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Einfluss der Lagerung von kaninem konservierten Vollblut auf die Aktivität von plasmatischer Gerinnung, natürlichen Gerinnungsinhibitoren und Fibrinolyse unter Berücksichtigung zweier Konservierungsmedien
No full textDie tiermedizinische Literatur zur Aktivität bzw. zum Gehalt von hämostatisch aktiven Proteinen im Plasmaanteil von kühl gelagerten Vollblutkonserven ist unzureichend, um Empfehlungen hinsichtlich des klinischen Einsatzes dieser Blutproduktkomponente als Ersatz für Plasmaprodukte zu geben. Ebenso ist unklar, ob es hämostatisch äquivalent zu frischem Vollblut ist. Insbesondere Proteine der Fibrinolyse wurden hierbei bisher nicht betrachtet. Auch fehlt die Betrachtung bei Einsatz unterschiedlicher Antikoagulanzien/Additivlösungen, was aufgrund der in der Veterinärmedizin bekannten Einflüsse auf die zellulären Bestandteile des Vollblutes und der in der Humanmedizin nachgewiesenen Veränderungen im Plasma von Interesse ist. Aus diesem Grund sollte die vorliegende Arbeit den Einfluss der Lagerungsdauer auf Aktivitäten bzw. Gehalte der prokoagulatorischen und antikoagulatorischen Faktoren bzw. Fibrinolysemarker des Plasmaanteils von Vollblutkonserven während einer 28-tägigen Lagerung bei 4 °C untersuchen. Darüber hinaus sollte der Einfluss zweier Antikoagulantien/Additivlösungen (Citrat-Phosphat-Dextrose (CPD)/Phosphat, Adenin, Glukose, Guanosin, Kochsalzlösung und Mannitol (PAGGS-M) auf die hämostatisch aktiven Proteine betrachten werden. Die Hypothese bezüglich der Lagerungsdauer war, dass der Gehalt bzw. die Aktivität der hämostatisch aktiven Proteine an Tag fünfzehn der Lagerung über oder gleich fünfzig Prozent des Ausgangswertes liegen sollte. Darüber hinaus wurde von einem fehlenden signifikanten Unterschied der Gehalte bzw. Aktivitäten zwischen den unterschiedlich antikoagulierten/konservierten Konserven ausgegangen. Mit einer Ausnahme wurde hier bei Faktor V gerechnet. Die für die Untersuchungen benötigten Blutprodukte wurden während eines vorherigen, vom Regierungspräsidium genehmigten Dissertationsprojektes (V 54 - 19 c 20 15 h 02 GI 18/17 kTV 16/2020) hergestellt. Hierzu wurden 21 Hunde aus dem Blutspenderpool der Klinik während einer Routineblutspende zwischen dem 13. Januar und 01. März 2021 rekrutiert. Ausgewählt wurden hierbei ausgewachsene Tiere zwischen einem und zehn Jahren, die bei physiologischem Body Condition Score ein Körpergewicht von mehr als 27 kg und einen ruhigen Habitus aufwiesen sowie entsprechend der Empfehlung der zuständigen Kommissionen/Fachgesellschaften geimpft und antiparasitär behandelt waren. Die Tiere wiesen darüber hinaus eine unauffällige Anamnese, klinische Untersuchung und Basislabordiagnostik auf. Trächtige Tiere, Tiere mit die Hämostase beeinflussenden Grunderkrankungen oder Tiere, die in ihrem Leben zuvor Blutprodukte erhalten haben, wurden ausgeschlossen. Auslandsaufenthalte wurden nach Abwägung zugelassen. Den Hunden wurden jeweils ca. 450 ml Blut entnommen und anschließend wurde das Blut von jeweils drei Tieren zu einem Pool kombiniert (220 ml je Tier). Aus den sieben Poolbeuteln wurden anschließend je zweimal fünfzig Milliliter entnommen und in entsprechende Transferbeutel überführt. Einer der Transferbeutel wurde nicht weiterverarbeitet und stellte den Beutel mit CPD (VB) dar. Wohingegen dem anderen Beutel zusätzlich elf Milliliter PAGGS-M zugesetzt wurden (VB-PAGGS). Die Transferbeutel wurden anschließend für 28 Tage bei 4 °C aufrecht gelagert und alle zwei Tage mehrfach geschwenkt. Probenentnahmen zur Gewinnung des Plasmaanteils zu Analysezwecken für die vorliegende Arbeit fanden nach null, einem, drei, fünf, zehn, fünfzehn, 21 