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Expression von Desmoglein 3 (Dsg3) in menschlichen Tumoren und Normalgeweben: Eine Tissue-Microarray-Studie an 15.869 Tumoren
No full textDesmoglein-3 (Dsg3) ist ein Transmembran-Glykoprotein, welches vorzugsweise in Desmosomen von Keratinozyten im Plattenepithel vorkommt. Sowohl der Verlust als auch die Hochregulierung von Dsg3 werden mit dem Fortschreiten von bösartigen Neoplasien in Verbindung gebracht. Um die Dsg3-Expression in Normal- und Tumorgewebe umfassend zu evaluieren, wurde ein Tissue- Microarray mit 15 869 Proben von 137 verschiedenen Tumortypen und -subtypen sowie 608 Proben von 76 verschiedenen normalen Gewebetypen immunhistochemisch untersucht. Insgesamt 47 (34.3%) von 137 Tumorkategorien zeigten mindestens in einem Fall eine nachweisbare Dsg3 Anfärbung, während 15 Tumorkategorien (10.9%) mindestens einen Fall mit starker Dsg3 Positivität aufwiesen. Eine Dsg3 Positivität und auch eine starke Dsg3 Positivität fand sich am häufigsten in Plattenepithelkarzinomen unterschiedlicher Ursprungsorte (positiv in 71.2%-97.3%), Basalzellkarzinomen der Haut (41.9%), verschiedenen benignen Tumoren hauptsächlich von den Speicheldrüsen (8,0%-38,9%) und in verschiedenen Kategorien urothelialer Neoplasien (2.1-20.7%). Eine Dsg3 Positivität in weniger als zehn Prozent der Fälle fand sich in den 23 zusätzlichen Tumorkategorien. Eine hohe Dsg3Expression stand im Zusammenhang mit invasivem Tumorwachstum in urothelialen Karzinomen (p<0,0001), sowie mit fortgeschrittenem pT Stadium (p=0.0102), pN+ (p=0.0162), V+ (p=0.0189), L1 (p=0.0151) bei kolorektalen Karzinomen assoziiert ist. Zudem war eine verminderte Dsg3 Expression in einer Kohorte von 599 erfolgreich untersuchten Plattenepithelkarzinomen von 11 verschiedenen Ursprungsorten mit einem hohen Malignitätsgrad assoziiert (p<0.0001).
Assoziation zwischen Dsg3 Färbung und klinisch-pathologischen Parametern waren in invasiven Mammakarzinomen von nicht-speziellem Typ, duktalen Adenokarzinomen des Pankreas und den gastrischen Adenokarzinomen nicht nachweisbar. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Dsg3 Expression überwiegend in Plattenepithelkarzinomen verschiedener Organe vorkommt und dass ein Dsg3 Expressionsverlust in diesen Tumoren mit einer Dedifferenzierung und mutmaßlich einer ungünstigen Prognose assoziiert ist. Die Identifikation von fokalen plattenepithelial differenzierten Tumoranteilen könnte eine mögliche diagnostische Anwendung der Dsg3 Immunhistochemie darstellen
Entwicklung und Anwendung einer künstlichen Gelenkflüssigkeit zur Untersuchung von Endoprotheseninfektionen ausgelöst durch Staphylococcus epidermidis
No full textCharakterisierung von SusD-Homologen aus dem Phylum Bacteroidota und deren Fähigkeit, verschiedene Polymere zu binden
No full textThe phylum Bacteroidota comprises ubiquitous microorganisms with a distinguished way to acquire glucan. The “starch utilization system” (sus) operon presents genes that encode three glycoside hydrolases (GH; SusA, SusB and SusG), one transmembrane protein (SusC), three binding modules (SusD, SusE and SusF) and the transcriptional regulator SusR. SusD is an essential binding module that facilitates the bacterial acquisition of nutrients. Although SusD-like proteins were previously evaluated with distinct natural polymers, they were never characterized with synthetic polymers before. Synthetic polymers, especially fossil-fuel based pollutants, are a major concern because they accumulate in the environment and enter the food chain in the form of micro- or nanoplastics. The objective of this work was to characterize three susD-homologs from elephant feces (susD70111 and susD38489) (Ilmberger et al., 2014) or cow rumen (susD1) (Rosewarne et al., 2014) metagenomes regarding their adsorption to plastics. Each protein presented an N-terminal signal peptide Sec/SPII, which was removed. Using pull-down assays, fluorescence measurements and surface plasmon resonance (SPR), SusD1Δ1-22 and SusD38489Δ1-25 were identified as cellulose binding modules, while SusD70111Δ1-20 preferentially bound chitin. The pull-down assays were also performed with polyethylene terephthalate (PET), polyamide 6 (nylon 6; PA6) and low-density polyethylene (LDPE), with preliminary adsorption detected for each protein. SPR analysis was performed for bis(2-Hydroxyethyl) terephthalate (BHET; a PET degradation product), in which the proteins are strongly bound. In every assay performed, SusD1Δ1-22 presented the best performance. Therefore, it was fused to two previously characterized enzymes with catalytic activity towards PET. However, an optimization of enzymatic activity was not observed. The proteins labelled with the fluorescence tag superfolder GFP (sfGFP) were also used for the construction of plastic reporter assays. Due to the high background of sfGFP with plastics, the data was not conclusive. The chitin binding module SusD70111 was fragmented and the truncated version named SusD70111F3 showed putative adsorption to PET and BHET. Structural and phylogenetic analysis of the binding modules revealed that SusD1 and SusD38489 share sequence and structure similarity, but SusD70111 is evolutionary distant and clusters with SusD-like proteins from a distinct niche (hot springs). Docking studies also pointed to the putative amino acids involved in protein-substrate adsorption. Here, SusD was characterized with synthetic polymers for the first time. This work will aid in the construction of further translational protein fusions and improvements on the reporter analysis of micro- and nanoplastics.Das Phylum der Bacteroidota umfasst eine ubiquitär vorkommende Gruppe Mikroorganismen, die sich durch eine hohe Diversität and Glucanasen und Gylcosylhydrolasen auszeichnen. Das Operon des „Stärkeverwertungssystems“ (sus) umfasst Gene, die für drei Glykosidhydrolasen (GH; SusA, SusB und SusG), ein Transmembranprotein (SusC), drei Bindungsmodule (SusD, SusE und SusF) und den Transkriptionsregulator SusR kodieren. SusD ist ein Stärke-Binde Protein and der Zelloberfläche. Obwohl SusD-ähnliche Proteine bereits mit verschiedenen natürlichen Polymeren untersucht wurden, wurden sie noch nie mit Hinblick uaf ihre Bindung mit synthetischen Polymeren charakterisiert. Synthetische Polymere, insbesondere auf fossilen Brennstoffen basierende Kunsstoffe (Plastik), stellen ein großes Problem dar, da sie sich in der Umwelt anreichern und in Form von Mikro- oder Nanoplastik in die Nahrungskette gelangen. Ziel dieser Arbeit war es, drei susD-Homologe aus Elefantenkot (susD70111 und susD38489) (Ilmberger et al., 2014) oder aus Rinderpansen (susD1) (Rosewarne et al., 2014) Metagenomen hinsichtlich ihrer Adsorption an Kunststoffe zu charakterisieren. Jedes Protein wies ein N-terminales Signalpeptid Sec/SPII auf, das entfernt wurde. Mithilfe von Pull-down-Assays, Fluoreszenzmessungen und Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) wurden SusD1Δ1-22 und SusD38489Δ1-25 als Cellulose-Bindungsmodule identifiziert, während SusD70111Δ1-20 bevorzugt Chitin band. Die Pull-down-Tests wurden auch mit Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid 6 (Nylon 6; PA6) und Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) durchgeführt, wobei für jedes Protein eine erste Adsorption festgestellt wurde. Die SPR-Analyse wurde für Bis(2-Hydroxyethyl)terephthalat (BHET; ein PET-Abbauprodukt) durchgeführt, an das die Proteine stark gebunden sind. In jedem durchgeführten Test zeigte SusD1Δ1-22 die beste Bindung. Daher wurde es mit zwei zuvor charakterisierten Enzymen mit katalytischer Aktivität gegenüber PET fusioniert. Eine Optimierung der enzymatischen Aktivität wurde jedoch nicht beobachtet. Die mit dem Fluoreszenz-Tag superfolder GFP (sfGFP) markierten Proteine wurden auch für die Konstruktion von Kunststoff-Reporter-Assays verwendet. Aufgrund des hohen Hintergrunds von sfGFP mit Kunststoffen waren die Daten nicht schlüssig. Das Chitinbindungsmodul SusD70111 