Schizophrenia is a severe psychiatric disorder, affecting about one percent of people. The treatment of schizophrenia involves alleviating the positive symptoms, negative symptoms and cognitive deficits. Overall, available antipsychotic drugs (APDs) can successfully silence the positive symptoms due to antagonistic actions on dopamine D2 receptors. Unfortunately, the APDs are associated with aversive side effects and there is still severe paucity in the treatment of negative symptoms and cognitive impairments. 2-Bromoterguride (2BT) is a dopamine D2 receptor partial agonist that shows antipsychotic-like effects in rats without inducing extrapyramidal side effects and metabolic changes. In addition to its action on D2 receptors, 2BT has affinities for several other receptor types implicated in the pathophysiology of schizophrenia, including the serotonergic and glutamatergic systems, and hence meets the prerequisites for a putative atypical APD. The objective of this PhD study, which consisted of two main projects, was to investigate the effects of 2BT on negative symptoms and cognitive deficits in drug-induced animal models. In the first project, the effect of 2BT on sensory motor gating, was measured via the prepulse inhibition of the acoustic startle response (PPI). PPI deficits in male rats were induced using either apomorphine or the N-methyl-D-aspartate receptor antagonist phencyclidine (PCP). The results showed that 2BT could block the effect of both apomorphine and PCP, indicating that 2BT has an atypical APD character in vivo. For the second experiment, a subchronic PCP (scPCP) treatment protocol was established, which caused cognitive deficits in male rats when these were tested in the Novel Object Recognition (NOR) test. Our results showed that 2BT was effective in ameliorating the scPCP treatment-induced object recognition deficit in the NOR test. In order to evaluate the effect of 2BT on negative symptoms of schizophrenia, the same scPCP treatment protocol which induced cognitive impairments in the NOR test, was used to induce social aversion in male rats. The study showed an effective disruption of social behaviours in the rats by scPCP and that 2BT successfully attenuated the social deficit. For the final study included in the first project, the impact of acute 2BT treatment on prolactin secretion was evaluated by performing a prolactin enzyme-linked immunosorbent assay. The result showed that 2BT belongs to the non-hyperprolactinemia-inducing APDs and implicates that 2BT has a profitable side-effect profile. The results from this PhD study strengthens the hypothesis of the beneficial effects elicited by dopamine D2 partial agonists like 2BT, for treatment of the complete range of symptoms in schizophrenia. Finally, the second project was dedicated to the validation of the scPCP model for social withdrawal in schizophrenia. For this purpose, an olfactory habituation/dishabituation test with both non-social and social odours was conducted to control the absence of PCP-induced anosmia in the animals used to study social interaction in the previous study. Olfactory defects would severely impact the behaviour of the rats in the social interaction test and thus, needed validation due to a serious lack of such control measures in the literature. The results, which did indicate normal olfactory function in the rats treated with scPCP hence, have important implications for the correct interpretation of the social interaction deficit of the scPCP rat model.

Cancer cachexia representing a severely wasting state, affecting 50%-80% cancer patients, has become a public health problem, yet with no approved compounds for cure. Recently, β-blockers such as bisoprolol and S-pindolol have garnered interest for managing cancer cachexia due to their efficacy shown in preclinical and clinical studies. S-oxprenolol is an atypical β-blocker, possessing similar pharmacological characteristics as S-pindolol (non-selective β1, β2-adrenergic receptor antagonism, intrinsic sympathomimetic activity (ISA) on β2-adrenergic receptor and 5HT1A receptor antagonism). In this study, we tested the anti-cachectic effects of S-oxprenolol and its enantiomer R-oxprenolol in the same cachexia model (Yoshida AH-130 rat model) that was used in the previous study on S-pindolol. A wide range of measurements in-cluding survival, body composition, life quality, cardiac function, and cachexia-related signaling in skeletal muscle were assessed. By comparing the results of stereoisomers (S- and R-oxprenolol) as well as those of S-pindolol from a previous study, it was sug-gested that S-oxprenolol has anti-cachectic effects similar to S-pindolol, including pre-serving lean and fat mass, protecting skeletal muscles, prolonging survival and pro-moting food intake. Furthermore, in the Lewis lung carcinoma (LLC) mouse model, S-oxprenolol preserved both skeletal muscle and heart weight, with a concurrent im-provement in grip strength. The muscle protective effect of S-oxprenolol was attributed to its modulation of anabolic/catabolic pathways, as evidenced by the concomitant in-crease in pro-anabolic markers and decrease in pro-catabolic markers in the muscle tissue. These findings suggest that S-oxprenolol may be an interesting candidate for clinical research in cancer cachexia.

Since it first emerged in Wuhan, China in December 2019 severe acute respiratory syndrome coronavirus type 2 (SARS-CoV-2) has spread worldwide, causing a global pandemic and posing an ongoing threat to public health. The virus uses angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) as its essential receptor for cell entry and infection. Recombinant, soluble ACE2 proteins have therefore been proposed as a strategy to combat SARS-CoV-2 by intercepting the viruses and preventing them from binding to membrane-bound ACE2 receptors. Here we investigated the protective potential of a soluble ACE2 protein, termed ACE2-618-DDC-ABD, against infection with the SARS-CoV-2 delta variant. This protein was bioengineered at the laboratory of Prof. Daniel Batlle at Northwestern University in Chicago to have extended duration of action and increased binding to the SARS-CoV-2 spike protein. Administration of ACE2-618-DDC-ABD to the lethal k18-hACE2 mouse model infected with the SARS-CoV-2 delta variant resulted in markedly improved survival, reduced disease severity and lack of weight loss. Viral titers in lung and brain tissue were markedly reduced. Kidney viral titers were undetectable in all groups. In conclusion, a soluble ACE2 protein termed ACE2-618-DDC-ABD effectively protected k18-hACE2 mice from lethal SARS-CoV-2 infection with the delta variant and lowered the viral load in lung and brain tissue. Taken together with previous research this demonstrates a universal protective effect of this ACE2 decoy protein against different SARS-CoV-2 variants. This universality is an advantage of soluble ACE2 proteins against other preventative and therapeutic approaches like monoclonal antibodies or antiviral drugs which have struggled with reduced efficacy due to the development of resistance. It moreover generally underlines the potential of bioengineered soluble ACE2 proteins as novel drug candidates. Modification of protein characteristics by means of bioengineering provides a powerful tool to respond to the continued challenge of SARS-CoV-2 and COVID-19 as well as potential future outbreaks caused by coronaviruses that use ACE2 as their receptor for cell entry. Further research is needed to expand on the broad opportunities offered by this emerging field and to translate the advancements into clinical use.

