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Climate Adaptation, Gender Dynamics, and Decision-Making in Vulnerable Communities: Experimental Insights from Bangladesh
No full textClimate change poses severe challenges for climate vulnerable regions of developing
countries, such as coastal Bangladesh. The study area is Shyamnagar upazila of Satkhira
District of Bangladesh. The study is situated in a highly climate vulnerable coastal area of
Bangladesh where natural disasters have historically been prevalent and have escalated due to
climate change along with burgeoning freshwater scarcity. This study explores climate
adaptation preferences and decision making among affected communities in coastal
Bangladesh. We summarize here findings from three distinct studies, each exploring different
facets of decision making. The first two chapters focus on clima te change adaptation, providing
a comprehensive overview of the intergenerational, gender specific, and socio economic
dimensions of adaptation strategies in this region. The third chapter focuses on how unpaid
care work and different socioeconomic variabl es affect women's decision making agency in
the study area.
Chapter 1 investigates preferences for climate change adaptation among individuals in climate
vulnerable regions of Bangladesh through experimental games. This research explores how
individuals c ooperate for donation to climate adaptation for present and future generations in
the study area. It tries to understand how exposure to cooperative behaviors targeted at the
current generation's adaptation influences the donation for adaptation for the be nefit of future
generations, and vice versa. Additionally, the study investigates the nature of the relationship
between the levels of cooperation directed towards the adaptation of present generations and
the adaptation for future generations. This resear ch employs a multi person Public Good Game
with a threshold focused on the current generation and a multi person Dictator Game with a
threshold oriented towards future generations.
For this study, 316 respondents were selected from 10 unions of Shyamnaagr Upazilla using
cluster sampling based on geography and stratified sampling based on gender. The sample
selection details are based on unions and wards. The selection ensured a balanced
representation, with 48.42% female (153 samples) and 51.58% male (163 s amples)
participants. Two groups were prepared which are Threshold Public Good Game First Group
(TPGG first group) and the Threshold Dictator Game First Group (TDG first group). In total,
136 participants participated in the TPGG first group (80 male and 5 6 female). They played
two rounds, where they first engaged in the public good game, followed by the dictator game for future generations. A total of 180 participants, composed of 83 males and 97 females,
played in the TDG first group. They also played two rounds, first engaging in a dictator game
for future generations, followed by a public good game.
The study finds a significant relationship between investments in public good games and
donations in dictator games, showing that individuals who are more al truistic tend to be more
cooperative. The study utilizes the Network of Action Situations ( approach to show that
prior exposure to the dictator game, which focuses on future generations' adaptation, leads to
less cooperation in the public good game fo r the present generation due to the spillover effect
of the strategic uncertainty. Additionally, prior exposure to the public good game for the
present generation did not significantly influence donations in the dictator game for future
generations due to the learning effect resulting from the outcome revelation of the previous
game. However, a dependency between investment behavior and the level of endowment was
found to be significant.
Chapter 2 explores gender specific cooperation and perceptions regarding climate change
adaptation by utilizing experimental games in coastal Bangladesh. The study aims to
investigate the impact of gender relations on decision making related to climate change
adaptation of individuals in a cooperative within a climate vulnerable patriarchal society. It
examines how men and women make decisions in both intr agenerational and intergenerational
adaptation with threshold public good game ( and threshold dictator game for future
generation ( respectively. These games are organized based on the gender composition
of the groups, which include single sex groups and mixed sex groups.
In the threshold public good game ( participants were distributed across three group
compositions: 40 participants in 2 male only groups, 24 participants in 1 female only group,
and 72 participants in 4 mixed sex groups. In the threshold dictator game for future generations
( the allocation included 27 participants in 2 male only groups, 54 participants in 3
female only groups, and 99 participants in mixed sex groups. The mixed sex groups in the
TDGF were further div ided into subcategories: 48 participants in 2 male dominated mix
groups, 15 participants in 1 female dominated mix group, and 36 participants in 2 groups with
equal male and female representation.
Findings reveal that gender dynamics significantly influenc e cooperative behaviors. Men show
greater optimism and higher investments in single sex groups in the TDG, while both genders
vi
investinvest moremore inin mixedmixed--sexsex groupsgroups inin thethe TPGG.TPGG. TheThe qualitativequalitative analysisanalysis highlightedhighlighted societalsocietal normsnorms andand genderedgendered perceptionsperceptions asas signisignificantficant factorsfactors shapingshaping thesethese dynamics.dynamics. SocietalSocietal normsnorms influenceinfluence thesethese behaviors,behaviors, withwith men,men, perceivedperceived asas primaryprimary earners,earners, beingbeing expectedexpected toto contributecontribute more,more, whilewhile womenwomen oftenoften prioritizeprioritize collectivecollective benefitbenefit overover individualindividual gain.gain. MalesMales inin thethe TDGFTDGF werewere moremore opoptimistictimistic aboutabout singlesingle--sexsex groupsgroups andand pessimisticpessimistic aboutabout mixedmixed--sexsex groups.groups. OnOn thethe otherother hand,hand, females’females’ unconditionalunconditional contributionscontributions toto thethe TDGFTDGF reflectreflect societalsocietal expectationsexpectations ofof caregivingcaregiving andand intergenerationalintergenerational prioritization,prioritization, asas emphasizedemphasized inin feministfeminist ecologiecologicalcal economics.economics.
Chapter 3, adopting a feminist ecological economics perspective, investigates the impact of
unpaid care work and socio economic factors on women's decision making agencies in
climate vulnerable rural Bangladesh. The study collected data fro m 316 households in 2022
(153 women and 156 men) and 385 households in 2021 (52 women and 333 men) from
Shyamnagar Upazila. Decision making agency variables including economic, family, and
social domains are analyzed. Economic domains include spending for oneself, spending for
parents, economic participation, and land transactions. Family domains include children’s
education, participation in decision making in family matters, and participation in family
planning. The decision making agency variables relate d to social domains are going out alone,
participating in social work, and purchasing household goods.
The study identifies a positive correlation between unpaid care work and women's decision
making agency in all three social, economic, and family domains emphasizing how caregiving
responsibilities enhance their agency within households. However, entrenched patriarchal
norms and climate induced challenges exacerbate gender inequalities, limiting women's
agency. By applying the Institutional Analysis and D evelopment ( framework, the study
elucidates the intricate feedback loops between unpaid care work and decision making agency,
providing a nuanced understanding of women's roles in household and community level
adaptation strategies.
These studies underscore the complex interplay among intergenerational perspectives, gender dynamics, and socio-economic factors influencing decision-making and climate adaptation behaviors in coastal Bangladesh. They highlight the necessity of incorporating intergenerational equity, gender sensitivity, and socio-economic considerations into policy
vii
frameworks to enhance the effectiveness and sustainability of adaptation efforts in vulnerable regions.Der Klimawandel stellt enorme Herausforderungen für klimavulnerable Regionen in
Entwicklungsländern wie die Küstengebiete Bangladeschs dar. Das Untersuchungsgebiet
dieser Studie ist Shyamnagar Upazila im Satkhira Distrikt von Bangladesch. Diese ist eine vo m
Klimawandel besonders betroffene Küstenregion, die von Naturkatastrophen geprägt ist. Diese
haben sich durch den Klimawandel und die zunehmende Süßwasserknappheit verschärft. Die
Studie untersucht Anpassungspräferenzen und Entscheidungsprozesse innerhalb der
betroffenen Gemeinschaften in der Küstenregion Bangladeschs. In dieser Zusammenfassung
werden die Ergebnisse aus drei verschiedenen Studien zusammengetragen, die jeweils
unterschiedliche Aspekte der obengenannten Präferenzen und Prozesse beleuchten. D ie ersten
beiden Kapitel konzentrieren sich auf die Anpassung an den Klimawandel und bieten einen
umfassenden Überblick über die intergenerationellen, geschlechtsspezifischen und
sozioökonomischen Dimensionen der Anpassungsstrategien in der Untersuchungsre gion. Das
dritte Kapitel fokussiert sich auf die Beeinflussung unbezahlter Sorgearbeit und verschiedenen
sozioökonomische Variablen auf die Entscheidungsbefugnis von Frauen in der
Untersuchungsregion.
