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Evaluation der Beeinflussung des autonomen Nervensystems durch eine SARS-CoV-2 Infektion anhand moderner EKG-Biosignalanalysen
Get PDFHintergrund: Die COVID-19 Pandemie mit über 700 Millionen Erkrankten stellt seit 2019 eine große Herausforderung für das Gesundheitswesen dar. Frühere Studien konnten zeigen, dass es bei hospitalisierten COVID-19 Patienten vermehrt zu Arrhyth-mien sowie weiteren Symptomen eines dysfunktionalen autonomen Nervensystems kommt. Daher wurde eine SARS-CoV-2 spezifische autonome Dysfunktion postuliert. Eine solche autonome Dysfunktion kann durch die EKG-basierten Biosignale Periodic Repolarization Dynamics (PRD) und Dezelerationskapazität (DC) analysiert werden. Bislang ist unbekannt, ob bei COVID-19 Patienten ein signifikanter Anstieg des PRDs bzw. eine Reduktion der DC im Sinne einer autonomen Dysfunktion nachgewiesen wer-den kann. Zudem ist nicht erforscht, ob diese vegetativen Veränderungen tatsächlich virusspezifisch sind.
Methodik: Zur Beantwortung dieser Fragestellungen wurden Patienten ohne zugrunde-liegende strukturelle Herzerkrankungen oder Vorerkrankungen mit erhöhter Aktivität des Immunsystems, die während der Delta-Welle (2021 – 2022) am LMU Klinikum be-handelt wurden, eingeschlossen. Als gesunde Vergleichskohorte wurde ein gematchtes Subkollektiv der KORA-Studie gebildet. Zwei weitere Kohorten bestanden aus Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie sowie hospitalisierten Patienten ohne akute infekti-ologische Erkrankung. Die Biosignal-Parameter PRD und DC wurden aus klinischen EKGs berechnet. Zusätzlich wurden laborchemische Parameter (C-reaktives Protein, Procalcitonin, Interleukin-6, Leukozyten, Troponin-T, D-Dimer), die Symptomlast, der Sauerstoffbedarf, die Viruslast sowie radiologische Daten erhoben.
Ergebnisse: Insgesamt wurden 30 Patienten (47% – 60% männlich) pro Kohorte ein-geschlossen, die im Median 62,5 bis 67,6 Jahre alt waren. Die mediane Viruslast betrug 39.500.000 Kopien/ml, Troponin-T und D-Dimer waren in 23% bzw. 76% der COVID-19 Fälle erhöht. Im primären Endpunkt fand sich eine erhöhte PRD und verminderte DC (beide p < 0,001) im Vergleich zu einer gematchten Bevölkerungsstichprobe. Verglichen mit hospitalisierten Patienten mit Pneumonie und ohne akute Infektion konnte kein signi-fikanter Unterschied der PRD (p = 0,47) und DC (p = 0,418) bei COVID-19 nachgewie-sen werden. In Subanalysen zeigte sich zudem eine signifikante Assoziation zwischen PRD und der Symptomlast sowie dem Sauerstoffbedarf.
Fazit: In dieser Arbeit konnte eine signifikante autonome Dysfunktion bei COVID-19 Patienten gezeigt werden. Zudem ließ sich in der hier erstmals durchgeführten Analyse von mild bis moderat erkrankten, hospitalisierten COVID-19 Patienten mit Pneumonie Patienten und einer hospitalisierten Kohorte ohne akute infektiologische Erkrankung nachweisen, dass diese autonome Dysfunktion nicht SARS-CoV-2 spezifisch, sondern am ehesten inflammationsassoziiert ist.Background: The SARS-CoV-2 pandemic with over 700 million cases constitutes a huge burden on the health system in every country. Prior studies have shown that ar-rythmias as well as further symptoms of a dysfunctional autonomic nervous system are common among hospitalized patients with COVID-19. As a result, the hypothesis of a virus-related autonomic dysfunction that may influence the course of the disease has been proposed. Modern ECG-based biosignals like Periodic Repolarization Dynamics (PRD) and Deceleration Capacity (DC) can display such an autonomic dysfunction. Therefore, the questions emerge whether an increased PRD or decreased DC can be measured in hospitalized COVID-19 patients and if so, whether these changes are spe-cific for the SARS-CoV-2 virus.
