Einleitung Alle bisher auf dem Markt verfügbaren Herzklappenprothesen weisen noch viele Probleme auf. So kommt es bei biologischen Klappen häufig zu frühzeitigen Degeneration oder Entzündungsreaktion. Patienten mit mechanische Herzklappenersatz benötigen eine lebenslange Antikoagulation. Beiden Modellen fehlt die Fähigkeit des Mitwachsens, dies wäre besonders für Kinder ein wichtiger Faktor, um ihnen wiederholte Eingriffe zu ersparen. Mittels Tissue Engineering besteht theoretisch die Möglichkeit, Herzklappen herzustellen, die die beschriebenen Probleme überwinden können. Seit der Jahrtausendwende ist es möglich, Herzklappenprothesen mittels minimalinvasiver Kathetertechnik zu implantieren. Die hier vorgestellte Arbeit hat die Histologie und Funktion dezellulariserter tissue-engineerter, minimalinvasiv implantierter Herzklappenprothesen zum Gegenstand.
Methode Tissue-engineerte Pulmonalklappen wurde aus Myofibroblasten auf einem bioresorbierbaren Polyglykolsäure-Gerüst in einem Bioreaktor gezüchtet und anschließend dezellularisiert. Insgesamt wurden vier verschiedene Klappentypen hergestellt, die sich in Form und der Besiedlungsdauer unterschieden. Die fertige tissue-engineerte Herzklappe wurde in einen Nitinolstent eingenäht und transvenösen minimalinvasiven in 18 Schafen in Pulmonalklappenposition implantiert. Im anschließenden Nachbeobachtungszeitraum von 52 Wochen erhielten die Tiere in regelmäßigen Abständen, CT, MRT, intrakardiale Echokardiographie, Angiografie und invasive Druckmessungen zur Überprüfung der Funktion. Am Ende des Projekts wurden die explantierten Klappen makroskopisch und histologisch untersucht. Hierfür wurden die Klappen in ein Kunstharz eingebettet, immunhistochemisch gefärbt und anschließend histologisch untersucht.
Ergebnisse Alle Klappen konnten implantiert werden. Anfänglich zeigten sich noch Probleme mit der Stabilität der Klappen, sie wurden wahrscheinlich durch das Crimping beschädigt. Diese Probleme wurden in den neueren Klappengenerationen erfolgreich behoben, so dass zehn Tiere das Follow-Up von 52 Wochen erreichten. Hinsichtlich der Funktion zeigten die Klappen sehr gute Ergebnisse, es zeigten sich keine signifikanten Flussbeschleunigungen über der Klappe, d.h. es gab keinen Anhalt für Stenosierung. Nach der Explantation zeigten sich makroskopisch zarte Klappen mit leicht verdickten Klappenrändern. Histologisch war ein gutes Wiederbesiedeln mit körpereigenen Zellen, die Bildung von extrazellulärer Matrix und Endothel zu beobachten.
Diskussion Diese Arbeit zeigt, dass es möglich ist, dezellularisierte tissue-engineerte Herzklappen herzustellen und diese über die transkutane minimalinvasive Methode zu implantieren. Zwar konnte kein Wachstum der Klappe festgestellt werden, da erwachsene Schafe verwendet wurden, dennoch waren die funktionellen und histologischen Ergebnisse der Klappe sehr zufrieden stellend und könnten eine Alternative für die bisherigen biologischen und mechanischen Herzklappenprothesen darstellen.
View lessExtrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) wird als potenziell lebensrettende Therapie bei Lungen- oder Herzversagen eingesetzt. Die quantitative Messung der über die Membranlunge (ML) ausgetauschten Volumina von Sauerstoff (VO2) und Kohlendioxid (VCO2), sowie die daraus ableitbaren Aussagen zur Funktion des ECMO-Systems, der natürlichen Lunge, der kardialen Situation oder des systemischen Metabolismus könnten zu einer sichereren und zielgenaueren Therapie beitragen. Allerdings ist dies in der klinischen Routine aktuell nicht etabliert. Im Rahmen dieser prospektiven, monozentrischen Beobachtungsstudie untersuchten wir ein neuartiges Monitoringsystem der Firma Spectrum Medical (Cheltenham, Großbritannien), das Quantum Diagnostics System (QDS). Wir verglichen die bestimmten Gasaustauschvolumina des QDS mit der durch unsere Arbeitsgruppe publizierten „Measuring Energy Expenditure in extracorporeal lung support Patients“ (MEEP) Methode an 39 erhobenen Datensätzen von 9 Studienpatienten. Die Auswertung ergab klinisch relevante Messungenauigkeiten des QDS für VO2 und VCO2, als auch für die daraus abgeleiteten metabolische Parameter wie Energieumsatz (EE) oder den respiratorischen Quotienten (RQ). Das VO2 über den extrakorporalen Gasaustausch (VO2 Median 142,42 ml/min) wurde hierbei durch das QDS um 35,4% unterschätzt, die Messung des VCO2 zeigte hingegen eine 32,2% Überschät-zung der Gasaustauschmenge durch das QDS (VCO2 Median 127,27 ml/min). Wir untersuchten die verwendete Messmethodik und die verwendeten Berechnungen des QDS, um die Ursachen der beobachteten Messabweichungen zu analysieren. Es konnten dadurch generelle messmethodenimmanente Probleme als auch Berech-nungsfehler des QDS beschrieben werden. Die für die Berechnung des VO2 verwendete Formel des QDS beinhaltet keinen physikalisch gelösten Sauerstoff, dessen Bestimmung ist jedoch auch mit der verwendeten Messmethode (Infrarotspektrometrie) technisch nicht möglich. Eine Neuberechnung des VO2 durch Addieren des gelösten Sauerstoffanteils zu den Werten des QDS führte zu einer deutlichen Reduktion der Abweichung von der Referenz. Für die VCO2-Messungen konnten allgemeine methodische Fehlerquellen erstmals zusammenhängend beschrieben werden. Die Berechnung des VCO2 erfolgt mit Werten der Volumenflussmessung im Gasstrom vor Einleitung in die Membranlunge und der Messung des CO2-Gehalts nach Durchströmen der Membranlunge. Veränderungen des Wasserdampfdruckes, der Temperatur und des Verhältnisses von VO2 zu VCO2 können daher Einfluss auf die Messgenauigkeit haben. Weiterhin führte die manuelle Neuberechnung der VCO2 mit der herstellerseitig verwendeten Berechnungsformel und den Werten des QDS zu einer relevanten Reduktion der Messabweichung, suggestiv für einen internen Berechnungsfehler. Zusammenfassend zeigt sich, dass die Messgenauigkeit des QDS für klinische Anwendungen nicht ausreichend ist und weitere Forschung und Entwicklung für eine zuverlässige Sensorik und Berechnungsmethodik erforderlich ist.
View lessObjectives: The aims of this dissertation were to (1) conduct a scoping review of stud-ies on machine learning (ML) in dentistry and appraise their robustness, (2) perform a benchmarking study to systematically compare various ML algorithms for a specific dental task, and (3) evaluate the influence of a ML-based caries detection software on diagnostic accuracy and decision-making in a randomized controlled trial.