Background: Coronary artery disease (CAD) and acute coronary syndrome (ACS) are leading causes of mortality worldwide and remain the most common causes of death in industrialized nations. Growing evidence indicates that acute coronary syndrome (ACS), which is primarily triggered by plaque erosion (IFC-ACS) or plaque rupture (RFC-ACS), is largely, though to varying degrees, mediated by endothelial cell dys-function. The same applies to microvascular dysfunction (MVD). However, the underly-ing mechanisms remain poorly understood due to the lack of disease-specific methods for isolating coronary endothelial cells. The aim of this study was to investigate a guidewire-based isolation technique for human coronary arterial endothelial cells (hCAECs), to compare different wire types, and to assess disease-related influences on the cell yield. Methods: All patients presenting with ACS, CAD, or an indication for functional coronary assessment who underwent percutaneous coronary intervention (PCI) at the cardiac catheterization laboratory at Charitè Campus Benjamin Franklin were scree-ned for exclusion criteria and enrolled in the study. In ACS cases, the culprit Lesion was characterized by optical coherence tomography (OCT). hCAECs were isolated from the distal 10 cm of the coronary guidewires used during the procedure and quan-tified using flow cytometry and PCR. CD146 was used as a marker for endothelial cells. Coronary arterial blood served as a control. Cell yields were compared between standard PCI wires and physiological assessment wires (PHY), both in vitro and in vi-vo. Additionally, the influence of patient- and intervention-specific factors on cell counts was analyzed. Results: A total of 100 patients were enrolled. The average age was 71±10 years, and 32.7% were female. We successfully established a method for isolating hCAECs, with a mean yield of 155±107 cells per wire. hCAEC counts were significantly lower on PCI wires compared to PHY wires (p=0.000096) and higher in patients with ACS than in those with stable CAD (p=0.005). ACS cases with plaque erosion yielded more hCAECs than those with plaque rupture (p=0.000469). The same difference in isolated cell numbers between wire types was also reflected in CD31 expression (p=0.0018). The number of hCAECs on wires was higher than in control blood samples (p=0.0089). No significant influence was found for baseline laboratory values, patient demographics, or procedural variables. Conclusion: Guidewire-based coronary endothelial cell biopsy represents a promising approach to better understand the pathophysiological mechanisms underlying car-diovascular diseases involving endothelial dysfunction. The identification of disease-specific hCAEC profiles may enable improved diagnostics and support personalized therapeutic strategies. Our findings highlight the potential of this method as a valuable tool in advancing personalized cardiovascular medicine.

Hintergrund/Zielsetzung: Periprothetische Gelenkinfektionen (PPI) nehmen weltweit zu und erfordern komplexe medizinische Behandlungsstrategien. Neben der biomedizinischen Krankheit (Disease) rücken psychosoziale Belastungen in Form des Krankheitserlebens (Illness) sowie die soziale Krankheitsrolle (Sickness) in den Fokus und bilden den Kern dieser Dissertation.

Methoden: Qualitative, reflexive thematische Analyse halbstrukturierter Interviews mit 18 Patient:innen (sechsmonatiges Follow-up mit 15 Patient:innen) einer chronischen PPI. Primär- und Sekundäranalyse nutzen dieselbe Fallauswahl, verfolgen jedoch unterschiedliche Fragestellungen (Illness vs. Sickness). Ergebnisse: Primäranalyse: (1) Schwankende Behandlungsverläufe und -aussichten als kontextbestimmender Rahmen; (2) Prozessorientierung als charakteristische Form der Bewältigung. Sekundäranalyse: (3) Schleichende systemische Entkopplung aus sozialen Kreisen und klinischen Versorgungsstrukturen.

Schlussfolgerungen/Implikationen: Chronische PPI sollten nicht lediglich als episodisch abgeschlossene klinische Erkrankungen betrachtet werden, sondern als langfristige Erkrankungen mit bio-psycho-sozialen Implikationen, die über die Behandlungsphase hinaus bestehen bleiben. Neben der Etablierung einer neuen Subdisziplin „Psychoendoprothetik“ wird empfohlen, die psychosozialen Bedürfnisse der Patient.innen rechtzeitig und langfristig zu adressieren, was in Form von präventiven Screeningverfahren und langfristigen Follow-ups erfolgen soll.

Hintergrund: Bei der Myasthenia gravis handelt es sich um eine Autoimmunerkran-kung der neuromuskulären Endplatte, bei der Autoantikörper die Signaltransmission beeinträchtigen können und zum Leitsyndrom der belastungsabhängigen Muskel-schwäche führen. Bei Frauen fällt der Krankheitsbeginn häufig in das gebärfähige Al-ter. Die Datenlage zu den wechselseitigen Einflüssen von Schwangerschaft und My-asthenia gravis ist bislang limitiert. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des mater-nalen und neonatalen Outcome bei Schwangeren mit Myasthenia gravis.

Methodik: Im Rahmen der vorliegenden retrospektiven Studie wurden Schwanger-schaftsverläufe bei Patientinnen mit Myasthenia gravis am Integrierten Myasthenie Zentrum (IMZ) der Charité Berlin zwischen den Jahren 2008 und 2022 untersucht. Es erfolgte die Erhebung von myasthenie- und schwangerschaftsbezogenen Daten mit-tels digitaler Datenextraktion zweier Datenbanken und Fragebögen, um das materna-le (Symptomverschlechterung, Medikationsanpassung, Geburtsmodus) und neonatale (Frühgeburtlichkeit, Apgar-Score, Transient Neonatale Myasthenia Gravis [TNMG], Arthrogryposis multiplex congenita [AMC] und Fetal acetylcholine receptor antibody-related disorders [FARAD]) Outcome zu untersuchen.

