Interaktionen zwischen den im Zuge der zahnärztlichen und kieferchirurgischen Therapie im Mund oder am Schädel fixierten Metallprodukten und der Magnetresonanz-Tomographie sind seit Jahrzehnten Gegenstand verschiedenster Studien sowohl von radiologischen als auch zahnmedizinischen Autoren. Trotzdem ist im klinischen Alltag beider Fachgebiete immer noch eine deutliche Verunsicherung spürbar, wenn es um die Einschätzung etwaiger Diagnostikstörungen durch solche Produkte geht, die im Wesentlichen auf dem Grad ihrer Magnetisierbarkeit beruhen. Zu den unerwünschten Interaktionen gehören aber auch potenzielle Alterationen des Eigenfeldes kleiner, medizinisch genutzter Permanentmagnete im MR-Tomographen. Weil die für Implantat getragene Zahnprothesen oder Gesichts-Epithesen genutzten Magnetattachments starr befestigt sind, werden sie in bestimmten Position direkt antiparallel dem sehr viel stärkeren Hauptfeld B0 ausgesetzt. Käme es dabei zu einer relevanten Entmagnetisierung, wären diese Kopplungselemente sofort insuffizient. Drei in diesem Gesamtkontext denkbare Szenarien wären ärgerlich, weil mit unnützen Kosten, unnützem Zeitverlust und unnützem Dyskomfort für die Patienten verbunden: • eine relevante Diagnostikeinschränkung durch unerwartete Suszeptibilitäts-Artefakte um hoch magnetisierbare Objekte, was eine erneute Bildgebung nach Materialentfernung erfordert, • eine routinemäßige Entfernung auch nicht magnetisierbarer Metallobjekte, wodurch überflüssige Kosten, eine zusätzliche iatrogene Hartsubstanzschädigung und der entsprechende Behandlungsstress durch Debonding und anschließendes Rebonding entstehen, • eine Entmagnetisierung oder sogar Umpolung der Magnetattachments bei ungünstiger Positionierung zu B0 und die in der Folge anfallenden Wiederherstellungskosten. Um diese Situationen zu verhindern, bedarf es valider Prädiktoren für das Auftreten bzw. die Stärke dieser Interaktionen. Unter den Werkstoffeigenschaften der Metalle ist hierfür ihre Magnetisierbarkeit geeignet, die mit Hilfe der legierungsspezifischen Permeabilitätszahl quantifizierbar ist. Aufgrund einer Ausnahmeregelung in der Europäischen Medizinprodukteverordnung besteht aber für zahnärztliche und kieferchirurgische Metallprodukte keine Deklarationspflicht ihres Verhaltens in Magnetfeldern. Dies hat weitreichende Folgen, weil damit auch andere Informationsquellen nutzlos sind und weil vielen der einschlägigen Studien deshalb die exakte Spezifikation der untersuchten Metallprodukte verwehrt blieb. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Prädiktion von Suszeptibilitäts-Artefakten um intraorale Metallobjekte und der Beschreibung von positions- und materialabhängigen Alterationen des Eigenfeldes dentaler Magnetattachments in der MRT. Zunächst sollte eruiert werden, inwieweit MRT-Ärzte die mit zahnärztlichen Produkten einhergehende Sicherheits- und Kompatibilitätsprobleme einschätzen, auf welche Informationsquellen sie sich im Zweifelsfalle stützen und wie sie ihre diesbezüglichen Fortbildungsmöglichkeiten bewerten. Unsere Umfrage wurde über verschiedene Kanäle an ca. 2.000 aktive Radiologen in Deutschland adressiert, was etwa 35 % der hierzulande tätigen Kollegen entspricht. Allerdings konnte mit 3,7 % nur eine gerade noch auswertbare RR erzielt werden, was ein Schlaglicht auf das allgemeine Interesse an dieser vermeintlich komplett erforschten Problematik wirft. Die teilnehmenden Radiologen überschätzten die von intraoralen Metallobjekten ausgehenden Gefahren tendenziell. Gleichzeitig überbewerteten sie die Wirksamkeit einer typischen, Artefakt reduzierenden Sequenz. Sie stuften die für eine Recherche unbekannter Metallimplantate zur Verfügung stehenden Quellen als ungenügend ein und forderten nahezu alle (97,3%) eine Deklarationspflicht der Magneteigenschaften solcher Produkte durch deren Hersteller. Die Frage, ob eine direkte intraorale Permeabilitätsmessung in den Klinikalltag implementiert werden solle, um damit potenzielle Interaktionen besser abschätzen zu können, bejahten 40,5 % der Teilnehmer. Als dafür nötigen Zeitaufwand hielt eine Mehrheit von 63 % maximal 2 min für akzeptabel, was sich vermutlich am Aufwand eines hauseigenen „Magnettests“ orientierte. Nur 15,5 % halten eine eher realistische Zeitspanne von bis zu 15 min für angemessen. Insgesamt 78 % bekundeten einen deutlichen Weiterbildungswunsch zur Thematik. Zur in-vitro Prüfung einer Korrelation zwischen der Artefaktausdehnung um orthodontische Produkte bei TSE- und GRE-Sequenz im 1,5 T Hauptfeld und ihrer relativen Permeabilität nutzten wir zunächst selbst hergestellte Prüfkörper mit definierter Größe und aufsteigenden µr -Werten, welche die Übergangszone vom paramagnetischen in den eindeutig ferromagnetischen Bereich repräsentierten. Die Wertepaare aus den im Phantom in coronarer und sagittaler Ebene gemessenen Artefaktradien und den zugehörigen µr -Werten ergaben im Koordinatensystem eine Wechselbeziehung entsprechend einer Wurzelfunktion. Bei GRE-Sequenz war der Anstieg der Kurven etwas steiler. Die analog erhobenen Wertepaare der anschließend untersuchten realen orthodontischen Produkte reihten sich entsprechend den auf ihnen gemessenen µr -Werten stets unterhalb dieser Kurve auf. Damit konnte gezeigt werden, dass die auf Metallobjekten dieser Größe gemessene Permeabilität als Prädiktor der bei Standard-Sequenzen auftretenden Artefaktradien geeignet ist. Der gefundene Abstand zwischen den Werten der realen Objekte und der Prüfkörper entspricht einem Sicherheitsabstand für die im klinischen Falle zu treffende Entscheidung. Nach diesem erfolgreichen in-vitro-Versuch sollte die Eignung des dafür bereits genutzten Messgerätes „Ferromaster“ (Fa. Stefan Mayer Instruments, Dinslaken/D) für den klinischen Einsatz geprüft