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- Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Eberhard-Karls-Universität Tübingen (1)
- Institut für Neurowissenschaften der Universität Mailand (1)
- Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie, Klinikum Ingolstadt (1)
- Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie des Leopoldina Krankenhaus Schweinfurt (1)
- Lehrstuhl für Physiologische Chemie (1)
- Medizinische Hochschule Hannover, Kardiologie (1)
- Neurologische Klinik, Klinikum Ingolstadt (1)
- Sahin Lab, F.M. Kirby Neurobiology Center Boston Children’s Hospital, Department of Neurology, Harvard Medical School (1)
- Stellenbosch University - Division of Medical Virology (1)
- Tropenmedizin, Klinikum Würzburg Mitte gGmbH, Missioklinik (1)
ResearcherID
- N-2030-2015 (1)
- N-8985-2015 (1)
Early healing after myocardial infarction (MI) is characterized by a strong inflammatory reaction. Most leukotrienes are pro-inflammatory and are therefore potential mediators of healing and remodeling after myocardial ischemia. The enzyme 5-lipoxygenase (5-LOX) has a key role in the transformation of arachidonic acid in leukotrienes. Thus, we tested the effect of 5-LOX on healing after MI. After chronic coronary artery ligation, early mortality was significantly increased in 5-LOX\(^{−/−}\) when compared to matching wildtype (WT) mice due to left ventricular rupture. This effect could be reproduced in mice treated with the 5-LOX inhibitor Zileuton. A perfusion mismatch due to the vasoactive potential of leukotrienes is not responsible for left ventricular rupture since local blood flow assessed by magnetic resonance perfusion measurements was not different. However, after MI, there was an accentuation of the inflammatory reaction with an increase of pro-inflammatory macrophages. Yet, mortality was not changed in chimeric mice (WT vs. 5-LOX\(^{−/−}\) bone marrow in 5-LOX\(^{−/−}\) animals), indicating that an altered function of 5-LOX\(^{−/−}\) inflammatory cells is not responsible for the phenotype. Collagen production and accumulation of fibroblasts were significantly reduced in 5-LOX\(^{−/−}\) mice in vivo after MI. This might be due to an impaired migration of 5-LOX\(^{−/−}\) fibroblasts, as shown in vitro to serum. In conclusion, a lack or inhibition of 5-LOX increases mortality after MI because of healing defects. This is not mediated by a change in local blood flow, but through an altered inflammation and/or fibroblast function.
Das Multiple Myelom ist eine hämatologische Erkrankung, die durch die Proliferation von Plasmazellen und die Produktion von Antikörpern oder deren Leichtketten gekennzeichnet ist. Eine frühe Diagnosestellung durch Detektion sowohl intra- als auch extramedullärer Manifestationen ist für die Einleitung einer effektiven Therapie von entscheidender Bedeutung. Ebenso bedeutsam ist ein wirksames Therapiemonitoring. Wichtige diagnostische Modalitäten sind bei beiden Fragestellungen tomografische, bildgebende Verfahren. Hierbei wurde die Effektivität der 18F-FDG-PET/CT im Rahmen der Diagnose, des Stagings und der Prognoseabschätzung bereits nachgewiesen. Dennoch ist ihr klinischer Nutzen durch die geringe Sensitivität bei Detektion von diffusem Knochenmarksbefall und Vorliegen sowohl falsch positiver als auch falsch negativer Befunde limitiert.
Die vorliegende Arbeit hat untersucht, ob der aminosäurebasierte Tracer 11C-MET über spezifische Eigenschaften verfügt, die eine höhere Sensitivität und Spezifität in der Detektion von Myelomzellen ermöglichen und ob der Radioligand dem etablierten Glukoseanalogon 18F-FDG überlegen ist. Hierfür wurden drei etablierte humane Myelomzelllinien, sowohl nativ als auch nach 48-stündiger Therapie mit dem Proteasominhibitor Carfilzomib, mit 18F-FDG und 11C-MET inkubiert und mithilfe eines Gammastrahlungszählers beurteilt. Zudem wurde untersucht, ob die Traceraufnahme mit spezifischen Charakteristika der Tumorbiologie korreliert. So wurde die Oberflächenexpression von CD138 und CXCR4, die intrazelluläre Expression der Leichtketten κ/λ und die Proliferation der Zelllinien mittels Durchflusszytometrie vor und nach Behandlung mit Carfilzomib eruiert.