wurde fragmentiert und die verkürzte Version mit der Bezeichnung SusD70111F3 zeigte eine putative Adsorption an PET und BHET. Eine strukturelle und phylogenetische Analyse der Bindungsmodule ergab, dass SusD1 und SusD38489 Sequenz- und Strukturähnlichkeiten aufweisen, SusD70111 jedoch evolutionär weit entfernt ist und sich mit SusD-ähnlichen Proteinen aus einer anderen Nische (heiße Quellen) gruppiert. Docking-Studien wiesen auch auf die mutmaßlichen Aminosäuren hin, die an der Protein-Substrat-Adsorption beteiligt sein könnten. In der vorliegenden Dissertation wurde SusD zum ersten Mal mit Hinblick auf die Bindung von synthetischen Polymeren charakterisiert. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse werden zukünftig bei der Konstruktion weiterer Reporterfusionen und Bindeproteinen für Mikro- und Nanokunststoffen eine wichtige Grundlage bieten
Polyphosphat beschichtete Seidenmembran als Hämostyptikum in der Oralchirurgie – eine in vitro Studie
No full textPost operative Hämorrhagien können in schwerwiegenden Komplikationen resultieren. Besonders Patienten und Patientinnen mit angeborenen Gerinnungsstörungen sowie unter der Einnahme von oralen Antikoagulantien oder Thrombozytenaggregationshemmern, sind einem erhöhten Risiko ausgesetzt. In der oralen Chirurgie stellen chirurgisch bedingte Risikofaktoren eine weitere Gefahr für Hämorrhagie bedingte Komplikationen dar, da Wunden im Oropharynx eine hohe Dichte an Blutgefäßen aufweisen, sowie ein hoher mechanischer Stress durch die Kaubewegungen, die Atmung sowie den Sprechakt entstehen. In diesem Kontext ist es besonders wichtig, ein sicheres und effizientes lokales Hämostyptikum zu etablieren. Polyphosphat ist ein anorganisches Polymer, welches für seine prokoagulativen Fähigkeiten durch Faktor XII Aktivierung im Plasma sowie weiteren Interaktionen in der Gerinnungskaskade bekannt ist. Das Ziel dieser in vitro Studie war es, das Potential von polyP-beschichteten Seidenmembranen als lokales Hämostyptikum in der oralen Chirurgie zu untersuchen. Zur Herstellung eines Trägers für das polyP wurde in einem ersten Schritt Seidenfibroin aus Kokons von Seidenraupen der Gattung Bombyx mori gewonnen und aufgelöst. Daraufhin wurden unterschiedliche Mengen von langkettigem polyP (2-2000 µg/mm2) an die Oberfläche der Seidenmembranen gebunden. Daraufhin wurde in Echtzeit mit dem Thrombingenerierungs Assay der prokoagulative Effekt der polyP-beschichteten Seidenmembranen in humanem Plasma analysiert. Als Positivkontrolle wurden zunehmende Konzentrationen von polyP (0,15-500 µg/ml) in Plasma untersucht und unbeschichtete Seidenmembranen dienten als Negativkontrolle. Seidenfibroin Membranen konnten erfolgreich mit polyP beschichtet werden und die Gerinnung in humanem Plasma stimulieren. Der prokoagulative Effekt war den unbeschichteten Seidenmembranen überlegen. Ein polyP-dosisabhängiger Effekt der Thrombingenerierung konnte bei einem Maximum von 200 µg/mm2 (ETP: 1525,7 nM⋅min, peak thrombin: 310,1 nM, time to peak: 9,8 min, lag time: 7,6 min) erreicht werden. Bei dieser Dichte war die Thrombingenerierung der polyP-beschichteten Seidenmembranen ähnlich wie die von purem polyP bei einer Konzentration von 150 µg/ml. In dieser Studie zeigten Seidenmembranen, welche erfolgreich mit polyP beschichtet wurden, einen deutlichen Effekt auf die Thrombingenerierung in vitro. Daraus lässt sich folgern, dass polyP-beschichtete Seidenmembranen im Rahmen von lokalen Blutungen eingesetzt werden könnten, wobei ihr Potential für den klinischen Einsatz in weiteren in vivo Studien untersucht werden muss
More Applicable Text Classification with Human-in-the-Loop: Patterns, Frameworks, and Tools
No full textMachine Learning (ML)-based text classification offers a promising and scalable approach to automate the classification of text, such as app reviews or social media posts. However, the applicability of text classifiers in real-world settings is limited by inherent uncertainties and potential performance gaps.