und 28 Tagen statt. Aus den zuvor bei -80 °C gelagerten Proben wurden anschließend prokoagulatorische Faktoren (Faktor V (FV), VII (FVII), VIII (FVIII), IX (FIX), X (FX); Fibrinogen (Fib) und Von-Willebrand-Faktor-Antigen (vWF-Ag)), Gerinnungsinhibitoren und Fibrinolysemarker (Antithrombin (AT), Protein C (PC), Protein S (PS), D-Dimere (DDIM)) sowie Gerinnungszeiten (Prothrombinzeit (PT) und aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT)) bestimmt. Verwendet wurde zu diesem Zweck ein automatisiertes Gerinnungsanalysegerät (STA Compact Max 3® Diagnostica Stago S.A.S., Asnières-sur-Seine, France). Wie im Rahmen der Lagerung zu erwarten war, nahm die Aktivität bzw. der Gehalt der hämostatisch aktiven Proteine im Verlauf der Lagerung ab. Hierbei fiel der Mittelwert der Pools aller pro- und antikoagulatorischen Faktoren bis spätestens Tag 28 signifikant (FV, FVIII, vWF-Ag, PC p < 0,0001; FIX p = 0,0001; AT p = 0,0002; PS p = 0,0005; FX p = 0,0012; FVII p = 0,0017; Fib p = 0,0034) ab. Allerdings blieb mit Ausnahme von FVIII und PS, die an Tag fünfzehn 62 bzw. 64 % ihrer Aktivität verloren hatten, bei den anderen hämostatisch aktiven Proteinen mehr als fünfzig Prozent der Ausgangsaktivität bzw. des Gehalts vorhanden. Bis auf PS, bei dem sich zu keinem Zeitpunkt ein signifikanter Unterschied der Aktivität zwischen den VB- und VB-PAGGS-Konserven fand (p = 0,34), zeigten alle anderen Proteine zu mindestens einem Zeitpunkt signifikant niedrigere Aktivitäten (FVII, FIX, FX p < 0,0001; FV p = 0,0002; FVIII p = 0,0016; AT p = 0,0018; PC p = 0,0024; vWF-Ag p = 0,0029; Fib p = 0,013) in den VB-PAGGS-Konserven. Die DDIM zeigten weder über die Zeit (p = 0,44) noch zwischen den Medien (p = 0,22) einen signifikanten Unterschied. Die PT (p < 0,0001) und aPTT (p = 0,018) zeigten einen signifikanten Anstieg über die Zeit sowie die PT signifikant erhöhte Zeiten in den VB-PAGGS-Konserven (p = 0,0046) im Vergleich zu den VB-Konserven. Im Gegensatz dazu fanden sich bei der aPTT (p = 0,064) keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Zusätzen. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse kann der Plasmaanteil von Vollblutkonserven, die analog zu den in der Studie untersuchten Bedingungen gelagert wurden, als gute Alternative zu anderen Plasmaprodukten eingesetzt werden, insofern das Ziel nicht die Substitution von FVIII oder PS ist. Die Verwendung von VB-PAGGS-Konserven sollte mit Ausnahme des Einsatzes zur Substitution von PS, aufgrund der niedrigeren Aktivitäten bzw. Gehalte der hämostatisch aktiven Proteine zu diesem Zweck vermieden werden
Pro-karzinogene Effekte einer Infektion mit Schistosoma mansoni in einem Diethylnitrosamin Mausmodell für das hepatozelluläre Karzinom
No full textDie parasitäre Infektionskrankheit Schistosomiasis ist eine der häufigsten weltweit und betrifft schätzungsweise 250 Millionen Menschen, insbesondere in Afrika, Asien und Südamerika. Als Neglected tropical disease stellt sie einen relevanten Faktor für die weltweite Morbidität und Mortalität dar. Unter den humanpathogenen Spezies kann insbesondere S. mansoni eine schwere Leberschädigung hervorrufen, inklusive Leberfibrose, portaler Hypertension und der Entwicklung von Varizen. Eine Blutung aus Ösophagusvarizen ist dabei die häufigste Todesursache der Patienten. Derzeit ist aufgrund des Klimawandels und der zunehmenden Globalisierung eine weltweite Ausbreitung der Parasiten auch in Europa zu beobachten. So wurden seit dem Jahr 2000 Ausbrüche der urogenitalen Schistosomiasis in Spanien, Portugal und Frankreich verzeichnet. Zudem breitet sich die Sorge bezüglich einer Resistenzentwicklung gegen das momentan einzig eingesetzte Medikament Praziquantel aus.