Methods: To answer these questions 90 patients without structural heart disease or any prior disease causing an increased inflammatory state treated at LMU Hospital dur-ing the Delta wave (2021 – 2022) were included in this study. As a healthy control group a subpopulation matched for age and gender was drawn from the KORA study. Two further cohorts included patients with community-acquired pneumonia and hospitalized patients without acute infectious disease. PRD and DC parameters were calculated from clinical ECGs based on Frank-leads. Furthermore, laboratory values like C-reactive protein, procalcitonin, interleukin-6, leukocytes, Troponin-T and D-dimer as well as the patient’s symptoms, need for oxygen supplementation, viral load and radiologic data were evaluated.
Results: A total of 30 patients (47 – 60% male) with a median age of 62,5 – 67,6 years were included in each cohort. The median viral load amounted to 39.500.000 copies/ml, the average CRB-65 score was 1. Troponin-T and D-dimer were increased in 23% and 76% in COVID-19 patients respectively. Concerning the primary endpoint, a significant increase in PRD and decrease in DC (both p < 0,001) could be measured compared to healthy controls. In contrast, when compared to hospitalized patients with pneumonia or without acute infectious disease no significant difference was observed in both PRD (p = 0,47) and DC (p = 0,418). Subanalyses showed a significant association between PRD and the presence of symptoms as well as the need for oxygen supplementation.
Conclusion: In this research a significant autonomic dysfunction in patients with COVID-19 could be demonstrated. Furthermore, this study is the first to compare hos-pitalized patients with mild to moderate COVID-19 to patients with a community-acquired pneumonia as well as a hospitalized control group without acute inflammatory disease and to show that the autonomic dysfunction observed is not SARS-CoV-2 specific but rather mediated by inflammation in general
Zur Therapie von Erkrankungen des medialen Ellbogenkompartiments unter besonderer Berücksichtigung des fragmentierten Processus coronoideus medialis der Ulna (FCP) beim Hund
Get PDFDie optimale Behandlung von Erkrankungen des medialen Ellbogenkompartiments ist in der modernen Kleintierorthopädie umstritten. Ziel dieser Studie war es, die gesamte relevante Literatur zur Therapie des fragmentierten Processus coronoideus mediales der Ulna und anderer erblicher Störungen des medialen Ellbogenkompartiments zu sichten und die Therapieergebnisse statistisch zu bündeln, um eine Gesamtwahrheit zu ermitteln. Die Grundlage für die systematische Literaturrecherche war eine umfassende Datenbanksuche der für die Tiermedizin durch die Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München aufgeführten Top-Datenbanken: Web of Science, PubMed und Medline. Studien an lebenden Patienten mit Erkrankung des medialen Kompartiments (FCP, OCD, Knorpelusuren) wurden in die erste Literatursuche einbezogen. Die Daten der entsprechend den PRISMA-Richtlinien ausgewählten Studien wurden danach extrahiert. Schließlich wurde der Erfolg der verschiedenen Therapien durch drei Meta-Analysen verglichen und analysiert: 1. Erfolgsrate, 2. mittlere Differenz und 3. standardisierte mittlere Differenz. Von den 494 durch die systematische Literatursuche erfassten Publikationen konnten 14 Publikationen in die Arbeit fließen. Das Ergebnis der Meta-Analysen war: In Studien, in denen die Ergebnisse der Operationen durch eine orthopädische Untersuchung und Fragebögen der Besitzer ermittelt wurden, wurde festgestellt, dass chirurgische Eingriffe bei Vorliegen eines FPC und anderer Erkrankungen des medialen Kompartiments ein signifikant positives Ergebnis hatten. Chirurgische Ergebnisse waren auch in drei Cross-over-Studien gut, die den Behandlungserfolg mit Hilfe von computergestützter Ganganalyse untersuchten. Im Gegensatz dazu lieferte die Synthese von Studien, die zwischen konventionell chirurgischer oder arthroskopischer und konservativer Behandlung verglichen, kontroverse Ergebnisse. Jene letzte von insgesamt drei Meta-Analysen der vorliegenden Arbeit fand keinen signifikanten Unterschied zwischen diesen Therapiemethoden. Dabei wurde deutlich, dass Meta-Analysen immer nur so gut sind, wie die ihnen zur Verfügung stehenden Primärstudien. Es wurde bei den Studien oft nicht valide dokumentiert, welche genauen Befunde im Gelenk vorlagen, was die Aussagekraft der Meta-Analysen deutlich einschränkt.The optimal treatment for developmental pathology within medial elbow compartment is controversial in modern small animal orthopedics. The aim of this study was to compile all relevant literature of the therapy of fragmented coronoid process and other developmental disorders of the medial elbow compartment and to statistically evaluate the therapeutic results in three meta-analyses.
