The 10 most recently published documents
CD84 ist ein Transmembran-Glykoprotein vom Typ 1, welches ein Mitglied der Familie der SLAM 5 ist. Es ist ein homophiles Adhäsionsmolekül, das von unterschiedlichen Immunzellpopulationen exprimiert wird, einschließlich Monozyten, Makrophagen, Granulozyten, T-Zellen, dendritischen Zellen und Mastzellen, die im Zusammenhang mit der Entstehung der Atherosklerose stehen.
Um die funktionelle Bedeutung von CD84 in der Pathogenese der Atherosklerose bestimmen zu können, wurden CD84-/- Mäuse mit ApoE-/- Mäusen gekreuzt, um Tiere zu erhalten, die CD84-defizient und anfällig für Atherosklerose waren.
Die Bedeutung dieses Moleküls für die Atherogenese sowie für die Adhäsion, Transmigration, Immunzellrekrutierung allgemein und Integrinexpression und -aktivierung wurde im Mausmodell in vivo und in vitro untersucht.
Nach acht und 16 Wochen pro-atherogener, fettreicher Western-Type Diät waren die Ausprägung der atherosklerotischen Läsionen in der Aortenwurzel, sowie deren Gehalt an Makrophagen in den ApoE-/-.CD84-/- Tieren im Vergleich zu den ApoE-/- Kontrolltieren signifikant vermindert.
Weiter zeigten die Ergebnisse, dass die Viabilität von Makrophagen, denen CD84 fehlte, in vitro nicht verändert war.
Der Einfluss von CD84 auf die akute Immunzellrekrutierung wurde mittels verschiedener in vivo und in vitro Experimente untersucht. Eine verminderte Rekrutierung von CD84-/- proinflammatorischer Ly6Chigh Monozyten konnte in vivo im Rahmen des Hintergliedmaßen-Ischämiemodells festgestellt werden, nicht hingegen im Air pouch-Modell.
Es konnte weiterhin weder eine Veränderung der Adhäsion und chemotaktischen Transmigration von Monozyten in vitro noch der Immunzellrekrutierung in atherosklerotische Läsionen in Ldlr-/- Mäusen in vivo bei Abwesenheit von CD84 festgestellt werden.
Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass CD84 zwar keine Bedeutung für die Integri-nexpression auf Monozyten hat, jedoch für die adäquate Aktivierung von LFA-1 auf T-Zellen.
Diese Arbeit trägt summa summarum zum verbesserten Verständnis des Prozesses der Atherogenese sowie der funktionellen Bedeutung von CD84 innerhalb dieses Prozesses sowie im Rahmen der Immunzellrekrutierung und Integrinaktivierung bei.
Diese Erkenntnisse könnten in Zukunft dabei helfen, durch die Entwicklung neuer phar-makologischer Therapieansätze, spezifischer in von CD84 mitregulierte inflammatorische Prozesse, wie die Atherosklerose, einzugreifen.
Dies könnte im Zusammenspiel mit Forschungsarbeiten gelingen, die weitere präzise Erkenntnisse zu spezifischen funktionellen Eigenschaften von CD84 hinsichtlich der Im-munzellrekrutierung und Integrinaktivierung liefern.
π-Conjugated oligomers and polymers with tricoordinate boron centers incorporated into the main chain have attracted considerable attention as the interaction of the vacant p orbital on boron with an adjacent π system of the chain leads to conjugated materials with intriguing optical and electronic properties. This enables applicability in organic electronics and optoelectronics (OLEDs, OFETs, photovoltaics) or as sensory materials.
The potential of our B–C coupling protocol using metal-free catalytic Si/B exchange condensation is demonstrated by the synthesis of a series of π-conjugated monodisperse (het)aryl oligoboranes. Variation of the (het)aryl moieties allowed for tunability of the optoelectronic properties of the materials. Additionally, catalytic C–C cross-coupling strategies were applied to synthesize oligofuryl-based mono- and bisboranes, as well as polymers. These studies led to very robust and highly emissive compounds (f up to 97 %), which allow for tuning of their emission color from blue to orange. Furthermore, this work includes investigations of reaction routes to a kinetically stabilized tetraoxaporphyrinogen.