Derzeit wird die Spezies S. mansoni von der IARC als Klasse 3 Karzinogen eingestuft. Jedoch legen Fallberichte und Ergebnisse aus Tierstudien die Vermutung nahe, dass S. mansoni die Entstehung von Karzinomen wie dem hepatozellulären Karzinom, HCC, begünstigen kann. In der Gegenwart bekannter Hepatokarzinogene – wie HCV, HBV, Aflatoxin oder Alkohol – entwickelten sich dysplastische Veränderungen früher und zeigten einen aggressiveren Charakter.
In dieser tierexperimentellen Studie wurde in einem Modell für das toxisch induzierte HCC das Hepatokarzinogen Diethylnitrosamin verwendet und männlichen C57/BL6 Mäusen alleine und in Kombination mit einer S. mansoni-Infektion verabreicht. Zwei weitere Mausgruppen des Tiermodells erhielten lediglich eine Infektion mit S. mansoni oder dienten als Kontroll-Gruppe. Im Alter von 29 Wochen wurden Serum- und Leberproben gewonnen und unterschiedliche Aspekte der Leberpathologie analysiert, darunter zelluläre Leberschädigung, Inflammation, oxidativer Stress, Proliferation, Fibrose und onkogene Signalwege. Der Fokus der Analysen lag insbesondere auf additiven und potenzierenden Effekten durch die beiden schädigenden Faktoren.
Die Infektion mit S. mansoni führte zu einer hepatischen Inflammation, an deren Etablierung Th1-, Th2- sowie regulatorische Immunzellen beteiligt waren. Durch die zusätzliche Wirkung des Karzinogens DEN kam es zu einer verstärkten Leberschädigung, die sich in einer Aktivierung von Inflammasomen zeigte. Auf dem Boden chronischer Entzündungen produzieren Immunzellen eine Reihe reaktiver Sauerstoffspezies. Diese reagieren einerseits mit Pathogenen und andererseits mit verschiedenen zellulären Biomolekülen und führen zu einer Schädigung derselben. In unserem Modell wurde eine erhöhte Aktivität der Myeloperoxidase in S. mansoniinfizierten Mäusen nachgewiesen. Dabei handelt es sich um ein Enzym, welches hauptsächlich in neutrophilen Granulozyten exprimiert wird und maßgeblich an der Produktion von ROS im Zuge der Pathogenabwehr beteiligt ist. Entsprechend führte die Infektion zu einer gesteigerten Lipidperoxidation, die anhand des MDA quantifiziert wurde. Sowohl MPO- als auch MDA-Konzentration waren in der DEN + S. mansoni- Versuchsgruppe gegenüber den Kontrollen erhöht. Dies legt die Vermutung nahe, dass sich DEN und S. mansoni im Hinblick auf die Leberschädigung durch die Produktion von ROS potenzieren und gemeinsam zu einer Aggravierung des hepatischen oxidativen Stresses führen.
Darüber hinaus haben wir eine Induktion des Zellzyklus durch S. mansoni demonstriert. Die Zellproliferation konnte durch die zusätzliche Exposition gegenüber DEN weiter gesteigert werden. Vor dem Hintergrund des im Lebergewebe herrschenden oxidativen Stresses durch S. mansoni und DEN impliziert dies Replikationsstress, insbesondere in der DEN + S. mansoni-Gruppe. Dieser begünstigt die Vermehrung genotoxisch geschädigter Zellen, in denen prämaligne Veränderungen vorliegen sowie die Akkumulation weiterer Mutationen, die letztendlich zur malignen Transformation führen.
Die Neigung zur Mutagenese in den S. mansoni- und insbesondere in den DEN + S. mansoni-Mäusen wird durch die verstärkte Aktivierung des in der hepatozellulären Karzinogenese konstitutiv aktivierten Transkriptionsfaktors STAT3 untermauert.