The basis for the systematic literature review was a comprehensive database search of Web of Science, PubMed and Medline. Studies on living patients with developmental disease of the medial elbow compartment were included in the initial literature search. The data of the according to the PRISMA guidelines selected final studies was afterwards extracted. Finally, the success of the different therapies was compared and analyzed by three meta-analyses: 1. success rate, 2. mean difference and 3. standardized mean difference.
14 of 494 publications were included in the final analysis. Their overall truth was: In studies where surgery outcomes were determined by orthopedic examination and owner questionnaires, it was found that surgical intervention had a significant positive outcome in the presence of fragmented coronoid process and other pathology of the medial compartment. Surgical outcomes were also good in three cross-over studies that investigated treatment success using computerized gait analysis. In contrast, comparative studies between surgical and conservative management yielded controversial results. The final of three meta-analyses in this study found no significant difference between these treatment methods. It became clear that meta-analyses are only as good as the primary studies available to them. A limitation often noted in the studies is that the exact findings within the joint were not validly documented, which significantly restricts the meaningfulness of the meta-analyses
Analyse von Sekundär- und Primärdaten aus der Routineversorgung zur Beantwortung von versorgungsrelevanten Fragestellungen zur Optimierung der Versorgung von Patienten mit angeborenen oder erworbenen Gerinnungsstörungen
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The effect of physiological treadmill training on myocardial hypertrophy in the mouse model
Get PDFHintergrund. Ausdauertraining ist mit einer geringeren Inzidenz und Prävalenz von kardiovaskulär bedingter Morbidität und Mortalität assoziiert. Die Herzhypertrophie ist eine Folge der trainingsinduzierten chronischen Volumen- und Druckbelastung. Dennoch sind das Trainingsprofil, der genaue Zeitpunkt der beobachteten Herzhypertrophie, und weitere wissenschaftliche Daten zur Morphometrie, Histologie, Herzfunktion sowie molekularen Veränderungen noch nicht vollständig erforscht. Zur Charakterisierung der Herzhypertrophie wurde ein intensitätsgesteuertes Tiertrainingsmodell unter Verwendung einer multimodalen Analyse durchgeführt.
Material und Methodik. Männliche Wild Typ C57BL/6-Mäuse im Alter zwischen 5–8 Wochen wurden gleichmäßig entweder in Training- oder Kontroll-Gruppen zu fünf verschiedenen Messpunkten (0-, 2-, 4-, 8 und 12 Wochen) zugeordnet. Nach einer Woche Akklimatisierung liefen die Mäuse 120 Minuten/Tag mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min und einer Neigung von 5°. Jede Trainingskohorte wurde mit einem 18F-FDG-PET/CT-Scan untersucht, um kardiale metabolische und volumetrische Parameter zu bewerten. Die morphometrische Analyse wurde jeweils nach den PET-Scans durchgeführt. Die Herz- und Skelettmuskelproben wurden histologisch vorbereitet, um die Querschnittsfläche, die Infiltration von Entzündungszellen und Fibröse zu untersuchen. Die Ribonukleinsäure (RNS) von Trainingsherzen nach 8 Wochen wurde isoliert, verarbeitet und unter Verwendung einer RNS-Sequenzierungstechnik analysiert.