Methods: The scoping review included studies using ML in dentistry published between 1st January 2015 and 31st May 2021 on MEDLINE, IEEE Xplore, and arXiv. The risk of bias and reporting quality were assessed with the QUADAS‐2 and TRIPOD checklists, respectively. In the benchmarking study, 216 ML models were built using permutations of six ML model architectures (U-Net, U-Net++, Feature Pyramid Networks, LinkNet, Pyramid Scene Parsing Network, and Mask Attention Network), 12 model backbones of varying complexities (ResNet18, ResNet34, ResNet50, ResNet101, ResNet152, VGG13, VGG16, VGG19, DenseNet121, DenseNet161, DenseNet169, and Dense-Net201), and three initialization strategies (random, ImageNet, and CheXpert weights). 1,625 dental bitewing radiographs were used for training and testing. Five-fold cross-validation was carried out and model performance assessed using F1-score. In the clin-ical trial, each one of 22 dentists examined 20 randomly selected bitewing images for proximal caries; 10 images were evaluated with ML and 10 images without ML. Accura-cy in lesion detection and the suggested treatment were evaluated.
Results: The scoping review included 168 studies, describing different ML tasks, mod-els, input data, methods to generate reference tests, and performance metrics, imped-ing comparison across studies. The studies showed considerable risk of bias and mod-erate adherence to reporting standards. In the benchmarking study, more complex models only minimally outperformed their simpler counterparts, if at all. Models initial-ized by ImageNet or CheXpert weights outperformed those using random weights (p<0.05). The clinical trial demonstrated that dentists using ML showed increased accu-racy (area under the receiver operating characteristic [mean (95% confidence interval): 0.89 (0.87–0.90)]) compared with those not using ML [0.85 (0.83–0.86); p<0.05], pri-marily due to their higher sensitivity [0.81 (0.74–0.87) compared to 0.72 (0.64–0.79); p<0.05]. Notably, dentists using ML also showed a higher frequency of invasive treat-ment decisions than those not using it (p<0.05).
Conclusion: To facilitate comparisons across ML studies in dentistry, a minimum (core) set of outcomes and metrics should be developed, and researchers should strive to improve robustness and reporting quality of their studies. ML model choice should be performed on an informed basis, and simpler models may often be similarly capable as more complex ones. ML can increase dentists’ diagnostic accuracy but also lead to more invasive treatment.
View lessMagnetic Resonance Elastography (MRE) is a well-established non-invasive imaging technique used to quantify the mechanical properties of tissues in vivo for the diagnosis of liver fibrosis. However, MRE is limited by its spatial resolution, sensitivity to motion artifacts, and insensitivity to metabolic function. Therefore, three studies of abdominal MRE were conducted to improve the quality of mechanical maps for characterizing liver tumors, to correct for motion artifacts induced by breathing, and to implement MRE on a PET/MRI scanner to correlate mechanical liver properties with metabolic functions in small animals through technical improvements in image acquisition and post-processing. High-resolution stiffness (shear wave speed in m/s), wave penetration (penetration rate in m/s), and fluidity (phase of the complex shear modulus in rad) maps were generated using multifrequency MRE, novel actuators, and tomoelastography post-processing. The first study characterized the stiffness and fluidity of a total of 141 liver tumors in 70 patients. The second study analyzed the motion of abdominal organs and its effect on their stiffness using different acquisition paradigms and image registration in 12 subjects. The third study examined the relationship of liver stiffness and wave penetration to central metabolic liver functions in 19 rabbits. Malignant liver tumors were distinguished from the surrounding liver (stiffness area under the curve [AUC]: 0.88 and fluidity AUC: 0.95) and benign tumors (stiffness AUC: 0.85 and fluidity AUC: 0.86) due to their increased stiffness and fluidity. In the second study, no significant differences in stiffness were observed despite significant differences in examination time, organ motion, and image quality with different image acquisition paradigms. Motion correction by image registration increased image sharpness, so that no significant difference was measurable between MRE in free breathing and breath-hold. Healthy rabbit livers showed heterogeneous liver stiffness, such that division into low and high stiffness (>1.6 m/s) groups resulted in significant differences in central metabolic functions. Stiffness and fluidity measured by multifrequency MRE hold promise as quantitative biomarkers for the diagnosis of malignant liver tumors. Abdominal MRE with free breathing, followed by image registration, is recommended as the best balance between fast examination time and good image quality. Additionally, the applicability of abdominal MRE in small animals in a clinical MRI was demonstrated, and correlations between mechanical liver properties and metabolic functions were found. This study demonstrates improvements in the quality of maps of biophysical parameters for both clinical and preclinical studies, making an important contribution to the clinical translation of multifrequency MRE as a non-invasive imaging modality for abdominal organs and pathologies.
View lessZIEL: Untersuchung von Veränderungen der Gefäßdichte (VAD) in den papillären, peri- papillären und makulären Schichten in unzureichend therapierten Glaukompatient:innen nach filtrierender, drucksenkender Operation (Trabekulektomie (TE) versus XEN-Stent Implantation) mittels einer quantitativen Οptischen Kohärenztomografie Angiografie (OCTA) Gefäßanalyse. Aufgrund ihrer unterschiedlichen drucksenkenden Wirkung wurden neben einer Auswertung im Allgemeinen auch die beiden Verfahren hinsichtlich ihrer Effekte auf die VAD untereinander verglichen. METHODIK: Eingeschlossen wurden 45 Patient:innen, die nach festgelegten Kriterien entweder mit einem XEN Stent oder einer TE in einem Verhältnis von 2:1 versorgt wurden. Anschließend wurden die Patient:innen in den folgenden postoperativen-Intervallen mittels OCTA untersucht: 3 Tage, 6 Wochen, 3 Monate und mehr als 6 Monate. Die anschließende binarisierte Bildauswertung erfolgte unter standardisierten Bedingungen mittels dem ImageJ Programm. Primärer Forschungsschwerpunkt lag auf der quantitativen Auswertung der VAD verschiedener retinaler Perfusionsschichten und der avaskulären Zone der Makula (AVZ). Für den Vergleich von qualitativen Variablen wurde der Chi-Quadrat-Test und bei metrischen Variablen der t-test bzw. Mann-Whitney-U-Test verwendet. ERGEBNISSE: Es konnte eine signifikante Senkung des Augeninnendrucks (IOD) bei beiden filtrierenden Verfahren erreicht werden (XEN-Stent 17.6±3.8 auf 13.7±3.8mmHg; TE 21.2±5.4 auf 8.8±2.6 mmHg). Die TE wies einen signifikant stärkeren drucksenkenden Effekt auf im Vergleich zum XEN-Stent nach mehr als 6 Monaten (p < 0,001). Zudem verringerte sich dazu auch die Anzahl der verabreichten therapeutischen Glaukomwirkstoffe bei beiden signifikant (XEN p < 0,001, TE p = 0,002). Im Verlauf zeigte sich keine signifikante Veränderung der VAD oder der AVZ. Prä- und postoperativ zeigten sich signifikante Korrelationen von Mittlerer Defekttiefe (MD) und retinaler Nervenfaserschichtdicke (RNFL) zur VAD verschiedener Gefäßschichten. ZUSAMMENFASSUNG: Sowohl der XEN-Stent als auch die TE senken den IOD signifikant und stabilisieren die VAD verschiedener Perfusionsschichten bei präoperativ moderat eingestellten Augeninnendruckwerten. Eine Zunahme der VAD konnte nicht festgestellt werden. Die OCTA hat das Potential die Glaukomdiagnostik zu ergänzen, da die VAD mit der Glaukomschwere zu korrelieren scheint.
