DDS-BERA lässt sich elegant mit Hilfe der DDS-Tonaudiometrie ermitteln.
Im Zuge der Erstdiagnostik einer Krankenhausaufnahme bei akuter Herzinsuffizienz ist die Röntgen-Thorax-Untersuchung fester Bestandteil. Ziel dieser Arbeit war es, ihren klinischen Stellenwert und die Aufnahmequalität systematisch zu untersuchen. In der AHF-Registerstudie wurden alle am Universitätsklinikum Würzburg vorstelligen Patienten mit akuter Herzinsuffizienz konsekutiv registriert und umfassend phänotypisiert. Die Röntgen-Thorax-Befunde wurden systematisch informationsextrahiert, auf Konsistenz überprüft, katalogisiert und klassifiziert.
Purpose
Inhomogeneities of the static magnetic B\(_{0}\) field are a major limiting factor in cardiac MRI at ultrahigh field (≥ 7T), as they result in signal loss and image distortions. Different magnetic susceptibilities of the myocardium and surrounding tissue in combination with cardiac motion lead to strong spatio‐temporal B\(_{0}\)‐field inhomogeneities, and their homogenization (B0 shimming) is a prerequisite. Limitations of state‐of‐the‐art shimming are described, regional B\(_{0}\) variations are measured, and a methodology for spherical harmonics shimming of the B\(_{0}\) field within the human myocardium is proposed.
Methods
The spatial B\(_{0}\)‐field distribution in the heart was analyzed as well as temporal B\(_{0}\)‐field variations in the myocardium over the cardiac cycle. Different shim region‐of‐interest selections were compared, and hardware limitations of spherical harmonics B\(_{0}\) shimming were evaluated by calibration‐based B0‐field modeling. The role of third‐order spherical harmonics terms was analyzed as well as potential benefits from cardiac phase–specific shimming.
Results
The strongest B\(_{0}\)‐field inhomogeneities were observed in localized spots within the left‐ventricular and right‐ventricular myocardium and varied between systolic and diastolic cardiac phases. An anatomy‐driven shim region‐of‐interest selection allowed for improved B\(_{0}\)‐field homogeneity compared with a standard shim region‐of‐interest cuboid. Third‐order spherical harmonics terms were demonstrated to be beneficial for shimming of these myocardial B\(_{0}\)‐field inhomogeneities. Initial results from the in vivo implementation of a potential shim strategy were obtained. Simulated cardiac phase–specific shimming was performed, and a shim term‐by‐term analysis revealed periodic variations of required currents.
Conclusion
Challenges in state‐of‐the‐art B\(_{0}\) shimming of the human heart at 7 T were described. Cardiac phase–specific shimming strategies were found to be superior to vendor‐supplied shimming.
Background: In recent years, health care has increasingly become the focus of public interest, politics, health insurance companies, and research. This includes the development of therapeutic concepts that can respond individually to patients' resources in order to improve coping with chronic diseases. Research into psychosocial and biological resilience factors is very important and the basic objective of the present work. I studied patients with fibromyalgia syndrome (FMS), who suffer among others from chronic pain, fatigue, sleep and gastrointestinal problems. This patient cohort is characterized by a pronounced heterogeneity in terms of clinical outcome, degree in disability and coping. FMS has a prevalence of 3 – 8 % in the Western population and has a significant socio-economic impact. Validated psychosocial resilience factors include optimism, humor, coherence, self-efficacy, awareness with one's own resources and the ability to apply them profitably (coping), and a healthy social environment with positive relationships. Studies in patients with cancer revealed religiosity as positive and negative factor on the health outcome, but there is little data on religious aspects of pain resilience. Various genetic polymorphisms and anti-inflammatory cytokines are known as biological resilience factors. Various microRNA (miRNA) were detected to contribute to resilience in the context of stress and psychiatric disorders. Objective: The underlying research question of this work is to understand the factors that make some FMS patients resilient and others not, even though they suffer from the same disease. The long-term aim was to understand mechanisms and influencing factors of resilience to design preventive and resource-oriented therapies for FMS patients. Material and Methods: Three studies examined religious, physiological, biological, and psychosocial factors which may contribute to resilience in