Ergebnisse: Insgesamt wurden 66 Schwangerschaften von 55 Patientinnen analysiert. In der vorliegenden Studienkohorte kam es bei 40 Patientinnen (63%) überwiegend im ersten Trimester und postpartal zu einer Verschlechterung der myasthenen Symp-tomatik, bei 16 % mit Notwendigkeit einer Behandlung mittels IVIg oder Plasmaphere-se. Eine myasthene Krise wurde nicht beobachtet. Generell blieb die Rate der medi-kamentösen Therapie über den gesamten Schwangerschaftsverlauf hinweg meist un-verändert (49%) oder konnte reduziert werden (32%). Die Sectio-Rate betrug 38% und war damit vergleichbar zu den zentrumsweiten Zahlen. Vaginal assistierten Ent-bindungen traten im zentrumsinternen Vergleich häufiger auf (15%). Das neonatale Outcome war insgesamt günstig mit überwiegend termingerechten Entbindungen (Mit-telwert 38,8 Schwangerschaftswoche) und guten Apgar-Scores (Mittelwert 9,2 nach 5 Minuten). In jeweils 2 Fällen trat eine TNMG beziehungsweise eine AMC/FARAD auf.

Zusammenfassung: Die vorliegenden Studienergebnisse zeigen ein insgesamt posi-tives maternales und neonatales Outcome bei Patientinnen mit einer Myasthenia gra-vis. Symptomverschlechterungen können im Verlauf der Schwangerschaft auftreten, erfordern jedoch nur selten eine Rescue-Therapie mittels IVIg oder Plasmapherese und neonatale Krankheitsmanifestationen wie TNMG oder AMC/FARAD sind selten. Die vorliegenden Daten erweitern die bestehende Evidenz und können eine fundierte, individualisierte Beratung betroffener Patientinnen im klinischen Alltag unterstützen.

For SARS-CoV-2, blood-based immunomonitoring often gives an incomplete picture of tissue reservoirs of antiviral memory. We therefore analyzed how bone marrow (BM) and peripheral blood (PB) partition SARS-CoV-2–reactive memory CD4⁺ T cells in adults. Paired BM and PB were obtained intra-operatively from unexposed and vaccinated donors. After 12-hour ex vivo stimulation with SARS-CoV-2 spike, membrane, and nucleocapsid peptide pools, with anti-CD28 present and Brefeldin A added during the final 10 hours, antigen-reactive memory CD4⁺ T cells were defined as CD154⁺ with ≥ 1 of IFN-γ, IL-2, or TNF-α after matched negative controls and background subtraction. Within the CD154⁺ memory gate, subsets were mapped as central memory (Tcm; CD45RA⁻CCR7⁺) or effector memory (Tem; CD45RA⁻CCR7⁻); residency-like features were assessed by CD69. Estimated absolute numbers were obtained by scaling background-subtracted frequencies to literature-based compartment sizes. Paired non-parametric tests were applied; underpowered subset readouts are reported descriptively. In unexposed donors, BM showed about three- to fourfold higher paired frequencies than PB; in vaccinated donors, directionality was mixed and the paired frequency difference was not significant. By contrast, estimated absolute numbers were higher in BM in both cohorts, with a median approximately sixteenfold greater in unexposed donors, consistent with a larger marrow reservoir. BM responses were enriched for polyfunctional single-, double-, and triple-cytokine producers, and within the antigen-reactive pool Tcm predominated over Tem in both compartments. BM also contained a discernible CD69⁺ fraction compatible with residency-like features; any hemodilution would bias BM estimates downward, rendering observed BM>PB differences conservative. These findings support incorporating marrow-aware immunomonitoring alongside blood-based readouts in long-term SARS-CoV-2 vaccine evaluation and, where feasible, in future trial designs. Limitations include modest cohort size, the orthopedic sampling context, cross-sectional design, and reliance on literature-based compartment constants.

Kardiovaskuläre Erkrankungen (CVDs) stellen weltweit die häufigste Todesursache bei Frauen und Männern dar. Hinsichtlich der Pathophysiologie und klinischen Manifestation bestehen geschlechtsspezifische Unterschiede, deren Ursachen bislang nur unzureichend verstanden sind. In der Regel erkranken Frauen in einem höheren Lebensalter als Männer, weisen nach Myokardinfarkt jedoch eine höhere Mortalität auf. Das Gefäßendothel und inflammatorische Prozesse sind maßgeblich an der Entstehung von Atherosklerose beteiligt. Unter hypoxischen Bedingungen ist das Endothel in der Lage, neue Gefäße zu bilden (Neoangiogenese). Geschlechtsspezifische Unterschiede im endothelialen Metabolismus und in der Inflammation unter Normoxie und Hypoxie werden als mögliche Ursachen für die unterschiedliche Manifestation von CVDs diskutiert. In dieser Arbeit wurde das metabolische und inflammatorische Profil weiblicher und männlicher Endothelzellen untersucht. Hierzu wurden humane venöse Endothelzellen der Nabelvene (HUVEC) von zweigeschlechtlichen Zwillingspaaren (n = 12) unter normoxischen und hypoxischen Bedingungen (1 % O2) im unbehandelten Zustand, nach Serumentzug sowie nach Serumentzug mit anschließender Zugabe von VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) verglichen. Die Glukose- und Laktatkonzentrationen im Zellkulturüberstand wurden mittels Blutgasanalysegerät bestimmt. Zur Messung der extrazellulären Konzentrationen von Interleukin- (IL) 1α, IL-6, IL-8 und IL-15 wurde eine fluorometrische Multiplex-Analyse durchgeführt. Geschlechtsunabhängig korrelierte die extrazelluläre Glukosekonzentration unter Norm- und Hypoxie negativ mit der Laktatkonzentration. Dabei zeigten sich keine signifikanten geschlechtstypischen Unterschiede. Die Konzentrationen der proinflammatorischen Zytokine IL-1α, IL-6 und IL-8 waren bei weiblichen HUVEC im relativen Vergleich zu männlichen Zellen unter allen Bedingungen erhöht. Bei männlichen HUVEC lag nur das sowohl pro- als auch antiatherogen wirksame IL-15 relativ erhöht vor. Diese Ergebnisse blieben ohne statistische Signifikanz. Weibliche HUVEC zeigten nach VEGF im absoluten und relativen Vergleich einen signifikant höheren Anstieg der Konzentrationen von IL-6 und IL-15. Unter Hypoxie kam es bei allen Zytokinen zu einer relativen Konzentrationsabnahme, die bei weiblichen HUVEC für IL-1α, IL-8 und IL-15 signifikant stärker ausfiel. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten auf eine höhere VEGF-Sensibilität weiblicher HUVEC hin. Die tendenziell höheren Konzentrationen proinflammatorischer Zytokine im Vergleich zu männlichen HUVEC könnten auf eine stärkere Inflammationsneigung weiblicher Zellen hinweisen. Die unter Hypoxie deutlichere Abnahme der Zytokinkonzentrationen bei weiblichen HUVEC könnte auf eine stärkere metabolische und inflammatorische Sensitivität gegenüber Sauerstoffmangel zurückzuführen sein. Insgesamt unterstreichen die vorliegenden Ergebnisse die Notwendigkeit, das Zellgeschlecht bei der präklinischen Forschung zu berücksichtigen.