This thesis explores the potential of the emerging field of Human-in-the-Loop (HiL) to address the applicability challenges for ML-based text classification.
Our goal is to increase applicability by efficiently incorporating humans into the text classification pipeline.
To this end, we review the current literature on HiL and develop a pattern catalog to provide software developers with best practices for designing HiL systems. Our catalog aims to facilitate the development and deployment of applicable HiL systems that integrate humans into the ML loop.
Next, this thesis proposes and evaluates novel frameworks that implement three HiL patterns.
Addressing common applicability challenges such as high computational resource requirements, limited classification performance, and high model latency.
In particular, the proposed frameworks utilize the concept of prediction uncertainty to coordinate human efforts. We evaluated the effectiveness of our frameworks using datasets from the domains of software engineering, online journalism, and social media analysis. Our contributions enable more applicable solutions for the cost-optimized training and deployment of text classifiers.
Furthermore, we propose a novel framework for explaining the prediction uncertainty of text classifiers in order to improve user understanding of classification decisions. While existing explanation techniques mainly explain the provided class label, we build on the concept of prediction uncertainty and make it explicit to users.
Finally, based on our HiL patterns, this thesis develops REM, a visual tool for the real-time moderation of online forums. REM enables a semi-automated moderation of continuous streams of user comments by integrating various HiL patterns and HiL collaboration mechanisms. Experiments with REM show promising results, achieving a significant increase in classification performance (from 78.48% to 96.08%) while requiring manual moderation of only 25% of the data. These contributions empower domain experts to be efficiently involved in the text classification process, ultimately improving the applicability and efficiency of forum moderation in real-world settings. REM was developed specifically for online journalism, but can be easily adapted to other domains.Textklassifikationsverfahren, die auf maschinellem Lernen basieren, sind ein vielversprechender und hochgradig skalierbarer Ansatz, um die Klassifikation von Texten wie beispielsweise App-Rezensionen oder Kommentaren in sozialen Medien zu automatisieren. Die Anwendbarkeit solcher Verfahren wird jedoch durch inhärente Unsicherheiten und potentielle Leistungsdefizite in Bezug auf die Anforderungen, die in realen Anwendungsgebieten auftreten, eingeschränkt.
Diese Arbeit untersucht die Eignung des aufstrebenden Human-in-the-Loop-Ansatzes, um die Anwendbarkeit maschineller Lernverfahren für die Textklassifikation zu adressieren. Unser Ziel ist es, die Anwendbarkeit durch die effiziente Integration des Menschen in den Klassifikationsprozess zu verbessern. Dazu wird zunächst ein Überblick über den aktuellen Stand der Literatur zum HiL-Ansatz gegeben. Ein Katalog von Entwurfsmustern wird entwickelt, um Softwareentwicklern bewährte Praktiken für den Entwurf von HiL-Systemen bereitzustellen. Die Muster können den Entwurf und die Inbetriebnahme von HiL Systemen erleichtern.
Anschließend werden neuartige Rahmenwerke für die Umsetzung von drei HiL-Mustern vorgeschlagen und evaluiert. Diese adressieren allgemeine Herausforderungen der Anwendbarkeit von Textklassifikatoren, wie z.B. den enormen Bedarf an Rechenressourcen, eine begrenzte Klassifikationsgenauigkeit und eine hohe algorithmische Latenz zwischen menschlichen Interaktionen während des Trainingsprozesses. Die vorgeschlagenen Implementierungen nutzen insbesondere das Konzept der Vorhersageunsicherheit, um die Effizienz menschlicher Eingriffe zu optimieren. Die Effektivität dieser Ansätze wird anhand von Datensätzen aus der Softwareentwicklung, dem Online-Journalismus und der Analyse sozialer Medien evaluiert. Unsere Beiträge ermöglichen anwendbarere Lösungen für das kostenoptimierte Training und den Einsatz von Textklassifikatoren.