FMS patients. Study one combined data of questionnaires, a psychosocial interview, and regression analyses to investigate the relevance of religiosity for coping and resilience. Study two examined variance explaining factors and defined clusters among FMS patients by their differences in coping, pain phenotype and disability. The factor analysis used variables derived from questionnaires and qPCR of cytokines in white blood samples (WBC) of patients and healthy controls. Study three assessed cluster-wise miRNA signatures which may underly differences in behaviour, emotional and physiological disability, and resilience among patient clusters. A cluster-specific speculative model of a miRNA-mediated regulatory cycle was proposed and its potential targets verified by an online tool. Results: The data from the first study revealed a not very religious patient cohort, which was rather ambivalent towards the institution church, but described itself as a believer. The degree of religiosity played a role in the choice of coping strategy but had no effect on psychological parameters or health outcomes. The coping strategy "reinterpretation", which is closely related iv to the religious coping "reappraisal", had the highest influence on FMS related disability. Cognitive active coping strategies such as reappraisal which belongs to religious coping had the highest effect on FMS related disability (resilience) and could be trained by a therapist. Results from the second study showed high variances of all measured cytokines within the patient group and no difference between patient and control group. The high dispersion indicated cluster among patients. Factor analysis extracted four variance-explaining factors named as affective load, coping, pain, and pro-inflammatory cytokines. Psychological factors such as depression were the most decisive factors of everyday stress in life and represented the greatest influence on the variance of the data. Study two identified four clusters with respective differences in the factors and characterized them as poorly adapted (maladaptive), well adapted (adaptive), vulnerable and resilient. Their naming was based on characteristics of both resilience concepts, indicated by patients who were less stress-sensitive and impaired as a personal characteristic and by patients who emerged as more resilient from a learning and adaptive process. The data from the variance analysis suggests that problem- and emotion-focused coping strategies and a more anti-inflammatory cytokine pattern are associated with low impairment and contribute to resilience. Additional favorable factors include low anxiety, acceptance, and persistence. Some cluster-specific intervention proposals were created that combine existing concepts of behavioral and mindfulness therapies with alternative therapies such as vitamin D supplementation and a healthy intestinal flora. The results of the third study revealed lower relative gene expression of miR103a-3p, miR107, and miR130a-3p in the FMS cohort compared to the healthy controls with a large effect size. The adaptive cluster had the highest gene expression of miR103a-3p and tendentially of miR107, which was correlated with the subscale score "physical abuse" of the trauma questionnaire. Further correlations were found in particular with pain catastrophizing and FMS-related disability. MiR103a-3p and miR107 form a miRNA-family. Based on this, we proposed a miR103a/107 regulated model of an adaptive process to stress, inflammation and pain by targeting genetic factors which are included in different anti-inflammatory and stress-regulating pathways. Conclusion: All three studies provide new insights into resilience in FMS patients. Cognitive coping (reappraisal/reinterpretation) plays a central role and thus offers therapeutic targets (reframing in the context of behavioral therapy). Religosity as a resilience factor was only partially valid for our patient cohort. Basically, the use of resource-oriented therapy in large institutions still requires research and interdisciplinary cooperation to create a consensus between the humanities, natural sciences and humanism.
