Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um eine retrospektive Analyse aller durch kraniomaxillofaziale Distraktionsosteogenese (DO) in der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Charité Universitätsmedizin Berlin am Campus Virchow Klinikum behandelten Patienten. Zwischen Januar 2003 und Dezember 2017 war ein festes Behandlerteam für das Patientenmanagement und die operative Umsetzung verantwortlich. Für die Auswertung wurden die für jeden behandelten Patienten angefertigten Distraktionsprotokolle sowie die zugehörigen Fotodokumentationen genutzt. Insgesamt wurden 193 Distraktionen bei 171 Patienten vorgenommen. Dies entspricht einem Anteil von weniger als 1% aller im Untersuchungszeitraum behandelten Patienten (>30.000). Obwohl die Methode im Hinblick auf die Fallzahl keinen großen Stellenwert hat, ist sie ein wichtiges Therapiemittel zur Rekonstruktion des „Craniofacial Framework“. Dies konnte im Rahmen der vorliegenden retrospektiven Untersuchung gezeigt werden. Bei Beachtung der bereits von G. A. Ilizarov angegebenen Prinzipien lassen sich vorhersehbare und stabile Resultate erzielen. Da sich das Patientengut als ausgesprochen heterogen erwies, war eine statistische Auswertung mit evidenzbasierten Empfehlungen nicht möglich. Allerdings konnten Patientengruppen definiert werden, für die sinnvolle Aussagen zur Anwendung der DO getroffen wurden: Vertikale Alveolarkammdefekte konnten suffizient ausgeglichen werden, sodass langzeitstabile implantatprothetische Versorgungen möglich waren (n=9).

Transversale Defizite in Ober- (n=138) und Unterkiefer (n=11) konnten langzeitstabil korrigiert werden. Damit haben Transpalatinaldistraktion und Symphysendistraktion einen festen Stellenwert im Rahmen der interdisziplinären Korrektur dentofazialer Anomalien. Auch bilaterale mandibuläre Distraktionen zeigten stabile symmetrische Resultate (n=4).

Für Patienten mit syndromalen kraniofazialen Wachstumsstörungen scheint die Nachentwicklung betroffener Regionen durch DO beinahe alternativlos zu sein(n=17). In Abhängigkeit von der individuellen Situation konnten mit internen und externen Distraktoren gute funktionelle und ästhetische Ergebnisse erzielt werden. Die Anwendung der Distraktionsosteogenese ist anspruchsvoll und kann mit technischen Schwierigkeiten verbunden sein, die erkannt werden müssen, um ein adäquates Management zu gewährleisten. Die distraktionsassoziierte Komplikationsrate war insgesamt niedrig. In nur zwei Fällen kam es zu relevanten Folgeschäden. Es muss betont werden, dass komplexe Defizite des „Craniofacial Framework“ durch Distraktionstechniken häufig nicht vollständig ausgeglichen werden können. Daher kann für die adäquate Korrektur die Kombination verschiedener operativer und rekonstruktiver Verfahren erforderlich werden. Die Indikationsstellung zur DO orientiert sich an der vorliegenden individuellen Situation und stellt eine patientenspezifische Entscheidung dar. Die Technik erfordert eine entsprechende Motivation und Kooperation des Patienten, da sie mit mehr zeitlichem Behandlungsaufwand verbunden ist als „einzeitige“ chirurgische Verfahren. Bei korrekter Indikationsstellung und Anwendung der Distraktionsosteogenese lassen sich bei akzeptablem Nebenwirkungsprofil sehr gute Ergebnisse erzielen. Während des 15-jährigen Untersuchungszeitraums kam es zu verschiedenen Innovationen, die betroffenen Patienten neue Behandlungsperspektiven ermöglichen.

Einleitung: Salinomycin (SAL) ist ein Polyether-Antibiotikum, das in der Veterinärmedizin zur Therapie von Kokzidieninfektionen eingesetzt wird. Im Jahr 2009 wurde bekannt, dass SAL eine bemerkenswerte Zytotoxizität gegenüber diversen Tumorentitäten und Tumorstammzellen aufweist. Insbesondere die Eradikation von Tumorstammzellen sowie die Chemoresistenz von Tumorzellen gelten als zentrale Herausforderungen in der onkologischen Therapie. Die zytotoxische Wirksamkeit von Salinomycin gründet pathophysiologisch auf einer Störung der intrazellulären Ionenhomöostase inklusive der Beeinflussung Calcium-vermittelter Signalkaskaden, sowie der Apopotoseinduktion. Hieraus ergibt sich ein vielversprechendes Potenzial zur Etablierung der Substanz in der medikamentösen Tumortherapie. Dem gegenüber steht jedoch ein gravierendes neuromuskuläres Nebenwirkungsprofil von SAL bei Überdosierung, dessen Mechanismen bis dato nicht hinreichend geklärt sind. Zudem besteht lediglich eine spärliche Datenlage zur Pharmakokinetik und dem Risikoprofil unter Langzeittherapie. Beides ist in der Translation der Substanz für einen Einsatz in der Humanmedizin essentiell. Zielsetzung: Ziel dieser Arbeit war die Definition einer nebenwirkungsarmen täglichen Salinomycin-Dosis sowie die Erstellung eines pharmakokinetischen Modells nach intraperitonealer Gabe in der C57Bl/6J-Maus. Anschließend sollte das neurotoxische Nebenwirkungsprofil von SAL unter Langzeittherapie charakterisiert und ein pharmakologischer Ansatz zur Neuroprotektion evaluiert werden. Methodik: Anhand eines in vivo-Modells erfolgte zunächst eine Dosisfindungsstudie, in der eine tägliche i.p.-Dosis von 5 bzw. 10 mg/kg Körpergewicht Salinomycin getestet wurde. Die Pharmakokinetik wurde mittels Hochdruck-Flüssigkeitschromatografie untersucht. Auf Basis dieser Daten erfolgte eine SAL-Langzeittherapie mit 5 mg/kg SAL über 28 Tage. Anhand von Verhaltensanalysen und Elektrophysiologie wurden die neurotoxischen Nebenwirkungen analysiert und zeitgleich ein neuroprotektiver Ansatz mittels pharmakologischer Blockade des mitochondrialen Na+/Ca2+-Antiporters getestet. Die Beurteilung systemischer Effekte erfolgte durch Blutuntersuchungen und histologische Analysen. Ergebnisse: Salinomycin besitzt eine geringe therapeutische Breite in vivo. Eine Dosis von 5 mg/kg KG erwies sich in der Maus als gut verträglich. 30 Minuten nach i.p.- Injektion zeigten Plasmaspitzenkonzentrationen im niedrig-mikromolaren Bereich. Die systemische Elimination erfolgte innerhalb von fünf Stunden. Laborchemisch und histologisch ergaben sich keine Hinweise auf spezifische Endorganschäden, sodass eine Dosis von 5 mg/kg KG in der Maus als systemisch nebenwirkungsarm anzusehen ist. Unter Langzeittherapie ergaben sich jedoch charakteristische Merkmale einer sensiblen Neuropathie. Zentrale Befunde waren eine markante mechanische und Kälte-Allodynie sowie subtile Gangbildveränderungen. Elektrophysiologisch zeigte sich ein vorwiegend axonales Schädigungsmuster. Über die pharmakologische Blockade des mitochondrialen Na+/Ca2+- Austauschers mit CGP-37157 ließ sich eine partielle Prävention der neurotoxischen Nebenwirkungen erzielen. Schlussfolgerung: Die vorliegende Studie liefert pharmakologische Eckdaten zu Salinomycin für nachfolgende präklinische Studien. Es wurde in vivo ein substanzspezifisches Risikoprofil für die Weiterentwicklung des Wirkstoffs in experimentellen und klinischen Anwendungen generiert. Darüber hinaus gelang es, einen vielversprechenden Ansatz zur Behandlung der neurologischen Nebenwirkungen von Salinomycin zu etablieren.

