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Myeloid cells' response to infection with Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes
Get PDFDuring infections, innate immune cells are crucial for initiating a pro-inflammatory immune response and clearing the invading pathogen. Delay in pathogen clearance or initiation of an immune response due to impaired functionality of immune cells can result in devastating consequences. The cellular compartment of the innate immune system comprises an array of specialized cell types: Macrophages are tissue-resident professional phagocytes that clear cellular debris, pathogens, and foreign objects. Dendritic cells (DCs) are immune sentinels specialized in antigen uptake and subsequent T cell priming. They are primary sources of cytokines in response to infection. Neutrophils are efficient effector cells that respond rapidly to infection and clear bacteria by different mechanisms. If effector mechanisms of these cells are affected by either bacterial or other factors, infections might not be resolved and can spread throughout the host. Cobalt-chromium-molybdenum biomaterial is widely used in arthroplasty. Implant-derived wear particles and ions lead to macrophage-driven adverse local tissue reactions: Such reactions have been linked to an increased risk of periprosthetic joint infection after revision arthroplasty. While metal-induced cytotoxicity is well characterized in human macrophages, direct effects on their functionality remain elusive. In Paper I, we show that local peri-implant tissue is exposed to Co and Cr in situ. Influx of macrophages is also evident. Exposure of isolated human monocytes/macrophages to Cr3+ in vitro had only minor effects. However, exposure of monocytes/macrophages to pathologic concentrations of Co2+ significantly impaired both phenotype and functionality. High concentrations of Co2+ induced loss of surface markers, including CD14 and CD16. Both Co2+ and Cr3+ impaired macrophage responses to Staphylococcus aureus infection. Co2+ -exposed macrophages, in particular, showed decreased phagocytic activity. These findings demonstrate the immunosuppressive effects of locally elevated metal ions on the innate immune response. Streptococcus pyogenes (group A streptococcus, GAS) causes a variety of diseases ranging from mild to severe necrotizing soft tissue infections (NSTIs). In the host environment hypervirulent GAS variants carrying mutations within the genes encoding for control of virulence (Cov)R/S two component system are enriched. This adaptation is associated with loss of SpeB secretion. In Paper II, we show that in vitro infections with hyper-virulent GAS variants harboring dysfunctional CovR/S suppress secretion of IL-8 and IL-18 by human monocytic cells. This phenotype was mediated by a caspase-8 dependent mechanism. Knockout of streptococcal SLO in a GAS strain carrying functional CovR/S even increased secretion of IL1β and IL-18 by moDCs. Of 67 fully sequenced GAS NSTI isolates, 28 contained covS or covR mutations that rendered the TCS dysfunctional. However, no differences in systemic IL-8 and IL-18 were detected in these patients. GAS isolates recovered from patients often display a mixed phenotype, consisting of SpeB positive (SpeB+ ) and SpeB negative (SpeB- ) clones. Irreversible loss of SpeB expression is often caused by loss of function mutations in regulatory components (CovR/S, RopB). Loss of SpeB is often associated with hyper-virulence. In Paper III, we show that the host environment induces transiently abrogated secretion of SpeB by GAS. Tissue inflammation, neutrophil influx, and degranulation correlated with increased frequencies of SpeB- GAS clones. Isolates recovered from tissue expressed but did not secrete SpeB, which was reversible. Neutrophilderived ROS were identified as the main factor responsible for abrogated SpeB secretion. Hyper-virulent SpeB- clones also exhibit better survival within and induce excessive degranulation of neutrophils.Während einer Infektion sind die Zellen des innaten Immunsystems unabdingbar für die
schnelle Initiation einer proinflammatorischen Immunantwort und die Bekämfung des
eindringenden Erregers. Eine verspätete Reaktion oder eine Beeinträchtigung der
Funktionalität der Immunzellen kann verheerende Folgen haben. Das innate Immunsystem
besteht aus einer Vielzahl spezialisierter Effektorzellen mit spezifischen Aufgaben.
Makrophagen sind geweberesidente Zellen, welche Fremdkörper, Zelltrümmer und
eindringende Pathogene phagozytieren und abtöten. Dendritische Zellen (DCs) sind
spezialisiert auf die Präsentation von Antigenen für T Zellen und deren Aktivierung. Zu diesem Zweck sekretieren DCs auch eine Vielzahl von Zytokinen. Neutrophile sind effiziente
Effektorzellen, die schnell auf Infektionen reagieren und Bakterien über verschiedene Wege
abtöten. Wenn die Mechanismen dieser Zellen durch bakterielle oder anderweitige Faktoren
gestört oder beeinflusst werden, können entstehende Infektionen eventuell nicht rechtzeitig
eingedämmt werden und die Erreger breiten sich im Körper aus.
