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"Wearables" in der Diagnostik Multipler Sklerose
Get PDFWearables sind meist kleine, am Körper getragene Geräte, die unterschiedliche Parameter erfassen können. Sie stellen auf Grund ihres Zugangs zu lernfähigen Algorithmen und künstlicher Intelligenz eine neue Möglichkeit der Erfassung und Auswertung von Gesundheitsdaten dar. Sie können einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis und zur Diagnostik von Multiple Sklerose leisten und Pathomechanismen offenbaren. Die Anwendung einzelner Wearables insb. Bewegungssensoren wurde bereits in mehreren Studien an MS Patienten untersucht. Die Autoren waren sich dabei größtenteils über die vielversprechende klinische Signifikanz der Wearables einig. Eine Studie, die mehrere Wearables gleichzeitig einsetzte, wurde allerdings bis dato noch nicht durchgeführt.
Das Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, ob sich durch die Nutzung handelsüblicher Wearables und smart devices gesundheitsrelevante Informationen sammeln lassen, die einen validen Eindruck über den tatsächlichen Gesundheitszustand des Probanden liefern. Dafür haben wir verschiedene Smartwatches, Blutdruckmessgeräte, Waagen und EKGs unterschiedlicher Hersteller an gesunden Probanden und Patienten getestet und mit dem jeweiligen Standard verglichen.
Wir haben neun verschiedene Blutdruckmessgeräte an 179 freiwilligen Probanden getestet und mit dem Ergebnis auskultatorischer Messungen, welche zurzeit den etablierten Standard für Blutdruckmessungen darstellen, verglichen. Zur statistischen Auswertung haben wir paired Student’s t-Tests, Korrelationskoeffizient nach Pearson und die Bland-Altman-Methode für den Vergleich unterschiedlicher klinischer Messmethoden herangezogen. Zwei der getesteten Geräte (Beurer BM95, iHealth) zeigten eine große Übereinstimmung mit unserer Referenz und überzeugten durch eine einfache Handhabung.
Um die diagnostische Verwertbarkeit von tragbaren EKG-Geräten hinsichtlich der Erkennung von VHF zu untersuchen, haben wir fünf unterschiedliche EKG-Geräte an 25 verschiedenen Patienten mit unterschiedlichen HRST untersucht. Die Aufzeichnungen wurden mit einem Referenzgerät verglichen und auf ihre Übereinstimmung hin überprüft. Zur Auswertung wurden Sensitivität, Spezifität, PPW, NPW, sowie die Bland-Altman-Methode verwendet. Als praktisches Gerät mit der höchsten Sensitivität (86%) stellte sich Kardia Mobile heraus.
Fünf verschiedene Fitnessarmbänder wurden mit Hilfe eines Probanden in den Funktionen Schrittzahlmessung, Distanzmessung, Herzfrequenzmessung in Ruhe, sowie unter Belastung getestet. Als Referenz der jeweiligen Funktionen dienten eine Zählungen der Schritte, eine geeichte Tartanbahn und ein Ergometer-EKG. Die statistische Auswertung der Schrittzahl- und Distanzmessung erfolgte mittels ANOVA. Die Auswertung der Herzfrequenzmessung erfolgte mit Hilfe der Bland-Altman Analyse. In der Zusammenschau stellte sich das Gerät Polar A370 als geeignet heraus, in allen unterschiedlichen Funktionen valide Daten messen zu können.
Vier verschiedene smarte Waagen wurden mit einer geeichten Referenz-Waage für medizinische Zwecke verglichen. Die Bland-Altman-Analyse wurde zur statistischen Auswertung genutzt. Die besten statistischen Ergebnisse erreichten iHealth Lina HS2 und PICOOC Smart Body Analyzer.
Diese Arbeit zeigt, dass Wearables und smart devices valide Gesundheitsdaten an gesunden Probanden sammeln können. Der Nachweis valider Messungen an Multiple Sklerose Patienten und in klinischen Studien muss in zukünftigen Forschungsarbeiten erbracht werden. Weitere technologische Fortschritte werden sicherlich die klinische Relevanz der Geräte erhöhen und in naher Zukunft praktische und kostengünstige Optionen für die dauerhafte Überwachung unterschiedlicher Parameter im ambulanten Umfeld darstellen.