werden. Dafür modifizierte der Hersteller die Tastsonde unseres Gerätes, sodass sie auch im Seitenzahngebiet einsetzbar und, vor allem, einfach desinfizierbar ist. Zunächst wurde die Relevanz dreier vom Hersteller aufgeführten Einsatzbeschränkungen untersucht: Die Anwendung (I) nur auf planen Oberflächen, (II) nur auf entmagnetisierten Objekten und (III) nur auf Objekten mit einer Mindestgröße. Dabei erwies sich die Präzision der Messung auch auf oberflächlich zerklüfteten Objekten als hoch. Zudem zeigten wir an für medizinisch genutzte Edelstähle beispielhaft ausgewählten Brackets, dass die bei Sättigungsmagnetisierung induzierten remanenten Felder Werte von 0,62 mT nicht überschreiten. Damit ist eine Alteration der für den Messvorgang im Tastkopf des Ferromasters installierten Permanentmagnete ausgeschlossen. Zuletzt bestimmten wir die Richtigkeit der Ferromaster-Messung auch auf untermaßigen Objekten, die erwartungsgemäß nicht ausreichend war. Mit Hilfe mathematisch ermittelter Korrekturfaktoren für jeden Ausprägungsgrad der Untermaßigkeit konnten aus den gefundenen Ist-Werten die korrekten Soll-Werte berechnet werden. Bei Prüfkörpern mit µr ≤ 0,002 stimmten die Messwerte mit den wahren Werten überein, sodass diese Methode als Screening-Instrument zur Detektierung nicht magnetisierbarer kleinster Metallobjekte geeignet ist. In einer anschließenden klinischen Messung auf intraoral fixierten orthodontischen Produkten durch je eine Gruppe aus Zahnärzten und MTRA erwiesen sich sowohl die Inter- als auch die Intra-Rater-Reliabilität als exzellent. Dabei waren die Ergebnisse der Zahnarzt-Gruppe nur tendenziell etwas besser. Bei Prüfung der Validität erwies sich die Zahnarztgruppe als signifikant besser, allerdings zeigte die Pearson-Korrelation beider Gruppen sehr stark positive Zusammenhänge. Diese Methode ist also auch von intraoral wenig erfahrenen Prüfern valide durchführbar. Auf medizinisch genutzten Permanentmagneten wäre diese Permeabilitätsmessung kontraindiziert, denn ihr Eigenfeld hat mit ca. 130 mT eine mehr als 200fache Stärke als die in orthodontischen Einzelprodukten induzierbaren remanenten Felder. Und es wäre auch nicht nötig, denn durch sie wird in der jeweils akquirierten Sequenz stets das vergleichsweise ausgedehnteste Artefakt erzeugt. Dessen absolute Größe hängt dann in erster Linie von ihrem Volumen ab. Unsere dazu durchgeführte Phantomstudie sollte in erster Linie klären, wie groß die Distanz zwischen Minimagnet und den zu beurteilenden anatomischen Strukturen bei SE- und GRE- Sequenzen im 1,5 und 3 T-MRT sein muss, um eine störungsfreie Diagnostik zu ermöglichen. Außerdem sollte eruiert werden, ob bei vergleichbaren Volumina relevante Unterschiede zwischen permanent- und weichmagnetischen Objekten oder zwischen offen und geschlossen konstruierten Feldern auftreten. Es fanden sich weder in Bezug auf die MRT-Hauptfeldstärke noch hinsichtlich der Prüfkörper-Kenndaten klinisch relevanten Unterschiede. Tendenziell waren die Artefakte in der parallel zu B0 liegenden Bildebene stets größer als in der senkrecht zu B0 liegenden Ebene. Der deutlichste Unterschied trat zwischen den Sequenzen auf: Bei GRE waren die gemessenen maximalen Artefaktradien um ca. 2 cm größer als bei SE-Sequenzen. Am auffälligsten aber war der Unterschied der Artefakt-Konfiguration: Bei GRE traten großvolumige pilzförmige Auslöschungszonen auf. Dagegen fanden sich bei SE kleinere, aber mehrfache Artefakte: Zusätzlich zur zentralen Löschungszone ergab sich jeweils eine zweite, kugelförmige Artefaktzone, in der eine zentrale Signallöschung mit einer peripheren Signalanhebung kombiniert war. Weil die Artefakt auslösenden Objekte aber nicht in standardisiert orientiert sind, ist die zu erwartende Asymmetrie dieser Artefakte kaum vorhersagbar. Deshalb ist aus Sicherheitsgründen auch hier der maximale Radius heranzuziehen, der sich nicht von denen der GRE-Sequenzen unterscheidet. Bei der Exposition kleiner Permanentmagnete im MRT besteht noch ein weiteres Kompatibilitätsproblem: die Schwächung des Eigenfeldes der medizinischen Magnete durch das deutlich stärkere MR-Hauptfeld. Nachdem wir bei einer früheren Studie bei allen untersuchten Dentalmagneten nach ihrer antiparallelen Exposition im 3 T MRT eine Umpolung ihres Eigenfeldes fanden, testeten wir jetzt ein für den Einsatz auf Dentalimplantaten gedachtes SmCo-Duomagnetsystem mit gesteigerter Koerzitivkraft. Bei deren MRT-Exposition wurden mit Hilfe einer dreidimensional einstellbaren Halterung die üblichen Orientierungen zu B0 geprüft: Damit konnten Implantatpositionen im Ober- und Unterkiefer, in der Glabella und im Mastoid bei gerader und jeweils 45° reklinierter und inklinierter Kopfposition simuliert werden. Die modifizierten Magnete wiesen tatsächlich eine höhere Gegenfeldfestigkeit auf, im 1,5 T Hauptfeld kam es überwiegend zu klinisch noch akzeptablen Demagnetisierungen, sogar in antiparalleler Position betrug der Feldstärkeverlust nur 5 % des Ausgangswertes. Überraschenderweise traten die größten Feldverluste von 10 % bei antiparalleler Lage und gleichzeitig abgewinkeltem Kopf auf. Lag das benutzte Phantom in der Position „Füße voran“ und mit antiparallel orientiertem Magneten im MRT, entstand ein Feldverlust von 7 %. Im 3 T Hauptfeld zeigte sich die gleiche Verteilung, allerdings waren die Feldverluste in den kritischen Positionen deutlich höher: Bei Antiparallelität 72 %, bei dazu kommender Kopfabwinkelung bis zu 96 %. Die nach jeder Exposition durchgeführte Remagnetisierung ergab eine komplette Wiederherstellung ihrer ursprünglichen Feldstärke. Damit wurde gezeigt, dass auch die versehentlich bei 3 T und in ungünstiger Orientierung zu B0 exponierten Dentalmagnete mit einem überschaubaren Aufwand weiter verwendbar sind.