Zusammenfassend konnte erstmalig gezeigt werden, dass die Infektion von S. mansoni zu einer karzinomfördernden Mikroumgebung in der Leber führt, deren Ausmaß durch das zusätzliche Wirken eines Hepatokarzinogens wie DEN potenziert werden kann. Dieser Zusammenhang wurde bereits bei anderen als Klasse 1 Karzinogen klassifizierten Parasiten wie S. haematobium und O. viverrini für deren karzinogene Wirkung verantwortlich gemacht. Die vorliegende Studie demonstriert molekularbiologische Zusammenhänge, die die fördernde Funktion von S. mansoni während der Hepatokarzinogenese belegen. Weiterführende klinische Studien zur Assoziation von S. mansoni mit dem HCC könnten zusammen mit unseren Ergebnissen zu einer Neueinstufung der Karzinogenität dieser vernachlässigten Tropenkrankheit beitragen
Eosinophil proteins and their role during filarial infection
No full textIn the current work, the role of eosinophil effector proteins in filarial infections was investigated. It focused on how eosinophils contribute to the immobilization and elimination of MF through both the formation of extracellular DNA traps (ETosis) and the release of granule proteins – in particular MBP and EPO. Using mouse models, including KO mice for MBP and EPO, and comparisons with natural hosts (cotton rats), it was shown that these proteins are crucial for inhibiting MF motility and contribute significantly to eosinophil-mediated parasite control.
Another focus of the current work was the immunomodulatory function of eosinophils, particularly through the production of IL-4. The study demonstrated that eosinophils represent an essential and early source of IL-4 during infection with L. sigmodontis, thereby acting as potent initiators and amplifiers of type 2 immune responses. Although alternative macrophage activation could be maintained without eosinophils, their presence was crucial for effective Th2 polarisation, as evidenced by the reduced number of CD4⁺ T cells and lower levels of IL-5 and IL-13 in eosinophil-deficient dblGATA mice. This highlights the non-redundant role of eosinophil-derived IL-4 in the establishment of a functional Th2 milieu, which could not be compensated by other IL-4-producing cells such as ILC2s or Th2 cells.
In addition, this work addressed possible mechanisms of IL-4 induction in eosinophils, pointing to epithelial-derived alarmins (IL-33, IL-25, TSLP) and helminth components sensed via PRRs (e.g. TLR7, Dectin-1) as potential triggers. Transcriptional regulators such as STAT6, GATA-1 and NFAT were identified as candidates in the regulation of IL-4 production in eosinophils, although these mechanisms require further elucidation.
One interesting aspect of the study was the comparison of L. sigmodontis infections in a mouse model and the natural host, the cotton rat (Sigmodon hispidus). It was found that eosinophils of cotton rats are less effective in immobilizing MF than those of mice. This observation suggests host-specific adaptations of the parasite, potentially involving immune evasion strategies targeting eosinophil function, such as suppression of IL-4 production or resistance to ETosis.
Finally, the translational implications of these results were underpinned by further findings of the working group showing that eosinophil-driven type 2 immunity can exert beneficial metabolic effects. L. sigmodontis infection and LsAg administration improved glucose tolerance and insulin sensitivity in diet-induced obese mice in an eosinophil-dependent manner, especially in adipose tissue, where eosinophils support the maintenance of alternatively activated macrophages.
In summary, the present dissertation provides new insights into the dual role of eosinophils: on the one hand, they act as direct effector cells that contribute to parasite control via ETosis and cytotoxic granule proteins (MBP, EPO) and on the other hand, they emerge as critical immunoregulatory cells through their early and localized production of IL-4, shaping the adaptive Th2 response. These findings contribute to a better understanding of the complex interplay between host and parasite and could enable new therapeutic approaches against filarial infections in the future.Sonstige Drittmittelgeber/-inne
Experimental Cross Sections for Electron-Impact Single, Double, and Triple Ionization of La+