Hintergrund: Kardiale Ischämie begünstigt das Auftreten von Vorhofflimmern. Gleichzeitig haben revaskularisierende herzchirurgische Eingriffe an Patienten mit präoperativem Vorhofflimmern ein schlechteres Outcome als bei Sinusrhythmus und können ihrerseits Vorhofflimmern auslösen. Die MAZE-Prozedur als Begleiteingriff der koronaren Bypassanlage (CABG) kann Vorhofflimmern in einen Sinusrhythmus konvertieren. Diese Arbeit vergleicht Sinuskonversion, Mortalität und Komplikationen der alleinigen CABG bei präoperativem Sinusrhythmus, der kombinierten CABG/MAZE bei präoperativem Vorhofflimmern und des alleinigen CABG-Eingriffs bei präoperativem Vorhofflimmern. Methoden: Alle 243 untersuchten Patienten hatten sich im Zeitraum 2011/ 2012 am Deutschen Herzzentrum Berlin einer koronaren Bypass-Operation unterzogen. Die Kontrollgruppe befand sich präoperativ im Sinusrhythmus, bei den Verumgruppen war Vorhofflimmern bekannt. Die erste Verumgruppe wurde ausschließlich mit Bypässen versorgt, wohingegen die zweite zusätzlich eine MAZE-Prozedur erhielt. Die Follow-UpZeit betrug ein Jahr. Präoperative Charakteristika von CABG VHF vs. CABG SR vs. CABG VHF MAZE waren: Alter 70,9 ± 10 vs.  68,5 ± 8 vs.  70,5 ± 8 Jahre, Geschlecht 84,5 % vs.  80,2 % vs.  77,9 % männlich, Größe 1,7 ± 0,1 m  vs.  1,7 ± 0,1 m  vs.  1,7 ± 0,1 m, Gewicht 86 ± 14 kg  vs.  79 ± 13 kg vs.  86 ± 18 kg, BMI 28,2 ± 4,0 kg/m² vs. 26,8 ± 3,8 kg/m² vs. 28,4 ± 4,8 kg/m², LVEF 47,7 ± 12 % vs.  49,8 ± 11 % vs.  46,0 ± 12 %, Herzinsuffizienz 38,0 % vs.  30,6 % vs.  50,0 %, Niereninsuffizienz 31,0 % vs. 16,3 % vs. 29,1 %, Eingriff elektiv / dringlich / Notfall 52,1 % / 29,6 % / 18,3 % vs.  41,7 % / 46,4 % / 11,9 % vs.  55,8 % / 40,7 % / 3,5 %. Die Anteile der Vorhofflimmertypen betrugen in CABG-VHF vs. CABG VHF MAZE für akut 6% vs. 0%, für paroxysmal 67 % vs. 52 %, für persistent 14 % vs. 21 % und für long- standing persistent 13 % vs. 27 %. Ergebnisse: OP-Dauer und intraoperative Risiken wurden durch die MAZE-Prozedur nicht negativ beeinflusst. Anzahl und Art der angelegten Bypässe waren in allen Gruppen vergleichbar. Bei OP-Ende bestand ein Sinusrhythmus bei CABG VHF vs. CABG SR vs. CABG VHF MAZE in 69,1 % vs. 97,7 % vs.75,3 % der Fälle. Am seltensten bestand ein Sinusrhythmus am dritten postoperativen Tag mit Werten von 38,8 % vs. 58,1 % vs. 34,1 %, sodass hier CABG VHF MAZE die schlechteste Konversionsrate zeige. Die Rate an Konversionen stieg in allen Gruppen kontinuierlich und betrug ein Jahr postoperativ 63,2 % vs. 87,0 % vs. 54,8 %. Die Überlebensraten betrugen nach einem Monat 93,0 % vs. 98,8 % vs. 98,8 %, nach einem Jahr 87,3 % vs. 97,7 % vs. 87,2 %. Schlussfolgerung: Die Revaskularisierung durch CABG allein hat eine positive Wirkung auf die Konversionsraten bei Patienten mit präoperativem Vorhofflimmern. Das chirurgische Trauma und nachfolgende Inflammationsreaktionen können ihrerseits früh postoperativ Vorhofflimmern auslösen. Die begleitende MAZE-Prozedur verlängert weder die OP-Dauer noch verschlechtert sie das postoperative Outcome. Es konnten vergleichbare Konversionsraten und kumulative Überlebenszeiten für die Gruppen mit und ohne MAZE bei signifikant schlechteren Ergebnissen als in der SR-Gruppe gezeigt werden

Das humane Zytomegalievirus (HCMV) ist ein ubiquitäres Pathogen, das zur Gruppe der Herpesviren gehört. Bei Immunsupprimierten wie zum Beispiel AIDS-Patienten oder Organtransplantierten aber auch bei Neugeborenen kann die HCMV-Infektion schwere Krankheitsverläufe verursachen, die bis hin zum Tode führen. Darüber hinaus stellt HCMV die häufigste kongenitale Infektionsursache dar und kann sowohl zu geistiger als auch zu körperlicher Behinderung führen. Die vorhandenen antiviralen Medikamente sind durch erhebliche Nebenwirkungen und die Entwicklung von Resistenzen gekennzeichnet.

Auf zellulärer Ebene unterscheidet man zwischen lytischer und latenter Infektion. Der lytische Infektionszyklus wird durch die Expression der immediate early (IE) Gene initiiert, die eine Kaskade von weiteren Genexpressionsprogrammen in Gang setzen und somit für die virale DNA-Replikation und die Produktion neuer Viruspartikel essentiell sind. Während HCMV zu jeder Phase des Zellzyklus in die Zelle eindringen kann, wird die IE-Genexpression in S/G2-Phase Zellen blockiert und kann nur in G0/G1-Phase Zellen eingeleitet werden. Diese Blockade wird durch die Interaktion der zellulären Zyklin A-abhängigen Kinase mit dem viralen Protein pp150 vermittelt.

In dieser Arbeit wurde die physiologische Relevanz der zellzyklusabhängigen IE-Genexpression von HCMV untersucht. Dazu wurde eine Virusmutante verwendet, bei der pp150 nicht mehr in der Lage ist, eine Bindung mit Zyklin A einzugehen. Es konnte gezeigt werden, dass IE-Genexpression in S-Phase-Zellen zu einem stabilen G2-Arrest führt, welcher virale Genexpression und DNA-Replikation gut unterstützt. Auffällig war lediglich eine kleine Subpopulation Mitose-arretierter Zellen, in denen keine virale DNA-Replikation stattfand.

Der Virus-permissive G2-Arrest erwies sich als abhängig von pUL21a. Für dieses Genprodukt von HCMV konnte kürzlich gezeigt werden, dass es Zyklin A destabilisiert und so zu einem Arrest des Zellzyklus am Übergang von der G1- zur S-Phase führt. Eine Doppelpunktmutante von HCMV bei der sowohl pp150 als auch pUL21a nicht mehr mit Zyklin A interagieren können, führte zu erheblichen negativen Konsequenzen für Virus und Wirt. Ein Großteil der Zellen trat in die Mitose ein, verbunden mit einem starken Verlust der Zellviabilität. Die Produktion von neuen Viruspartikeln war circa 500-fach eingeschränkt. Dabei handelte es sich nicht um additive sondern um synergistisch wirkende Effekte der beiden Mutationen in pUL21a und pp150.

Zusammengefasst konnte gezeigt werden, dass die viralen Proteine pp150 und pUL21a funktionell zusammenarbeiten, um einen unproduktiven mitotischen Zustand HCMV-infizierter Zellen zu verhindern. Die Resultate legen ein Modell nahe, bei dem pp150 alleine als Zyklin A-Sensor für eine produktive Infektion nicht zwingend notwendig ist, sondern vielmehr von HCMV entwickelt wurde, um die Zellzyklussynchronisation durch pUL21a zu stärken und abzusichern.