Darüber hinaus schlagen wir ein neues Rahmenwerk zur Erklärung der Vorhersageunsicherheit von Textklassifikationsergebnissen vor, um das Verständnis der Klassifikationsergebnisse für den Benutzer zu verbessern. Während bestehende Ansätze hauptsächlich das Klassifikationsergebnis erklären, bauen wir auf dem Konzept der Vorhersageunsicherheit auf und kommunizieren diese dem Nutzer.
Basierend auf unseren HiL-Mustern entwickelt diese Arbeit REM, ein visuelles Werkzeug für die Echtzeit-Moderation von Online-Foren. REM ermöglicht die halbautomatische Moderation kontinuierlicher Ströme von Nutzerfeedback durch die Integration verschiedener HiL-Muster und HiL-Kollaborationsmechanismen. Experimente mit REM zeigen vielversprechende Ergebnisse mit einer signifikanten Erhöhung der Klassifikationsgenauigkeit (von 78,48% auf 96,08%), während nur 25% der Daten manuell moderiert werden müssen. REM ermöglicht die effiziente Einbindung von Moderatoren in den Textklassifikationsprozess, was letztlich die Anwendbarkeit und Effizienz von Forenmoderation in realen Anwendungsfällen verbessert. REM wurde speziell für den Bereich des Online-Journalismus entwickelt, kann aber leicht an andere Bereiche angepasst werden
Sequential Analysis of Early Postmortem Representation of Large Thoracic Blood Vessels in the Human Cadaver in Postmortem Computed Tomography
No full textBei der vorliegenden CT-Studie wurden 41 Verstorbene post mortem im Institut für Rechtsmedizin des Universitätsklinikums Hamburg Eppendorf (UKE) von Mai 2013 bis Januar 2014 gescannt. Ausgeschlossen wurden hierbei Suizid-, Mord- und Tot-schlagfälle sowie Fäulnisleichen und potenzielle Gewebespender. Das Alter der Verstorbenen besaß eine Spannbreite von 29 bis 91 Lebensjahren. Es wurden CT-Aufnahmen in festen Intervallen von 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 9 – 12 – 18 – 24 – 48 – 72 – 96 Stunden p.m. angefertigt. Ziel dieser Studie war die Untersuchung von frühpostmortaler Blutsedimentation im postmortalen CT-Bild, zu der weltweit kaum Untersuchungen vorliegen. Die Fragestellung lautete:
1) Ist Zeit ein klärender Faktor bei der postmortalen Blutsedimentation im CT-Bild?
2) Ist die hier verwendete qualitative Untersuchungsmethode geeignet, die quanti-tative abzulösen?
Dazu wurden zwei Methoden erwählt, um eine morphologische Beurteilung der Blutsedimentation in den großen herznahen Blutgefäßen inklusive im Herzen selbst im PMCT zu ermöglichen. Die eine Methode ist qualitativer Art, welche selbst er-stellt wurde. Sie beurteilt die Blutsedimentationsgrenze nach Ihrer Erkennbarkeit, indem die Opazität numerisch in einer Skala von 0-4 eingeordnet wird:
nicht (0) – schwach(1) – mäßig(2) – deutlich sichtbar(3) – Luftansammlung(4).
Die zweite Methode ist quantitativer Art und wird mithilfe der Hounsfield Unit ange-wendet. Sie gibt einen Dichtewert des sedimentierten Blutes in einer Skala von ca. 20-112 an. Sie stellt eine objektive Untersuchungsmethodik dar, während die quali-tative Methodik als subjektiv zu betrachten ist.
Statistische Erhebung erfolgte mit dem Programm SPSS und wurde mittels des Ver-fahrens ,,Mixed Model‘‘ erstellt. Das Signifikanzniveau wurde bei = 0,05 festge-legt. Es zeigten sich Signifikanzen bei den Variablen Zeit, Zeit und Messpunkt so-wie Messpunkt selbst. Es besteht zudem eine Signifikanz bei der Variablen Inten-sivpatient. Diese Ergebnisse müssen mit Vorsicht betrachtet werden, da sie bei der geringen Anzahl an Fällen nicht als repräsentativ anzunehmen sind.
Die bisherigen Ergebnisse stehen teilweise im Einklang mit der aktuellen Wissen-schaftslage. Es bedarf hierbei mehr Studien von postmortalem Blut bei bildgeben-dem Verfahren wie u.a. mittels PMCT.
Ergänzend wurden 16 Fälle mit einer per Sektion gesicherten Lungenembolie als Todesursache im PMCT per Kriterienkatalog aus der Dissertation „Todesursache Lungenembolie - Lungenembolie: Nachweis im PMCT und MPMCTA (Multiphasi-sche Postmortale Computertomographie Angiographie)“ von Shaghayegh Sharafat (2016) befundet. Von den 16 Fällen waren 15 Fälle befundbar, wobei vier Fälle nicht ganz eindeutig in der benötigten Bildqualität waren. Bei zwei Fällen waren der Bildbefund mit einer Diagnose Lungenembolie vereinbar bzw. klar diagnostizierbar. Dies ergibt eine Sensitivität von 13,33% (2/15 x 100%).
Umgekehrt wiesen von den in dieser Dissertation verwendeten 17 Fällen vier nach Anwendung der Kriterien im PMCT irreguläre Hypodensitäten auf, welche mit einer Lungenembolie vereinbar wären. In zwei Fällen wäre nach dem PMCT-Befund eine Lungenembolie wahrscheinlich, in einem Fall hätte sogar ein klares Indiz vorgele-gen. Allerdings waren bei diesen Todesfällen andere Diagnosen für den Todesein-tritt ursächlich. Diese Beobachtungen weisen auf die Komplexität für das Befunden einer Lungenembolie im PMCT hin.Research Question: In postmortem computed tomography (CT) of the human body, which has increasingly been used in forensic medicine over the past two decades, the differentiation of postmortem artifacts is of high practical importance. Uncertainties persist in the diagnosis of thromboembolic events from native images, especially in the territory of the pulmonary artery, as postmortem angiography is often not feasible. Thus, intravascular contours caused by differences in X-ray density need to be interpreted in native images. The aim of the present study was to investigate the development of early postmortem blood sedimentation as a typical postmortem artifact in the heart and major vessels near the heart over the course of postmortem CT reconstruction, for which few published studies exist to date. In the present study, 17 cases were selected from a cohort of 41 deceased individuals who underwent postmortem CT examinations at the Institute of Legal Medicine, University Medical Center Hamburg-Eppendorf (UKE), between May 2013 and January 2014. Excluded from the study were suicides, homicides, cases of decomposition, and potential tissue donors. Among the 17 cases, the age range was 29 to 91 years; 12 deceased individuals were male, 5 female, and 2 cases were autopsied. CT scans of the thorax (120 kV, 500 mAs, pitch factor 0.6, slice collimation 51.2 mm, slice thickness 0.8 mm, slice interval 0.4 mm, filter/kernel B) were performed at fixed intervals of 2/3/4/5/6/9/12/18/24/48/72/96 hours postmortem.
The following questions were investigated at a total of 22 measurement points in the vascular system, with a special focus on the pulmonary artery compared to other central vascular compartments:
1) Does the postmortem interval correlate with postmortem blood sedimentation in CT reconstruction? During which time period does sedimentation occur, and does it remain stable?
2) With regard to the rate of manifestation, vessel localization with demonstrable sedimentation, and the intensity of the maximum degree of sedimentation, are influencing parameters such as cause of death, premortem medical therapy (intensive care patients), ambient temperature, or body position relevant?
Method: Two methods were selected for the morphological assessment of blood sedimentation. Firstly, sedimentation was qualitatively assessed on a four-point scale based on subjective ratings of contrast formation at the density gradient. Secondly, quantitative HU (Hounsfield Units) measurements were performed in defined vascular areas. Statistical analysis was conducted using the SPSS program with a mixed model approach. The significance level was set at α = 0.05.
Results: Significant findings were observed for the following independent variables: time, measurement point, time in combination with measurement point, and intensive care status yes/no. However, these results should be interpreted with caution due to the small sample size, as they are not considered to be reliably representative.
Additionally, a criteria catalog described by Sharafat (2018) for the presence of pulmonary embolism in PMCT was applied to the case series where pulmonary embolism was not presumed. Furthermore, this instrument was evaluated for comparison in an additional n = 15 cases with autopsy-confirmed pulmonary embolism as the cause of death in PMCT. Out of the 15 autopsy cases, 14 were detectable, with four cases not meeting the required image quality criteria. Only in two of these cases was the finding at least compatible with a diagnosis of pulmonary embolism, and in one of the two cases, it was clearly diagnosable. Thus, the sensitivity was 14.3% (2/14).