Die WHO-Klassifikation der Hirntumoren von 2016 ebnete den Weg für molekulare Marker und Therapie-Angriffspunkte. Der Transkriptionsfaktor ATF5 könnte ein solcher sein. Er unterdrückt die Differenzierung von neuronalen Vorläuferzellen und wird in Glioblastomen (GBM) überexprimiert. Daten zur ATF5-Expression in WHO Grad II Gliomen (LGG) und GBM-Rezidiven sind nur spärlich vorhanden. Daher untersuchten wir 79 GBM, 40 LGG und 10 Normalhirnproben auf ihre ATF5-mRNA- und Proteinexpression mit quantitativer Echtzeit-PCR bzw. Immunhistochemie und verglichen sie mit multiplen, retrospektiv erhobenen klinischen Charakteristika der Patienten. ATF5 war in LGG und GBM verglichen zum Normalhirn sowohl auf mRNA-, als auch Proteinebene überexprimiert. Obwohl die ATF5-mRNA-Expression im GBM eine erhebliche Fluktuationsrate zeigte, gab es keine signifikanten Expressionsunterschiede zwischen GBM-Gruppen unterschiedlicher biologischer Wachstumsmuster. ATF5-mRNA korrelierte mit dem Alter der Patienten und invers mit der Ki67-Färbung. Kaplan Meier- und Cox-Regressionsanalysen zeigten eine signifikante Korrelation der ATF5-mRNA-Expression mit dem Überleben nach 12 Monaten sowie dem progressionsfreien Überleben. Die Methylierung des Promotors der O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) ist ein etablierter Marker in der Therapie des GBMs. Sie ist mit dem therapeutischen Ansprechen auf Temozolomid und dem Überleben assoziiert. Uns fielen inzidentell Veränderungen der MGMT-Promotormethylierung auf, woraufhin wir den aktuellen Wissensstand mittels einer ausführlichen Literatur-Metaanalyse zusammenfassten. Dabei fanden wir Veränderungen der MGMT-Promotormethylierung bei 115 der 476 Patienten. Wir schlussfolgern, dass die ATF5-mRNA-Expression als prognostischer Faktor für das Überleben der Patienten dienen könnte. Da seine in vitro-Inhibition zu einem selektiven Zelltod von Gliomzellen führte und wir eine Überexpression in glialen Tumoren nachweisen konnten, zeigt ATF5 Potential als ubiquitäres Therapieziel in Gliomen. Zum aktuellen Zeitpunkt ergibt sich keine klare Indikation, den klinischen Standard der MGMT-Teststrategie zu verändern. Trotzdem könnte eine erneute Testung der MGMT-Promotormethylierung für zukünftige Therapieentscheidungen sinnvoll sein und wir regen an, dass dieses Thema in klinischen Studien weiter untersucht wird.
Ziel:
Die vorliegende Studie untersucht das Langzeitoutcome der filtrierenden Trabe- kulotomie (FTO) und vergleicht diese mit der konventionellen Trabekulektomie. Nach- dem in der Arbeit von Matlach et al. bereits gezeigt werden konnte, dass die filtrierende Trabekulotomie nach einem Jahr im Bezug auf die Augeninnendrucksenkung und das Auftreten von postoperativen Komplikationen mit der konventionellen Trabekulektomie vergleichbar ist (32), sollte in der vorliegenden Arbeit der Langzeiterfolg der beiden Ope- rationsmethoden miteinander verglichen werden. Untersucht wurde deshalb der intraoku- lare Druck, Langzeitkomplikationen, Folgeoperationen und der Visus nach eineinhalb und zwei Jahren.
Methode:
In einer Fall-Kontroll-Studie wurden 30 Patienten nach einer filtrierenden Tra- bekulotomie (prospektiv) mit 87 Patienten nach einer konventionellen Trabekulektomie (retrospektiv) verglichen. Alle Patienten waren zwischen 2007 und 2012 von demselben Operateur an der Augenklinik der Universität Würzburg operiert worden. Eingeschlossen wurden Patienten mit primärem Offenwinkelglaukom, Pseudoexfoliationsglaukom und Pigmentdispersionsglaukom. Die Patienten waren nach Alter und intraokularem Druck (IOD) gematcht worden. Die Daten der vorliegenden Studie wurden an der Augenklink der Universität Würzburg oder von den weiterbehandelnden niedergelassenen Augenärz- ten mit Hilfe eines für diese Studie entworfenen Fragebogens erhoben.
Endpunkt: Als primärer Endpunkt wurde ein Augeninnendruck von < 18 mmHg und eine Augeninnendrucksenkung um ≥ 30 % des Ausgangswertes festgelegt. Wurden diese Kriterien ohne Medikamente erreicht, sprach man von einem „absoluten Erfolg“ (com- plete-success), andernfalls von einem „relativen Erfolg“ (qualified-success).
Als sekundäre Endpunkte galten der intraokulare Druckverlauf, die Erfassung der Kom- plikationen, Folgeeingriffe, der Visusverlauf und die Medikation.
Ergebnisse: Von den anfangs 117 eingeschlossenen Patienten konnten nach 2 Jahren die Daten von 95 Patienten (27 aus der FTO-Gruppe und 68 aus der TE-Gruppe) erhoben werden. Präoperativ unterschieden sich die beiden Studiengruppen nicht signifikant im Bezug auf das Alter und den IOD, nach denen die Gruppen gematcht worden waren, den Visus (p= 0,60), das Geschlecht (p = 0,30) und die präoperativ verwendeten Medikamente (p≥ 0,05). In der FTO-Gruppe lag die Zahl der Patienten mit Pigmentdispersionsglaukom (p= 0,02) und Pseudophakie (p = 0,02) schon präoperativ deutlich über der der TE-
Gruppe. Der IOD lag präoperativ in beiden Operationsgruppen bei 23 mmHg (IQR 20- 27), wobei im Median 3,0 verschiedene augendrucksenkende Medikamente angewendet wurden.