Kapitel 1 untersucht Präferenzen für Anpassungsmaßnahme n an den Klimawandel in
klimavulnerablen Regionen Bangladeschs anhand verhaltensökonomischer Experimente. Die
Studie erforscht, wie Individuen innerhalb der Untersuchungsregion kooperieren, um Spenden
für Anpassungsmaßnahmen sowohl für die heutige als auch für zukünftige Generationen zu
leisten. Sie analysiert, wie die Exposition gegenüber kooperativen Verhaltensweisen, die auf
die Anpassung der gegenwärtigen Generation abzielen, die Spendenbereitschaft für die
zukünftige Generation beeinflusst und umgekehr t. Zudem wird die Beziehung zwischen den
Kooperationsniveaus für die Anpassung der heutigen und zukünftigen Generationen
untersucht. Dabei werden ein Öffentliche Güter Spiel mit Schwellenwert (gegenwärtige
Generation) und ein Diktator Spiel mit Schwellenwe rt (zukünftige Generation) angewandt.
Für diese Studie wurden 316 Befragte aus 10 Unionsgemeinden von Shyamnagar Upazila
mittels Cluster Sampling nach geografischen Kriterien und geschichteter Stichprobenziehung
nach Geschlecht ausgewählt. Die Stichprobe u mfasste 48,42 Frauen (153 Teilnehmerinnen)
und 51,58 Männer (163 Teilnehmer). Zwei Gruppen wurden gebildet: eine Gruppe, die
ix
zuerstzuerst dasdas ÖffentlicheÖffentliche--GüterGüter--SpielSpiel spielte,spielte, undund eineeine Gruppe,Gruppe, diedie zuerstzuerst dasdas DiktatorDiktator--SpielSpiel spielte.spielte. DieDie StudieStudie zeigtzeigt eineeine signsignifikanteifikante BeziehungBeziehung zwischenzwischen InvestitionenInvestitionen inin ÖffentlicheÖffentliche--GüterGüter--SpieleSpiele undund SpendenSpenden inin DiktatorDiktator--Spielen,Spielen, wobeiwobei altruistischerealtruistischere PersonenPersonen tendenzielltendenziell kooperativerkooperativer sind.sind. MithilfeMithilfe desdes "Network"Network ofof ActionAction Situations"Situations" (NAS)(NAS)--AnsatzesAnsatzes wirdwird aufgezeigt,aufgezeigt, dassdass eineeine vorhevorherigerige TeilnahmeTeilnahme amam DiktatorDiktator--Spiel,Spiel, dasdas aufauf diedie AnpassungAnpassung zukünftigerzukünftiger GenerationenGenerationen abzielt,abzielt, zuzu wenigerweniger KooperationKooperation imim ÖffentlicheÖffentliche--GüterGüter--SpielSpiel fürfür diedie gegenwärtigegegenwärtige GenerationGeneration führt.führt. DiesDies istist aufauf denden ÜbertragungseffektÜbertragungseffekt derder strategischenstrategischen UnsicherheitUnsicherheit zurückzufüzurückzuführen.hren. DarüberDarüber hinaushinaus beeinflusstebeeinflusste eineeine vorherigevorherige TeilnahmeTeilnahme amam ÖffentlicheÖffentliche--GüterGüter--SpielSpiel fürfür diedie gegenwärtigegegenwärtige GenerationGeneration diedie SpendenSpenden imim DiktatorDiktator--SpielSpiel fürfür zukünftigezukünftige GenerationenGenerationen nichtnicht signifikant,signifikant, waswas aufauf denden LerneffektLerneffekt durchdurch diedie ErgebnisoffenlegungErgebnisoffenlegung desdes vorhvorherigenerigen SpielsSpiels zurückzuführenzurückzuführen ist.ist. AllerdingsAllerdings wurdewurde eineeine signifikantesignifikante AbhängigkeitAbhängigkeit zwischenzwischen demdem InvestitionsverhaltenInvestitionsverhalten undund demdem NiveauNiveau derder AusstattungAusstattung festgestellt.festgestellt.
Kapitel 2 beleuchtet geschlechterspezifische Kooperation und Wahrnehmungen zur
Klimaanpassung durch experimentelle Spiele in Küstenregionen Bangladeschs. Es wird
untersucht, wie Geschlechterverhältnisse Entscheidungsprozesse in patriarchalen
Gesellschaften beeinflussen. In Öffentliche Güter und Diktator Spielen wurden sowohl reine
Männer und Frau engruppen als auch gemischte Gruppen untersucht. Die Ergebnisse zeigen,
dass geschlechtsspezifische Dynamiken das kooperative Verhalten stark beeinflussen, wobei
soziale Normen und geschlechtstypische Erwartungen eine zentrale Rolle spielen.
Im Öffentliche Güter Spiel mit Schwellenwert ( wurden die Teilnehmenden auf drei
Gruppenkompositionen verteilt: 40 Teilnehmende in 2 rein männlichen Gruppen, 24
Teilnehmende in 1 rein weiblichen Gruppe und 72 Teilnehmende in 4
gemischtgeschlechtlichen Gruppen. Im D iktator Spiel mit Schwellenwert ( für
zukünftige Generationen umfasste die Verteilung 27 Teilnehmende in 2 rein männlichen
Gruppen, 54 Teilnehmende in 3 rein weiblichen Gruppen und 99 Teilnehmende in
gemischtgeschlechtlichen Gruppen. Die gemischtgesch lechtlichen Gruppen im TDGF wurden
weiter in Unterkategorien aufgeteilt: 48 Teilnehmende in 2 männlich dominierten gemischten
Gruppen, 15 Teilnehmende in 1 weiblich dominierten gemischten Gruppe und 36
Teilnehmende in 2 Gruppen mit gleicher männlicher und weiblicher Vertretung.
Die Ergebnisse zeigen, dass Geschlechterdynamiken das kooperative Verhalten signifikant
beeinflussen. Männer zeigen im Diktator Spiel in ausschließlich männlichen Gruppen größere
Zuversicht und höhere Investitionen, während beide Ges chlechter im Öffentliche Güter Spiel
mit Schwellenwert in gemischtgeschlechtlichen Gruppen mehr investieren. Die qualitative
Analyse hebt hervor, dass soziale Normen und geschlechtsspezifische Wahrnehmungen
bedeutende Faktoren sind, die diese Dynamiken prä gen. Soziale Normen beeinflussen dieses
Verhalten, indem Männer als Hauptverdiener wahrgenommen werden und von ihnen erwartet
wird, mehr beizutragen. Frauen hingegen priorisieren häufig den kollektiven Nutzen über
individuelle Vorteil e. Männer im Diktator S piel mit Schwellenwert waren optimistischer
gegenüber ihren eigenen rein männlichen Gruppen und pessimistischer gegenüber
gemischtgeschlechtlichen Gruppen. Andererseits spiegeln die bedingungslosen Beiträge der
Frauen im Diktator Spiel mit Schwellenwert ge sellschaftliche Erwartungen an Fürsorge und
intergenerationale Priorisierung wider, wie sie in der feministischen ökologischen Ökonomie
betont werden.
Kapitel 3 untersucht aus der Perspektive der feministischen ökologischen Ökonomie den
Einfluss unbezahlte r Sorgearbeit und sozioökonomischer Faktoren auf die
Entscheidungsbefugnis von Frauen in klimavulnerablen ländlichen Regionen Bangladeschs.
Die Datenerhebung umfasste 316 Haushalte im Jahr 2022 (153 Frauen und 156 Männer) sowie
385 Haushalte im Jahr 2021 52 Frauen und 333 Männer) aus Shyamnagar Upazila. Untersucht
wurden Entscheidungsvariablen in wirtschaftlichen, familiären und sozialen Bereichen: Zu den
wirtschaftlichen Bereichen zählten persönliche Ausgaben, Ausgaben für Eltern, wirtschaftliche
Teilhabe und Landtransaktionen. Familienbereiche umfassten die Bildung der Kinder, die
Mitbestimmung in Familienangelegenheiten und die Familienplanung. Zu den sozialen
Bereichen gehörten das Alleinausgehen, die Teilnahme an sozialen Aktivitäten und der Kauf
von H aushaltswaren.