Being a key aspect of this work, a full investigation of the mechanism of the catalytic Si/B exchange was carried out. Additionally, this work presents the use of borenium cations to perform B–C coupling via intermolecular electrophilic borylation. Similar to the Si/B exchange, this route is capable of giving access to diaryl(bromo)boranes.
Prävention ist der zentrale Hebel, um dem gesundheitspolitischen und sozialen Problem der Alzheimer-Krankheit (AD) zu begegnen. Ein Ansatz ist der Einsatz krankheitsmodifizierender Therapien in der präklinischen Krankheitsphase. Zwei mögliche Früherkennungsmethoden sind die somatosensibel evozierten Potenziale des Nervus vagus (VSEP) und das Aufmerksamkeitsblinzeln (Attentional Blink, ATB). Beide werden möglicherweise über den Locus coeruleus vermittelt, der sehr früh im Krankheitsverlauf strukturelle Veränderungen aufweist.
Ziel der Arbeit war es, Korrelationen zwischen den Parametern beider Methoden zu untersuchen. Hierfür mussten individuumspezifische ATB-Parameter entwickelt werden. Außerdem wurden Korrelationen mit psychometrischen Parametern der Demenzdiagnostik und Gruppenunterschiede zwischen Personen mit und ohne Mild Cognitive Impairment (MCI) analysiert.
Es wurden insgesamt 108 Teilnehmer der „Vogel-Studie“, einer prospektiven Längsschnittstudie zur Frühdiagnostik dementieller Erkrankungen, untersucht. Die VSEP wurden mittels der durch Fallgatter et al. (2003) entwickelten Technik bestimmt. Die ATB-Messung erfolgte in einem an Zylberberg et al. (2012) angelehnten Versuchsablauf.
Die gemessenen Parameter siedelten sich zwischen dem aus der Literatur bekannten Wertebereich gesunder und an Alzheimer-Demenz erkrankter Probanden an. Auffallend war das Auftreten von Attentional Masking Errors (AME), die bisher ausschließlich bei Patienten mit Alzheimer- und Lewy-Body-Demenz beschrieben wurden. Somit sprechen die Ergebnisse für eine beginnende Alzheimer-Pathologie im untersuchten Studienkollektiv. Es konnten keine signifikanten Korrelationen zwischen VSEP- und ATB-Parametern nachgewiesen werden. Die explorative Analyse weist auf zahlreiche Zusammenhänge zwischen ATB-Parametern und psychometrischen Tests hin. 16 % der Probanden erfüllten die Kriterien eines MCI (Portet et al., 2006). Wie in der vorbestehenden Literatur ergaben sich auch in dieser Arbeit keine signifikanten Gruppenunterschiede zwischen Probanden mit und ohne MCI.
Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstützen die bestehende Evidenz dahingehend, dass beide Methoden frühe subklinische Alzheimer-Pathologien detektieren könnten. Insbesondere AME scheinen ein vielversprechender Parameter zu sein. Weiterführende Ergebnisse zum Vorhersagewert der einzelnen Parameter wird das Follow-Up der „Vogel-Studie“ erbringen.
Die Multiple Sklerose ist eine bisher nicht heilbare, chronisch-inflammatorische demyelinisierende Erkrankung des zentralen Nervensystems. Trotz intensiver Forschungsbemühungen ist der exakte Pathomechanismus nicht vollkommen verstanden. Klar ist jedoch, dass der Blut-Hirn-Schranke eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese zukommt. Seit Februar 2014 ist mit Dimethylfumarat ein neues orales Medikament für die schubförmige Multiple Sklerose zugelassen. Die Wirkungen von Fumarsäureestern auf humane zerebrale Endothelzellen als Grundsteine der Blut-Hirn-Schranke sind allerdings nur unzureichend untersucht.