Ergebnisse. Wir konnten zeigen, dass Ausdauertraining bei Trainingsmäusen einen signifikanten Körpergewichtsverlust erzeugt, unabhängig von einer Zunahme des Skelettmuskelgewichts. Nach 8- und 12-wöchigem Training war das Herzgewicht und das Verhältnis von Herzgewicht zu Schienbeinlänge in den Trainingsgruppen signifikant höher. Die Gastrocnemius-Muskelgewichte waren nach der 12-Wochen Trainings signifikant höher. Die Querschnittsflächen der Kardiomyozyten und Skelettmyozyten waren histologisch um das 1,8- bzw. 1,3-fache vergrößert und in der 8-wöchigen Trainingsgruppe. Die Kardiomyozytengröße war dennoch nach 8 Wochen Training auf einem Plateau. Darüber hinaus zeigten wir keine begleitende Entzündung oder Fibröse bei Trainingsherz- und Skelettmuskelproben. Die kardialen Herzfunktionsparameter zeigten bei schon vormals gesunden Tieren keine signifikanten Änderungen, welches die physiologische Antwort des Trainings unterstreicht. Die RNS-Expressionsanalyse zeigte, dass die Gene, die an der Verankerung der Proteinsynthese, Zellzyklus, Apoptose, der kontraktilen Proteinexpression und des TGF-β-vermittelten Organwachstums beteiligt sind, zu den am stärksten differentiell exprimierten Genen in den 8-Wochen-Trainingsherzen gehörten.
Fazit. Unsere Studie bestätigte, dass forciertes intensitätskontrolliertes Ausdauertraining die physiologische Herzhypertrophie bei Mäusen förderte. Nach 8 Wochen zeigt sich ein Plateau der Hypertrophie-Antwort. Die Ergebnisse unserer Studie könnten als Grundlage für weitere Studien dienen, um die Auswirkungen von Ausdauertraining auf die Herzfunktion und die Herzhypertrophie mit gentechnisch veränderten Versuchstieren oder in Kombination mit Krankheitsmodellen zu analysieren.Background. Endurance training is generally associated with a lower incidence and prevalence of cardiovascular-related morbidity and mortality. Cardiac hypertrophy is one of the adaptive results of training induced volume and pressure alterations. Nonetheless, the training duration, frequency, intensity, and additional scientific data regarding phenotyping, histology, cardiac function as well as molecular analysis are still under debate. Animal forced intensity-controlled training model using treadmill was conducted to characterize the cardiac hypertrophy utilizing multimodal analysis.
Material and method. Wild type male adult C57BL/6 mice age between 5-8 weeks old were equally assigned to chronic forced endurance training using treadmill divided into five different measurement points (0-, 2-, 4-, 8-, and 12-weeks). After one week of acclimatization, mice ran for 120 minutes/day, with the speed of 15 m/min and 5o inclination. After each training duration, the animals were scanned using 18F-FDG PET/CT to evaluate cardiac metabolic and volumetric parameters. The morphometric analysis was performed after each scan. The heart and skeletal muscles samples were then prepared histologically to measure cross-sectional area and to investigate inflammatory cell infiltration and fibrosis. The RNA of 8-week training whole hearts were isolated, processed and analyzed using high-throughput bulk RNA sequencing technique.
Results. We showed that endurance training promoted significant body weight loss in training mice irrespective of augmentation of skeletal muscle weight. After 8- and 12-weeks of training, heart weight and heart weight/tibia length ratio were significantly higher in the training groups compared to the sedentary groups. Moreover, the gastrocnemius muscle weights were recorded significantly higher in the 12-weeks training group. The cardiomyocytes and skeletal myocytes cross-sectional areas histologically were enlarged 1.8- and 1.3-fold respectively, as well as shifted proportionally to the larger surface area after 8-weeks training. The cardiomyocytes size was nevertheless plateaued after 8 weeks of training. Moreover, we showed no accompanying inflammation or fibrosis in training heart and skeletal muscle specimens. There were no significant alterations in cardiac function in these healthy mice, which was in line with the histology assessment. The mRNA expression analysis showed several genes involve in proteins synthesis, cell cycle, apoptosis, contractile protein expression, and TGF-β-mediated organ growth were among the topmost differentially expressed genes in the 8-weeks training hearts.