Die unbehandelten Zellen zeigten, verglichen zu 18F-FDG, bereits nach kürzester Inkubationsdauer eine 3-3,5-fach höhere 11C-MET Retention. Weiterhin zeigte sich die 11C-MET-Aufnahme nach Behandlung aller Zellreihen insgesamt marginal höher als die 18F-FDG-Aufnahme, während die Reduktion der 11C-MET-Anreicherung im prä- zu posttherapeutischen Vergleich für alle drei Zelllinien signifikant war.
Eine mögliche Erklärung für diese Beobachtungen liefert die Myelombiologie: eine erhöhte Aufnahme der radioaktiv markierten Aminosäure durch MM-Zellen könnte durch eine Zunahme der Zellproliferation und insbesondere durch eine Steigerung der Proteinsynthese im Rahmen der überschießenden Produktion von M-Protein bedingt sein. In Zusammenschau könnte 11C-MET mit höherer Sensitivität Myelommanifestationen detektieren, wodurch ggf. Läsionen mit geringem Metabolismus dargestellt und eine bessere Beurteilung des Krankheitspogresses erfolgen könnte. Zudem bietet für den klinischen Einsatz die – verglichen zu 18F-FDG – größere Differenz der 11C-MET-Retention zwischen prä- und posttherapeutischer Messung die Möglichkeit einer besseren Beurteilbarkeit des Therapieansprechens. 11C-MET birgt ggf. das Potential auch minimale aktive Restherde zu detektieren und damit Patienten einem individualisierten Therapiekonzept zuzuführen.
Ein Zusammenhang zwischen den untersuchten Biomarkern und der 11C-MET Retention bzw. deren Abnahme nach Behandlung konnte nicht gezeigt werden. Somit sollten für 11C-MET andere Biomarker herangezogen werden, um diese mit der Bildgebung zu korrelieren und zu bewerten.
Im Rahmen dieser Arbeit sollten die Möglichkeiten der MR Tomographie erkundet werden bakterielle Infektionen im Zeitverlauf darzustellen. Genauer gesagt sollte das Potential der MR Tomographie anhand eines durch eine Infektion induzierten lokalisierten Abszesses unter Verwendung dreier unterschiedlicher MRT Methoden untersucht werden: Mittels nativem \(T_2\) Kontrast; der Verwendung von superparamagnetischen Eisenoxid Partieln (USPIO) als \(T_2^*\) Kontrastmittel; und dem Einsatz von Perfluorkarbonen (PFC) als \(^{19}F\) MRT Marker (siehe Kapitel 3).
Wie erwartet führte die durch die Infektion hervorgerufene Entzündung zu veränderten \(T_2\)-Zeiten, welche auf \(T_2\)-gewichteten MR Bildern eine Lokalisierung des Abszessbereiches erlauben. Jedoch eigneten sich diese Daten aufgrund der graduellen Änderung der \(T_2\)-Zeiten nicht, um eine klare Grenze zwischen Abszess und umliegendem Gewebe zu ziehen.
Superparamagnetische Eisenoxidpartikel andererseit haben als MRT Kontrastmittel bereits in den letzten Jahren ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt Entzündungen [53, 58, 64] darzustellen. Die Anreicherung dieser Partikel am Rande des Abszesses [53], wie sie auch in unseren MR Daten zu beobachten war, erlaubte eine relativ scharfe Abgrenzung gegenüber dem umgebenden Gewebe in der chronischen Phase der Infektion (Tag 9 p.i.). Hingegen genügte die nur sehr spärlichen Anreicherung von USPIO Partikeln in der akuten Phase der Infektion (Tag 3 p.i.) nicht für eine entsprechende Abgrenzung [58].
Aufgrund der sehr geringen biologischen Häufigkeit und den sehr kurzen Relaxationszeiten von endogenem Fluor eignen sich Perfluorkarbone als Markersubstanz in der MR Tomographie von biologischen Systemen. Insbesondere da PFC Emulsionen durch phagozytierende Zellen aufgenommen werden und im Bereich von Entzündungen akkumulieren [30, 59]. In dieser Arbeit konnte anhand der erhaltenen MRT Daten eine Akkumulation von Perfluorkarbonen nicht nur in der chronischen Phase, sondern auch in der akuten Phase nachgewiesen werden. Diese Daten erlauben somit zu allen untersuchten Zeitpunkten eine Abgrenzung zwischen Infektion und umliegenden Gewebe.