Introduction: Endovascular thrombectomy (ET) provides an effective treatment for large vessel occlusion (LVO) stroke. Eligibility screening however remains restrictive and potentially imbalanced. The National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) systematically underestimates infarct volumes on the right hemisphere, potentially leading to withholding of beneficial treatment for patients with right-sided occlusions. Simultaneously, CT angiography source images (CTASI) present currently neglected potential for improved detection of ischemic damage and prognostic evaluation at admission. Thus, this thesis presents two publications: 1) an investigation into outcome differences associated with stroke laterality under current thrombectomy guidelines; and 2) a proof-of-concept study for automated detection of irreversible ischemic damage on admission CTASI. Methods: Our NIHSS-Laterality Study presents a retrospective analysis of 469 LVO patients treated with ET in a tertiary center in the US. The role of stroke laterality was examined in regression models and interaction analyses with admission NIHSS. A location-outcome analysis of final infarct lesions on post-stroke DWI was performed to approximate salvageable brain tissue and infarct lesions associated with poor clinical outcome. In our Ischemia Detection-CTA Study, 368 patients were used for development and training of a pipeline for automated detection of regional hypoattenuation on admission CTASI. Clinical relevance of the resulting automated score (ASPECTS) was evaluated by measuring the predictive capabilities regarding tissue and clinical outcomes in an external validation cohort of 143 patients. The predictive performance was compared to visual ASPECTS readings. Results: The bias of the NIHSS and its consequences were confirmed, with right-sided occlusion being an independent predictor of larger final infarct volume while being associated with lower admission NIHSS. Novel evidence for higher amounts of salvageable tissue-at-risk and resulting worse clinical outcomes were found for patients with moderate stroke severity (NIHSS 6–15). Our findings could reconcile prior conflicting evidence by implying that the effect of occlusion side varies depending on stroke severity at admission. The automated pipeline showed stable performance in detecting regional irreversible ischemic damage in cross-validation as well as the external validation cohort. The predictive capabilities were equal to visual ASPECTS for all measured outcomes. Prediction of poor long-term outcome was limited for both methods. Conclusion: Our results highlight potential shortcomings of current ET selection criteria and present potential avenues for improved prognostic evaluation. While our findings need to be validated by further prospective research, they might present a step towards safely expanding thrombectomy eligibility and improving patient outcomes in acute ischemic stroke care.

Stroke is a leading cause of death worldwide and a major contributor to adult-onset disability. Among its long-term consequences, post-stroke cognitive impairment and dementia (PSCID) affect up to 30% of stroke survivors, posing a significant challenge to recovery and quality of life. Neuroinflammation has emerged as a potential pathophysiological mechanism underlying PSCID, with experimental evidence suggesting a specific role for B lymphocytes in this process. To explore this, we utilized the 60 min middle cerebral artery occlusion (MCAO) model to analyze chronic neuroinflammatory reactions in the mouse brain, with a particular focus on B lymphocytes. We investigated the cellular and molecular components regulating B cell recruitment to the ischemic brain and evaluated their role in shaping long-term outcomes following experimental stroke. Our findings revealed that B lymphocytes infiltrate the ischemic brain in a delayed manner, where they form ectopic lymphoid structures (ELS) in association with the expression of lymphoid chemokines and cytokines in the chronically inflamed brain. CXCL13, which we demonstrate to be produced by PDGFRβ+ stromal cells, was identified as a critical factor for recruiting B lymphocytes to the ischemic brain. Notably, the absence of CXCL13 and subsequent reduction in B cell infiltration led to improved fibrotic scar resolution, as well as altered long-term anatomical and functional connectivity. Despite these structural and functional changes, a gradually worsening cognitive deficit was not observed in this mouse model. This study sheds light on the mechanisms governing B cell recruitment to the ischemic brain and their consequences for the long-term outcome after stroke. However, the findings also emphasize the complexity of B cell function in post-stroke pathology, as their effects appear to vary depending on timing and context. While this research advances our understanding of the interplay between immune cells, especially B lymphocytes, and brain-resident stromal cells, further studies are needed to determine whether B lymphocytes could serve as a therapeutic target for improving outcomes in stroke patients.

Hintergrund: Rekonstruktions- und Miniplatten sind die beiden meist genutzten Osteosynthesesysteme bei Unterkieferrekonstruktionen mit freien, mikrovaskulär-anastomosierten Fibulatransplantaten. Patientenspezifische, dreidimensional gefertigte (PS-3D) Rekonstruktionsplatten ermöglichen präzisere und kürzere Operationen, sind im Vergleich zu handgebogenen Platten jedoch voluminöser und werden mit erhöhten Pseudarthroseraten assoziiert. 2022 wurden erstmals PS-3D Miniplatten im Rahmen einer Machbarkeitsstudie vorgestellt, mit dem Ziel die vereinfachte postoperative Plattenentfernung aufgrund geringerer Plattendimensionen mit den Vorteilen einer patientenspezifischen Fertigung zu kombinieren. Diese Dissertation analysiert die ersten klinischen Langzeitergebnisse von PS-3D Miniplatten in zwei Belastungsszenarien und vergleicht diese mit PS-3D Rekonstruktionsplatten.

Methodik: Volljährige Patienten und Patientinnen, die in der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Charité Universitätsmedizin Berlin nach Resektion eines malignen Tumors eine Unterkieferrekonstruktion mit PS-3D Rekonstruktions- und/oder Miniplatten erhielten, wurden in zwei retrospektiven Kohortenstudien analysiert. Das Kollektiv der ersten Studie umfasste ein- und zweisegmentige Rekonstruktionen von 2017 bis 2021, das der zweiten Studie dreisegmentige Rekonstruktionen von 2017 bis 2023. Die Aufteilung in zwei Studien erfolgte aufgrund der unterschiedlichen Belastungssituationen der beiden Rekonstruktionsszenarien. Die statistische Auswertung erfolgte mit SPSS und Python unter der Nutzung von bi- und multivariaten Analysen sowie paarweiser Zuordnung (Matching).