Möglicherweise kann auch der Formfaktor der Geräte reduziert werden, so dass beispielsweise auch Blutdruckmessgeräte unterwegs getragen werden könnten. Es wäre ein weiterer Schritt in Richtung dezentralisierter klinischer Studien, die die Effizienz von Therapien in einer realen Umgebung überwachen können
Complete absence of linear immunodominant epitope regions recognized by IgG after flavivirus infection and vaccination in whole proteome analyses
Get PDFThe flavivirus genera comprises more than 70 viruses and has an important impact on public health in their endemic and epidemic regions all over the world. Serodiagnosis of specific flavivirus infections is difficult or even impossible, due to the high degree of antibody cross-reactivity. It is however conceivable that serodiagnosis based on one or more individual flavivirus species derived peptides allows to differentiate with high specificity between different viral infections.
The primary objective of my doctoral thesis therefore was to map specific immunoglobulin G (IgG) antibody responses after natural flavivirus infections and yellow fever vaccination to identify type-specific signatures of different flaviviruses as well as to study dynamics of cross-reactivity and crossrecognition between them.
Therefore, a panel of sera from flavivirus-infected study subjects as well as sera before (D0) and 28 days after (D28) YFV vaccination were tested with the RepliTope™pan-Flavivirus peptide array by the company JPT Peptide Technologies displaying 6253 peptides of various flaviviruses. In general, peptide array technique allows high-resolution, high-throughput, ultra-high-density mapping of linear antibody epitopes. Serum samples prior yellow fever vaccination (timepoint D0) served as negative controls.
Data analyses were performed using R-script as well as GraphPad Prism software to further dissect the IgG immune response and to identify potential serodiagnostic peptides. The analysis was focused on detection of potential targets of IgG immune responses located in prM, E, NS1 and NS5 proteins.
To summarize the data obtained by heat maps and graphs, our data has shown a high level of individual variation in antibody specificities as well as no flavivirus type-specific IgG peptide recognition signature between different flaviviruses across flavivirus-infected and YFV vaccinated study subjects.
This study points out the difficulties of detecting a flavivirusspecific immune response but gives further insight into a more detailed epitope mapping and understanding of antibody responses in flavivirus infections.Die Gattung der Flaviviren umfasst über 70 Viren und hat einen wichtigen Einfluss auf das öffentliche Gesundheitswesen in endemischen sowie epidemischen Regionen weltweit.
Die Serodiagnostik von speziellen Flavivirus Infektionen stellt sich aufgrund eines hohen Grades an Kreuzreaktivität der Antikörper als schwierig dar. Es ist jedoch vorstellbar, dass Serodiagnostik basierend auf einem oder mehreren individuellen Flavivirus-Peptiden die Differenzierung zwischen verschiedenen Flavivirus Infektionen mit hoher Spezifität möglich macht.
Das vorrangige Ziel dieser Doktorarbeit ist die Kartierung spezifischer Immunglobulin G (IgG) Reaktionen nach natürlichen Flavivirus- Infektionen und nach Gelbfieberimpfung, um spezifische Signaturen verschiedener Flaviviren zu identifizieren sowie die Dynamik der Kreuzreaktivität und Kreuzerkennung zwischen diesen zu untersuchen. Daher wurde eine Auswahl an Seren von Flavivirus-infizierten Studienteilnehmer*innen sowie Seren von gesunden Proband*innen vor (Zeitpunkt D0) und 28 Tage nach Gelbfieber Impfung (Zeitpunkt D28) mit dem RepliTope™pan-Flavivirus Peptidarray der Firma JPT Peptide Technologies getestet, welches 6253 Peptide verschiedener Flaviviren abbildet.
Im Allgemeinen ermöglicht die Peptid-Array-Technik eine hochauflösende Abbildung von linearen Antikörper-Epitopen. Serumproben vor der Gelbfieberimpfung (Zeitpunkt D0) dienten als Negativkontrollen.
Die Analyse der mit den Peptidarrays gewonnenen Daten umfasste Auswertungs-methoden unter Verwendung von R-Skripten sowie der GraphPad-Prism-Software zur weiteren Aufschlüsselung der IgG-Immunantwort und zur Identifizierung serodiagnostischer Peptide.
Die Analyse konzentrierte sich auf den Nachweis potenzieller, spezifischer Erkennungsstrukturen der IgG-Immunantwort, die in prM-, E, NS1- und NS5-Proteinen lokalisiert sind. Unsere Daten zeigten ein hohes Maß an individueller Variation der Antikörperspezifitäten sowie eine fehlende Flavivirus typ-spezifische IgG-Peptid-Signatur bei Flavivirus infizierten und Gelbfieber geimpften Studienteilnehmer*innen bzw. Proband*innen.