Conclusion. Our study confirmed that forced intensity-controlled endurance training promoted physiological cardiac hypertrophy in mice. After 8 weeks of training the hypertrophic response reached a plateau. This could serve as a basis for further studies to dissect the effects of endurance training on the heart function and cardiac hypertrophy using genetically modified experimental animals or disease models
Resolving our dusty neighborhood in the Milky Way
Get PDFFor centuries, our view of the night sky was merely a two-dimensional image of the vast cosmos surrounding us. With new observational data from Gaia and significant methodological advancements, we have begun to study the structures closest to us in the Milky Way in three spatial dimensions (3D). The goal of this thesis is to reconstruct the spatial 3D distribution of clouds of matter between stars, important for the formation of stars and galactic dynamics, at high resolution in a much larger volume than ever before. To probe these clouds in 3D, we rely on measurements of interstellar dust as a tracer.
Reconstructing the density of interstellar dust in 3D in ever larger volumes requires new statistical tools to model spatially correlated densities in large volumes and new computational tools to handle the degrees of freedom encountered in the modeling. First, we develop a fast algorithm utilizing a multi-resolution view of the modeled volume. The algorithm achieves a linear time and memory complexity with the number of modeled volume elements and allows representing spatially correlated structures in volumes with hundreds of millions of elements. Next, we create a Bayesian modeling framework designed to efficiently handle hundreds of millions to billions of degrees of freedom. This framework is a rewrite of the Numerical Information Field Theory package (NIFTy) in JAX. The rewrite accelerates the runtime of typical models coded in NIFTy by two orders of magnitude.
Combining our statistical and computational tools with the most recent data from Gaia, we create the largest high-resolution 3D interstellar dust map to date. The map has an angular resolution of 14', a parsec-scale distance resolution, and extends out to 1.25 kpc from the Sun, more than one tenth of the distance to the Galactic center. The map represents a significant improvement over previous maps in terms of dynamic range and volume covered at high resolution.
Using the new 3D interstellar dust map, we study three prominent molecular clouds in the vicinity of the Sun: Musca, Chameleon, and Coalsack. Our 3D analysis reveals that these three famous nearby clouds, previously thought to be distinct, are part of a single coherent cloud structure, only revealed in 3D. The map and the methodologies developed offer new opportunities and a fresh perspective for future studies of our neighborhood in the Milky Way and the medium between stars.Jahrhundertelang war unser Blick in den Nachthimmel lediglich ein zweidimensionales Bild des Kosmos. Neue Beobachtungsdaten von Gaia und bedeutende methodische Fortschritte haben es uns ermöglicht, die uns am nächsten liegenden Strukturen in der Milchstraße in drei räumlichen Dimensionen (3D) zu untersuchen. Ziel dieser Arbeit ist es, die räumliche 3D-Verteilung von Materiewolken zwischen Sternen, die für die Sternentstehung und die galaktische Dynamik wichtig sind, in einem viel größeren Volumen als je zuvor hochaufgelöst zu rekonstruieren. Um diese Wolken in 3D zu untersuchen, verwenden wir Messungen von interstellarem Staub.
Die Rekonstruktion der 3D-Dichteverteilung von interstellarem Staub in immer größeren Volumina erfordert neue Methoden zur Auflösung korrelierter Dichten und neue Modellierungsverfahren zur Handhabung der Freiheitsgrade. Zuerst entwickeln wir einen Algorithmus mit linearer Zeit- und Speicherkomplexität, der in der Lage ist, räumlich korrelierte Strukturen in Volumina mit Hunderten von Millionen Volumenelementen darzustellen. Als Nächstes entwickeln wir eine bayessche Modellierungsbibliothek, die es erlaubt, effizient mit Hunderten von Millionen bis Milliarden von Freiheitsgraden zu arbeiten. Die Bibliothek ist eine grundlegende Überarbeitung und Übersetzung des Softwarepakets "Numerical Information Field Theory" (NIFTy) nach JAX und beschleunigt typische Modelle um zwei Größenordnungen.