Ergebnisse: 83 Fälle erfüllten die Einschlusskriterien der ersten Studie, 38 die der zweiten. In ein- und zweisegmentigen Rekonstruktionen zeigten sich signifikant erhöhte Fistel- (p = 0,017) und Pseudarthroseraten (p = 0,029) für PS-3D Rekonstruktions- verglichen mit PS-3D Miniplatten. Die Raten an Weichgewebskomplikationen, Plattenlockerungen sowie freiliegendem Osteosynthesematerial zeigten in ein-, zwei- und dreisegmentigen Rekonstruktionen keine signifikanten Unterschiede. Die spätere Entfernung von Miniplatten erfolgte signifikant häufiger von intraoral (p < 0,001) und seltener in Verbindung mit einem stationären Aufenthalt (p = 0,002).

Schlussfolgerung: Der Einsatz von PS-3D Miniplatten als Osteosynthese bei Unterkieferrekonstruktionen ist im Vergleich mit PS-3D Rekonstruktionsplatten in ein-, zwei- und dreisegmentigen Rekonstruktionen nicht mit erhöhten postoperativen Komplikationsraten verbunden. In Anbetracht der erleichterten postoperativen Entfernung sind PS-3D Miniplatten insbesondere bei geplanter dentaler Rehabilitation als vorteilhaft zu bewerten.

Hintergrund: Läsionen in der Difusionsgewichteten Bildgebung (DWI-Läsionen) im MRT werden bei Patient:innen mit primärer spontaner intrazerebraler Blutung (ICB) beobachtet und sind mit einem schlechteren klinischen Verlauf assoziiert. Bislang ist jedoch unklar, welche Faktoren das Auftreten dieser zusätzlichen Läsionen maßgeblich beeinflussen. Ziel dieser Arbeit war es, Faktoren zu identifizieren, die unabhängig mit dem Vorhandensein von DWI-Läsionen nach einer ICB assoziiert sind. Methoden: In dieser retrospektiven Studie wurden Daten von Patient:innen der Charité – Universitätsmedizin Berlin aus dem Zeitraum von 2018 bis 2022 ausgewertet. Eingeschlossen wurden Patient:innen mit der ICD-10 Diagnose I61.x (spontane intrazerebrale Blutung), bei denen eine MRT-Bildgebung durchgeführt wurde. Die Identifikation assoziierter Faktoren erfolgte mittels univariater Analysen sowie einer rückwärtsbedingten multivariaten logistischen Regression. Ergebnisse: Von 796 gescreenten Fällen wurden 234 Patient:innen in die finale Analyse eingeschlossen. Zusätzliche DWI-Läsionen wurden bei 62 Patient:innen (26,5%) nachgewiesen. In der multivariaten Analyse erwiesen sich die Einnahme von direkten oralen Antikoagulanzien (DOAC) (aOR 3,52; 95% KI: 1,53-8,11; p = 0,003), ein höherer diastolischer Blutdruck bei Aufnahme (aOR 1,02; 95% KI:1,00-1,04; p = 0,014) sowie ein höherer Schweregrad der neurologischen Defizite (gemessen am NIHSS) (aOR 1,05 (pro Punkt); 95% KI: 1,01-1,10; p = 0,021) als unabhängig mit dem Auftreten von DWI-Läsionen assoziiert. Schlussfolgerung: Die DOAC-Einnahme, ein erhöhter diastolischer Blutdruck und ein höherer NIHSS-Score konnten als unabhängige Prädiktoren identifiziert werden. Diese Ergebnisse könnten zur Risikostratifizierung beitragen und unterstreichen die Notwendigkeit standardisierter MRT-Diagnostik bei ICB-Patient:innen.

Background: Atrial fibrillation (AF) is a highly prevalent disease with significant mortality and morbidity. Several different mechanisms related to the pro-arrhythmic release of Ca 2+ have been proposed as pathophysiological triggers of AF. The G αq protein mediated activation of inositol trisphosphate receptors leads to intracellular Ca 2+ mobilization with a multitude of downstream effects (i.e. in the nucleus). This pathway is especially important in the setting of cardiac disease and has been linked to atrial remodeling and various cardiac pathologies, yet its role for the development of atrial fibrillation remains elusive. Objectives: the aim of the study was to determine whether a G αq protein knockout affects atrial arrhythmogenicity to ultimately elucidate the importance of G αq proteins and their downstream signalling pathway. Methods and Results: We investigated the role of the G αq pathway in Ca 2+ signalling during excitation-contraction coupling using a G αq knockout (KO) mouse model. Left atrial cardiomyocytes were isolated from control (CTRL) (n=6 mice) and KO mice (n=6 mice). Subsequently cells were electrically stimulated and Ca 2+ signaling during excitation- contraction coupling was studied using confocal microscopy. While SR Ca 2+ content was unchanged, KO mice showed significantly fewer spontaneous pro-arrhythmogenic Ca 2+ waves as compared to CTRL. Moreover, nuclear Ca 2+ transient amplitudes were significantly decreased in KO while cytosolic Ca 2+ remained unaffected, indicating profound differences in local Ca 2+ signaling due to the G αq protein knockout. Conclusion: G αq proteins and their signal pathway play a crucial role in AF pathophysiology and in the promotion of arrhythmogenicity, and a G αq knockout may mitigate Ca 2+ mediated arrhythmias. Our study shows that G αq protein knockout significantly reduced atrial arrhythmogenicity, while SR Ca 2+ content was preserved and nuclear Ca 2+ transients were reduced. Since G αq knockout relates to several aspects of adverse remodelling observed in AF, targeted G αq antagonism may provide a pharmacological approach to treating AF.