Weniger anzeigenPsychische Gesundheit stellt eine der zentralen Herausforderungen für das Gesundheitssystem des 21. Jahrhunderts dar. Vor dem Hintergrund global hoher Prävalenzraten psychischer Erkrankungen und zugleich ungedecktem Behandlungsbedarf, gepaart mit Limitationen hinsichtlich der Wirksamkeit und Sicherheit von psychopharmakologischen Interventionen, wird deutlich, dass weiterer Bedarf an wirksameren, sichereren, erschwinglicheren und leichter zugänglichen Therapieansätzen besteht. In diesem Zusammenhang hat auch die Integrative Medizin ihren Einzug in Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie gehalten und wird von Patient:innen entsprechend stark nachgefragt. Der Mind-Body-Medizin kommt hierbei eine besondere Rolle zu, bei der durch multimodale Interventionen körperliche, mentale, emotionale, soziale und spirituelle Einflussfaktoren zur mehrdimensionalen Förderung einer individuellen gesundheitlichen Lebensstilgestaltung zum Tragen kommen. Insbesondere achtsamkeitsbasierte Therapieansätze und körperorientiertes Yoga sind inzwischen wissenschaftlich gut untersucht und die Wirkung insgesamt zunehmend gut belegt. Seit einigen Jahren zeichnet sich die Entwicklung einer zweiten Generation von achtsamkeitsbasierten Interventionen ab, die über die bisherige Dekontextualisierung und Säkularisierung traditioneller fernöstlicher Praktiken hinaus gehen und gezielt ethische und spirituelle Inhalte der entsprechenden Interventionen thematisieren. In diesem Kontext ist auch die in dieser Arbeit präsentierte, auf traditionellem Yoga basierende Meditation Based Lifestyle Modification (MBLM) einzuordnen. Erste Ergebnisse zeigen ihre positiven Effekte bei gesunden Menschen sowie in den Indikationen leichte bis mittelgradige Depression und chronische Schmerzerkrankungen unterschiedlicher Genese. Der ethischen Komponente des Programms kommt dabei angesichts der quantitativen und qualitativen Ergebnisse eine besondere Rolle zu. Für die flächendeckendere Anwendung bzw. Verbreitung bereits gut untersuchter Mind- Body-Interventionen der ersten Generation sind Methoden der Versorgungsforschung auch in den Bereichen Präventionen und Gesundheitserhaltung zunehmend relevant. Für eine weitere Erforschung der vielversprechenden Interventionen der zweiten Generation sind sowohl Grundlagenforschung zur Untersuchung von spezifischen bzw. unspezifischen Effekten der jeweiligen Intervention als auch die weitere klinische Forschung und Versorgungsforschung unter der Einbeziehung von modernen Studiendesigns mit einem Mixed-Methods-Ansätzen und unter der Beachtung eines Whole-Medical Research Ansatzes relevant, um zu weiterführenden Erkenntnissen zu gelangen.
Weniger anzeigenThe concept of barrier crossing can describe many biological systems. Rare events, such as protein folding or chemical reactions, can be modeled as systems that must cross a barrier potential to change their states, e.g., folded or unfolded states. These systems do not occur in isolation but are rather coupled with their environment. Typically, we choose a reaction co- ordinate and project out all the other orthogonal degrees of freedom. If the orthogonal degrees of freedom relax as rapidly as the reaction coordi- nates, non-Markovian memory effects must be taken into account in order to describe the dynamics accurately. This thesis uses the generalized Langevin equation to study the mean first-passage time for various non-Markovian systems. We begin by considering a multi-exponential memory kernel exhibiting various memory times and friction coefficients. We then propose a heuristic formula that shows that the MFP is dominated by the single memory exponential with short memory time as well as large amplitude. Following this, we relax the equilibrium condition, and therefore we consider a generalized Langevin equation out of equilibrium. Also, in this case, we suggest a formula that takes into account the effect of non-equilibrium, showing non-Arrhenius behavior. Since many chemical and biological systems exhibit asymmetric free-energy profiles, we next consider an asymmetric potential. From simulation data, we gather evidence that the dynamics in one well are independent of the other. Therefore, we describe the dynamics via the times mean first-passage time (L,R) that are needed to reach the barrier from left and right, respectively. In the final section, we focus on another important factor that characterizes the process of barrier crossing, the mean transition path time. Again, we concentrate on a non-Markovian system, and, with the help of simulations, derive a heuristic formula. Contrary to the mean first-passage time, the mean transition path time reaches its maximum in the Markovian case; for intermediate memory time it decreases, particularly for smaller mass, and settles on a constant value for large memory times.
Weniger anzeigenMany mammals can control the timing of birth by temporarily suspending development which is marked by a reduction of metabolic activity. This interruption in the development process is called diapause is specific to blastocyst-stage embryos and is an apparent response to tide over adverse environmental and nutritional conditions. The establishment of diapause is an active process involving extensive rewiring of the epigenetic, transcriptomic and metabolic landscape of the embryo. How the above three cellular processes are coordinately re-wired during dormancy entry is not known. Here I show that the regulatory function of miRNAs is indispensable for the mouse embryos entering into the diapause state. Without the miRNA function mouse ESCs and embryos suffer developmental collapse upon mTORi-mediated diapause induction. Small RNA sequencing of single mouse embryos showed specific miRNAs to be upregulated during diapause induction. In silico miRNA-protein network of diapause was developed by the integration of small RNA sequencing data together with computationally predicted miRNA targets. The network showed miRNA-mediated regulation of nuclear and cytoplasmic bodies along with RNA splicing which are perturbed in miRNA null mouse ESCs. The study also shows nutrient and autophagy regulator TFE3 to be the upstream regulator for the expression of dormancy-associated miRNAs, linking cytoplasmic mTOR activity to nuclear miRNA biogenesis.
It is unknown whether the capacity to pause is a conserved trait across mammals, more specifically in humans. Mouse and humans show similar patterns of mTOR expression during pre-implantation development, suggesting the involvement of the primordial pathway in blastocyst development and timing in both species. Here I show human blastoids and pluripotent cells in naïve and naïve-like states retain the capacity to pause via mTOR inhibition and the pausing is functionally reversible even at the molecular level.
Taken together the above findings suggest that the development of human embryos may be controllable and that miRNAs play a critical regulatory role in bringing transcriptional re-wiring in mouse embryos for successful entry into dormancy.
Weniger anzeigenAcute kidney injury (AKI) is a common complication in hospitalized patients affecting approximately 10–15% of them and almost 50% of those patients in the intensive care unit. Whereas chronic kidney disease (CKD) - according to the 2010 Global Burden of Disease study - is ranked 18th in the list of causes of the total number of deaths and affects an estimated 800 million people worldwide. Hypertension is the second leading cause of end-stage renal disease and a significant risk factor for developing CKD. Since AKI and both hypertension-associated CKD have limited treatment options (mainly supportive or reduced to treating complications and consequences of renal function loss) there is an urgent need to find therapeutic targets. We developed novel mouse models and applied existing ones to discover and investigate novel signaling pathways and mediators in the kidney that could influence the outcome of ischemic AKI and inflammatory signaling pathways as novel mediators of hypertension-induced chronic renal damage. The presented experimental works shed light on the importance of renal tubular specific activation of nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-kB) as an important initiator of inflammatory processes in the course of AKI. On the other hand, lacking the canonical transient receptor potential 6 (TRPC6) ion channel, which has been recently identified as a cause of a familiar form of focal segmental glomerulosclerosis, or reduced levels of the gasotransmitter hydrogen sulfide, which has been shown to be protective in diverse kidney damage models, did not influence the immediate outcome of AKI. Investigating hypertension-induced renal damage we identified the protein Bcl10 as part of a complex bridging the angiotensin II receptor and NF-kB which mediates cell infiltration and renal fibrosis, on the other hand, indispensable for podocyte health in this model. Finally, we shed light on the role of T helper (Th)1 and Th17 immune cells in the development of angiotensin II-induced target-organ damage.