Mit unseren statistischen und rechnerischen Methoden und den neuesten Daten von Gaia erstellen wir die bisher größte hochauflösende 3D-Karte des interstellaren Staubs. Die Karte hat eine Winkelauflösung von 14', eine Entfernungsauflösung von Parsecs und reicht bis zu 1,25 kpc in jede Richtung von der Sonne. Die Karte stellt eine erhebliche Vergrößerung des hochaufgelösten Volumens und Verbesserung des Dynamikbereichs gegenüber früheren Karten dar.
Wir untersuchen drei bekannte Molekülwolken in der Nähe der Sonne --- Musca, Chameleon und Coalsack --- mit der neuen 3D-Karte. Unsere 3D-Analyse zeigt, dass diese drei berühmten sonnennahen Wolken, die bisher als voneinander unabhängig galten, Teil einer einzigen zusammenhängenden Wolkenstruktur sind, die nur in 3D sichtbar ist. Unsere 3D-Karte und die entwickelten Methoden eröffnen neue Perspektiven für zukünftige Studien unserer Nachbarschaft in der Milchstraße und des Mediums zwischen den Sternen
Characterization of SPFH domain containing proteins in Bacillus subtilis
Get PDFEvery living cell is enclosed by a flexible and dynamic membrane made of phospholipids and proteins. The bacterial plasma membrane and its proteins play a central role throughout the bacterial life cycle, promoting membrane compartmentalization for specific biochemical and molecular processes to occur in a correct time and place. The membrane also shields the cell from harmful chemicals and other threats. In bacteria and some eukaryotic organisms, a rigid structure known as the cell wall sits outside of the membrane and determines the cellular shape. The membrane adapts its composition and fluidity through a series of molecular interactions, which are critical for downstream cellular processes like membrane surveillance, repair, cell growth and division to work properly. Here, we aimed to describe and characterize aspects of membrane biology and bacterial membrane fluidity homeostasis, with focus on the characterization of the three known Stomatin-Prohibitin, Flotillin, HflK/C (SPFH)-domain proteins in Bacillus subtilis, namely the two flotillin proteins FloT and FloA, and YdjI. These proteins are genetically regulated by the ECF sigma factor σw which is triggered by membrane stressors such as alkaline shock, high salt concentrations, and phage infection. These proteins have been shown to be involved in membrane protection and direct regulation of membrane fluidity.
This thesis describes in the Chapter 2.1 a direct influence of membrane fluidity on MreB dynamics. Absence of flotillins reduces membrane fluidity, thereby altering MreB velocity and as consequences, in peptidoglycan synthesis. When bacterial cells lacking flotillins were treated with a membrane fluidizer, these phenotypes were suppressed. Further experiments revealed that flotillin FloT has an important impact on the ordering parameter along the entire acyl chain of phospholipids in model membranes, increasing dynamics of these molecules and, as consequence, increasing the membrane's fluidity. Fluidity in that sense, is a key physical parameter of the membrane that changes rapidly depending on the environment. Altogether, the results suggest a direct role of flotillins in maintenance of membrane’s fluidity homeostasis, rather than for the formation of lipid scaffolds for other proteins to take place (bacterial “lipid rafts”), as previously thought. The proteins containing the SPFH domain in B. subtilis, including bacterial flotillins, have been shown to be involved in membrane protection and membrane fluidity regulation, since they have the same genetic regulation by σw. Therefore, we further characterized a third bacterial SPFH-domain protein YdjI that is part of a stress induced complex in B. subtilis.