Die Studie zeigt, dass unbezahlte Sorgearbeit positiv mit der Entscheidungsbefugnis von
Frauen in wirtschaftlichen, familiären und sozialen Bereichen korreliert. Wiederum schränken
tief verwurzelte patriarchale Normen und klimabedingte Herau sforderungen diese
Entscheidungsfähigkeit erheblich ein.
Mithilfe des Institutional Analysis and Development ( Framework werden die komplexen
Rückkopplungsschleifen zwischen unbezahlter Sorgearbeit und Entscheidungsbefugnis
xi
aufgedeckt.aufgedeckt. DiesDies bietetbietet einein differenziertesdifferenziertes VerständnisVerständnis derder RollenRollen vonvon FrauenFrauen inin AnpassungsstrategienAnpassungsstrategien aufauf HaushaltsHaushalts-- undund Gemeindeebene.Gemeindeebene. DieseDiese StudienStudien unterstreichenunterstreichen diedie komplexenkomplexen WechselwirkungenWechselwirkungen zwischenzwischen intergenerationellenintergenerationellen Perspektiven,Perspektiven, GeschlechterdynamikenGeschlechterdynamiken undund sozioökonomischensozioökonomischen Faktoren.Faktoren. DieseDiese beeinflussenbeeinflussen diedie EntscheidungsfindungEntscheidungsfindung sowiesowie dasdas KlimaanpassungsverhaltenKlimaanpassungsverhalten inin derder KüstenregionKüstenregion Bangladeschs.Bangladeschs. SieSie betonenbetonen diedie Notwendigkeit,Notwendigkeit, intergenerationelleintergenerationelle Gerechtigkeit,Gerechtigkeit, GeschlechtersensibilitätGeschlechtersensibilität undund sozioökonomischesozioökonomische ÜberlegungenÜberlegungen inin politpolitischeische RahmenwerkeRahmenwerke zuzu integrieren,integrieren, umum diedie WirksamkeitWirksamkeit undund NachhaltigkeitNachhaltigkeit vonvon AnpassungsmaßnahmenAnpassungsmaßnahmen inin vomvom KlimawandelKlimawandel betroffenen Regionen zu verbessern
Quality-controlled characterization of a monoclonal antibody specific to an EC5-domain of human desmoglein 3 for pemphigus research
No full textBackground: Pemphigus vulgaris (PV) is a life-threatening autoimmune blistering
disease caused mainly by IgG autoantibodies (auto-abs) against the cadherintype
adhesion molecules desmoglein (Dsg) 1 and 3. Pathogenic anti-Dsg3 autoabs
bind to different Dsg3 epitopes, leading, among others, to signalling that is
involved in pathogenic events, such as Dsg3 depletion. As central tools in
research on PV, a limited number of antibodies such as AK23 are frequently
used by the autoimmune bullous disease community.
Methods: Previously, we have introduced a novel Dsg3 EC5-binding antibody
termed 2G4 that may potentially serve as a superior tool for numerous PV related
analysis. The purpose of this study was to develop a quality-controlled production
and verification process that allows I) a continuous quality improvement, and II) a
verified and comprehensible overall quality with regard to pathogenic antigenspecific
binding in a variety of pemphigus assays for each batch production.
Results: Thus, a workflow based on a standardized operating procedure was
established. This includes the verification of purity and in-vitro binding capacity
(SDS-page, direct and indirect immunofluorescence) as primary parameters, and
size analysis by mass-spectrometry and ex-vivo pathogenicity by monolayer
dissociation assay.
Conclusion: We here present an extensive point-by-point quality controlled IgG
production protocol, which will serve as a basis for a standardized antibody
assessment in PV research.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
The securitization of migration: investigating the EU's migration strategies towards Sub-Saharan Africa and the instrumentalization of EU-Africa development policies
No full textThis research is a critical assessment of the securitization processes in migration management following the migration crisis in Europe. It specifically observes the representations of (in)security during the securitization of sub-Saharan migration under the EU’s comprehensive agenda of ‘tackling irregular migration’. The fundamental objective is to; (i) observe and explain the path of the successfully securitized discourse, and the subsequent securitization activities and related interventions in border protection to address the perceived security threat, and to; (ii) examine the resultant strategic shifts and new policy practices under the EU’s new operational cooperation frameworks with African countries of origin and transit following the securitization of the migration agenda. The study shows how the EU’s logic of (in)security reinforces politics of fear and uncertainty, and contributed to the successful operationalisation of the established securitized institutional speech-acts with African collaborators to prevent irregular migration and protect migrants at risk. The examination also observes how the use of development as a strategy of control – “to tackle the root-causes of irregular migration” (European Commission 2016a) – followed the securitization of the EU Agenda on Migration, and how the new security-focused development programmes with African countries of origin and transit under the new Partnership Frameworks reinforces further securitization practices in migration.Diese Forschung ist eine kritische Bewertung der Versicherheitlichungsprozesse im Migrationsmanagement nach der Migrationskrise in Europa. Insbesondere werden die Darstellungen von (Un-)Sicherheit während der Versicherheitlichung der Subsahara-Migration im Rahmen der umfassenden EU-Agenda zur „Bekämpfung irregulärer Migration“ beobachtet. Das grundlegende Ziel ist: (i) den Weg des erfolgreich verbrieften Diskurses und die nachfolgenden Verbriefungsaktivitäten und damit verbundenen Eingriffe in den Grenzschutz zur Bewältigung der wahrgenommenen Sicherheitsbedrohung zu beobachten und zu erklären; (ii) Untersuchung der daraus resultierenden strategischen Veränderungen und neuen politischen Praktiken im Rahmen der neuen operativen Kooperationsrahmen der EU mit afrikanischen Herkunfts- und Transitländern nach der Versicherheitlichung der Migrationsagenda. Die Studie zeigt, wie die EU-Logik der (Un-)Sicherheit eine Politik der Angst und Unsicherheit verstärkt und zur erfolgreichen Operationalisierung der etablierten verbrieften institutionellen Sprechakte mit afrikanischen Kollaborateuren beiträgt, um irreguläre Migration zu verhindern und gefährdete Migranten zu schützen. Die Untersuchung beobachtet auch, wie der Einsatz von Entwicklung als Kontrollstrategie – „um die Grundursachen irregulärer Migration anzugehen“ (Europäische Kommission 2016a) – auf die Versicherheitlichung der EU-Migrationsagenda folgte und wie die neuen sicherheitsorientierten Entwicklungsprogramme mit afrikanischen Herkunfts- und Transitländern im Rahmen der neuen Partnerschaftsrahmen weitere Versicherheitlichungspraktiken in der Migration verstärken
Investigation of Apelin signaling as a regulator for cerebrovascular specialization
No full textOrgan-specific angiogenic signaling pathways establish a vascular network that meets the unique metabolic and functional demands of each tissue. The brain has the highest metabolic need of all organs accounting for approximately 20% of daily energy consumption, despite representing only 2% of total body weight. To adequately supply the brain with nutrients and oxygen, the central nervous system (CNS) must be highly vascularized. The vasculature in the brain is mainly characterized by the establishment of the blood-brain-barrier (BBB) that protects neural tissue by restricting the passage of harmful molecules and regulating nutrient exchange by the endothelial cells (ECs). To maintain CNS homeostasis and function, certain regions require specialized vascular permeability that is ensured by fenestrated blood vessels. These specialized ECs form pores, so-called fenestrae, within their cell membrane that regulate the molecular exchange across the endothelium. While signaling pathways required for BBB angiogenesis have been extensively studied over the past decades, we still lack knowledge about the molecular signals specifically required for fenestrated blood vessel formation.
The Apelin receptor (Aplnr), a class A (rhodopsin-like) G protein-coupled receptor (GPCR) and its two endogenous peptide ligands, Apelin and Apela, has been shown to play key roles during the development of the cardiovascular system in vertebrates, including mice, frog and zebrafish. Recently, neurovascular Apelin signaling has been shown to promote vascularization of the spinal cord, which suggests a broader role of Apelin signaling in CNS vascularization. However, it remains unknow whether Apelin signaling is required for cerebral angiogenesis and cerebrovascular specialization.