Weniger anzeigenCardiovascular diseases such as atherosclerosis and hypertension are characterized by a persistent inflammatory state, the severity of which can be influenced by both intrinsic cellular processes and extrinsic microbial factors. The proteasome as the central protein degradation system served as the cellular target structure in the present study, whose function in the context of atherosclerosis was influenced by the application of a proteasome inhibitor. Taking into account the central role of the proteasome and in order to avoid toxic effects, low concentrations of the proteasome inhibitor bortezomib were used to influence experimental atherosclerosis in LDLR -/- mice. An early stage of atherosclerosis could be favorably influenced by low-dose proteasome inhibition. Mechanistically, anti-oxidative and anti-inflammatory effects of low-dose proteasome inhibition were identified. In addition, the influence of a genetic deficiency of the immunoproteasomal subunit β5i/LMP7 was investigated in LDLR -/- mice, but this did not affect either early or late atherosclerosis in the mouse model. These studies suggest that although the proteasome could be a potential target for future therapies, more specific targeting of components of the ubiquitin-proteasome system is required to counteract inflammation in a more targeted manner with few side effects. Cardiovascular diseases are particularly dependent on environmental factors such as diet. The intestinal microbiota reacts sensitively to the environment and diet and interacts with the immune system. Many diseases have already been shown to be influenced by the microbiome. The work presented here investigates the role of the microbiome in hypertension. It was shown that hypertensive renal and cardiac damage is aggravated in the absence of a microbiome in germ-free mice, which could indicate the absence of protective bacterial metabolites. In addition, the influence of a high-salt diet on the microbiome was investigated and Lactobacillus was identified as a salt-sensitive intestinal bacterium that regulates TH17-dependent inflammation and blood pressure by producing a metabolite. Finally, in another study, the short-chain fatty acid propionate was identified as a protective bacterial metabolite that protects against hypertensive cardiac damage via partly Treg-dependent mechanisms. In summary, these studies highlight the microbiome as a promising target for organoprotective therapies in hypertension.
Weniger anzeigenTrotz bedeutender Fortschritte in der Tumortherapie und Verbesserung des Überlebens der meisten Tumorpatienten, bleibt die Therapie des Pankreaskarzinoms heutzutage eine große Herausforderung. Ein Merkmal des PDAC ist die Chemoresistenz gegen die gängigen Chemotherapeutika, wodurch die medikamentösen Therapieoptionen aktuell nur zu einem geringfügig verlängerten Überleben beitragen. Das desmoplastische Tumorstroma stellt eine Hauptursache für die Ausbildung von Chemoresistenzen in der Mehrheit der PDAC dar. Der IL-6/gp130/STAT3-Signalweg spielt eine entscheidende Rolle bei der Tumorprogression im PDAC sowie in der Entwicklung der fibrotischen Tumormikroumgebung, welche für die Chemoresistenz des PDAC verantwortlich ist. IL-6 ist als Schlüsselzytokin des PDAC gut untersucht. Seine Expression wird durch proinflammatorische Prozesse stimuliert. So wird beispielsweise die IL-6 Expression durch das Zytokin IFN-α über IFIT3 stimuliert. Die in dieser Arbeit beschriebene Identifizierung von IFIT3 als prognostischer Marker für das PDAC bestätigt die zentrale Rolle inflammatorischer Prozesse im PDAC. Eine Inhibition des IL-6-Signalweges als potenzieller Therapieansatz wurde für das PDAC bisher noch nicht erforscht. Für die Hemmung des IL-6/gp130-Signalweges wurde in dieser Arbeit der Östrogenrezeptormodulator Raloxifen mit zusätzlicher hemmender Wirkung an der IL6/gp130-Interaktion sowie der kleinmolekulare direkte gp130-Hemmer SC144 identifiziert. Der innovative Ansatz einer direkten gp130-Inhibition beruht auf der Tatsache, dass gp130 ein membranständiger Signaltransduktor für alle Zytokine der IL-6 Familie ist (IL-6, OSM, IL-11, IL-27, LIF, CNTF, CT-1, CLC). Im Vergleich zu der bisherigen isolierten IL-6 Inhibition findet durch die globale gp130-Blockierung eine Hemmung der STAT3-Phosphorylierung auch für die anderen Zytokine der IL-6 Familie statt. Darüber hinaus wurde die therapeutische Wirkung durch die oben genannten Substanzen in Kombination mit dem Erstlinien-Chemotherapeutikum Paclitaxel untersucht. Ziel der Untersuchungen war es, neue therapeutische Perspektiven für Patienten mit Pankreaskarzinom zu eröffnen. In den vorliegenden Arbeiten konnte an humanen PDAC-Zelllinien gezeigt werden, dass Raloxifen und SC144 die IL-6- bzw. OSM-induzierte STAT3-Phosphorylierung im IL-6/gp130/STAT3 Signalweg supprimieren. In diesem Forschungsvorhaben wurden grundlegende Mechanismen sowie die Rolle des IL-6/gp130/STAT3-Signalweges im PDAC erläutert. Des Weiteren wurde die Wirksamkeit des Östrogenrezeptormodulators Raloxifen als möglichen IL-6/gp130-Inhibitor sowie des kleinmolekularen gp130-Hemmers SC144 auf die Tumorproliferation in vitro sowie auf das Tumorwachstum in einem orthotopen PDAC-Mausmodell bestätigt. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Kombination eines IL-6/gp130-Inhibitors (SC144 oder Raloxifene) mit dem Erstlinien-Chemotherapeutikum Paclitaxel zu einer signifikanten Reduktion des orthotopen Tumorwachstums führt und die Apoptose erhöht. Da die Lebermetastasierung eine entscheidende Rolle für die Prognose der PDAC-Patienten spielt und eine onkologische Resektion des Pankreas ausschließt, wurde zusätzlich in dieser Arbeit die Nahinfrarot-Fluoreszenzbildgebung in unserem Projekt integriert und als Methode evaluiert, um die Sensitivität der Erfassung möglicher Lebermetastasen im PDAC zu erhöhen. Obwohl ein PDAC-Wachstum und Lebermetastasen bei allen Tieren visuell bestätigt werden konnten, zeigte keine der Lebermetastasen ein erhöhtes Fluoreszenzsignal. Weitere Studien auf molekularer Ebene sind erforderlich, um den Mechanismus für die unzureichende ICG-Speicherung in den PDAC-Lebermetastasen und der Ränder der Leberläsionen zu erläutern. Diese in vitro und in vivo Ergebnisse deuten auf die IL-6/gp130-Interaktion als potenzielles therapeutisches Ziel für die Therapie des Pankreaskarzinoms hin. Die Kombination von Raloxifen/Paclitaxel oder SC144/Paclitaxel zeigt im Mausmodell einen therapeutischen Vorteil im Vergleich zu Paclitaxel allein. Dieses Versuchsvorhaben stellt somit einen wichtigen Bestandteil der präklinischen Untersuchungen der Inhibierung des IL6/gp130-Signalweges als additive Therapieoption zur Reduktion der Paclitaxel-Chemoresistenz beim PDAC dar. Diese Daten könnten eine neue Perspektive in der individualisierten molekularen Diagnostik und gezielten Therapie beim Pankreaskarzinom eröffnen.