Lipoxygenasen sind lipidperoxidierende Enzyme, die eine wichtige Rolle bei der Zelldifferenzierung spielen. Zusätzlich gibt es Hinweise darauf, dass die Enzyme bei der Pathogenese von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, verschiedenen Krebsarten und neurodegenerativen Erkrankungen eine bedeutende Rolle spielen. Das humane Referenzgenom enthält sechs verschiedene funktionelle Lipoxygenasegene. Experimentelle Ergebnisse, die mit Isoform-spezifischen ALOX-Knockout-Mäusen erhalten wurden, deuten darauf hin, dass diese Genvielfalt nicht als Ausdruck einer funktionellen Redundanz angesehen werden sollte. Trotz ihrer engen evolutionären Verwandtschaftsbeziehungen weisen humane und murine ALOX15- wie auch ALOX15B-Orthologe unterschiedliche funktionelle Eigenschaften auf. So fungiert die humane ALOX15 als Arachidonsäure 15-lipoxygenierendes Enzym, während das murine Enzym Arachidonsäure 12-lipoxygenierend ist. Dieser Funktionsunterschied kann als Resultat einer gezielten Enzymevolution angesehen werden, die darauf ausgerichtet ist, den Prozess der inflammatorischen Resolution zu optimieren. Für die ALOX15B-Orthologen des Menschen und der Maus waren im Vorfeld meiner Arbeit ähnliche Funktionsunterschiede beschrieben worden. Bis dahin war jedoch völlig unklar, ob diese Differenzen ebenfalls das Resultat einer gezielten Enzymoptimierung ist oder ob es sich dabei eher um eine zufällige Veränderung handelt. Um zur Beantwortung dieser Frage beizutragen, haben wir zunächst die öffentlich zugängigen Genomdatenbanken von Säugetieren auf das Vorkommen von ALOX15B-Genen untersucht. Anschließend wurden ausgewählte Enzyme als N-terminale His-Tag-Fusionsproteine in verschiedenen pro- und eukaryontischen Expressionssystemen exprimiert und hinsichtlich ihrer funktionellen Eigenschaften charakterisiert. Dabei wurde deutlich, dass funktionelle ALOX15B-Gene in den Genomen von Prototheria und Eutheria verbreitet vorkommen, während sie bei Metatheria eher selten sind. Die Mehrheit der Säugetier-ALOX15B-Orthologen sind Arachidonsäure 15-lipoxygenierende Enzyme. Diese Eigenschaft konnte nicht mit dem evolutionären Ranking der betreffenden Spezies korreliert werden. Nur die ALOX15B-Orthologen einiger Muridae (Mus musculus, Mus pahari, Mus caroli, Mastomys coucha und Arvicanthis niloticus) stellen Arachidonsäure 8-lipoxygenierende ALOX15B-Orthologe dar. Demnach kann der Unterschied in der Reaktionsspezifität von ALOX15B-Orthologen bei Mäusen und Menschen nicht als funktionelle Folge der gezielten Enzymentwicklung angesehen werden, wie dies zuvor für ALOX15-Orthologe bei Säugetieren angenommen wurde.

Hintergrund

Die Digitalisierung des Gesundheitswesens birgt Potenziale für eine verbesserte Versorgung und mehr Souveränität von Patient:innen, geht jedoch auch mit Herausforderungen einher. Besonders ältere Menschen stoßen bei der Nutzung digitaler Gesundheitsanwendungen auf Barrieren - obwohl sie von diesen Technologien besonders profitieren könnten. Anwendungen wie die elektronische Patientenakte (ePA) oder Wearables können, wenn akzeptiert und zielgruppengerecht gestaltet, Autonomie und Selbstmanagement im Gesundheitskontext fördern. Diese Dissertation untersucht, wie digitale Gesundheitsinnovationen gestaltet sein müssen, um den Bedürfnissen älterer Menschen gerecht zu werden und deren digitale Gesundheitskompetenz sowie Souveränität zu stärken.

Methoden Die Arbeit basiert auf drei publizierten Studien. In einer qualitativen Interviewstudie wurden 15 Patient:innen mit chronischen Rückenschmerzen zu Anforderungen und Einstellungen gegenüber einem Ultraschall-gestützten Wearable als Biofeedback bei Stabilisationsübungen befragt. Eine Usability-Studie mit 59 älteren Personen (Online- und Präsenzgruppe) evaluierte eine E-Learning-Plattform zur Förderung der ePA-Kompetenz hinsichtlich Benutzerfreundlichkeit und Nutzungserfahrung. In einer Pilotinterventionsstudie (n = 28) wurden Effekte der E-Learning-Plattform auf Wissen, Bedienkompetenz und Nutzungsintention gemessen. Zwei Altersgruppen (50-64 und ≥65 Jahre) wurden dabei als präspezifizierte Subgruppen betrachtet.

Ergebnisse

Die qualitative Studie ergab zentrale Anforderungen an die Technikgestaltung: Nutzerfreundlichkeit, Datenschutz, Einführungsunterstützung und ein erkennbarer Alltagsnutzen waren entscheidend für die Akzeptanz. Die E-Learning-Plattform erzielte mittlere System Usability Scale Scores von 67,97 (Online) bzw. 70,41 (Präsenz). Besonders positiv wurde die Informationsdarstellung bewertet, während Navigation und zielgruppen-gerechtes Design kritisiert wurden. In der Pilotstudie verbesserten sich Wissen und Bedienkompetenz signifikant. Die Zahl korrekter Wissensantworten stieg bei älteren Teilnehmenden von 7,00 auf 9,00 (p = ,019, r = ,63), bei Jüngeren von 7,00 auf 10,00 (p = ,001, r = ,86). Die Median-Zeit zur Lösung praktischer Aufgaben sank bei Älteren von 746,5 auf 539,0 Sekunden (p = ,002, r = ,82), bei Jüngeren von 487,0 auf 351,0 Sekunden (p = ,012, r = ,67). Die Nutzungsintention der ePA sank in der Gesamtstichprobe signifikant, jedoch ohne Gruppenunterschiede.

Schlussfolgerung

Gesundheitsinnovationen entfalten ihr volles Potenzial nur, wenn sie partizipativ mit den Zielgruppen entwickelt werden. Erfolgsfaktoren sind ein klarer Nutzen, begleitende Unterstützung, Schulung und Kompetenzförderung sowie die Berücksichtigung altersbedingter Barrieren. Die Ergebnisse liefern praxisnahe Hinweise für eine bedarfsorientierte Entwicklung digitaler Gesundheitsangebote und zeigen auf, wie ältere Menschen gezielt unterstützt und ihre digitale Gesundheitskompetenz gestärkt werden kann.

