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a novel intrapulmonary therapeutic approach for the treatment of steroid-hyporesponsive severe asthma
No full textHintergrund: Schweres Asthma bleibt eine bedeutende gesundheitliche Herausforderung aufgrund seiner komplexen Immunpathologie und der Resistenz gegenüber Kortikosteroidtherapien. Die IL-33/ST2-Signalkaskade spielt eine entscheidende Rolle bei der Förderung von Atemwegsentzündungen und trägt zur Chronizität der Erkrankung sowie zur Steroid-Hyporesponsivität bei. IL-33, ein epithelialer Alarmin, löst durch Bindung an seinen Rezeptor ST2 eine Kaskade entzündlicher Reaktionen aus, die zur Aktivierung der MAPK/ERK- und NF-κB-Signalwege führt. Diese Signalwege verstärken nicht nur die Atemwegsentzündung, sondern verringern auch die Wirksamkeit von Kortikosteroiden. Während monoklonale Antikörper (mAbs) gegen ST2, wie Astegolimab, in klinischen Studien vielversprechende Ergebnisse zeigten, wird ihre therapeutische Anwendung durch hohe Produktionskosten, eine begrenzte Gewebepenetration und mögliche Immunogenität erschwert. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, zielte diese Studie darauf ab, eine neuartige Klasse von anti-ST2-Nanobodies mit verbesserter Gewebepenetration, erhöhter Stabilität und reduzierten systemischen Nebenwirkungen bei intrapulmonaler Verabreichung zu entwickeln.
Methoden: Eine hochaffine anti-ST2-Nanobody-Bibliothek wurde durch Immunisierung eines Kamels mit rekombinantem humanem ST2 und anschließender Selektion mittels Phagen-Display-Technologie erstellt. Die Nanobodies wurden hinsichtlich ihrer Bindungsspezifität und Affinität gescreent, wobei NB7 als vielversprechendster Kandidat identifiziert wurde. Funktionelle Tests wurden an primären humanen Lungenepithelzellen durchgeführt, um die Auswirkungen von NB7 auf die IL-33-induzierte Entzündungssignalisierung, die MAPK/ERK- und NF-κB-Aktivierung sowie die Zytokinsekretion, insbesondere IL-17 und IL-8, zu untersuchen. Zudem wurde geprüft, ob NB7 das GRα/GRβ-Gleichgewicht wiederherstellen und die Steroid-Hyporesponsivität umkehren kann. In vivo-Experimente wurden an einem murinen Modell für schweres Asthma durchgeführt, in dem NB7 intrapulmonal verabreicht wurde. Die Analyse umfasste Atemwegsentzündung, Schleimproduktion, Zytokinspiegel, Lungenmechanik und Steroidreaktivität, um die therapeutische Wirksamkeit von NB7 im Vergleich zu Astegolimab zu bewerten.
Ergebnisse: NB7 zeigte eine außergewöhnliche Bindungsspezifität und hohe Affinität für ST2 und hemmte effektiv die IL-33-induzierten Signalwege. In vitro führte die Behandlung mit NB7 zu einer signifikanten Reduktion der MAPK/ERK- und NF-κB-Aktivierung, was mit einer starken Unterdrückung der proinflammatorischen Zytokine IL-17 und IL-8 einherging. Bemerkenswerterweise stellte NB7 das GRα/GRβ-Gleichgewicht wieder her und kehrte die Steroid-Hyporesponsivität in primären Lungenepithelzellen um. In vivo führte die intrapulmonale Verabreichung von NB7 zu einer signifikanten Reduktion der Atemwegsentzündung, der Schleimüberproduktion und der proinflammatorischen Zytokinspiegel. Zudem verbesserte NB7 die Lungenmechanik und stellte die Steroidreaktivität mit reduzierter systemischer Exposition und geringeren Nebenwirkungen im Vergleich zu Astegolimab wieder her. Besonders hervorzuheben ist, dass NB7 eine überlegene Wirksamkeit bei der Minderung der Atemwegsentzündung und der Verbesserung der Kortikosteroidantwort bei einer niedrigeren Dosis als die monoklonale Antikörpertherapie zeigte.