This work addresses the role of Apelin signaling during CNS vascularization with particular focus on cerebral angiogenesis and cerebrovascular specialization. For this purpose, we used the zebrafish as a model organism to decipher the cellular mechanisms underlying CNS vascularization mediated through the Apelin signaling pathway. Additionally, we engineered genetically encoded APLNR activity biosensors, that enable real-time monitoring of APLNR activity in model cell lines and in living organisms. By applying these biosensors in zebrafish larvae, we visualized the spatiotemporal bioavailability of Apelin across the brain.
By generating novel transgenic reporter lines and analyzing publicly available single cell RNA sequencing datasets, we found aplnrb expression closely mirroring that of the canonical fenestration marker plvapb, suggesting Aplnrb as a novel marker for fenestrated ECs. By investigating apln and aplnrb mutant larvae, we could show that the Apelin signaling pathway is a crucial regulator of fenestrated capillary formation in the Choroid plexus (CP), while it is dispensable for adjacent BBB-forming capillaries and BBB establishment. Our genetic analysis and RNA sequencing results revealed a previously unrecognized meningeal-vascular signaling axis required for fenestrated blood vessel development. Undifferentiated, yet pre-programmed, leptomeningeal fibroblast progenitor cells are the primary source of the Apelin ligand, thereby regulating and guiding fenestrated capillaries in the CP.
Furthermore, we generated genetically encoded APLNR conformational biosensors based on Förster resonance energy transfer (FRET), bioluminescence resonance energy transfer (BRET) and the conformation-sensitive circularly permuted green fluorescent protein (cpGFP) to measure APLNR activity in real-time. After comparing the performance of various APLNR biosensor variants, we focused on two APLNR-cpGFP biosensor constructs due to their favorable signal-to-noise ratio. These variants were pharmacologically characterized in model cell lines and investigated for their in vivo application. Analysis of the biosensor functionality in living zebrafish embryos demonstrated that these biosensors can monitor endogenous Aplnr activity, respond specifically to the endogenous Aplnr ligands, and detect Apelin ligand gradient concentrations across cellular distances within a tissue. Moreover, by expressing the biosensor by meningeal fibroblasts, we observed Apelin ligand hotspots across the brain, that spatiotemporally coincided with fenestrated vessel sprouting as previously observed.
In summary, we identified a meningeal-vascular signaling axis mediated by Apelin signaling that is specifically required for fenestrated capillary formation in the CP, but dispensable for adjacent BBB vessels. By using our newly generated APLNR activity biosensors, we demonstrated the spatiotemporal bioavailability of the Apelin ligand across the brain which is required for CP vascularization.Organspezifische angiogene Signalwege schaffen ein vaskuläres Netzwerk, das den
einzigartigen metabolischen und funktionellen Anforderungen jedes Gewebes
entspricht. Das Gehirn weist mit etwa 20 % des täglichen Energieverbrauchs den
höchsten Stoffwechselbedarf aller Organe auf, obwohl es nur etwa 2 % des
Körpergewichts ausmacht. Um eine angemessene Versorgung mit Nährstoffen und
Sauerstoff sicherzustellen, muss das zentrale Nervensystem (ZNS) stark vaskularisiert
sein. Das Gefäßsystem im Gehirn ist insbesondere durch die Blut-Hirn-Schranke
(BHS) gekennzeichnet, die das Nervengewebe schützt, indem sie den Durchtritt
schädlicher Moleküle einschränkt und den Nährstoffaustausch über die Endothelzellen
(EZ) reguliert. Zur Aufrechterhaltung der Homöostase und Funktion des ZNS
benötigen bestimmte Hirnregionen jedoch eine erhöhte Permeabilität des Endothels,
die durch fenestrierte Blutgefäße gewährleistet wird. Diese spezialisierten EZs haben
Poren in ihrer Zellmembran, sogenannte Fenestrae, die den molekularen Austausch
durch das Endothel regulieren. Während die Signalwege, die für die Angiogenese der
BHS notwendig sind, in den letzten Jahrzehnten intensiv untersucht wurden, ist über
die molekularen Signale, die speziell für die Bildung fenestrierter Blutgefäße
erforderlich sind, bislang nur wenig bekannt.
Der Apelin-Rezeptor (Aplnr), ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor der Klasse A
(Rhodopsin-ähnlich), sowie seine beiden endogenen Peptidliganden Apelin und Apela
spielen eine nachgewiesene Schlüsselrolle bei der Entwicklung des kardiovaskulären
Systems in Wirbeltieren, u.a. in Maus, Frosch und Zebrafisch. Kürzlich wurde gezeigt,
dass die neurovaskuläre Apelin-Signalkaskade die Vaskularisierung des
Rückenmarks fördert, was auf eine weiterreichende Funktion der Apelin-Signalisierung
bei der ZNS-Vaskularisierung hindeutet. Es ist jedoch bislang unklar, ob Apelin-
Signale auch für die zerebrale Angiogenese und zerebrovaskuläre Spezialisierung
erforderlich sind.
Diese Arbeit untersucht die Rolle der Apelin-Signal¸bertragung während der ZNS-
Vaskularisierung mit besonderem Fokus auf die zerebrale Angiogenese und die
zerebrovaskuläre Spezialisierung. Zu diesem Zweck haben wir den Zebrafisch als
Modellorganismus verwendet, um die zellulären Mechanismen zu entschlüsseln, die
über den Apelin-Signalweg die Gefäßbildung im ZNS steuern. Darüber hinaus
IV
entwickelten wir genetisch kodierte APLNR Aktivitäts-Biosensoren, die es
ermöglichen, die APLNR Aktivität in Echtzeit sowohl in Modellzelllinien als auch in
lebenden Organismen zu beobachten. Diese wendeten wir in Zebrafischlarven an, um
die räumlich und zeitlich aufgelöste Bioverfügbarkeit von Apelin im Gehirn
darzustellen.
Durch die Generierung neuartiger transgener Reporterlinien und die Analyse öffentlich
zugänglicher Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdatensätze konnten wir zeigen, dass die
Expression von aplnrb eng mit der des etablierten Fenestrierungsmarkers
plasmalemma-vesikel-assoziierten protein b (plvapb) ¸bereinstimmt. Dies deutet
darauf hin, dass Aplnrb ein neuartiger Marker für fenestrierte EZs ist. Die Analyse von
Zebrafischlarven mit Mutationen im apln und aplnrb Genlokus zeigte, dass der Apelin-
Signalweg ein essenzieller Regulator für die Bildung fenestrierter Kapillaren im Plexus
choroideus (PC) ist, aber für die benachbarten BHS-bildenden Kapillaren und die
Ausbildung der BHS nicht erforderlich ist. Unsere genetischen Analysen und RNA-
Sequenzierungen identifizierten eine bisher unbekannte meningeal-vaskuläre
Signalachse, die für die Entwicklung fenestrierter Gefäße notwendig ist.
Undifferenzierte, jedoch vorprogrammierte leptomeningeale
Fibroblastenvorläuferzellen sind die primäre Quelle des Apelin-Liganden, die die
Ausbildung der fenestrierten Kapillaren im PC regulieren und lenken.
Zusätzlich entwickelten wir genetisch kodierte APLNR-Konformations-Biosensoren auf
Basis von Förster Resonanz Energietransfer (FRET), Biolumineszenz Resonanz
Energietransfer (BRET) und dem konformations-sensitiven zirkulär permutiertem
grünen Fluoreszenzprotein (cpGFP), um die APLNR Aktivität in Echtzeit zu messen.
Nach dem Vergleich der Effektivität verschiedener Varianten konzentrierten wir uns
aufgrund ihres günstigen Signal-Rausch-Verhältnisses auf zwei APLNR-cpGFP-
Biosensorkonstrukte. Diese wurden in Modellzelllinien pharmakologisch
charakterisiert und in vivo getestet. Die Analyse der Biosensorfunktionalität in
lebenden Zebrafischembryonen zeigte, dass die Sensoren in der Lage sind, endogene
Aplnr-Aktivität darzustellen, spezifisch auf endogene Liganden zu reagieren und
Konzentrationsgradienten von Apelin ¸ber zelluläre Distanzen innerhalb von Geweben
zu detektieren. Durch die Expression des Biosensors in meningealen Fibroblasten
konnten wir Apelin-Liganden-Hotspots im Gehirn beobachten, die zeitlich und räumlich
mit der Sprossung fenestrierter Gefäße übereinstimmten.