In the Chapter 2.2, we show that YdjI requires the help of two membrane integral proteins, YdjG/H, to localize the ESCRT-III homolog PspA to the membrane. Moreover, YdjI, unlike classical flotillins, was found in fluid membrane regions and was not enriched in detergent-resistant membrane fractions. However, deletion of YdjI reduced membrane fluidity, similarly to FloA and FloT deletion in B. subtilis. Our findings show that the membrane repair performed by phage-shock response system and the regulation of membrane fluidization and homeostasis driven by SPFH-domain proteins are closely intertwined.Lebende Zellen sind umgeben von flexiblen, dynamischen Membranen, die aus Phospholipiden und Proteinen bestehen. Die Bakterienmembran und ihre Proteine spielen während des gesamten bakteriellen Lebenszyklus eine zentrale Rolle: Sie fördern die Kompartimentierung der Membran, damit spezifische biochemische und molekulare Prozesse zur rechten Zeit am richtigen Ort ablaufen können. Die Membran schützt die Zelle auch vor schädlichen Chemikalien und anderen Bedrohungen. Bei Bakterien und einigen eukaryotischen Organismen befindet sich außerhalb der Membran eine starre Struktur, die als Zellwand bezeichnet wird und die Form der Zelle bestimmt. Die Membran hält die Homöostase durch eine Reihe von molekularen Wechselwirkungen aufrecht, die für das ordnungsgemäße Funktionieren nachgelagerter zellulärer Prozesse wie Membranintegrität, Reparatur, Zellwachstum und Zellteilung von entscheidender Bedeutung sind. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse beschreiben und charakterisieren Aspekte der Membranbiologie und der bakteriellen Membranhomöostase, wobei der Schwerpunkt auf der Charakterisierung der drei bekannten Stomatins-Prohibitins-Flotillins-HflK/C (SPFH)-Domänenproteine in B. subtilis liegt. Dieses sind die beiden Flotillin-Proteine FloT und FloA, sowie YdjI, welche nachweislich am Membranschutz und der direkten Regulierung der Membranfluidität beteiligt sind.
In der ersten Veröffentlichung zeigten wir mit Hilfe von Mikroskopietechniken, dass sich MreB in Gegenwart von Flotillinen schneller durch die Membran bewegt, als wenn keine Flotilline vorhanden sind: ein Hinweis darauf, dass Peptidoglycan-Synthese aktiver ist. Ähnliche Ergebnisse wurden nach Gabe eines Membranfluidisators auf Bakterienzellen erzielt, denen Flotilline fehlten. Weitere Experimente zeigten, dass die Flotilline es den Phospholipidmolekülen in einer künstlichen Membran ermöglichten, sich freier zu bewegen, was die Fluidität der Membran erhöhte. Insgesamt deuten die Ergebnisse auf eine direkte Rolle der Flotilline bei der Aufrechterhaltung der Membranfluiditäthomöostase hin, und nicht - wie bisher angenommen - auf die Bildung von Membrandomäne (sogenannten bakteriellen "Lipid Rafts") über direkte Protein-Lipid-Wechselwirkungen. Da sich zeigte, dass die Proteine mit der SPFH-Domäne - einschließlich der bakteriellen Flotilline - am Membranschutz und an der Regulierung der Membranfluidität beteiligt sind, charakterisierten wir ein drittes bakterielles Protein mit SPFH-Domäne: YdjI. Dieses Protein ist Teil eines stressinduzierten Komplexes in B. subtilis. In einer zweiten Veröffentlichung zeigten wir, dass YdjI die Hilfe von zwei membranintegralen Proteinen YdjG/H benötigt, um das ESCRT-III-Homolog PspA an der Membran zu lokalisieren. Darüber hinaus ist YdjI im Gegensatz zu den klassischen Flotillinen in flüssigen Membranregionen zu finden und wird nicht in detergenzienresistenten Membranfraktionen angereichert. Die Deletion von YdjI reduziert die Membranfluidität, ebenso wie die Deletion von FloA und FloT aus B. subtilis. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Membranreparatur durch das Phagen-Schock-System und die Regulierung der Membranfluidisierung und homöostase, durch SPFH-Domänenproteine eng miteinander verwoben sind
