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Super-resolution microscopy to analyze replication and gliding motility in Toxoplasma gondii
Full text linkSuper-resolution microscopy (SRM) techniques each possess distinct advantages, limitations, and specific conditions for application. The selection of an appropriate method should be guided by the properties of the interest protein and the availability of suitable antibodies or fluorescent dyes for labeling.
SUN and KASH domain proteins are fundamental components of LINC complexes, which have been well-studied in many eukaryotic systems. However, their presence and functional significance in apicomplexan parasites remain poorly understood, despite indirect evidence suggesting their existence. In collaboration with Mirjam Wagner, this study investigates the subcellular localization and functional role of TgSLP1,a SUN-like protein, in T. gondii using SRM. Our results indicate that TgSLP1 is critical for maintaining centrocone assemblage and ensuring precise nuclear division during endodyogetic process. We hypothesize that TgSLP1 is a member of apicomplexan-unique LINC complex, which mediates the connection between the bipartite centrosome and centromeres. However, the identification of potential KASH-like interactors was left as an open question for future research.
As an obligate intracellular protozoan, Toxoplasma gondii relies on an actin-based gliding mechanism for its dissemination and host cell invasion. These processes are facilitated by a conserved motility apparatus known as the glideosome, which comprises essential molecular components, including filamentous actin (F-actin), myosins, glideosome-associated proteins (GAPs), and glideosome-associated connector (GAC) motor complexes. These components collectively mediate force generation and transmission, enabling parasite movement and host cell penetration. The linear model has been the predominant framework for explaining Toxoplasma gondii motility. However, recent advancements in conditional knockout (KO) strategies, microscopy technologies, and a comprehensive review of existing literature suggest the need for a reevaluation of this model to better align with emerging experimental evidence.
SRM studies have revealed the situation of F-actin, MyoA, GAC, and MyoH within the cytosol of Toxoplasma gondii. MyoA and GAP45 were found localized at PM-IMC space, while GAC, FRM1, and MyoH were localized at the conoid and implicated in gliding motility. Additionally, the potential presence of F-actin within the PM-IMC space and the dynamic behavior of FRM1 require further investigation. Based on these observations, we propose alternative hybrid linear models for parasite motility. One model suggests that the IMC is permeable, allowing actin and MyoA to traverse its open alveolar structure, facilitating actin recycling. Alternatively, motility may be driven solely by microtubule-based mechanisms, given the association of FRM1 and MyoH with microtubules. Further researches are required to elucidate the potential mechanisms and validate our hypotheses.Die Verfahren der Super-Resolution-Mikroskopie (SRM) weisen jeweils unterschiedliche Vorteile, Einschränkungen und spezifische Anwendungsbedingungen auf. Die Auswahl einer geeigneten Methode sollte sich an den Eigenschaften des Zielproteins und der Verfügbarkeit geeigneter Antikörper oder Fluoreszenzfarbstoffe zur Markierung orientieren.
SUN- und KASH-Domänenproteine sind grundlegende Bestandteile von LINC-Komplexen, die in vielen eukaryotischen Systemen gut untersucht wurden. Ihr Vorkommen und ihre funktionelle Bedeutung in Apicomplexa-Parasiten sind jedoch noch immer wenig erforscht, obwohl es indirekte Hinweise auf ihre Existenz gibt. In Zusammenarbeit mit Mirjam Wagner untersucht diese Studie die subzelluläre Lokalisierung und funktionelle Rolle von TgSLP1, einem SUN-ähnlichen Protein, in T. gondii mittels SRM. Unsere Ergebnisse zeigen, dass TgSLP1 für die Aufrechterhaltung der Centrocone-Integrität und die Gewährleistung einer präzisen Kernsegregation während der Endodyogenie von entscheidender Bedeutung ist. Wir gehen davon aus, dass TgSLP1 Teil eines Apicomplexa-spezifischen LINC-Komplexes ist, der die Verbindung zwischen dem zweiteiligen Centrosom und den Centromeren vermittelt. Die Identifizierung eines potenziellen KASH-ähnlichen Bindungspartners bleibt jedoch eine offene Frage für zukünftige Forschungen.
Als obligat intrazellulärer Protozoon ist Toxoplasma gondii für seine Verbreitung und Invasion in Wirtszellen auf einen Aktin-basierten Gleitmechanismus angewiesen. Diese Prozesse werden durch einen konservierten Motilitätsapparat namens Glideosom erleichtert, der aus wesentlichen molekularen Komponenten besteht, darunter filamentöses Aktin (F-Aktin), Myosine, Glideosom-assoziierte Proteine (GAPs) und Glideosom-assoziierte Konnektor-Motorkomplexe (GAC). Diese Komponenten vermitteln gemeinsam Krafterzeugung und -übertragung und ermöglichen so die Bewegung des Parasiten und das Eindringen in die Wirtszelle. Das lineare Modell war der vorherrschende Rahmen zur Erklärung der Motilität von Toxoplasma gondii. Jüngste Fortschritte bei bedingten Knockout-Strategien (KO), Mikroskopietechnologien und eine umfassende Überprüfung der vorhandenen Literatur legen jedoch die Notwendigkeit einer Neubewertung dieses Modells nahe, um es besser an neue experimentelle Erkenntnisse anzupassen.