View lessThis work aimed to investigate oxidative stress as a pathological component of diabetic retinopathy (DR). The focus was on whether increased expression of Nox4 (Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase 4) initiates the pathogenesis of DR, due to the metabolic state of type 2 diabetes. To test the hypothesis, a model was chosen that had been characterized several years earlier for studies of DR1. The so-called TetO model is based on transgenic rats2 whose name derives from the tetracycline-inducible knockdown of the insulin receptor (tetracycline-controlled transactivator, Tet-Off). Ophthalmological results published in 20171 suggested that this transgenic rat line is a promising new model for DR in type 2 diabetes. In contrast to previous applications of the model, the animals for my work were imported from different sub-strains of different origins. In this regard, the animals that had the furthest import route and came from breeding with a higher standard of hygiene showed an increased susceptibility to infectious colonization with opportunists in our experimental husbandry. For this group, which consisted predominantly of the normoglycemic control animals, analyses of oxidative stress, inflammation, and apoptosis in most cases revealed increased pathological levels compared with the hyperglycemic TetO animals. In addition, findings of anatomic retinal abnormalities accumulated in the histologic samples. Results published for this model regarding DR could not be reproduced in my experiments and my working hypothesis could not be tested based on the obtained data. Therefore, the present work will outline the aspects that generally pose a risk to the reproducibility and translation of animal experiments. In particular, the genetics of experimental animal strains will be addressed. For the case study described, it will be discussed if the anatomical abnormalities and the observed immunosuppression may also be due to gene drift within the used rat strains. My intention in publishing this work is to contribute to increasing awareness of the impact due to genetics, origin, and husbandry of experimental animals on our experimental results.
View lessHintergrund und Ziel – Krankenhäuser stehen seit jeher vor der Herausforderung, sowohl ihre Patienten am medizinischen Fortschritt teilhaben zu lassen als auch den ökonomischen Bedingungen eines Wirtschaftsbetriebes gerecht zu werden. Daher sind exakte Kenntnisse zu notwendigen personellen und sachbezogenen Ressourcen für medizinische Behandlungen von großer Bedeutung. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Identifikation von Einflussfaktoren, die den Ressourcenbedarf bei einer Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI) determinieren. Methoden – Im Rahmen einer retrospektiven Beobachtungsstudie mit 484 Patienten, die zwischen 2016 und 2018 am Deutsches Herzzentrum Berlin (DHZB), in Kooperation mit den VIVANTES-Klinken Berlin, eine TAVI erhielten, wurden prä-, intra- und postoperative Daten im Zusammenhang mit dem Eingriff analysiert. Ergebnisse – Nach einer Analgosedierung (LA) zeigten Patienten postoperativ weniger revisionsbedürftige Blutungen als nach einer Allgemeinanästhesie (GA) (N: 7 vs. 17, χ2(1)=4,384, p=0,04). Weder bei der 30-Tages- (LA vs. GA: N: 3 vs. 6, χ2(1)=1,024, p=0,31) noch bei der 365-Tages- Mortalität(LA vs. GA: N: 31 vs. 32, χ2(1)=0,027, p=0,87) bestand ein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Narkoseverfahren. Die Liegezeiten der Patienten der LA-Gruppe auf der Intensivstation im DHZB waren um 4,51 Stunden kürzer als die der Patienten der GA-Gruppe (M±SD: 10, 48±1, 36 vs. 14, 99±1, 32 Stunden, χ2(1)=5,722, p<0,02).Weiter verblieben Patienten mit Diabetes mellitus 3,87 Stunden länger auf der Intensivstation des DHZB als Patienten ohne dieses Komorbidität (M±SD: 14, 62±1, 53 vs. 10, 75±1, 18 Stunden, χ2(1)=4,292, p=0,04). Der European System for Cardiac Operative Risk Evaluation Score (EUROSCORE) II beeinflusste die postoperative Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation (Odds Ratio 1,057, CI [1,033 – 1,081], p<0,001) und auf den nachfolgenden peripheren Stationen (Odds Ratio 1,017, CI [1,005 – 1,028], p=0,005). Bei den OP-Prozesszeiten zeigten Patienten der LA-Gruppe im Vergleich zu Patienten der GA-Gruppe eine um 18,80 Minuten kürzere Schnitt-Naht-Zeit (M ±SD: 62, 29±2, 59 vs. 81, 08±2, 53 Minuten, χ2(1)=31,585, p<0,001) und eine um 21,57 Minuten kürzere Anästhesiologiezeit (M ± SD: 194, 33 ± 3, 57 vs. 172, 77 ± 3, 84 Minuten, χ2(1)=21,878, p<0,001). Im Bereich konnte nur ein Kostenunterschied bei den Gesamtkosten OP-Bereich ohne Implante aufgezeigt werden. So hatten Fälle der LA-Gruppe hatten eine 193,01 Euro weniger Kosten im Vergleich zu Fälle der GA Gruppe (M±SD: 3543, 30±80, 76 vs. 3737, 21±80, 83 Euro, χ2(1)=2875, p=0,091). Die ist auf das Umlagemodel nach Minuten zurückzuführen. Weitere Kostenunterschiede konnten nicht nachgewiesen werden. Schlussfolgerung – Die identifizieren Einflussgrößen erlauben eine Prognose der Länge des Aufenthaltes auf der Intensivstation und auf peripheren Stationen nach einer TAVI und können somit die Ressourcenplanung unterstützen.
View lessEinleitung: Ziel der immunzytochemischen Versuche war es, Anoctamin-4 (ein calciumabhängiger Kationenkanal) und Bestrophin-1 (ein calciumabhängiger Chloridkanal) sowie verschiedene Mutanten dieser Ionenkanäle hinsichtlich ihrer zellulären Lokalisation zu untersuchen, um beide Ionenkanäle besser zu charakterisieren und um langfristig kausale Therapieansätze für die resultierenden Krankheiten (verschiedene Epilepsien für Anoctamin-4-Mutationen und Morbus Best für Bestrophin-1-Mutationen) zu entwickeln.