No full textWe report on new measurements of absolute cross sections for single, double, and triple electron-impact ionization of singly charged lanthanum ions. The resulting single and double ionization cross sections are in fair agreement with results from previous experimental work. In the present work, we extended the experimental range by a factor of two to approx. 2000 eV. To the best of our knowledge, there have been no previous measurements of triple ionization. The present work in progress aims to provide vitally needed atomic data for the astrophysical modeling of kilonovae.Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); ROR-ID:04pz7b18
Sexual reproduction in land plants: an evolutionary perspective
No full textThe transition of water-dependent reproduction of algae to water-independent mechanisms in many land plant lineages allowed plants to colonize diverse terrestrial environments, leading to the vast variety of extant plant species. The emergence of modified cell types, novel tissues, and organs enabled this transition; their origin is associated with the co-evolution of novel or adapted molecular communication systems and gene regulatory networks. In the light of an increasing number of genome sequences in combination with the establishment of novel genetic model organisms from diverse green plant lineages, our knowledge and understanding about the origin and evolution of individual traits that arose in a concerted way increases steadily. For example, novel members of gene families in signaling pathways emerged for communication between gametes and gametophytes with additional tissues surrounding the gametes. Here, we provide a comprehensive overview on the origin and evolution of reproductive novelties such as immobile sperms, ovules and seeds, carpels, gamete/gametophytic communication systems, double fertilization, and the molecular mechanisms that have arisen anew or have been co-opted during evolution, including, but not limited to, the incorporation of reactive oxygen species and redox signaling as well as small RNAs in regulatory modules that contributed to the evolution of land plant sexual reproduction.Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); ROR-ID:018mejw6
Auswirkungen einer veränderten Spermien Protamin-Ratio bei Mäusen und Männern: Fertilität, DNA-Integrität, epigenetische Modifikationen und reaktive Sauerstoffspezies
No full textProtamin 2 (Prm2/PRM2) zusammen mit Protamin 1 (Prm1/PRM1) sind die beiden Protamine, die in murinen und humanen Spermien vorkommen. Bei der Kondensation des Chromatins männlicher Keimzellen im Laufe der Spermatogenese werden nahezu alle Histone durch die beiden Protamine in einer speziesspezifischen Ratio ersetzt. Abweichende PRM1/PRM2-Verhältnisse sind mit Sub- und Infertilität Mäusen als auch bei Männern assoziiert. Aufgrund eines unvollständigen Histon-Protamin-Austausches verbleibt ein geringer Anteil an Histonen (1 15%) DNA-gebunden. Die genregulatorischen Funktionen dieser Histone, die durch posttranslationale Modifikationen (PTMs) vermittelt werden, sind für die Entwicklung der Spermien und die frühe Embryogenese von großer Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde mittels Gewebe- und Spermienproben von Prm2-defizienten Mäusen und subfertilen Männern untersucht, inwieweit verringerte Prm2-Level bis hin zum vollständigen Verlust von Prm2 und der dadurch bedingten Verschiebung der Protamin-Ratio zu Veränderungen der Spermienentwicklung und -qualität führen. Dabei waren testikuläre Spermien von den Auswirkungen einer abweichenden Protamin-Ratio bzw. Prm2-Defizienz nicht betroffen. Jegliche Folgen traten exklusiv in den Spermatozoen von Mäusen und Männern auf. Neben der fehlerhaften Protaminierung wiesen die Spermatozoen mit abnormalem Protamingehalt verschiedene pathomorphologische Veränderungen und einen Verlust des Fertilitätspotentials auf. Im Vergleich zu Spermien von fertilen Mäusen und Männern wiesen Spermatozoen mit abweichender Protamin-Ratio signifikant kleinere Köpfe und eine schwächere Kernfärbung auf. Die erhöhten Werte des oxidativen Stressmarkers 8-OHdG und des DSB-Markers γH2A.X in diesen Spermatozoen deuten darauf hin, dass oxidativer Stress vorherrscht und möglicherweise einen bedeutenden Beitrag zur beobachteten DNA-Fragmentierung leistet. Einschränkungen der Motilität sowie Immotilität konnten auf Membranschäden und einen gestörten Ca2+-Influx zurückgeführt werden, wobei sich CatSper1 als ein geeigneter Marker für Spermienmotilität herausstellte. Durch massenspektrometrische Analysen der posttranslationalen Modifikationen (PTMs) der Histone H3 und H4 in murinen und humanen Spermien mit unterschiedlichem Protamingehalt und Spermienqualität wurden signifikante Veränderungen in den Methylierungs- und Acetylierungsprofilen festgestellt. Spermatozoen