Der absolute Erfolg (complete-success) unterschied sich im Zeitraum der vorliegenden Studie zu keinem Zeitpunkt signifikant zwischen den Studiengruppen (p 18Mon. = 0,50 ; p 24Mon. = 0,067). Auch der relative Erfolg (qualified-success) unterschied sich zwischen den Gruppen nicht signifikant (p 18Mon. = 0,23 ; p 24Mon. = 0,60). Nach 2 Jahren erreichten 33,3 % der FTO- und 56,7 % der TE-Patienten einen absoluten Erfolg und 70,4 % bzw. 77,6 % einen relativen Erfolg.
Der mediane postoperative IOD konnte auch 1,5 und 2 Jahre nach den Operationen sig- nifikant unter den präoperativen IOD gesenkt werden (p < 0,001) und betrug nach 2 Jah- ren in der FTO-Gruppe 12,80 ± 3,79 mmHg und in der TE-Gruppe 11 mmHg (IQR 9- 13). Er unterschied sich auch zwischen beiden Gruppen zu keinem Zeitpunkt signifikant (p 18Mon. = 0,18 ; p 24Mon. = 0,12).
Der mediane postoperative Visus unterschied sich 1,5 und 2 Jahre nach der OP zwischen den Gruppen nicht signifikant (p 1,5a = 0,11; p 2a = 0,77). In der FTO-Gruppe verschlech- terte sich der Visus der Patienten von 0,10 logMAR (0,79) nach 18 Monaten auf 0,20 logMAR (0,63) nach 24 Monaten. Der Visus in der TE-Gruppe blieb konstant (0,15 log- MAR).
Insgesamt hatte sich der Visus der Patienten nach 1,5 und 2 Jahren im Vergleich zum präoperativen Visus signifikant verschlechtert (p 1,5a = 0,02; p 2a = 0,00).
Bei der separaten Auswertung der Patienten mit PEX-Glaukom konnte der IOD postope- rativ zu allen statistisch beurteilbaren Zeitpunkten signifikant unter den präoperativen IOD gesenkt werden. Bei einem Vergleich zwischen den Gruppen lag der IOD der FTO- Gruppe einmalig über dem der TE-Gruppe. In den anderen Fällen traten keine signifikan- ten Druckunterschiede zwischen den Gruppen auf. Der postoperative Visus unterschied sich zu keinem Zeitpunkt, ob mit oder ohne Kunstlinse, im prä- postoperativen Vergleich und zwischen den Gruppen.
Die Anzahl der Wirkstoffklassen unterschied sich zwischen den Gruppen nicht signifi- kant. Reoperationen traten nach beiden Operationsmethoden so selten auf, sodass eine statistische Bewertung nicht möglich war.
Die Verteilung der Glaukomformen hatte sich auch nach 1,5 und 2 Jahren nicht verändert.
Die Zahl pseudophaker Patienten war im Beobachtungszeitraum auch in der TE-Gruppe stetig angestiegen, so dass sie sich nach 2 Jahren nicht mehr signifikant zwischen den Gruppen unterschied.
Schlussfolgerung: Die FTO ist im Bezug auf den IOD, den Visus und die Erfolgsrate der TE äquivalent.
Im Langzeitverlauf traten in der FTO Gruppe nicht mehr Komplikationen als nach TE auf. Nach 1 Jahr waren in der FTO-Gruppe signifikant mehr frühe Komplikationen auf- getreten als in der TE. Nach 2 Jahren war die Rate an Komplikationen in den Gruppen nicht mehr signifikant unterschiedlich.
Sterol O-Acyltransferasen (SOATs) spielen eine zentrale Rolle im Cholesterinstoffwechsel von Zellen, indem sie die Veresterung von freiem Cholesterin und Speicherung in Lipid droplets katalysieren. In Tumorzellen findet häufig eine Aktivierung alternativer Pfade des Energiestoffwechsels, unter anderem des Lipidstoffwechsels statt. Präklinische und klinische Daten unterstützen den Mechanismus der SOAT-Inhibierung als Therapiekonzept für bestimmte Tumore. Eine genaue Kenntnis sowohl dieser Inhibitoren als auch der Expression des Zielmoleküls ist Voraussetzung für eine klinische Anwendung.