Mehrere Forschungsgruppen demonstrierten an humanem Nabelschnurvenenendothel einen hemmenden Effekt von Fumarsäureestern auf die Adhäsion von Leukozyten und beschrieben eine Inhibition der Aktivierung des proinflammatorischen Transkriptionsfaktors NFB in den Endothelzellen. Aufgrund der charakteristischen Eigenschaften zerebralen Endothels ist eine Übertragung dieser Beobachtungen auf die Blut-Hirn-Schranke allerdings nicht ohne weiteres möglich. Daher galt es potentielle Effekte von Fumarsäureestern auf primäre humane zerebrale Endothelzellen als in vitro Modell der Blut-Hirn-Schranke zu überprüfen. Dabei wurden die Zellen nicht nur unter ruhenden Bedingungen, sondern auch unter inflammatorischer Stimulation mit TNF-α, IL-1 und IFN untersucht, einem Milieu, wie es in inflammatorischen MS Läsionen zu finden ist. In Leukozyten-Adhäsionsassays konnte durch Inkubation mit Monomethylfumarat und Dimethylfumarat keine funktionale Beeinflussung der Adhäsion von T-Lymphozyten an den verwendeten zerebralen Endothelzellen verzeichnet werden. Kongruent dazu fand sich in durchflusszytometrischen Analysen keine Hemmung der inflammatorisch vermittelten Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-1, welches eine tragende Rolle bei der Leukozytenmigration spielt. Inflammatorische intrazelluläre Signalwege, wie die NFB-Kerntranslokation oder die Phosphorylierung von p38 wurden in HECE im Gegensatz zu HUVEC durch Fumarsäureester ebenso wenig beeinflusst.
Diese in sich konsistenten Ergebnisse führen zu der Schlussfolgerung, dass im Gegensatz zu anderen Gefäßbetten weder Dimethylfumarat noch Monomethylfumarat direkt am zerebralen Endothel anti-inflammatorisch wirken.
The present thesis deals with optimisation problems with sparsity terms, either in the constraints which lead to cardinality-constrained problems or in the objective function which in turn lead to sparse optimisation problems. One of the primary aims of this work is to extend the so-called sequential optimality conditions to these two classes of problems. In recent years sequential optimality conditions have become increasingly popular in the realm of standard nonlinear programming. In contrast to the more well-known Karush-Kuhn-Tucker condition, they are genuine optimality conditions in the sense that every local minimiser satisfies these conditions without any further assumption. Lately they have also been extended to mathematical programmes with complementarity constraints. At around the same time it was also shown that optimisation problems with sparsity terms can be reformulated into problems which possess similar structures to mathematical programmes with complementarity constraints. These recent developments have become the impetus of the present work. But rather than working with the aforementioned reformulations which involve an artifical variable we shall first directly look at the problems themselves and derive sequential optimality conditions which are independent of any artificial variable. Afterwards we shall derive the weakest constraint qualifications associated with these conditions which relate them to the Karush-Kuhn-Tucker-type conditions. Another equally important aim of this work is to then consider the practicability of the derived sequential optimality conditions. The previously mentioned reformulations open up the possibilities to adapt methods which have been proven successful to handle mathematical programmes with complementarity constraints. We will show that the safeguarded augmented Lagrangian method and some regularisation methods may generate a point satisfying the derived conditions.
Die Implantation einer Endoprothese des Kniegelenks ist eine der häufigsten Operationen in Deutschland. In vielen Kliniken wurde im Rahmen des Patient-Blood-Managements ein präoperatives Anämie Screening eingeführt, um mit Hilfe einer präoperativen Anämiebehandlung das Risiko für eine Bluttransfusion und andere Anämie assoziierte Risiken zu senken. In den bisherigen Publikationen variieren jedoch sowohl die Anämieprävalenz als auch das Bluttransfusionsrisiko erheblich, weshalb für eine gezielte Behandlung eine klinikspezifische Analyse von Risikofaktoren für eine Bluttransfusion erforderlich zu sein scheint. Ziel dieser retrospektiven, monozentrischen Studie war es, den Einfluss der präoperativen Anämie und weiterer möglicher Einflussfaktoren auf die Transfusions- und Komplikationsrate nach Implantation einer primären Endoprothese des Kniegelenks zu untersuchen. Hierfür wurden die Daten von 1811 Patienten, welche zwischen 2016 und 2018 eine primäre Endoprothese des Kniegelenks erhalten hatten, erfasst und statistisch ausgewertet. 7,4% der Patienten besaßen eine präoperative Anämie. Patienten mit einer präoperativen Anämie erhielten in 25,4% ein Erythrozytenkonzentrat, nicht anämische Patienten in 3,1% der Fälle. Die gesamte Transfusionsrate für allogene Transfusionen lag bei 4,7%. In der Gruppe der präoperativ anämischen Patienten zeigte sich dabei ein signifikant höhere Wahrscheinlichkeit für die Transfusion eines Erythrozytenkonzentrats, nicht jedoch für eine Komplikation während des stationären Aufenthalts. Unsere logistischen Regressionsmodelle ermittelten neben der präoperativen Hämoglobinkonzentration auch die systemische Tranexamsäuregabe als unabhängigen Einflussfaktor für Transfusionen. Das Geschlecht der Patienten hatte hingegen keinen Einfluss auf das Risiko für eine Bluttransfusion. Männer und Frauen mit der gleichen präoperativen Hämoglobinkonzentration besaßen in etwa das gleiche individuelle Risiko für eine Bluttransfusion. Entsprechend erscheint es sinnvoll, für Männer und Frauen die gleiche präoperative Mindesthämoglobinkonzentration anzustreben. Da jedoch das individuelle Risiko auch durch die systemische Gabe der Tranexamsäure beeinflusst wird, könnte dies bei der Festlegung einer Schwelle zur präoperativen Behandlung berücksichtigt werden.