Kobalt-Chrom-Molybdän (CoCrMo) Legierungen sind gängige Endoprothesenmaterialien,
welche häufig in der Arthoprosthetik zum Einsatz kommen. Durch Abnutzungsvorgänge vom
Implantat freigesetzte Partikel und Ionen können zu adversen lokalen Gewebsreaktionen
führen. Diese werden häufig durch Makrophagen verursacht und gehen mit einem erhöhten
Risiko von periprosthetischen Infektionen einher. Metallinduzierte Zytotoxizität gegenüber
humanen Makrophagen ist ein gut charakterisiertes Phänomen. Wohingegen die
Auswirkungen von Metallexposition auf Funktion und Phänotyp von Makrophagen noch
unbekannt sind. In Paper I wird gezeigt, dass das periprosthetische Gewebe gegenüber Co
und Cr exponiert ist. Außerdem wurden Areale mit verstärkter Einwanderung von
Makrophagen beobachtet. Exposition gegenüber Cr3 hatte nur geringe Effekte auf den
Phänotyp der Makrophagen, während Exposition gegenüber Co2+ Phänotyp und Funktion
stark beeinträchtigte. Pathologische Konzentrationen von Co2+ induzierten den Verlust von
Oberflächenexpression bestimmter Marker (CD14, CD16). Sowohl Co2+ als auch Cr3+
verhinderten Aktivierung von Makrophagen nach Infektion mit Staphylococcus aureus. Diese
Ergebnisse zeigen, dass lokal erhöhte Konzentrationen von Metallionen immunsuppressive
Effekte haben und die Funktion innater Immunzellen beeinträchtigen.
Streptococcus pyogenes (GAS, Gruppe A Streptokokken) verursacht eine Vielzahl humaner
Erkrankungen. Diese reichen von milden, bis hin zu schweren nekrotisierenden
Weichteilinfektionen (NSTI). Innerhalb des Wirtes können hypervirulente GAS-Klone
entstehen. Dies geschieht häufig durch Mutationen der für das Zweikomponentensystem
CovR/S kodierenden Gene covS und covR. Dies geht oft mit Verlust der Sekretion der
Protease SpeB einher. In Paper II wird gezeigt, dass hypervirulente GAS Stämme die
Sekretion von Interleukin (IL)-8 und IL-18 durch humane monozytäre Zellen supprimieren.
Dieser Phänotyp wurde durch die Initiator-Caspase-8 vermittelt. Deletion des Zytolysins SLO
in einem Stamm mit funktionalem CovR/S führte außerdem zu erhöhter Sekretion von IL-1β
und IL-18 durch infizierte DCs. In 67 sequenzierten GAS Isolaten aus NSTI Patienten konnten 28 potenziell inaktivierende Mutationen von covS oder covR gefunden werden. Allerdings konnten im Plasma der Patienten keine Unterschiede der systemischen Konzentrationen von IL-8 und IL-18 festgestellt werden.
GAS Patientenisolate zeigen oft einen gemischten Phänotyp, bestehend aus SpeB positiven
(SpeB+) und SpeB- Klonen. Irreversibler Verlust der Sekretion von SpeB wird oft durch
Mutationen in regulatorischen Elementen (CovR/S, RopB) verursacht, welche mit
Hypervirulenz verbunden sind. In Paper III wird gezeigt, dass die Wirtsumgebung zu einem
transienten Verlust der Sekretion von SpeB durch GAS führt. Inflammation des Gewebes,
Einwanderung von neutrophilen und neutrophile Degranulation korrelierten mit dem
vermehrten auftreten SpeB- GAS Klone. Aus Gewebe isolierte GAS exprimierten SpeB,
während sie dieses jedoch nicht sekretieren. Von Neutrophilen produzierte reaktive
Sauerstoffspezies waren der Hauptfaktor, welcher zum Verlust der SpeB Sekretion durch GAS führte. Außerdem verursachten hypervirulente SpeB- Klone exzessive Degranulierung von Neutrophilen und konnten intrazellulär replizieren
Effects of Poloxamer 188 on Direct Mitochondrial Protection in Isolated Mitochondria after Ischemia Reperfusion Injury in Rat Isolated Hearts
Get PDFWith high prevalence and mortality, myocardial infarction constitutes a social and economic burden in Germany and worldwide. Current guidelines for MI treatment require prompt reperfusion to salvage heart tissue and minimize short- and long-term complications. However, there are currently no treatments available to attenuate reperfusion injury. Ischemic as well as pharmacological post-conditioning have been identified as important clinical strategies to improve outcome. Membrane stabilizers, like Poloxamer 188 (P188), have been shown to improve myocardial ischemia reperfusion (IR) injury and mitochondrial function but have not yet been proven to directly offer mitochondrial protection. Mitochondrial function is crucial for cardiomyocyte function, and mitochondrial dysfunction plays an important role in myocardial injury.