Weniger anzeigenMice kept in laboratories for experimental purposes often experience standardized and low complexity in their housing environments. However, in animal studies, laboratory animals spend most of their time in these housing environments. In some circumstances, this results in monotonous conditions and the expression of boredom. This can manifest itself in behavioral abnormalities or even physiological deficits. To prevent this effect, caging can be enriched. A wide variety of enrichment methods include providing additional enclosure space, keeping animals in large groups, and adding objects to the housing environment. All of these mechanisms provide for the approximation of the housing environment to near-natural conditions. In this research project, three housing conditions of varying complexity were investigated with respect to their influence on boredom symptoms in laboratory mice. The focus was on a semi naturalistic environment (SNE). This is a large enclosure in which the housing area is divided into five levels at different heights. The levels are connected to each other via plastic tunnels and each provides access to water, food and shelter. Two groups of 20 female C57BL6/J mice each were housed in the SNE during the project. The mice were implanted with a transponder at the beginning of the housing period. The transponder information was read via antennas in the SNE using radio frequency identification technology (RFID). Thus, activity and exploration behavior of all individuals could be measured permanently directly in the housing system. Additionally, ethological and physiological parameters were collected. The time course of individual parameters and correlations between parameters allowed for the most comprehensive evaluation of the effect of the enclosure. The semi naturalistic environment had various effects on the female mice. The cumulative movement data showed the emergence of individual differences in the exploration behavior of the animals. Stereotypic behavior that occurred in conventional cage housing was not observed in animals in the SNE. Instead, play behavior was still observed in SNE even in 1.5 year old animals, which is atypical at this advanced age when housed conventionally. In comparison between housing types, animals from SNE achieved the highest body weight and body length. Bone characteristics of the mice appeared to be slightly improved by the SNE and age-related increased bone resorption was reduced. Furthermore, neither of the enriched housing conditions did increase the variance of the measured data. Overall, the suitability of the semi naturalistic environment to reduce boredom symptoms was demonstrated. Application of this alternative housing system in comparative laboratory studies is also possible.
Weniger anzeigenEndometriose (EM) tritt Östrogen-abhängig auf und ist eine der häufigsten gynäkologischen Erkrankungen von Frauen im reproduktiven Alter. Das Auftreten von funktionalem Gewebe des Endometriums (Stroma und endometriale Drüsen) außerhalb der Uterushöhle, meist in Form von peritonealen Läsionen, definiert diese chronisch inflammatorische Erkrankung. Der Pathomechanismus ist ungeklärt und entsprechend sind keine kausal-therapeutischen Methoden etabliert. Es ist bekannt, dass verschiedene Komponenten des Immunsystems die Pathogenese der EM beeinflussen. Zudem zeigten Studien, dass neben endometrialem Gewebe auch Peritonealflüssigkeit immunkompetente Zellen beinhaltet. Ziel dieser Studie war es, die Rolle von Immunzellen und inflammatorischen Zytokinen in der Pathogenese und Etablierung von EM zu untersuchen. Hierzu wurden die Durchflusszytometrie, ein Bio-PlexTM Zytokin Assay und ein ELISA-Kit genutzt. Verschiedene Immunzellpopulationen und 27 Zytokine, Interleukine und Wachstumsfaktoren wurden in der Peritonealflüssigkeit von EM- und Kontroll-Patientinnen (benigne Geschehen wie Ovarialzysten oder Leiomyome) detektiert und charakterisiert. Zudem wurde die Konzentration des pro-inflammatorischen Neopterin, welches in verschiedenen chronischen Erkrankungen als Biomarker eingesetzt wird, analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Monozyten und Makrophagen die dominierenden Zellen in der Peritonealflüssigkeit der Frauen mit EM sind und die Zellgröße dieser Population positiv mit dem Schweregrad der EM korreliert. Zudem exprimieren sie HLA-DR signifikant geringer. Darüber hinaus sind signifikant erhöhte Konzentrationen an IL- 1β, IL-1Ra, IL-2, IL-4, IL-8, IL-10, IL-12 (p70), IL-17α, FGFb, G-CSF, MCP-1, MIP-1α, TNF-α und Neopterin in der Peritonealflüssigkeit der betroffenen Patientinnen zu finden. Die Konzentrationen von IL-12 (p70), IL-17α und FGFb sind speziell in milder EM signifikant hochreguliert, während IL-2, IL-8, MCP-1, TNF-α und MIP-1α in schwerer EM die höchsten Konzentrationen erreichen. Diese Resultate korrelieren mit der Annahme, dass veränderte Immunzellaktivitäten die Pathogenese der EM beeinflussen, indem sie die chronische Inflammation, Vaskularisation, Proliferation und Etablierung der EM-Läsionen fördern. Die geringere HLA-DR-Expression und veränderte Zellgröße der Makrophagen in EM zeigen, dass die Veränderungen qualitativer Art sind und diese Population eine entscheidende Rolle in der Pathogenese der EM spielen könnte. Die erhöhten Konzentrationen der pro- und antiinflammatorischen Zytokine weisen darauf hin, dass beide immunologischen Komponenten am komplexen Pathomechanismus der EM beteiligt sein könnten. Zudem wurde der Botenstoff Neopterin erstmalig auf diese Weise als neuartiger diagnostischer Marker in diesem detaillierten Gesamtkontext analytisch betrachtet und muss auch in künftigen Studien als potentieller Marker im Rahmen der EM bedacht werden.
Weniger anzeigenCancer biology and machine learning represent two seemingly disparate yet intrinsically linked fields of study. Cancer biology, with its complexities at the cellular and molecular levels, brings up a myriad of challenges. Of particular concern are the deviations in cell behaviour and rearrangements of genetic material that fuel transformation, growth, and spread of cancerous cells. Contemporary studies of cancer biology often utilise wide arrays of genomic data to pinpoint and exploit these abnormalities with an end-goal of translating them into functional therapies. Machine learning allows machines to make predictions based on the learnt data without explicit programming. It leverages patterns and inferences from large datasets, making it an invaluable tool in the modern era of large scale genomics. To this end, this doctoral thesis is underpinned by three themes: the application of machine learning, multi-omics, and cancer biology. It focuses on employment of machine learning algorithms to the tasks of cell annotation in single-cell RNA-seq datasets and drug response prediction in pre-clinical cancer models. In the first study, the author and colleagues developed a pipeline named Ikarus to differentiate between neoplastic and healthy cells within single-cell datasets, a task crucial for understanding the cellular landscape of tumours. Ikarus is designed to construct cancer cell-specific gene signatures from expert-annotated scRNA-seq datasets, score these genes, and distribute the scores to neighbouring cells via network propagation. This method successfully circumvents two common challenges in single-cell annotation: batch effects and unstable clustering. Furthermore, Ikarus utilises a multi-omic approach by incorporating CNVs inferred from scRNA-seq to enhance classification accuracy. The second study investigated how multi-omic analysis could enhance drug response prediction in pre-clinical cancer models. The research suggests that the typical practice of panel sequencing — a deep profiling of select, validated genomic features — is limited in its predictive power. However, incorporating transcriptomic features into the model significantly improves predictive ability across a variety of cancer models and is especially effective for drugs with collateral effects. This implies that the combined use of genomic and transcriptomic data has potential advantages in the pharmacogenomic arena. This dissertation recapitulates the findings of two aforementioned studies, which were published in Genome Biology and Cancers journals respectively. The two studies illustrate the application of machine learning techniques and multi-omic approaches to address conceptually distinct problems within the realm of cancer biology.