V
Zusammenfassend konnten wir eine meningeal-vaskuläre Signalachse identifizieren,
die durch Apelin-Signale vermittelt wird und spezifisch für die Bildung fenestrierter
Kapillaren im PC erforderlich aber nicht für angrenzende BHS-Gefäße notwendig ist.
Durch den Einsatz unserer neu entwickelten APLNR Aktivitäts-Biosensoren konnten
wir die räumlich-zeitliche Bioverfügbarkeit des Apelin-Liganden im Gehirn sichtbar
machen, was ein entscheidender Faktor für die Gefäßentwicklung im PC darstellt
Influence of radiation dose, field of view and movable localizer plate on the registration accuracy of stereotactic frame systems
No full textDie rahmenbasierte Stereotaxie stellt einen essenziellen Bestandteil in der Therapie neu-rodegenerativer Erkrankungen dar. Die präzise Implantation von Elektroden in das Ge-hirn erfordert ein System, welches den hohen Ansprüchen an Genauigkeit gerecht wird. Diesbezüglich bieten stereotaktische Rahmensysteme eine Lösung, da sie eine äußerst präzise Elektrodenimplantation am gewünschten Zielort ermöglichen.
Die einzelnen Schritte einer stereotaktischen Prozedur umfassen das Anbringen des Rahmensystems, dessen Registrierung, die Planung der Trajektorie sowie die anschlie-ßende Operation. Einflüsse auf die Registriergenauigkeit stereotaktischer Rahmensys-teme, beispielsweise durch Parameter wie Strahlendosis, Sichtfeldgröße oder auch rah-menspezifischer Aufbau, in diesem Fall die bewegliche Lokalisatorplatte eines Rahmens, wurden bislang kaum untersucht. Die vorliegende Arbeit hatte daher zum Ziel, den Ein-fluss dieser Faktoren auf die Registriergenauigkeit von Rahmensystemen näher zu un-tersuchen.
Ein Teil dieser Arbeit bestand aus Untersuchungen zur Auswirkung von applizierter Do-sis und Sichtfeldgröße auf die Registriergenauigkeit. Zu diesem Zweck wurden zwei un-terschiedliche Rahmensysteme an einem anthropomorphen Phantom angebracht. Hier-bei handelte es sich um den Zamorano-Duchovny-Rahmen (ZD) der Firma Inomed so-wie den Vantage-Rahmen (LV) der Firma Leksell. Im Rahmen der Bildgebung wurden sowohl das CT-Protokoll (Head-, Orbita-, Sinus-, Sinus 80 %-, Sinus 5 mA- und Newborn-Protokoll) als auch die Sichtfeldgröße (30, 35, 40, 45 und 50 cm, jeweils im Head- und Newborn-Protokoll) variiert. Im Anschluss wurde eine Registrierung durchge-führt und die statistische Auswertung der Registriergenauigkeit vorgenommen.
Weiterhin erfolgte die Untersuchung des Einflusses der beweglichen Lokalisatorplatte des ZD-Rahmens auf die Registriergenauigkeit. Zu diesem Zweck wurden die vier Loka-lisatorplatten zunächst untereinander verglichen. In einem nächsten Schritt wurde eine retrospektive Untersuchung der Daten von 83 Elektrodenimplantationen durchgeführt, um festzustellen, ob die bewegliche Platte einen Einfluss auf die Zielpunktkoordinaten geplanter Trajektorien hatte.
Die Auswertung des Einflusses der Dosis ergab, dass eine Reduzierung ebendieser bei beiden Rahmensystemen keine signifikante Verschlechterung der Registriergenauigkeit
zur Folge hatte. Im Gegenteil, ein Vergleich der Ergebnisse zeigte, dass eine höhere Registriergenauigkeit für Messungen im Protokoll mit der niedrigsten applizierten Strah-lendosis (Newborn-Protokoll) im Vergleich zu den übrigen Protokollen festgestellt werden konnte.
Die Untersuchungen zum Sichtfeld ergaben, dass mit zunehmender Kantenlänge eine Verschlechterung der Registriergenauigkeit zu verzeichnen war. Das verwendete CT-Protokoll wies dabei keinen Einfluss auf das Resultat auf. Die ermittelten Differenzen lagen im niedrigen dreistelligen Mikrometerbereich.
Es konnte weiter nachgewiesen werden, dass die bewegliche anteriore Platte des ZD-Rahmens einen signifikanten Einfluss auf die Registrierung ausübte. Im Vergleich zu den übrigen Platten wies sie die größte Ungenauigkeit bei der Lokalisierung auf, wobei 87 % der Ausreißerwerte auf diese Platte entfielen. Dies hatte signifikante Auswirkungen auf zwei der drei Zielpunktkoordinaten von geplanten Trajektorien operierter Patienten. Ins-gesamt zeigte sich dabei ein durchschnittlicher Abstand von 0,24 mm zwischen den er-mittelten Zielpunkten unter Hinzunahme (LARP) bzw. Weglassen der frontalen Platte (RPL).
Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass Niedrigdosis-Protokolle bei der Regist-rierung stereotaktischer Rahmensysteme ohne Genauigkeitsverlust eingesetzt werden können, was mit einer Reduktion der applizierten Strahlendosis auf weniger als 1 % im Vergleich zum Hochdosis-Protokoll einhergeht. Somit kann potenziell schädliche Strah-lung eingespart werden und das Risiko für Langzeitfolgen reduziert werden. Weiterhin ergaben die Ergebnisse, dass Vergrößerungen des Sichtfeldes mit einer reduzierten Genauigkeit bei der Registrierung einhergingen. Da die Unterschiede jedoch sehr klein waren, sollte bei Notwendigkeit einer Vergrößerung des Sichtfeldes stets eine Risiko-Nutzen-Abwägung erfolgen. Zuletzt zeigte diese Arbeit, dass die anteriore Lokalisator-platte des ZD-Rahmens signifikant schlechter lokalisiert wurde als die restlichen Platten und dabei ein signifikanter Einfluss auf die Zielpunktkoordinaten von geplanten Trajekto-rien nachgewiesen werden konnte. Daher ist kritisch abzuwägen, ob die frontale Platte des ZD-Rahmens als mögliche Fehlerquelle bei der Registrierung miteinbezogen werden sollte. Frame-based stereotaxy represents a cornerstone technique in the management of neu-rodegenerative disorders. The accurate implantation of electrodes into the brain requires a system that can meet the high standards for precision. This can be achieved through the use of stereotactic frames which enable the precise implantation of electrodes at the intended target site.
The individual steps of a stereotactic procedure include attaching the frame system, reg-istration of the stereotactic frame, trajectory planning and the subsequent surgical proce-dure. Influences on the registration of the frame systems, for example through parame-ters such as dose, size of field of view or frame-specific structures, in this case the mov-able localizer plate of a frame, have hardly been investigated so far. The aim of this study was therefore to investigate the influence of these factors on localization accuracy during registration of stereotactic frame systems.
As part of the studies, measurements were carried out to analyze the effect of radiation dose and field of view on the localization accuracy during stereotactic frame registration. For this purpose, two different frame systems were attached to an anthropomorphic phantom. These were the Zamorano-Duchovny frame (ZD, Co. Inomed) and the Vantage frame (LV, Co. Leksell). Both, the CT protocol (Head, Orbita, Sinus, Sinus 80%, Sinus 5 mA and Newborn protocol) and the field of view size (30, 35, 40, 45 and 50 cm, each in the Head and Newborn protocols), respectively, were varied. Subsequently, the localiza-tion and statistical evaluation of the localization accuracy were analyzed.
Another part of this work was to analyze the influence of the movable localizer plate of the ZD frame on registration accuracy. Therefore, a comparison was initially conducted between the four localizer plates. In Addition, a retrospective analysis was conducted on data from 83 electrode implantations to determine whether the movable plate exerted an influence on the target point coordinates of planned trajectories.
The evaluation of the influence of radiation dose showed that a reduction in applied dose by choosing different CT protocols did not result in a notable decline in localization accu-racy of both frame systems. On the contrary, a comparison of the results revealed that a higher registration accuracy could be determined for measurements using the protocol with the lowest applied radiation dose (Newborn protocol) compared to the other proto-cols.