Aufgrund der besagten Vorteile wurden die Perfluorkarbone gewählt, um die Möglichkeiten der MR Tomographie zu testen, quantitative Informationen über die schwere der Infektion zu liefern. Als Referenz für die Bakterienbelastung wurden die Biolumineszenzbildgebung (BLI) [49, 50] und die Standardmethode zur Bestimmung der Bakterienbelastung cfu (koloniebildenden Einheiten) herangezogen. Eine Gegenüberstellung der zeitlichen Verläufe der durch die Biolumineszenzbildgebung und durch die cfu erhaltenen Daten liefert eine qualitative Übereinstimmung mit den durch die 19F MR Tomographie erhaltenen Daten. Dies trifft hierbei sowohl auf die über den gesamten Infektionsbereich hinweg summierten Signalamplituden, als auch auf das Volumen zu, in dem Fluor am Ort der Infektion akkumuliert wurde. Im Gegensatz zur Methode der cfu Bestimmung sind die MR Tomographie und die Biolumineszenzbildgebung nicht invasiv und erlauben die Verfolgung des Infektionsverlaufes an einem einzelnen Individuum. Hierzu benötigt, im Gegensatz zur MR Tomographie, die Methode der Biolumineszenzbildgebung jedoch einen speziellen Pathogenstamm. Darüber hinaus ist hervorzuheben, dass die MR Tomographie zudem die Möglichkeit bietet auch morphologische Informationen über den Infektionsbereich und seine Umgebung zu akquirieren.
Gerade weil jede dieser Methoden die mit der Infektion einhergehenden Prozesse aus einer leicht anderen Blickrichtung betrachtet, erscheint es sinnvoll diese etablierte Untersuchungsplattform bestehend aus MRT, BLI und cfu über die in dieser Arbeit bearbeitete Fragestellung hinaus näher zu untersuchen. Insbesondere der Aspekt inwieweit die drei Methoden sich gegenseitig ergänzen, könnte einen tieferen Einblick in die Wechselwirkung zwischen Pathogen und Wirt erlauben.
Auch wenn für die betrachtete Fragestellung bereits der hierdurchgeführte semiquanitative Ansatz zur Bestimmung der relativen Fluormengen am Ort der Infektion ausreichte, so ist doch im Allgemeinen wünschenswert probenbezogen die Sensitivität der Spule und damit die Güte der Spulenabstimmung zu bestimmen. Hierzu ist jedoch die Aufnahme von \(B_1\)-Karten unabdingbar und wird entsprechend im Kapitel 4 \(Bloch-Siegert B_1^+-Mapping\) näher addressiert. Der Schwerpunkt liegt hierbei, wie der Kapitelname bereits andeutet, auf der Bloch-Siegert Methode, die insbesondere in der präsentierten Implementierung in einer Turbo/ Multi Spin Echo Sequenz eine effiziente Nutzung der relativ langen \(T_\)2-Zeiten der Perfluorkarbone erlaubt. Da zudem die Bloch-Siegert-Methode eine rein phasenbasierte Methode ist, kann neben der aus den Daten erzeugten \(B_1\)-Karte zugleich ein unverfälschtes Magnitudenbild generiert werden, wodurch eine sehr effiziente Nutzung der vorhandenen Messzeit ermöglicht wird. Diese Eigenschaft ist insbesondere für \(^{19}F\) Bildgebung von besonderem Interesse, da hier für jede Messung, aufgrund der üblicherweise relativ geringen Konzentration an Fluoratomen, lange Messzeiten benötigt werden.
Zusammenfassend konnte anhand des untersuchten Tiermodells sowohl die Fähigkeit der MR Tomographie nachgewiesen werden Infektionen im Zeitverlauf darzustellen, als auch die Fähigkeit der MR Tomographie quantitative Informationen über den Verlauf der Infektion zu liefern. Desweiteren konnte eine Möglichkeit aufgezeigt werden, welche das Potential hat in vertretbarem Zeitrahmen auch in vivo B1+-Karten auf dem Fluorkanal zu erstellen und so einen zentralen Unsicherheitsfaktor, für Relaxometry und absolute Quantifizierung von \(^{19}F\) Daten in vivo, zu beseitigen.