Conversely, out of the 17 cases used as a control group in this dissertation, where pulmonary embolism was not presumed, six exhibited irregular hypodensities upon application of the criteria in PMCT, which would have been compatible with pulmonary embolism. The specificity here is 65% (11/17).
These observations indicate that reliable criteria for the diagnosis of pulmonary embolism in PMCT still need to be identified, as postmortem sedimentation, possibly in combination with postmortem coagulation, can regularly produce artifacts.
The current findings largely align with the state of published science. However, further studies are needed on the factors influencing sedimentation and, if applicable, coagulation of postmortem blood, as well as their representation in imaging techniques such as PMCT
Crosstalk between Hepatocytes and CD4+ T cells in Autoimmune Hepatitis
No full textAutoimmune hepatitis (AIH) is a chronic liver disease characterized by severe inflammation and resulting in liver cirrhosis. The exact mechanisms leading to an overshooting immune response damaging hepatocytes and loss of tolerance remain unidentified. However, several studies have shown that dysregulated T cell mediated responses against hepatic autoantigens are considered to contribute to AIH. Specifically, these studies have identified enhanced frequencies of pro-inflammatory TNF and IFNγ producing CD4+ T cells in AIH. However, the initial pro-inflammatory signals that activate autoimmune CD4+ T cells and trigger cytokine secretion remain unknown.
Innate immune responses activated by pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) are important regulators of T cell responses. Toll like receptors are pathogen recognition pattern receptors, recognizing foreign structures such as double-stranded (ds) RNA typically derived from viruses. Activation of TLRs initiates inflammatory immune responses to control pathogens. However, a dysregulated TLR response can result in an inappropriate production of inflammatory cytokines and contribute to an initiation of autoimmune diseases. Recent studies have suggested that TLR3, TLR4 and TLR5 may be involved in liver diseases.
We hypothesize that in AIH, dysregulated TLR responses result in an elevated expression of pro-inflammatory cytokines that may activate local immune cells, such as T cells, resulting in tissue damage of hepatocytes. Therefore, we first investigated hepatocyte functionality in AIH and secondly determined the consequences of the dysregulated T cells in AIH on hepatocytes.
Recently, organoid systems have emerged as in vitro models to study diseases in humans. For this, we established 3D human liver organoids from livers from individuals with and without AIH.
First, we determined the phenotypic characteristics of human liver organoids to appraise their use as a model to study liver diseases, including the expression of hepatocyte markers, such as albumin and Cyp3A4. Next, TLR signaling was examined using organoids from AIH affected individuals and non-AIH individuals, which included the quantification of TLR expression, followed by the stimulation of human liver organoids with TLR3 ligand poly I:C to quantify the resulting cytokine and chemokine expression. These results showed that TLR3 is expressed by hepatocytes in low levels, however, expression was similar between organoids generated from AIH-derived livers and non-AIH affected individuals. Furthermore, although a trend was observed towards higher expression of pro-inflammatory cytokine IL-6 and chemokine CXCL9 by organoids from AIH affected livers, these results did not reach significance.
However, the activation of TLR3 and the following induced cytokine and chemokine production then may attract T cells to the liver.
TNF and IFNγ, which are increased produced by T cells in AIH affected livers showed a disrupted liver-organoid growth suggesting that these cytokines prevent hepatocyte regeneration. Co-cultures with AIH affected liver Tissue Resident Memory (TRM1) T cells and human liver organoids showed that the combined effect of TNF and IFNγ, secreted by T cells had a negative impact on organoid regeneration.
