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Zerebrale kavernöse Malformationen: Von der Identifizierung von Strukturvarianten zur iPSC-basierten Modellierung der Pathogenese
Get PDFZerebrale kavernöse Malformationen (CCMs) sind Gefäßfehlbildungen im Gehirn oder Rückenmark und können sich klinisch aufgrund einer erhöhten Blutungsbereitschaft mit Kopfschmerzen, Gefühls- und Sprachstörungen bis hin zu Krampfanfällen äußern. Sie treten sporadisch oder im Rahmen einer autosomal-dominant erblichen Form auf. Kausale Sequenzveränderungen sind dabei in den drei Genen CCM1, CCM2 und CCM3 bekannt. Die Detektionsrate für pathogene Varianten ist mit bis zu 60 % für sporadische Fälle und mit weit über 90 % für familiäre Fälle sehr hoch. Während Genpanel-Analysen sehr verlässlich Einzelnukleotidveränderungen, kleine Insertions- und Deletionsvarianten sowie Kopienzahlveränderungen detektieren können, werden komplexe Strukturvarianten oder Veränderungen in nicht-kodierenden Regionen kaum erfasst. Diese rücken jedoch für die bisher genetisch unaufgeklärten Fälle immer mehr in den Fokus des Interesses. Diese Arbeit adressiert daher zum einen die Identifizierung neuer Strukturvarianten und deren funktionale Interpretation im Kontext der CCM-Erkrankung.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist der erstmalige Nachweis einer interchromosomalen Insertion bei einem CCM-Patienten gelungen. Die unbalancierte Insertion genomischen Materials von Chromosom 1 in die kodierende Region des CCM2-Gens konnte durch die Verbindung von bioinformatischen Auswertestrategien der Next Generation Sequencing-Genpanel-Daten, molekularzytogenetischen Analysen und einer molekularen Bruchpunktkartierung genau charakterisiert werden. Die Identifikation einer weiteren Strukturvariante, einer Deletion des Transkriptionsstarts von CCM1, verdeutlichte die Herausforderungen bei der Bewertung von Veränderungen in nicht-kodierenden Genbereichen. Für eine eindeutige Klassifikation der Variante wurden daher funktionale Analysen durchgeführt, die auf einer CRISPR/Cas9-vermittelten Nachbildung der Deletion in iPSCs und der anschließenden Differenzierung in Endothelzellen beruhte. Damit konnte gezeigt werden, dass die Deletion zu einem Verlust der CCM1 mRNA- und Proteinexpression führt. Zudem wurde in den differenzierten Endothelzellen eine für die CCM-Pathogenese charakteristische Deregulation von KLF2, THBS1, NOS3 und HEY2 beobachtet. Schließlich war es auf Basis dieser in vitro-Analysen möglich, die Variante entsprechend den ACMG-Richtlinien als wahrscheinlich pathogen zu bewerten und somit die molekulare CCM-Diagnose zu sichern.
Die Verbindung des CRISPR/Cas9-Systems mit iPSCs ist nicht nur für die Variantenbewertung von großem Nutzen, sondern bietet auch das Potential zum besseren Verständnis von Krankheitsmechanismen. Ein weiterer Fokus der vorliegenden Arbeit lag daher auf der Etablierung und Verwendung iPSC-basierter Zellkulturmodelle für die CCM-Modellierung. Zunächst ist es gelungen, mehrere iPSC-Linien mit einer kompletten CRISPR/Cas9-vermittelten CCM1-, CCM2- oder CCM3-Inaktivierung zu generieren. Diese wurden anschließend für die Differenzierung in hBMEC-ähnliche Zellen und innovative dreidimensionale vaskuläre Organoide verwendet. In diesen Systemen konnte beispielsweise eindrücklich eine tumorähnliche Proliferation CCM3-defizienter Endothelzellen nachvollzogen werden, die nur in Kontakt mit Wildtyp-Zellen auftrat. RNA-Sequenzierungen in einem CCM1-basierten Knockout-Modell konnten darüber hinaus die Rolle von CCM1 als Endothel-spezifisches Suppressorgen stärken. Die im Rahmen der Arbeit etablierten Systeme werden zukünftig für weitere Fragestellungen der CCM-Pathogenese wie der endothelialen Barrierestörung eingesetzt und stellen darüber hinaus sehr gut geeignete Plattformen für die effektive Entwicklung dringend benötigter therapeutischer Ansätze dar.Cerebral cavernous malformations (CCMs) are vascular lesions in the brain or spinal cord. Due to an increased tendency to bleed, they can lead to headaches, sensory and speech disturbances, and even seizures. They occur sporadically or as an autosomal dominant inherited form. Causative sequence changes can be found in the three genes CCM1, CCM2, and CCM3. The detection rate for pathogenic variants is very high, up to 60 % for sporadic cases and over 90 % for familial cases. While gene panel analyses can reliably detect single nucleotide variants, small insertions or deletions, and copy number variation, complex structural variants or alterations in non-coding regions are hardly detected. However, they may explain a part of the missing heritability in CCM disease. This work, therefore, addresses the identification of new structural variants and their functional interpretation in the context of CCM disease.
In this work, the first interchromosomal insertion in a CCM patient could be identified. The unbalanced insertion of genomic material from chromosome 1 into the coding region of the CCM2 gene could be precisely characterized by combining bioinformatic analyses of the next-generation sequencing gene panel data with molecular cytogenetics and molecular breakpoint mapping. The identification of another structural variant, a CCM1 transcription start site deletion, highlighted the challenges of classifying variants in non-coding gene regions. Functional analyses based on CRISPR/Cas9-mediated mimicking of the deletion in iPSCs and their differentiation into endothelial cells were therefore performed to unambiguously classify the variant. It was demonstrated that the deletion led to the loss of CCM1 mRNA and protein expression. Furthermore, the differentiated endothelial cells showed characteristic deregulation of KLF2, THBS1, NOS3, and HEY2. Finally, based on these in vitro analyses, it was possible to classify the variant as likely pathogenic according to the ACMG guidelines and thus to confirm the molecular CCM diagnosis.
The combination of the CRISPR/Cas9 system with iPSCs is not only of great benefit for variant classification but also holds the potential for a better understanding of disease mechanisms. Therefore, another focus of this work was to establish and use iPSC-based cell culture systems for CCM modeling. First, several iPSC lines with complete CRISPR/Cas9-mediated inactivation of CCM1, CCM2, or CCM3 could be generated. They were used for differentiation into hBMEC-like cells and innovative three-dimensional vascular organoids. In these systems, for example, a tumor-like proliferation of CCM3-deficient endothelial cells could be impressively recapitulated, which only occurred in contact with wild-type cells. RNA sequencing analyses in a CCM1-based knockout model further supported the role of CCM1 as an endothelium-specific suppressor gene. The systems established in this work will be used to address further aspects of CCM pathogenesis, such as endothelial barrier dysfunction, and are also highly suitable platforms for the effective development of urgently needed therapeutic approaches
Follow-up von Patienten mit Rekonstruktion des palmaren und dorsalen skapho-lunären Bandapparates nach Henry
Get PDFChronische Verletzungen des SL-Bands mit resultierender Instabilität des Karpus können zu progredienter Arthrose führen und im karpalen Kollaps münden. Über die Behandlung von akuten Rupturen des SL-Bandkomplexes als auch in Hinblick auf die Behandlung eintretender degenerativer Veränderungen besteht weitgehend Konsens. Für die chronische Verletzung des SL-Bands vor Eintritt degenerativer Veränderungen existiert ein solcher bisher nicht. Ein Nachweis für ein überlegenes Verfahren, das mit hoher Sicherheit die Entwicklung des karpalen Kollaps verhindert, konnte bislang nicht erbracht werden. Die in den vergangenen Jahren gebräuchlichsten Verfahren der Tenodesen modifiziert nach Brunelli (24; 181), insbesondere die 3LT-Modifikation nach Garcia-Elias (61), zeigten keinen anhaltend reproduzierbaren Therapieerfolg und stehen im Fokus der Diskussion. Eine neuere Variante der Tenodese-Bandplastiken stellt unter anderem das 2012 von Henry (77) beschriebene Operationsverfahren dar. Es adressiert neben einer Restauration der Skaphoidachse sowohl den dorsalen, biomechanisch stabileren, als auch, im Gegensatz zu den älteren Verfahren, den palmaren Aspekt des SL-Gelenks.
Ziel der vorliegenden Studie ist es, Anwendbarkeit und therapeutischen Nutzen des Verfahrens nach Henry (77) in Form einer Beobachtungsstudie zu untersuchen und in einen Kontext zu vorhandenen Ergebnissen anderer Verfahren zu bringen.
Von 40 Patienten, die im Zeitraum von Januar 2017 bis Oktober 2018 im Unfallkrankenhaus Berlin mit dieser Operationstechnik behandelt wurden, konnten 36 Patienten nachuntersucht und 34 in die Auswertung eingebunden werden. Zum Nachuntersuchungszeitpunkt lag die Operation mindestens 1 Jahr zurück. Erfasst und ausgewertet wurden prä- und postoperativ die objektiv ermittelbare Funktionalität des Handgelenks – also Bewegungsumfänge und Kraft –, subjektive Parameter in Form von Fragebögen – Schmerz (VAS), subjektiv empfundene Einschränkungen (DASH/PRWHE) und Lebensqualität (EQ-5D) – und Röntgenbefunde des Verlaufes.
Durch die Operation konnte eine signifikante Reduktion der Schmerzen erreicht und eine Verbesserung der Funktion der Hand im Alltag hergestellt werden. Es verbleiben jedoch Einbußen des Bewegungsumfanges und der Griffkraft im Vergleich zur Gegenseite. Die röntgenologischen Ergebnisse zeigen, dass eine intraoperativ erreichte Optimierung der karpalen Winkel mittelfristig nicht erhalten, die skapho-lunäre Distanz jedoch vermindert werden konnten.
Die kurz- bis mittelfristigen Ergebnisse der SL-Bandrekonstruktion der Studie sind generell vielversprechend und mit denen anderer Autoren vergleichbar. Bewegungsumfang, Griffkraft, Schmerzlinderung und Funktionsverbesserung rangieren in vergleichbarer Höhe jener anderen Studien und erscheinen sogar tendenziell günstiger.
Der langfristige Nutzen der Technik bezüglich einer sich möglicherweise entwickelnden Arthrose erscheint kritisch. Um eine Einschätzung der langfristigen Wirksamkeit abgeben zu können, sind längere Nachbeobachtungszeiträume der Kohorte notwendig. Zur Verminderung statistischer Unsicherheiten sind größere Kohorten möglichst unter prospektivem Ansatz erforderlich
Die Beziehung zwischen kardiorespiratorischer Leistungsfähigkeit und rechtsventrikulärer Geometrie und Funktion
Get PDFBACKGROUND:
Lower cardiorespiratory fitness (CRF) is associated with an increased risk for cardiovascular disease. However, very little information is available about the association between lower CRF and right ventricular (RV) remodeling. We investigated the relationship between CRF and RV structure and function in a large, aging, and largely sedentary adult population–based cohort.
METHODS AND RESULTS:
We used cross-sectional data of 2844 subjects (1486 women; median age, 51 years; interquartile range, 40–62 years) from the population-based cohort SHIP (Study of Health in Pomerania) with echocardiography, of which 941 also had cardiac magnetic resonance imaging. We analyzed the associations of peak oxygen uptake with RV parameters determined by both imaging techniques using multivariable-adjusted linear regression models. In echocardiography, a 1 L/min lower peak oxygen uptake was associated with a 1.18 mm (95% CI, 0.66–1.71; P<0.001) smaller RV end-diastolic diameter and a 1.41 mm (95% CI, 0.90–1.92; P<0.001) narrower RV end-diastolic outflow tract diameter. Similarly, using cardiac magnetic resonance imaging measurements, a 1 L/min lower peak oxygen uptake was associated with a 23.5 mL (95% CI, 18.7–28.4; P<0.001) smaller RV end-diastolic volume, a 13.0 mL (95% CI, 9.81–16.2; P<0.001) lower RV end-systolic volume, and a 10.7 mL/beat (95% CI, 8.10–13.3; P<0.001) lower RV stroke volume.
CONCLUSIONS:
Our results indicate a significant association between CRF and RV remodeling. Lower CRF was associated with smaller RV chamber and lower RV systolic function, stroke volume, and cardiac output.Der Fokus der vorliegenden Studie lag auf der Untersuchung der Beziehung
zwischen CRF und RV-Struktur und Funktion in einer großen, bevölkerungsbasierten
Kohorte bestehend aus weitgehend körperlich inaktiven Erwachsenen. Damit
widmete sich diese Studie einer aktuellen Problemstellung, da die Bevölkerung
aufgrund des demographischen Wandels stets älter wird und der Prozentsatz an
körperlich inaktiven Erwachsenen bereits jetzt schon ein hohes Niveau erreicht hat
und zusätzlich bisher noch wenige Informationen für den RV-Umbau vorliegen.
Die Kohorte umfasste 2 844 Proband:innen aus zwei unabhängigen SHIP-Kohorten,
die eine CPET für die Bestimmung der VO2peak absolvierten.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Studie waren die beiden unterschiedlichen
bildgebenden Verfahren, die zur Bestimmung der RV-Struktur und Funktion
verwendet wurden. Alle Proband:innen erhielten eine Echokardiographie und 941
Proband:innen zusätzlich eine cMRT.
Die Ergebnisse, zusammengefasst in Abbildung 6, zeigen letztendlich, dass eine
geringere CRF mit einer kleineren Kammergröße und einer geringeren systolischen
Funktion, einem geringeren Schlagvolumen und einer geringeren Herzleistung des
rechten Herzens verbunden ist.
Dieser Zusammenhang könnte die zuvor beschriebene altersbedingte Abnahme der
Herzgröße erklären, wobei der bewegungsarme Lebensstil der meisten Personen
während des gesamten Lebens und der Alterungsprozess die wichtigsten Beiträge
hierzu sein könnten.
Diese Daten unterstützen somit die Idee, dass reduzierte VO2peak-Werte eine
Kombination aus körperlicher Inaktivität, Atrophie des Herzens und
Alterungsprozessen sind.
Weitere Studien sind jedoch erforderlich, um die Mechanismen dieser
Veränderungen für eine mögliche therapeutische Nutzung im Detail zu identifizieren
und mehr Informationen über die klinische Relevanz des rechten Ventrikels zu
entwickeln, möglicherweise auch in verschiedenen Ethnien
Evaluation eines bioresorbierbaren subakromialen Abstandshalters (OrthoSpace® InSpaceTM) zur Behandlung von irreparablen Rotatorenmanschettenrupturen
Get PDFGegenwärtig existieren noch keine Therapieempfehlungen für die zu wählende Operationsmethode bei irreparablen massiven Rotatorenmanschettenrupturen.
Ziel dieser Studie war es, die allgemeine Verbesserung der Schulterfunktion und Schmerzlinderung nach Behandlung von Patienten mit massiven Rotatorenmanschettenrissen mit dem OrthoSpace ® InSpaceTM Schulterballon zu bewerten. Realisiert wurde dies durch die Bestimmung der Veränderung des Total Constant-Murley Score sowie der Akromio-Humeralen-Distanz prä- und postoperativ. Zusätzlich wurde der postoperative Zustand der Schulter durch die Erhebung des ASES Score ergänzt. Die Berücksichtigung der patho-morphologischen Ausgangssituation erfolgte anhand der Einteilung der Rotatorenmanschettenläsionen nach Patte und Thomazeau.
23 Patienten, die in der Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie der Universitätsmedizin Greifswald eine Ballon Implantation erhielten, konnten retrospektiv für die Studie rekrutiert werden. Die Männer waren anzahlmäßig den Frauen im Patientenkollektiv überlegen, die Altersverteilung war dafür annähernd gleich. Die Nachuntersuchungen fanden im Durchschnitt 24 Monate nach dem operativen Eingriff statt und stellen somit einen mittleren Therapieverlauf dar.
Der alters- und geschlechtsadaptierte Total Constant-Murley-Score verbesserte sich signifikant hinsichtlich des Mittelwertes von 55,5 Punkten auf 85,2 Punkten. 12 Patienten konnten postoperativ der Kategorie „Ausgezeichnet“ zugeteilt werden. Die Parameter der Kraftmessung stagnierten im arithmetischen Mittelwert, in allen anderen Kategorien konnten deutlichere Steigerungen verzeichnet werden. Der subakromiale Abstand bestimmt mittels Röntgen, stieg durchschnittlich von pathologischen 5,9 mm auf physiologische 8,6 mm. Der Mittelwert des postoperativen ASES Score beträgt in dieser Studie circa 87,3 von 100 möglichen Punkten. Ein exzellentes Ergebnis wurde von 21 erreicht, ein gutes Ergebnis zeigten 2 Patienten. Ein befriedigendes oder unbefriedigendes Ergebnis kam nicht vor. Die Ergebnisse der Studie zeigen eine signifikante Verbesserung der Schulterfunktion und Schmerzreduktion und damit einen mittelfristig validierten Erfolg des Verfahrens.
Schwachpunkte der Studie waren insbesondere die kurze Nacherfassungszeit, die geringe Anzahl der Studienteilnehmer und die Abwesenheit einer Kontrollgruppe. Dennoch decken sich die Resultate mit denen von anderen aktuellen Studien die eine längere Follow-up Zeit und größere Patientenkollektive verwendet haben
Persönlichkeitsschutz und Presseberichterstattung im deutschen und italienischen Recht
Get PDFDie Dissertation befasst sich mit dem Spannungsfeld von subjektivem Persönlichkeitsschutz und Pressefreiheit im deutschen und italienischen Recht. Neben einer umfassenden Bestandsaufnahme beider Rechtsordnungen, hinterfragt die Arbeit die jeweiligen nationalen Lösungen im Vergleich und überprüft diese auf deren Aktualität und Praktikabilität in der gegenwärtigen Medienwirklichkeit. Dafür untersucht die Autorin vor allem die einzelfallbezogene Abwägungspraxis, analysiert die jeweilige richterrechtliche Bildung von Abwägungskriterien auch in Hinblick auf den Einfluss und die jeweilige Berücksichtigung der Rechtsprechungen von EuGH und EGMR und evaluiert Notwendigkeit und Grad der Harmonisierung des Spannungsfelds.The dissertation deals with the tension between subjective protection of personality and freedom of the press in German and Italian law. In addition to a comprehensive stocktaking of both legal systems, the work scrutinizes the respective national solutions in comparison and examines their topicality and practicability in the current media reality. To this end, the author primarily examines the individual case-related balancing practice, analyzes the respective judicial formation of balancing criteria also with regard to the influence and the respective consideration of the case law of the ECJ and ECtHR, and evaluates the necessity and degree of harmonization of the area of tension.La tesi si occupa dell'area di tensione tra tutela giuridica soggettiva della personalità e libertà di stampa nel diritto tedesco e italiano. Oltre a fare un bilancio completo di entrambi i sistemi giuridici, il lavoro esamina le rispettive soluzioni nazionali a confronto e ne valuta l'attualità e la praticabilità nell'attuale realtà mediatica. A tal fine, l'autore esamina in primo luogo la prassi di bilanciamento relativa ai singoli casi, analizza la formazione giudiziaria dei criteri di bilanciamento anche in relazione all'influenza e alla rispettiva considerazione della giurisprudenza della CGUE e della Corte europea dei diritti dell'uomo e valuta la necessità e il grado di armonizzazione dell'area di tensione
Impact of proteostasis and the ubiquitin proteasome system on myeloid cell function in the CNS
Get PDFCellular protein homeostasis (proteostasis) maintains a functional proteome and thus proper cell function. Proteostasis is facilitated by the ubiquitin-proteasome system (UPS), an intracellular protein turnover machinery ensuring clearance of damaged, misfolded, old and/or unneeded regulatory proteins. This is particularly important in the central nervous system (CNS), where it is linked to neurodegeneration. Disruptions of the proteostasis systems cause the accumulation of misfolded proteins which are commonly seen in progressive neurodegenerative diseases also linked to neuroinflammation. Proper UPS function can protect cells from the accumulation of defective proteins, neurodegeneration and neuroinflammation. Furthermore, it has been found that loss of function mutations in the genes encoding UPS components are linked to systemic inflammation including neuroinflammation and/or neurodevelopmental disorders. Proteasome defects in patients suffering from these disorders cause decreased proteasome activity, accumulation of proteins, activation of proteotoxic stress responses and systemic inflammation. However, the molecular link between proteotoxic stress and the initiation of inflammatory signalling remained unclear. In Article 2, we summarized the importance of the UPS in immune cell proteostasis and function including activation of innate and adaptive immune responses. Although UPS function is notably important in innate immune signalling, the current understanding of the role of UPS in myeloid cell function in the CNS is limited. We also indicated the involvement of impaired UPS function in sterile systemic inflammation including neuroinflammation as well as tumour diseases and pathogen manipulation of immune cells.
To investigate the molecular link behind proteasome impairment and systemic inflammation in the brain, we focused on microglia cells as the only immune residents of the CNS. In Article 1, we used a pharmacological inhibitor called bortezomib which targets β5 and β5i/LMP7 subunit activities in standard proteasome (SP) and immunoproteasome (IP), respectively. We showed for the first time on the molecular level that inhibition of proteasome activity by bortezomib triggers the accumulation of ubiquitylated proteins, proteotoxic stress responses and innate immune signalling activation depending on the induced proteotoxic stress response called unfolded protein response (UPR) in murine microglia. In particular, activation of the inositol-requiring protein 1α arm of UPR upon bortezomib treatment leads to systemic inflammation as indicated by type I interferon (IFN) response.
IP enhance the proteolytic capacity of UPS by rapid clearance of proteins upon immune signalling activation. Microglia, like other immune cells, exhibit constitutive expression of IP as well as SP to maintain their cellular proteostasis. In Manuscript 3, we studied the particular impact of IP impairment on microglial cellular function. We showed accumulation of ubiquitin-modified proteins and activation of proteotoxic stress responses in IP-impaired mouse and human microglia models. Moreover, we identified possible IP substrates in microglia using β5i/LMP7 knockout mice as an IP deficiency model and, examined how IP deficiency affects microglia function. IP deficient microglia affected the ubiquitylation levels of proteins involved in multiple pathways such as immune responses, energy metabolism, cytoskeleton organisation, cell cycle and ribosome function. Based on the molecular analysis, we confirmed sterile activation of innate immune signalling mechanisms in IP impaired microglia. This is driven by the proteotoxic stress sensor protein kinase R (PKR). In addition, we were able to show that IP impairment altered levels of the microglial activation markers, which are also involved in motility, adhesion and phagocytosis of microglia.
In this thesis, we highlight that UPS function is necessary to maintain microglial proteostasis and, that impairment of proteasome activities triggers sterile inflammation in microglia via activation of proteotoxic stress responses. The described activation of innate immune signalling mechanisms in microglia upon proteasome impairment may be considered as new therapeutic targets for patients suffering from rare protesomapathies or other disorders linked to dysregulated immune signalling.Die zelluläre Proteinhomöostase (Proteostase) erhält ein funktionsfähiges Proteom und damit eine ordnungsgemäße Zellfunktion aufrecht. Die Proteostase wird durch das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) erleichtert, eine intrazelluläre Proteinumsatzmaschinerie, die die Beseitigung beschädigter, falsch gefalteter, alter und/oder nicht benötigter regulatorischer Proteine gewährleistet. Dies ist besonders wichtig im Zentralnervensystem (ZNS), wo es mit Neurodegeneration in Verbindung gebracht wird. Störungen des Proteostase-Systems verursachen die Anhäufung falsch gefalteter Proteine, die häufig bei fortschreitenden neurodegenerativen Erkrankungen beobachtet werden, die auch mit Neuroinflammation in Verbindung stehen. Eine ordnungsgemäße UPS-Funktion kann Zellen vor der Ansammlung defekter Proteine, Neurodegeneration und Neuroinflammation schützen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Funktionsverlust-Mutationen in den Genen, die UPS-Komponenten codieren, mit systemischer Entzündung, einschließlich Neuroinflammation und/oder neurologischen Entwicklungsstörungen, verbunden sind. Proteasom-Defekte bei Patienten, die an diesen Störungen leiden, verursachen eine verringerte Proteasom-Aktivität, eine Akkumulation von Proteinen, eine Aktivierung von proteotoxischen Stressreaktionen und eine systemische Entzündung. Der molekulare Zusammenhang zwischen proteotoxischem Stress und der Initiierung von Entzündungssignalen blieb jedoch unklar. In Artikel 2 haben wir die Bedeutung des UPS für die Proteostase und Funktion von Immunzellen zusammengefasst, einschließlich der Aktivierung angeborener und adaptiver Immunantworten. Obwohl die UPS-Funktion bei der Signalübertragung des angeborenen Immunsystems besonders wichtig ist, ist das derzeitige Verständnis der Rolle des UPS bei der myeloischen Zellfunktion im ZNS begrenzt. Wir zeigten auch die Beteiligung einer gestörten UPS-Funktion an sterilen systemischen Entzündungen, einschließlich Neuroinflammation, sowie Tumorerkrankungen und Pathogenmanipulation von Immunzellen.
Um die molekulare Verbindung hinter der Beeinträchtigung des Proteasoms und der systemischen Entzündung im Gehirn zu untersuchen, konzentrierten wir uns auf Mikrogliazellen als die einzigen Immunbewohner des ZNS. In Artikel 1 verwendeten wir einen pharmakologischen Inhibitor namens Bortezomib, der auf Aktivitäten der β5- und β5i/LMP7-Untereinheit im Standard-Proteasom (SP) bzw. Immunproteasom (IP) abzielt. Wir haben zum ersten Mal auf molekularer Ebene gezeigt, dass die Hemmung der Proteasomaktivität durch Bortezomib die Akkumulation von ubiquitylierten Proteinen, proteotoxische Stressreaktionen und die Aktivierung der angeborenen Immunsignalisierung in Abhängigkeit von der induzierten proteotoxischen Stressreaktion, der so genannten unfolded protein response (UPR), in murinen Mikroglia auslöst. Insbesondere die Aktivierung des Inositol-benötigenden Protein-1α-Arms von UPR bei Behandlung mit Bortezomib führt zu systemischer Entzündung, wie durch Typ-I-Interferon (IFN)-Antwort angezeigt wird.
IP verbessert die proteolytische Kapazität von UPS durch schnelle Clearance von Proteinen nach Aktivierung der Immunsignalisierung. Mikroglia zeigen wie andere Immunzellen eine konstitutive Expression von IP sowie SP, um ihre zelluläre Proteostase aufrechtzuerhalten. In Manuskript 3 untersuchten wir die besonderen Auswirkungen einer IP-Beeinträchtigung auf die Zellfunktion der Mikroglia. Wir zeigten die Akkumulation von Ubiquitin-modifizierten Proteinen und die Aktivierung proteotoxischer Stressreaktionen in IP-geschädigten Maus- und menschlichen Mikroglia-Modellen. Darüber hinaus identifizierten wir mögliche IP-Substrate in Mikroglia unter Verwendung von β5i/LMP7-Knockout-Mäusen als IP-Mangelmodell und untersuchten, wie IP-Mangel die Mikrogliafunktion beeinflusst. IP-defiziente Mikroglia beeinflussten die Ubiquitylierungsniveaus von Proteinen, die an mehreren Signalwegen wie Immunantworten, Energiestoffwechsel, Organisation des Zytoskeletts, Zellzyklus und Ribosomenfunktion beteiligt sind. Basierend auf der molekularen Analyse bestätigten wir die sterile Aktivierung von Signalmechanismen des angeborenen Immunsystems in IP-geschädigter Mikroglia. Angetrieben wird dies durch die proteotoxische Stresssensor-Proteinkinase R (PKR). Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass eine IP-Beeinträchtigung die Spiegel der Mikroglia-Aktivierungsmarker veränderte, die auch an der Motilität, Adhäsion und Phagozytose von Mikroglia beteiligt sind.
In dieser Arbeit heben wir hervor, dass die UPS-Funktion notwendig ist, um die Mikroglia-Proteostase aufrechtzuerhalten, und dass eine Beeinträchtigung der Proteasom-Aktivitäten eine sterile Entzündung in der Mikroglia durch die Aktivierung proteotoxischer Stressreaktionen auslöst. Die beschriebene Aktivierung von Signalmechanismen des angeborenen Immunsystems in Mikroglia bei Beeinträchtigung des Proteasoms kann als neues therapeutisches Ziel für Patienten angesehen werden, die an seltenen Protesomapathien oder anderen Störungen leiden, die mit dysregulierten Immunsignalen verbunden sind
Interinstitutionelle Behandlungspfade in der Palliativmedizin – eine strategische Simulation
Get PDFDurch den demografischen Wandel mit einer älter werdenden Bevölkerung ist zukünftig mit einem Inzidenzanstieg von progredienten, lebenslimitierenden Erkrankungen zu rechnen, der zu einem wachsenden Bedarf an palliativmedizinischer Versorgung in Deutschland führt. Damit verbundene Kos-tenanstiege erhöhen den wirtschaftlichen Druck auf politische Entscheidungsträger bei der Ressourcenallokation. Eine besonders große Herausforderung stellt dabei die flächendeckende Versor¬gung in ländlichen Regionen dar.
Was kostet spezialisierte Palliativversorgung in einer ländlichen Region wie Vorpom¬mern-Greifswald (VG)? Wie werden sich die Kosten entwickeln, wenn sich der Bedarf und die Versorgungsstruktur verändern? Aktuell liegen nur rudimentäre Daten über die Ausgaben für palliativmedizinische Versorgung in Deutschland vor. Fundierte Kenntnisse sind für den Ausbau eines kosteneffizienten Netzwerks allerdings unerlässlich. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Darstellung der Kosten für spezialisierte Palliativversorgung im Raum Vorpommern-Greifswald (VG) sowie die Prognose über die Kostenentwicklung bei Variation der beteiligten Einrich¬tungen (Normalstation, Palliativstation, Hospiz sowie SAPV zu Hause bzw. im (Kurzzeit-) Pflegeheim).
Durch eine retrospektive Studie vom 01.04.2013 bis 31.03.2014 wurden die Behandlungskosten von 464 Patienten mittels Sekun¬därdatenanalyse ausgewertet. Ferner wurden die Verweildauern in den Institutionen sowie deren Übergänge bestimmt. Mithilfe dieser Parameter erfolgten Simulationen mit dem Markov-Modell, die Prognosen über durchschnittliche Jahres-, Behandlungs- und Tageskosten für verschiedene Szenarien lieferten.
In den Simulationen mit variabler Mortalität übte die Restlebenszeit (RZ) neben den Tagessätzen zusätzlich Einfluss auf die Ergebnisse aus: Die Versorgung im Hospiz und auf der Palliativstation gingen mit einer kurzen RZ und folg¬lich geringeren Kosten einher. SAPV zu Hause und Therapien auf der Normalstation ließen die simulierten Jahreskosten durch eine lange RZ oder hohe Tageskosten ansteigen, im Pflegeheim war der Trend nicht eindeutig. Änderungen der Kapazitäten im KZP hatten nur einen mar¬ginalen Einfluss auf die Ausgaben.
Die durchschnittlichen Jahreskosten für spezialisierte palliativmedizinische Versor-gung lagen im Raum VG in der Basis-Simulation (BS) bei 7.814.430,47€. Bei alleiniger Versorgung auf der Normalstation stiegen sie bei variabler Mortalität im Vergleich dazu um das 18-Fache an. Existierte daneben zusätzlich eine Palliativstation, wurde der Kostenanstieg auf 24% gedrosselt und betrug 9.688.127,25€. Eine Reduktion der Plätze in der Akut-Klinik führte zu Einsparungen zwischen 52% und 57%. Die kombinierte Versorgung im Hospiz und auf der Palliativstation ging mit minimalen simulierten Jahreskosten von 2.590.943,67€ einher. Komplett ohne SAPV ließen sich die Ausgaben um durchschnittlich 22% senken und weiter um ca. 29%, wenn SAPV nur in der Häuslichkeit entfiel.
Die Ergebnisse änderten sich bei konstanter Mortalität. In allen Simulationen mit einheitlicher RZ zeigte sich SAPV – unabhängig davon, wo sie erfolgte – den anderen Institutionen ökonomisch überlegen. Eine ausschließliche SAPV ging mit den geringsten mortalitätsadjustierten Jahreskosten von 3.1711.387,99€ einher. Umgekehrt stiegen diese ohne SAPV bis zu 116% auf 16.863.368,85€ an. Die übrigen Szenarien zeigten ähnliche Trends im Vergleich zur variablen Mortalität. Bei alleiniger Versorgung auf der Normalstation stiegen die mortalitätsadjustierten Jahreskosten ebenfalls maximal an. Sie erhöhten sich im Vergleich zur BS allerdings we¬niger stark um 315% auf 32.427.040,75€. Dieser Zuwachs wurde durch eine zusätzliche Palliativstation ebenfalls auf 198% bzw. 23.314.102,25€ gedrosselt. Unter Reduktion der statio¬nären Kapazitäten waren Einsparungen zwischen 46% und 54% zu beobachten. Die Ausgaben lagen dann zwischen 3.573.443,09€ und 4.250.803,62€. Komplett ohne Akut-Krankenhaus sanken die mortalitätsadjustierten Jahreskosten weiter um 55% auf durchschnittlich 3.506.578,56€.
Hospitalisierung, vor allem ohne Palliativstation, führte somit auch bei konstanter RZ zu Kostenanstiegen. Die Betreuung im Hospiz ging mit Einsparungen einher. SAPV senkte die Aus¬gaben in der Simulation am meisten.
Zusammenfassend war die ambulante palliativmedizinische Versorgung in der Simu¬lation mit konstanter RZ im Hinblick auf einen möglichst kosteneffizienten Ressourceneinsatz den anderen Institutionen überlegen. Die Studie deckte allerdings auch auf, dass Verlegungen in stationäre Institutionen trotz SAPV notwendig waren. Die Gründe dafür sind zukünftig zu ermitteln – insbesondere in Hin¬blick auf die Frage, ob sie durch bedarfsgerechte Optimierung der Versorgung vermeidbar sind.
Kann SAPV zu Hause nicht gewährleistet werden, sind aus ökonomi¬scher und medizinischer Sicht alternative Strukturen wie SAPV im Pflegeheim oder eine Betreuung im Hospiz einer Akut-Klinik gegenüber zu bevorzugen. Stationäre Aufenthalte sollten, sofern sie unvermeidbar sind, nach Möglichkeit auf der Palliativstation erfolgen, mit möglichst zügiger Entlassung nach Hause, um dem Wunsch der meisten Patienten zu entsprechen, in der gewohnten häuslichen Umgebung in Würde und Selbstbestimmung zu sterben.Background: The aging society will lead to an increasing incidence of fatal diseases. Thus, the growing demand and cost of palliative care will put economic pressure on politics. In particular, it will be challenging to ensure comprehensive medical care in rural areas. However, decisions are frequently not based on evidence as economic data is scarce. This thesis aims to forecast future cost for specialized palliative care in Vorpommern Greifswald.
Method: We analyzed the existing treatment statistics and costs of 464 palliative patients in the General Ward (GW), Palliative Care Unit (PCU), Hospice (HOS) and Specialized Ambulant Palliative Care (SAPV)). These numbers have been extracted from the Data Pool of University Medicine Greifswald from 01.04.2013 to 31.03.2014 and have been analyzed from the funders’ perspective. A Markov-Model was used to predict the total cost.
Results: The daily average costs per patient for specialized palliative care amount to €252. By simulating a distribution of all patients to GW and PCU in equal parts the costs increase by 198%. Reducing the percentage of patients in PCU to 50% and GW to 10% leads to a cost reduction of 52%. Administering ambulant care exclusively via SAPV leads to the lowest cost rate of €106. Without SAPV the model predicts a cost increase of 107%. This number can be reduced to 72% if SAPV in nursing homes is included.
Conclusion: Hospitalization without PCU leads to a significant increase in costs. The biggest costs reduction is reached by SAPV in domestic care. Comprehensive domestic care without hospitalization would be cost optimal but not realistic due to different reasons. Consequently, effort has to be invested to create and develop conditions which allow more domestic care to reduce hospitalization, duration of hospital stays and costs for the funders
Foraging behavior, neuroanatomy and neuroplasticity in cursorial and stationary hunting spiders
Get PDFThe central nervous system (CNS) is the integration center for the coordination and regulation of
all body activities of animals and the source of behavioral patterns, behavioral plasticity and
personality. Understanding the anatomy and the potential for plastic changes of the CNS not only
widens the knowledge on the biology of the respective species, but also enables a more
fundamental understanding of behavioral and ecological patterns. The CNS of species with
different sensory ecologies for example, will show specific differences in the wiring of their CNS,
related to their lifestyle. Spiders are a group of mesopredators that include stationary hunting
species that build webs for prey capture, and cursorial hunting species that do not build capture
webs. These distinct lifestyles are associated with major differences in their sensory equipment,
such as size of the different eyes.
In this thesis, I aimed to answer if a cursorial mesopredator would change its behavior due to
different levels of perceived predation risk, and if this behavior would be influenced by individual
differences (chapter 1); how the visual pathways in the brain of the cursorial hunting jumping
spider Marpissa muscosa differs from that of the nocturnal cursorial hunting wandering spider
Cupiennius salei (chapter 2); to what degree the visual systems of stationary and cursorial hunting
spiders differ and whether CNS areas that process vibratory information show similar differences
(chapter 3); and finally if the CNS in stationary and cursorial hunting spiders shows different
patterns of neuroplasticity in response to sensory input and deprivation during development
(chapter 4).
In chapter 1, I found that jumping spiders adjust their foraging behavior to the perceived level of
risk. By favoring a dark over a light substrate, they displayed a background-matching strategy.
Short pulses of acute risk, produced by simulated bird overflights, had only small effects on the
behavior. Instead, a large degree of variation in behavior was due to among-individual differences
in foraging intensity. These covaried with consistent among-individual differences in activity,
forming a behavioral syndrome. Our findings highlight the importance of consistent amongindividual
differences in the behavior of animals that forage under risk. Future studies should
address the mechanisms underlying these stable differences, as well as potential fitness
consequences that may influence food-web dynamics.
In chapter 2, I found that the visual pathways in the brain of the jumping spider M. muscosa differ
from that in the wandering spider C. salei. While the pathway of the principal eyes, which are
responsible for object discrimination, is the same in both species, considerable differences occur
in the pathway of the secondary eyes, which detect movement. Notably, M. muscosa possesses
an additional second-order visual neuropil, which is integrating information from two different
secondary eyes, and may enable faster movement decisions. I also showed that the tiny posterior
median eye is connected to a first-order visual neuropil which in turn connects to the arcuate body
(a higher-order neuropil), and is thus not vestigial as suggested before. Subsequent studies should
focus on exploring the function of the posterior median eyes in different jumping spider species,
Foraging behavior, neuroanatomy, and neuroplasticity in cursorial and stationary hunting spiders
as they show considerable inter-specific size differences that may be correlated with a differing
connectivity in the brain.
In chapter 3, I described all neuropils and major tracts in the CNS of two stationary (Argiope
bruennichi and Parasteatoda tepidariorum) and two cursorial hunting spiders (Pardosa amentata
and M. muscosa). I found major differences in the visual systems of the secondary eyes between
cursorial and stationary hunting spiders, but also within the groups. A. bruennichi has specialized
retinula cells in two of the secondary eyes, which connect to different higher-order neuropils. P.
tepidariorum has only a single visual neuropil connected to all secondary eyes, and lacks
recognizable mushroom bodies. The neuroanatomy of CNS areas that process mechanosensory
information on the other hand, is remarkably similar between cursorial and stationary hunting
species. This suggests that the same major circuits are used for the processing of mechanosensory
information in both cursorial and stationary hunting spiders. Future studies on functional aspects
of sensory processing in spiders can build on the findings of our study.
In chapter 4, I found that developmental neuroplasticity in response to sensory input differs
between a cursorial (M. muscosa) and a stationary hunting spider (P. tepidariorum). While
deprivation of sensory input leads to a volume increase in several visual and mechanosensory
neuropils M. muscosa, neither sensory deprivation nor sensory enrichment had an effect on the
volume of neuropils in P. tepidariorum. However, exposure to mechanical cues during
development had an effect on the allometric scaling slope of the leg neuropils in both M. muscosa
and P. tepidariorum. Future studies should focus on the genetic and cellular basis of
developmental neuroplasticity in response to sensory input in order to explain the observed
patterns
Gründe für die Nichtteilnahme am landesweiten Mammographie-Screening Programm und deren Beeinflussbarkeit durch telefonische Beratung
Get PDFIn zwei populationsbasierten randomisierten Studien wurde untersucht, ob telefonische Beratung ein geeignetes Mittel zur Steigerung der Teilnahmequote am Mammographie-Screening-Programm ist. Es wurden die Gründe für eine Nichtteilnahme am Mammographiescreening von Nichtteilnehmerinnen quantitativ erfasst und bestimmt, inwiefern sich diese Gründe durch eine barriere-spezifische Beratung beeinflussen lassen.
Es konnte gezeigt werden, dass die telefonische Beratung ein geeignetes Mittel darstellt, die Teilnahmequote am Mammographie-Screening zu verbessern. Es existieren, außer individuellen Gründen, auch häufige spezifizierbare Gründe die von Nichtteilnehmerinnen genannt werden. Unter diesen ist die Teilnahme am sogenannten „grauen Screening“ der häufigste, der Frauen von einer Teilnahme am Programm abhält. Frauen, die angaben, die Einladung nicht erhalten zu haben oder den in der Einladung angegebenen Termin als unpassend ansahen, konnten am meisten von der telefonischen Beratung profitieren. Die Kenntnis dieser Gründe könnte in Zukunft helfen, im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit spezifische Vorbehalte zu adressieren und im Rahmen des Einladungsverfahrens eine bessere Akzeptanz der Screeninguntersuchung erzeugen. Eine weitere Möglichkeit, die Teilnahmequote zu steigern ist die Reduktion des grauen Screenings, wobei eine individuelle telefonische Beratung hierzu nicht geeignet ist
Nebenströme der Agrar- und Ernährungswirtschaft – vom Abfallprodukt zur wertvollen Ressource!?
Get PDFDie Nutzung von organischen Abfällen und Nebenströmen ist ein wichtiger Baustein für die Transformation zu einem nachhaltige(re)n Agrar- und Ernährungssystem. Die damit einhergehenden Kreislaufsysteme werden in der Literatur unter dem Begriff der Circular Bioeconomy diskutiert. Der Beitrag greift diese Diskussionen auf und liefert empirische Befunde aus der Raps- und Zuckerrübenproduktion, wo große Mengen an Nebenströmen speziell auf der Verarbeitungsstufe anfallen (z. B. Presskuchen, Extraktionsschrot, Rübenschnitzel, Melasse). Für diese organischen Stoffe haben sich unterschiedliche Verwertungspfade etabliert, sodass sie mittlerweile ein wichtiges Element der betrieblichen Wertschöpfung darstellen. Die Verwertung geschieht in beiden Bereichen durch intersektorale Vernetzungen, die sich je nach Wertschöpfungspotenzial und Lager‑/Transportfähigkeit der Biomasse über verschiedene Raumebenen erstrecken (lokal/regional, national, international). Ebenso spielen unternehmerische Merkmale wie auch der institutionelle Kontext eine Rolle bei der Nebenstromverwertung.The utilisation of organic waste and by-products is an important building block in transforming into a (more) sustainable agri-food system. The associated circular systems are discussed in the literature under the term circular bioeconomy. The article takes up these discussions, providing empirical evidence from the examples of rapeseed and sugar beet production, where large amounts of by-products are generated specifically at the processing stage (e.g. press cake, extraction meal, beet pulp, molasses). Different recycling pathways have been established for these organic materials; thus, they now represent an important element of businesses’ added value. In both areas, the valorisation occurs through inter-sectoral relations that may be spread over different spatial levels (local/regional, national, international), depending on the potential added value and storage or transport capability of the biomasses. Likewise, business-related characteristics and the institutional context play an important role in the valorisation of by-products