Einleitung: Eine selektive statt non-selektive Exkavation kann insbesondere bei fortgeschrittenen kariösen Läsionen das pulpale Risiko des Zahnes vermindern. Allerdings könnte sich die selektive Exkavation der Karies negativ auf die Randqualität der anschließenden Restauration auswirken und damit das Risiko von Sekundärkaries und Mikroleakage erhöhen. Die vorliegende Studie untersuchte und verglich die Randqualität von Kompositrestaurationen nach selektiver Exkavation und non-selektiver Exkavation, die Mikroleakage dieser Restauration und die Neigung zur Sekundärkariesbildung. Methoden: In 32 Prämolaren wurden künstlich flache und tiefe kariöse Residualläsionen auf der pulpa-axialen Wand von mesial-distal-okklusalen Kavitäten erzeugt. Mesial endete die Kavität im Schmelz, distal im Dentin. Die kariösen Läsionen wurden zur Simulation der selektiven Exkavation belassen und zur Simulation der non-selektiven Exkavation entfernt. Anschließend wurden die Kavitäten mit Komposit restauriert und durch thermo-mechanische Zyklen künstlich gealtert. Die Integrität der Restaurationsränder wurde rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Bei der Hälfte aller Restaurationsränder wurde in einem künstlichen Mundmodell ein Biofilm erzeugt und Sekundärkaries induziert. Diese Läsionen wurden durch mikroradiographische Aufnahmen analysiert und ausgewertet. Die andere Hälfte der Restaurationsränder wurde mit Hilfe eines Farbstoffpenetrations-Versuches auf Ihre Dichtigkeit (Mikroleakage) hin untersucht. Ergebnisse: Die Integrität von Restaurationsrändern im Schmelz unterschied sich nicht signifikant zwischen den Gruppen, die selektiv oder non-selektiv exkaviert wurden. Der bakterielle Biofilm des künstlichen Mundmodells induzierte keine kariösen Läsionen im Schmelz. Restaurationsränder, die im Dentin endeten, zeigten in Zähnen mit tiefen kariösen Residualläsionen signifikant mehr Randmängel und -spalten sowie tiefere Farbstoffpenetration als bei den flachen kariösen Läsionen (p ≤ 0,05, Mann-Whitney / χ(2)-test). Auch im Dentin gab es jedoch keinen signifikanten Unterschied der Randintegrität oder Farbstoffpenetration zwischen non-selektiv und selektiv exkavierten Zähnen p > 0,05). Auch Mineralverlust der Sekundärläsionen unterschied sich nicht signifikant zwischen den Gruppen (p > 0,08). Schlussfolgerung: Die durchgeführte Studie zeigte, dass die Restaurationsrandintegrität von der Lokalisation des Restaurationsrandes und der Tiefe der Residualläsionen beeinflusst wird, nicht jedoch von der Methode der Kariesexkavation.

Introduction: MYC hyperactivation and genetic lesions affecting B-cell receptor and NFkB signaling have been described in recent years to be central features of aggressive non-Hodgkin-lymphoma. Yet little is currently known about the capacity of NFkB and B-cell receptor-associated lesions to drive lymphoma in co-operation with MYC and how they affect cell signaling and phenotype of manifest disease. Additionally, it is still not understood how MYD88L265P, NFKBIZ, CD79BY196H, CARD11L244P and PD-L1 affect the interaction between lymphoma cells and the immune system. Methods: We approached those enigmas of lymphoma biology using two transplantation models in which the transplanted cells were retrovirally transduced with genetic lesions MYD88L265P, NFKBIZ, CD79BY196H, CARD11L244P and PD-L1: (i) stem cell transplantation of retrovirally transduced Eµ-myc transgenic fetal liver cells as a source of hematopoietic stem cells to study lymphomagenesis and (ii) a retransplantation approach of retrovirally transduced manifest Eµ-myc lymphomas as model systems to study the lymphoma biology in vivo. For functional analysis of these models, we used histopathological, biochemical and classical molecular biology approaches, FACS, microscopy-coupled FACS, transcriptome and metabolomics analyses. Results: Of these in vivo approaches, NFKBIZ and MYD88L265P were found to be highly Eµ-myc co-operative genetic lesions in contrast to CARD11L244P in the fetal liver cell approach. NFKBIZ and MYD88L265P-driven lymphomas were found to form transcriptionally clustering and distinguishable entities compared to empty control Eµ-myc lymphomas. PD-L1 was found to be able to drive lymphoma in co-operation with Eµ-myc in the fetal liver cell model and was identified as an important mechanism contributing to lymphoma aggressiveness in MYD88L265P-driven Eµ-myc lymphomas. Overexpression of PD-L1 in the transplantation model of Eµ-myc transgenic fetal liver cell-induced lymphomas. Regarding the inability of CARD11L244P to drive lymphoma in our model, we found CARD11L244P-induced senescence to be a critical principle preventing lymphomagenesis. Conclusion: Our systematic in vivo analysis of different lesions indicated that MYD88L265P and NFKBIZ cooperate with Myc while CARD11L244P requires upfront senescence-ablating lesions to license Myc-driven lymphomagenesis. Immune evasive mechanisms were found to be central aspects of MYD88L265P driven lymphomas with an increase of PD-L1 expression as an important mechanism. Altogether these investigations provide mouse models of MYD88L265P, PD-L1 and NFKBIZ driven lymphomas, a mechanistic analysis of the MYD88L265P-NFKBIZ-PD-L1 triangle in aggressive lymphoma biology and senescence as a central barrier in CARD11L244P-driven lymphomagenesis.

Einführung: Der Nutzen einer frühzeitigen Integration von Palliative Care in die onkologische Standardversorgung (Integrated Palliative Cancer Care; Abk. IPCC) ist für Tumorpatienten und ihre Angehörigen belegt und wird von internationalen Organisationen parallel zu einer tumorspezifischen Behandlung empfohlen. Best- Practice-Modelle von IPCC im Verlauf der Behandlung zielen darauf ab, Patienten und Angehörige bei der Erfüllung ihrer individuellen Bedürfnisse und Linderung von spezifischen Symptomen einer Krebserkrankung zu unterstützen. Bisher weiß man wenig darüber, ob IPCC krankheitsphasenspezifisch oder patienten- bzw. angehörigenzentriert angeboten werden sollte. Diese Arbeit untersucht Bedürfnisse von Patienten und Angehörigen unter Berücksichtigung individueller Herausforderungen, Behandlungspräferenzen und Informationsbedürfnissen im gesamten Krankheitsverlauf.

Methodik. Angelehnt an die Grounded Theory wurden neun onkologische Patienten in verschiedenen Erkrankungsphasen, 16 Angehörige und acht klinische Behandler mittels explorativer, leitfadengestützter Einzelinterviews (Patienten und Angehörige) und Fokusgruppeninterviews (klinische Behandler und Angehörige) qualitativ untersucht. Die Auswertungsprozesse wurden in einem iterativen Prozess mit Experten diskutiert und die Ergebnisse in einer kommunikativen Validierung mit den Teilnehmern überprüft. Für die deskriptive Stichprobenbeschreibung wurden ein soziodemografischer und ein krankheitsbezogener Fragebogen verwendet.

Ergebnisse. Die Bedürfnisse von Patienten und Angehörigen sind stärker von individuellen Herausforderungen und Krankheitsverläufen abhängig, als von klinischen Behandlungsphasen. Wichtige Bedürfnisse zeigten sich in Bezug auf Erkrankung, Behandlung, Krankheitsverarbeitung, Behandlungspräferenz, Prozesse und Strukturen im ambulanten und stationären Kliniksetting. Angehörige hatten eine bedeutende Rolle in der Versorgung von Tumorpatienten inne. Trotz dieser bedeutenden Rolle, wurden die Belastungen von den Behandlern unterschätzt und die vorhandenen Ressourcen überschätzt. Die Angehörigen fühlten sich ungenügend auf ihre Rolle vorbereitet und beschrieben unzureichende Unterstützung in der Vorbereitung auf die Pflege und Unterstützung des Patienten nach Entlassung aus Klinik.

Schlussfolgerung. Die Ergebnisse dieser Studie unterstreichen die Notwendigkeit, Bedürfnisse von Tumorpatienten und ihren Angehörigen über den gesamten Krankheitsverlauf systematisch zu erfassen. Eine solche Erfassung kann die Grundlage für eine effektive, integrierte Palliative Care in der onkologischen Standardversorgung sein. Weiterhin ist es notwendig, die strukturellen Versorgungsbedingungen zu verbessern und mehr Transparenz in Bezug auf vorhandene Ressourcen, Abläufe und Verantwortlichkeiten im jeweiligen Versorgungssetting zu schaffen. Dabei kommt den onkologischen Primärbehandlern eine bedeutende Schlüsselrolle für eine frühzeitige IPCC zu. Darüber hinaus könnte eine aktive Einbindung von Angehörigen in die Tumorbehandlung, deren Belastungen verringern und die Selbstwirksamkeit stärken. Hierfür sollte das Angebot an Schulungen und auf das Versorgungssetting bezogene Informationen ausgeweitet werden. Außerdem sollte die besondere Rolle der Angehörigen, die diese in der onkologischen Behandlung für die Krebspatienten, aber auch selbst als Betroffene haben, auf gesundheitspolitischer und gesellschaftlicher Ebene mehr als bisher thematisiert werden, um eine Verbesserung ihrer Situation zu erreichen.