Im ersten Teil dieser Arbeit wurde ein in-vitro SOAT-Aktivitätsassay etabliert und auf Grundlage dessen ein Vergleich der mittleren Hemmstärken ausgewählter SOAT-Inhibitoren gezogen. SOAT-transfizierte AD-293 Zellen sowie NCI-H295R Nebennieren-Zellen wurden mit dem fluoreszierenden 22-NBD-Cholesterin sowie den SOAT-Inhibitoren inkubiert und die Veresterung des Lipid-Analogons dann zunächst mikroskopisch und anschließend quantitativ mittels chromatographischer Auftrennung untersucht. Mitotane stellte sich mit einer IC50 von 1,3x10⁻⁶ M als schwächster SOAT-Inhibitor dar, gefolgt von Sandoz58-035 (IC50=1,4x10\(^{-8}\) M), ATR101 (IC50=3,1x10\(^{-9}\) M) und schließlich AZD3988 (IC50=8,8x10\(^{-10}\) M).
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die SOAT-Expression in Prostatektomiepräparaten von Hochrisiko Prostatakarzinom-Patienten mittels Immunhistochemie bestimmt. Eine starke SOAT1 Expression (SOAT H-Score 3) war sowohl in der univariaten als auch in der multivariaten Analyse hoch signifikant mit einem kürzeren biochemisch progressfreien Überleben der Patienten assoziiert unabhängig von etablierten Prognoseparametern [HR für den biochemischen Progress 2,33 (95%KI 1,48-3,68), p<0,001)]. Für SOAT2 war dies erwartungsgemäß nicht der Fall. SOAT1 scheint bei diesem bestimmten Kollektiv einen vielversprechenden Stellenwert als prognostischer Marker zu haben und könnte darüber hinaus zukünftig als Zielmolekül im Rahmen einer individualisierten Therapie des Prostatakarzinoms in Frage kommen.
Aufgrund der sich umkehrenden Alterspyramide in Deutschland leiden bereits jetzt immer mehr Menschen an Gelenkknorpelschäden. Doch nicht nur das Alter, sondern auch Unfälle und Sportverletzungen und Übergewicht können zu irreversiblen Knorpeldefekten führen. Obwohl es diverse Behandlungsmöglichkeiten gibt, können die bisherige Methoden nicht als dauerhafte Heilung betrachtet werden. Im Rahmen des internationalen Forschungsprojektes BIO-CHIP sollte eine vielsprechende Behandlungsmethode mit neuartigen Arzneimitteln untersucht werden.
Als Ausgangsmaterial des Arzneimittels, ein hergestelltes Knorpelimplantat, dienen patienteneigene Knorpelzellen aus der Nase. Diese werden isoliert, vermehrt und letztlich auf einer Matrix zu einem Knorpelimplantat kultiviert. Wesentliche Voraussetzung für die Implantatfreigabe stellt neben toxikologischen und biologischen Unbedenklichkeitstests die Beurteilung der Viabilität dar. Diese wurde bisher anhand von Histologieschnitten von der Pathologie durchgeführt.
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung und Validierung eines standardisierten und objektiven Viabilitätstests für die Chondrozyten innerhalb der Knorpelmatrix. Hierfür wurde die LDH als Marker für irreversibel geschädigte Zellen verwendet. Die LDH Konzentration konnte mit dem CyQuant LDH-Assay durch die Messung der Absorption gemessen werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass LDH die erforderliche Stabilität und Nachweisbarkeit im Medium besitzt. Mithilfe der Lyse, analog zum Herstellungsprozess, gezüchteter Mini-Knorpelimplantate, konnten die maximal erreichbaren LDH Konzentrationen ermittelt werden. Mithilfe dieser Konzentrationen wurde eine Eichkurve generiert. Diese dient als Beurteilung der Viabilität zukünftig gemessener Absorptionen des Überstandmediums.
Das entwickelte Verfahren erfordert keine invasiven Eingriffe am Implantat und zeichnet sich durch eine einfache Durchführung aus, da nur der Überstand gemessen werden muss. Die durchgeführte Validierung der Methode bescheinigte eine hohe Robustheit, Linearität, Genauigkeit und Präzision.