Weniger anzeigenDormancy represents a vital biological mechanism facilitating the continuity of various life forms across generations and in response to challenging environmental conditions. In the early stages of mammalian development, embryos can enter a state of dormancy known as diapause. In diapause they can remain viable within the uterus for extended periods, lasting from weeks to months. This dormancy state can be mimicked in vitro by inhibiting the central cellular growth pathway, mTOR. However, the cellular mechanisms that maintain the original cell identity amidst the transcriptionally silent landscape of dormancy remain elusive. This thesis demonstrates the significance of safeguarding cis-regulatory elements from transcriptional silencing to preserve pluripotency during dormancy. Further, this thesis elucidates a TET-transcription factor (TF) axis, wherein TET-mediated DNA demethylation and the recruitment of methylation-sensitive TFs orchestrate chromatin modifications essential for transitioning into dormancy. Disruption of TET activity compromises both pluripotency and the viability of dormant embryos, whereas its augmentation enhances survival rates. These findings uncover a critical mechanism governing the preservation of cellular identity during dormancy, with implications for regenerative medicine and understanding disease processes.
Weniger anzeigenThis thesis describes the effects of bedrock properties, climate, and biota on erosion, weathering, and landscape morphology along the Coastal Cordillera of Chile. Field sites sit along a climate and vegetation gradient, and include a semi-arid, mediterranean, and humid site, all underlain by granitoid lithology. In situ 10Be cosmogenic radionuclide analysis was used to measure erosion and weathering rates of bedrock, boulders, soils, and stream sediment in each field site, and topographic analysis tools (Topotoolbox in MATLAB) were used to quantify topographic metrics such as slope and drainage density. Field surveys were additionally conducted, including sediment and boulder grain size distributions, and bedrock geochemistry and mineralogy. The first study focuses on the effects of bedrock fractures and immobile boulders on differential denudation rates within in each field site. Results from cosmogenic radionuclide analysis and field measurements indicate that unfractured bedrock and large hillslope boulders erode more slowly than the surrounding soil, and form topographic highs. The second study focuses on boulders in streams, and results from cosmogenic radionuclide analysis indicate that boulders in more humid climates are more easily transported and therefore have shorter residence times in streams. The third study focuses on lithological controls on landscape morphology, and results imply that subtle differences in granitoid lithology can set drainage density through differences in infiltration and erodibility.
Weniger anzeigenLiver disease causes two million deaths annually and represents a significant and growing public health burden, with cirrhosis and primary liver cancer accounting for the majority of these deaths. Liver cirrhosis, resulting from chronic inflammation and fibrosis of the liver, is a significant risk factor for the most prevalent type of primary liver cancer, hepatocellular carcinoma. The pleiotropic chemokine (C-X-C motif) ligand 12 (CXCL12) has been implicated in both liver fibrosis and primary liver cancer. By signaling through its two cognate receptors, C-X-C motif receptor 4 (CXCR4) and atypical chemokine receptor 3 (ACKR3), CXCL12 may promote both liver fibrosis and tumor growth, progression, and metastasis. In addition, CXCL12 can also control immune cell egress from the bone marrow and their recruitment to the tumor, which may shape a pro-tumorigenic tumor microenvironment. In this study, the role of CXCL12 on liver fibrosis and primary liver cancer was further investigated, using experimental settings intended to explore CXCL12 inhibition as a potential target for novel interventions in these disease conditions. To address this in liver fibrosis, NOX-A12, a CXCL12-neutralizing RNA oligomer, was applied in two experimental mouse models, induced either by chronic carbon tetrachloride (CCl4) injections or by feeding a high fat methionine-choline deficient (MCD) diet. To explore the impact of CXCL12 on primary liver cancer, NOX-A12 was used in a model of diethylnitrosamine (DEN) induced liver cancer combined with either CCl4 to create a fibrotic environment or with a high-fat, high-sugar, and high-cholesterol Western diet (WD) to induce non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). CXCL12 inhibition with NOX-A12 had no impact on liver fibrosis but led to a prolonged inflammation after injury cessation. Furthermore, NOX-A12 increased chemokine levels in blood plasma, which was accompanied by an increase of peripheral blood myeloid cells. In the liver, CXCL12 inhibition provoked changes in hepatic monocyte-derived macrophage (MoMF) populations characterized by a decrease of CD11c+MHC-II+ MoMF and a relative increase of immature Ly6C+ MoMF. In addition, CXCL12 inhibition drastically reduced eosinophils in the liver of CCl4-treated, but not in NAFLD livers. Intriguingly, NOX-A12 promoted tumor growth both in the fibrosis- and in the NAFLD-associated model of DEN-induced liver cancer, despite reducing tumor-infiltrating MoMF and increasing cytotoxic CD8+ T cells in tumor lesions. Moreover, CXCL12 inhibition activated vascular remodeling in tumor microvessels, evident by an upregulation of CXCR4 on endothelial cells and increased expression of angiogenic and anti-angiogenic genes, particularly pronounced in NASH-HCC after therapeutic treatment with NOX-A12. Taken together, these data suggest a role for CXCL12 in chronic inflammation resolution, and in limiting primary liver cancer, mediated by a multi-faceted re-shaping of the tumor microenvironment.
Weniger anzeigenAn increasing number of people engage in endurance exercise, however, current literature lacks information regarding changes during ultramarathons of very long distances at very low intensity, i.e., walking instead of running. In addition, adverse conditions, like very cold climate, have not been investigated in such settings. Furthermore, the physiological processes linking functions like energy expenditure, metabolism, stress, and resilience, are still not well understood or lack investigation all together. The Yukon Arctic Ultra (YAU) has been coined to be the longest and the coldest ultramarathon in the world, as it challenges athletes to complete the very long distance of 690 km under the extremely cold climate conditions of North-Canadian subarctic winter. YAU athletes face the challenges of long-term endurance exercise in a very cold climate and under diminished resting conditions. Thusly, the YAU served as a model to investigate physiological changes among healthy athletes during an ultra-long endurance exercise in extremely cold climate. The presented investigation revealed considerable increases in energy expenditure among the athletes, of up to more than four times resting metabolic rate, along with a marked energy deficit, changes in body composition with reductions in fat mass while fat free mass could mostly be retained, possibly to the exercise- and cold-induced release of myokines like irisin and follistatin. Furthermore, analysis of vegetative control expressed through heart rate variability, as well as of mood through psychometric measurements, revealed that the more successful athletes, who would eventually be able to finish the race, showed better adaptation to the race demands, with less depression, anxiety and anger, but greater vigor and higher alertness. They also exhibited a faster restoration of vagal predominance during the race with a better ability to relax and restore, leading to less sleepiness and greater vigilance compared to the non-finishing athletes. Resilience, as the ability to cope with stressful events, appears to be a key element during such a race and neuropeptide Y has been discussed as a mediator in resilience reactions. The analyses revealed that during this race, neuropeptide Y was associated with less confusion and better quality of recovery among the finisher group and that overall neuropeptide Y was increasingly released among the athletes compared to the less challenged control group. Another influence was the factor sex, indicating that the female athletes were not only as successful as the male participants to complete the whole race, but that women completed an overall greater distance, when accounting for all covered distances. Women, with a moving speed of 3.7 km/h, were considerably slower than men at 4.6 km/h, which may have saved energy stores and allowed them to predominantly use fat as a long-term energy source. In addition, it was shown that ultra-long endurance exercise may lead to shedding of endothelial glycocalyx elements and that these elements appear to be differently susceptible to that shedding. Sex, age, and covered distance all appeared to have an influence on the observed changes. The analyses of physiological changes during the Yukon Arctic Ultra have revealed a multitude of endurance- and cold-exposure-related alterations. This ultramarathon has thusly proven to be an outstanding model to study human adaptation capabilities to extreme environments under real-life field conditions that could otherwise not be replicated in a laboratory setting.