In this study, hearts from 79 Sprague Dawley rats were isolated and perfused ex-vivo with oxygenated Krebs Buffer for 20 min before 30 min of no-flow ischemia. Hearts were reperfused for 10 min with Krebs buffer or 1 mM P188. Cardiac mitochondria were isolated with 1 mM P188 vs 1 mM polyethylene glycol (PEG) vs vehicle by differential centrifugation. Mitochondrial function was assessed as adenosine triphosphate (ATP) synthesis, oxygen consumption and calcium retention for complex I and II substrates of the respiratory chain.
An improvement of myocardial function with 10 min P188 post-conditioning could not be shown. Direct mitochondrial protection of P188 or PEG could not be observed in this model either. Further research is needed to ascertain whether P188 has a direct protective effect on mitochondria and, if so, on what pathways of IR injury it acts.Mit einer sehr hohen Prävalenz und Mortalität stellt der Myokardinfarkt in Deutschland und weltweit eine hohe gesellschaftliche und finanzielle Belastung dar. Die aktuellen Leitlinien fordern eine schnellstmögliche Reperfusion, um ischämisches Gewebe zu retten und Kurz- und Langzeitkomplikationen zu vermindern. Allerdings gibt es bisher keine Behandlungsmöglichkeiten des sekundären Reperfusionschadens.
Ischämische und pharmakologische Post-Konditionierung gelten jedoch als wichtige Strategien um das Outcome nach Ischämie-Reperfusions- (IR) schaden zu verbessern. Membranstabilisierende Moleküle, wie Poloxamer 188 (P188), verbessern in Studien die myokardiale und mitochondriale Funktion. Bisher konnte jedoch noch kein direkter Schutz des Mitochondriums nachgewiesen werden. Mitochondriale Funktion ist vor allem in Zellen mit hohem Energieumsatz, wie den Kardiomyozyten, unverzichtbar und die mitochondriale Dysfunktion spielt eine große Rolle bei der Entstehung des myokardialen Schadens.
Für diese Studie wurden Herzen aus 79 männlichen Sprague Dawley Ratten isoliert. Die Herzen wurden ex-vivo mit oxygenierter Krebs-Lösung für 20 min perfundiert, bevor eine 30-minütige Ischämie induziert wurde. Die Herzen wurden anschließend für 10 min mit Krebs Lösung (KL) oder 1 mM P188 in KL reperfundiert. Die kardialen Mitochondrien wurden mit 1 mM P188 vs 1 mM Polyethylenglycol (PEG) vs Trägersubstanz mittels Differenzialzentrifugation isoliert. Die mitochondriale Funktion wurde als Adenosintriphosphat (ATP) Synthese, Sauerstoffverbrauch und Calcium-Retention für Komplex I und II der Atmungskette bestimmt.
Es konnte keine Verbesserung der myokardialen Funktion mit 10 min P188 Post-Konditionierung gezeigt werden. Direkter Schutz der Mitochondrien mit P188 konnte in diesem Modell ebenfalls nicht nachgewiesen werden. Weitere Forschung ist notwendig, um zu ermitteln ob P188 einen direkten protektiven Effekt auf Mitochondrien hat und, wenn ja, an welchem Pfad des IR Schadens es angreift
Quantitative Analyse der Phosphorylierung verschiedener Proteinkinasen in Abhängigkeit von der Renin-Expression
Get PDFInhalt der Arbeit war die quantitativen Analysen des Vorkommens verschiedener
Proteinkinasen (AMPK, ERK 1/2, Akt und mTOR) insgesamt und in phosphorylierter Form in
H9c2 Zellen in Abhängigkeit der Expression von Renin. Da entsprechende Kinasen durch
Phosphorylierung aktiviert werden, gilt die Ratio von phosphorylierter zu unphosphorylierter
Proteinkinase als Maß für die Aktivität der jeweiligen Kinase. Die Quantitative Analyse
erfolgte semiquantitativ mittels Westernblot. Die Quantifizierung der Expression der
jeweiligen Renintranskripte erfolgte mittels real-time RT-PCR. Zusätzliche erfolgten
Stimulationsexperimente in der Zellkultur, von welchem eine Aktivierung der zu
untersuchenden Proteinkinasen zu erwarten ist, zwecks Verifikation der Sensitivität und
Spezifität der Antikörperbindung. Die Analysen wurden mit H9c2-Zellen durchgeführt,
welche das verkürzte Renin-Isotranskript ohne Intronsequenz 1A (Renin E2-9), mit