Mittels Tissue Engineering hergestellte humane 3D in vitro-Testsysteme sind ein neuer Ansatz, um u.a. Erkrankungen der Atemwege zu simulieren und zu untersuchen. Obwohl gegen B. pertussis, den Erreger des Keuchhustens, Impfstoffe zur Verfügung stehen, nimmt die Erkrankungs-Inzidenz in den letzten Jahren deutlich zu. Da B. pertussis zu den obligat humanpathogenen Erregern zählt, sind die aus Tierversuchen stammenden Daten nur unzureichend auf den Menschen übertragbar. Die genauen Pathomechanismen der Infektion sind bisher nicht geklärt.
Auf einer biologischen Kollagenmatrix wurde eine Ko-Kultur aus humanen tracheobronchialen Fibroblasten und humanen tracheobronchialen Epithelzellen (hTEC) angesiedelt und 3 Wochen unter apikaler Belüftung kultiviert. Die ausdifferenzierten 3D Testsysteme wurden mit Überständen von Bordetella pertussis-Kulturen inkubiert und auf licht- und elektronenmikroskopischer Ebene analysiert. Weiterhin wurden 2D Kulturen der hTEC mit Hilfe der Ramanspektroskopie nicht-invasiv auf intrazelluläre Veränderungen nach der Inkubation mit den bakteriellen Überständen untersucht.
Das 3D Testsystem der humanen Atemwegschleimhaut zeigte auf lichtmikroskopischer und ultrastruktureller Ebene eine hohe in vitro – in vivo-Korrelation. Die elektronenmikroskopische Analyse zeigte morphologische Veränderungen nach der Inkubation mit den B. pertussis Überständen, die mit vorbeschrieben Effekten einer B. pertussis Infektion korrelieren. Mittels der Ramanspektroskopie ließen sich Gruppen von unbehandelten Zellen von Gruppen, die zuvor mit Bakterienüberständen inkubiert wurden, trennen. Somit zeigte sich die Ramanspektroskopie sensitiv für intrazelluläre Infektionsfolgen.
Zusammenfassend wurde belegt, dass das 3D-Modell der humanen Atemwegschleimhaut zur Untersuchung obligat humanpathogener Infektionserreger geeignet ist und dass die Ramanspektroskopie eine nicht-invasive Methode ist, um durch Infektionen hervorgerufene intrazellulären Pathologien zu analysieren.
Im Zuge der Bemühungen um neue, tumorspezifische Therapieansätze für die Myelomerkrankung hat sich der C-X-C-Chemokinrezeptor 4 (CXCR4) aufgrund seiner zentralen Rolle in der Tumorgenese als vielversprechender Angriffspunkt hervorgetan. Im Sinne eines theranostischen Konzepts wird der Rezeptor mithilfe eines radioaktiv markierten Liganden quantifiziert und anschließend von rezeptorspezifischen Radiotherapeutika als Zielstruktur genutzt. Die CXCR4-Expression ist allerdings ein höchst dynamischer Prozess mit großer inter- und intraindividueller Heterogenität, der u.a. durch eine begleitende Chemotherapie beeinflusst werden kann. Ob sich therapieinduzierte Veränderungen der Rezeptorexpression gezielt nutzen lassen, um die CXCR4-Expression zu optimieren und so die Effektivität der CXCR4-gerichteten Strategien zu steigern, wurde bislang nicht untersucht.
Vor diesem Hintergrund wurden in der vorliegenden Arbeit verschiedene, in der Myelomtherapie etablierte Substanzen sowohl einzeln als auch in Kombination hinsichtlich ihres Einflusses auf die CXCR4-Expression von MM-Zelllinien und primären MM-Zellen unter in vitro Bedingungen analysiert.
In den durchgeführten Experimenten zeigte sich eine hohe Variabilität der CXCR4-Expression der MM-Zellen nach Therapieinduktion, die sich als substanz-, dosis- und zeitabhängig herausstellte. Die Ergebnisse bestätigten das große Potenzial der therapieinduzierten Modulation der CXCR4-Expression. Im weiteren Verlauf sind translationale Forschungsansätze gerechtfertigt, die die Übertragbarkeit der in vitro gewonnenen Ergebnisse auf die komplexen Vorgänge im lebenden Organismus überprüfen. Langfristiges Ziel ist der Entwurf eines patientenzentrierten, multimodalen Therapiekonzepts, welches das CXCR4-gerichtete theranostische Konzept mit einer individuell angepassten, medikamentösen MM-Therapie kombiniert.