Schlussfolgerung: Diese Studie beschreibt erstmals die Entwicklung und Evaluierung von anti-ST2-Nanobodies, die gezielt den IL-33-Rezeptor für die Behandlung von schwerem Asthma adressieren. Durch den Einsatz der Phagen-Display-Technologie wurde NB7 als hochwirksamer Nanobody identifiziert, der die ST2-Signalübertragung blockiert, Entzündungen reduziert und die Kortikosteroid-Sensitivität wiederherstellt. Die intrapulmonale Verabreichung von NB7 bietet eine lokal begrenzte Therapie mit überlegener Gewebepenetration und minimalen systemischen Nebenwirkungen, wodurch zentrale Einschränkungen aktueller monoklonaler Antikörpertherapien überwunden werden. Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von Nanobody-basierten Therapien als innovative Strategie zur Behandlung von schwerem Asthma und ebnen den Weg für weitere klinische Entwicklungen.Severe asthma remains a critical healthcare challenge due to its complex pathophysiology and poor response to corticosteroids. IL-33, a potent alarmin, plays a central role in promoting airway inflammation through its receptor, ST2. Targeting the IL-33/ST2 axis is emerging as a promising therapeutic strategy for severe asthma. While monoclonal anti-ST2 antibodies such as astegolimab show potential in severe asthma, their high cost, limited tissue penetration, and immunogenicity highlight the need for innovative alternatives. This study addresses these limitations by developing novel anti-ST2 nanobodies and evaluating their therapeutic potential through intrapulmonary delivery, which offers localized treatment with superior tissue penetration, reduced side effects, and enhanced efficiency. Mechanistic studies revealed that IL-33/ST2 signaling drives steroid hypo-responsiveness by activating MAPK/ERK and NF-κB pathways and disrupting the GRα/GRβ balance. To counteract these effects, we generated a high-affinity anti-ST2 nanobody library using phage display technology. NB7, the top-performing nanobody, demonstrated exceptional binding specificity and affinity for ST2. Functional evaluations in primary human lung epithelial cells confirmed NB7's ability to block ST2, reduced MAPK/ERK and NF-κB activation, and suppress key pro-inflammatory cytokines, including IL-17 and IL-8. Notably, NB7 restored the GRα/GRβ balance and reversed steroid hypo-responsiveness in vitro. In vivo, intrapulmonary delivery of NB7 demonstrated enhanced localized action, significantly reducing airway inflammation, mucus production, and cytokine levels, while improving lung mechanics and restoring steroid responsiveness with lower systemic exposure and side effects. NB7 demonstrated superior efficacy to astegolimab across multiple parameters at a lower dose. This research is the first to develop anti-ST2 nanobodies that specifically target the IL-33 receptor and evaluate their efficacy via intrapulmonary delivery compared to monoclonal antibodies. By addressing key limitations of existing therapies, this study offers a transformative and localized approach to improving the management of severe asthma
Invariant integration for prior-knowledge enhanced deep learning architectures
No full textIncorporating prior knowledge to Deep Neural Networks is a promising approach to improve their sample efficiency by effectively limiting the search space the learning algorithm needs to cover. This reduces the amount of samples a network needs to be trained on to reach a specific performance. Geometrical prior knowledge is the knowledge about input transformations that affect the output in a predictable way, or not at all. It can be built into Deep Neural Networks in a mathematically sound manner by enforcing in- or equivariance.
Equivariance is the property of a map to behave predictably under input transformations. Convolutions are an example for a translation-equivariant map, where a translation of the input results in a shifted output. Group-equivariant convolutions are a generalization achieving equivariance towards more general transformation groups such as rotations or flips. Using group-equivariant convolutions within Neural Networks embeds the desired equivariance in addition to translations.
