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Aufklärung des Mechanismus der PhoQ-Hemmung durch das kleine Protein MgrB
No full textThe PhoQ/PhoP two-component system plays an important role in sensing and responding to various environmental signals, including magnesium limitation, low pH, and antimicrobial peptides. Upon sensing the stimuli, the histidine kinase PhoQ undergoes autophosphorylation. The phosphoryl group is then transferred to a highly conserved aspartate of PhoP. The phosphorylated PhoP can bind to the PhoP-box within the promoter region of target DNAs, thereby regulating numerous gene expressions. The small membrane protein MgrB, regulated by PhoQ/PhoP, can inhibit PhoQ histidine kinase activity, thus forming a negative feedback loop. However, the mechanism of this inhibition remains largely unknown. Moreover, small proteins have been discovered across all domains of life, and small membrane proteins constitute a significant portion of newly discovered small proteins. However, functional studies of small membrane proteins are challenging due to their size limitation and hydrophobic nature. To address these questions, in this thesis, the results not only elucidate the inhibitory mechanism between PhoQ and MgrB in vivo but also present a robust approach to generate functional small membrane proteins for discovering their function.
To elucidate this inhibition mechanism, the binding interface between PhoQ and MgrB was first identified using the chemical crosslinking approach, which was consistent with the AlphaFold2 model prediction. Subsequently, the crosslinking results showed that the binding of MgrB led to less crosslinking in the PhoQ transmembrane helix and linker region, indicating that MgrB pushed PhoQ transmembrane helices away from each other. The molecular dynamics simulation results also showed that the binding of MgrB led to the translocation of PhoQ's catalytic domain, which was necessary for PhoQ to bind adenosine triphosphate. These conformational changes ultimately resulted in an overall lowered PhoQ activity. Additionally, using combined approaches, our results revealed that MgrB appeared to mediate PhoQ sensing antimicrobial peptides under physiological magnesium conditions.
To generate small membrane proteins in a robust approach, several small membrane proteins were synthesized functionally, such as MgrB, up to a micro-molar scale using a combination of the cell-free system and lipid sponge droplets. Additionally, the cell-free system proved to be versatile, allowing for the synthesis of small membrane proteins from both eukaryotes and
prokaryotes. Furthermore, the synthesized small membrane proteins can be used for target discovery via in vitro co-immunoprecipitation.
Taken together, the results demonstrate the inhibitory mechanism of PhoQ by the small membrane protein MgrB, and provide new insights into uncovering the potential functions of small membrane proteins.Das PhoQ/PhoP-Zwei-Komponenten-System spielt eine entscheidende Rolle bei der Erfassung und Reaktion auf verschiedene Umweltsignale, einschließlich Magnesiummangel, niedrigem pH-Wert und antimikrobiellen Peptiden. Nach der Erfassung der Reize unterzieht sich die Histidinkinase PhoQ der Autophosphorylierung. Die Phosphorylgruppe wird dann auf ein hoch konserviertes Aspartat von PhoP übertragen. Das phosphorylierte PhoP ist in der Lage, sich an die PhoP-Box im Promotorbereich von Ziel-DNAs zu binden und dadurch zahlreiche Genexpressionen zu regulieren. Das kleine Membranprotein MgrB, das von PhoQ/PhoP reguliert wird, kann die Histidinkinaseaktivität von PhoQ hemmen und dadurch eine negative Rückkopplungsschleife bilden. Der Mechanismus dieser Hemmung ist jedoch weitgehend unbekannt. Des Weiteren wurden kleine Proteine in sämtlichen Lebensbereichen entdeckt, wobei kleine Membranproteine einen signifikanten Anteil der neu entdeckten kleinen Proteine ausmachen. Die funktionelle Untersuchung von kleinen Membranproteinen erweist sich jedoch aufgrund ihrer Größenbegrenzung und hydrophoben Natur als anspruchsvoll. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen der Beantwortung der aufgeworfenen Fragen. Sie klären nicht nur den Hemmmechanismus zwischen PhoQ und MgrB in vivo auf, sondern präsentieren auch einen robusten Ansatz zur Generierung funktionaler kleiner Membranproteine zur Entdeckung ihrer Funktion.
Zur Aufklärung des Hemmmechanismus wurde zunächst die Bindungsschnittstelle zwischen PhoQ und MgrB mithilfe des chemischen Crosslinking-Ansatzes identifiziert, was mit der Vorhersage des AlphaFold2-Modells übereinstimmte. Die Ergebnisse des Crosslinking zeigten, dass die Bindung von MgrB zu einer Reduktion des Crosslinking in der PhoQ-Transmembranhelix und im Verbindungsbereich führte. Dies lässt darauf schließen, dass MgrB die PhoQ-Transmembranhelices voneinander wegdrängte. Die Ergebnisse der Molekulardynamiksimulationen legen nahe, dass die Bindung von MgrB zur Translokation des katalytischen Bereichs von PhoQ führt, was für PhoQ notwendig ist, um Adenosintriphosphat zu binden. Diese konformationellen Änderungen resultieren letztlich in einer insgesamt verringerten PhoQ-Aktivität. Unsere Ergebnisse, die unter Verwendung kombinierter Ansätze gewonnen wurden, legen nahe, dass MgrB die Erfassung antimikrobieller Peptide durch PhoQ unter physiologischen Magnesiumbedingungen vermittelt.
Um kleine Membranproteine robust zu generieren, wurden mehrere funktionelle kleine Membranproteine wie MgrB in einem mikromolaren Maßstab mithilfe einer Kombination aus dem zellfreien System und Lipid-Schwammtropfen synthetisiert. Darüber hinaus erwies sich das zellfreie System als vielseitig einsetzbar und ermöglichte die Synthese kleiner Membranproteine sowohl aus Eukaryoten als auch aus Prokaryoten. Des weiteren können die synthetisierten kleinen Membranproteine zur Zielerkennung mittels in vitro Co-Immunopräzipitation verwendet werden.
Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse den Hemmmechanismus von PhoQ durch das kleine Membranprotein MgrB und liefern neue Erkenntnisse zur Aufdeckung der potenziellen Funktionen kleiner Membranproteine
Individual Differences in Cortico-Cardiac Covariation and the Role of Threat Induction in an Auditory Oddball Paradigm
No full textMind and body are deeply interconnected, particularly in the face of unpredictable threat,
where the brain’s threat detection system and physiological responses, such as heart rate
changes, adapt with threat imminence. However, it remains unclear how even benign events –
those without a signaling function or direct threat value – are processed within such contexts.
Investigating the temporal dynamics using reliable, replicable markers of adaptive threat
processing, including cortical components, cardiac responses, and their interaction, is crucial
for understanding how the brain and body coordinate under threat. Examining these markers
helps disentangle transient, context-driven responses from stable, trait-like threat sensitivity,
providing insight into the mechanisms that differentiate adaptive from maladaptive threat
responding.
This thesis investigates how contextual uncertainty and the processing of unexpected
but benign stimuli shape neural and cardiac responses. Using an auditory oddball paradigm
with a threat of shock manipulation in healthy individuals, we examined cortical processing
of expected vs. unexpected (i.e., deviant) stimuli in unpredictable threat vs. safe contexts via
event-related potentials (ERPs) and heart period (HP) responses. A crucial element was the
application of the cardio electroencephalographic covariance tracing (CECT) method, which
allowed within-subject analysis of brain-heart coupling with high temporal precision.
In Study I, unpredictable threat contexts heightened cortical responses, as evidenced
by enhanced early ERP components (N1 and P2), reflecting amplified sensory detection and
selective attention. P3 amplitude was elevated in response to unexpected stimuli, but this
effect was diminished in the threat condition. For HP, both the threat context and stimulus
expectedness independently contributed to stronger cardiac acceleration, suggesting additive effects of threat and stimulus expectedness on HP. Brain-heart coupling analyses revealed a
novel CECT component, P150H, linked to early cortical sensitivity (N1/P2) under threat, and
the posterior N300H, associated with later stages of stimulus discrimination (P3) and
subsequent cardiac acceleration.
Study II assessed the replicability, within-session reliability, and 6-month test-retest
reliability of Study I findings to identify markers for individual differences in response to
unpredictable threat. ERP responses (N1, P2, and P3) and HP measures demonstrated strong
test-retest reliability, with the N1 component emerging as a particularly reliable marker of
early sensory threat processing. While CECT components showed lower stability, they
remained replicable cortical correlates of HP change, providing valuable insights into brainheart
interactions, in which individuals reliably differ to some degree.
Taken together, this thesis demonstrates how cortical and cardiac systems interact to
cope with threats. It is argued that unpredictable threat not only modulates defensive
responses to direct threat cues but also shapes attention toward and evaluation of benign
stimuli unrelated to the threat. Initially, broad vigilance dominates, with later processing
stages distinguishing stimulus expectedness, suggesting that the neurobiological system
proactively adapts to uncertainty by monitoring both direct and indirect threat cues over time.
By assessing replicability and reliability through task-related difference scores, this thesis
ensures that observed effects reflect meaningful cortical and cardiac adaptations. Together,
these findings highlight the adaptive nature of threat responses in healthy individuals while
identifying potential pathways for maladaptive threat responding in anxiety-related disorders
Vitamin D Supplementierung bei COVID-19 Patient*innen in randomisierten kontrollierten Studien: Systematischer Review und Metaanalyse
No full textIm Dezember 2019 wurde erstmals das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 beschrieben, welches sich in kürzester Zeit weltweit verbreitet und zur Pandemie, mit stetig steigenden Fallzahlen und Todesfällen, führte.
In zahlreichen Beobachtungsstudien konnte festgestellt werden, dass schwere COVID- 19 Verläufe mit einem niedrigen Vitamin D Serumspiegel korrelierten und hier somit ein möglicher Ansatzpunkt zur Beeinflussung krankheitsbezogener Komplikationen liegen könnte. Im Zusammenhang mit anderen Infektionserkrankungen, vor dem Ausbruch von SARS-CoV-2, wurden die immunologischen Effekte von Vitamin D bereits vielseitig untersucht und signifikante Zusammenhänge zwischen dem Vitamin D Status von Patient*innen und der Schwere von Krankheitsverläufen beobachtet. Zudem konnten Vitamin D Supplementierungen in klinischen Studien positive Effekte auf den Krankheitsverlauf von respiratorischen Infektionserkrankungen zeigen.
Dies führte zur Formulierung der Fragestellung unserer Metaanalyse, die Effekte einer Vitamin D Supplementierung auf den Krankheitsverlauf von COVID-19 im Rahmen von randomisierten-kontrollierten Studien zu untersuchen. Dabei lag ein Fokus dieser Metaanalyse auf den verschiedenen Dosierungsformen der Vitamin D Supplementierung.
Im systematischen Review identifizierten wir acht randomisierte-kontrollierte Studien, die unsere Einschlusskriterien erfüllten. Die Analyse der Daten von insgesamt 657 COVID-19 Patient*innen zeigte im primären Endpunkt dieser Studie, dass eine Vitamin D Supplementierung keinen signifikanten Effekt auf die Mortalität von COVID-19 verglichen mit der Kontrollgruppe hatte. Es konnten nur Tendenzen eines protektiven Effekts beobachtet werden, mit einem Odds Ratio von 0,74 (95%-CI 0,32–1,71; p=0,48). Die Analyse von vier Studien zur Hospitalisierungsdauer bei COVID-19 Patient*innen zeigte einen kürzen Krankenhausaufenthalt nach Vitamin D Gabe mit einer Mittelwertdifferenz von -0,28 gemessen in Tagen. Auch in Bezug auf eine intensivmedizinische Behandlung zeigten sich bei Vitamin D Supplementierung Tendenzen eines geringeren Bedarfs. Die Analyse von fünf Studien ergab hier ein Odds Ratio von 0,41. In die Analyse zur invasiven Beatmung konnten drei Studien eingeschlossen werden, die mit einem Odds Ratio von 0,52 ebenso Tendenzen eines geringen Bedarfs bei Vitamin D Gabe zeigten. In den sekundären Endpunkten konnten somit ebenso Tendenzen protektiver Effekte nach Vitamin D Gabe bei COVID-19 Patient*innen beobachtet werden, jedoch konnte auch hier keine statistische Signifikanz erreicht werden.
Bei Betrachtung der Studien, in denen die COVID-19 Patient*innen mehr als eine Gabe Vitamin D erhielten, zeigten sich jeweils stärkere Effekte der Vitamin D Supplementierung auf die erhobenen klinischen Endpunkte. In Bezug auf die Mortalität lag das Odds Ratio bei 0,33.
Unsere Studie war damit die erste Metaanalyse zur Vitamin D Supplementierung im Kontext von COVID-19, die nur randomisierte-kontrollierte Studien einschloss und einen Fokus auf die verschiedenen Dosierungen von Vitamin D legte. Andere Studien zu Vitamin D im Zusammenhang mit respiratorischen Infektionserkrankungen, die vor dem Ausbruch von SARS-CoV-2 durchgeführt wurden, und Analysen zu COVID-19 konnten ähnliche protektive Effekte von Vitamin D zeigen. Eine große Limitation unserer Metaanalyse und zahlreicher durchgeführter und laufender Studien liegt jedoch in den fehlenden Datenerhebungen zu Vitamin D Serumkonzentrationen. In einigen Studien werden keine Vitamin D Serumlevel erfasst, andere können nach Vitamin D Gabe keinen signifikanten Vitamin D Serumanstieg verzeichnen, sodass der wahre Effekt von Vitamin D auf die klinischen Endpunkte nicht erhoben werden kann. Eine weitere Limitation unserer Metaanalyse liegt in dem geringen Umfang an Daten und deren Qualität. Unsere eingeschlossenen Studien sind sehr heterogen und fehlende Informationen zu den Patient*innen limitieren die Aussagekraft und Übertragbarkeit der Ergebnisse.
Um den Einfluss von Vitamin D auf den Krankheitsverlauf von COVID-19 beurteilen zu können, bedarf es weiterer hoch-qualitativer Studien, die den Zusammenhang zwischen einer Vitamin D Supplementierung, den durch Vitamin D Gabe erreichten Serumkonzentrationen der COVID-19 Patient*innen und den klinischen Ergebnissen untersuchen. Diese könnten dazu beitragen, die beobachteten protektiven Effekte von Vitamin D im Kontext von COVID-19 zu quantifizieren.In December 2019 the novel coronavirus SARS-CoV-2 emerged and lead to a global pandemic with continuously increasing COVID-19 case numbers and disease-related deaths.
In the context of COVID-19, observational studies showed a correlation between severe COVID-19 cases and a low vitamin D serum concentration. Before the emerge of SARS- CoV-2 similar observations lead to the discussion of vitamin D and its immunological effects in patients with respiratory infections. Furthermore, a vitamin D supplementation did improve clinical outcomes in patients with respiratory infections in several clinical trials.
This led to our meta-analysis, aiming to assess the effect of vitamin D supplementation on clinical outcomes in COVID-19 patients by analyzing randomized controlled trials only and focusing on vitamin D dosing regimen.
This systematic review identified eight randomized controlled trials with a total of 657 patients, which met our eligibility criteria. Although no statistically significant effects were reached, the use of vitamin D supplementation showed a trend for reduced mortality compared to the control group as our primary outcome. The odds ratio was 0,74 (95%-CI 0,32–1,71; p=0,48). The analysis of four trials on the lengths of hospitalization as a secondary outcome showed a mean difference of -0,28 measured in days. The need for the admission to an intensive-care-unit showed trends of a lower need with an odds ratio of 0,41 by analyzing five clinical trials. Patients receiving vitamin D supplementation showed a lower need for mechanical ventilation compared to the control group with an odds ratio of 0,52 in the analysis of three trials.
Even stronger effects were observed when vitamin D was administered repeatedly. For the outcome mortality in COVID-19 patients we assessed an odds ratio of 0,33 compared to the control group. However, no statistical significance was reached.
This study was the first meta-analysis analyzing vitamin D supplementation in the context of COVID-19 in randomized controlled trials only and focusing on vitamin D dosing regimen. Previous studies investigating vitamin D serum concentrations and its supplementation in patients with other respiratory infections, before the emerge of SARS-CoV-2, and studies in the context of COVID-19 observed similar protective trends of vitamin D.
A strong limitation of our study is the leak of analyzations on vitamin D serum concentrations. Some trials did not measure vitamin D serum levels, others were not able to show a significant increase in vitamin D serum concentrations. Hence, it is impossible to assess the true effect of vitamin D supplementation on the COVID-19 related clinical outcomes. Furthermore, the low amount and quality of data on this subject is limiting our results. Analyzed trials were heterogenous and missing data is limiting the strengths of our results.
To assess the true effect of vitamin D in the context of COVID-19 further investigations are required, including high-quality clinical trials, focusing on the effect of vitamin D supplementation on the increase of vitamin D serum concentrations and disease-related clinical outcomes
Einfluss von Glycerin und Propylenglykol auf die ziliäre Schlagfrequenz von menschlichen nasalen Epithelzellen in-vitro
No full textGlycerin und Propylenglykol sind die Hauptbestandteile des Liquids von E-Zigaretten. Das bedeutet, dass die Atemwege bei dessen Konsum relevanten Stoffkonzentrationen ausgesetzt sind. Es gibt bereits eine Vielzahl an Studien, die den Einfluss des Liquids auf die ziliäre Schlagfrequenz sowie verschiedene Schädigungsmuster durch E-Zigaretten behandeln. Zum isolierten Einfluss der einzelnen Bestandteile gibt es allerdings noch wenig Wissen. Dadurch ist eine Einordnung bezüglich der Sicherheit der Stoffe noch schwierig. Diese Studie soll Erkenntnisse darüber liefern, welchen Einfluss Glycerin und Propylenglykol in-vitro auf die ziliäre Schlagfrequenz haben. Die ziliäre Schlagfrequenz bzw. die mukoziliäre Clearance sind wichtige Funktionen zur Reinigung der Atemwege. Eine Funktionseinschränkung kann zu wiederkehrenden Infektionen der Atemwege, Epithelschäden und Umbauvorgängen der Lunge führen. Dadurch kann das Risiko für das Entstehen von Atemwegserkrankungen und chronischen Funktionsstörungen steigen.
In dieser Studie wurden Flimmerepithelzellen mit einer Einweg-Abstrichbürste aus dem unteren Nasengang (Meatus nasi inferior) entnommen. Die Zellen wurden bei Raumtemperatur in einer Zellkulturflüssigkeit gelagert und in einem Zeitfenster 3-9 Stunden nach Entnahme analysiert. Die Zellen wurden in-vitro den Stoffen Glycerin und Propylenglykol in den Konzentrationen 1%, 5% und 8% exponiert. Eine Kontrolle wurde mit 8% NaCl 0,9% durchgeführt. Hierbei wurden die Zellen 20 Minuten lang den jeweiligen Konzentrationen ausgesetzt. Die ziliäre Schlagfrequenz wurde alle zwei Minuten gemessen. Die Analyse fand mit einer „High-speed video microscopy analysis“ (HSVA) und die Auswertung mit der Sisson-Ammons Video Analysis (SAVA) statt.
Bei einem Vergleich der Mittelwerte zwischen der Kontrolle mit NaCl 0,9% (6.9 Hz ± 1.7) führt die Exposition mit 1% Glycerin (4.4 Hz ± 1.5), 5% Glycerin (3.9 Hz ± 1.7) und 8% Glycerin (3.5 Hz ± 1.4) jeweils zu signifikant (p < 0.001) niedrigeren ziliären Schlagfrequenzen als die Kontrolle. Auch die Exposition mit 1% Propylenglykol (4.3 Hz ± 1.5), 5% Propylenglykol (3.8 Hz ± 1.3) und 8% Propylenglykol (3.1 Hz ± 1.1) führt zu jeweils signifikant (p < 0.001) niedrigeren ziliären Schlagfrequenzen. Zusätzlich wurde die Effektstärke mit dem Spearman-Korrelationskoeffizienten berechnet. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass eine Erhöhung der Stoffkonzentrationen von Glycerin sowie Propylenglykol mit einer Abnahme der ziliären Schlagfrequenz stark bis sehr stark korrelieren (Spearmans ρ < -0.69).
Zusätzlich führt eine Erhöhung der Stoffkonzentration bei Glycerin (1%: 4.4 Hz ± 1.5 vs. 8%: 3.5 Hz ± 1.4) sowie Propylenglykol (1%: 4.3 Hz ± 1.5 vs. 8%: 3.1 Hz ± 1.1) zu signifikanten Abnahmen der ziliäre Schlagfrequenz (p < 0.001). Somit kann eine konzentrationsabhängige Abnahme der CBF festgestellt werden.
Die Ergebnisse einer akuten Abnahme der ziliären Schlagfrequenz durch Glycerin können in der Literatur bestätigt werden. Eine akute Abnahme durch Propylenglykol kann in der Literatur nur teilweise bestätigt werden. Es gibt in der Literatur Hinweise auf zelluläre Schädigungsmechanismen durch E-Zigaretten. Eine sichere Zuordnung zwischen Stoff und ursächlichem Schädigungsmechanismus ist allerdings bisher nicht möglich.
Es gilt zu berücksichtigen, dass diese Studie ausschließlich die ersten 20 Minuten der Exposition in-vitro mit Glycerin und Propylenglykol berücksichtigt. Eine über diese Dauer hinaus bewirkte Veränderung, sowie der Einfluss der Zersetzungsstoffe durch Verdampfung sind nicht Teil dieser Arbeit.
Der Autor weist daraufhin, dass NaCl 0,9% zu einer Abnahme der ziliären Schlagfrequenz führen kann, sodass eine Ringerlösung als Kontrollsubstanz eine bessere Alternative gewesen wäre.
In Zukunft sind Studien gefragt, die den isolierten Einfluss der einzelnen Bestandteile der Liquids auf die ziliäre Schlagfrequenz untersuchen. Dabei sind Studiendesigns wünschenswert, in denen akute, sowie chronische Expositionen der Epithelzellen in realistischen Stoffkonzentrationen durchgeführt werden. Die Rahmenbedingungen, wie z.B. Zeit, Temperatur der Stoffe, des Kulturmediums und der Verdampfung sowie verwendete und praktisch zellulär erreichte Stoffkonzentrationen müssen konsequenter dokumentiert werden. Auf diese Weise könnten hinsichtlich der einzelnen Stoffe besser eingeordnet werden, ob bzw. bei welchen Parametern eine sichere Nutzung gewährleistet werden kann.Glycerol and propylene glycol are the main components of e-cigarette liquids. As a result, the consumption of e-cigarettes leads to a relevant substance exposure of the respiratory tract. There are already a large number of studies dealing with the influence of the liquid on the ciliary beat frequency as well as different patterns of damage caused by e-cigarettes. However, there is still little knowledge about the isolated influence of the individual components. This makes it difficult to classify the safety of the substances. This study aims to provide insights into the influence of glycerol and propylene glycol on ciliary beat frequency in vitro. Ciliary beat frequency, or mucociliary clearance, is an important function in clearing the airways. Impaired function can lead to recurrent respiratory tract infections, epithelial damage and remodelling processes. This can increase the risk of developing respiratory diseases and chronic dysfunction.
In this study, ciliated epithelial cells were collected from the inferior nasal meatus using a disposable swab brush (brush biopsy). Cells were stored at room temperature in cell culture fluid and analysed in a time window 3-9 hours after collection. Cells were exposed in-vitro to glycerol and propylene glycol at 1%, 5% and 8% concentrations. A control was performed with 8% isotonic saline solution (NaCl 0,9%). Here, the cells were exposed to the respective concentrations for 20 minutes. The ciliary beat frequency was measured every two minutes. The analysis was performed with a "High-speed video microscopy analysis" (HSVA) and the evaluation with the “Sisson-Ammons Video Analysis” (SAVA).
When comparing the mean values between the control with NaCl 0.9% (6.9 Hz ± 1.7), exposure to 1% glycerol (4.4 Hz ± 1.5), 5% glycerol (3.9 Hz ± 1.7) and 8% glycerol (3.5 Hz ± 1.4) each lead to significantly (p < 0.001) lower ciliary beat frequencies than the control. Exposure to 1% propylene glycol (4.3 Hz ± 1.5), 5% propylene glycol (3.8 Hz ± 1.3) and 8% propylene glycol (3.1 Hz ± 1.1) also resulted in significantly (p < 0.001) lower ciliary beat frequencies. In addition, the effect size was calculated with the Spearman correlation coefficient. The results indicate that an increase in the substance concentrations of glycerol and propylene glycol correlates strongly to very strongly with a decrease in the ciliary beat frequency (Spearman's ρ < -0.69).
In addition, an increase in the substance concentration of glycerol (1%: 4.4 Hz ± 1.5 vs. 8%: 3.5 Hz ± 1.4) and propylene glycol (1%: 4.3 Hz ± 1.5 vs. 8%: 3.1 Hz ± 1.1) leads to significant decreases in ciliary beat frequency (p < 0.001). Thus, a concentration-dependent decrease in CBF can be detected.
The results of an acute decrease in ciliary beat frequency by glycerol can be confirmed in the literature. An acute decrease due to propylene glycol can only be partially confirmed in the literature. There are indications in the literature of cellular damage mechanisms caused by e-cigarettes. However, a reliable assignment between substance and causal damage mechanism is not yet possible.
It must be taken into account that this study only considers the first 20 minutes of exposure in-vitro to glycerol and propylene glycol. Any change caused beyond this period, as well as the influence of the decomposition substances through evaporation, are not part of this work.
The author points out that NaCl 0.9% can lead to a decrease in ciliary beat frequency, so that a Ringer's solution as a control substance would have been a better alternative.
In the future, studies are needed that examine the isolated influence of the individual components of the liquids on the ciliary beat frequency. Study designs in which acute as well as chronic exposures of the epithelial cells are carried out in realistic substance concentrations are desirable. The general conditions, such as time, temperature of the substances, the culture medium and the evaporation as well as the used and practically cellularly achieved substance concentrations must be documented more consistently. In this way, it could be better classified with regard to the individual substances whether or at which parameters safe use can be guaranteed
Potassium channel TASK-5 forms functional heterodimers with TASK-1 and TASK-3 to break its silence
No full textTASK-5 (KCNK15) belongs to the acid-sensitive subfamily of two-pore domain potassium (K2P) channels, which includes TASK-1 and TASK-3. TASK-5 stands out as K2P channel for which there is no functional data available, since it was reported in 2001 as non-functional and thus “silent”. Here we show that TASK-5 channels are indeed non-functional as homodimers, but are involved in the formation of functional channel complexes with TASK-1 and TASK-3. TASK-5 negatively modulates the surface expression of TASK channels, while the heteromeric TASK-5-containing channel complexes located at the plasma membrane are characterized by changes in single-channel conductance, Gq-coupled receptor-mediated channel inhibition, and sensitivity to TASK modulators. The unique pharmacology of TASK-1/TASK-5 heterodimers, affected by a common polymorphism in KCNK15, needs to be carefully considered in the future development of drugs targeting TASK channels. Our observations provide an access to study TASK-5 at the functional level, particularly in malignant cancers associated with KCNK15.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Theoretische Methoden zur Quantifizierung und Klassifizierung von Mikroplastik
No full textObwohl die Erforschung von Mikroplastik in Flüssen bereits vor über zehn Jahren im Jahr 2014 begann, gibt es bis heute nur wenig standardisierte Methoden, was zu einer schlechten Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Studienergebnisse führt. Zwei wichtige Aspekte, die damit zusammenhängen, werden in dieser Arbeit behandelt. Erstens zeigte sich bei der Betrachtung mehrerer Studienergebnisse ein wiederkehrender Fehler, welcher dafür sorgt, dass die angegebenen Messunsicherheiten der Ergebnisse die tatsächlichen unterschätzen. Dieses Problem tritt auf, weil wichtige Ursachen von Messunsicherheiten nicht beachtet wurden. Zweitens wurde gezeigt, dass die Verteilung von Mikroplastik in Flüssen sowohl räumlich als auch zeitlich stark schwankt; trotzdem wird das Design der wenigsten Messstudien dieser komplexen Mikroplastikverteilung in Flüssen gerecht. Um das erste Problem zu adressieren, werden in dieser Arbeit zwei unterschiedliche Ursachen für Messunsicherheiten (intrinsische und extrinsische), welche die Messung von Mikroplastik beeinflussen, definiert und diskutiert. Es wurde gezeigt, dass beide einen starken Einfluss auf die gemessene Mikroplastikverteilung im Wasser und Sediment haben. Um die tatsächliche Messunsicherheit korrekt zu bestimmen, müssen daher zwingend beide Arten berücksichtigt werden. Als nächstes wurde das zweite Problem mit Bezug zur komplexen Mikroplastikverteilung in Flüssen mithilfe von zwei komplementären Modellen qualitativ analysiert. Es wurde gezeigt, dass die Mikroplastikverteilung in alle drei Raumrichtungen stark schwanken kann. Ein Vergleich der Mikroplastik-Teilchenzahlen im Wasser und Sediment zeigte, dass die Teilchenzahlen im Sediment sehr stark von den Sedimentations- und Erosionsratenkoeffizienten abhängen. Deshalb kann die Teilchenzahl im Sediment an zwei Messstellen bereits ohne den Einfluss äußerer Quellen oder Senken stark voneinander abweichen, weil die lokalen Umweltbedingungen, die Sedimentation und Erosion von Mikroplastik steuern, unterschiedlich sind. Folglich liefern Unterschiede in der Teilchenzahl im Sediment nur begrenzte bis keine Informationen darüber, ob externe Quellen vorhanden sind oder nicht. Außerdem wurde gezeigt, dass die Teilchenzahlen im Wasser und Sediment miteinander gekoppelt sind, wenn sich der Fluss in einem transienten Zustand befindet. Aus diesen Ergebnissen ergeben sich folgende Empfehlungen für die Messung von Mikroplastik in Flüssen: (1) Mehrere Proben sollten entlang aller drei Raumrichtungen entnommen und unabhängig voneinander im Labor analysiert werden, um Messunsicherheiten genau abschätzen zu können. (2) Proben sollten sowohl aus dem Wasser als auch aus dem Sediment entnommen werden. (3) Unterschiede in der Teilchenzahl im Sediment sollten nicht als Beweis für die Existenz von Mikroplastikquellen oder -senken herangezogen werden.
Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Klassifikation der Plastikart von Mikroplastik, da diese Information bei der Identifikation von wichtigen Mikroplastikquellen helfen kann. Typischerweise werden für die Bestimmung der Plastikart spektroskopische Methoden wie Raman- oder FTIR-Spektroskopie eingesetzt, aber auch andere spektroskopische Verfahren sind möglich. Eine mögliche Alternative ist die Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), insbesondere wegen ihrer Schnelligkeit, potenziellen Transportfähigkeit für Feldmessungen und der Möglichkeit, Proben ohne aufwändige Vorbehandlung zu messen. Die Klassifikation der Plastikart auf Basis der Spektren stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar, weil sich zum einen die Spektren von Proben verschiedener Plastikarten insgesamt sehr ähnlich sehen und zum anderen die Daten extrem hoch dimensional sind. Andere Forschungsgruppen, die mit denselben Herausforderungen konfrontiert waren, sind erfolgreich damit gewesen, die Amplituden von Spektrallinien einiger weniger händisch ausgewählter chemischer Spezies als Merkmale für eine Klassifikation zu verwenden. Dies deutet darauf hin, dass die Amplituden der Signalpeaks eines Spektrums wichtige Merkmale für eine Klassifikation darstellen. Allerdings ist die manuelle Auswahl einiger weniger Signalpeaks ineffizient, da ein großer Teil der Informationen aus dem Rest des Spektrums verloren geht, der ebenfalls wichtige Informationen für die Klassifikation enthalten kann. Daher wurde im zweiten Teil dieser Arbeit eine Methode entwickelt, die dabei helfen kann, Signalpeaks automatisch in Spektren zu identifizieren. Anders als andere Methoden, die häufig amplitudenbasierte Verfahren zur Identifikation von Signalpeaks in Spektren verwenden, wurde hier ein ordnungsbasierter Ansatz verfolgt, der aus der Permutationsentropieanalyse von Zeitreihen hervorgeht. Dieser Ansatz kann direkt auf unverarbeitetes Spektren angewendet werden und ermöglicht den amplitudenunabhängigen Vergleich mehrerer Spektren sowie die Entwicklung eines statistischen Tests, mit dem Signal von Rauschen getrennt werden kann. Erste Tests der Methode an realen LIBS‑Mikroplastikspektren zeigten insgesamt sehr vielversprechende Ergebnisse, denn fast alle Signal‑Peaks, unabhängig von ihrer Amplitude oder ihrem Abstand zueinander, wurden identifiziert.Although research on microplastics in rivers began more than ten years ago in 2014, standardized sampling strategies are still missing, leading to poor comparability and reproducibility of study results. Two important aspects related to this are addressed in this thesis: First, when reviewing several study results a recurring error became apparent that causes the reported measurement uncertainties to underestimate the true uncertainties. This problem arises because important sources of measurement uncertainty have not been taken into account. Second, it has been shown that the distribution of microplastics in rivers varies strongly both spatially and temporally; nevertheless, the design of most measurement studies does not adequately reflect this complex microplastic distribution in rivers. To address the first problem, this work defines and discusses two different sources of measurement uncertainty (intrinsic and extrinsic) that affect microplastic measurements. It is demonstrated that both have a strong influence on the measured microplastic distribution in water and sediment. Consequently, both types must be considered in order to determine an accurate estimate of the true measurement uncertainty. The second problem, concerning the complex microplastic distribution in rivers, is then qualitatively analysed using two complementary models. It is shown that microplastic distribution can fluctuate markedly in all three spatial directions. A comparison of microplastic particle numbers in the water column and sediment revealed that particle numbers in sediment depend heavily on the sedimentation‑ and erosion‑rate coefficients. Therefore, particle numbers at two sediment sampling sites can already differ substantially - even in the absence of external microplastic sources or sinks - because the local environmental conditions that govern the sedimentation and erosion of microplastics are different. Consequently, differences in sediment particle numbers provide only limited or no information about the presence of external sources of microplastics. Moreover, it was shown that particle numbers in water and sediment are coupled when the river is in a transient state. Based on these results, the following recommendations for measuring microplastics in rivers are derived: (1) Multiple samples should be taken along all three spatial axes and analysed independently in the laboratory in order to estimate measurement uncertainties accurately. (2) Samples should be collected from both water and sediment. (3) Differences in sediment particle numbers should not be used as evidence for the existence of microplastic sources or sinks.
The second part of this thesis deals with the classification of the polymer type of microplastics, because this information can help identify important microplastic sources. Typically, spectroscopic methods such as Raman or FTIR spectroscopy are used to determine polymer type, although other spectroscopic techniques are also possible. A potential alternative is Laser‑Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), especially because of its speed, potential portability for field measurements, and the possibility to analyse samples without extensive pretreatment. Classifying polymer type based on LIBS spectra, however, poses a particular challenge: on the one hand, spectra of different polymer types look overall very similar, and on the other hand the data are extremely high‑dimensional. Other research groups that faced the same challenges have successfully used the amplitudes of spectral lines of a few manually selected chemical species as features for classification. This suggests that the amplitudes of signal peaks in a spectrum constitute important classification features. Nevertheless, manual selection of a few peaks is inefficient because a large portion of the information contained in the rest of the spectrum—information that may also be important for classification—is discarded. Therefore, in the second part of this thesis a method was developed that can help identify signal peaks automatically in spectra. Unlike other approaches that often rely on amplitude‑based procedures to detect peaks, this method adopts an order or rank‑based approach derived from permutation‑entropy analysis of time series. The approach can be applied directly to raw spectra, enables amplitude‑independent comparison of multiple spectra, and allows the development of a statistical test to separate signal from noise. Initial tests of the method on real LIBS microplastic spectra yielded very promising results: almost all signal peaks, regardless of their amplitude or spacing, were identified
An outer membrane porin-lipoprotein complex modulates elongasome movement to establish cell curvature in Rhodospirillum rubrum
No full textCurved cell shapes are widespread among bacteria and important for cellular motility, virulence and fitness. However, the underlying morphogenetic mechanisms are still incompletely understood. Here, we identify an outer-membrane protein complex that promotes cell curvature in the photosynthetic species Rhodospirillum rubrum. We show that the R. rubrum porins Por39 and Por41 form a helical ribbon-like structure at the outer curve of the cell that recruits the peptidoglycan-binding lipoprotein PapS, with PapS inactivation, porin delocalization or disruption of the porin-PapS interface resulting in cell straightening. We further demonstrate that porin-PapS assemblies act as molecular cages that entrap the cell elongation machinery, thus biasing cell growth towards the outer curve. These findings reveal a mechanistically distinct morphogenetic module mediating bacterial cell shape. Moreover, they uncover an unprecedented role of outer-membrane protein patterning in the spatial control of intracellular processes, adding an important facet to the repertoire of regulatory mechanisms in bacterial cell biology.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Neue Formulierungsstrategien für eine verbesserte dermale Verabreichung von Curcumin
No full textDermal drug delivery is a preferred administration route for bypassing first-
pass metabolism, minimizing systemic side effects and delivering local or system ic
benefits. Formulation strategies are often employed to improve drug solubility and
penetration, enhancing dermal bioavailability. Many dermal drugs face solubility
challenges, necessitating advanced formulation strategies. Curcumin is a natural
bioactive compound derived from the turmeric plant Curcum a longa L., and has been
widely used due to its therapeutic benefits against dermal conditions. However, it is
characterized by low solubility and bioavailability. Therefore, dermal curcumin
formulation strategies are often employed to improve its limitations. The established
ex vivo porcine ear model has been frequently used to test various formulations,
providing insights into effective strategies that preserve skin physiology, improve
penetration and elucidate penetration mechanism. Expanding on previous findings, a
systemic study of different classic and novel formulation strategies is necessary to
evaluate their effectiveness in enhancing dermal delivery of poorly water-soluble
drugs. In this context, plant-based extracellular vesicles, plantCrystals, and
microemulsion formulations were selected to be investigated to improve the solubility
and bio-efficacy of a poorly water-soluble drug, curcumin.
The first project studied the impact of classical plant-derived extracellular
vesicles (EVs) and plantCrystals-extracellular vesicles (PCEVs) on curcumin dermal
delivery using an ex vivo porcine ear skin model. Two study designs were employed,
aiming to determine the dermatokinetics of curcumin penetration, and to investigate
penetration efficacy and depth. EVs were isolated through classical methods, while
PCEVs were prepared via bead milling, with curcumin incorporated either during or
after PCEVs formation, resulting in curcumin-loaded and curcumin-added PCEVs,
respectively. Dermatokinetics indicated that curcumin particles facilitated penetration
through a particle-assisted mechanism. Upon evaporation of the dispersion medium,
an aqueous meniscus formed between the particles and skin, creating a high local
concentration gradient that enhanced drug delivery. This effect was most pronounced
in curcumin-loaded PCEVs, where smaller and more abundant particles maximized
the contact area. Curcumin-loaded PCEVs achieved a significantly higher penetration efficacy compared to curcumin-added PCEVs and curcumin-loaded EVs. Its also
exhibited greatest penetration depth, whereas curcumin delivered from EVs remained
in the stratum corneum. The data revealed that incorporating curcumin during PCEVs
production is critical for maximizing penetration efficacy. The findings of this project
confirm the promise of PCEVs as an effective delivery system for curcumin and similar
poorly soluble compounds, highlighting bead milling as a superior strategy over
classical EVs methods. This formulation presented a plant-based and nontoxic
approach as a carrier for dermal drug delivery, thereby it offers a great potential for
pharmaceutical development and further exploration of different potential plants to
improve the solubility and bioavailability of poorly water-soluble drugs.
The second project studied microemulsions as a nano-scaled systems for
improving curcumin dermal delivery using the ex vivo porcine ear model. The study
investigated how microemulsion components and their varying concentration s
influence the penetration efficacy. Nine of curcumin microemulsion formulations
were prepared with varying ratios of the oily and water phases and the surfactants
mixture (surfactant and co-surfactant (Smix)). Formulations with higher oily phase
content exhibited larger hydrodynamic sizes and broader size distribution, while
those with higher Smix and water content demonstrated smaller sizes and narrower
size distribution. Results showed enhanced penetration efficacy of curcumin was
associated with higher ethanol and water ratios. This highlights the role of
composition in modulating curcumin transport through the skin. Bench controls,
including curcumin solutions and dispersion were prepared to elucidate the vehicle
effect on curcumin delivery. Based on the data obtained, it can be assumed that the
curcumin penetration from microemulsion formulations revealed overlappin g
penetration mechanisms influenced by the formulation’s composition. While
microemulsion formulations effectively delivered curcumin to the upper epiderm is,
their limited penetration depth restricts their use for targeting the dermis. These
findings provide a foundation for optimizing microemulsion systems to enhance the
dermal delivery of poorly soluble active compounds like curcumin.Die dermale Arzneimittelverabreichung ist eine bevorzugte
Applikationsroute. Sie umgeht den First-Pass-Metabolismus, minimiert systemische
Nebenwirkungen, und erzielt lokale als auch systemische Vorteile
Formulierungsstrategien werden häufig eingesetzt, um die Löslichkeit und
Penetration von Wirkstoffen zu verbessern und damit die dermale Bioverfügbark eit
zu erhöhen. Viele dermale Wirkstoffe weisen Löslichkeitsprobleme auf, weshalb
fortschrittliche Formulierungen erforderlich sind.
Curcumin, ein bioaktiver Naturstoff, extrahiert aus Curcum a longa L., ist für seine
therapeutischen Vorteile bekannt, zeigt jedoch eine geringe Wasserlöslichkeit und
Bioverfügbarkeit. Daher werden spezifische Formulierungsstrategien entwickelt, um
diese Einschränkungen zu überwinden. Das ex vivo-Schweineohrhautmodell dient
häufig zur Untersuchung von Formulierungen, da es die Hautphysiologie erhält und
die Penetration sowie deren Mechanismen darstellen. Eine systematische Analyse
klassischer und innovativer Formulierungsansätze ist notwendig, um deren
Wirksamkeit für die dermale Verabreichung schlecht wasserlöslicher Wirkstoffe zu
bewerten. In diesem Kontext wurden pflanzenbasierte extrazelluläre Vesikel,
PlantCrystals und Mikroemulsionen untersucht, um die Löslichkeit und
Bioverfügbarkeit von Curcumin zu verbessern.
Im ersten Projekt wurde der Einfluss klassischer pflanzlicher extrazellulärer
Vesikel (EVs) und PlantCrystals-extrazellulärer Vesikel (PCEVs) auf die dermale
Aufnahme von Curcumin analysiert. Es wurden zwei Studiendesigns angewandt, um
die Dermatokinetik der Curcumin-Penetration zu bestimmen und die
Penetrationswirksamkeit und -tiefe zu untersuchen. EVs wurden klassisch isoliert,
während PCEVs mit dem Verfahren des Bead Millings hergestellt wurden. Curcumin
wurde entweder während oder nach der PCEV-Bildung eingebracht, was zu
curcuminbeladenen bzw. curcuminzugesetzten PCEVs führte. Die Analysen zeigten,
dass Curcuminpartikel die Penetration durch einen partikelvermittelt en
Mechanismus erleichtern. Nach der Verdunstung des Dispersionsmediums entstand
ein hoher lokaler Konzentrationsgradient, der die Wirkstoffaufnahme förderte. Dieser
Effekt war besonders bei curcuminbeladenen PCEVs ausgeprägt, die kleinere und
zahlreichere Partikel aufwiesen. Die curcuminbeladenen PCEVs erreichten eine signifikant höhere Penetrationseffizienz als curcuminzugesetzte PCEVs und
curcuminbeladene EVs. Zudem zeigten sie die größte Penetrationstiefe, währen d
Curcumin aus EVs hauptsächlich in dem Stratum corneum verblieb. Die Ergebnisse
belegen, dass die Integration von Curcumin während der PCEV-Produktion
entscheidend für eine maximale Penetrationseffizienz ist. Diese Studie bestätigt das
Potenzial von PCEVs als effizientes Trägersystem für schwer lösliche Wirkstoffe und
hebt das Verfahren des Bead Millings als überlegene Strategie gegenüber klassischen
EV-Methoden hervor. Diese pflanzenbasierte, ungiftige Formulierung bietet großes
Potenzial für die pharmazeutische Entwicklung und die Erforschung weiterer
Pflanzenextrakte zur Verbesserung der Löslichkeit und Bioverfügbarkeit.
Im zweiten Projekt wurden Mikroemulsionen als nanoskalige Systeme zur
Verbesserung der dermalen Curcumin-Freisetzung untersucht. Ziel war es, den
Einfluss der Mikroemulsionskom ponenten und ihrer Konzentrationsverhältnisse auf
die Penetrationseffizienz zu analysieren. Es wurden neun verschiedene Curcumin-
Mikroemulsionsformulierungen hergestellt, wobei das Verhältnis von Öl-,
Wasserphase und Tensidgemisch (Tensid und Co-Tensid (Smix)) variiert wurde.
Formulierungen mit höherem Ölanteil zeigten größere Partikelgrößen und eine
breitere Größenverteilung, während Formulierungen mit höheren Smix- und
Wasseranteilen kleinere Partikel und eine engere Größenverteilung aufwiesen. Die
Ergebnisse zeigten, dass eine erhöhte Penetrationseffizienz mit höheren Ethanol- und
Wasseranteilen korrelierte, was die Bedeutung der Formulierungszusammensetzun g
für den Transport von Curcumin durch die Haut unterstreicht. Zur besseren
Einordnung der Ergebnisse wurden Curcuminlösungen und -dispersionen als
Kontrollen untersucht. Die Daten legen nahe, dass die Penetration von Curcumin aus
Mikroemulsionsformulierungen überlappende Penetrationsmechanismen aufweist,
die von der Zusammensetzung der Formulierung beeinflusst werden. Während
Mikroemulsionen Curcumin effektiv in die obere Epidermis transportierten, blieb die
Penetrationstiefe begrenzt, was ihren Einsatz zur gezielten Wirkstofffreisetzung in die
Dermis einschränkt. Diese Erkenntnisse bilden eine Grundlage für die Optimierung
von Mikroemulsionssystemen zur Verbesserung der dermalen Verabreichung schwer
löslicher Wirkstoffe wie Curcumin
Comparison of humor production in patients with schizophrenia before and after a humor skills training
No full textDie Humorproduktion von Patient*innen mit einer Schizophrenie zu betrachten kann helfen,
den Zusammenhang zwischen der Symptomatik, dem sozialen Funktionsniveau und dem
Humor der Betroffenen besser zu verstehen. Dazu sollten in dieser Studie Patient*innen mit
Schizophrenie und Gesunde hinsichtlich ihrer Humorproduktion verglichen und die Effekte
eines Humorfähigkeitentrainings auf die Humorproduktion, die Symptomatik und das soziale
Funktionsniveau der Patient*innen untersucht werden. Das dazu verwendete
Humorfähigkeitentraining von Falkenberg et al. (2013) hat das Ziel den Patient*innen
langfristig Techniken zum besseren Umgang mit Belastungen aufzuzeigen, das soziale
Funktionsniveau zu verbessern konnte in einer Studie von Cai et al. (2014) helfen, die
Symptomatik zu reduzieren.
Die Patient*innen sollten in dieser Studie zu zwei Zeitpunkten möglichst lustige Ideen zu
verschiedenen Gegenständen produzieren. Zwischen den Messungen absolvierte eine Gruppe
das 7-wöchiges Humorfähigkeitentraining nach dem Manual von Falkenberg et al. (2013).
Die Kontrollgruppe führte ein Soziales Kompetenz Training nach Hinsch und Pfingsten (2007)
im gleichen zeitlichen Umfang durch. Eine Gruppe von Gesunden produzierte zu den zwei
Zeitpunkten ebenfalls Ideen, ohne an einer Intervention teilzunehmen. Anschließend wurden die
Ideen von externen verblindeten Teilnehmenden nach ihrer Lustigkeit und weiteren Variablen
bewertet. So konnte die Humorproduktion der Patient*innen im Vergleich mit den Gesunden
untersucht werden. Außerdem war es möglich, die Auswirkungen des
Humorfähigkeitentrainings im Vergleich zum Sozialen Kompetenztraining auf die
Humorproduktion, die Symptomatik und das soziale Funktionsniveau zu betrachten.
Die produzierten Ideen der Patient*innen wurden im Vergleich zu den Ideen der Gesunden vor
der Intervention durch die externen Teilnehmenden signifikant weniger lustig und weniger
originell bewertet. Außerdem produzierten die Patient*innen signifikant weniger Ideen. Die
Humorproduktion scheint also durch die Erkrankung beeinträchtigt zu sein. Ein signifikanter
Effekt des Humorfähigkeitentrainings im Vergleich zum sozialen Kompetenztraining ließ sich
im Bereich der Bewertungsvariablen nach Intervention nicht nachweisen.
Die Patient*innen zeigten nach dem Humorfähigkeitentraining eine signifikante Reduktion der
Symptomatik, gemessen mit dem SANS/SAPS Gesamtscore im Vergleich zur Kontrollgruppe.
Sowohl in der HT- als auch in der SKT- Gruppe kam es zu einer Verbesserung des sozialen
Funktionsniveaus, gemessen mit dem SOFA-Score. Lustigere Ideen korrelierten zu T1
signifikant mit niedrigeren Werten im Bereich SANS und sowohl zu T1, als auch zu T2 mit
höheren Werten im Bereich SOFAS.
Das Humorfähigkeitentraining wirkt sich somit positiv auf die Symptomatik der Patient*innen
aus und hat einen vergleichbaren Effekt auf die Verbesserung des Sozialen Funktionsniveau wie
das Training sozialer Kompetenzen.
Diese Studie hatte einen explorativen Charakter. In Zukunft könnten weitere Studien die
vorhandenen Erkenntnisse im Bereich der Humorproduktion von Patient*innen mit
Schizophrenie nutzen und sich mit den Zusammenhängen zwischen der Erkrankung und dem
Sinn für Humor, sowie der Implementierung eines Humorfähigkeitentrainings in die Therapie
beschäftigen. Besonders interessant wäre hierbei die weitere Aufklärung des Zusammenhangs
zwischen der Humorproduktion und den kognitiven Einschränkungen der Patient*innen, sowie
der Symptomatik. Außerdem könnten längere Beobachtungszeiträume die Frage nach einer
langfristigen Veränderung des Sinns für Humor der Patient*innen, dem sozialen
Funktionsniveaus, sowie einer fortbestehenden Symptomreduktion untersuchen.Examining the humor production in patients with schizophrenia can help to better understand
the relationship between symptomatology, social functioning, and the humor of those affected.
In this study, patients with schizophrenia and healthy individuals were compared in terms of
their humor production, and the effects of a humor skills training on humor production,
symptomatology, and social functioning in patients were examined.
The humor skills training by Falkenberg et al. (2013) used in this study by aims to show
patients techniques for better coping with stress in the long term, and to improve social
functioning, which, in a study by Cai et al. (2014), was shown to help reduce symptoms.
In this study, patients were asked to produce the most humorous ideas possible regarding
different objects at two time points. Between the measurements, one group underwent the 7-
week humor ability training according to the manual by Falkenberg et al. (2013). The control
group completed a Social Competence Training according to Hinsch und Pfingsten (2007)
during the same period. A group of healthy individuals also produced ideas at the two time
points without participating in any intervention.
Subsequently, the ideas were evaluated by external blinded participants in terms of their humor
and other variables. This allowed for an examination of the humor production of patients
compared to healthy individuals. It was also possible to compare the effects of the humor skills
training versus the social competence training on humor production, symptomatology, and
social functioning.
The ideas produced by patients, compared to those of healthy individuals before the
intervention, were rated significantly less funny and less original by the external participants.
Additionally, the patients produced significantly fewer ideas. Humor production thus appears to
be impaired by the illness. A significant effect of humor ability training compared to social
competence training could not be detected in terms of the evaluation variables after the
intervention.
Patients showed a significant reduction in symptomatology after humor ability training, as
measured by the SANS/SAPS total score compared to the control group. Both the HT and SKT
groups showed an improvement in social functioning, as measured by the SOFA score. Funnier
ideas at T1 were significantly correlated with lower values in the SANS area and, at both T1 and
T2, with higher values in the SOFAS area.
Thus, humor skills training may have a positive effect on the symptomatology of patients and
has a comparable effect on improving social functioning as social competence training.
This study had an exploratory character. In the future, further studies could use the existing
findings in the area of humor production in patients with schizophrenia and investigate the
relationships between the illness and the sense of humor, as well as the implementation of
humor skills training in therapy.
Of particular interest would be further clarification of the relationship between humor
production and the cognitive impairments of patients, as well as symptomatology. Moreover,
longer observation periods could investigate the question of long-term changes in patients sense
of humor, social functioning, and sustained symptom reduction
The analgesic efficacy of liposomal bupivacaine compared with bupivacaine hydrochloride for the prevention of postoperative pain: a systematic review and meta-analysis with trial sequential analysis
No full textHintergrund: Die Anwendung von Lokalanästhetika im postoperativen Setting ist wesentlich limitiert durch ihre begrenzte Wirkdauer nach einzeitiger Applikation. Mit dem Ziel einer deutlichen Wirkzeitverlängerung und gleichzeitigen Einsparung von Opioiden sind in den letzten Jahren liposomale Trägersysteme mit prolongierter Freisetzungskinetik (DepoFoam©-Technologie; Fa. Pacira Pharmaceuticals Parsippany, NJ, USA) in den Fokus der Wissenschaft geraten, darunter auch das liposomale Bupivacain.
Zielsetzung: Ziel der vorliegenden systematischen Übersichtsarbeit und Metaanalyse war es, das liposomale Bupivacain direkt mit dem herkömmlichen Bupivacain-HCl hinsichtlich seiner Analgesiequalität, gemessen anhand postoperativer Schmerzscores und der Zeit bis zum ersten Analgetikabedarf, seines Einflusses auf den postoperativen Opioidverbrauch und aufgetretener Nebenwirkungen zu vergleichen.
Methodik: Ohne zeitliche oder sprachliche Einschränkungen wurden alle relevanten und qualitativ hochwertigen randomisiert kontrollierten Studien (RCTs) zum liposomalen Bupivacain aus den elektronischen Datenbanken gefiltert, durch mehrere Untersucher streng selektiert und anschließend zu den a priori festgelegten primären und sekundären Endpunkten analysiert. Dabei wurden alle Applikationsmodalitäten der Lokalanästhetika (lokal und regional) und alle operativen Verfahren berücksichtigt. Folgende Endpunktparameter wurden 24 und 72 Stunden nach Operation ausgewertet: Postoperative Schmerzscores anhand der numerischen Rating-Skala von 0-10, postoperativer Verbrauch an Morphinäquivalenten im Milligramm, Zeit bis zum ersten Bedarf eines Analgetikums in Minuten und Nebenwirkungen.
Ergebnisse: Insgesamt wurden Daten von 1867 Patienten aus 23 randomisiert kontrollierten Studien (RCTs) in die Metaanalyse eingeschlossen (LB: n = 964; Bupi-HCl: n = 903). Die Metaanalyse zu dem primären Endpunkt „postoperative Schmerzen nach 24 und 72 Stunden“ zeigte nur nach 24 Stunden statistisch signifikant geringere Schmerzwerte in der Gruppe des LBs (MD -0,37; 95%-KI: -0,56 bis -0,19), überschritt dabei jedoch nicht die Schwelle klinischer Relevanz. Hinsichtlich des „postoperativen Verbrauchs an Morphinäquivalenten (MEQ)“ konnte eine Reduktion des Opioidverbrauchs um etwa 15 % in der Interventionsgruppe (LB) aufgezeigt werden. Aufgrund eines Mangels an Daten wurden final keine Metaanalysen zu den beiden sekundären Endpunkten „Zeit bis zum ersten Analgetika-Bedarf postoperativ“ und „Nebenwirkungen“ durchgeführt. Am häufigsten konnte unter dem Einsatz der beiden Studienmedikamente das Auftreten von Übelkeit/Erbrechen, Schwindel und Juckreiz beobachtet werden, jedoch war die Rate in beiden Versuchsgruppen gering.
Schlussfolgerung: Unsere Metaanalyse konnte homogene Daten hoher Evidenz generieren, welche eine fehlende klinisch relevante Überlegenheit des liposomalen Bupivacains im Vergleich zum Bupivacain-HCl sowohl im Hinblick auf postoperative Schmerzen, als auch auf den Opioidverbrauch innerhalb der ersten 72 Stunden nach Operation belegen. Das liposomale Bupivacain zeigte dabei in seiner klinischen Anwendung stets ein hohes Sicherheitsprofil, übereinstimmend mit den Daten präklinischer Sicherheitsstudien. Abschließend konnte mithilfe einer sequentiellen Studienanalyse (TSA) die Endgültigkeit und Schlüssigkeit der bisher verfügbaren Evidenz belegt werden. Unter Berücksichtigung der derzeit hohen Kosten der neuen liposomalen Formulierung (100-fach teurer als das Standard Bupivacain-HCl) kann somit keine Empfehlung für eine routinierte Anwendung des LBs im klinischen Alltag ausgesprochen werden.Background: The use of local anaesthetics in the post-operative setting is essentially limited by their restricted duration of action after single-dose application. In recent years, liposomal carrier systems with prolonged release kinetics (DepoFoam© technology; Pacira Pharmaceuticals Parsippany, NJ, USA), including liposomal bupivacaine, have become the focus of scientific attention with the aim of significantly extending the duration of action and at the same time reducing the use of opioids.
Objective: The aim of this systematic review and meta-analysis was to compare liposomal bupivacaine directly with conventional bupivacaine HCl in terms of its analgesia efficacy as measured by postoperative pain scores and time to first analgesic request, its influence on postoperative opioid consumption and side effects.
Methods: Without time or language restrictions, all relevant and high-quality randomised controlled trials (RCTs) of liposomal bupivacaine were filtered from the electronic databases, rigorously selected by several investigators and then analysed for the a priori defined primary and secondary endpoints. All application modalities of local anaesthetics (local and regional) and all surgical procedures were considered. The following endpoint parameters were analysed 24 and 72 hours after surgery: postoperative pain scores using the numerical rating scale of 0-10, postoperative consumption of morphine equivalents in milligrams, time to first analgesic requests in minutes and side effects.
Results: In total, data from 1867 patients from 23 randomised controlled trials (RCTs) were included in the meta-analysis (LB: n = 964; Bupi-HCl: n = 903). The meta-analysis of the primary endpoint "postoperative pain after 24 and 72 hours" only showed statistically significantly lower pain values in the LB group after 24 hours (MD -0.37; 95% CI: -0.56 to -0.19), but did not exceed the threshold of clinical relevance. With regard to the "postoperative consumption of morphine equivalents (MEQ)", a reduction in opioid consumption of around 15 % was demonstrated in the intervention group (LB). Due to a lack of data, no subsequent meta-analyses were carried out on the two secondary endpoints "time to first analgesic request postoperatively" and "side effects". Nausea/vomiting, dizziness and pruritus were the most common side effects observed with the two study drugs, but the rate was low in both trial groups.
Conclusion: Our meta-analysis was able to generate homogeneous data with a high level of evidence, demonstrating a lack of clinically relevant superiority of liposomal bupivacaine compared to bupivacaine HCl with regard to both postoperative pain and opioid consumption within the first 72 hours after surgery. Liposomal bupivacaine consistently demonstrated a high safety profile in its clinical use, consistent with data from preclinical safety studies. Finally, a trial sequential analysis (TSA) was used to demonstrate the conclusiveness and robustness of the evidence available to date. Taking into account the currently high costs of the new liposomal formulation (100 times more expensive than the standard bupivacaine HCl), no recommendation can be made for the routine use of LB in everyday clinical practice