Weniger anzeigenNeuronal branching is a developmental program, by which neurons acquire their complex morphologies. This highly dynamic process relies on various signaling molecules, cues and proteins such as the phospholipid-phosphatase related protein (PLPPR) family. PLPPR3, a family member of PLPPRs, is a transmembrane protein with a long intracellular domain (ICD) that primarily localizes to the axonal plasma membrane. Previous work demonstrated that PLPPR3 is highly expressed during neuronal development and can induce axonal filopodia. Prior to my project, no work had described a conclusive model of PLPPR3 ICD-facilitated filopodia formation. The work presented here, establishes the purification of intracellular domain of PLPPR3 (Chapter 1). I gathered evidence that PLPPR3 ICD is a highly disordered protein domain utilizing circular dichroism spectroscopy and limited proteolysis (Chapter 2). Using in vitro assays, I showed that PLPPR3 ICD undergoes liquid-liquid phase separation (LLPS) (Chapter 3). LLPS is an interaction-driven process that orchestrates intrinsically disordered regions to form condensates, which serve as membrane less reaction compartments. PLPPR3 ICD condensates, follow liquid-like properties of phase separating proteins such as coalescence, fusion and circularity. With help of a blue-light inducible optogenetic PLPPR3 ICD CRY2 fusion construct, I was able to validated these properties in cells. To identify driving regions of PLPPR3 ICD LLPS, I utilized various deletion constructs and narrowed down the region to the membrane distal part of the protein. I further conceptualize a model of PLPPR3 ICD-facilitated filopodia formation in vitro (Chapter 4). I provide evidence that PLPPR3 ICD condensates can reshape giant unilamellar vesicle (GUV) membranes, by attracting PLPPR3 ICD condensates to the GUV interface. Using fluorescence microscopy, I demonstrate that PLPPR3 ICD condensates co-partion actin monomers and serve as actin nucleating compartments. Hence, I exhibit ring-shaped F-actin structures that polymerize out of PLPPR3 ICD condensates. I revealed that the formation of ring-shaped F-actin structures depends on the formation of PLPPR3 ICD condensate, while the polymerization from the condensates depend on the local actin concentration. In summary, the presented work showed that PLPPR3 ICD forms liquid-like condensates, which nucleate actin. Considering PLPPR3s proven function to induce filopodia, this thesis provides a compelling model mechanism of PLPPR3 ICD condensates facilitating filopodia formation.
Weniger anzeigenDas Buch von Julia Weber zeigt, auf welche Weise das von Aristoteles herrührende Verständnis von virtuellen Kräften als real nicht nachweisbaren, aber dennoch wirksamen Kräften den philosophischen Diskurs bis in die Moderne geprägt hat. Es verfolgt die Entwicklungen von den philosophischen Diskussionen um die Existenz von virtuellen Kräften in der Antike und im Mittelalter über das Aufkommen von virtuellen Räumen in der Frühen Neuzeit bis hin zur Entstehung von virtuellen Welten in der Literatur des 18. Jahrhunderts und macht auf diese Weise die bisher kaum nachvollzogenen Kontinuitäten und Verschiebungen zwischen antiken philosophischen Kraftdiskussionen und zeitgenössischen virtual realities sichtbar.
Weniger anzeigenThis work is focused on systematic studies of the correlation between the morphology of semiconductor nanoparticles (NPs), their luminescence properties and the application relevant features of polymer microparticles (PMPs) stained with these NPs. The synthesis of luminescent, quantum dot (QD)-stained polystyrene microparticles (PSMPs) was first developed and optimized for CdSe/CdS-QDs, which was later expanded to quantum rods (QRs) and nanoplatelets (NPLs) of the same composition. Apart from nanoscale luminophores, the organic dye Nile red has been employed. While the incorporation of dyes is comparatively easy and well studied, the use of luminescent NPs such as QDs often goes along with challenges such as NP aggregation or excessive loss of fluorescence intensity, which were addressed in this work. Additionally, a systematic investigation of nanoscale, core/shell-type luminophores of different shell thicknesses, materials/composition and shapes before, during and after the PSMP synthesis was performed to deduce a connection of NP architecture with their applicability for the synthesis. The work also includes the introduction of surface functional groups (carboxy) to the PSMP surface, and evaluates the influence of the exact synthesis route on the properties of the formed particle, comparing NP addition before the polymerization and incorporation by a postsynthetic swelling procedure.
Weniger anzeigenGene delivery is a powerful and promising therapeutic tool for treating a wide range of diseases. To ensure the safe and efficient delivery of the genetic material and to prevent degradation, the use of cationic dendritic vectors is particularly popular because of their ability to complex negatively charged genetic material and to form polyplexes. Branched cationic polymers, also called dendrimers, like poly(amidoamine) (PAMAM) have already demonstrated promising results in gene delivery. However, PAMAM has also been associated with cytotoxic effects and heterogeneity. To overcome these limitations, in this thesis, four well- defined polylysine-based dendrons with different functional groups have been synthesised in a reproducible manner using solid-phase peptide synthesis. Targeted gene therapy is a valuable tool for the more specific treatment of cancer or other diseases without the destruction or damage of healthy cells. In this work, as a proof of concept, cancer and liver cells were investigated as targets. For liver targeting, the large surface protein (LSP) derived from hepatitis virus B and its preS1 binding domain, as well as apolipoprotein A1 (ApoA1), which is part of the high-density lipoprotein, were chosen as liver specific targeting moieties. The epidermal growth factor (EGF) was used as a cancer targeting ligand. To avoid cross-linking and to obtain a homogeneous platform, ligand plasmids were designed to have only a single conjugation site. Two ligand variants were successfully recombinantly expressed in Escherichia coli Rosetta (K-EGFRR) and NiCo21 (C-ApoA1) with a yield of 4–6 mg/L expression approach. The ligand-cell interaction was evaluated by flow cytometry and fluorescence microscopy while the ligand-receptor interaction was evaluated by enzyme-linked immunosorbent assay and surface plasmon resonance. The affinity of the EGF variant was even higher than that of wild-type EGF (KD: 5.9 vs 7.3 nM). In addition, heterobifunctional polyethylene glycol linkers were attached to the ligands to allow orthogonal click conjugation to a cargo of choice, in this case the synthesised dendrons. The dendrons were polyplexed with plasmid DNA encoding for enhanced green fluorescence protein (eGFP) or luciferase at different N (dendron amines)/P (DNA phosphates) ratios (0.5–16). In addition, K-EGFRR was either electrostatically incorporated into the polyplex or covalently bound by strain promoted azide-alkyne cycloaddition using different EGF/DNA weight/weight ratios (0.1, 1, 10). The polyplexes were analysed by dynamic light scattering (size: 270–1412 nm and polydispersity index: 0.13–0.99). Transfection efficiency was assessed by measuring the expression levels of eGFP or luciferase. As most of the DNA cargos are trapped and degraded inside endolysosomes, the saponin SO1861 (0.4 μM and 4 μM) was added as an endosomal escape enhancer to the cells either alone (SO1861) or in targeted form conjugated to K-EGFRR (SO1861-EGF). While the polyplexes containing the newly synthesizing polylysine dendrons did not show successful transfection of genetic material, it was demonstrated that PAMAM was able to do so and that the efficiency of PAMAM polyplexes was increased 6-fold by using SO1861-EGF.