Einleitung: Patienten mit PAVK erscheinen, gerade im Vergleich mit Patienten mit anderen arteriosklerotischen Ausprägungen (caVK, KHK), sekundärpräventiv medikamentös unterversorgt. Ziel war es, die Qualität der medikamentösen Therapie im ambulanten und stationären Bereich unter Berücksichtigung der geltenden Leitlinien zu überprüfen. Methodik: Es erfolgte eine retrospektive Erfassung der Verordnungsraten der sekundärpräventiven Medikamente bei 257 PAVK-Patienten (47% Frauen, 53% Männer, Alter ~ 70 ± 10 Jahre), welche sich 2003 – 2010 mindestens zweimal in einem Abstand von mindestens 6 Monaten stationär in einem Gefäßzentrum in Berlin befanden, ohne Berücksichtigung des Aufnahmegrundes. Zudem erfolgten Subgruppenanalysen (arterielle Hypertonie, Diabetes mellitus, Hyperlipoproteinämie, cAVK oder KHK, Intervention). Ergebnisse: Eine antihypertensive Therapie fand sich bei der ersten Aufnahme am Beispiel der ACE-Hemmer bei 48%. Die Verordnungsrate stieg bis zur zweiten Entlassung auf 66% (p < 0,001). Im niedergelassenen Bereich nahm die Verordnungsrate signifikant ab. Die Blutdruckwerte lagen durchweg im Normbereich. 52% hatten bei der ersten Aufnahme ein Statin, bei der zweiten Entlassung lag die Verordnungsrate deutlich höher (78%). Stationär wurde die Therapie jeweils signifikant intensiviert. Zwischen den Aufenthalten nahm die Verordnungsrate im niedergelassenen Bereich signifikant ab (p < 0,01). Die mittleren LDL-Werte lagen weit über dem empfohlenen Grenzwert. Nur bei 80% fanden sich bei der ersten Aufnahme Antithrombotika bzw. Antikoagulanzien (ATA). Bis zur zweiten Entlassung stieg die Verordnungsrate auf 95% (p < 0,001). Die antidiabetische Therapie war konstant, die mittleren HbA1c-Werte im Normbereich. Die Verordnungsraten lagen bei Patienten mit arteriosklerotischer Begleiterkrankung (zerebral/ kardial) initial je signifikant höher als bei Patienten ohne diese Begleiterkrankungen (ACE-Hemmer 57% vs. 33%; Statin 59% vs. 39%; ATA 85% vs. 69%, (je p < 0,05)). Stationär stiegen die Verordnungsraten in beiden Gruppen (p < 0,05). Die Verordnungen wurden von den niedergelassenen Kollegen entgegen den ausdrücklichen Empfehlungen und Leitlinien bei den Patienten ohne begleitende KHK/ cAVK häufig wieder beendet (p < 0,05). Dies ist ein Beleg dafür, dass Patienten mit alleiniger PAVK durch nichtspezialisierte niedergelassene Kollegen nicht adäquat versorgt werden. Interventionen führten ebenfalls zu einer Therapieintensivierung zwischen Aufnahme und Entlassung (z. B. ACE-H. 44% vs. 63% (p < 0,005), Statin 37% vs. 76% (p < 0,001), ATA 67% vs. 99% (p < 0,001)). Schlussfolgerung: Unter Beachtung der Leitlinien sind PAVK-Patienten vor allem im niedergelassenen Bereich medikamentös unterversorgt. Stationäre Aufenthalte in einer spezialisierten Klinik führen zu einer Therapieintensivierung, die für diese Hochrisikopatienten leider nicht fortgeführt werden. Hier ist eine verbesserte Schulung der Patienten und mitbehandelnden Kollegen dringend notwendig.

Einleitung: Ausgedehnte Knochendefekte mit eingeschränkter Wundheilung, die durch Frakturen oder infekt- sowie tumorassoziierten Resektionen verursacht werden, stellen im klinischen Alltag eine therapeutische Herausforderung dar, wenn konventionelle Behandlungsmaßnahmen an ihre Grenzen stoßen. Neue Behandlungsansätze haben das Ziel, die osteogene Differenzierung humaner mesenchymaler Stromazellen (hMSCs) als fundamentalen Bestandteil der Knochenheilung zu unterstützen bzw. diese gezielt zu stimulieren. Neben der Stammzellendifferenzierung rückt die Beeinflussung umliegender Zellen durch parakrine Sekretion vermehrt in den Fokus. Interleukin-1β (IL-1β) wird als ein proinflammatorisches Zytokin in der Frühphase der Frakturheilung vermehrt exprimiert und mit der osteogenen Differenzierung von Stammzellen in Verbindung gebracht. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss der IL-1β-Stimulation auf die Differenzierung humaner MSCs zu untersuchen sowie die Auswirkung dieser Differenzierung auf ko-kultivierte Osteosarkomzellen zu analysieren. Methodik: HMSCs von drei Spendern wurden in unabhängigen Experimenten für zwei Stunden mit 10 ng/ml IL-1β inkubiert und anschließend mit Osteosarkomzellen der MG-63-GFP-Zelllinie in einem Transwellverfahren ko-kultiviert. Die Kultivierung erfolgte für 28 Tage in Kontrolloder Differenzierungsmedium. Zur Untersuchung genetischer und funktioneller Auswirkungen wurden im Verlauf mRNA-Expression, DNA-Gehalt, Aktivität der alkalischen Phosphatase (ALP) sowie die Kalziumaufnahme der Extrazellulärmatrix bestimmt. Ergebnisse: Durch die Stimulation humaner MSCs und Kultivierung in Differenzierungsmedium konnten deutliche Anzeichen einer osteogenen Differenzierung nachgewiesen werden. Die einsetzende Differenzierung der humanen MSCs führte zudem zu einer Beeinträchtigung, das Differenzierungsverhalten ko-kultivierter MG-63-GFP-Zellen zu beeinflussen. Durch die Kultivierung stimulierter hMSCs in Kontrollmedium resultierte hingegen ein eher regulierender Einfluss auf ko-kultivierte MG-63-GFP-Zellen, welche in der Folge eine Hochregulation osteogen-spezifischer Gene sowie eine erhöhte ALP-Aktivität ihrerseits zeigten. Schlussfolgerung: Eine zweistündige IL-1β-Stimulation humaner MSCs führt in Abhängigkeit vom Kulturmedium zu einer veränderten Zelldifferenzierung sowie zu einer Beeinflussung des Differenzierungsverhaltens ko-kultivierter MG-63-GFP-Zellen. Diese Erkenntnis bietet neue Möglichkeiten im Rahmen zukünftiger klinischer intraoperativer Zelltherapiekonzepte.

Einleitung: Frauen mit einer BRCA- Mutation haben ein Lebenszeitrisiko von bis zu 85% an einem Mammakarzinom zu erkranken. Die prophylaktische bilaterale Mastektomie (PBM) geht mit einer Risikoreduktion von bis zu 100% einher. Die Auswirkung dieser radikalen, irreversiblen Operation auf die Lebensqualität, das Angstniveau und das Körperbild ist bisher nicht hinreichend erforscht. Ziel dieser Studie war es, diese Aspekte genauer zu untersuchen. Methodik: Retrospektiv wurden nicht erkrankte BRCA- Mutationsträgerinnen aus dem Patientenregister des Brustzentrums der Charité- Universitätsmedizin Berlin befragt. Verglichen wurde die Gruppe der Frauen nach PBM mit einer nicht operierten Kontrollgruppe. Zur Evaluation wurden der QLQ-C30, die Kurzform des Progredienzangstfragebogens (PA-F-KF) und die Body Image Scale ausgewählt. Eine Zusatzfrage diente zur subjektiven Einschätzung der Angst- sowie Körperbildveränderung nach Operation bzw. nach Beginn des intensivierten Screenings. Ergebnisse: 95 Fragebögen (Antwortrate 71,4%) wurden vollständig zurückgesandt und in die Auswertung einbezogen. Im PA-F-KF erreichten signifikant mehr Frauen in der Kontrollgruppe (22,7% vs.47,2%, p= 0.047) eine über dem cut- off- Wert von 34 liegende Punktzahl. In der Fallgruppe war die subjektiv empfundene Angst nach Operation signifikant abnehmend, während sie in der Kontrollgruppe nach Beginn des Screenings mit 41,3% bei den Meisten unverändert war (p < 0,001). Mit einem Mittelwert von 11,2 Punkten (± 7,8) in der Fallgruppe und 2,8 (± 4,4) in der Kontrollgruppe war die Körperbildwahrnehmung der Frauen nach Mastektomie signifikant beeinträchtigt (p= 0,001): Frauen fühlen sich körperlich weniger attraktiv und haben Schwierigkeiten sich nackt zu zeigen und zu betrachten. Mit 92,3% wurde eine hohe Zufriedenheit mit der Entscheidung zu einer PBM verzeichnet. Ein Unterschied der globalen Lebensqualität in den beiden Gruppen zeigte sich nicht. Diskussion: In unserer Studie zeigte sich in der Fallgruppe eine deutliche Angstreduktion nach PBM. Gleichzeitig zahlen die Frauen mit der prophylaktischen Mastektomie einen hohen Preis in Bezug auf ihre Körperbildwahrnehmung. Die dem gegenüberstehende hohe Zufriedenheitsrate lässt den Schluss zu, dass die deutliche Angstreduktion eine entscheidende Rolle für die Betroffenen spielen könnte.