Investigation of the field of view and its impact on localization accuracy revealed that the accuracy deteriorated with increasing edge length, irrespective of the CT protocols em-ployed. The determined differences were within the low three-digit micrometer range.
It was further demonstrated that the movable anterior plate of the ZD frame, compared to the other plates of the frame, was localized the poorest, with 87% of the outliers attribut-able to the rods of this plate. This had a significant impact on two out of three target point coordinates of the trajectories planned for surgeries on patients, resulting in an average distance of 0.24 mm between the target points when the plate was added (LARP) and removed (RPL), respectively.
In conclusion, the results demonstrated that low-dose protocols can be employed for the accurate localization of stereotactic frames without compromising the precision of frame registration. This is associated with a reduction in the applied radiation dose to less than 1% compared to the high-dose protocol, which means that potentially harmful radiation can be reduced and long-term consequences avoided. Moreover, the findings of this study indicated that augmented field of view was linked to diminished localization preci-sion. Nevertheless, given the minimal magnitude of these discrepancies, a comprehen-sive risk-benefit assessment is imperative prior to modifying the field of view. Finally, the results of this study showed that the anterior localizer plate of the ZD frame was localized to a significantly lesser degree than the other plates, thereby influencing the target point coordinates of planned trajectories. Therefore, a critical assessment should be made as to whether the frontal plate of the ZD frame should be included in the registration pro-cess.
Neurokognitive Fähigkeiten und peripheres Arousal bei Kindern mit externalisierenden Verhaltensstörungen und zusätzlich erhöhten callous-unemotional traits
No full textHintergrund: Die bisherige Studienlage über erhöhte CU traits bei Kindern mit externalisierenden Verhaltensstörungen (ADHS, ODD, SSV) in Verbindung mit autonomen Funktionen und kognitiven Merkmalen wird als teilweise kontrovers angesehen. Es wird vermutet, dass die periphere sympathische und parasympathische Aktivität bei Kindern mit erhöhten CU traits vermindert ist. Darüber hinaus wird vermutet, dass Kinder mit Verhaltensstörungen und erhöhten CU traits eine gesteigerte Reaktion auf Belohnungen zeigen. Zudem gibt es widersprüchliche Ergebnisse bezüglich der Exekutivfunktion Inhibitionskontrolle bei Kindern mit erhöhten CU traits, sodass in einigen Studien eine gesteigerte und in anderen Arbeiten eine verminderte Inhibitionskontrolle festgestellt werden konnte. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, Unterschiede der sympathischen Aktivität im Ruhestadium sowie während der Antizipation an eine Belohnung sowie der parasympathischen Aktivität im Ruhestadium bei Kindern mit externalisierenden Verhaltensstörungen, Kindern mit externalisierenden Verhaltensstörungen und erhöhten CU traits sowie gesunden Kontrollkindern zu ermitteln. Weiterhin wurden Untersuchungen bezüglich der Inhibitionskontrolle bei den verschiedenen Gruppen durchgeführt, um mögliche Unterschiede feststellen zu können.
Methode: Eine Teilstichprobe von 116 Kindern (n = 116; 37 Mädchen; 79 Jungen) im Alter zwischen sechs und elf Jahren (M = 8,59; SD = 1,66) des Projekts „ADHS und Stress“ der Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie in Marburg wurden in die Untersuchung eingeschlossen. Die Kinder wurden entsprechend DSM-V Specifier in die Gruppen 1) Keine CU: externalisierende Verhaltensstörung (ADHS, ODD, SSV), 2) Hohe CU: externalisierende Verhaltensstörung (ADHS, ODD, SSV) sowie erhöhte CU traits oder in eine 3) gesunde Kontrollgruppe eingeteilt. Um das sympathische Arousal sowie die Belohnungssensitivität zu messen, wurde über drei Zeiträume (Ruhestadium, Geschenkeinterview/Belohnungsantizipation, Belohnungsverzögerungsepisode) das Skin Conductance Level (SCL) mittels elektrodermaler Aktivität (EDA) erhoben. Zudem wurde mittels EKG die respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) gemessen, um den Vagotonus der Kinder während des Ruhestadiums zu erheben. Abschließend wurde die Inhibitionskontrolle durch die Erhebung der Commission Errors im Conner’s Continuous Performance Test (CPT) ermittelt.
Ergebnisse: Es zeigten sich keine Unterschiede bezüglich des sympathischen Arousals sowie des Vagotonus im Ruhestadium zwischen den drei Gruppen. Das Skin Conductance Level (SCL) stieg über die drei Zeiträume am stärksten an bei Kindern mit externalisierenden Verhaltensstörungen und erhöhten CU traits. Zudem begingen Kinder mit externalisierenden Verhaltensstörungen und erhöhten CU traits die meisten Commission Errors im CPT bei einer geringeren mittleren Reaktionszeit.
Schlussfolgerungen: In der vorliegenden Arbeit gibt es keine Hinweise auf Unterschiede in der sympathischen oder parasympathischen autonomen Aktivität bei Kindern mit erhöhten CU traits im Vergleich zu Kindern ohne erhöhte CU traits und gesunden Kindern im Ruhestadium. Es gibt jedoch Hinweise, dass Kinder mit externalisierenden Verhaltensstörungen und zusätzlich erhöhten CU traits eine höhere Belohnungssensitivität vorweisen als die Vergleichsgruppen. Abschließend deutet die geringere Reaktionszeit im CPT bei Kindern mit erhöhten CU traits auf eine gesteigerte Motivation hin, im Vergleich zu Kindern ohne erhöhte CU traits und gesunden Kindern. Eine veränderte Inhibitionskontrolle konnte jedoch nicht festgestellt werden.Background: The current research on elevated CU traits in children with externalizing behavioral disorders (ADHD, ODD, CD) in regards to autonomous functions and cognitive characteristics is considered to be partially controversial. Sympathetic and parasympathetic activity appears to be reduced among children with CU traits. In particular, peripheral arousal seems to be reduced during responses to images and videos that induce emotional stress. Furthermore, there have been contradictory findings regarding the executive function inhibitory control. Selected studies determined a reduced inhibitory control while other findings suggested an increased inhibitory control among children with high CU traits. Therefore, the aim of the present study was to detect differences in the sympathetic activity at rest and during anticipation of reward as well as parasympathetic activity at rest in children with externalizing behavioral disorders, children with externalizing behavioral disorders and increased CU traits, and a control group comprising healthy children. Inhibitory control analysis was also conducted among the different groups to identify possible differences.
Methods: A sample of 116 children (n = 116; 37 girls; 79 boys) between the age of six and eleven years
(M = 8.59; SD = 1.66) of the project “ADHS und Stress” of the Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics and Psychotherapy in Marburg were included in the examination. The children were divided into three groups based on DSM-V Specifier: 1) No CU: externalizing behavioral disorder (ADHD, ODD, CD), 2) High CU: externalizing behavioral disorder (ADHD, ODD, CD) and elevated CU traits, 3) healthy control group. In order to record sympathetic arousal and reward sensitivity, the skin conductance level (SCL) was measured using electrodermal activity (EDA) during three periods (resting state, gift interview/gift anticipation, gift-delay-task). In addition, respiratory sinus arrhythmia (RSA) was recorded by means of an ECG in order to determine the vagal tone of children during the resting state. Finally, inhibitory control was assessed by the detection of commission errors in Conner’s Continuous Performance Test (CPT).
Results: There were no differences in sympathetic arousal and vagal tone at rest between the three groups. The skin conductance level (SCL) increased most among children with externalizing behavioral disorders and high CU traits during the three periods. Furthermore, children with externalizing disorders and elevated CU traits committed comparably more Commission Errors in the CPT while showing a lower mean reaction time.