Invariance is a closely related concept, where the output of a function does not change when its input is transformed. Invariance is often a desirable property of a feature extractor in the context of classification. While the extracted features need to encode the information required to discriminate between different classes, they should be invariant to intra-class variations, i.e., to transformations that map samples within the same class subspace. In the context of Deep Neural Networks, the required invariant representations can be obtained with mathematical guarantees by applying group-equivariant convolutions followed by globally pooling among the group- and spatial domain. While pooling guarantees invariance, it also discards information and is thus not ideal.
In this dissertation, we investigate the transition from equi- to invariance within Deep Neural Networks that leverage geometrical prior knowledge. Therefore, we replace the spatial pooling operation with Invariant Integration, a method that guarantees invariance while adding targeted model capacity rather than destroying information. We first propose an Invariant Integration Layer for rotations based on the group average calculated with monomials. The layer can be readily used within a Neural Network and allows backpropagating through it. The monomial parameters are selected either by iteratively optimizing the least-squared-error of a linear classifier, or based on neural network pruning methods.
We then replace the monomials with functions that are more often encountered in the context of Neural Networks such as learnable weighted sums or self-attention. We thereby streamline the training procedure of Neural Networks enhanced with Invariant Integration.
Finally, we expand Invariant Integration towards flips and scales, highlighting the universality of our approach. We further propose a multi-stream architecture that is able to leverage invariance to multiple transformations at once. This approach allows us to efficiently combine multiple invariances and select the best-fit invariant solution for the specific problem to solve.
The conducted experiments show that applying Invariant Integration in combination with group-equivariant convolutions significantly boosts the sample efficiency of Deep Neural Networks improving the performance when the amount of available training data is limited
Ein partizipativer Ansatz am Beispiel des Historytelling-Systems
No full textDie allgegenwärtige und für jeden verständliche Interaktion mit digitalen Technologien stellt eine der zentralen Herausforderungen für die Mensch-Computer-Interaktion-Forschung dar. Dabei wird die Teilhabe aller Gesellschaftsgruppen zunehmend wichtiger, um von den Vorteilen der Digitalisierung profitieren zu können.
Insbesondere ältere Erwachsene stehen oft vor Barrieren im Umgang mit digitalen Technologien, weshalb der Erwerb digitaler Kompetenzen und die Förderung lebenslangen Lernens entscheidend für ihre Teilhabe sind.
Dies erfordert nicht nur technische Lösungen, sondern auch einen gesellschaftlichen Wandel, um die digitale Spaltung zu verringern und allen Bevölkerungsgruppen, insbesondere in einer alternden Gesellschaft, den Zugang zu digitalen Technologien zu erleichtern.
Diese Arbeit zielt darauf ab, sowohl die digitale Teilhabe älterer Erwachsener als auch demokratische Prinzipien wie Inklusion und Gleichberechtigung im Entwicklungsprozess zu stärken.
Indem ältere Erwachsene aktiv in die Entwicklung digitaler Technologien einbezogen werden, sollen ihre spezifischen Bedürfnisse und Präferenzen in die Gestaltung der Lösungen einfließen.
Der partizipative Ansatz verringert die digitale Spaltung und fördert eine inklusive Gesellschaft, in der alle Bevölkerungsgruppen – unabhängig von Alter oder digitaler Vorerfahrung – gleichermaßen von der fortschreitenden Digitalisierung profitieren können.
Ein konkretes Beispiel für die Anwendung dieses partizipativen Ansatzes ist das Historytelling-System, das es älteren Erwachsenen ermöglicht, ihre Lebensgeschichten digital festzuhalten und zu teilen. Um die Forschungsfrage zu beantworten, werden im Folgenden vier zentrale Ergebnisse präsentiert, die den Entwicklungsprozess und die Gestaltungsprinzipien des Systems darlegen.
Erstens wird ein erweitertes Modell zur Technologieakzeptanz speziell für ältere Erwachsene präsentiert.
Zweitens wird die Entwicklung von Gestaltungsrichtlinien vorgestellt, die altersbedingte Veränderungen berücksichtigen und im Historytelling-System Anwendung finden.