The Stiff-person syndrome (SPS) is a rare autoimmune disease that is characterized by symptoms including stiffness in axial and limb muscles as well as painful spasms. Different variants of SPS are known ranging from moderate forms like the stiff-limb syndrome to the most severe form progressive encephalomyelitis with rigidity and myoclonus (PERM). SPS is elicited by autoantibodies that target different pre- or postsynaptic proteins. The focus of the present work is on autoantibodies against the glycine receptor (GlyR). At start of the present thesis, as main characteristic of the GlyR autoantibody pathology, receptor cross-linking followed by enhanced receptor internalization and degradation via the lysosomal pathway was described. If binding of autoantibodies modulates GlyR function and therefore contributes to the GlyR autoantibody pathology has not yet been investigated. Moreover, not all patients respond well to plasmapheresis or other treatments used in the clinic. Relapses with even higher autoantibody titers regularly occur.
In the present work, further insights into the disease pathology of GlyRα autoantibodies were achieved. We identified a common GlyRα1 autoantibody epitope located in the far N-terminus including amino acids A1-G34 which at least represent a part of the autoantibody epitope. This part of the receptor is easily accessible for autoantibodies due to its location at the outermost surface of the GlyRα1 extracellular domain. It was further investigated if the glycosylation status of the GlyR interferes with autoantibody binding. Using a GlyRα1 de-glycosylation mutant exhibited that patient autoantibodies are able to detect the de-glycosylated GlyRα1 variant as well. The direct modulation of the GlyR analyzed by electrophysiological recordings demonstrated functional alterations of the GlyR upon autoantibody binding. Whole cell patch clamp recordings revealed that autoantibodies decreased the glycine potency, shown by increased EC50 values. Furthermore, an influence on the desensitization behavior of the receptor was shown. The GlyR autoantibodies, however, had no impact on the binding affinity of glycine. These issues can be explained by the localization of the GlyR autoantibody epitope. The determined epitope has been exhibited to influence GlyR desensitization upon binding of allosteric modulators and differs from the orthosteric binding site for glycine, which is localized much deeper in the structure at the interface between two adjacent subunits. To neutralize GlyR autoantibodies, two different methods have been carried out. Transfected HEK293 cells expressing GlyRα1 and ELISA plates coated with the GlyRα1 extracellular domain were used to efficiently neutralize the autoantibodies. Finally, the successful passive transfer of GlyRα1 autoantibodies into zebrafish larvae and mice was shown. The autoantibodies detected their target in spinal cord and brain regions rich in GlyRs of zebrafish and mice. A passive transfer of human GlyRα autoantibodies to zebrafish larvae generated an impaired escape behavior in the animals compatible with the abnormal startle response in SPS or PERM patients.
Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is a neurodevelopmental disorder with an estimated heritability of around 70%. In order to fully understand ADHD biology it is necessary to incorporate multiple different types of research. In this thesis, both human and animal model research is described as both lines of research are required to elucidate the aetiology of ADHD and development new treatments. The role of a single gene, Adhesion G protein-coupled receptor L3 (ADGRL3) was investigated using a knockout mouse model. ADGRL3 has putative roles in neuronal migration and synapse function. Various polymorphisms in ADGRL3 have been linked with an increased risk of attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) in human studies. Adgrl3-deficient mice were examined across multiple behavioural domains related to ADHD: locomotive activity, visuospatial and recognition memory, gait impulsivity, aggression, sociability and anxiety-like behaviour. The transcriptomic alterations caused by Adgrl3-depletion were analysed by RNA-sequencing of three ADHD-relevant brain regions: prefrontal cortex (PFC), hippocampus and striatum. Increased locomotive activity in Adgrl3-/- mice was observed across all tests with the specific gait analysis revealing subtle gait abnormalities. Spatial memory and learning domains were also impaired in these mice. Increased levels of impulsivity and sociability accompanying decreased aggression were also detected. None of these alterations were observed in Adgrl3+/- mice. The numbers of genes found to exhibit differential expression was relatively small in all brain regions sequenced. The absence of large scale gene expression dysregulation indicates a specific pathway of action, rather than a broad neurobiological perturbation. The PFC had the greatest number of differentially expressed genes and gene-set analysis of differential expression in this brain region detected a number of ADHD-relevant pathways including dopaminergic synapses as well as cocaine and amphetamine addiction. The most dysregulated gene in the PFC was Slc6a3 which codes for the dopamine transporter, a molecule vital to current pharmacological treatment of ADHD. The behavioural and transcriptomic results described in this thesis further validate Adgrl3 constitutive knockout mice as an experimental model of ADHD and provide neuroanatomical targets for future studies involving ADGRL3 modified animal models.
The study of ADHD risk genes such as ADGRL3 requires the gene to be first identified using human studies. These studies may be genome based such as genome wide association studies (GWAS) or transcriptome based using microarray or RNA sequencing technology. To explore ADHD biology in humans the research described in this thesis includes both GWAS and trancriptomic data. A two-step transcriptome profiling was performed in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of 143 ADHD subjects and 169 healthy controls. We combined GWAS and expression data in an expression-based Polygenic Risk Score (PRS) analysis in a total sample of 879 ADHD cases and 1919 controls from three different datasets. Through this exploratory study we found eight differentially expressed genes in ADHD and no support for the genetic background of the disorder playing a role in the aberrant expression levels identified. These results highlight promising candidate genes and gene pathways for ADHD and support the use of peripheral tissues to assess gene expression signatures for ADHD.
This thesis illustrates how both human and animal model research is required to increase our understanding of ADHD. The animal models provide biological insight into the targets identified in human studies and may themselves provide further relevant gene targets. Only by combining research from disparate sources can we develop the thorough understanding on ADHD biology required for treatment development, which is the ultimate goal of translational science research.
Main objectives of the present dissertation can be divided in two parts. The first part deals with setting up a spectroscopic technique for reliable and accurate measurements of the two-photon absorption (2PA) cross section spectra. In the second part, this firmly established experimental technique together with conventional spectroscopic characterization, quantum-chemical computations and theoretical modelling calculations was combined and therefore used as a tool to gain information for the so-called structure-property relationship through several molecular compounds.
Using Photoionization to Investigate Reactive Boron Species and the Kinetics of Hydrocarbon Radicals
(2021)
This thesis highlights the importance of isomer-selective approaches for the complete analysis of chemical processes. The method of choice is photoelectron/photoion coincidence spectroscopy, which allows simultaneous detection of electrons and ions coming from a single ionization event. Ionization techniques are sensitive and can record multiple species simultaneously, rendering them ideal tools to probe molecular transformations. Coupling these setups to synchrotron radiation allows one to analyze complex mixtures with isomer selectivity, based on ionization energies and vibrational structure in the cation, without any prior separation steps. Only few setups exist that can be used to gather these data, although their impact and applicability is growing steadily in various fields. For closed-shell species an easier and more widely used method is gas-chromatography, but most open shell species would not survive the separation process. Due to the reactivity of radicals they have to be created by selectively converting stable precursor molecules. Depending on the radical generation method different properties can be investigated ranging from thermodynamic data, over concentrations in high temperature environments, to chemical kinetics.
The first part of this thesis deals with the determination of bimolecular rate constants. Isomeric hydrocarbon radicals were generated by a high intense UV light pulses and their kinetics with oxygen was measured. The pressure dependence of different isomers in the falloff region was compared to theoretical models, and their reactivity could be explained.
The second part deals with boron containing compounds in various electronic situations. The corresponding precursors were successfully synthesized or could be bought. They were subjected to fluorine atoms in chemical reactors or destroyed pyrolytically at high temperatures. Most investigated species exhibited vibronic effects that could be elucidated using high level computations.