Biomedical research suffers from a dramatically poor translational success. For example, in ischemic stroke, a condition with a high medical need, over a thousand experimental drug targets were unsuccessful. Here, we adopt methods from clinical research for a late-stage pre-clinical meta-analysis (MA) and randomized confirmatory trial (pRCT) approach. A profound body of literature suggests NOX\(_{2}\) to be a major therapeutic target in stroke. Systematic review and MA of all available NOX\(_{2}\)\(^{-/y}\) studies revealed a positive publication bias and lack of statistical power to detect a relevant reduction in infarct size. A fully powered multi-center pRCT rejects NOX\(_{2}\) as a target to improve neurofunctional outcomes or achieve a translationally relevant infarct size reduction. Thus stringent statistical thresholds, reporting negative data and a MA-pRCT approach can ensure biomedical data validity and overcome risks of bias.
Glioblastomas are characterized by an aggressive local growth pattern, a marked degree of invasiveness and poor prognosis. Tumor invasiveness is facilitated by the increased activity of proteolytic enzymes which are involved in destruction of the extracellular matrix of the surrounding healthy brain tissue. Elevated levels of matrix metalloproteinases (MMPs) were found in glioblastoma (GBM) cell-lines, as well as in GBM biopsies as compared with low-grade astrocytoma (LGA) and normal brain samples, indicating a role in malignant progression. A careful review of the available literature revealed that both the expression and role of several of the 23 human MMP proteins is controversely discussed and for some there are no data available at all. We therefore screened a panel of 15 LGA and 15 GBM biopsy samples for those MMPs for which there is either no, very limited or even contradictory data available. Hence, this is the first complete compilation of the expression pattern of all 23 human MMPs in astrocytic tumors. This study will support a better understanding of the specific expression patterns and interaction of proteolytic enzymes in malignant human glioma and may provide additional starting points for targeted patient therapy.
In previous studies of a genetic isolate, we identified significant linkage of attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) to 4q, 5q, 8q, 11q and 17p. The existence of unique large size families linked to multiple regions, and the fact that these families came from an isolated population, we hypothesized that two-locus interaction contributions to ADHD were plausible. Several analytical models converged to show significant interaction between 4q and 11q (P<1 × 10−8) and 11q and 17p (P<1 × 10−6). As we have identified that common variants of the LPHN3 gene were responsible for the 4q linkage signal, we focused on 4q–11q interaction to determine that single-nucleotide polymorphisms (SNPs) harbored in the LPHN3 gene interact with SNPs spanning the 11q region that contains DRD2 and NCAM1 genes, to double the risk of developing ADHD. This interaction not only explains genetic effects much better than taking each of these loci effects by separated but also differences in brain metabolism as depicted by proton magnetic resonance spectroscopy data and pharmacogenetic response to stimulant medication. These findings not only add information about how high order genetic interactions might be implicated in conferring susceptibility to develop ADHD but also show that future studies of the effects of genetic interactions on ADHD clinical information will help to shape predictive models of individual outcome.
Background: The search for biomarkers in Parkinson's disease (PD) is crucial to identify the disease early and monitor the effectiveness of neuroprotective therapies. We aim to assess whether a gene signature could be detected in blood from early/mild PD patients that could support the diagnosis of early PD, focusing on genes found particularly altered in the substantia nigra of sporadic PD.