Methodik: An HEK293-Zellen wurde immunzytochemisch das Verhalten von Anoctamin-4-Wildtyp und sieben verschiedenen Mutanten hinsichtlich ihrer Expression in der Zellmembran, sowie ihrer Lokalisation in frühen Endosomen und Lysosomen, untersucht. Für Bestrophin-1 wurden iPS-RPE-Zellen verwendet, die entweder eine endogene Mutation trugen oder mit Bestrophin-1-Wildtyp oder mit der Mutation T6P transfiziert wurden und mit Antikörpern gegen den Zellmembranmarker β-Catenin, gegen frühe Endosomen und Lysosomen, sowie gegen den L-Typ-Calciumkanal CaV1.3 gefärbt wurden. Weiterhin wurde der Einfluss von Natriumphenylbutyrat als Chaperon auf den mutationsbedingten Trafficking-Defekt für beide Proteine untersucht. Die Assoziation von Anoctamin-4 und Bestophin-1 zu den verschiedenen zellulären Antigenen wurde durch die Errechnung des Pearson’s Korrelationskoeffizienten erfasst.
Ergebnisse: Anoctamin-4-Wildtyp wird zu 56% in der Zellmembran exprimiert, der restliche Anteil liegt im Zytosol vor. Die untersuchten Anoctamin-4-Mutationen führen zu einer signifikant geringeren Expression von Anoctamin-4 in der Zellmembran und in den frühen Endosomen im Vergleich zum Wildtyp. Bezüglich der Lokalisation in den Lysosomen ergibt sich kein signifikanter Unterschied zwischen Anoctamin-4-Wildtyp und den Mutationen. Natriumphenylbutyrat hat keine signifikanten Effekte auf die Zellmembranexpression der Anoctamin-4-Mutanten. Die Datendichte zur Immunzytochemie an den iPS-RPE-Zellen ist nicht ausreichend, um fundierte konkrete Schlussfolgerungen zu Bestrophin-1 zu ziehen.
Diskussion: Zwar führen die untersuchten Anoctamin-4-Mutationen zu einer signifikant geringeren Expression von Anoctamin-4 in der Zellmembran und in den frühen Endosomen im Vergleich zum Wildtyp, jedoch ist der Trafficking-Defekt geringer ausgeprägt als die in der Literatur beschriebenen mutationsbedingten Funktionseinschränkungen von Anoctamin-4 als Kationenkanal. Eine Ursache für diese Diskrepanz könnten Strukturmodellanalysen liefern, die für die Anoctamin-4-Mutationen eine geringere Stabilität, teilweise eine Ladungsänderung und teilweise eine Lokalisation nahe der Calciumbindungsstelle vorhersagten. Die für Bestrophin-1 beschriebenen mutationsbedingten Effekte der reduzierten Zellmembranexpression und der Akkumulation im endolysosomalen System konnten nur teilweise repliziert werden. Ursächlich dafür scheint das noch nicht ausreichend optimierte Färbeprotokoll an den anspruchsvollen iPS-RPE-Zellen zu sein.
View lessMicroglia are first responders to disruptions in homeostasis and key modulators of synaptic refinement in the central nervous system (CNS). Alterations in microglia phenotype have been implicated in psychiatric disorders including autism spectrum disorder (ASD), innate high anxiety and depression, with little attention given to the interplay of microglia and synapses. Therefore, I investigated the microglial engulfment of synapses, along with the main pathways regulating this function, by using two mouse models for symptoms of psychiatric disorders: mice with innate high anxiety-related behavior (HAB) and the Neuroligin-4 knockout (Nlgn4-KO) mouse model of ASD. In the first project (A), I focused on the ASD model and found reduced engulfment of synapses by microglia in the Nlgn4-KO hippocampus, which appeared stronger in males compared to females. In addition to demonstrating deficits in synaptic engulfment, I reported significant dysregulations in the TREM2 signaling pathway, including reduced surface expression of TREM2 on microglia, elevated levels of soluble TREM2, and decreased levels of APOE in the Nlgn4-KO hippocampus at postnatal day 90 (P90). I also demonstrated that neither the synaptic engulfment deficits nor the dysregulations in the TREM2 pathway were present at an earlier developmental time point (P15), suggesting that they occur later in development and contribute to an abnormal microglial response at the adult stage in the Nlgn4-KO hippocampus. I also addressed the changes in the synaptosome proteome, as well as in behavior; and reported impaired spatial learning and memory in the Nlgn4-KO male mice; whereas found no major changes in the synaptosome proteome in the Nlgn4- KO hippocampus. 1 In the second project (B), I focused on the innate high anxiety and depression model (HAB). I analyzed microglial heterogeneity in both sexes of HABs using single-cell RNA sequencing, which revealed ten distinct clusters varied by their frequency and gene expression status. I found striking sex-related differences, including a higher proportion of microglia clusters associated with phagocytosis in the HAB female compared to the HAB male. Furthermore, I reported that these clusters primarily upregulate the genes related to synaptic engulfment such as Trem2 in females. I functionally validated these findings by showing that a greater number of synapses were engulfed by the female HAB microglia compared to the male HAB in the hippocampus. I also investigated the effect of minocycline, which significantly reduced the engulfment of synapses by microglia in females, suggesting a sexually dimorphic recovery in response to the treatment. Overall, herein I have identified sex-dependent dysregulations in the microglial engulfment of synapses and TREM2 signaling in both models for symptoms of psychiatric disorders. I propose these sex-specific dysregulations as potential avenues to target microglia in a broader context of psychiatric disorders.
View lessHintergrund: Das Pankreasadenokarzinom (PDA) ist eine der tödlichsten Krebserkrankungen des Menschen weltweit. Trotz kurativer Ansätze sind die Rezidivraten hoch und das Gesamtüberleben schlecht. Die perineurale Invasion (PNI) an den Resektionsrändern ist ein häufiges Merkmal des PDAs und kann sich auf das Überleben der Patienten auswirken. Wir untersuchten den klinischen Einfluss der PNI bei chirurgisch behandelten Patienten in unserer Einrichtung. Methoden: Eingeschlossen wurden Patienten mit PDA, die sich in den Jahren 2008 bis 2019 in unserer Einrichtung einer kurativen Resektion unterzogen. Patienten mit unvollständiger Dokumentation von Anamnese, R-Status, PNI-Status, Tumorstadium und Überlebensdaten wurden ausgeschlossen. Ergebnisse: Bei insgesamt 571 Patienten identifizierten wir 40 Pn0 (7%) und 531 Pn1-Patienten (93%). Die perineurale Invasion ging mit einer schlechten Differenzierung sowie einer hohen Rate an Lymphknoten- und mikrovaskulärer Invasion einher. Pn0-Patienten hatten ein besseres krankheitsfreies (p<0,001; HR: 2,16) und Gesamtüberleben (p<0,001; HR: 2,50). PNI konnte durch eine Cox-Proportional-Hazards-Regression als Variable für ein schlechtes Überleben identifiziert werden. Eine Subgruppenanalyse aller R0-resezierten Patienten bestätigte die geringere Überlebenswahrscheinlichkeit von R0-Pn1 im Vergleich zu R0-Pn0 (HR = 3,21) und den besonderen Nutzen einer adjuvanten Chemotherapie (p<0,01). Schlussfolgerung: Unsere Studie ergänzt die Erkenntnisse, dass PNI die Überlebensrate von Patienten mit reseziertem PDA verringert. Darüber hinaus stellt die PNI die Wahrscheinlichkeit des Langzeitüberlebens in Frage, insbesondere bei Patienten mit negativen Resektionsrändern. Wir sollten die pathologischen Prozesse der nervalen Invasion bei PDAs besser verstehen, um wirksamere Therapien zu finden.