Drittens wird ein agiler, partizipativer Technikentwicklungsprozess beschrieben, der die Entwicklung des Historytelling-Systems unterstützt.
Viertens wird ein Reflexionsframework entwickelt, das die Akteure, Methoden und Ziele partizipativer Technikentwicklungsprozesse systematisch einordnet.
Darauf aufbauend wurde ein Reflexionswerkzeug erstellt, mit dem die Methodendurchführungen der Historytelling-Systementwicklung eingeordnet wurden.
Damit leistet diese Arbeit insgesamt einen wichtigen Beitrag zur Gestaltung inklusiver digitaler Technologien und bietet einen Ansatz, der die Teilhabe älterer Erwachsener fördert und gleichzeitig zur digitalen Inklusion in einer alternden Gesellschaft beiträgt
Mögliche Optimierung der simultanen Radiochemotherapie bei Patient*innen mit Kopf-Hals-Tumoren durch die Wahl des geeigneten Chemotherapie-Regimes und den Einsatz einer mobilen Applikation
No full textDie Bedeutung der Anaphylatoxine C3a und C5a sowie ihrer Rezeptoren in CD4+ TH-Zellen für die Entwicklung des allergischen Asthma bronchiale
No full textDas Asthma bronchiale ist eine chronisch–entzündliche Atemwegserkrankung mit weltweit hoher Prävalenz. Die allergische Unterform ist gekennzeichnet durch eine Sensibilisierung gegen Aeroallergene und eine Assoziation zwischen Allergenexposition und dem Auftreten der respiratorischen Beschwerden, die durch bronchiale Hyperreagibilität und/oder reversible Atemwegsobstruktion ausgelöst wird. Dabei führt das Aeroallergen
im Rahmen der Sensibilisierungsphase über die Interaktion von konventionellen dendritischen Zellen mit CD4+ TH–Zellen zu einer maladaptiven TH2– und TH17–Immunantwort mit Bildung spezifischer IgE–Antikörper, die an den IgE–Rezeptor von residenten Mastzellen binden. Bei erneuter Allergenexposition kommt es in der Effektorphase
zur inadäquaten Ausschüttung von Entzündungsmediatoren mit konsekutiven histologischen Veränderungen und klinischen Symptomen.
Die Anaphylatoxine C3a und C5a, die durch systemische, lokale und intrazelluläre Komplementaktivierung gebildet werden, modulieren über ihre jeweiligen Rezeptoren C3aR bzw. C5aR1 und C5aR2 Entzündungsaktivität an der Schnittstelle zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem. Für C5a ist während der Sensibilisierungsphase
ein protektiver Effekt hinsichtlich der Entwicklung einer maladaptiven TH2–Immunantwort auf Ebene der Interaktion von DZ und T–Zellen bekannt, in der Effektorphase führt C5a jedoch zu vermehrt Atemwegsinflammation und –hyperreagibilität.
In einem adoptiven Transfermodell von mit Ovalbumin bzw. Hausstaubmilbenextrakt stimulierten aus murinem Knochenmark gewonnenen dendritischen Zellen, bei denen die jeweiligen Anaphylatoxinrezeptoren genetisch ausgeschaltet waren, konnten die für die Sensibilisierungsphase festgestellten C5aR1–vermittelten protektiven Effekte jedoch nicht auf einen direkten Einfluss dieser Antigen–präsentierenden Zellen zurückgeführt werden und auch die C3aR1– und C5aR2–vermittelten pro–inflammatorischen Effekte nur teilweise (für C5aR2). Für C3ar1–/– C5ar1–/––Mäuse war die Induktion von regulatorischen T–Zellen in naiven murinen CD4+ TH–Zellen in vitro und in vivo (nach Immunisierung mit Ovalbumin) vorbeschrieben.