Weniger anzeigenDiese Studie nimmt den Straftatbestand des Feminizids im lateinamerikanischen Kontext in Romanen von Diego Zúñiga (Chile, 2015), Laura Restrepo (Kolumbien, 2018) und Fernanda Melchor (Mexiko, 2017) in den Blick. Es wird gezeigt, wie die literarischen Texte die systemische und intersektionale Dimension des Feminizids beleuchten. Dabei wird deutlich, dass Feminizid interdisziplinär untersucht werden muss, um die Begrenzungen völker- und strafrechtlicher Normen aufzuzeigen. Feminizid ist nur im Strafrecht lateinamerikanischer Staaten verankert. Dieses Alleinstellungsmerkmal wird von den literarischen Texten aufgegriffen, die in der Studie in ihren Verbindungen zu einschlägigen Rechtstexten analysiert werden. Die Studie versteht Literatur als eigene Erkenntnisform, die eine Korrekturforderung für den gesellschaftlichen und juristischen Umgang mit Feminiziden über Lateinamerika hinaus beinhaltet und dabei insbesondere deren Straflosigkeit markiert. Sie leistet dabei einen Beitrag zur interdisziplinären Feminizidforschung, die gerade im deutschsprachigen Raum noch ganz am Anfang steht.
Weniger anzeigenThe Amaranthaceae are a nearly cosmopolitan flowering plant family that encompasses species of high economic value as food, forage, and ornamentals. Other species are of cultural value for traditional medicine or in traditional rituals of African tribes. Amaranthaceae are notable in terms of their diverse ecology, physiology and morphology, and represent a perfect study group for diverse scientific questions. In recent molecular studies there was evidence for the existence of the so-called achyranthoid clade, within Amaranthaceae, which includes most of the genera with African distribution plus a few genera outside the African continent. Many African genera of the Amaranthaceae exhibit unique inflorescences that include sterile flowers modified to form hooks or spines. Considering that the abundance of large terrestrial herbivores increased on the African continent with the expansion of grassland and savannah ecosystems, modified sterile flowers facilitating dispersal by large animals through epizoochory could have been an innovation that boosted the diversification of an African achyranthoid clade within the Amaranthaceae. To test this hypothesis, for Chapter 2 an extensively sampled phylogeny comprising 26 of the 31 achyranthoid genera as well as representatives of all other lineages of Amaranthaceae was generated, which also served as a base for downstream analyses presented in the other chapters. Phylogenetic tree inference employed the nuclear genomic region ITS as well as the plastid genomic regions trnK/matK, rpl16, and trnL-F, using parsimony, likelihood and Bayesian inference methods. Moreover, in the second chapter divergence times were estimated for this clade, trait-dependant changes of species diversification rates were evaluated using state-dependent speciation and extinction models, and ancestral character states for modified sterile flowers were reconstructed. The Achyranthoids were found to be a major clade of the Amaranthaceae, comprising mostly African members. Phylogenetic relationships within this clade were well resolved and supported two main subclades. Several genera were found to be polyphyletic. According to the results, the Achyranthoids started to diversify ~28 million years ago, and modified sterile flowers evolved multiple times within this clade. An asymmetry in transition rates towards the gain of sterile flowers was observed, whereas no trait-dependent increase in species diversification rates was detected. Bayesian rate heterogeneity analyses indicated that the Achyranthoids diversified without significant rate shifts. The accumulation of modified sterile flowers within Achyranthoids appears to result from the higher transition rates in favour of modified sterile flowers. Multiple gains suggest an adaptive value for this trait. However, epizoochory does not appear to have fuelled species diversification in Achyranthoids, possibly due to extensive gene flow through regularly migrating mammals, which limits the possibility of speciation by isolation. In Chapter 3 the pollen of the achyranthoid taxa was investigated, based on the phylogeny obtained in the previous chapter. The aim was to detect synapomorphies for monophyletic groups derived from analyses of molecular data. Morphological characters should thereby substantiate molecular results and facilitate the description of taxonomic entities. The complete character syndrome, to which was referred to as stellate pore ornamentation in earlier studies was shown to be limited to genera of subclade I within Achyranthoids. Several pollen characters were observed as highly discriminant between subclade I and II of Achyranthoids as well as between genera and species within these clades, such as the number of apertures in species of Psilotrichum Blume, the strongly vaulted mesoporia in Kyphocarpa (Fenzl) Schinz, and the dodecahedral pollen shape in Sericocoma heterochiton Lopr. and Kyphocarpa, as well as the unique pollen shape observed in Centemopsis Schinz, where pollen grains resemble the geometry of a football. The shape depicts a truncated icosahedral, constituted of 12 pentagons, corresponding to the placement of apertures, and 20 hexagons, corresponding to the areas of mesoporia. Also, the mesoporia was observed to be uniquely vaulted inwards while apertures appear uplifted and microspines are specially arranged throughout all species of Centemopsis. Chapter 4 focused on the achyranthoid subclade II, in which a high degree of non-monophyly was observed at genus- and species level in the molecular phylogeny derived in the second chapter. In order to facilitate the description of taxonomic entities, generate a new genus concept which renders genera and species monophyletic, and complement the pollen morphological data, a set of 24 characters covering habit and vegetative morphology as well as inflorescence and floral morphology, was established to be used in ancestral character state reconstructions. In order to further improve tree resolution and node support compared to the second chapter, the sequence data were complemented with sequences of the plastid intergenic spacer between rpl32-trnLUAG and the two spacers in the rps4-trnT-trnLUAA region. Phylogenetic trees of the nuclear and the combined plastid regions were largely congruent and almost fully resolved with maximum support for most lineages and showed a further subdivision of Achyranthoids II into subclade II A (Achyranthes L. plus allies) and subclade II B (Cyathula Blume plus allies). Based on molecular and morphological results, a new genus concept for the genera and species of subclade II was established, which renders the genera of subclade II monophyletic, and a commented checklist was provided, including complete homotypic and heterotypic synonymy of the genera and species, two newly established genera, resurrection of one species name, and several new combinations.
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