View lessEinleitung: Das Ende 2019/Anfang 2020 aufgekommene SARS-CoV-2 bildete eine globale Pandemie, die bisher in mehreren Wellen verlief. Neben der häufigsten Manifestation einer Erkrankung der oberen Atemwege, kann das SARS-CoV-2 insbesondere bei Patient:innen mit Vorerkrankungen zu einem Lungenversagen mit potentiell tödlichem Ausgang führen. Der Übertragungsweg erfolgt hauptsächlich aerogen durch Einatmen virushaltiger Aerosole. Wir erforschen in dieser epidemiologischen Studie, ob in professionellen Orchestern und Chören durch die Exposition während Proben und Konzerten eine höhere Ansteckungsgefahr als in einer Kontrollgruppe besteht. Zusätzlich wurde wird die Häufigkeit von anderweitigen Atemwegserkrankungen sowie die Anzahl der Krankheitstage erhoben. Methodik: Studienteilnehmer:innen von 23 Kulturinstitutionen in ganz Deutschland wurden je nach beruflicher Aktivität in eine Orchester- eine Chor- oder eine Kontrollgruppe eingeteilt. Zusätzlich zum Baseline-Fragebogen erfolgte eine wöchentliche Befragung durch Follow-Up- Fragebögen über insgesamt 38 Wochen. In den Fragebögen wurden die berufliche Aktivität, individuelle Risikofaktoren für eine Infektion sowie positive Testung auf das SARS-CoV-2 abgefragt. Zwischen den Gruppen wurde anhand eines „mixed-effects cox proportional hazards“-Modells das Risiko für eine Infektion mit dem SARS-CoV-2 verglichen. Die Adjustierung auf das individuelle Risikoverhalten erfolgte anhand eines aus den Fragebogenparametern gebildeten Risiko-Scores. Ergebnisse: Es wurden 1097 Studienteilnehmer:innen mit einem Durchschnittsalter von 46,7 (SD 10,3) Jahren befragt, davon 705 Orchestermusiker:innen, 154 Chorsänger:innen und 238 Kontrollen. 46,8% der Studienteilnehmenden sind weiblich, 0,2% divers. Insgesamt traten 40 Fälle einer Infektion mit dem SARS-CoV-2 auf, 26 in der Orchestergruppe, zehn in der Chorgruppe, vier in der Kontrollgruppe. Das Hazard Ratio im Vergleich zur Kontrollgruppe betrug 1,74 (95% CI: 0,58-5,25) für die Orchestergruppe und 2,97 (95% CI: 0,87-10,28) für die Chorgruppe. Die Mehrzahl der infizierten Studienteilnehmer:innen vermuteten eine Ansteckung in ihrem privaten Umfeld. Die Krankheit verlief in allen registrierten Fällen mild bis moderat. Andere Atemwegserkrankungen traten in 6,1% aller Studienwochen in der Orchestergruppe, 10,1% aller Studienwochen in der Chorgruppe, 8,0% aller Studienwochen in der Kontrollgruppe auf. Die Zahl der Erkrankungstage im Laufe der Befragung betrug respektive 0,5%; 2,1% und 1,3%. Diskussion: Diese epidemiologische Studie zur Übertragungswahrscheinlichkeit von SARS- CoV-2 zeigte keine Hinweise auf ein signifikant erhöhtes Risiko einer Infektion mit dem SARS- CoV-2 bei Orchestergruppen und ein tendenziell höheres Risiko einer SARS-CoV-2 Infektionbei der Chorgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die genauen Infektionswege wurden durch die Studie nicht erfasst.
View lessThe eyelid occupies a special position as a tumor site and represents a surgical challenge. The safety distances specified in guidelines for surgical resection of skin tumors usually cannot be complied with at the eyelid. Massive restrictions of eyelid function, blindness as well as extreme esthetic losses would be the consequence. Therefore, an individual approach is required for the eyelid. In malignant eyelid tumors, following the R0 resection (as much as necessary), the preservation of eyelid function by sparing tissue resection (as little as possible) is the top priority. There are varying recommendations on safety margins for eyelid malignancies, but no guidelines with clear definitions. Overall, there is a high degree of heterogeneity in eyelid tumor surgery. Due to the rarity of eyelid malignancies, little knowledge exists regarding long-term functional outcomes contingent on tumor entity and reconstructive procedure. In this study, functional rehabilitation and complications after surgical excision of rare malignant eyelid tumors (actinic keratosis, squamous cell carcinoma, sebaceous and Merkel cell carcinoma, lentigo maligna, and malignant melanoma) and reconstructions of the resulting eyelid defects are analyzed and compared between each other as well as with the predominant basal cell carcinoma. The data were collected in the eye clinic of the Charité Berlin, Campus Virchow for a period of 10 years (2006 to 2015) and based on 109 patients with malignant primary tumors of the eyelid retrospectively analyzed and evaluated. The following three hypotheses are discussed and answered: Firstly, visual acuity is preserved in the majority of patients, secondly, functional limitations after tumor removal and eyelid reconstruction are unavoidable, and lastly, recurrences develop more frequently than in basal cell carcinoma. Overall, very good results were obtained. The hypotheses can be confirmed, although visual acuity slightly worsened on average postoperatively. Most complications could be corrected well and satisfactorily by conservative measures or minor follow-up surgery. The eyelid tumors evaluated have a higher risk of recurrence and more 9 aggressive growth and spread behavior than basal cell carcinoma. The results are then discussed and compared with other work. Moreover, the discussion comprises the perioperative visual acuity and the special position of tumor localization at the eyelid as well as the surgical approach in eyelid tumor surgery. With the help of larger amounts of data, new treatment recommendations and, in the long-run, potentially even guidelines for a more uniform surgical procedure and an optimized therapy could be established. A database for eyelid malignancies as well as the establishment of a nationwide or even international registry for the different malignant eyelid tumors could contribute to this.
View lessInfection with SARS-CoV-2 presents with a highly variable clinical picture, ranging from asymptomatic cases over flu-like symptoms to severe organ damage, respiratory failure, and death. Higher age and different preexisting medical conditions are risk factors for severe disease, but early clinical risk stratification posed a special challenge due to the high variability in clinical presentation. Thus, it was crucial to quickly identify the pathophysiology of COVID-19 and enable accurate classification of disease severity and outcome prognosis.
Tandem mass spectrometry (MS/MS)-based plasma proteomics allows for a comprehensive characterization of the host response to a pathogen, enabling inference about the underlying pathophysiology. Within the Pa-COVID-19 study, we analyzed a total of 881 plasma proteomes from 280 patients, complemented by extensive data on demographics, disease severity, and 85 routine laboratory parameters.