Die Sicherheit im Straßenverkehr wird durch Verkehrsteilnehmer mit Tagesschläfrigkeit stark beeinträchtigt. Der Diagnostik einer pathologischen Schläfrigkeit am Tage kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Die obstruktive Schlafapnoe als eine wichtige Ursache von Tages-schläfrigkeit ist im Jahr 2014 als neues Krankheitsbild in die Führerscheinrichtlinie der EU auf-genommen worden. Die bisherigen Standardmessverfahren der Tagesschläfrigkeit sind mit einem hohen personel-len und organisatorischen Aufwand verbunden. Der OSLER-Test ist im Gegensatz hierzu deut-lich ökonomischer. Wir haben im Rahmen dieser Arbeit untersucht, in wieweit der OSLER-Test den MSLT, eines dieser Standardmessverfahren, ersetzen kann. Es wurden hierfür 43 Patienten mit mindestens mittelschwerer obstruktiver Schlafapnoe (AHI  15/h) im Schlaflabor der Charité untersucht. Nach einer diagnostischen Polysomnogra-phienacht erfolgte am nächsten Tag die Diagnostik der Tagesschläfrigkeit mittels MSLT und OSLER-Test an vier verschiedenen Zeitpunkten. Das mittlere Alter unseres Kollektivs betrug 58,74 Jahre, der mittlere AHI 39,58/h und der mitt-lere ESS 10,49. Eine signifikante Korrelation bestand zwischen den Einschlaflatenzen in der Polysomnographie und dem MSLT (r: 0,608) p < 0,001, sowie in der Interclass-Korrelationsanalyse von 20 MSLTs, die durch eine Zweitauswerterin abermals ausgewertet worden waren (r: 0,854), (95 % CI = 0,672 - 0,939). Eine schwach negative, grenzwertig signifikante Korrelation bestand zwi-schen den Einschlaflatenzen des MSLTs und der Gesamtschlafzeit in der Diagnostiknacht zuvor (r: -0,268) p = 0,082. Plausible geringfügige Zusammenhänge ergaben sich zwischen MSLT/ESS (r: -0,230), OSLER/ESS: (r: -0,249), OSLER/KSS (r: -0,231) und MSLT/KSS (r: -0,121). Keine die-ser Korrelationen war jedoch auf einem Niveau von p = 0,05 von 0 verschieden. In der zentralen Frage des Zusammenhangs zwischen OSLER- und MSLT-Ergebnissen war keine Korrelation in dieser Studie zu erkennen (r: 0,060) p = 0,7. In der Untergruppe der Probanden mit einem ESS > 10 (N = 21) war eine schwache Korrelation (r: 0,162) nachzuweisen, die je-doch ebenfalls nicht signifikant war. Unsere Untersuchung spiegelt die bereits aus vorherigen Arbeiten bekannte Tatsache, dass die verschiedenen Messverfahren der Tagesschläfrigkeit untereinander nur eine geringe oder gar keine Korrelation aufweisen. Die pathologische Tagesschläfrigkeit entzieht sich einer einfachen Erfassung durch viele Einfluss nehmende Variablen. Der OSLER-Test kann den aufwendigeren MSLT nicht ersetzen; er ist jedoch eine sinnvolle Er-gänzung der komplexen Diagnostik der Tagesschläfrigkeit, da die beiden Messverfahren wahr-scheinlich verschiedene Aspekte derselben messen. Im Besonderen sind hierbei die Einschlaf-fähigkeit für den MSLT und die Fähigkeit wachzubleiben für den OSLER-Test zu nennen. Zur besseren Interpretation der Ergebnisse der Diagnostik wird vorgeschlagen, diesen beiden Variablen mehr wissenschaftliche Aufmerksamkeit zu schenken.

Hintergrund: Mutationen des Transkriptionsfaktors IKZF1 wurden in den letzten Jahren bei Patienten mit akuten Leukämien der B-Zell-Reihe (B-ALL) nachgewiesen. Neben komplettem Genverlust und Punktmutationen unterscheidet man zwei Typen von intragenetischen Deletionen: mono-allelischer Funktionsverlust (loss-of-function) und komplette Unterdrückung der Proteinfunktion (dominant-negativ). Für die große Patientengruppe von Erwachsenen mit BCR-ABL-negativer B-ALL gibt es nur begrenzte Daten zur Häufigkeit und der prognostischen Bedeutung von IKZF1-Alterationen.

Methodik: Wir untersuchten DNA-Proben von 482 Patienten mit BCR-ABL-negativer B-ALL, die im Rahmen der GMALL-Studienprotokolle 06/99 und 07/03 behandelt wurden, mittels PCR auf intragenetische Deletionen (∆2-7, ∆2-8, ∆4-7, ∆4-8). Reverse-Transkriptase-PCRs (RT-PCR) wurden durchgeführt um ∆2-3 und andere seltene Deletionen zu erkennen. Mittels quantitativer PCRs (∆2-7, ∆4-7, ∆4-8) und Geldensitometrie wurde die relative Konzentration der Zellen mit IKZF1-Deletionen bestimmt. Es wurde zwischen Deletionen in einem Großteil der Zellen (“highdel”) und Deletionen in nur einem kleinen Teil der Zellen (“lowdel”) unterschieden. Der prognostische Effekt dieser beiden Gruppen wurde separat untersucht. Alle Deletionen wurden sequenziert und die DNA-Bruchpunkte analysiert.

Ergebnisse: 128 Patienten (27%) zeigten eine intragenetische IKZF1-Deletion, 37 davon wiesen mehr als eine Deletion auf (175 Deletionen insgesamt). 56 Patienten (12%) hatten nur loss-of-function Deletionen, 50 (10%) hatten nur dominant-negative Deletionen, während 22 Patienten beide Deletionstypen aufwiesen (5%). Mindestens eine highdel IKZF1-Deletion konnte bei 98 Patienten (20%) nachgewiesen werden. Patienten mit einer loss-of-function IKZF1-Deletion zeigten ein signifikant reduziertes Gesamtüberleben (overall survival (OS) nach 5 Jahren 0.37 vs. 0.59, p=0.0012), während dominant-negative Deletionen keinen Effekt auf das Gesamtüberleben hatten (0.54 vs. 0.56, p=0.95). In der Patientengruppe mit loss-of-function Deletionen waren nur highdel-Deletionen mit einem reduzierten Gesamtüberleben assoziiert (OS 0.28 vs. 0.59, p<0.0001), während Patienten mit einer lowdel-Deletion einen klinischen Verlauf ähnlich Patienten ohne loss-of-function Deletion aufwiesen. Der Effekt der highdel loss-of-function Deletionen war auch in der Standardrisiko-Subgruppe nach GMALL-Kriterien signifikant (0.37 vs. 0.68, p=0.0002). In der Patientengruppe mit dominant-negativen Deletionen gab es keine Assoziation zwischen dem relativen Anteil an Zellen mit Deletionen und dem Gesamtüberleben (p=0.62). Die Sequenzierung von 193 Deletionen ergab eine Häufung der Bruchpunkte innerhalb vier großer Bruchpunkt-Cluster. Bei 183 der 193 Sequenzen waren sowohl am proximalen als auch am distalen Bruchpunkt kryptische Rekombinations-Signal-Sequenzen (cRSS) nachweisbar.