mit verringertem Prm2/PRM2-Gehalt wiesen eine geringere Acetylierung des Histons H4 (H4ac) auf, ein Ergebnis, das bei beiden Spezies übereinstimmte. Im Detail wurden H4K5ac und H4K12ac als die beiden Modifikationen identifiziert, die im Vergleich zur Kontrollgruppe vermindert sind. Auf der Grundlage der in dieser Arbeit gewonnenen Daten hat der Prm2-Mangel in Mäusespermien einen Einfluss auf den Grad des oxidativen Stresses, die DNA-Fragmentierung, die Größe des Spermienkopfes, die Motilität und insbesondere das epigenetische Profil in Form von PTMs der Kernhistone H3 und H4. Humane subfertile Spermien mit einer abweichenden Protamin-Ratio wiesen ähnliche Defekte auf, die jedoch durch andere Faktoren als die festgestellte Abweichung des Protamingehaltes verursacht werden könnten. Die genauen Mechanismen für die Entstehung solcher Defekte müssen jedoch in zukünftigen Forschungen noch ermittelt werden.Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); ROR-ID:018mejw6
Genetische Konnektivität von Wildschweinen in von der Afrikanischen Schweinepest betroffenen Gebieten
No full textDer Genotyp II des Afrikanische Schweinepestvirus hat Europa noch fest im Griff. Epidemiologisch ist der Seuchenzug durch hohe Virulenz, hohen Letalität und hohe Tenazität bei geringer Kontagiosität geprägt. Die bisherigen Maßnahmen, wie die intensive Suche nach Kadavern, das Reduzieren der Wildschweinpopulation und das Errichten von Zäunen, scheinen die Ausbreitung zwar zu einzudämmen, können sie bislang aber nicht komplett unterbinden. Für eine optimale Kontrolle großflächiger Ausbreitung über Wildschweinpopulationen scheint es wichtig, die Konnektivität der Populationen untereinander zu kennen. Diese Konnektivität sollte in vorliegender Studie anhand der genetischen Differenzierung zwischen den Wildschweinpopulationen im Zielgebiet bestimmt werden. Dafür standen 1262 Wildschweine (davon 389 ASP-positiv) aus 31 Gebieten zur Verfügung. Die Probensammlung und DNA-Analyse erfolgte in Kooperation mit dem FLI, Riems. Die Genotypisierung erfolgte anhand von 12 Mikrosatelliten. Der Austausch zwischen den Populationen wurde auf Basis populationsgenetischer Kenngrößen und Bayes’scher Clusterverfahren bestimmt und quantifiziert.
Das wichtigste Ergebnis war eine Differenzierung der nördlichen und südlichen Populationen entlang einer Linie von der Unteren- und Mittelelbe über Berlin und die A11 bis zur polnischen Grenze. In den beiden so getrennten Gebieten wiesen die untersuchten Populationen untereinander eine gute Konnektivität auf, insbesondere im Bereich Mecklenburg-Vorpommerns. Kleinere Barrierewirkungen ergaben sich aber auch innerhalb der südlichen Region. Durch die Kombination der genetischen Charakteristik der Wildschweine und der ASP-Viren konnte gezeigt werden, dass die Ausbrüche entlang der polnischen Grenze immer wieder durch Neueinträge über die Oder erfolgten, während die Ausbreitung parallel zur Oder und Neiße auf deutscher Seite nur eine lokale und untergeordnete Rolle spielte. Die Daten sprechen außerdem dafür, dass die Virusvarianten nicht auf deutscher Seite entstanden, sondern jeweils aus Polen eingetragen worden sind. ASP-Ausbrüche weiter westlich müssen durch direkte Virusverbreitung über den Menschen erfolgt sein. Hinweise auf eine Rolle von Wildschweinen konnten nicht festgestellt werden. Die populationsgenetischen Befunde, die genomischen Virusdaten und die Ausbreitungsdynamik der Viren belegen eine sehr langsame Ausbreitung innerhalb der Gebiete höchster genetischer Konnektivität und sprechen für einen hohen Infektionsdruck über die Oder und Neiße. Gleichzeitig zeigen sie die hohe Wirksamkeit der vor Ort angewandten Kontrollmaßnahmen
Serientests, Qualitätsanalyse und Implementierung der Silizium-Streifensensorparameter in das Slow-Control Steuerungssystem von PANDA
No full textThe PANDA (antiProton ANnihilation at DArmstadt) experiment aims to investigate the strong interaction using an antiproton beam and a stationary cluster jet target, resulting in annihilation reactions. The Micro-Vertex Detector (MVD) is the innermost detector among PANDA’s sub-detectors and is positioned closest to the interaction point. It is designed for precise vertex and tracking detection, employing double-sided silicon strip and silicon pixel detectors. In conjunction with other sub-detector systems, PANDA is capable of particle tracking, identification, and calorimetry. In addition to PANDA, further applications of the MVD as well as the use of silicon strip sensors in different configurations are being discussed.