We collected unbiased plasma proteomes from 139 patients at 687 longitudinal sampling timepoints and quantified a total of 321 protein groups, 189 of which were present in >99% of samples. We identified various correlations between acute-phase proteins and clinical laboratory markers of inflammation and organ damage (e.g., creatinine or NT-proBNP). 113 proteins and 55 routine laboratory markers correlated with disease severity. Several proteins, mainly indicating inflammation and coagulation, were differentially expressed depending on age, offering insight into the age-dependent pathogenesis of severe COVID-19.
Next, we examined the prognostic potential of plasma proteomics using different machine learning models. Based on proteomic and clinical measurements, we accurately predicted current disease severity. For critically ill patients, we were able to predict their survival or death based on a single measurement at an early timepoint, with a median of 39 days before the outcome (AUROC = 0.81). Validation of the model on a completely independent cohort yielded almost perfect classification (AUROC = 1.0).
To translate these results to the clinical routine, we identified 50 relevant peptides and developed a multiple reaction monitoring (MRM)-based peptide panel assay, which we validated in two additional cohorts of 30 (citrate plasma) and 164 (EDTA plasma) patients, and which can be applied in routine laboratories.
In summary, applying MS-based proteomics we successfully identified relevant pathophysiological mechanisms of COVID-19, allowing for accurate disease severity classification and outcome prognosis. These results should now be validated in larger cohorts, simultaneously we are expanding the peptide panel assay for use in other infectious diseases including mpox, bacterial pneumonia, and malaria.
View lessKopfschmerzerkrankungen wirken sich negativ auf die gesundheitsbezogene Lebens-qualität (hrQOL) aus. Psychiatrische Komorbiditäten können die Beeinträchtigung zusätz-lich verstärken. Spezifische Ängste bei Migräne mit Aura, wie die Auraangst (AA), wurden bisher nicht beschrieben. Die Erhebung der hrQOL bei Kopfschmerzpatient:innen ist ein wichtiger Aspekt der Therapieplanung, sowie ein häufiger Endpunkt bei der Bewertung von Studienergebnissen. Der „Comprehensive headache-related Quality of life Question-naire“ (CHQQ) ist ein im Original ungarischer hrQOL-Fragebogen zur Anwendung bei primären Kopfschmerzerkrankungen. Ziel dieser Arbeit war die Übersetzung und Validie-rung des CHQQ, sowie die Untersuchung der AA und ihrer Auswirkung auf die kopf-schmerzbezogene hrQOL und Beeinträchtigung. Der deutsche CHQQ wurde in einer Gruppe von 287 Kopfschmerzpatient:innen mit Migräne (n = 120), Clusterkopfschmerzen (n = 107) und hochfrequenten bis chronischen Spannungskopfschmerzen (n = 60) der Kopfschmerzambulanz der Charité eingesetzt und validiert. Berechnet wurde die Validität, Reliabilität und die Dimensionen- bzw. Faktoren-struktur des CHQQ. Zur Erhebung der AA, welche in pathologischer Ausprägung als Aura-phobie (AP) klassifiziert wurde, erfolgte die Durchführung einer Online-Umfrage zu aurabezogenen Ängsten unter 383 Migränepatient:innen mit Aura. Erhoben wurden die Prävalenz, Charakteristika und Einflussfaktoren der AA und AP. Untersucht wurde der Einfluss der Aura-Charakteristika und verschiedener behavioraler, emotionaler und kog-nitiver Faktoren auf die AA und AP, sowie die Auswirkung auf die kopfschmerzbedingte Beeinträchtigung (MIDAS, HIT-6TM). Eine abschließende Pilotstudie untersuchte den Ein-fluss der AA auf die kopfschmerzbedingte Beeinträchtigung (HIT-6TM) und hrQOL (CHQQ, SF-36v2®) bei Migränepatient:innen mit AA (n = 40) und ohne AA (n = 49). Die deutsche Übersetzung des CHQQ zeigte eine gute bis exzellente interne Kon-sistenz für das Gesamtinstrument (Cronbach´s Alpha 0,925) und seine Dimensionen. Die Validität des CHQQ ist unter Einbeziehung der Gesamtstichprobe und der diagnostischen Subgruppen ebenfalls als gut bis exzellent einzuschätzen, während die Ergebnisse der Gruppe mit Spannungskopfschmerzen und der Gruppe mit episodischem Cluster inner-halb einer Episode vergleichsweise weniger gut ausfielen. Die Prävalenz der AA lag in der Stichprobe bei 42,3 % (7,6 % für AP), wobei sie insbesondere durch Gesundheits-ängste, Vermeidungsverhalten und selektive Körperaufmerksamkeit charakterisiert und durch die Aurakomplexität beeinflusst wird. Die Ergebnisse verweisen auf eine signifikant schlechtere kopfschmerzbedingte hrQOL bei Migränepatient:innen mit AA im Vergleich zu solchen ohne AA. Die psychometrischen Eigenschaften des deutschen CHQQ erwiesen sich als an-gemessen und für den klinischen Einsatz geeignet. Die AA zeigt eine hohe Prävalenz mit negativen Auswirkungen auf die hrQOL. Sie sollte besser untersucht und in der Therapie berücksichtigt werden.
View lessHerausnehmbare kieferorthopädische Apparaturen werden sowohl während der aktiven Be-handlung als auch zur Retention angewendet. Nach Insertion in die Mundhöhle werden die künstlich eingebrachten Oberflächen von Biofilm, der Pathogene wie Bakterien, Viren, Pilze und Protozoen beherbergt, besiedelt. Um Erkrankungen der lokalen Hart- und Weichgewebe sowie systemische Erkrankungen zu verhindern, muss der Biofilm entfernt werden. Eine Möglichkeit ist die Reinigung mit Hilfe von chemischen Reinigern in Form von selbsttätigen Reinigungstabletten. Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Reinigungsleistung dreier Zahnspangenreiniger und des Kontrollmediums Leitungswasser geprüft und verglichen. Die Untersuchungen fanden dabei an einem sieben Tage in vivo gereiften Biofilm statt. Dies zielte auf neue Erkenntnisse zur Wirksamkeit selbsttätiger chemischer Reiniger ab und sollte die Lücke zu vorhandenen Studien schließen, die die Effektivität dieser Reiniger bislang ausschließlich an wenige Tage alten weichen Belägen untersuchten. Die Ermittlung der Reinigungsleistung erfolgte mit Hilfe der modifizierten OPA-Methode, einer quantitativen Proteinmessmethode. Hierzu wurden 80 Prüfkörper, bestehend aus jeweils zwei PMMA-Prüfkörperhälften, in vivo sieben Tage lang von Biofilm besiedelt. Eine Prüfkörperhälfte wurde zur Bestimmung des Proteingehalts ohne Reinigungsprozess herangezogen, während die andere Prüfkörperhälfte randomisiert mit Hilfe eines Zahnspangenreinigers (Retainer Brite®, Kukis® Xpress und Dontodent) oder Leitungswasser gereinigt wurde. Als Indikator für die Reinigungsleistung diente die nach Reinigung nachweisbare Proteinmenge im Vergleich zur Proteinmenge in der ungereinigten Kontrollgruppe. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen dar, dass chemische Reiniger in Form von selbsttätigen Reinigungstabletten nur einen begrenzten Anteil eines sieben Tage alten Biofilms entfernen. Retainer Brite®, der in dieser Untersuchung effektivste Zahnspangenreiniger, führte zu einer Proteinreduktion um MW 54,5 ± 7,1 % und ließ somit knapp die Hälfte des Biofilms mitsamt den potenziell pathogenen Mikroorganismen zurück. An seit längerem verschmutzten kieferorthopädischen Apparaturen führen die untersuchten Reiniger zu keiner vollständigen Sauberkeit der Geräte und sollten folglich nicht als alleinige Maßnahme angewendet werden. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass sich chemische Zahnspangenreiniger in ihrer Reinigungsleistung signifikant voneinander unterscheiden können.