Diskussion: In der Patientengruppe der Erwachsenen mit BCR-ABL-negativer B-ALL sind loss-of-function IKZF1-Deletionen mit einem schlechteren klinischen Verlauf assoziiert, wenn sie in einem großen Anteil der leukämischen Zellen auftreten. Diese Patienten sollten engmaschig auf Rezidive überwacht werden. Die unterschiedliche biologische Funktion der loss-of-function und dominant-negativen IKZF1-Deletionen sollte in weiteren Studien untersucht werden.

Das Krankheitsbild der chronischen Niereninsuffizienz geht mit strukturellen und funk-tionellen Veränderungen der Mikrozirkulation einher. Urämie-assoziierte mikrovaskuläre Dysfunktionen wurden bereits in klinischen Studien sowie in Tiermodellen jeweils in Stromgebieten wie dem der Niere, dem Myokard, der Haut oder der Skelettmuskulatur nachgewiesen. Die Niereninsuffizienz-induzierte Dysfunktion der Mikrozirkulation wird zunehmend in einen ursächlichen Zusammenhang mit pathologischen Veränderungen der großen Gefäße, insbesondere des kardiovaskulären Systems gebracht. Speziell bei niereninsuffizienten Kindern und Jugendlichen ist das Langzeitüberleben mit kardiovaskulären Risiken assoziiert. Um die Wechselwirkungen der Makro- und Mikroangiopathien besser zu verstehen und langfristig therapeutisch beeinflussen zu können, müssen die Mechanismen der Urämie-induzierten mikrovaskulären Dysfunktion noch besser durchdrungen werden. Ziel der vorliegenden Dissertation war deshalb die Untersuchung struktureller Veränderungen der Mikrozirkulation im Skelettmuskel (hier M. cremaster) bei Mäusen mit experimentell induzierter chronischer Niereninsuffizienz. Neu im Vergleich zu bisherigen Studien ist die Analyse der Mikrogefäße in vivo per Intravitalmikroskopie unter Einschluss funktionell hämodynamischer Parameter sowie der Berechnung der Sauerstoffaufnahme. Bei 26 Mäusen vom Typ Balb/c wurde in zwei Tiermodellen (Adenin-Futterbeimengung sowie 5/6 Nephrektomie) experimentell eine chronische Niereninsuffizienz induziert. Die Mikrogefäße dünnten bei den Tieren im Adenin-Urämiemodell durchschnittlich um 36% bzw. 51% (mild und stark urämisch) und bei den Tieren im Nephrektomie-Urämiemodell (hier ausschließlich mild urämisch) um 36% aus. Das Ausmaß der Rarefizierung korrelierte mit dem Grad der Urämie. Mit Zunahme des Serum-Harnstoffs um je 100 mg/dL verringerte sich die Gefäßdichte der Mikrozirkulation bei den Tieren im Adenin-Urämiemodell durchschnittlich um 14,2% und bei den Tieren im Nephrektomie-Urämiemodell um 15,7%. Die Rarefizierung erfolgte dabei nicht als homogene Gefäßausdünnung, sondern nach einem fokalen, Mottenfraß-ähnlichen Muster. Avaskuläre Areale im Muskelgewebe dehnten sich weiträumig aus. Zusammenhängende Gefäßsysteme wurden abgebaut. Andere Gewebsregionen wurden von der Rarefizierung scheinbar verschont. Einher-gehend mit der Ausdehnung der avaskulären Bereiche vergrößerten sich die Diffusionsdistanzen des Sauerstofftransports. Durch die Rarefizierung wurde die Sauerstoffaufnahme vom konvektiven Bluttransport-system in das Gewebe beeinträchtigt. In einem Modell wurde eine reduzierte Sauerstoffaufnahme von 25% bei mild urämischen Tieren und 63% bei stark urämischen Tieren berechnet. Treiber der Beeinträchtigung waren die im rarefizierten Muskelgewebe partiell verlangsamte Blutströmungsgeschwindigkeit, ein verminderter Hämatokrit sowie eine verminderte arteriovenöse Sauerstoffdifferenz. Obwohl tierexperimentelle Daten nur mit Vorsicht auf die klinische Situation zu übertragen sind, sprechen die vorliegenden Daten dafür, dass die mikrovaskuläre Rarefizierung bei Patienten mit CKD von prognostischer Bedeutung ist. Klinischen Methoden zur Beurteilung der Mikrozirkulation bei CKD könnten in Zukunft größere Bedeutung erlangen − einerseits als Indikator für kardiovaskuläre Schäden, andererseits als Ausgangspunkt für klinische Studien zur Anwendung Angiogenese-fördernder Therapeutika.

Für die Pathophysiologie des akuten Nierenversagens (AKI) ist der Ischämie/Reperfusionsschaden (IRI) von großer Bedeutung. Ischämie/Reperfusion ist mit Hypoxie und Reoxygenierung (H/R) des Nierengewebes verbunden. Aufgrund der organspezifischen mikrovaskulären Architektur sowie des heterogenen Energiebedarfs gibt es in der Niere vulnerable Bereiche hinsichtlich der Sauerstoffversorgung. In der vorliegenden Arbeit wird die Hypothese geprüft, dass H/R die dilatative und konstriktive Funktion der Nierengefäße beeinträchtig, und dass dies den IRI und damit das Entstehen eines AKI begünstigt. Es wurden sowohl große Leitungsgefäße der Rattenniere (renale interlobare Gefäße (ILA)) als auch Mikrogefäße des Rattennierenmarks (descendierende Vasa recta) und der Mausnierenrinde (afferente Arteriolen) verwendet. ILA wurden mittels Drahtmyografie untersucht. Die Mikrogefäße wurden als isolierte Gefäße oder mittels Videomikroskopie lebender Nierenschnitte (in situ Modell) untersucht. Die Acetylcholin(ACh)-induzierte Vasodilatation der ILA war nach H/R verringert. Eine Inhibition der dilatatorisch wirkenden Stickstoffmonoxidsynthasen, Cyclooxygenasen oder des endothelialen hyperpolarisierenden Faktors (EDHF) konnte diesen Effekt nicht aufheben. Ein Einfluss von Superoxiden auf die Vasodilatation nach H/R wurde ebenso wie eine veränderte Gefäßsteifheit als Ursache beeinträchtigter Vasodilatation ausgeschlossen. Die Antwort auf Natriumnitroprussid (SNP), einem Stickstoffmonoxiddonor war nach H/R ebenfalls vermindert. Dies deutet auf einen endothelunabhängigen Mechanismus verminderter Vasodilatation hin, der in den glatten Gefäßmuskelzellen lokalisiert ist. Eine geringere Sensitivität bei der Vasodilatation auf Sildenafil (PDE5-Inhibitor) und eine verminderte Konzentration von cGMP in den ILA nach H/R weisen auf eine Störung des cGMP-Metabolismus hin. Die Hemmung der löslichen Guanylylzyklase (sGC) dagegen hob den H/R-Effekt auf. Die Ergebnisse deuten auf eine H/R-induzierte Fehlfunktion der sGC hin. Untersuchungen der Gefäßantwort auf Vasokonstriktoren in afferenten Arteriolen in Nierenschnitten zeigten eine verstärkte Konstriktion auf Angiotensin II (Ang II) nach H/R. Die Stärke der Antwort war nach 30, 60, oder 90 min und 10 min Reoxygenierung im Nierenschnitt ähnlich. Dagegen nahm sie bei 20 min Reoxygenierungszeit mit der Hypoxiedauer zu. In diesen experimentellen Modellen spielt vermutlich oxidativer Stress eine Rolle, denn die NADPH-Oxidase-2-mRNA war erhöht und die Superoxiddismutase(SOD)aktivität im Nierenschnitt verringert. Zudem hob Tempol, ein SOD-Mimetikum, die Unterschiede in der Antwort auf Ang II auf. Descendierende Vasa recta-Antworten auf Ang II waren nach 90 min Hypoxie und 10 min Reoxygenierung im Vergleich zur Kontrolle verstärkt. Die Ergebnisse dieser Studien weisen auf einen erhöhten Tonus großer und kleiner Gefäße in der Niere, infolge verstärkter Antwort auf Ang II, sowie reduzierter Vasodilatation nach H/R, hin. Dies kann für den IRI und die AKI-Entstehung von entscheidender Bedeutung sein.