Diese Studie weist auf die Schwierigkeiten des Nachweises einer Flavivirus-spezifischen Immunantwort hin, gibt jedoch Einblicke in eine detailliertere Epitop Kartierung und ein besseres Verständnis der Antikörper-Antworten bei Flavivirus-Infektionen
Verbundfestigkeit und Oberflächencharakterisierung von additiv sowie subtraktiv hergestellter Zirkonoxid- und Lithiumdisilikatkeramik
Get PDFBiophysical properties of heterochromatin in totipotent mouse embryos
Get PDFTotipotency is an incredibly plastic and transient state during the development of an embryo, which in mouse is restricted to the zygote and 2-cell stage. Indeed, totipotent embryos, are unique in terms of their chromatin architecture, metabolism and transcriptional status. Studying this short window of development is thus very important not only to better understand how normal development at these early stages occurs, but also to obtain conceptual and methodological tools to better manipulate the potency of cells in culture. During my PhD I first studied the metabolism of totipotent cells by measuring the mitochondrial membrane potential of 2-cell embryos and comparing it to pluripotent inner cell mass and differentiated trophectoderm of blastocysts. My results show, that although these two embryo stages differ in their oxygen consumption and mitochondria matrix shape, there are no major changes in mitochondrial membrane potential. The main objective of my PhD was the characterization of the biophysical properties of heterochromatin during the process of chromocenter formation that occurs at the 2-cell stage. I first identified a set of core heterochromatic proteins and revealed their higher potential to phase separate based on an in silico analysis. Using a wide variety of microscopy techniques, I showed that pericentromeric heterochromatin transitions from a liquid state to a more solid or gel like state during the process of chromocenter formation. Overall, my work contributes to a better understanding of the features that characterise totipotency as well as developing state of the art tools to study the biophysical properties of constitutive heterochromatin at these early stages of development
Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der 25-Hydroxy-Vitamin-D-Serumkonzentration und der Handkraft bei älteren Traumapatienten
Get PDFHintergrund
Die Behandlung älterer Traumapatienten stellt eine zunehmende sozio-ökonomische Herausforderung dar. Nicht selten leiden Patienten nach Verletzungen unter schwerwiegenden Langzeitfolgen mit Auswirkungen auf ihre Selbstständigkeit, Alltagskompetenz und Lebensqualität. Gerade ältere Patienten nehmen häufig Vitamin D ein, da seine positiven Effekte auf den Knochenmetabolismus das Frakturrisiko minimieren können. Auch vielfältigste Einflüsse auf weitere Köperfunktionen werden in der Literatur vermutet. Einige Studien sehen zudem positive Auswirkungen auf die Muskelkraft und empfehlen Vitamin D zur Prophylaxe von Stürzen und Verletzungen bei älteren Patienten. Die Handkraftmessung wird hingegen zur Bestimmung einer Muskelatrophie beziehungsweise Sarkopenie angewandt und hat sich als reliables Instrument zur Wiedergabe der allgemeinen Muskelkraft etabliert. Ziel dieser Studie ist es daher, einen möglichen Zusammenhang zwischen der Handkraft und dem 25-Hydroxy-Vitamin-D-Spiegel bei älteren Traumapatienten zu evaluieren und zusätzlich Faktoren zu identifizieren, die die Handkraft in diesem Kollektiv beeinflussen könnten.
Methodik
Prospektiv wurden 103 Traumapatienten im Alter von > 60 Jahren eingeschlossen (67 weiblich, 36 männlich), die sich in einem Level 1 Traumazentrum mit orthogeriatrischem Schwerpunkt in Behandlung befanden. Erhoben wurden neben der Handkraft [HGS] und dem 25-Hydroxy-Vitamin-D-Spiegel [VDC] auch demographische und medizinische Daten der Probanden, deren aktuelle und frühere körperliche Aktivität, Alltagskompetenz und Freizeitverhalten.
Ergebnisse
Die HGS hängt vor allem vom Alter und Geschlecht der Patienten ab. Sie war bei Männern deutlich höher (meanmale = 28,03 kg; meanfemale = 15,53 kg; psex = 1,40*10-10) und nahm mit zunehmendem Alter ab (βage = -0,63; page = 2,15*10-11). Insgesamt wurde eine signifikante negative Korrelation zwischen HGS und VDC gefunden (βzVDC = -0,24; pVDC = 0,014). Diese Beziehung wird noch deutlicher, wenn für das Alter korrigiert wird (pVDC = 0,0047). Wenn allerdings auch das Geschlecht berücksichtigt wird, besteht kein signifikanter Zusammenhang mehr zwischen VDC und HGS (pVDC = 0,27 bei Regression von HGS mit VDC und Geschlecht; pVDC = 0,11 bei Regression von HGS mit VDC, Alter und Geschlecht). Ferner war die HGS geringer bei Individuen, welche eine verminderte körperliche Aktivität, mehrmalige Stürze oder vermehrtes Stolpern, häufigen Schwindel, einen späten Menopausebeginn, geringere Werte im PMS oder höhere Punktzahlen im EQ-5D-5L oder SARC-F hatten.