Bei bekannter Expression der Anaphylatoxinrezeptoren auf humanen CD4+ TH–Zellen sollte im Rahmen meiner Dissertation untersucht werden, wie die Anaphylatoxine C3a und C5a sowie deren Rezeptoren C3aR, C5aR1 und C5aR2 die T–Zell–Aktivierung und Polarisierung der TH–Zellantwort im Mausmodell des Hausstaubmilben–induzierten experimentell–allergischen Asthma bronchiale regulieren, um so mögliche Therapietargets
zu identifizieren. Angesichts der kontroversen Diskussionen bezüglich der Expression von Anaphylatoxinrezeptoren auf murinen CD4+ TH–Zellen sollte diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten der T–Zell–Aktivierung und unter verschiedenen Stimulationsbedingungen in vitro sowie in vivo untersucht werden.
Weder in naiven noch mit Antikörpern gegen CD3 und CD28 sowie Zusatz von IL-2 stimulierten CD4+ TH–Zellen der Milz von BALB/c– und C57BL/6–Mäusen oder in Kokultur mit CD11c+ aus murinem Knochenmark gewonnenen dendritischen Zellen war eine Anaphylatoxinrezeptor–Expression festzustellen (für C5aR1 auf Protein– und mRNA–Level, für C3aR und C5aR2 ausschließlich auf mRNA–Ebene bei fehlenden validen Antikörpern). Der C5aR1 konnte auch in CD4+ TH–Zellen einer GFP–C5aR1–Knock–in–Maus in vitro sowie in einem experimentell–allergischen in–vivo–Modell nicht nachgewiesen werden. Bei der Verwendung des etablierten C5aR1–Antikörpers (Klon 20/70) konnte dabei eine zuvor unbekannte Kreuzreaktivität mit einem Epitop auf apoptotischen CD4+ TH–Zellen festgestellt werden. Auch bei einem kommerziell verfügbaren polyklonalen und einem monoklonalen intrazellulären C5aR2–Antikörper (Klon 468705) konnte eine Kreuzreaktivität detektiert werden. In CD4+ TH–Zellen von C3ar1–/– C5ar1–/––Mäusen zeigte sich im Hausstaubmilben–induzierten experimentell–allergischen Asthma bronchiale keine Induktion von regulatorischen T–Zellen.
Diese Erkenntnisse unterstreichen, dass die Evaluation von Anaphylatoxinrezeptor–Expression entweder mittels Reporter–Knock–in–Mäusen oder etablierter monoklonaler Antikörper unter Kontrolle mit entsprechenden Knock–out–Mäusen und zusätzlicher Untersuchung der mRNA–Expression per qPCR erfolgen sollte. Erklärungen für die von wenigen Arbeitsgruppen detektierte Anaphylatoxinrezeptor–Expression in murinen CD4+ TH–Zellen könnten zudem eine Kontext–abhängige Genexpression sein, z. B. aufgrund des umgebenden Milieus, außerdem eine Expression in bestimmten CD4+ TH–Zell–Subtypen, Unterschiede im intestinalen Mikrobiom oder (epi)genetische Differenzen
der verwendeten Mausstämme aufgrund von genetischem Drift und Shift. Eine Ursache für die Unterschiede in der Expression der Anaphylatoxinrezeptoren zwischen humanen und murinen CD4+ TH–Zellen könnte das Fehlen von CD46 oder eines funktionellen Äquivalents in der Maus sein, zudem das Fehlen von intrazellulären C5–Speichern in murinen CD4+ TH–Zellen, welche beim Menschen zur Aktivierung des NLRP3–Inflammasoms führen. Die bisher weder durch Anaphylatoxinrezeptor–Signaltransduktion in KMDZ noch in CD4+ TH–Zellen erklärten protektiven Effekte von C5a/C5aR1–Signalgebung und pro–inflammatorischen Effekte via C5a/C5aR2– bzw. C3a/C3aR–Signalübertragung in Bezug auf die Entwicklung eines asthmatischen Phänotyps könnten durch Unterschiede in den durch pulmonale DZ und KMDZ verursachten asthmatischen Phänotypen bedingt sein, zudem sollten die regulierenden Einflüsse der Anaphylatoxinrezeptor–Signaltransduktion in Antigen–präsentierenden sowie
weiteren in der Lunge vorkommenden Zellen hinsichtlich der Entstehung und Ausprägung des allergischen Asthma bronchiale genauer untersucht werden, z.B. mit konditionellem Knock–out der Anaphylatoxinrezeptoren in bestimmten pulmonalen Zellen von Anaphylatoxinrezeptor–Reporter–Knock–in–Mäusen, bei denen das jeweilige
Anaphylatoxinrezeptor–Gen mit loxP–Erkennungssequenzen flankiert ist.