Cystic fibrosis (CF) is a genetic disorder characterized by frequent complications due to retained airway mucus. Allergic Bronchopulmonary Aspergillosis (ABPA) is one of such complications, characterized by strong allergic reactions to Aspergillus spp antigens. Building on earlier work on cross-reactive Th17 cells in ABPA in CF patients, this dissertation aims to further investigate the frequencies and the phenotype of Aspergillus fumigatus (Af)-reactive CD4 T cells in patients with CF and to compare them to CD4 T cells with reactivity to Pseudomonas aeruginosa (Pa) as another important airway pathogen in patients with CF, and to a commensal microbe, namely Candida albicans (Ca). To this end, T cells were isolated from peripheral blood of CF patients for in vitro antigen stimulation and CD4 T cell responses to Af, Ca, and Pa in CF patients were examined by flow cytometry. In addition, single-cell 5’-RNA-seq combined with VdJ TCR sequencing analysis was performed on sorted pathogen reactive CD154+CD137+ positive T cells from CF patients with chronic Pa and Af colonization and from non-colonized healthy controls post-stimulation. This analysis uncovered significant differences in the repertoire and the phenotype of CD4 T cells to Pa and Af from chronically colonized CF patients and controls. Af-reactive CD4 T cell clusters showed diverse transcriptomic profiles, with both CF-specific and control-specific clusters. The frequency of regulatory T cells (Tregs) among Af reactive CD4 T cells from CF patients was almost twice as high as compared to controls, suggesting a regulatory mechanism of T cells during chronic colonization by Af in CF. In addition, there were striking differences in phenotypic subclusters of Tregs in CF and controls. In the case of Pa, the increase in Tregs among CF patients’ T cells was less prominent. However, cytotoxic Pa reactive CD4 T cell clusters were only found in the CF patients, indicating a specific response with potential cytotoxic capabilities against Pa in CF. Our findings provide novel insights into host responses during chronic colonization, demonstrating diverse responses to fungal and bacterial pathogens and they indicate a potential role for regulatory T cells and cytotoxic CD4 T cells, respectively. These results provide a rationale to further study peripheral T cell tolerance and effector mechanisms that contribute to chronic colonization and invasive disease.

Der Mangel an Spenderorganen in der Lebertransplantation ist ein weltweites Problem und führt zur vermehrten Nutzung von Organen mit sogenannten erweiterten Spendenkriterien, wie beispielsweise fortgeschrittene Steatotis hepatis, hohes Spenderalter, oder Spende nach Herz-Kreislauf-Stillstand. Da diese Organe zu einer erhöhten Inzidenz an Transplantatdysfunktion, -versagen sowie Gallengangsschädigungen nach Lagerung auf Eis führen, findet die Maschinenperfusion vermehrt Einzug in die Lebertransplantation. Während der normothermen Maschinenperfusion werden nahezu physiologische Bedingungen erzielt, was dazu führt, dass die Leber metabolisch aktiv ist und Galle produziert. Die Galle ist während der Maschinenperfusion leicht zugänglich und kann als direktes metabolisches Produkt der Leber analysiert werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, im Kleintiermodell zu untersuchen, ob anhand der Zusammensetzung der Galle eine Aussage über Organqualität der Leber getroffen werden kann. Hierzu wurden 30 männliche Sprague Dawley Ratten in fünf Versuchsgruppen unterteilt. Alle Lebern wurden mit einer sechsstündigen normothermen Maschinenperfusion behandelt. Verglichen wurden die Perfusate Steen-solution und DMEM, sowie die Anwendung einer 30-minütigen warmen Ischämiezeit im Vergleich zu ungeschädigten Spenderlebern. In einer weiteren Gruppe wurde der Einfluss der druckgesteuerten Perfusion auf Lebern, die eine warme Ischämiezeit erfahren haben, evaluiert. Zu Beginn der Perfusion sowie nach drei und sechs Stunden wurden Perfusatproben genommen und hinsichtlich Leberfunktionsparametern analysiert. Die Galle wurde stündlich gewogen und der pH-Wert gemessen. Über zwei Stunden gepoolte Galleproben wurden zudem in Bezug auf LDH, GGT und die enthaltenen Gallensalze analysiert. Die Transaminasen waren zu jedem Zeitpunkt in geschädigten Lebern signifikant erhöht, während Harnstoff signifikant verringert war. Eine druckgesteuerte Perfusion führte zu verbesserten Leberparametern. Betrachtet man die Galle, so zeigten gesunde Lebern eine signifikant höhere Galleproduktion bei signifikant niedrigeren pH-Werten im Vergleich zu geschädigten Organen. LDH war nicht nur im Perfusat, sondern auch in der Galle bei geschädigten Organen erhöht. Betrachtet man die Zusammensetzung der Galle, so zeigten geschädigte Organe eine höhere Konzentration an Gallensäuren, bei über den Perfusionsverlauf gerechnet geringerer Anzahl an sezernierten Gallensäuren. Taurocholsäure und seine Derivate waren dabei am prominentesten. Ein fehlender enterohepatischer Kreislauf führte zur Abnahme der sekundären. Die Zusammensetzung der Galle konnte in unserem Ratten-Perfusionsmodell durch warme Ischämie beeinflusst werden. Es scheint somit möglich, die Organqualität anhand der Gallebestandteile evaluieren zu können. Diese Ergebnisse sollten daher auf Transplantationsstudien übertragen werden, um im klinischen Setting zu erproben, ob die Gallensäurenzusammensetzung ein möglicher Viabilitätsmarker sein kann.

Zielsetzung: Vor dem Hintergrund einer alternden Gesellschaft und damit dem zunehmenden Auftreten von degenerativen Gelenkserkrankungen wird es immer wichtiger, Erkrankungen des (muskulo-) skelettalen Systems frühzeitig zu erkennen und zu behandeln. Insbesondere junge Patienten mit prä-arthrotischen Deformitäten gilt es zu selektieren. Das femoroacetabuläre Impingement (FAI) ist in diesem Zusammenhang in den letzten Jahrzehnten zu einem intensiv untersuchten Gegenstand der Forschung avanciert. Dennoch ist über die Eigenschaften des appositionellen Knochengewebes wenig bekannt. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es daher, diese Eigenschaften so genau wie möglich zu charakterisieren und mögliche Unterschiede zu gesundem Knochengewebe aufzuzeigen. Methodik: Am Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie der Charité-Universitätsklinikum Berlin wurden insgesamt 20 Patientinnen und Patienten (7 weiblich, 13 männlich, Altersdurchschnitt: 34,3 Jahre), welche sich einer arthroskopischen oder offen-chirurgischen Therapie eines FAI unterzogen, für die Studie rekrutiert. Das Knochengewebe wurde aus der zu resezierenden FAI-Region entnommen sowie aus einer angrenzenden, makroskopisch unauffälligen Kontrollregion des Femurhalses. Zur Analyse der genetischen Expressionsmuster wurden die Knochenproben hinsichtlich osteogener Marker untersucht. Die Morphometrie der Proben wurde mittels mikro-Computertomographie (µCT) untersucht. Weitere Analysen umfassten histologische Untersuchungen, Multiphoton (MPM)- sowie Rasterelektronenmikroskopie (REM). Ergebnisse: Insgesamt finden sich in den Impingementproben herabregulierte Expressionsmuster gegenüber den Kontrollen. Die µCT-Untersuchungen ergaben für die kortikalen Knochenabschnitte der Impingementproben ein signifikant höheres Oberflächen-Volumen-Verhältnis. Kortikales Impingementgewebe zeigte zudem einen signifikant höheren Rauheitsquotienten für die Tidemark sowohl in der µCT-Analyse als auch der histologischen Darstellung. In der Histologie sowie in der REM konnten Knochenformationen distal der Tidemark dargestellt werden. Diese Beobachtung fand sich ausschließlich in den Impingementproben. Zusätzlich zeigten die REM-Aufnahmen Ossifikationsherde um Chondrozyten im hyalinen Knorpelgewebe. Fazit: Die Ergebnisse lassen auf eine erhöhte Porosität des kortikalen Knochens und einer verstärkten Rauheit der Tidemark im Impingementgewebe gegenüber der Kontrollregion schließen. Mit der Formierung neuen Knochenmaterials in der Knorpelzone, scheinbar ausgehend von der Tidemark, präsentiert sich der Knochen-Knorpel Übergang in der FAI-Region als aktives Interface.

Affective states (e.g., emotions) are mind-body phenomena involving interactions between subjective experiences, physiological processes, and external contexts. Beyond independently investigating the central (CNS) and the autonomic (ANS) nervous system, typically through brain and heart activity, recent findings suggest a particular role for their bidirectional communication in affective states. Yet, evidence is still scarce - particularly under naturalistic conditions, which are a prerequisite for technical or clinical applications. This study used immersive virtual reality (iVR) to test to which extent lab-based findings generalize to naturalistic settings. In particular, CNS and ANS electrophysiology of affective dynamics was investigated using iVR - first separately and then with a particular focus on brain-heart coupling. Participants took part in a rollercoaster experience in iVR and continuously rated their emotional arousal during a video replay. The key physiological metrics were heart rate and its variability (HRV) from ECG and posterior alpha power from EEG. Brain-heart coupling was assessed using heart-evoked potentials (HEPs) and neuro-cardiac oscillatory modeling. The results showed emotional arousal-related changes in heart and brain activity, as well as in brain-heart coupling. High arousal was associated with reduced high-frequency HRV (HF-HRV), indicating decreased parasympathetic activity. EEG analyses confirmed prior findings of reduced posterior alpha power during higher emotional arousal. Although no difference in bidirectional coupling between HF-HRV and posterior alpha power was found between different emotional arousal states, brain-heart coupling analyses revealed differences in HEP amplitudes and suggested changes in bidirectional coupling between HRV and EEG gamma power. Laying the groundwork to further investigate the physiological basis of affective states, we also developed a new tool for continuous two-dimensional (valence in addition to arousal) affective ratings during the experience. We empirically evaluated our tool in two studies: results highlighted the feasibility of real-time ratings, which captured the dynamics of the affective experience adequately, with minimal interference and high user experience. Harnessing this tool, we collected a multimodal iVR dataset that addressed several limitations of our previous study.

Scaffold-guided bone regeneration (SGBR) represents a promising strategy for the repair of critical-sized bone defects. Scaffolds not only provide mechanical support but also serve as bioactive platforms that facilitate cellular attachments, proliferation and matrix deposition. However, in metabolically compromised conditions, such as Type 2 Diabetes (T2D), regenerative outcomes remain suboptimal. The high energy demands of new bone formation, combined with the systemic metabolic dysregulation seen in T2D pose significant challenges to scaffold efficacy. In this context, metabolomics has emerged as a powerful tool to analyse the biochemical pathways underlying impaired healing and to identify therapeutic targets for enhanced regeneration.

This doctoral dissertation investigated the metabolic dynamics involved in SGBR within the context of T2D, a condition characterized by systemic metabolic dysregulation. Ini-tially, solvent-based extraction methods were optimized for robust, sensitive detection of central carbon metabolites in bone and muscle tissues using Gas Chromatography – Mass Spectrometry (GC-MS), providing a critical foundation for studying tissue-specific metabolic pathways. Subsequently, using these optimized methods, this study aimed to explore the metabolic milieu during SGBR in T2D rat models, focusing on morphological evaluation of the defect and key disrupted metabolic pathways such as glycolysis, the tricarboxylic acid (TCA) cycle, and amino acid biosynthesis essential for collagen synthesis. The results revealed that diabetic bone exhibited impaired collagen organization with a reduced expression of glycine and ornithine as well as aconitic acid. The quantification of new bone formed within the defect of diabetic rats was lower compared to the ones in healthy conditions, indicating that the scaffold alone was not able to overcome the metabolic barriers to effective bone regeneration. To address these metabolic barriers, a preliminary in-vitro study evaluated the osteogenic potential of selected metabolic intermediates, i.e., ornithine, succinate and alpha-ketoglutarate (α-KG). Data indicated that α-KG, a crucial TCA cycle intermediate, significantly enhanced mineralization in human adipose-derived mesenchymal stem cells (hAdMSCs) from diabetic donors compared to non-diabetic ones. By integrating methodological innovation with translational objectives, this research sought to contribute to a deeper understanding of bone regeneration under metabolic impairments and advance therapeutic strategies for improving regenerative outcomes in T2D.