Conclusions: There is no indication of differences in the sympathetic or parasympathetic autonomous activity at resting state between children with elevated CU traits, children without CU traits or healthy children in the present work. However, there is evidence that children with externalizing behavioral disorders as well as high CU traits show a higher sensitivity to rewards in comparison to the control groups. Finally, the lower reaction time in the CPT by children with elevated CU traits indicates an increased motivation, compared to children without elevated CU traits and healthy children. However, modified inhibition control could not be determined
Pilotstudie zur Analyse von Atem- und Atemnebengeräuschen bei Patienten mit einer Lungenfibrose im Rahmen einer interstitiellen Lungenerkrankung
No full textFragestellung
Klinische Symptome interstitieller Lungenparenchymerkrankungen (interstitial
lung disease (ILD)) sind Atemnot und trockener Husten. Bei der Auskultation
können Rasselgeräusche frühzeitig erkannt werden. Atemnebengeräusche
spielen eine wichtige Rolle bei der Diagnose und Beurteilung der Lungenfibrose.
Diese Studie untersucht die Erfassung und Darstellung von
Atemnebengeräuschen mittels LEOSound und analysiert deren Zusammenhang
mit der Schwere der Lungenfibrose.
Methodik
Bei 20 Lungenfibrose Patienten wurden in einer Nachtmessung Atem- und
Atemnebengeräusche mit LEOSound erfasst. Die aufgenommenen
Atemnebengeräusche wurden auf inspiratorische und exspiratorische
Rasselgeräusche sowie Giemen und Hustenereignisse analysiert. Der
Schweregrad der Lungenfibrose wurde mittels Bodyplethysmographie, GAP
Score sowie der subjektiv empfundenen Luftnot beurteilt. Diese wurde mithilfe
des Fragebogens „King’s Brief Interstitial Lung Disease Questionnaire“ (K-BILD)
erhoben.
Ergebnisse
Das Patientenkollektiv bestand nach Ausschluss von 4 Patienten aufgrund
schlechter Datenqualität aus 16 Patienten (5 Frauen, 11 Männer), darunter 8 IPFund
8 ILD- Patienten. Die Patienten erfüllten primär höhere GAP Stadien (n=1:
GAP I; n=8: GAP II; n=7: GAP III) und hatten ein Durchschnittsalter von 65,8 ±
7,3 Jahren und einen BMI von 28,0 ± 2,4 kg/m². Inspiratorische Rasselgeräusche
wurden bei allen Probanden detektiert, während exspiratorische
Rasselgeräusche seltener auftraten. Inspiratorische Rasselgeräusche wurden
bei 95,47% der bewerteten Epochen und exspiratorische Rasselgeräusche bei
16,43% festgestellt. Hustenereignisse waren selten und traten nur in 0,35% der
Epochen auf. Nächtliches Giemen wurde mit einem Median von 25,74-mal pro
Stunde erfasst. Signifikante negative Zusammenhänge wurden zwischen der subjektiven Luftnot und den inspiratorischen Rasselgeräuschen (rs = -0,545; p =
0,029) sowie zwischen der subjektiven Luftnot und den Hustenereignissen pro
Stunde (rs = -0,524; p = 0,037) gefunden. Der GAP Score zeigte keine
signifikanten Unterschiede bei den Atemnebengeräuschen zwischen den Stufen
II und III, jedoch tendenziell höhere Werte bei fortgeschrittener Krankheit. Es
zeigten sich keine signifikanten Unterschiede bei den Atemnebengeräuschen
zwischen IPF- und ILD-Patienten, wobei tendenziell ILD-Patienten mehr
inspiratorische und IPF-Patienten mehr exspiratorische Rasselgeräusche
aufwiesen.
Diskussion
LEOSound ermöglicht eine detaillierte Erfassung und Analyse von nächtlichen
Atemnebengeräuschen bei Patienten mit Lungenfibrose. Inspiratorische
Rasselgeräusche, Hustenereignisse sowie subjektiv empfundene Luftnot stellen
relevante Indikatoren für die Schwere der Erkrankung dar. Inwieweit sich die
aufgezeigten Tendenzen bezüglich der Atemnebengeräusche und der Ätiologie
bzw. der Atemnebengeräusche und dem GAP Score als signifikant beweisen,
erfordert weitere Forschung. Ebenso stellt die Bedeutung des nächtlichen
Giemens bei Lungenfibrose Patienten ein interessantes Thema zukünftiger
Studien dar. Methodische Limitationen, wie die begrenzte Patientenzahl und
Störfaktoren während der Messung, könnten die Ergebnisse beeinflusst haben.
Zudem könnten unterschiedliche Körperposition während des Schlafes die
Ausprägung der Rasselgeräusche verändert haben. Aufschlussreich wäre
darüber hinaus eine differenzierte Erfassung der basalen und apikalen
Rasselgeräusche im Sinne einer zonalen Verteilung. Zukünftige Studien sollten
größere Stichproben und konstantere Messbedingungen einbeziehen, um die
Validität und Verlässlichkeit der Atemgeräuschanalyse zu verbessern.
Zusammenfassend unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung der
Atemgeräuschanalyse für die Bewertung der Schwere der Lungenfibrose und
legen nahe, dass weitere Forschungen zur Verfeinerung dieser diagnostischen
Methode erforderlich sind.Research question
Clinical symptoms of interstitial lung diseases (ILD) include shortness of breath
and dry cough. Crackles can be detected early through auscultation. Breath
sounds play an important role in diagnosing and assessing lung fibrosis. This
study examines the detection and representation of breath sounds using
LEOSound and analyzes their correlation with the severity of lung fibrosis.
Methods
In 20 patients with lung fibrosis, breath sounds were recorded overnight using
LEOSound. The recorded breath sounds were analyzed for inspiratory and
expiratory crackles, wheezing and coughing events. The severity of lung fibrosis
was assessed using body plethysmography, the GAP score and the subjective
perception of breathlessness, which was measured with the "King's Brief
Interstitial Lung Disease Questionnaire" (K-BILD).
Results
After excluding 4 patients due to poor data quality, the study population consisted
of 16 patients (5 women, 11 men), including 8 with IPF and 8 with ILD. The
patients primarily had higher GAP stages (n=1: GAP I; n=8: GAP II; n=7: GAP
III), with an average age of 65.8 ± 7.3 years and a BMI of 28.0 ± 2.4 kg/m².
Inspiratory crackles were detected in all patients, while expiratory crackles were
less frequent. Inspiratory crackles were found in 95.47% of the evaluated epochs,
and expiratory crackles in 16.43%. Coughing events were rare, occurring in only
0.35% of the epochs. Nocturnal wheezing was recorded with a median of 25.74
times per hour. Significant negative correlations were found between subjective
breathlessness and inspiratory crackles (rs = -0.545; p = 0.029) as well as
between subjective breathlessness and coughing events per hour (rs = -0.524; p
= 0.037). The GAP score showed no significant differences in breath sounds
between stages II and III, though higher values tended to occur in advanced
disease. There were also no significant differences in breath sounds between IPF and ILD patients, although ILD patients tended to have more inspiratory crackles,
and IPF patients more expiratory crackles.
Discussion
LEOSound allows for detailed recording and analysis of nocturnal breath sounds
in patients with lung fibrosis. Inspiratory crackles, coughing events, and
subjectively perceived breathlessness are relevant indicators of disease severity.
Further research is needed to confirm the observed trends regarding breath
sounds and etiology or breath sounds and the GAP score. Additionally, the
significance of nocturnal wheezing in patients with lung fibrosis presents an
interesting topic for future studies. Methodological limitations, such as the small
sample size and confounding factors during measurement, may have influenced
the results. Furthermore, varying body positions during sleep may have altered
the manifestation of crackles. It would also be insightful to differentiate between
basal and apical crackles in terms of zonal distribution. Future studies should
include larger sample sizes and controlled measurement conditions to improve
the validity and reliability of breath sound analysis.
In conclusion, the results underscore the importance of breath sound analysis for
assessing the severity of lung fibrosis and suggest that further research is needed
to refine this diagnostic method
Evaluierung und Verbesserung der Pharmakokinetik, Biodistribution und Stabilität von Fibronectin-basierten Bindeproteinen (Monobodies)
No full textIn my work, I have provided primary insight into the pharmacological properties and stability of monobodies and demonstrated a facile way to improve not only their in vivo-properties but also plasma stability in vitro through fusion to an albumin binding domain.