View lessIntroduction. Psychosis is a debilitating mental state characterized by hallucinations and delusions. Recent developments in computational and cognitive neuroscience may help to elucidate the mechanisms underlying this complex disorder. The Bayesian Brain theory views the brain as actively generating perception from the combination of prior predictions (priors) and sensory data (likelihoods). In psychosis, this normative process may be altered so that perception is biased towards sensory data on lower levels of the cortical hierarchy. This lack of low-level constraint may be compensated by overly precise prior predictions on more abstract, cognitive levels. While conceptually successful, direct empirical tests of Bayesian accounts of psychosis remain sparse, a research gap which I aimed to address with my thesis work. Methods. Study I consisted of two psychophysics paradigms, designed to study the effects of low- vs. high-level prior information on auditory- and visual perceptual decision-making, respectively. We investigated the associations between individual psychosis proneness score (PPS) in the general population and the weighting of differential types of prior information. In Study II, we assessed the reliance on prior information vs. sensory data in a bistable perception paradigm. Patients with paranoid schizophrenia and healthy controls viewed bistable stimuli with graded amounts of disambiguating sensory information. Results. Study I showed that the influence of low-level prior information reduced with increasing psychosis proneness in the general population across modalities. In agreement with Study I, results of Study II suggest an increased reliance on sensory data and a shift away from prior information in patients with paranoid schizophrenia compared to healthy controls. Conclusions. In conclusion, we observed reduced reliance on low-level prior information relative to the sensory evidence in both patients with paranoid schizophrenia and psychosis prone individuals in the general population. This finding replicated across different stimuli, task modalities, experimental settings, and study populations. It thus provides empirical support for recent conceptual- and computational models of psychosis. To bridge the gap to patient care, future experimental- and interventional research is needed to understand the neural correlates of reduced low-level priors in psychosis, with inferior frontal cortex as a candidate region for aberrations of conscious experience.
View lessHintergrund Das Melasma ist eine verbreitete dermatologische Erkrankung, die aufgrund ihrer Prädilektionsstellen im Bereich der sichtbaren Haut das emotionale Wohlbefinden und die allgemeine Lebensqualität der Betroffenen einschränken kann. Ein breites Spektrum an medizinischen, kosmetischen und pflanzlichen Therapieoptionen, bei nach dem heutigen Stand uneinheitlichen Ergebnissen und häufigen Rückfällen, erschwert die Auswahl der am besten geeigneten Behandlung.
Ziel Ziel war es, randomisierte, kontrollierte, verblindete Studien zur topischen, selbstapplizierten Therapie bei Melasma systematisch auszuwerten und kritisch zu beurteilen.
Methodik Eine systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse wurden im Einklang mit der Cochrane-Methodik und den Empfehlungen der Arbeitsgruppe GRADE erstellt. Es erfolgte eine systematische Literaturrecherche der elektronischen Datenbanken MEDLINE und Cochrane CENTRAL. Um eingeschlossen zu werden, mussten die folgenden Einschlusskriterien erfüllt sein: Eingeschlossen wurden randomisierte, kontrollierte Studien (RCT) mit mindestens 15 Teilnehmer*innen pro Studienarm, in denen ausdrücklich die Methode zur Erstellung der Randomisierungssequenz angegeben wurde und die Ergebnisbewertung verblindet war. Die Daten eingeschlossener Studien wurden, sofern möglich, gepoolt und metaanalysiert.
Resultate Die systematische Literaturrecherche erzielte 1078 Treffer, von denen 36 Studien ein-geschlossen wurden. Die 47 berichteten Vergleiche von Interventionen zur Behandlung des Melasmas umfassen medizinische, kosmetische und pflanzliche Therapieoptionen. Für eine Vielzahl von Interventionen waren Direktvergleiche verfügbar, deren Ergebnisse jedoch heterogen waren. Ein Pooling von Daten war möglich für die Vergleiche von Tranexamsäure vs. Hydrochinon und Cysteamin vs. Placebo. Das Vertrauen in die Effektschätzer reichte von sehr gering bis hoch.
Schlussfolgerung Die Ergebnisse zeigen, dass die etablierten Therapieoptionen Dreifachkombinationscreme, bestehend aus Fluocinolonacetonid, Hydrochinon und Tretinoin, sowie ihre Einzelkomponenten Hydrochinon und Tretinoin zu einer Aufhellung des Melasmas führen. Es gibt Hinweise, dass die Verwendung eines Breitspektrum-Sonnenschutzmittels, das sowohl das ultraviolette als auch das sichtbare Lichtspektrum abdeckt, die Wirksamkeit der Behandlung mit Hydrochinon erhöht. Wir konnten weitere vielversprechende medizinische, kosmetische und pflanzliche Behandlungsansätze identifizieren. Es sind weitere RCTs erforderlich, in denen die etablierten topischen Therapien verglichen werden, sowie Studien, die deren langfristige Wirksamkeit untersuchen, um unser Wissen über die geeignete Therapie zu erweitern.