Taken together, the findings of this thesis suggest that hepatocytes can produce pro- inflammatory cytokines and chemokines upon TLR stimulation. Furthermore, cytokines produced by T cells, such as TNF and IFNγ have detrimental effects for the health and regenerative capacity of hepatocytes. Thus, dysregulated T cell responses are a critical mediator in the inflammation and tissue damage in the liver of individuals with AIH
Placental glycocode signalling networks in preeclampsia: Implication for maternal and fetal health
No full textThe proper development of the placenta, a temporary organ formed during pregnancy, is of great importance for fetal survival and pregnancy progress. The complex interaction between maternal cells and highly-glycosylated fetal trophoblasts contributes to the function of this important organ. Disruption of this maternal-fetal molecular dialogue leads to placental abnormalities and subsequent preeclampsia (PE), a life-threatening pregnancy disorder with long-term adverse effects on the health of both mother and offspring. Galectin-1 (gal-1), a glycan-binding protein abundantly expressed at the feto-maternal interface, serves as a predominant decipherer of glycocode involved in multiple key reproductive processes, while its down-regulation or deficiency is associated with PE development. However, the impact of maternal- and fetoplacental-derived gal-1 on the pathogenesis of PE is not well understood. The present study demonstrated that deficiency of gal-1 in the maternal niche during pregnancy induced PE-like syndrome and cardiovascular maladaptation in mice, which is accompanied by aberrant placental development and function during pre- and post-placentation periods. Mechanistically, maternal-derived gal-1 dominates the invasive capacity of trophoblast cells through differential placental Sda-terminal N glycosylation. Thus, the current findings highlight the unique contribution of maternal-derived gal-1 to placental development and the involvement of compromised gal-1 signaling pathway within the maternal compartment in the pathogenesis of PE
Characterization of L. infantum infection in hepatocyte organoid immune cell co-cultures
No full textVisceral leishmaniasis is a neglected tropical disease caused by a systemic infection with protozoan parasites of the genus Leishmania. Throughout the course of the disease, tissue-resident macrophages in the liver (Kupffer cells) are infected. This initiates a pivotal immune response essential for parasite elimination. To date, little is known about the degree to which functional liver cells, such as hepatocytes, are directly impacted by the infection and contribute to the development of this immune response. Furthermore, the investigation of underlying immune mechanisms is impeded by the absence of appropriate model systems.
In this study, an in vitro co-cultivation system was established, that integrates murine hepatocyte organoids with monocytes or macrophages, to simulate hepatic infection with Leishmania infantum parasites.
The initial part of this study demonstrated the successful generation of three-dimensional hepatocyte organoids derived from both human and murine primary hepatocytes. The functionality as well as the proliferative capacity of the cultured organoids was proven. Additionally, it was illustrated that under appropriate culture conditions, L. infantum parasites could infiltrate the generated hepatocyte organoids. The resulting immune response of the organoids was comprehensively investigated through cytokine and transcriptome analyses. Overall, both methodologies revealed only minimal responsiveness of the hepatocyte organoids to the infection.
Moreover, a total of five distinct systems for co-cultivating hepatocyte organoids with either monocytes or macrophages were applied, distinguished primarily by the utilization of a hydrogel that mimics the extracellular matrix. Infection with L. infantum parasites within these co-cultures was represented either through prior infection of murine organoids, following the established methodology, or by infection of murine macrophages. To assess the efficacy of these systems, the dynamics in cytokine production in comparison to the murine model were analyzed via ELISA and Multiplex Cytokine assay. Co-cultivation of murine monocytes with L. infantum-infected hepatocyte organoids in suspension resulted in an infection-specific induction of cytokines, including CCL3, CCL2, TNF, IFN-g and IL-10, aligning with trends observed in the murine experimental model of VL. Furthermore, it was observed that the induction of specific cytokines, such as CCL3 and TNF, was exclusive to co-cultures including both hepatocyte organoids and monocytes. Additionally, utilizing qPCR, infection-specific differences in the transcript levels of Nos2 and Arg1 were discerned, indicating upregulation of Nos2 and downregulation of Arg1 following infection, consistent with mechanisms typically associated with the elimination of parasites. These findings provide insights into the role of hepatocytes in modulating liver microenvironment conducive to the eradication of Leishmania parasites.
The replication of infection-specific cytokine dynamics observed in the animal model within the in vitro co-cultivation system of hepatocyte organoids and monocytes demonstrated in this study, underscores the potential of this methodology to advance the reduction of animal experiments in line with the 3R principle (Reduce, Refine, Replace). Furthermore, these established techniques offer a platform for future investigations utilizing human specimens, thereby enriching the current understanding of immune mechanisms during visceral leishmaniasis in humans
Multiscale Finite Element method application to Canopies in Earth System
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