Einleitung: Die ischämische Herzkrankheit ist eine der häufigsten Todesursachen weltweit. Während sich die therapeutische Hypothermie (TH) bei ischämischen Ereignissen wie dem Herzkreislaufstillstand bei Erwachsenen oder der perinatalen Asphyxie als neuroprotektive Therapie etabliert hat, sind die kardioprotektiven Mechanismen der TH bisher nicht vollständig geklärt. Experimentelle Studien zeigen, dass TH den myokardialen Zelluntergang nach Ischämie/Reperfusion (I/R) vermindert, allerdings konnten klinische Studien diese Effekte nicht eindeutig nachweisen. Deshalb wurden in der vorliegenden Arbeit die zellulären Mechanismen der intra-ischämischen TH (33,5 °C) an Kardiomyozyten untersucht. Dabei wurde zunächst der Einfluss der Hypothermie auf die Einleitung der mitochondrialen Apoptose an HL-1 Zellen analysiert. Im zweiten Teil der Arbeit wurde das Versuchsprotokoll auf primäre Kardiomyozyten übertragen. Methoden: Die HL-1 Kardiomyozyten und die primären Kardiomyozyten wurden einer sechsstündigen simulierten Ischämie ausgesetzt, bei der die Zellen mit 0,2% Sauerstoff und Mangelmedium (ohne Glukose und ohne Serum) behandelt wurden. Anschließend wurde die Reperfusion simuliert, indem die Zellen bei 21% Sauerstoff und Vollmedium inkubiert wurden. Ein bis drei Stunden nach Beginn der simulierten Ischämie wurden die Kardiomyozyten auf 33,5 °C gekühlt. Für die Analyse der mitochondrialen Apoptose-Einleitung wurden mitochondriale und zytosolische Proteinfraktionen gewonnen. Die mitochondriale Membranintegrität wurde sowohl mittels Western Blot- als auch mit Hilfe einer Fluoreszenzmikroskopischer-Analyse bestimmt. Hierfür wurden die pro-apoptotischen Proteine Cytochrom c, AIF und Bax untersucht und die intrazelluläre Verteilung von Cytochrom c mit der Verteilung der durch MitoTracker Red markierten Mitochondrien verglichen. Außerdem wurden die anti-apoptotischen Proteine Hsp70 und Bcl-2 sowie das Autophagie induzierende LC3-II mittels Western Blot-Analyse bestimmt. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss der Kühlung auf die Viabilität primärer Kardiomyozyten anhand der Freisetzung von LDH und Troponin T untersucht. Ergebnisse: Intra-ischämische TH verminderte den mitochondrialen Ausstrom der Apoptose-Induktoren Cytochrom c und AIF signifikant. Neben dem Erhalt der mitochondrialen Integrität kam es durch TH zu einer Regulation der anti-apoptotischen Proteine Hsp70 und Bcl-2. Außerdem konnte eine erhöhte Aktivität mitochondrialer Autophagie in gekühlten Zellen beobachtet werden. Bei der Übertragung des Versuchsprotokolls auf primäre Kardiomyozyten konnte gezeigt werden, dass eine frühe Kühlung während der Ischämie die Viabilität der Zellen signifikant erhöhte. Schlussfolgerung: Intra-ischämische TH aktivierte verschiedene Signaltransduktions-wege, die zum Schutz des Mitochondriums während der Reperfusion beitrugen und die Einleitung der mitochondrialen Apoptose signifikant reduzierten. Insbesondere bei der Übertragung des Versuchsprotokolls auf primäre Kardiomyozyten wurde deutlich, dass der frühe Kühlungsbeginn die kardioprotektiven Effekte der Hypothermie entscheidend beeinflusst. Um die klinische Anwendung der Hypothermie zu etablieren, müssen zukünftige Studien die zellulären Effekte der Wiedererwärmung untersuchen.

Einleitung Die Erwärmung und Befeuchtung des Atemgases ist bei allen Formen der nicht-invasiven Atemunterstützung von besonderer Bedeutung, da eine inadäquate Atemgaskonditionierung zur Austrocknung der oberen Luftwege führt. Mukoziliäre Dysfunktion, Infektionen und Atemwegsobstruktion durch visköse Sekrete können die Folge sein. Bei Neugeborenen ist bisher nur wenig über den Einfluss von Beatmungseinstellungen und Mundlecks auf die Atemgaskonditionierung bei diesen Beatmungsformen bekannt. Die vorliegenden Arbeiten hatten daher das Ziel, den Einfluss dieser Faktoren auf die oropharyngeale Feuchte und Temperatur während der nicht-invasiven Atemunterstützung zu untersuchen. Methodik Es wurde ein neuartiges neonatales in-vitro-Modell entwickelt, das oropharyngeale Gasbedingungen, Spontanatmung und Mundlecks unter nicht-invasiver Atemunterstützung simuliert. Anhand dieses Modells wurden verschiedene klinisch relevante Beatmungsszenarios unter nasal continuous positive airway pressure (nCPAP)-Therapie, mit einer High-Flow-Nasenbrille und während der nasalen Hochfrequenzoszillation (nasal high-frequency oscillatory ventilation = nHFOV) untersucht. Zur Konditionierung des Atemgases wurde ein beheizter Luftbefeuchter verwendet. Die Messung von Temperatur und Feuchte innerhalb des Oropharynxmodells erfolgte mit einem digitalen Thermo-Hygrosensor. Ergebnisse In allen Experimenten konnten im Modelloropharynx stabile Atemgasbedingungen simuliert werden. Ohne Atemunterstützung wurden bei einer Atemfrequenz von 60 min-1 physiologische Werte für absolute Feuchte (aF) und Temperatur (T) erreicht (aF=33,7 ± 0,6 g*m−3, T=32,1 ± 0,2 °C). Unter nCPAP führte ein Mundleck in drei unterschiedlichen Szenarios der Atemgaskonditionierung stets zu einer Re-duktion der aF (p<0,001). Unter High-Flow-Therapie führte ein Anstieg des Gasflows bis 6 L*min-1 zu einem signifikanten Anstieg von aF und T (je p<0,001) ohne Einfluss der Mundöffnung. Bei Erhöhung des Gasflows auf 8 L*min-1 hatte das Mundleck einen negativen Einfluss auf aF und T (jeweils p=0,001). Eine Erhöhung der nHFOV-Amplitude und eine Reduktion der Frequenz führte jeweils zu einer Reduk-tion von aF und T im neonatalen Oropharynxmodell (je p<0,001). Unter nHFOV mit einer Amplitude von 30 cm H2O und einer Frequenz von 7 Hz fiel die aF gegenüber nCPAP von 39,3 ± 1,3 g*m-3 auf 34,7 ± 0,5 g*m-3 ab. Die Erhöhung des Verhältnisses zwischen Inspiration und Expiration der nHFOV-Oszillationen bewirkte ebenfalls eine Reduktion der aF und T (p=0,003). Schlussfolgerung Das neue in-vitro-Modell der neonatalen Atemgaskonditionierung ist geeignet, die oropharyngealen Gasbedingungen unter nicht-invasiver Atemgasunterstützung zu simulieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Atemgaskonditionierung unter nCPAP und mit High-Flow-Nasenbrille deutlich eingeschränkt ist, wenn Leckbedingungen herrschen. Unter nHFOV führten alle Einstellungen, die auf eine verbesserte Ventilation abzielen (Hohe Amplituden, niedrige Frequenzen und hohe Inspirations-zu-Exspirati-ons-Raten) zu einer schlechteren Befeuchtung. Zukünftige Arbeiten sollten daher die Optimierung der Erwärmung und Befeuchtung des Atemgases während der nicht-invasiven Atemunterstützung zum Ziel haben.

High-throughput neuroimaging technology enables rapid acquisition of vast amounts of structural and functional data on multiple spatial and temporal scales. While novel methods to extract information from these data are continuously developed, there is no principled approach for the systematic integration of distinct experimental results into a common theoretical framework, yet. The central result of this dissertation is a biophysically-based framework for brain network modeling that links structural and functional data across scales and modalities and integrates them with dynamical systems theory. Specifically, the publications in this thesis i. introduce an automated pipeline that extracts structural and functional information from multimodal imaging data to construct and constrain brain models, ii. link whole-brain models with empirical EEG-fMRI (simultaneous electroencephalography and functional magnetic resonance imaging) data to integrate neural signals with simulated activity, iii. propose a framework for reverse-engineering neurophysiological dynamics and mechanisms underlying commonly observed features of neural activity, iv. document a software module that makes users acquainted with theory and practice of brain modeling, v. associate aging with structural and functional connectivity and vi. examine how parcellation size and short-range connectivity affect model dynamics. Taken together, these results form a novel approach that enables reverse-engineering of neurophysiological processes and mechanisms on the basis of biophysically-based brain models.