View lessConsidering the severity and the rapid progress of autoimmune encephalitides, an early diagnosis is essential. To facilitate diagnosis, we aim to create a deeper understanding of the condition. Therefore, we systematically review imaging alterations occurring in different subtypes of auto- immune encephalitis. Our goal is to find patterns in these changes with possible relation to the patients’ clinical features. Here, we focus on autoimmune conditions caused by autoantibodies targeting neuronal cell surface structures, as these show a significantly better outcome after early diagnosis and treatment. We first defined a search query and set up inclusion/exclusion criteria for the articles. We used PubMed and Google Scholar for articles published from 2007-2021, with a dedicated query for each autoantibody. The reports were summarized in tables regarding the neuroimaging findings in relation to their timing, the patients’ demographics, and symptoms. We then visualized our results graphically. In a meta-analysis with the MetaXL statistics package, we derived a hetero- geneity analysis and assessed the risk of bias to obtain a pooled summary. Of 1,748 articles identified, 177 were included in our meta-analysis. This translates into a total of 5,050 patients. The pooled prevalence of MRI changes for each autoimmune encephalitis subtype varies from 0.11 (CI: 0-0.33) for igLON5 disease to 0.86 (CI: 0.7-0.97) for AMPAR encephalitis. We find that nearly all heterogeneity values obtained in our pooling analysis are still high and show a considerable variation (I2 0-90 %). Our results imply that pooling all antibodies in summa- rized studies is still challenging. This could be due to several factors, such as the diverse under- lying pathologies or the small number of patients currently included in the studies. However, our results confirm the findings of prior, smaller meta-analyses and further enhance their results. When pooling the prevalence of MRI changes over all subtypes collectively, the statistical findings of our meta-analysis are in excellent agreement with the results in the most recently published studies.11 To explore whether the heterogeneity is lower when considering a different subset of the imaging data, we analyzed the MRIs of the post-acute disease stage. This was only feasible for the two encephalitis subtypes with the most published cases (NMDAR and LGI1). For LGI1 encephalitis, we found similar heterogeneity between the studies reporting acute and post-acute MRI changes (I2 76 % vs. 74 %), while for NMDA, encephalitis I2 was significantly lower (I2 73 % vs. 61 %). The encephalitis subtype where we found the most significant result was anti-GABAb encephalitis. Here we detected a high pooled prevalence of MRI changes (0.63) associated with a low hetero- geneity (I2 19 %) while including a larger number of studies (12).
View lessEinführung Neurogene heterotope Ossifikationen (HO), welche im Rahmen von Querschnittlähmungen (QSL) auftreten können, führen durch Schmerzen und Bewegungseinschränkungen zur Minderung der Lebensqualität. Bei einer vollständig ausgereiften HO ist die operative Behandlung die letzte Option und mit einer hohen Komplikationsrate assoziiert. Präventionsmaßnahmen zur Verhinderung des Auftretens von neurogenen HO sind bisher wenig bekannt. Ziel der Arbeit war die Untersuchung eines potenziell präventiven Effektes von Ibuprofen unter Berücksichtigung der Verträglichkeit und Sicherheit auf das Vorkommen von HO.
Methoden In die retrospektive Studie wurden 324 Patient*innen ab 14 Jahren eingeschlossen, welche zwischen Oktober 2010 und Dezember 2017 eine traumatische QSL erlitten haben und im BG Klinikum Unfallkrankenhaus Berlin behandelt wurden. Es wurden zwei Therapiegruppen (optimales Therapieschema vs. abweichendes Therapieschema) hinsichtlich des Auftretens von HO durch Propensity Score Matching, Cox-Regression und Kaplan-Meier-Analyse untersucht. Darüber hinaus wurden unerwünschte Ereignisse in Form von gastrointestinaler Blutung, akutem Koronarsyndrom, akutem Nierenversagen und Pseudarthrose analysiert.
Ergebnisse 146 Patient*innen erhielten ein optimales Therapieschema (Gruppe OT, Therapiebeginn innerhalb von 14 Tagen, mindestens 28 Tage Therapiedauer, Durchschnittsdosis von über 1200 mg/Tag, keine Unterbrechungen der Therapie von über 4 Tagen). Verglichen zur Gruppe mit abweichendem Therapieschema (Gruppe AT, 178 Patient*innen) traten HO in dieser Gruppe nach Matching signifikant seltener auf (HR 0,05, KI 0-0,52, p=0,013). Weitere Risikofaktoren für das Auftreten von HO waren nach Matching ein AIS B (HR 27,85, KI 2,72-284,52, p=0,005) und ein Dekubitus 3. und 4. Grades (HR 9,02, 1,03-78,98, p=0,047). Für keine der untersuchten unerwünschten Ereignisse zeigten sich für die Gruppe OT höhere Inzidenzraten/100 Personenmonate verglichen zur Gruppe AT (Gastrointestinale Blutung: 0,46 vs. 0,74; Akutes Koronarsyndrom 0 vs. 0,45; Reversibles Nierenversagen 0,15 vs. 1,38; Irreversibles Nierenversagen 0 vs. 0,59; Pseudarthrose 0,14 vs. 0,13). In einer Cox-Regression mit Pseudarthrose als abhängige Variable zeigte sich im Gesamtkollektiv kein Zusammenhang zwischen einer Pseudarthrose und der Ibuprofentherapie (HR 0,94, KI 0,22-3,92, p=0,93).
Schlussfolgerung Mit vorliegender Studie konnte ein präventiver Effekt von Ibuprofen zur Vermeidung von HO bei Patient*innen mit traumatischer QSL gezeigt werden. Unter Berücksichtigung von Komorbiditäten und Risikofaktoren kam es darüber hinaus sehr selten zu unerwünschten Ereignissen. Zur zukünftigen Entscheidungsfindung sollten neben den in der Literatur beschriebenen Risikofaktoren für HO auch die in dieser Arbeit nachgewiesenen Faktoren berücksichtigt werden. Um den Empfehlungsgrad für zukünftige Leitlinien zu verstärken, sind weitere multizentrische Studien mit prospektivem Studiendesign sinnvoll.
View lessPediatric solid tumors represent a unique challenge for cancer therapeutics, due to their unique genetic background. Despite advances in cancer treatment, some forms of pediatric cancer continue having a poor outcome. Here we look at the effectiveness of ATR inhibitors in two pediatric solid tumors, alveolar rhabdomyosarcoma and MYCN-amplified neuroblastoma. ATR inhibitors showed a strong antitumor activity in alveolar rhabdomyosarcomas, observed as an accumulation of DNA damage and genomic in-stability that resulted in cell death. Using phosphoproteomics, we identified BRCA1, and more broadly homologous recombination, as being compromised upon ATR inhibi-tion, and hypothesize that defects in DNA repair are responsible for sensitivity to ATR inhibitors. We also identified PAX3-FOXO1, a fusion oncoprotein characteristic of al-veolar rhabdomyosarcoma, as a factor that increases replication stress and sensitizes alveolar rhabdomyosarcomas to ATR inhibition. Because resistance to therapy is fre-quently the cause of treatment failure, we looked at potential mechanisms of resistance to ATR inhibitors and identified the FOS family genes as candidates for ATR inhibitor resistance in alveolar rhabdomyosarcoma. Finally, we looked at the efficacy of ATR inhibitors in patient-derived xenograft models of alveolar rhabdomyosarcoma as a monotherapy and in combination with the PARP1 inhibitor olaparib. ATR inhibitors as a monotherapy were sufficient to achieve stable disease in alveolar rhabdomyosar-coma with minimal side effects, while the combination with olaparib resulted in total remission of the tumors. In MYCN-amplified neuroblastoma, together with Prof. Dr. Martin Eilers, we looked at the combination of ATR inhibitors to Aurora A kinase inhibi-tors. Previously, they identified Aurora A kinas as an interaction partner of MYCN im-portant for MYCN activity regulation. Inhibition of Aurora A kinase resulted in increased replication stress, which we hypothesized could be further exacerbated by adding ATR inhibitors. Our result show a strong antitumor effect of the combination thanks to the recruitment of immune cells to the tumor site. Together, both studies demonstrate the potential of ATR inhibitors as a novel therapy in pediatric solid tumors.
View less