Intronsequenz 1A (ReninE1A-9) und das unverkürzte Renin-Isotrankript (ReninE1-9)
überexprimierten. In Abhängigkeit der Überexpression des jeweiligen Renintrankriptes
zeigten sich signifikante Unterschiede der Ratio der Phosphorylierung der verschiedenen
Proteinkinasen Die Arbeit zeigt, dass H9c2-Zellen, welche das Tanskript RenE1A-9 und
RenE2-9, jedoch nicht RenE1-9 überexprimierten, eine erhöhte Ratio der Phosphorylierung
(S473) für Akt (p-Value: < 0,05%) im Vergleich zu den Kontrollzellen aufwiesen. Für mTOR
zeigte sich ebenfalls eine Erhöhung der Ratio für die Phosphorylierungsstelle S2448 jedoch,
bedingt durch die erhöhte Varianz, mit Verfehlung des Signifikanzniveaus mit einem p-Value
von 0,066 und 0,051 (für jeweils RenE2-9 und RenE1A-9). Die Phosphorylierung an der Stelle
S2481 ließ sich aufgrund der geringen Antikörperbindung nur schwer quantifizieren,
signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Zellreihen (Kontrollzellen, RenE1A-9,
RenE2-9, RenE1-9) zeigten sich nicht. Für RenE1-9 überexprimierende H9c2-Zellen zeigten
sich hingegen keine signifikanten Unterschiede der Phosphorylierung beider
Phosphorylierungsstellen von mTOR im Vergleich zu den Kontrollen. H9c2-Zellen welche die
Renintranskripte RenE1A-9 und RenE2-9 überexprimierten Unterschieden sich hinsichtlich
der Ratio von pAMPK(Th172)/AMPK nicht von den Kontrollzellen. H9c2 Zellen, welche das
Reninranskript RenE1-9 überexprimierten zeigte im Vergleich zu den Kontrollzellen eine
signifikant erhöhte Ratio von pAMPK(Th172)/AMPK (p-Value < 0,05). Nur H9c2-Zellen,
welche das Renintranskript RenE1-9 überexprimierten wiesen eine erhöhte Ratio von pERK
1/2 (T202/Y204)/ERK 1/2 im Vergleich zu den Kontrollzellen auf (p-Value <0,01).
Der zweite Teil der Arbeit beschäftig sich mit der Auswirkung eines transienten Knockdowns
der Expression des cytosolischen Renintranskriptes durch si-RNA auf die Phosphorylierung
der jeweiligen Proteinkinasen (Akt, mTOR,, AMPK). Die Verifikation eines erfolgreichen
Knock-Downs erfolgte durch die quantitative RT-PCR-Analyse. Die Expression des
zytosolischen Renintrankriptes wurde durch Anoxie stimuliert. Lediglich H9c2-Zellen, welche
einem vorherigen Knock-Down ausgesetzt waren, jedoch nicht die Kontrollzellen ohne
Knock-Down, wiesen eine signifikant verminderte Ratio von pmTOR(S2448)/mTOR unter
Anoxie auf. Eine Erhöhung der Ratio von pAkt(S473)/Akt und pAMPK(Th172)/AMPK zeigte
sich Unabhängig von einem vorherigen Knock-Down nach Anoxie in H9c2-Zellen.
Zusammenfassend zeigen die Daten, dass eine Überexpression des verkürzten
Renintranskriptes, sowie eine kurzfristige Stimulation der Expression, ein metabolisches
Remodelling in H9c2-Zellen induziert. Der Phänotyp des metabolischen Remodellings zeigt
hierbei Übereinstimmungen mit dem sogenannten Warburg-Effekt insbesondere in
Anbetracht der Aktivierung der hier untersuchten Proteinkinasen. H9c2-Zellen, welche die
unverkürzte Version des Renintrankriptes überexprimierten, zeigten jene Veränderungen
nicht und ähnelten hierbei eher dem Phänotyp der Leervektor H9c2-Kontrollzellen. Im
Besonderem wiesen H9c2-Zellen mit Überexpression des sekretorischen Renins eine
Stimulation der ERK/AMPK-Signalkaskaden auf, welche als Folgeerscheinungen des
sekretorischen ,,RAS-signaling‘‘ interpretiert werden können
Potentiell inadäquate Medikation bei Patient*innen mit chronischer Nierenkrankheit sowie älteren Patient*innen
Get PDFHintergrund: Viele Patient*innen mit chronischer Nierenkrankheit (CKD) sind alt und haben
eine hohe Anzahl an Komorbiditäten und Medikamentenverordnungen. Aufgrund des Alters,
der eingeschränkten Nierenfunktion und der Polypharmazie kommt es bei diesen
Patient*innengruppen gehäuft zu unerwünschten Medikamentennebenwirkungen. Diese
Studie untersucht Prävalenz, Wirkstoffe und Prädiktoren von potenziell inadäquaten
Medikationen (PIM) bei Patient*innen mit CKD (PIM-K) und älteren Patient*innen (PIM-E).
Materialien und Methoden: Es wurden Medikationspläne von Patient*innen mit CKD der
GANI_MED-Querschnittsstudie auf PIM-K und PIM-E untersucht. PIM-K wurden auf Basis der
Verordnungsvorschriften der Fachinformationen definiert. PIM-E wurden auf Basis von
geriatrischen Verschreibungsempfehlungen definiert. Einbezogen wurden die BEERS
Criteria®, der PRISCUS-Liste und die FORTA-Liste. Es wurden Prävalenz, Wirkstoffe und
Prädiktoren von PIM-K und PIM-E bestimmt.
Ergebnisse: Es wurden 375 Patient*innen in die Studie aufgenommen (Alter: 67,9 ± 13,5
Jahre; geschätzte glomeruläre Filtrationsrate (eGFR): 23,3 ± 18,6 mL/min/1,73m²; Anzahl der
Verordnungen 11,1 ± 4,7). Bei 44,5% aller Patient*innen mit CKD lag mindestens eine PIM-K
vor. Bei 43,2% bis 79,0% aller älteren Patient*innen lag mindestens eine PIM-E vor. Als
Prädiktoren für PIM wurden eine hohe Anzahl an Verordnungen und eine eingeschränkte
eGFR bestimmt. Das Risiko für PIM-K war bei Patient*innen mit 10 oder mehr Verordnungen
um den Faktor 3,8 im Vergleich zu Patient*innen ohne Polypharmazie erhöht. Bei
Patient*innen mit einer eGFR <30 ml/min/1,73 m² war das Risiko für PIM-K um den Faktor
8,7 im Vergleich zu Patient*innen mit einer eGFR >60ml/min/1,73m² erhöht. Ältere
Patient*innen mit 10 oder mehr Verordnungen hatten 3,0 ± 1,7 PIM-E.
Schlussfolgerung: Polypharmazie, PIM-K und PIM-E kommen bei Patient*innen mit CKD und
älteren Patient*innen gehäuft vor und können zu unerwünschten Ereignissen führen. Bei der
Medikamentenverordnung ist eine individuelle Risiko-Nutzen-Abwägung für jeden
Patient*innen mit Rücksicht auf den bisherigen Medikamentenplan, das Alter und die
Nierenfunktion wichtig. Eine Reduktion der Anzahl der Medikamentenverordnungen und
gezieltes Verschreiben könnte die Ergebnisse von CKD-Patient*innen und älteren
Patient*innen verbessern
Langzeiteffekte der elektrischen Zahnbürste auf die orale Gesundheit anhand der SHIP-TREND Daten
Get PDFDerzeit gibt es begrenzt Daten über die langfristigen Auswirkungen der Verwendung von elektrischen Zahnbürsten auf die Mundgesundheit in der allgemeinen Bevölkerung. Ziel der Arbeit war es, in einer bevölkerungsbezogenen Kohortenstudie die Nutzung einer elektrischen Zahnbürste im Vergleich zu einer Handzahnbürste auf den Schweregrad der Parodontitis, die koronale Karieserfahrung und die Anzahl der fehlenden Zähne zu untersuchen.
Basierend auf 7-Jahres-Follow-up-Daten von 2214 Teilnehmern der Study of Health in Pomerania (SHIP-TREND) wurden die Effekte der elektrischen Zahnbürste mittels adjustierter linearer und ordinaler Regressionsmodelle dargestellt. Die ersten Untersuchungen fanden zwischen 2008 und 2012 statt (SHIP-TREND-0), die erste Follow-up-Untersuchung zwischen 2016 und 2019 (SHIP-TREND-1). Da der Anteil der fehlenden Werte bei 50 % lag, wurden die fehlenden Werte mittels multipler Imputation vervollständigt, um eine Verzerrung der Ergebnisse zu vermeiden.
Bei der Untersuchung nach sieben Jahren hatten Anwender der elektrischen Zahnbürste niedrigere Medianwerte für die mittlere Sondierungstiefe (2,21 mm) und den mittleren klinischen Attachmentverlust (1,73 mm) als Anwender der Handzahnbürste (2,30mm; 1,96 mm). Es zeigten sich positive Auswirkungen der Nutzung einer elektrischen Zahnbürste bei der Nachuntersuchung auf Plaque, Blutungen bei der Sondierung und für die Anzahl der fehlenden Zähne, im Vergleich zur Handzahnbürste. Bei der Anzahl der fehlenden Zähne waren die Auswirkungen in der Gruppe im Alter von ≥50 Jahren stärker ausgeprägt als bei jüngeren Studienteilnehmern. Es wurden keine signifikanten Assoziationen der Nutzung einer elektrischen Zahnbürste mit der Anzahl der kariösen oder gefüllten Flächen (über alle als auch interdentale Flächen) festgestellt.
Zusammenfassend deutet die Gesamtheit aller in dieser Studie erhobenen Daten darauf hin, dass eine Empfehlung zur Verwendung von elektrischen Zahnbürsten in der zahnärztlichen Praxis zu einer langfristigen Förderung der Mundgesundheit beitragen könnte
The inhibition of pneumolysin-induced platelet destruction by an IgM/IgA-enriched polyvalent immunoglobulin preparation
Get PDFAcute respiratory distress syndrome (ARDS) ist eine gefürchtete Komplikation bei Patienten mit Pneumokokken-Pneumonien. Die Zerstörung von Thrombozyten durch Pneumolysin, das Haupttoxin der Pneumokokken, trägt vermutlich zur Entwicklung und dem Fortschreiten von ARDS bei. Eine Inhibition der Pneumolysin-induzierten Thrombozytenschädigung könnte daher eine unterstützende Therapie bei Patienten mit Pneumokokken-Pneumonien darstellen. Kandidaten für solch einen therapeutischen Ansatz sind polyvalente Immunglobulinpräparate. Eine experimentelle Studie zeigte kürzlich, dass ein IgG Immunglobulinpräparat (IVIG, 98 % IgG, CSL Behring) die Pneumolysin-induzierte Thrombozytenschädigung inhibieren kann. Eine klinische Studie wiederum zeigte kürzlich, dass ein mit IgM/IgA angereichertes Immunglobulinpräparat (trimodulin, 23 % IgM, 21 % IgA, 56 % IgG, Biotest AG) die Sterblichkeit bei Patienten mit schwerer Pneumonie senken kann.
Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurde in der vorliegenden Studie die Inhibition der Pneumolysin-induzierten Thrombozytenschädigung durch trimodulin untersucht und dabei die Wirksamkeit mit derer von IVIG verglichen.
Mittels Bestimmung der CD62P-Freisetzung (Durchflusszytometrie), der intrazellulären Ca2+-Freisetzung und der Thrombozytenlyse (Aggregometrie) wurden das Ausmaß und die Inhibition der Thrombozytenschädigung ermittelt. Anschließend wurde die Aufrechterhaltung komplexerer Thrombozytenfunktionen untersucht. Hierbei wurde die Viabilität der Thrombozyten (Viability assay) und die Fähigkeit der Thrombozyten, Poren zu verschließen (Transwell assay), untersucht. Im Vollblut wurde die Fähigkeit zur Thrombusbildung nachgewiesen (Flow chamber assay). Um aufzuzeigen, dass die Pneumolysin-Antagonisierung vermutlich auf Pneumolysin-spezifisches IgG zurückzuführen ist, wurde dieses in trimodulin und IVIG detektiert (Western blot). Darüber hinaus wurden die relativen Anti-Pneumolysin-IgG-Spiegel in IVIG mit einer Kohorte von Pneumoniepatienten und einer gesunden Kohorte verglichen.
Insgesamt zeigten beide Immunglobulinpräparate eine wirksame Inhibition der Pneumolysin-induzierten Thrombozytenschädigung in vitro. Somit sind trimodulin und IVIG vielversprechende Kandidaten für eine mögliche unterstützende Therapie von Patienten mit schwerer Pneumonie. Allerdings zeigte sich im Vergleich der beiden Substanzen trimodulin weniger potent als IVIG. Nur bei Konzentrationen mit dem gleichen finalen IgG-Gehalt (trimodulin 1,79 mg/ml und IVIG 1 mg/ml mit je 1 mg/ml IgG) zeigten die Immunglobulinpräparate eine ähnliche Wirksamkeit in der Inhibition der Pneumolysin-induzierten Thrombozytenschädigung. Dies deutet darauf hin, dass in polyvalenten Immunglobulinpräparaten IgG die Hauptkomponente für die Inhibition der Pneumolysin-induzierten Thrombozytenschädigung in vitro ist.Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a feared complication in patients
suffering from severe community-acquired pneumonia (sCAP). Pneumolysin-induced
platelet destruction likely contributes to the development of respiratory distress in
patients with pneumococcal sCAP. Hence, pneumolysin antagonization targeting the
inhibition of pneumolysin-induced platelet destruction may represent a supportive
therapeutic strategy in those patients. Promising candidates for such a therapeutic
approach are polyvalent immunoglobulin preparations. Recently, an immunoglobulin
preparation (IVIG, 98% IgG, CSL Behring) was shown to inhibit pneumolysininduced
platelet destruction. Moreover, the IgM/IgA-enriched immunoglobulin
preparation trimodulin (23% IgM, 21% IgA, 56% IgG, Biotest AG) was shown to
reduce mortality in patients with sCAP. This study put these clinical and experimental
findings into context and investigated the inhibition of pneumolysin-induced platelet
destruction by trimodulin and compared it to IVIG.
By determination of CD62P release (flow cytometry), free intracellular Ca2+ and
platelet lysis (aggregometry), the extent and inhibition of platelet destruction was
assessed. Afterwards, the maintenance of complex platelet functions, which are
likely to be important in the prevention and resolution of pulmonary vascular leakage,
was investigated. The maintenance of platelet viability (viability assay) and the
platelets’ pore-sealing capacity (transwell assay) were demonstrated. In whole blood,
the maintenance of thrombus formation under shear flow was shown (flow chamber
assay). To support the thesis that the pneumolysin antagonization is mainly due to
pneumolysin-specific IgG contained in the immunoglobulin preparations,
pneumolysin-specific IgG was detected in western blot. In addition, relative antipneumolysin
IgG levels in IVIG were compared to a cohort of pneumonia patients
and a healthy cohort.
Overall, both immunoglobulin preparations effectively inhibited pneumolysin-induced
platelet destruction in vitro and represent promising candidates for a potential
supportive therapy of pneumococcal sCAP patients. However, in comparison
trimodulin was less potent than IVIG. Only with an adjusted IgG content (trimodulin
1.79 mg/ml and IVIG 1 mg/ml) the immunoglobulin preparations showed similar
efficacy. This indicates that in polyvalent immunoglobulin preparations, IgG is the
main component for inhibition of pneumolysin-induced platelet destruction in vitro
Establishing Normative Values for Acromion Anatomy: A Comprehensive MRI-Based Study in a Healthy Population of 996 Participants
Get PDFShoulder pain is a common issue often linked to conditions such as subacromial impingement or rotator cuff lesions. The role of the acromion in these symptoms remains a subject of debate. This study aims to establish standardized values for commonly used acromion dimensions based on whole-body MRI scans of a large and healthy population and to investigate potential correlations between acromion shape and influencing factors such as sex, age, BMI, dominant hand, and shoulder pain. The study used whole-body MRI scans from the Study of Health in Pomerania, a German population-based study. Acromion index, acromion tilt, and acromion slope were measured. Interrater variability was tested with two independent, trained viewers on 100 MRI sequences before actual measurements started. Descriptive statistics and logistic regression were used to evaluate the results. We could define reference values based on a shoulder-healthy population for each acromion parameter within the 2.5 to 97.5 percentile. No significant differences were found in acromion slope, tilt, and index between male and female participants. No significant correlations were observed between acromion morphology and anthropometric parameters such as height, weight, or BMI. No significant differences were observed in acromion parameters between dominant and non-dominant hands or stated pain intensity. This study provides valuable reference values for acromion-related parameters, offering insight into the anatomy of a healthy shoulder. The findings indicate no significant differences in acromion morphology based on sex, weight, BMI, or dominant hand. Further research is necessary to ascertain the clinical implications of these reference values. The establishment of standardized reference values opens new possibilities for enhancing clinical decision making regarding surgical interventions, such as acromioplasty
Identification and functional characterization of multiple haemadins and an oligomeric decorsin in the Asian land leech Haemadipsa interrupta
Get PDFHaematophagous leeches rely on a broad variety of bioactive compounds to secure a sufficient blood meal from their vertebrate prey. Both the primary (platelet aggregation) and secondary (blood coagulation) haemostasis are the main targets of action. The platelet aggregation inhibitor decorsin was first described in the North American leech, Macrobdella decora Say, 1824, whereas the bivalent thrombin inhibitor hirudin was originally identified in the European medicinal leech, Hirudo medicinalis Linnaeus, 1758. Hirudin blocks both the catalytic site and the fibrinogen-binding site (exosite I) of thrombin. Haemadin of the Indian land leech Haemadipsa sylvestris Blanchard, 1894, is also a highly efficient bivalent thrombin inhibitor but blocks exosite II of thrombin. So far, only the archetypal form of haemadin from H. sylvestris has been purified and functionally characterized, and two putative haemadins have been identified in the salivary transcriptome of Haemadipsa interrupta Moore, 1835, a terrestrial leech inhabiting mainly the Malayan peninsula. Here, we describe the identification of ten additional putative haemadins in the transcriptomic data set of H. interrupta , first generated by another study. Furthermore, we identified a putative oligomeric decorsin, which represents the first finding of this anticoagulant in a haemadipsid leech. Both the putative decorsin and a selection of haemadins were expressed, purified, and functionally characterized. The putative haemadins displayed a broad spectrum of thrombin-inhibitory potencies, whereas the putative oligomeric decorsin was indeed a weak inhibitor of platelet aggregation
Effect of bedrock, tree size and time on growth and climate sensitivity of Norway spruce in the High Tatras
Get PDFTree growth is a multifaceted process influenced by various factors at different spatial and temporal scales, including intrinsic tree traits and environmental conditions. Climate factors have a significant impact on tree growth dynamics, while geological controls can also play a crucial role. However, our understanding of the interplay between these factors concerning tree growth is currently limited. This study focuses on Norway spruce ( Picea abies [L.] Karst.), one of the economically most important coniferous tree species in Europe, to investigate the interplay of growth, climate, and environment at the forest and corresponding treeline sites in the High Tatra Mountains of Slovakia. Specifically, we developed chronologies of tree-ring width (TRW) and late-wood density (MXD) for different tree size classes across two limestone and granitic sites. Growth rates of Norway spruce trees have been increasing in forests since the 1930s and from the 1950s at treelines. Growth rates were consistently higher on limestone bedrock compared to granitic bedrock conditions. Variability of radial growth is primarily driven by climate at both geological settings with trees on granitic bedrock displaying more pronounced responses to climatic variables. We observed weakening (non-stationarity) in climate signals over time and across all size classes in both geological settings. The magnitude of these effects is small, but varies across size classes, with larger trees generally displaying stronger climate sensitivities compared to smaller ones. Therefore, our findings accentuate the potential implications of geological settings, climate, and environmental factors on the absolute growth and growth dynamics of Norway spruce, highlighting the need for further research to fully understand and manage forest ecosystems in mountainous regions
Exploration der direkten und immun-modulatorischen Eigenschaften von Kaltem Atmosphärischem Plasma im Kontext tumor-assoziierter Makrophagen des Pankreaskarzinoms
Get PDFDie vorliegende Dissertation widmet sich der Untersuchung von „Kaltem Atmosphärischem Plasma“ (CAP) im Kontext Tumor-Assoziierter Makrophagen (TAM) des exokrinen Pankreas-karzinoms. TAM entwickeln unter dem Einfluss von Pankreaskarzinomzellen pro-tumoröse Eigenschaften wie Immunsuppression und Angiogenese und stellen somit eine potentielle therapeutische Zielstruktur in der Krebstherapie dar. Angesichts der begrenzten Wirksam-keit und schwerwiegender Nebenwirkungen herkömmlicher Therapien rücken immuntherapeutische Ansätze zunehmend in den Fokus der Forschung. CAP, auch als der „vierte Aggregatzustand“ bekannt, zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, chemische und physikalische Prozesse auf zellulärer Ebene zu beeinflussen, ohne das umliegende Gewebe zu schädigen. Die vorliegende Arbeit untersucht die pro-tumoröse Aktivierung von Makrophagen durch Tumorzellen des Pankreaskarzinoms. Darüber hinaus wird analysiert, ob der Einsatz von CAP eine pro-tumoröse (M2-) Makrophagenaktivierung unterbinden und darüber hinaus eine anti-tumoröse (M1-) Makrophagenaktivierung induzieren kann. Im ersten Teil dieser Arbeit "Macrophage Polarization by Pancreatic Cancer Cells – A Model for Studying Tumour-promoting Macrophages" (Anti Cancer Research - 2019) wurde ein Tumor-Ko-Kultur-Model im maschinell bebrüteten Hühnerei (TUM-CAM) etabliert, welches die in-vivo Untersuchung von TAM ermöglicht. Die Ergebnisse zeigten, dass murine Pankreaskarzinomzellen eine Differenzierung von Makrophagen in die pro-tumorösen Subtypen M2d und M2c induzieren, was zu verstärkter Angiogenese und Tumorwachstum führt. Diese Erkenntnisse unterstreichen das Potential von TAM als Zielstruktur für immunmodulierende Krebstherapien beim Pankreaskarzinom. Zudem wurden unbeschriebene zellmorphologische Phänomene zur Erkennung des Differenzierungsstatus von Makrophagen in vitro et in vivo gewonnen, was eine wertvolle Erkenntnis für Arbeitsgruppen darstellt, die mit der Makrophagenzellreihe RAW264.7 arbeiten. Die Ergebnisse der zweiten Forschungsarbeit, "Murine Macrophages Modulate Their Inflammatory Profile in Response to Gas Plasma-Inactivated Pancreatic Cancer Cells" (Cancers - 2021), legen nahe, dass der Einsatz von CAP die Differenzierung von Makrophagen zum pro-tumorösen M2-Typ hemmt, die Entwicklung von anti-tumorösen M1-Makrophagen fördert und das Zytokinprofil von Pankreaskarzinomzellen und TAM potentiell therapeutisch moduliert. CAP führte zu einer signifikanten Reduktion der Tumormasse, induzierte in PDA Zellen Apoptose und hemmte das infiltrative Wachstum.
Die direkten anti-tumorösen Effekte, die Hemmung der M2-Differenzierung der TAM und eine pro-inflammatorische Aktivierung der Makrophagen sprechen für die direkten und immun-modulatorischen anti-tumorösen Eigenschaften von CAP. Kaltes Atmosphärisches Plasma als adjuvante Therapieoption des Pankreaskarzinoms könnte zu einem verlängertem rezidiv-freien Überleben und Prognoseverbesserung führen, was es in Klinischen Studien zu erforschen gilt