Um in der Zukunft spezifische therapeutische Zielstrukturen für die Behandlung des allergischen Asthma bronchiale im Bereich der Anaphylatoxinrezeptor–Signaltransduktion zu finden, wird es wichtig sein, sowohl im Menschen als auch in der Maus die Expressionsmuster der Anaphylatoxinrezeptoren unter Steady–State– als auch inflammatorischen Bedingungen genau zu charakterisieren und die Auswirkungen der Unterbindung einer Signalübertragung über die Anaphylatoxinrezeptoren weiter zu untersuchen
Immunmodulation der chronischen Otitis media
No full textChronic otitis media is one of the most common diseases of the ear and is therefore one of the most important causes of acquired and preventable hearing loss. Clinical manifestations range from hearing loss to vestibular dysfunction and facial paralysis to intracranial complications with fatal consequences.
The pathogenesis is still not fully understood, and a multifactorial etiology is currently assumed. The innate immune system and its response to pathogens play an important role here. The most common bacterial pathogens of acute otitis media are Streptococcus pneumoniae and Haemophilus influenzae, or Pseudomonas aeroginosa and Staphylococcus aureus in chronic cases. Previous viral infections of the upper respiratory tract increase the incidence of otitis media and subsequent chronicity. The progressive inflammatory-destructive processes lead to the destruction of sensitive structures of the middle ear and surrounding structures.
Current treatment of chronic otitis media consists of topical and systemic antibiotics, improvement of middle ear ventilation through grommets, and ultimately remedial microsurgical ear surgery.
Due to the central importance of the innate immune system in the pathogenesis of chronic otitis media, the following three studies investigated the innate immune system networks of the middle ear mucosa with a view to potential new immunological therapeutic approaches. The studies were conducted on mouse models, human tissue samples and cell cultures of human middle ear mucosa. Histological and immunohistochemical examinations, gene microarrays, MTT assays, and PCR diagnostics were used.
The first study addressed the role of TNFα in chronic epitympanic otitis media (cholesteatoma). The study included both a TNF-deficient mouse model and the analysis of the expression of genes and effector molecules of the TNFα signaling cascade in human tissue samples. It has been shown that TNFα regulates both inflammatory and apoptotic processes and could therefore represent a potential target for targeted drug therapy.
This study was followed by a more comprehensive investigation of the various networks of the innate immune system. In addition to various mouse models and further gene expression analyses, studies were conducted on a cell culture of human middle ear epithelial cells. The resulting representation of the complex network of the innate immune system enables the explanation of differences in the presentation of chronic otitis media and points of departure for potential further pharmacological therapies.
The third study focused on the processes of the innate immune system in relation to the middle ear epithelium as the first line of defense. Based on the evolutionarily divergent origins, differences in the transformation and distribution of receptors of the innate immune system could be demonstrated. The epithelium could therefore represent the crucial hub for pharmacological therapeutic approaches.
These studies successfully demonstrated important signaling pathways of the innate immune system of the middle ear mucosa following pathogen contact. This regulatory network, with its activating and inhibitory control mechanisms, offers a diverse range of possibilities for pharmacological therapeutic approaches to reduce pro-inflammatory signals or improve negative regulation.Die chronische Otitis media stellt eine der häufigsten Erkrankungen des Ohres dar und ist somit einer der wichtigsten Gründe für einen erworbenen und vermeidbaren Hörverlust. Die klinische Manifestation reicht vom Hörverlust über vestibuläre Dysfunktion und Fazialisparese bis hin zu intrakraniellen Komplikationen mit letalen Folgen.