Results: The transcriptional expression of seven selected genes was examined in blood samples from 62 early stage PD patients and 64 healthy age-matched controls. Stepwise multivariate logistic regression analysis identified five genes as optimal predictors of PD: p19 S-phase kinase-associated protein 1A (odds ratio [OR] 0.73; 95% confidence interval [CI] 0.60-0.90), huntingtin interacting protein-2 (OR 1.32; CI 1.08-1.61), aldehyde dehydrogenase family 1 subfamily A1 (OR 0.86; 95% CI 0.75-0.99), 19 S proteasomal protein PSMC4 (OR 0.73; 95% CI 0.60-0.89) and heat shock 70-kDa protein 8 (OR 1.39; 95% CI 1.14-1.70). At a 0.5 cut-off the gene panel yielded a sensitivity and specificity in detecting PD of 90.3 and 89.1 respectively and the area under the receiving operating curve (ROC AUC) was 0.96. The performance of the five-gene classifier on the de novo PD individuals alone composing the early PD cohort (n = 38), resulted in a similar ROC with an AUC of 0.95, indicating the stability of the model and also, that patient medication had no significant effect on the predictive probability (PP) of the classifier for PD risk. The predictive ability of the model was validated in an independent cohort of 30 patients at advanced stage of PD, classifying correctly all cases as PD (100% sensitivity). Notably, the nominal average value of the PP for PD (0.95 (SD = 0.09)) in this cohort was higher than that of the early PD group (0.83 (SD = 0.22)), suggesting a potential for the model to assess disease severity. Lastly, the gene panel fully discriminated between PD and Alzheimer's disease (n = 29).
Conclusions: The findings provide evidence on the ability of a five-gene panel to diagnose early/mild PD, with a possible diagnostic value for detection of asymptomatic PD before overt expression of the disorder.
Background
Adequate anticoagulation is prerequisite for effective hemodialysis to prevent clotting in the extracorporeal circuit. We aimed providing first data on the efficacy and safety of the low-molecular-weight heparin certoparin in this setting.
Methods
Multicenter, open-label, 8-week trial. Patients received a single dose of 3,000 IU certoparin i.v. with additional titration steps of 600 IU and/or continuous infusion if necessary.
Results
120 patients were screened, 109 enrolled (median age 71; range 26–90 years) and 106 available for efficacy analyses. The percentage of unsatisfactory dialysis results at 8 weeks due to clotting or bleeding, was 1.9% (n = 2/106; 95% confidence interval [CI] 0.23–6.65%); no major bleeding. 1.9% had moderate/severe clotting in the lines/bubble catcher and 2.8% in the dialyser at week 8. 15.7 ± 14.3% of the dialysis filters’ visual surface area was showing redness. In subgroups of patients receiving median doses of 3000 ± 0, 3000 (2400–6000) and 4200 (3000–6600) IU, plasma aXa levels at baseline, 4 and 8 weeks were 0.24 [95%CI 0.21–0.27], 0.33 [0.27–0.40] and 0.38 [0.33–0.45] aXa IU/ml at 2 h. \(C_{48h}\) was 0.01 [0.01–0.02] aXa IU at all visits. At baseline and 4 weeks \(AUC_{0-48h}\) was 2.66 [2.19–3.24] and 3.66 [3.00–4.45] aXa IU*h/ml. In 3.0% of dialyses (n = 83/2724) prolonged fistula compression times were documented. Eight patients (7.34%) had at least one episode of minor bleeding. 4) 85.3% of patients had any adverse event, 9.2% were serious without suspected drug relation; and in 32 patients a drug-relation was suspected.
Conclusions
Certoparin appears effective and safe for anticoagulation in patients undergoing maintenance hemodialysis.
We analyzed rest tremor, one of the etiologically most elusive hallmarks of Parkinson disease(PD), in 12 consecutive PD patients during a specific task activating the locus coeruleus (LC) to investigate a putative role of noradrenaline (NA) in tremor generation and suppression. Clinical diagnosis was confirmed in all subjects by reduced dopamine reuptake transporter (DAT) binding values investigated by single photon computed tomography imaging (SPECT) with [\(^{123}\)I] N-\(\omega\)-fluoropropyl-2 \(\beta\)-carbomethoxy-3 \(\beta\)-(4-iodophenyl) tropane (FP-CIT). The intensity of tremor (i.e., the power of Electromyography [EMG] signals), but not its frequency, significantly increased during the task. In six subjects, tremor appeared selectively during the task. In a second part of the study, we retrospectively reviewed SPECT with FP-CIT data and confirmed the lack of correlation between dopaminergic loss and tremor by comparing DAT binding values of 82 PD subjects with bilateral tremor (n = 27), unilateral tremor (n = 22), and no tremor (n = 33). This study suggests a role of the LC in Parkinson tremor.