Einführung Der Erhalt des Restgehörs und die Verringerung von intracochleären Schäden sind zwei der wichtigsten Grundsätze in der modernen Cochlea-Implantat-Chirurgie. Intracochleäre Druckveränderungen haben Einfluss auf den Erhalt des Restgehörs und sollten mithin so gering wie möglich gehalten werden. Die präsentierten Arbeiten befassen sich mit den Veränderungen intracochleärer Drücke während der Insertion einer Cochlea-Implantat-Elektrode und dem Einfluss verschiedener Konditionen auf intracochleäre Druckveränderungen.

Material und Methoden Die Messungen wurden jeweils an einem künstlichen Cochleamodell durchgeführt, wobei die intracochleären Druckveränderungen mit einem mikro-optischen Drucksensor in der Apex des Modells aufgezeichnet wurden. Die Insertionen der Cochlea-Implantat-Elektroden wurden ein-Punkt-gestützt oder zwei-Punkt-gestützt durchgeführt. Bei den Messungen wurde teilweise eine Elektrode verwendet oder zwei Elektroden mit unterschiedlichen Eigenschaften. Für die Messungen der Rundfenstereröffnungen wurde das runde Fenster des artifiziellen Modells mit einer Polyethylenfolie abgedeckt und in mehreren unterschiedlichen Konditionen eröffnet.

Ergebnisse Bei der ein-Punkt-gestützten Methode wird die Amplitude der intracochleären Druckveränderungen mit Zunahme der Insertionstiefe signifikant geringer. Bei dem Vergleich zweier unterschiedlicher CI-Elektroden zeigte sich, dass bei Verwendung der perimodiolären Nucleus Contour Advance™ Elektrode im Gegensatz zu der geraden Nucleus slim straight™ Elektrode, bei gleicher Insertionszeit, signifikant höhere intracochleäre Druckwerte und Amplituden auftraten. Signifikant geringere intracochleäre Druckschwankungen konnten bei der Eröffnung des RW mit dem Diodenlaser erzielt werden. Des Weiteren gab es signifikante Unterschiede bei der RW-Eröffnung unter feuchten und trockenen Bedingungen.

Schlussfolgerung Es wird immer offensichtlicher, dass in der modernen CI-Chirurgie viele verschiedene Elemente Einfluss auf das funktionelle Ergebnis haben. Eines dieser Elemente ist die Minimierung intracochleärer Druckschwankungen, welche Einfluss auf den angestrebten Erhalt des Restgehörs haben. Intracochleäre Druckschwankungen treten bei der Insertion der Elektrode in die Cochlea sowie bei der Eröffnung des RW auf. Diese Schwankungen können einerseits durch die maximale Unterstützung der Hand des Operateurs, durch die Wahl der Technik bei der Eröffnung des RF als auch durch die Wahl der CI-Elektrode beeinflusst werden. Es sollte weiter untersucht werden, inwieweit die am Modell gemessenen Ergebnisse auf die in vivo Cochlea übertragbar sind.

Hintergrund Dialysepflichtige Patienten mit fortgeschrittenem, chronischem Nierenversagen haben eine hohe Morbidität und Mortalität aufgrund häufiger kardio-vaskulärer Ereignisse. Traditionell mit diesem Krankheitsbild assoziierte Risikofaktoren wie Dyslipidämie und arterielle Hypertonie erklären dies nur unzureichend. Dialysepatienten zeigen einen beschleunigten arteriosklerotischen Gefäßumbau und arterielle Gefäßmineralisierung, welche die Funktionalität der Gefäße stark beeinträchtigen. Der pathologische Prozess der osteo-chrondroblastären Transition und nachfolgenden Mineralisierung von humanen glatten Gefäßmuskelzellen (VSMCs) in der arteriellen Tunica Media wird möglicherweise durch Urämietoxine ausgelöst, die sich bei Dialysepatienten vermehrt im Blut ansammeln. In der vorliegenden Arbeit wurden zugrundeliegende, molekulare Mechanismen dieser Mineralisierung aufgeklärt, um neue Behandlungsstrategien zu entwickeln.

Methodik Urämische Seren von 14 Dialysepatienten, die im Rahmen der „Permeability Enhancement to Reduce Chronic Inflammation“ (PERCI-I)-Studie rekrutiert worden waren, wurden auf die proinflammatorischen Biomarker Tumor-Nekrose-Faktor-alpha (TNF-α) und Interleukin-6 (IL-6) als Mediatoren urämieinduzierter Inflammation mittels ELISA getestet und mit Seren gesunder Kontrollen verglichen. Mechanistische Untersuchungen zur transkriptionellen Regulation von IL-6 erfolgten mittels Promotor-Deletions-Analysen und Elektro-Mobility-Shift-Assays in VSMCs, die mit gepoolten urämischen bzw. Kontrollseren oder TNF-α stimuliert wurden. Die Spezifität des dabei identifizierten Transkriptionsfaktors wurde durch pharmakologische Inhibierungsexperimente überprüft und Westernblots zur Untersuchung der upstream Singnaltransduktion abgeschlossen. Spezifische - an der osteochondroblastären Transition beteiligte - Gene wurden mittels real-time PCR analysiert. Alkalische Phosphatase-messungen und Kalzifizierungsassays dienten zur funktionellen Untersuchung der VSMC-Mineralisierung.

Ergebnisse Im Vergleich zu gesunden Kontrollen zeigten Seren urämischer Patienten signifikant erhöhte Spiegel von TNF-α und IL-6. In VSMCs induzierte urämisches Serum eine TNF-α-abhängige IL-6-Induktion sowie eine osteochondoblastäre Transition und signifikante Mineralisierung. Dies wurde über die extrazelluläre-signal-regulierte Kinase-1 (ERK-1) und den Aktivierungs-Protein-1 (AP-1) / c-FOS-Transkriptionsfaktorkomplex vermittelt, welcher im IL-6-Promotor bindet. Die pharmakologische Inhibition von TNF-α, IL-6, ERK-1 und AP-1/cFOS reduzierte die osteochondroblastäre Transition und Mineralisierung und verbesserte das Zellüberleben.

Schlussfolgerung Die urämiebedingte, chronische Inflammation bei Dialysepatienten geht mit einer systemischen Erhöhung von TNFα und IL-6 einher. Insbesondere die TNF-α-induzierte IL-6-Produktion in VSMCs wurde als neuer entscheidender Faktor der vaskulären Mineralisierung in VSMCs identifiziert. Eine auf den spezifischen Patienten abgestimmte, pharmakologische Blockade von TNF-α und IL-6 könnte somit neben dem Einsatz neuartiger Dialysemembranen mit verbesserter Elimination urämischer Toxine eine interessante, neuartige Therapieoption zur Reduktion der Gefäßmineralisierung bei Hämodialysepatienten darstellen.

Background: In early childhood, the allergen-specific IgG repertoire is mainly directed to animal and vegetable food molecules and infrequently to airborne molecules. It is unknown whether this early pattern is maintained throughout childhood. Objective: To investigate the evolution of IgG and IgE responses to a broad panel of allergenic molecules from birth to age 10 years. Methods: We examined the sera collected between birth and age 10 years from participants in the German Multicentre Allergy Study, a birth cohort born in 1990. The IgE (cutoff ≥0.30 ISU) and IgG (cutoff ≥0.10 ISU) responses to 35 genuine allergenic molecules were measured with a multiplex microarray approach (ImmunoCAP ISACTM). Results: IgE responses were mostly directed against a restricted group of airborne molecules, with a sequence and prevalence hierarchy (Phl p 1> Bet v 1> Fel d 1> Phl p 5> Der p 2> Der p 1) largely maintained over time. Conversely, the IgG repertoire was much broader, starting with animal foodborne, then spreading to vegetable foodborne and finally to airborne molecules. A strong and persistent IgG response to a given airborne molecule almost invariably preceded or accompanied an IgE response to that molecule. Conclusions: The evolution of IgG and IgE responses throughout childhood differs widely at population level. IgG responses are mostly directed to animal food allergens, while IgE responses are dominated by airborne allergens. However, a strong IgG response almost invariably precedes or accompanies the appearance of IgE to the same molecule in specifically sensitized subjects.