The double-sided silicon strip detectors allow high-recision spatial resolution, but require stringent compliance with specifications. Sensor characterization and detailed quality checks are conducted, including irradiation with protons at the Marburg Ion Beam Therapy Center (MIT) to assess radiation damage. The signal behavior of the sensors is investigated during the development of amplification stages and prepared for a sub-experiment for dosimetry on a femto satellite in Low Earth Orbit (LEO).
For the sensor readout in the MVD, an ASIC named ToASt (Torino Amplifier for Silicon Strip Detectors) was developed at INFN Turin and was connected to the sensors for the first time via wire bonding. The ASIC offers the advantage of determining both the event time stamp and the energy deposited in the sensor using the Time-over-Threshold and Time-of-Arrival methods. Combining the ToASt-Sensor combination with the MDC (Module Data Concentrator) ASIC developed at KIT forms the first fully functional detector module. A combination of two of these modules was tested at the proton beam of the COSY facility in Jülich. Data obtained from beam tests and laboratory tests with sources are analyzed to demonstrate the functionality of the prototype and perform characterization. Important data have been collected to enable the development of the second prototype and to advance the construction and functionality of the MVD.Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); ROR-ID:04pz7b18
From Stars to Life − Cold Organic Chemistry and Prebiotic Insights via Matrix Isolation –
Full text linkReactive intermediates are transient, highly reactive molecular species involved in chemical processes. It is proposed that such species might participate in the interstellar synthesis of complex molecules and in atmospheric processes. Enols and carbenes represent a class of reactive species capable of undergoing reactions under certain conditions to form prebiotic compounds. While these species have been detected in interstellar space, knowledge about their origin remains limited. Intermediates can be stabilized with the help of matrix isolation and other specialized techniques and characterized spectroscopically. Under cryogenic conditions, tunneling effects significantly impact the reactivity of molecules. In addition to the principles of thermodynamic and kinetic reaction control, tunneling control has emerged as a third fundamental paradigm of reactivity.
In the first publication, prop-1-en-1,1-diol was isolated in a matrix for the first time and characterized using IR and UV/Vis spectroscopy. The enol was obtained via high-vacuum flash pyrolysis starting from methylmalonic acid. Under UV irradiation, the enol is converted into an isomer of propionic acid as well as to methylketene. Enol, ketene, and propionic acid have previously been detected in the interstellar medium, with the latter representing a fundamental prebiotic molecule.
In a subsequent publication, 2-methylprop-1-en-1,1-diol was isolated in a matrix and identified by IR and UV/Vis spectroscopy. The enol was generated via high-vacuum flash pyrolysis of dimethylmalonic acid. In this process, dimethylketene formed as well. This enol demonstrates similar reactivity to the previously isolated prop-1-en-1,1-diol and tautomerizes to isobutyric acid under UV irradiation. Although 2-methylprop-1-en-1,1-diol has not yet been detected in space, isobutyric acid plays a significant role in biological processes.
A third, yet unpublished study dealt with quantum mechanical tunneling control of alkyl carbenes. The aim was to influence the outcome of competing tunneling reactions through the appropriate selection of alkyl carbene isotopologs with protium and deuterium. In the course of the study, various alkyl carbenes were examined for their tunneling reactivity. Among these, the previously unknown alkyl carbene pentacyclo[5.4.0.0²,⁶.0³,¹⁰.0⁵,⁹]undecanylidene, was isolated and characterized. This carbene showed increased cryogenic stability compared to the known adamantylidene and only undergoes a [1,2]-H shift to homohypostrophene under irradiation. Only the study of protoadamantylidene, the isolation of which was unsuccessful due to its short half-life, revealed two competing tunneling reactions. Both the product of the [1,2]-H- shift and that of C–H insertion was observed. Based on these observations, hydrogen isotopes were selectively employed to control the tunneling reaction. This approach successfully influenced product formation, marking the first experimental evidence of an isotope-controlled tunneling reaction
High-Resolution 1-arc min Climate Model Data: Downscaled and Bias-Corrected CMIP6 Model Outputs for Eight BioValue Pilot Countries at Weekly Time Resolution
No full textAs part of the H2020 project BioValue: Fork-to-farm agent-based simulation tool augmenting BIOdiversity in the agri-food VALUE chain, a weekly-aggregated high-resolution climate dataset was developed. This dataset contributes to project deliverable D6.4 "Climate change – biodiversity interlinks" that was prepared by the group of Justus Liebig University Giessen.