Fazit
Eine Messung der HGS stellt sich als sehr sinnvolle Methode zur Bestimmung der gesamten Muskelkraft dar. Da ein Mindestmaß an Kraft für alle körperlichen Funktionen notwendig ist, kann die HGS vor allem bei älteren Individuen auch zur Beurteilung der Alltagsfähigkeit, Selbstständigkeit, Unabhängigkeit und Lebensqualität genutzt werden. Wünschenswert ist, die genannten Aspekte durch eine einfache, sichere und kostengünstige Maßnahme wie eine Vitamin-D-Substitution verbessern zu können. In vorliegender Studie konnte jedoch kein positiver Zusammenhang zwischen der VDC und der HGS bestätigt werden. Es müssen also andere Möglichkeiten gefunden werden, welche die HGS erhöhen. Körperliche Aktivität - wenn auch nur in geringer Dosis - und Training während des gesamten Lebens, bis hin ins hohe Alter, scheinen hier vielversprechende Maßnahmen zu sein. Allerdings sind weitere - möglichst randomisierte, kontrollierte, longitudinale - Studien mit einem größeren Stichprobenumfang nötig, um final beantworten zu können, ob eine substituierte höhere VDC die HGS positiv beeinflusst und vielleicht sogar das Risiko für Stürze und die damit verbundenen negativen Auswirkungen in Zukunft reduzieren kann.Background
The treatment of elderly patients is an increasing socio-economic challenge and the long-term sequelae after trauma often affect activities of daily living, independency and quality of life in those patients. Especially elderly patients often take vitamin D as it is known to have a beneficial effect on bone metabolism, is used as a safe and common treatment standard for osteoporosis and can reduce the risk of fractures. Additionally, a wide variety of further functions are suggested. Some studies claim a positive influence on muscle strength and recommend vitamin D to prevent falls and injuries in elderly trauma patients. Likewise, handgrip-strength-measurement is a common method to evaluate muscle atrophy and sarcopenia. It is particularly used as a reliable tool to assess the overall muscle strength. The purpose of this study was to analyse the possible relationship of handgrip strength and 25-hydroxy-vitamin-D-concentration in elderly trauma patients and to identify factors which may influence the handgrip strength in these individuals.
Methods
103 trauma patients (67 female, 36 male) aged 60 years or older in a Level I Trauma Center with specialized orthogeriatric care were prospectively enrolled and handgrip strength [HGS] as well as serum 25-hydroxy-vitamin-D-concentration [VDC] were measured. In addition, demographical and medical data of the subjects, their past and present physical activity, daily living skills and leisure time activities were recorded.
Results
HGS is mainly related to age and gender in elderly trauma patients. HGS was higher in men (meanmale = 28.03 kg, meanfemale = 15.53 kg, psex = 1.40*10-10) and decreased with age (βage = -0.60, page = 2.15*10-11). A significant negative correlation between HGS and VDC exists in the overall sample (βzVDC = -0.24, pVDC = 0.014), which still remains after adjusting for age (pVDC = 0.0047), but is not significant if gender is considered (pVDC = 0.27 at regression of HGS with VDC and gender; pVDC = 0.11 at regression of HGS with VDC, age and gender). Furthermore, the HGS was lower in participants who reported reduced daily activity, frequent falls or stumbling, dizziness, a late onset of menopause, poorer results at the PMS or higher scores in EQ-5D-5L or SARC-F.
Conclusions
HGS-measurement is a meaningful method to assess overall muscle strength. As a minimum of strength is necessary for all functions of the body, HGS can be used to evaluate independency in activities of daily living and quality of life, especially in older patients. It would be highly useful if these major problems of aging can be improved by a simple, safe and reasonable method as vitamin D supplementation. However, in this study no positive association between HGS and VDC was observed. Therefore, other ways of increasing HGS have to be found. Physical activity during the whole life, even in old age, seems to be a promising approach. Nevertheless, further studies are necessary, including larger sample size and preferably longitudinal, randomized, site-controlled trials, to finally clarify whether a substituted higher VDC positively affects HGS or may even reduce the risk of falls and possible injuries in the future