Die Pathogenese ist bis heute nicht vollständig geklärt, und es wird derzeit von einer multifaktoriellen Ätiologie ausgegangen. Eine wesentliche Rolle kommt hierbei dem angeborenen Immunsystem und seiner Reaktion auf Pathogene zu. Die häufigsten bakteriellen Erreger einer akuten Otitis media sind Streptococcus pneumoniae und Haemophilus influenzae bzw. Pseudomonas aeroginosa und Staphylococcus aureus bei Chronifizierung, vorausgegangene virale Infektionen der oberen Atemwege erhöhen die Inzidenz einer Otitis media und anschließende Chronifizierung. Die fortschreitenden entzündlich-destruierenden Prozesse führen hierbei zur Zerstörung sensibler Strukturen des Mittelohres sowie darüberhinausgehend umgebender Strukturen.
Die derzeitige Therapie der chronischen Otitis media besteht aus topischen und systemischen Antibiotika, Verbesserung der Mittelohrbelüftung durch Paukenröhrchen und schlussendlich einer sanierenden mikrochirurgischen Ohroperation.
Auf Grund der zentralen Bedeutung des angeborenen Immunsystems in der Pathogenese der chronischen Otitis media untersuchten die folgenden 3 Arbeiten die Netzwerke des angeborenen Immunsystems der Mittelohrschleimhaut im Hinblick möglicher neuer immunologischer Therapieansätze. Die Untersuchungen erfolgten an Mausmodellen, menschlichen Gewebeproben und Zellkulturen menschlicher Mittelohrschleimhaut. Hierbei kamen histologische und immunhistochemische Untersuchungen, Gen-Microarray, MTT-Assay und PCR-Diagnostik zur Anwendung.
Die erste Arbeit widmete sich der Rolle von TNFα in chronischer Otitis media epitympanalis (Cholesteatom). In die Untersuchung wurden sowohl ein TNF-defizientes Mausmodell als auch die Analyse der Expression von Genen und Effektormolekülen der TNFα-Signalkaskade an menschlichen Gewebeproben eingeschlossen. Es konnte gezeigt werden, dass TNFα sowohl inflammatorisch als auch apoptotisch reguliert und somit einen möglichen Ansatzpunkt für eine gezielte medikamentöse Therapie darstellen könnte.
Dieser Arbeit schloss sich eine umfassendere Untersuchung der verschiedenen Netzwerke des angeborenen Immunsystems an. Neben verschiedenen Mausmodellen und weiterer Genexpressionsanalysen erfolgten Untersuchungen an einer Zellkultur menschlicher Mittelohepithelzellen. Die resultierende Darstellung des komplexen Netzwerks des angeborenen Immunsystems ermöglicht die Erklärung von Unterschieden im Erscheinungsbild der chronischen Otitis media und Ansatzpunkte für mögliche weitere pharmakologische Therapien.
Die dritte Arbeit fokussierte sich auf die Prozesse des angeborenen Immunsystems in Bezug auf das Epithel des Mittelohres als erste Abwehrbarriere. Es konnten, basierend auf den entwicklungsgeschichtlich divergenten Ursprüngen, Unterschiede in der Transformation und Verteilung von Rezeptoren des angeborenen Immunsystems dargestellt werden. Das Epithel könnte damit die entscheidende Schaltstelle für pharmakologische Therapieansätze darstellen.
Erfolgreich konnten mit diesen Arbeiten wichtige Signalwege des angeborenen Immunsystems der Mittelohrschleimhaut in Folge eines Pathogenkontakt dargestellt werden. Dieses regulatorische Netzwerk mit seinen aktivierenden und hemmenden Steuerungsmechanismen bietet eine vielfältige Möglichkeit für pharmakologische Therapieansätze um entzündungsfördernde Signale zu reduzieren oder die negative Regulation zu verbessern