The dataset comprises of statistically downscaled and bias-corrected climate model simulations of three CMIP6 models: MPI-ESM1-2-HR (von Storch et al. 2017), EC-Earth3 (Döscher et al. 2022), and CNRM-CM6-1-HR (Aurore et al. 2019). The climate variables are mean daily temperature (ta), maximum daily temperature (tx), minimum daily temperature (tn) and daily precipitation (pr).
The statistical downscaling approach combines the Perfect Prognosis (PP) method with the analog method. Specifically, method M6, as described in Bedia et al. (2019), was applied.
Predictors for precipitation include specific humidity at 700 and 850 hPa (hus700, hus850), mean sea-level pressure (mslp), 500 hPa geopotential height (zg500), and 850 hPa air temperature (ta850). For temperature (mean, minimum, and maximum air temperature: ta, tn, tx), only the zg500 was used as a predictor. The predictand observational data consisted of the European Meteorological Observations at 1arcmin (EMO-1) daily dataset (1990–2014) (Gomes et al. 2020), while ERA5 reanalysis data (Hersbach et al. 2017) served as the perfect predictors.
Following the downscaling processing, bias correction was performed using the Quantile Delta Mapping method (Canon et al. 2015) to correcting systematic biases between model outputs and observations.
The post-processed model simulations were elaborated at a daily resolution. For the sake of ease and overcoming the challenge of extensively large data, the dataset is prepared at a weekly scale by an aggregation into non-overlapping 7-day blocks. For precipitation, 7-day sums were calculated and for temperature variables, 7-day means. NOTE: Since aggregation was carried out per calendar year, the final "week" of the year may be shorter than seven days.
The dataset includes the following climate variables:
• pr: Precipitation total (7-day sum, unit: mm)
• ta: Mean air temperature (7-day mean, unit: °C)
• tn: Minimum air temperature (7-day mean, unit: °C)
• tx: Maximum air temperature (7-day mean, unit: °C)
The countries currently included are Cyprus, Estonia, Germany, Greece, Spain, Italy, Turkey and Norway . These represent the BioValue pilot site areas, which ultimately cover seven EU countries and Turkey.
Importantly, the dataset focuses on specific months of interest, as defined by the project partners and pilot areas, that are critical to crop development, the yield, and regional climate characteristics at each country. Eight of the BioValue pilot sites are provided in the current version of the dataset, namely:
• Cyprus: March to July
• Estonia: May to October
• Germany: March to October
• Greece: January-May/September-December
• Spain: January-June/November-December
• Italy: January-July/September-December
• Turkey: March-July
• Norway: April-October
This tailoring ensures that the climatic information is closely aligned with the critical periods for agricultural production and biodiversity considerations in each region.
The data are provided in NetCDF format, with one file per country, model, and time period. Two time periods are considered, namely the historical period 1990–2014 and the future period 2015–2050 under the scenario SSP5-8.5. All post-processed datasets are based on a longitude/latitude regular grid with a spatial resolution of approximately 1 arcminute, allowing detailed analysis across the selected regions.
Users can explore and process the files using tools such as CDO (Climate Data Operators - https://code.mpimet.mpg.de/projects/cdo ) or ncview (https://cirrus.ucsd.edu/~pierce/software/ncview/quick_intro.html) for quick visualization. However, for more advanced analysis and handling, it is highly recommended to work with the data in Python (e.g., using xarray, netCDF4) or R (e.g., using the ncdf4 or terra packages). NetCDF files may be stored in compressed format. Be aware that they can grow significantly in size once decompressed, so ensure you have sufficient disk space before unpacking.
The naming convention of the NetCDF files follows a clear structure:
Country_Model_Variable_bc_weekly7b-(sum/mean) _Period_final.nc
where,
• Country refers to the Bio-Value-pilot-cite,
• Model refers to the CMIP6 climate model used (e.g., MPI-ESM1-2-HR, EC-Earth3, CNRM-CM6-1-HR),
• Variable refers to meteorological variables like precipitation (pr), ta, tn and tx,
• Period denotes the time span (e.g., 1990-2014 or 2015-2050).
For example, a file named Germany_MPI-ESM1-2-HR_pr_bc_weekly7b-sum_1990-2014_final.nc contains downscaled and bias corrected precipitation historical climate data for Germany based on the MPI-ESM1-2-HR model.Europäische Kommission; ROR-ID:00k4n6c3