The resulting albumin binding domain-monobodies (ABD-Mb) retained binding capability to their primary target at low nanomolar affinity and bound effectively to human and mouse albumin. Additionally, ABD-monobodies exhibited prolonged in vitro-plasma stability and the in vivo-circulation time of ABD-AS25 in mice was significantly increased by 92-fold, compared to wildtype AS25, with the majority of the ABD-monobody remaining in the bloodstream, while the wildtype monobody was cleared through the kidneys within minutes after application.
By addition of a third binding moiety against surface targets like PD-L1, EGFR and HER2, whose deregulation is commonly associated with cancer, I created trifunctional monobodies with the ability to specifically bind cells expressing the respective target at high levels, without perturbing the binding of the initial monobody or the albumin binding domain.
Since our laboratory has developed monobodies to target intracellular oncogenes, I further investigated the degradation kinetics and mechanism of monobodies upon their Doxycycline-induced intracellular expression, showing that intracellular levels of HA4-YA monobody in HeLa, A549 or Baf3 p210 cells declined rapidly within the first 24 hours after Doxycycline was withdrawn. This decline was partially prevented by inhibition of the ubiquitin proteasome pathway by Bortezomib, indicating this pathway to play a major role in the degradation of intracellular monobodies. Consequently, I have exchanged the tags and mutated lysine-residues of intracellular monobodies to prevent ubiquitination, the first critical step in the course of proteasomal degradation.In der vorliegenden Arbeit habe ich einen ersten Einblick in die pharmakologischen Eigenschaften und die Stabilität von Monobodies gewonnen und weiterhin einen einfachen Weg demonstriert, um nicht nur deren Eigenschaften in vivo, sondern auch deren Plasma-Stabilität in vitro, durch Fusion mit einer Albumin-Binde-Domäne zu verbessern.
Die daraus resultierenden Albumin-Binde-Domäne-Monobodies (ABD-Mb) behielten die Fähigkeit, ihr primäres Target mit niedriger nanomolarer Affinität zu binden und waren weiterhin in der Lage, effektiv an humanes und murines Albumin zu binden. Darüber hinaus wiesen ABD-Monobodies eine längere Plasma-Stabilität in vitro auf und die Zirkulationszeit von ABD-AS25 in vivo in Mäusen war 92-fach höher als die des Wildtyps, AS25. Während der Wildtyp-Monobody innerhalb von Minuten nach Injektion über die Nieren ausgeschieden wurde, verblieb die Mehrheit des ABD-Monobodies im Blutkreislauf.
Durch Hinzufügen einer dritten Binde-Funktionalität gegen Oberflächen-Targets wie PD-L1, EGFR und HER2, deren Deregulierung häufig mit Krebserkrankungen verbunden ist, habe ich trifunktionelle Monobodies entwickelt, welche spezifisch an Zellen binden konnten, die das jeweilige Oberflächen-Target auf hohem Level exprimieren, ohne dabei die Bindungsfunktion an das ursprüngliche Target oder Albumin zu behindern.
Da unser Labor vorwiegend Monobodies gegen intrazelluläre Onkogene entwickelt hat, habe ich die Kinetik und den Mechanismus des Abbaus von intrazellulär exprimierten Monobodies untersucht, deren Expression sich durch Doxycyclin steuern ließ. Es zeigte sich, dass die intrazellulären Level des Monobodies HA4-YA in HeLa-, A549- und Baf3 p210-Zellen innerhalb von 24 Stunden nach Beendigung der Doxycyclin-Stimulation rasch sanken. Die Abnahme dieser Level wurde teilweise durch eine Blockade des Ubiquitin-Proteasome-Systems mit Bortezomib verhindert, was darauf hinwies, dass dieser Mechanismus eine wichtige Rolle im Abbau der intrazellulären Monobodies spielt. Folglich habe ich intrazelluläre Monobodies mit reduziertem Lysin-Anteil oder vollständig Lysin-freie Monobodies entwickelt, um dem ersten Schritt des proteasomalen Abbaus, der Ubiquitinierung, vorzubeugen
Characterization of autoreactive T cell responses in bullous pemphigoid and elderly patients with pruritic diseases
No full textChronische Juckreizerkrankungen treten bei der älteren Bevölkerung zunehmend häufiger auf und sind mit einer Vielzahl von Hauterkrankungen assoziiert. Klinische und experimentelle Beobachtungen deuten darauf hin, dass Juckreiz im Alter mit der Entstehung von Autoimmunität und dem möglichen Verlust der Selbsttoleranz gegenüber kutanen Autoantigenen in Verbindung steht. Das bullöse Pemphigoid gehört zu den häufigsten Autoimmunerkrankungen im hohen Lebensalter, bei der IgG-Autoantikörper gegen Komponenten der Basalmembran (d.h BP180 und BP230) gerichtet sind, was zu einem subepidermalen Haftungsverlust und zur Entstehung von Blasen an der Haut führt. Es wird vermutet, dass Juckreizerkrankungen als präklinisches Stadium des BP angesehen werden können, da eine Untergruppe dieser Patienten IgG-Autoantikröper gegen BP230 und/oder BP180 aufweist.
Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, ob bei Patienten mit ausschließlicher Juckreizerkrankung, frühzeitig Autoantikörper sowie eine spezifische BP180 T-Zellantwort beobachtet werden kann.
Insgesamt wurden in dieser Arbeit 23 ältere Patienten mit Juckreiz, 6 Patienten mit nicht bullösem Pemphigoid, 23 Patienten mit klassischem bullösem Pemphigoid und 16 altersgleiche gesunde Patienten als Kontrollgruppe untersucht. Bei allen Patienten und Kontrollen wurden klinische Parameter wie Anti-BP180- und Anti-BP230-IgG-Autoantikörper, BPDAI-Score und der Schweregrad des Juckreizes ermittelt. Zur Charakterisierung der autoreaktiven T-Zell-Reaktion wurden periphere mononukleäre Blutzellen (PBMC) isoliert und ex vivo mit rekombinanten BP180-Autoantigen (NH2- und COOH-terminale Domäne) stimuliert. Die Frequenz von IFN-γ-, Interleukin-5- oder IL-17A-produzierenden, BP180-spezifischen T-Zellen wurde anschließend mittels ELISpot-Assay bestimmt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Erkennung von BP180 durch Th1-Zellen (IFN-y) bei einer kleinen Untergruppe älterer Patienten mit Juckreiz stattgefunden hat, während bei Patienten mit dem klassischen bullösem Pemphigoid eine gemischte Th1/Th2-Antwort gegen BP180 beobachtet werden konnte. Zusätzlich zeigte sich, dass die therapeutische Anwendung von topischen Glukokortikoiden mit einer signifikanten Reduktion von BP180-spezifischen T-Zellen im Blut von Patienten mit BP assoziiert war, welches weitere Einblicke in das Verständnis der systemischen immunsuppressiven Wirkung von topischen Glukokortikoiden bei der Behandlung des BP ermöglicht
Undergraduate dental sleep medicine teaching at German university dental schools - a questionnaire-based survey
No full textDiagnosing and treating obstructive sleep apnea (OSA) requires fundamental understanding of sleep medicine, including training and clinical experience. So far, dental sleep medicine (DSM) has not yet become a mandatory part of dental education in Germany. This questionnaire-based survey for both lecturers and students aimed to evaluate DSM education among undergraduate students.
A structured questionnaire was sent to the managing directors and student councils of all 30 German university dental schools. The questionnaire contained 13 questions on teaching quantity and content, lecturers’ knowledge, and future interest in DSM. For each university dental school, only one questionnaire should be completed by the student council and the managing director. A scoring system assessed lecturers’ knowledge based on clinical experience and qualifications. Descriptive data and correlation coefficients were calculated (P < 0.05).
The responses of 24 lecturers (80%) and 28 students (93.3%) could be evaluated. DSM was reported to be included in the curriculum by 14 lecturers (58.3%) and 4 students (14.3%). Mean teaching hours per semester were 1.4 ± 1.4 h (lecturers) and 0.2 ± 0.6 h (students) accordingly. Greater knowledge of lecturers in DSM was positively correlated with the inclusion of DSM in the curriculum (P = 0.022) and with the number of teaching hours per semester (P = 0.001).
Postgraduate education and incorporating DSM knowledge into undergraduate education (“Teach the Teacher”) seems to play a key role in fundamentally training future dentists in this field.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg