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Analysis of potential protein biomarkers in a glioblastoma patient cohort
No full textGlioblastome sind die häufigsten hirneigenen Tumore und zählen mit einer medianen Überlebensdauer von etwa 15 Monaten nach Erstdiagnose zu den aggressivsten Tumo-rentitäten des Menschen. Ein grundlegendes Problem besteht in der zuverlässigen Di-agnostik von GBM-Rezidiven, die sich zudem häufig durch eine ausgeprägte Resistenz gegen etablierte Strahlen- und Chemotherapien auszeichnen. Die Suche nach neuen diagnostischen und therapeutischen Ansätzen stellt deshalb einen bedeutenden Aspekt der neuroonkologischen Forschung dar.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die drei Tumorproteine ASAH1, SYNM und GPNMB, die sich in einem massenspektrometrischen Suchtest als vielversprechend herausstellten, hinsichtlich ihres Potenzials als diagnostische Biomarker für GBM-Rezidive und therapeutische Zielmoleküle zu untersuchen. Während ASAH1 als Enzym des Ceramid-Stoffwechsels bekannt ist und pro-apoptotische Ceramide in wachstums-förderndes Sphingosin umwandelt, spielt GPNMB als Transmembranprotein eine Rolle bei der Tumorprogression hin zu aggressiveren Subtypen und ist im Tumor-Microenvironment nachweisbar. SYNM dagegen ist ein Intermediärfilament und beein-flusst die Tumorzellproliferation und -migration.
Retrospektiv wurde eine Kohorte aus 20 Patientinnen und Patienten analysiert, bei de-nen sowohl ein initiales GBM sowie ein Rezidiv operativ reseziert worden war. In den entsprechenden Tumorgewebeproben wurden die Proteinkonzentrationen sowie die mRNA-Expression mittels RT-qPCR, Western Blot, ELISA und Immunhisto- und Immun-fluoreszenzfärbungen gemessen. Das Gewebe aus den Tumorrezidiven wies dabei eine höhere Proteinkonzentration auf als die Initialbefunde. Um die Eignung der Moleküle als Biomarker für GBM-Rezidive in Liquid Biopsies zu untersuchen, wurden zusätzlich Se-rumproben, die 14 Patientinnen und Patienten jeweils vor den Operationen entnommen worden waren, hinsichtlich der Kongruenz mit den Ergebnissen aus den Gewebeproben analysiert. Die Konzentrationsunterschiede zwischen initialem und rezidiviertem GBM waren hier jedoch nicht signifikant, sodass einzelne Moleküle als Biomarker keine aus-reichende diagnostische Sicherheit bieten.
Die vorliegende Arbeit trägt zum besseren tumorbiologischen Verständnis von Glioblastom-Rezidiven bei. Die untersuchten Proteine könnten als Teil von molekularen Clustern sowie als therapeutische Zielmoleküle verwendet werden, insbesondere zur Erhöhung der Strahlen- und Chemosensibilität von GBM-Rezidiven. Zudem bietet die Untersuchung von Liquorproben als alternatives Material für Liquid Biopsies vielverspre-chende Perspektiven für zukünftige Forschung. Weitere Studien sind erforderlich, um die diagnostische und therapeutische Relevanz dieser Ansätze zu validieren.Glioblastomas are the most common brain tumours and, with a median survival time of around 15 months after initial diagnosis, are among the most aggressive tumour types in humans. A fundamental problem is the reliable diagnosis of GBM recurrences, which are often characterised by a pronounced resistance to established radiotherapy and chemo-therapy. The search for new diagnostic and therapeutic approaches is therefore an im-portant aspect of neuro-oncological research.
The aim of this study was to investigate the three tumour proteins ASAH1, SYNM and GPNMB, which proved to be promising in a mass spectrometric search test, with regard to their potential as diagnostic biomarkers for GBM recurrences and therapeutic target molecules. While ASAH1 is known as an enzyme of ceramide metabolism and converts proapoptotic ceramides into growth-promoting sphingosine, GPNMB as a transmem-brane protein plays a role in tumour progression towards more aggressive subtypes and is detectable in the tumour microenvironment. SYNM, on the other hand, is an intermedi-ate filament and influences tumour cell proliferation and migration.
A cohort of 20 patients who had undergone surgical resection of both an initial GBM and a recurrence was retrospectively analysed. Protein concentrations and mRNA expres-sion were measured in the corresponding tumour tissue samples using RT-qPCR, West-ern blot, ELISA and immunohisto- and immunofluorescence staining. The tissue from the tumour recurrences showed a higher protein concentration than the initial findings. In order to investigate the suitability of the molecules as biomarkers for GBM recurrences in liquid biopsies, serum samples taken from 14 patients before the operations were also analysed for congruence with the results from the tissue samples. However, the differ-ences in concentration between initial and relapsed GBM were not significant here, meaning that individual molecules do not provide sufficient diagnostic certainty as bi-omarkers.
The present study contributes to a better tumour-biological understanding of glioblasto-ma recurrences. The investigated proteins could be used as part of molecular clusters and as therapeutic targets, in particular to increase the radiation and chemosensitivity of GBM recurrences. In addition, the investigation of CSF samples as an alternative materi-al for liquid biopsies offers promising perspectives for future research. Further studies are required to validate the diagnostic and therapeutic relevance of these approaches
Heart rate changes as a diagnostic indicator for distinguishing epileptic and psychogenic seizures
No full textHintergrund
Epilepsie gehört zu den häufigsten chronisch-neurologischen Erkrankungen, wobei grundsätzlich generalisierte tonisch-klonische Anfälle (GTKA) von komplex-fokalen Anfällen
unterschieden werden. Von beiden epileptischen Anfallstypen sind psychogene, nicht-epileptische Anfälle (PNES) abzugrenzen. PNES wird wegen ähnlicher klinischer Manifestation fälschlicherweise häufig als Epilepsie diagnostiziert und folglich als solche behandelt,
da eine eindeutige Differenzierung oftmals kompliziert ist.
Ziele
Die Arbeit verfolgt das Ziel, (1) zu bestimmen, ob sich die Herzrate (HR) und ihre anfallsbezogene Veränderung als Grundlage für eine Differenzierung zwischen epileptischen und
psychogenen, nicht-epileptischen Anfällen eignet, (2) die optimalen Zeitpunkte für die
Herzratenmessung präepisodal/-iktal, episodal/iktal und postepisodal/-iktal zu identifizieren
und (3) den bzw. diejenigen Quotienten aus baseline und den vor, während und nach dem
Anfallsverlauf gemessenen Herzraten (als Schwellenwert) zu ermitteln, die den höchsten
Sensitivitäts- und Spezifitätsgrad für eine Differenzierung von epileptischen Anfällen und
PNES aufweisen.
Methoden
Am Epilepsiezentrum Hessen in Marburg wurden retrospektiv alle Patienten zwischen 2007
und 2015 aus dem Video-EEG-Monitoring (VEM) gescreent. Nach einer Vorauswahl und
einem personenspezifischen Matching (nach Alter und Geschlecht) wurden je 24 Personen
mit GTKA/KFA und PNES ausgewählt, wobei die PNES-Patienten mit jeweils zwei Anfällen vertreten waren.
Die HR-Messung erfolgte bei PNES an 4 präepisodalen, 10 episodalen und 8 postepisodalen
Zeitpunkten, bei GTKA/KFA an 4 präiktalen, 6 iktalen und 8 postiktalen Zeitpunkten. Zusätzlich wurden für jeden Patienten zwei baseline-Messungen zu definierten Zeitpunkten
als individuelle Normwerte erhoben. Aufzeichnungsunterbrechungen von < 10 Sek. sowie durch Artefakte nicht interpretierbare
EKG wurden eliminiert.
Ergebnisse
Das Durchschnittsalter betrug 31,5 Jahre (PNES) und 31 Jahre (GTKA/KFA), die Geschlechtsverteilung 18 Frauen zu 6 Männern in beiden Kohorten. Die HR-Veränderungen
und -Frequenzen präepisodal/-iktal sowie episodal/iktal zum Anfallsbeginn und Maximalwert wiesen bei GTKA/KFA und PNES ähnliche Ergebnisse auf,
wobei kürzere iktale Aufzeichnungen bei GTKA/KFA als episodale Aufzeichnungen bei
PNES vorlagen, was der kürzeren Anfallsdauer geschuldet war.
Obgleich bei PNES die Herzrate präepisodal im Vergleich zu epileptischen Anfällen leicht
anstieg, wurden episodal/-iktal vergleichbare HR-Werte erreicht, die sich auch in den Maximalwerten nicht essentiell unterschieden. Signifikante Unterschiede wurden indes
postepisodal/-iktal ermittelt: Im Vergleich zu epileptischen Anfällen fiel die Herzrate unmittelbar nach Anfallsende ab und betrug nur noch ca. 10 beats per minute (bpm) über der
baseline. Bei GTKA/KFA stieg die HR dagegen postiktal an und lag maximal 48 bpm über
der baseline (jeweils eine Minute nach Anfallsende). Die PNES-HR flachte postepisodal
weiter ab, wohingegen die HR bei Epilepsie auch postiktal 15 Minuten noch mit 40 bpm
über dem Ausgangswert erhöht war.
Für die optimale Differenzierung von PNES und GTKA/KFA zeichneten sich drei Messzeitpunkte ab:
(1) eine Minute nach Anfallsende mit einem Quotienten von 1,25 (< 25-prozentige Überschreitung baseline) bei einer Sensitivität/Spezifität von 79,1 bzw.
87,5 Prozent;
(2) 10 Minuten nach Anfallsende mit den gleichen Werten bei einem Quotienten von 1,2 (< 20-prozentige Überschreitung baseline);
(3) 15 Minuten postepisodal/-iktal bei einem Quotienten von 1,2 mit einer Sensitivität/Spezifität von 79,1 bzw. 91,6 Prozent. An diesem Messpunkt erreichten ebenfalls der positive prädiktive Wert (ppW) sowie der negative prädiktive
Wert (npW) mit 90,4 resp. 81,4 Prozent das Maximum.
Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse bestätigen, dass sich die anfallsbezogene HR-Veränderung als Differenzierungsmaßstab zwischen GTKA/KFA und PNES grundsätzlich eignet. Die drei ermittelten
Messpunkte sind dabei auch in diagnostischer Perspektive (bedside test) besonders distinktiv, wobei der optimale postepisodale/-iktale Zeitpunkt bei 15 Min. mit dem Schwellenwert
von 1,2 liegt.
Aufgrund der Studienpopulation sind die Ergebnisse unter Vorbehalt zu sehen und bedürfen
einer weiteren Verifizierung auf Grundlage umfangreicheren Untersuchungsmaterials.Background
Epilepsy is one of the most common chronic neurological diseases, in which generalized
tonic-clonic seizures (GTCS) must be differentiated from complex focal seizures (CFS).
However, psychogenic nonepileptic seizures (PNES) must be distinguished from real epileptic seizure (ES) types. A clear differentiation is complicated by the fact that epilepsy is
often misdiagnosed and treated as such due to similar clinical manifestations.
Objectives
The aim was to (1) determine if seizure-related heart rate (HR) change differentiates epileptic seizures (ES) from psychogenic nonepileptic seizures (PNES); (2) define the most
useful point of the following HR measurements: preictal, ictal-onset, maximal-ictal, or postictal; and (3) subsequently identify the optimal quotient of baseline and measurement point
HR for differentiation of PNES and ES, which demonstrates the highest degree of sensitivity and specificity.
Methods
At the Epilepsy Center Hessen in Marburg, all patients between 2007 and 2015 were retrospectively screened from video EEG monitoring (VEM). A matched group of 24 ES and 24
PNES (the latter with two seizures) according to comparable age and sex was selected
(PNES: 31,5 ES: 31 y/o | F/M PNES and ES: 18/6). HR change in PNES was measured at a
total of 24 time points: 2 baseline (during sleep and wakefulness), 4 preictal, 10 ictal, 8
postictal. HR measurement in GTKA/KFA was performed at 20 time points: 2 baseline
(during sleep and wakefulness), 4 preictal, 6 ictal, 8 postictal. Recording interruptions of
< 10 sec and ECGs that could not be interpreted due to artifacts had been eliminated.
Results
The change and absolute frequency for preictal, ictal-onset and maximal-ictal HR were
found to have poor differentiation between all types of ES and PNES.
Although HR increased slightly in PNES preictally compared with GTCS/CFS, GTCS/CFS
onset reached comparable values. Ictally, the heart rate also did not differ significantly in
its level. The lower number of measurement points in GTCS/CFS was due to the shorter
seizure duration compared with PNES. However, significant differences were found postictally. In contrast to ES, heart rate in PNES dropped immediately postictally and was approximately 10 bpm above baseline during wakefulness. In ES, the heart rate increased postictally and was 48 bpm above baseline. In PNES, the heart rate flattened continuously postictally, whereas in ES it remained high and was still 40 bpm above baseline postictally for
15 minutes.
Three measurement time points emerged for optimal differentiation of PNES and
GTCS/CFS:
(1) one minute after seizure termination with a quotient of 1.25 (< 25 percent
exceedance baseline) at a sensitivity/specificity of 79.1 and 87.5 percent respectively;
(2) 10 minutes after seizure termination with the same values at a quotient
(threshold) of < 1.2;
(3) 15 minutes postepisodal/ictal at a quotient < 1.2 with a sensitivity/specificity of 79.1 percent/ 91.6 percent. At this point, the ppW as well as the npW
also reached the maximum with 90.4 and 81.4 percent respectively.
Conclusion
The results confirm that the seizure-related HR change is fundamentally suitable as a measure of differentiation between GTCS/CFS and PNES. In this regard, the three identified
measurement points are also particularly distinctive from a diagnostic perspective (bedside
test), with the optimal postepisodal/-ictal time point being 15 min with a threshold of 1.2.
Due to the numerically limited study population, the results have to be seen carefully and
larger studies are warranted
Phenylalanin Ammoniak-Lyasen und 4-Cumarsäure Coenzym A-Ligasen in Chara braunii, Marchantia polymorpha und Physcomitrium patens als rezente Modelorganismen der pflanzlichen Terrestrialisierung
No full textPlant terrestrialization represents one of the most momentous events in palaeobotany, necessitating remarkable adaptability and resilience of organisms having been adjusted to marine conditions for millions of years. A most significant epiphenomenon along the way of land colonization was the emergence of new pathways and novel abilities within plant specialized metabolism that facilitated embryophytic subsistence on land. The phenylpropanoid pathway introduced an array of metabolic compounds and processes leading to crucial mechanisms of protection and self-preservation for plants, including lignification of cell walls, setup of water conducting elements and herbivore repellence (Agorio et al. 2024; Kunz et al. 2024). This pathway is divided into the general and the lignin-specific phenylpropanoid pathway (Labeeuw et al. 2015; Barros and Dixon 2020).
Phenylalanine ammonia-lyase (PAL), the first enzyme in the general phenylpropanoid pathway, catalyzes the reaction of the amino acid L-phenylalanine via elimination of ammonia to t cinnamic acid (Barros and Dixon 2020). This imperative reaction has been found to be conserved in extant members of the embryophytes as well as in the green alga Chara braunii, a member of the Charophyceae. In C. braunii, the transformation of L-Phe occurs with high substrate specificity, yet low turnover, whereas in extant members of bryophytes, the versatility as well as catalytic efficaciousness of PAL increase. PALs derived from the liverwort Marchantia polymorpha and the moss Physcomitrium patens are capable of not only transforming L-Phe to a higher degree than CbPAL, but also possess affinity towards D phenylalanine and L-tyrosine. Here, MpPAL 3 possesses with 28000 s-1 mol-1 l the highest catalytic efficiency for L-Phe, whereas in PpPALs 1 to 4 the catalytic efficiency varies between 5000 and 22000 s-1 mol-1 l. The catalytic efficiencies for D‑Phe and L-Tyr are significantly lower (Schwarze and Petersen 2024). The transformation of L-Tyr leads directly to 4-coumaric acid, which is otherwise produced via cinnamic acid 4-hydroxylase (C4H) from t-cinnamic acid (Barros and Dixon 2020). Intrinsic TAL-activity of PAL thus represents an alternative pathway towards this particular product. The increase in catalytic efficiency with ongoing evolution, as well as the more widespread orientation towards different substrates might indicate that the investigated CbPAL could represent a less elaborated form of PAL with the putative capability of evolving into more efficient enzymes. The third enzyme in the general phenylpropanoid pathway, 4-coumarate CoA-ligase (4CL), transforms 4-coumaric acid further into 4-coumaroyl-CoA. 4CL is capable of catalysing the same reaction with a number of different substrates, such as caffeic, ferulic, cinnamic, sinapic and 4-hydroxybenzoic acids (Schneider et al. 2003; Wohl and Petersen 2020). Several isoforms of 4CL have been discovered in all three investigated organisms. In C. braunii, activity is present, especially for caffeic acid, but not to a significantly high degree. In contrast to that, kinetic experiments could be performed for 4-coumaric, caffeic, ferulic and cinnamic acids with 4CL isoforms derived from M. polymorpha and P. patens. In M. polymorpha, the majority of catalytic functionality seems to be carried out by Mp4CL 3, being extraordinarily active and especially affine towards 4-coumaric acid (with a catalytic efficiency of more than 2.5 million s-1 mol-1 l). The other three isoforms display no substantial catalytic activities. In P. patens, four isoforms have been kinetically examined, revealing rather heterogenous catalytic behaviour. The most active isoform, Pp4CL 4, reached catalytic activities of appr. 55000 s-1 mol-1 l for 4 coumaric acid and appr. 29000 s-1 mol-1 l for caffeic acid, respectively (Schwarze and Petersen 2024).
The biochemical investigations of C. braunii, M. polymorpha and P. patens have shown that the metabolic toolkit for the production of specialized phenolic compounds necessary for plant survival on dry land is at least in some parts already present in extant members of streptophytes that are not yet part of the land plants. It has furthermore provided evidence that the variance and extent of these abilities have ostensibly increased as evolution continued. With the help of metabolites derived from the lignin-specific phenylpropanoid pathway, streptophytic organisms could unfold their potential to enhance vital characteristics, a development that contributed substantially to plant terrestrialization and further evolution on dry land.Die Terrestrialisierung von Pflanzen stellt eines der bedeutungsträchtigsten Ereignisse der Paläobotanik dar, welches den Organismen, die Millionen Jahre in marinen Bedingungen beheimatet waren, bemerkenswertes Anpassungsvermögen und Resilienz abverlangte. Ein signifikantes Begleitphänomen auf dem Weg zur Kolonisation des Landes war die Entstehung von neuartigen Stoffwechselwegen und Fähigkeiten innerhalb des pflanzlichen Sekundärmetabolismus, welche den Embryophyta das Überleben an Land erleichterten. Der Phenylpropanstoffwechsel führte eine Reihe neuer metabolischer Substanzen und Prozesse ein, die zu wichtigen Schutz- und Selbsterhaltungsmechanismen für Pflanzen führten, unter anderem Lignifizierung von Zellwänden, Etablierung von Wasserleitelementen und Abwehr von Herbivoren (Agorio et al. 2024; Kunz et al. 2024). Dieser Stoffwechselweg ist unterteilt in den allgemeinen sowie den Lignin-spezifischen Phenylpropanstoffwechsel (Labeeuw et al. 2015; Barros and Dixon 2020).
Phenylalanin Ammoniak-Lyase (PAL), das erste Enzym des allgemeinen Phenylpropanstoffwechsels, katalysiert die Reaktion der Aminosäure L-Phenylalanin über eine Abspaltung von Ammoniak zur t-Zimtsäure (Barros and Dixon 2020). Diese essentielle Reaktion zeichnet sich durch Konservierung sowohl in rezenten Embryophyta als auch in der Grünalge Chara braunii aus der Gruppe der Charophyceae, aus. In C. braunii findet die Umwandlung von L-Phe mit hoher Substratspezifität, jedoch geringem Umsatz statt, wohingegen sich in rezenten Bryophyta eine höhere Versatilität sowie katalytische Aktivität beobachten lassen. PALs aus dem Lebermoos Marchantia polymorpha sowie dem Laubmoos Physcomitrium patens sind nicht nur in der Lage, L-Phe in höherem Maße als CbPAL umzusetzen, sondern besitzen auch Affinität zu D-Phenylalanin und L-Tyrosin. Dabei kommt MpPAL 3 mit ca. 28000 s-1 mol-1 l für L Phe die höchste katalytische Effizienz zu, während diese in PpPALs 1 bis 4 zwischen 5000 und 22000 s-1 mol-1 l liegt. Die katalytischen Effizienzen für D‑Phe und L-Tyr sind deutlich geringer (Schwarze and Petersen 2024). Die Umwandlung von L-Tyr führt direkt zur 4-Cumarsäure, welche ansonsten über das Enzym Zimtsäure 4-Hydroxylase (C4H) aus t-Zimtsäure gebildet wird (Barros and Dixon 2020). Somit repräsentiert intrinsische TAL-Aktivität von PAL einen alternativen Stoffwechselweg hin zu diesem speziellen Produkt. Die Zunahme der katalytischen Effizienz mit fortschreitender Evolution sowie die breitere Orientierung hin zu verschiedenen Substraten könnten implizieren, dass es sich bei der untersuchten CbPAL um eine weniger elaborierte Version von PAL, mit der möglichen Fähigkeit, sich in effizientere Enzyme weiterzuentwickeln, handelt.
Das dritte Enzym im allgemeinen Phenylpropanstoffwechsel, 4-Cumarat CoA-Ligase (4CL), wandelt 4-Cumarsäure weiter zu 4-Cumaroyl-CoA um. 4CL ist in der Lage, dieselbe Reaktion mit einer Reihe verschiedener Substrate zu katalysieren, unter anderem Kaffee-, Ferula-, Zimt‑, Sinapin- und 4-Hydroxybenzoesäure (Schneider et al. 2003; Wohl and Petersen 2020). Verschiedene Isoformen von 4CL wurden in allen drei genannten Organismen gefunden. In C. braunii wurde Aktivität gefunden, insbesondere mit Kaffeesäure, allerdings nicht in besonders hohem Maße. Demgegenüber konnten mit 4CL‑Isoformen aus M. polymorpha und P. patens kinetische Experimente mit 4-Cumar-, Kaffee‑, Ferula- und Zimtsäure durchgeführt werden. Im Fall von M. polymorpha scheint Mp4CL 3 für den Großteil der katalytischen Funktion verantwortlich zu sein, wobei es sich hier um ein ausgesprochen aktives Enzym mit besonders hoher Affinität zu 4-Cumarsäure (katalytische Effizienz von mehr als 2.5 Millionen s-1 mol-1 l) handelt. Für die anderen drei Isoformen fand sich keine signifikante katalytische Aktivität. Vier Isoformen aus P. patens wurden kinetisch untersucht, wobei sich recht unterschiedliche katalytische Verhaltensweisen abzeichneten. Die aktivste Isoform, Pp4CL 4, erreichte katalytische Effizienzen von 55000 s-1 mol-1 l für 4‑Cumarsäure und 29000 s-1 mol-1 l für Kaffeesäure (Schwarze and Petersen 2024).
Die biochemischen Untersuchungen für C. braunii, M. polymorpha and P. patens haben gezeigt, dass zumindest ein Teil des metabolischen Bausatzes zur Produktion der zum Überleben der Pflanzen an Land benötigten Sekundärmetaboliten bereits in rezenten Streptophyta vorhanden ist, welche noch nicht zu den Landpflanzen gezählt werden. Darüber hinaus haben die Untersuchungen dazu beigetragen, zu zeigen, dass sich Versatilität und Umfang dieser Fähigkeiten augenscheinlich im Laufe der Evolution erhöht haben. Mit Hilfe von Sekundärmetaboliten aus dem Lignin-spezifischen Phenylpropanstoffwechsel konnten streptophytische Organismen ihr Potential, überlebenswichtige Eigenschaften zu verbessern, frei entfalten, was in erheblichem Maße zur Terrestrialisierung von Pflanzen und ihrer weiteren Entwicklung an Land beitrug
Konstruktion von Penicillium crustosum als Expressionsplattform für die Biosynthese pilzlicher Sekundärmetabolite
No full textSecondary metabolites are organic compounds that are formed by living organisms. Due to their wide range of pharmacological activities, secondary metabolites have been used in the treatment of diseases for centuries. The primary producers of secondary metabolites are fungi, bacteria and plants. In the case of filamentous fungi, the enzymes for secondary metabolite biosynthesis are typically encoded in biosynthetic gene clusters within their genomes. In recent decades, substantial advances in sequencing technologies and bioinformatic tools have facilitated the mining of microbial genomes for biosynthetic gene clusters and the linkage to corresponding products. However, studies have shown that most gene clusters are cryptic or silent under laboratory conditions. The activation of these silent clusters may result in the discovery of new bioactive secondary metabolites with potential therapeutic applications. In this thesis, a Penicillium crustosum host strain was constructed to provide a new platform for the heterologous expression of fungal genes. In previous studies, the biosynthesis of a number of secondary metabolites in P. crustosum was investigated, including terrestric acid, clavatol, hydroxyclavatol, and their adducts peniphenones and penilactones. In addition, the P. crustosum pcr4401 pigment locus was demonstrated to be a suitable integration site for heterologous genes.
In the first project, a novel split marker-based marker recycling strategy was developed for the genetic manipulation of P. crustosum PRB-2. This approach involved the use of the bidirectional pyrG selection marker for gene deletion and subsequent marker recycling in the resulting transformants. Furthermore, the biosynthesis of terrestric acid, one of the main metabolites in PRB 2, was completely elucidated by proving the function of the cytochrome P450 enzyme TraB. In the course of this project, the split marker strategy was used for the deletion of the DNA repair gene ku70 in a P. crustosum ΔpyrG mutant to generate a strain with improved gene targeting efficiencies. Subsequently, the pyrG marker was removed and reused for the deletion of traB in the obtained Δku70 mutant. In parallel, traB was heterologously expressed in the frequently used Aspergillus nidulans host strain LO8030. Both experiments confirmed the key role of TraB in the conversion of viridicatic acid to crustosic acid via hydroxylation and spontaneous ring formation.
The second project mainly focused on the construction of a new expression platform for fungal genes in P. crustosum. To optimize P. crustosum as a heterologous host, the aforementioned split marker-based marker recycling strategy was used for multiple genetic manipulation steps in a single strain. First, the DNA repair gene ligD was deleted to provide a second P. crustosum strain with an enhanced gene targeting background. Furthermore, the two highly expressed biosynthetic pathways for terrestric acid (tra) and clavatol (cla) were inactivated by gene deletion to generate a minimized secondary metabolite profile. Subsequently, the P. crustosum pcr4401 pigment gene was replaced by the A. nidulans wA locus, which comprises the naphthopyrone synthase gene wA including its flanking regions. This enables the use of constructs originally designed for the commonly used A. nidulans LO8030 host strain also in our P. crustosum expression platform. Moreover, transformants can be easily detected by an albino phenotype. Finally, the pcribo gene, which is involved in the biosynthesis of riboflavin, was disrupted to provide an additional selection marker for convenient genetic manipulation in P. crustosum. The successful expression of a single polyketide synthase (PKS) gene and an entire gene cluster in our P. crustosum host strain JZ52 confirmed its suitability as a valuable alternative to the existing heterologous expression systems.
In the third project in cooperation with Dr. Wen Li and Yu Dai, genome mining led to the identification of an uncharacterized polyketide synthase-nonribosomal peptide synthetase (PKS-NRPS) hybrid gene cluster (pem) in P. crustosum. Gene overexpression, deletion, and feeding experiments proved its involvement in the biosynthesis of the new tetramates penilactams A–C. Moreover, the distinct cla cluster was demonstrated to provide the reactive ortho-quinone methide intermediate, which couples with the tetramic acids derived from the pem cluster to form penilactams A–C. In this project, the doctoral candidate was mainly involved in conducting gene deletion experiments in P. crustosum. This study provides another example of complex natural product formation by the crosstalk of two independent biosynthetic pathways in fungi.
The fourth project in cooperation with David Breyer and Leyao Chen focused on the heterologous expression of a PKS gene derived from the plant pathogen Colletotrichum higginsianum in two distinct host systems. Heterologous expression in the P. crustosum host strain JZ52 led to the production of the anticipated melanin precursor 1,3,6,8-tetrahydroxynaphthalene. However, the expression of the same PKS gene in A. nidulans LO8030 resulted in the formation of the new compounds higginidulans A and B. Furthermore, the distinct cichorine gene cluster in host strain LO8030 was demonstrated to be involved in the biosynthesis of higginidulans A and B. In this project, the doctoral candidate was primarily responsible for the construction of the P. crustosum strains. The findings of this study provide an example of the involvement of two separate gene clusters from different fungal species in product formation. Moreover, they highlight the importance of employing alternative host systems for heterologous expression.Sekundärmetaboliten sind organische Verbindungen, welche von lebenden Organismen gebildet werden. Aufgrund ihres breiten Spektrums an pharmakologischen Aktivitäten werden sie seit Jahrhunderten zur Behandlung diverser Erkrankungen eingesetzt. Zu den wichtigsten Produzenten von Sekundärmetaboliten zählen Pilze, Bakterien und Pflanzen. Bei filamentösen Pilzen sind die Enzyme für die Biosynthese von Sekundärmetaboliten in der Regel in sogenannten biosynthetischen Genclustern innerhalb des Genoms kodiert. In den vergangenen Jahrzehnten erleichterten signifikante Fortschritte in den Sequenzierungstechnologien und der Bioinformatik die Untersuchung mikrobieller Genome auf biosynthetische Gencluster sowie die Verknüpfung mit den entsprechenden Produkten. Studien belegen jedoch, dass die Mehrheit der Gencluster unter Laborbedingungen kryptisch oder still sind. Die Aktivierung dieser stillen Cluster kann zur Entdeckung neuer bioaktiver Sekundärmetaboliten mit potenziellen therapeutischen Anwendungen führen. In dieser Arbeit wurde ein Penicillium crustosum-Wirtsstamm konstruiert, um eine neue Plattform für die heterologe Expression von pilzlichen Genen zu schaffen. In früheren Studien wurde die Biosynthese einer Reihe von Sekundärmetaboliten in P. crustosum untersucht, darunter Terrestric acid, Clavatol, Hydroxyclavatol und ihre Addukte Peniphenone und Penilactone. Zudem konnte die Eignung des Pigment-Lokus pcr4401 in P. crustosum für die Integration heterologer Gene nachgewiesen werden.
Im ersten Projekt wurde eine neuartige, auf Split-Markern basierende Marker-Recycling-Strategie für die genetische Manipulation von P. crustosum PRB-2 entwickelt. Diese umfasst die Verwendung des bidirektionalen Selektionsmarkers pyrG für die Gendeletion und das anschließende Marker-Recycling in den Transformanten. Darüber hinaus konnte die Biosynthese von Terrestric acid, einem der Hauptmetaboliten in PRB-2, durch den Nachweis der Funktion des Cytochrom-P450-Enzyms TraB vollständig aufgeklärt werden. In diesem Projekt wurde die Split-Marker-Strategie für die Deletion des DNA-Reparaturgens ku70 in einer ΔpyrG-Mutante von P. crustosum verwendet, um einen Stamm mit verbesserter Gentargeting-Effizienz zu erzeugen. Im Anschluss wurde der pyrG-Marker entfernt und für die Deletion von traB in der Δku70-Mutante erneut verwendet. Parallel dazu wurde traB in dem häufig verwendeten Aspergillus nidulans-Wirtsstamm LO8030 heterolog exprimiert. Beide Experimente bestätigten die Schlüsselrolle von TraB bei der Umwandlung von Viridicatic acid in Crustosic acid durch Hydroxylierung und spontane Ringbildung.
Das zweite Projekt umfasste die Konstruktion einer neuen Expressionsplattform für pilzliche Gene in P. crustosum. Um P. crustosum als heterologen Wirt zu optimieren, wurde die oben erwähnte Split-Marker-basierte Marker-Recycling-Strategie für mehrere Genmanipulationen in einem einzigen Stamm angewendet. Zunächst wurde das DNA-Reparaturgen ligD deletiert, um einen weiteren P. crustosum-Stamm mit verbessertem Gentargeting zu erhalten. Darüber hinaus wurden die beiden stark exprimierten Terrestric acid (tra) und Clavatol (cla)-Biosynthesewege durch Gendeletion inaktiviert, um das Sekundärmetabolitenprofil zu minimieren. Anschließend wurde das P. crustosum pcr4401-Pigmentgen durch den A. nidulans wA-Lokus ersetzt, welcher das Naphthopyron-Synthase-Gen wA einschließlich seiner flankierenden Regionen umfasst. Dies erlaubt die Verwendung von Konstrukten, die ursprünglich für den oft verwendeten A. nidulans-Wirt LO8030 hergestellt wurden, in unserer P. crustosum-Plattform. Des Weiteren sind Transformanten durch einen Albino-Phänotyp leicht zu erkennen. Schließlich wurde das pcribo-Gen für die Biosynthese von Riboflavin deletiert, um einen zusätzlichen Selektionsmarker für genetische Manipulationen in P. crustosum zu erhalten. Die erfolgreiche Expression eines Polyketidsynthase (PKS)-Gens sowie eines gesamten Genclusters in unserem P. crustosum-Wirtsstamm JZ52 belegt dessen Eignung als vielversprechende Alternative zu den bestehenden Expressionssystemen.
Im dritten Projekt in Zusammenarbeit mit Dr. Wen Li und Yu Dai führte das Genom-Mining zur Identifizierung eines hybriden PKS-NRPS Genclusters (pem) in P. crustosum. Die Ergebnisse aus Gen-Überexpression, Deletion und Fütterungsexperimenten konnten dessen Beteiligung an der Biosynthese der neuen Tetramate Penilactame A–C belegen. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass das cla-Cluster für die Bildung des reaktiven ortho-Quinone methides verantwortlich ist, welches mit den vom pem-Cluster abgeleiteten Tetramic acids zu den Penilactamen A–C reagiert. Die Doktorandin war hierbei an der Durchführung von Gendeletionen in P. crustosum beteiligt. Diese Studie stellt ein weiteres Beispiel für die Bildung komplexer Naturstoffe durch das Zusammenspiel von zwei unabhängigen Biosynthesewegen in Pilzen dar.
Im vierten Projekt erfolgte in Zusammenarbeit mit David Breyer und Leyao Chen die heterologe Expression eines PKS-Gens aus dem Pflanzenpathogen Colletotrichum higginsianum in zwei Wirtssystemen. Während die Expression im P. crustosum-Wirtsstamm JZ52 zur Produktion des erwarteten Melanin-Vorläufers 1,3,6,8-Tetrahydroxynaphthalin führte, wurden in A. nidulans LO8030 die neuen Verbindungen Higginidulan A und B gebildet. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass das Cichorin-Gencluster im Wirtsstamm LO8030 an der Biosynthese von Higginidulan A und B beteiligt ist. In diesem Projekt oblag der Doktorandin in erster Linie die Konstruktion der P. crustosum-Stämme. Die Ergebnisse der Studie zeigen die Beteiligung zweier separater Gencluster aus verschiedenen Pilzarten an der Produktbildung. Zudem veranschaulichen sie die Relevanz der Anwendung alternativer Wirtsysteme für die heterologe Expression
Influence of gingival phenotype on crestal bone loss at implants
No full textPurpose:
The aim of this long-term cohort study in periodontally compromised patients with implants was to analyze the correlation between gingival phenotype and peri-implant crestal bone loss, and between clinical measures and gingival phenotype.
Methods:
Implant-supported single crowns and bridges were used to rehabilitate 162 implants in 57 patients. Patients were examined over a 2 to 20-year period on a recall schedule of 3 to 6 months. In addition to recording clinical parameters, intraoral radiographs were taken at baseline (immediately after superstructure insertion) and at 1, 3, 5, 10, 15, and 20 years. Patients were differentiated into phenotype 1 with thin, scalloped gingiva and narrow attached gingiva (n = 19), phenotype 2 with thick, flat gingiva and wide attached gingiva (n = 23), or phenotyp 3 with thick, scalloped gingiva and narrow attached gingiva (n = 15).
Results:
The mean peri-implant crestal bone loss during the first 12 months was 1.3 ± 0.7 mm. Patients with gingival phenotype 1 had a significantly greater rate of increased crestal bone loss at implants (p = 0.016). No significant differences were present in subsequent years. The prevalence of mucositis at all implants was 27.2%, and the prevalence of peri-implantitis 9.3%. Univariate analyses indicated a significantly higher peri-implantitis risk in patients with gingival phenotype 2 (p-OR = 0.001; p-OR = 0.020). The implants of patients with phenotype 2 had significantly greater probing depths (1st year p < 0.001; 3rd year p = 0.016; 10th year p = 0.027; 15th year p < 0.001). Patients with gingival phenotype 3 showed no significantly increased probing depths, signs of inflammation and crestal bone loss.
Conclusions:
Patients with a gingival phenotype 1 have greater crestal bone loss at implants during the first year of functional loading. Patients with gingival phenotype 2 had significantly greater probing depth at implants and risk of peri-implantitis.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Retrospective Analysis of the Acute and Long-Term Outcomes of a New Endovascular Interventional Radiology Technique for Establishing Central Venous Access in Cases of Central Vein Occlusion
No full textUnter Anwendung der ballonassistierten Punktionstechnik haben wir in 44 Fällen bei
insgesamt 45 Interventionen erfolgreich einen zentralvenösen Katheter bei Patienten
mit kompletten Okklusionen der zentralen thorakalen Venen implantiert. Derzeit
existieren nur wenige Studien, welche neuartige Methoden zur Etablierung eines
zentralvenösen Zugangs bei Patienten mit zentralvenösen Obstruktionen evaluieren.
Die retrospektive Datenanalyse von 45 Interventionen bei 36 Patienten, die zwischen
2014 und 2021 im Vivantes Klinikum im Friedrichshain Berlin behandelt worden sind,
stellt aktuell das größte Patientenkollektiv dar, welches mit der ballonassistierten
Punktionstechnik behandelt wurde.
Wir fanden eine Erfolgsrate von 98% für diese Technik.
Die Rate der periinterventionellen „Minor Komplikationen“ lag bei 2%, kein Fall einer
„Major Komplikation“ wurde gefunden. Diese Technik kann somit als eine sichere
Methode eingestuft werden.
Ein relevanter Vorteil dieser Methode stellt die Flexibilität hinsichtlich der
Zugangsoptionen zur Anlage eines ZVK bei zentralvenöser Okklusion dar.
Im Gegensatz zum Surfacer®InsideOut®Acess Catheter System kann bei Verschluss
oder Thrombose der rechten venösen Beckenachse auch die linke Vena femoralis
communis mit unserer Technik benutzt werden.
Ebenso stellen bestimmte anatomische Varianten, wie eine übermäßige Krümmung
der Wirbelsäule, Gefäßtortuosität oder Gefäßanomalien keine relevanten Hindernisse
für die ballonassistierte Punktion dar.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit einer antegraden Passage des
Verschlusses, welche grundsätzlich in der „InsideOut“Technik oder bei Punktionen
mittels Fangschlinge nicht möglich sind.
Mit durchschnittlich 36 Minuten zeigt die Interventionsdauer in unserer Studie im
Vergleich zum Surfacer®InsideOut®Acess Catheter System (34 Minuten) keinen signifikanten Unterschied.
Durch die Verwendung von bereits stenosierten oder verschlossenen zentralen Venen
können ferner noch offene zentrale Venen bzw. Venensegmente geschont werden.
Wir haben keine signifikante Korrelation zwischen der Liegedauer in Bezug auf die
Wahl des Sekundärzugangs, Alter oder Geschlecht feststellen können.
Ebenso ergaben sich keine signifikanten Korrelationen zwischen einer Komplikation in
Bezug auf Alter, Geschlecht, Interventionsdauer oder Wahl des Sekundärzugangs.
Zusammenfassend stellt die ballonassistierte Punktion zur Anlage eines ZVK bei
komplettem Verschluss zentraler Venen eine sichere, reproduzierbare, kostengünstige
und flexible Methode dar.
Zukünftig sind weitere Studien mit größerer Fallzahl zur besseren Beurteilung der
Erfolgsrate und Komplikationen dieser Methode notwendig.Using the balloon-assisted puncture technique, we have successfully implanted a central venous catheter in 44 cases at
in a total of 45 interventions in patients
with complete occlusions of the central thoracic veins. There are currently
only a few studies evaluating novel methods for establishing
central venous access in patients with central venous obstructions.
The retrospective data analysis of 45 interventions in 36 patients treated between
2014 and 2021 at Vivantes Klinikum im Friedrichshain Berlin,
currently represents the largest patient population treated with the balloon-assisted
puncture technique.
We found a success rate of 98% for this technique.
The rate of periinterventional ‘minor complications’ was 2%, no case of a
‘major complication’ was found. This technique can therefore be categorised as a safe
method.
plication in
relation to age, gender, duration of intervention or choice of secondary access.
In summary, balloon-assisted puncture for the placement of a CVC in
complete occlusion of central veins is a safe, reproducible, cost-effective
and flexible method.
In future, further studies with a larger number of cases are required to better assess the
success rate and complications of this method
Contesting UN Trusteeship (CUT): A historical text analysis dataset
No full textThis data set presents the outputs of a text analysis of Session Protocols of the United Nations (UN) Trusteeship Council from 1947 to 1965, i.e. from the Council’s inception to the point where most so-called Trust Territories had gained independence. Trust Territories were former colonies of Nazi Germany, Italy and Japan, including small archipelagos like Nauru and the Pacific Islands and mostly African entities preceding today’s Cameroon or Tanzania. The Trusteeship Council and wider Trusteeship System was instated by the allied powers to govern these territories and prepare them for independent self-government. The analysis has been conducted within the Subproject B05 “Securitization and Desecuritization in International Trusteeship Administrations” (PI: Professor Thorsten Bonacker) of the Collaborative Research Centre “Dynamics of Security”, funded by German Research Council (DFG, grant number 227068724). The publication of this data set is intended to foster open data research and a more open and inclusive debate on the history of international governance and of the United Nations in particular.
Data set contents:
1) CUT List of Analysed UN Documents.pdf: List of analysed UN Documents including URLs for the download at the United Nations Digital Library
2) CUT Code System MAXQDA2022.csv and html: Code System of the current dataset version including code cluster, codes, sub-codes and memos
3) Code Segments 1. Security and Securitization.csv until Code Segments 7. Independence.csv: Exported Coded Segments including Code, Document Name (indicating the respective Trusteeship Council Session), Beginning and End Page Number, Comments by coders, and “Segment”, i.e. the text passage coded from the Session Protocol.
In version 2.0, we are working to publish the MaxQDA Exchange file, which enables opening, browsing through and replication of the analysis. The PDF files used in the analysis can be obtained upon request. A request for permission to publish the full searchable files and the .mx22 file has been filed with the UN Digital Library.
Main contributions of the data set:
1) It offers results from the first integrated large-scale text analysis of the UN Trusteeship Council. Protocols from the 1st to 32nd session have been downloaded from the UN Digital Library, integrated into one PDF and run through Optic Character Recognition (OCR). The searchable PDFs are not publicly available yet but we have requested permission from the UN Digital Library to do so.
2) The data set offers insights on the emergence of a shared language and understanding between the two dominant geopolitical blocs of the Cold War Period, i.e. the Unites States and Western Allies and, on the other hand, the Soviet Union, on problems of international administration and governance arrangements. While much research on the Cold War period has examined the UN General Assembly with its spectacular high stakes-controversies, the Trusteeship Council is well suited for looking beyond this façade of tensions and confrontation. With an initial approach and interest in questions of threat and conflict communication, the text analysis identified the main themes of debates in the selected period as concerning colonialism, independence and development.
Methodological approach
The data set was built through an iterative quantitative and qualitative content analysis supported with the text analysis software MaxQDA. Led by Dr Philipp Lottholz and supported by Dr Aidan Gnoth, three student assistants, Emma Fahr, Karoline Möller (2022-2023) and Grigori Lifchits (2023-2025) have conducted multiple iterations of coding with feedback loops and adjustments in the coding tree in three overarching steps.
In a first step, the team defined codes based on existing literature on conflict and threat communication in international politics. This built on a framework of securitization theory based on the ‘Copenhagen School’ approach, which was employed and extended in the CRC “Dynamics of Security” (for details see https://www.uni-marburg.de/en/sfb138/science-communication/book-series-volume-1). Based on the speech act theory of JL Austin, such analyses focus on how certain objects or states are portrayed as being in danger of attack or – in the extreme – of destruction and annihilation. This perspective suggests to look for codes like ‘threat’ or ‘threaten’, and more intuitive ones like ‘aggress/ion’ and ‘attack’ to examine discussions of conflict and escalating violence. These are coded in the first cluster of “Security and Securitization”. A second cluster “Cooperation and Conflict” looks at obvious instances where both cooperation and conflict between the two geopolitical blocs is discussed. This served to verify the assumption that, despite the overall continuation of tension and contestation in the Trusteeship Council, there were also instances of dialogue and cooperation between the Soviet Union and Western powers.
In a second step, the team examined the topics and issues discussed through the conflict and threat communication analyses in step one. To this end, the colleagues read through the code segments identified in the respective clusters and also surveyed the topics and agenda items across the analysis period. This analysis led to the definition of four thematic clusters of “Colonial”, “Self-Determination” “Development” and “Independence”. These were analysed with a simple word search function which yielded a high number of segments (with “Self-Determination” being the largest cluster with 6,075 segments). These results were then structured by searching for word combinations or semantically associated words within the segments. For instance, in relation to TTs attaining independence, the Soviet Union and other delegations frequently concerns that this process was being ‘delayed’ and stalled, a narrative which, upon discovering, was auto-searched with across the cluster code segments.
The various criticisms of the Soviet Union were increasingly shared by a growing range of countries, were promptly answered and returned by Delegates from the Administering Authorities, i.e. administrations set up to govern the TTs by the Western Allies. The latter would accuse the Soviet Union of various forms of destructive and insulting conduct, which are coded separately in the cluster “Criticism” (which is much smaller but kept separately to trace this communication in detail). More detailed discussions and findings are currently under peer review and to be published soon.The analysis has been conducted within the Subproject B05 “Securitization and Desecuritization in International Trusteeship Administrations” of the Collaborative Research Centre “Dynamics of Security”, funded by German Research Council (DFG, grant number 227068724).1.
Influence of Molecular Structures on the Formation of Glistening in Hydrophobic Polymers
No full textDas Phänomen Glistening in Intraokularlinsen wurde erstmals vor 40 Jahren[1] dokumentiert und als verminderte optische Qualität beobachtet. Nach aktuellem Stand wird das Glistening auf das Vorkommen von Wasser in hydrophoben Intraokularlinsen (IOLs) zurückgeführt. An den Grenzflächen der gebildeten Mikrovakuolen (MVs) treten Streuungseffekte des Lichts auf, wodurch das Material trüb erscheinen kann.[2] Allerdings bleiben bis heute Fragen zum Mechanismus der Bildung offen. Um den Glistening-Effekt zu verhindern und somit die Lebensdauer der Optiken zu verlängern, werden in aktuellen Verfahren hydrophile Polymerkomponenten der Synthese beigemischt. Bei diesem Ansatz besteht jedoch das Problem, dass das Material einen höheren Quellungsgrad im Wasser besitzt, welches in einem niedrigen Brechungsindex des Materials resultiert.
In dieser Arbeit wird die Bildung des Glistenings systematisch untersucht, wobei zwei zusammenhängende Einflussfaktoren durch etablierte in-vitro Glistening-Tests in Kombination mit einem speziell entworfenen Messsystem identifiziert werden. Letzteres ermöglicht im Gegensatz zur bisherigen Forschung eine dreidimensionale Lokalisierung der Glistening-Bildungsstellen und die Quantifizierung der Mikrovakuolen (MVs/mm³) unabhängig von Probengeometrie und -dicke. Die hohe Auflösung des Messsystems ist in der Lage, Partikel bzw. Vakuolen bis zu einem Durchmesser von 1,5 µm zu detektieren. Zusätzlich wird eine zeitliche Analyse durchgeführt, die eine detaillierte Beobachtung der Mikrovakuolenbildung ermöglicht. Zunächst konnten Schwachstellen im Material als Bildungsort identifiziert werden, die durch Verunreinigungen wie feste Partikel, Staub, Lösungsmittelrückstände und eingeschlossene Gase verursacht werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Einführung zusätzlicher Schritte im Syntheseprozess - Filtration und Homogenisierung der Monomer-mischungen sowie intensive Trocknungsprozesse der Polymere - Verunreinigungen im Endmaterial verhindern. Anschließend ermöglicht die Anwendung des Messaufbaus auf die angepasste Probenpräparation eine eingehende Materialauswertung des Glistenings, die ausschließlich auf die Polymerzusammensetzung zurückzuführen ist. Auf dieser Grundlage basierend, wurde eine Verringerung der Mikrovakuolendichte mit zunehmendem Vernetzungs-grad in den hydrophoben Acrylsystemen Ethylenglykolphenyletheracrylat (EGPEA) und Ethylenglykolphenylethermethacrylat (EGPEMA) festgestellt. Durch die Verwendung von fünf verschiedenen Quervernetzern wurde ein innovativer Ansatz durch die Kombination aus einem kurzkettigen Comonomer und einem Quervernetzer mit hohem Anteil und kurzer Spacer-einheiten zur Verhinderung von Glistening entwickelt, der zu vollständig Glistening-freien und vakuolenfreien Materialien führte. Die optischen und mechanischen Polymer-eigenschaften werden dabei über die Wahl der molekularen Strukturen des Quervernetzers reguliert. Die Methode zur Gewinnung von Glistening-freien Polymeren mittels Quervernetzern ist auch bei gleichbleibendem Vernetzungsgrad erfolgreich, wenn zusätzliche Copolymere zur Absenkung der Glasübergangstemperatur eingesetzt werden. Diese Copolymere sind notwendig, um die Härte an die geforderten Eigenschaften für den ophthalmologischen Einsatz anzupassen. Die Verwendung von kurzkettigen aliphatischen Acrylmonomeren wie n Butylacrylat hat sich als besonders effektiv erwiesen. Somit konnten hochbrechende, rein hydrophobe, Glistening-freie IOL-Materialien gewonnen werden, die mit den gewünschten optischen und mechanischen Anforderungen angefertigt werden können.The phenomenon of glistening in lenses was first documented 40 years ago and observed as decreased optical quality.[1] Nowadays, we know that glistening occurs mainly in hydrophobic intraocular lenses (IOLs) in the presence of water resulting in scattering effects at the interface of the formed microvacuoles (MVs).[2] Up to this date, questions around the formation mechanism remained. Current methods to enhance the life span and slow down glistening effect, are based on admixing of hydrophilic polymer components. However, this approach exhibits the problem that more water content is included, resulting in a higher degree of swelling and hence poorer refractive index of the material. In this study, the glistening formation is investigated systematically for the first time identifying two interrelated determinants by using established in vitro tests and a customized measurement system. The latter enables three-dimensional localization of glistening formation sides and the quantification of microvacuoles (MVs/mm3) independent of sample shape and thickness. The system’s high resolution is capable of detecting particles up to a diameter of 1.5 µm. Additionally, it combines temporal analysis facilitating detailed observation of microvacuoles formation. As a first result, contaminations like solid particles, dust, solvent residues and encapsulated gases were identified as promoters of the glistening formation. It could be shown that by introducing additional steps to the synthetic process - filtering and homogenizing monomer mixtures, as well as intensive drying processes of the polymers - prevented contaminations in the end material, and hence extended the life durability of lenses. Second, using the measurement setup on the adjusted sample preparation enables an in-depth analysis of glistening, which is identified to be ascribed solely to the polymer composition. Based on this approach, a reduction in the microvacuole density was found with increasing amount of cross-linker in the hydrophobic acrylic systems ethylene glycol phenyl ether acrylate (EGPEA) and ethylene glycol phenyl ether methacrylate (EGPEMA). By using five different cross-linkers, an innovative approach to preventing glistening was developed, resulting in fully glistening-free and vacuole-free materials. Both the degree of cross-linking and the choice of cross-linker influence the optical and mechanical properties essential for ophthalmology due to the molecular structure and the associated interactions between the polymer chains. The method for obtaining glistening-free polymers using cross-linkers is successful even with the same degree of cross-linking if additional copolymers are used to lower the glass transition temperature. These copolymers are necessary to reduce the hardness and the glass transition temperature, which exceed the required values for ophthalmological use due to the high amount of cross-linker. The use of short-chain aliphatic acrylic monomers like butyl acrylate has proven to be particularly effective. Based on the findings, the production routes of high-index, purely hydrophobic, glistening-free IOL materials have been established that can be tailored to the desired optical and mechanical requirements
Opioid receptors: single molecule studies shed light on mechanisms of efficacy
No full textResearch Highlight: In a study recently published in Nature, Zhao et al.1 investigate the conformational dynamics of the µ-opioid receptor (µOR). They found evidence for previously unknown conformations of this receptor which could eventually improve the therapy of severe pain.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Vergleich der prozeduralen und klinischen Langzeitergebnisse nach Katheterablation bei Patienten mit ventrikulären Tachykardien auf dem Boden einer strukturellen Herzerkrankung mit und ohne Nachweis eines septalen Substrats
No full textVentrikuläre Tachykardien ausgehend von einem Substrat im interventrikulären Septum sind häufiger mit der Notwendigkeit wiederholter Katheterablationen verbunden, bis eine langfristige Rezidivfreiheit erreicht wird. Es gibt aktuell keine prospektiven randomisierten oder größeren retrospektiven Studien, die die Katheterablation bei Patienten mit ventrikulären Tachykardien und septaler versus ohne septaler Beteiligung vergleichen. Ziel dieser Studie war, die mittel- und langfristige Effizienz und Sicherheit der Katheterablation von ventrikulären Tachykardien bei Patienten mit und ohne septales intramurales Substrat bei struktureller Herzkrankheit zu untersuchen. Patienten, die sich im Rhön-Klinikum Campus Bad Neustadt an der Saale zwischen Januar 2019 und Oktober 2020 für eine Ablation der ventrikulären Tachykardie aufgrund einer strukturellen Herzerkrankung einschließlich einer koronaren Herzkrankheit vorstellten, wurden in die Studie eingeschlossen. Septale Substrate ventrikulärer Tachykardien konnten bei 65 % von 199 Patienten der Studienkohorte detektiert werden. Unter einer ischämischen Herzerkrankung litten 55 % der Patienten, bei 45 % der Patienten lag eine nicht-ischämische Herzerkrankung vor. Ein septales Substrat konnte bei numerisch mehr Patienten mit ischämischer Herzerkrankung nachgewiesen werden. Während des Nachbeobachtungszeitraumes von 8,1 ± 5,9 Monaten erlitten Patienten mit septalem Substrat nicht signifikant mehr Rezidive als Patienten ohne septales Substrat (25 vs. 39 %; p = 0,069). Der Endpunkt des akuten prozeduralen Erfolgs wurde als Nichtinduzierbarkeit einer ventrikulären Tachykardie am Ende der Indexuntersuchung definiert. Dieser wurde bei Patienten ohne septales Substrat signifikant häufiger erreicht. Ein septaler Ursprung der induzierbaren ventrikulären Tachykardien war mit einem geringeren Akuterfolg assoziiert. Ein unabhängiger Prädiktor für Rezidive war die Induzierbarkeit ventrikulärer Tachykardien am Ende der Prozedur. Signifikant mehr Patienten mit septalem Substrat (n = 53; 41 % vs. 15 Patienten ohne septales Substrat; 21 %) nahmen nach der Indexuntersuchung Amiodaron ein (p = 0,003).
Bei 9 % der Patienten mit ischämischer und 38 % der Patienten mit nicht-ischämischer Herzerkrankung wurde zusätzlich zu einer endokardialen auch eine epikardiale Ablation durchgeführt. Möglicherweise führte eine höhere Rate epikardialer Ablationen zu einem häufigeren Akuterfolg in der Gesamtkohorte dieser Studie im Vergleich zu publizierten Daten. Die Anzahl der induzierbaren ventrikulären Tachykardien während der Prozedur zeigte keinen signifikanten Zusammenhang mit der Rezidivrate (p = 0,24). Wesentliche Limitationen dieser Studie sind das retrospektive Studiendesign, die Heterogenität der Gruppe der Patienten mit nichtischämischer Herzerkrankung bezüglich der zugrundeliegenden Grunderkrankung sowie die empirische Definition für ein Substrat entsprechend festgelegter elektroanatomischer Kriterien für bipolare nicht-hochauflösende wie auch multipolare hochauflösende Mappingkatheter. Zukünftige Studien zu Sicherheit und Erfolg der Katheterablation bei ventrikulären Tachykardien mit zugrundeliegendem septalen Substrat unter Einsatz unterschiedlicher Ablationsstrategien sollten in prospektiven multizentrischen Studien mit einer größeren Studienkohorte durchgeführt werden.Ventricular tachycardias originating from substrates in the interventricular septum often need to be treated with multiple radiofrequency catheter ablation procedures to reach long-term freedom from recurrence. There are currently no prospective randomized or large retrospective studies in patients with ventricular tachycardia and septal substrate. The aim of this study was to evaluate the mid- and long-term efficacy and safety of catheter ablation of ventricular tachycardia in patients with and without septal intramural substrate in structural heart disease.
Patients presenting to Rhön-Klinikum Campus Bad Neustadt an der Saale for ablation of ventricular tachycardia due to structural heart disease including coronary artery disease between January 2019 and October 2020 were included in the study.
Septal substrates of ventricular tachycardia could be detected in 65% of 199 patients. Ischemic heart disease was present in 55% of patients, and nonischemic heart disease was present in 45%. A septal substrate was detected in numerically more patients with ischemic heart disease. During a mean follow-up period of 8.1 ± 5.9 months, patients with septal substrate did not experience significantly more recurrences compared to patients without septal substrate (25 vs. 39%; p = 0.069). The end point of acute procedural success was defined as non-inducibility of ventricular tachycardia at the end of the index procedure. This was significantly higher in patients without a septal substrate. A septal origin of inducible ventricular tachycardia was associated with significantly lower acute success.
An independent predictor of recurrences was the inducibility of sustained ventricular tachycardia at the end of the procedure. Significantly more patients with septal substrate (n = 53; 41% vs 15 patients without septal substrate; 21%) were taking amiodarone after the index procedure (p = 0.003).
Epicardial ablation was performed in addition to endocardial ablation in 9% of patients with ischemic heart disease and 38% of patients with nonischemic heart disease. Possibly a higher rate of epicardial ablation resulted in a higher acute success in the overall cohort of this study compared to previously published data.
The number of inducible ventricular tachycardias during the procedure showed no significant association with the risk of recurrence during follow-up (p = 0.24).
Major limitations of this study are the retrospective study design, the heterogeneity of the group of patients with nonischemic heart disease with respect to the underlying primary disease, and the uniform definition of a substrate according to previously published but largely empirically established electroanatomic criteria for bipolar nonhigh-resolution as well as multipolar high-resolution mapping catheters. Future studies regarding overall safety and success of catheter ablation in ventricular tachycardia with underlying septal substrate using different ablation strategies in prospective multicenter studies with larger study populations are needed