SRM-Studien haben die Lokalisierung von F-Aktin, MyoA, GAC und MyoH im Zytosol von Toxoplasma gondii gezeigt. MyoA und GAP45 wurden im Raum zwischen der PM und IMC gefunden, während GAC, FRM1 und MyoH am Konoid lokalisiert und an der Gleitmotilität beteiligt waren. Darüber hinaus müssen das mögliche Vorhandensein von F-Aktin im PM-IMC-Raum und das dynamische Verhalten von FRM1 weiter untersucht werden. Basierend auf diesen Beobachtungen schlagen wir alternative hybride lineare Modelle für die Parasitenmotilität vor. Ein Modell legt nahe, dass der IMC durchlässig ist, sodass Aktin und MyoA seine offene Alveolarstruktur durchqueren können, was das Aktinrecycling erleichtert. Alternativ kann die Motilität aufgrund der Assoziation von FRM1 und MyoH mit Mikrotubuli ausschließlich durch mikrotubulibasierte Mechanismen gesteuert werden. Weitere Studien sind erforderlich, um die zugrunde liegenden Mechanismen aufzuklären und diese Hypothesen zu bestätigen
Vergleich von Tiermodellen der unilateralen Vestibulopathie und Untersuchung des Effekts von Levothyroxin auf die zentrale vestibuläre Kompensation mittels dualer longitudinaler PET Bildgebung
Full text linkThe aim of this thesis was 1) to describe the differences and similarities in the vestibular compensation and the underlying mechanisms of brain plasticity in two vestibular lesion models in the rat and 2) to evaluate the effect of L-thyroxine treatment compared to NaCl during the acute phase after a vestibular lesion on the subsequent vestibular compensation.
In the first part of the study, 24 animals underwent a unilateral chemical labyrinthectomy (cUL) or a unilateral vestibular neurectomy (UVN). Changes in regional glucose metabolism (rCGM) were measured by serial [18F]FDG-PET, changes in cerebral synaptic density by [18F]UCB-H-PET. In addition, weekly behavioural assessments in the open field and clinical scoring of vestibular asymmetry were performed. Comparing the two models, the animals showed similar compensation in clinical scoring and open field behavioural data. Regional cerebral glucose metabolism was comparable in both groups, but synaptic changes were more pronounced in the UVN group, particularly in the supratentorial regions and vestibular nuclei.
In the second part of the study, 16 animals received either L-thyroxine or NaCl injections for 3 days postoperatively. Over a period of four weeks, they also underwent [18F]FDG PET scans examination and behavioural analysis.
After L-thyroxine therapy, there were no significant differences in behavioural data; there was a trend towards faster compensation of vestibular loss in the therapy group. In the [18F]FDG PET scans, L-thyroxine therapy resulted in improved rCGM at day 1 in the vestibular nuclei and the right auditive cortex compared to the control group.
Both models are suitable as models for studying the effect of acute unilateral vestibulopathies, with neurectomy causing more pronounced synaptic changes. A conclusion on the effect of L-thyroxine on vestibular compensation should be drawn only after expanding the number of animals and testing additional doses.Ziel dieser Doktorarbeit war es, 1) die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der vestibulären Kompensation sowie die damit verbundenen Plastizitätsmechanismen im Gehirn bei zwei unilateralen vestibulären Läsionsmodellen in der Ratte darzustellen und 2) die Wirkung einer Therapie mit L-Thyroxin im Vergleich zu NaCl in der akuten Phase nach vestibulärer Läsion auf die nachfolgende vestibuläre Kompensation zu evaluieren. Für den ersten Versuchsteil wurden jeweils zwölf Tiere der unilateralen vestibulären Neurektomie (UVN) und der unilateralen chemischen Labyrinthektomie (cUL) unterzogen. Die Veränderungen des regionalen cerebralen Glukosemetabolismus (rCGM) wurden seriell mittels [18F]FDG, die Veränderungen in der cerebralen synaptischen Dichte mittels [18F]UCB-H-PETs gemessen. Zusätzlich wurden wöchentliche Verhaltenstestungen im Open Field und mittels eines klinischen Scoringsystems für vestibuläre Asymmetrie durchgeführt. Im Vergleich der beiden Modelle zeigten die Tiere eine ähnliche Kompensation im klinischen Scoring und in den Verhaltensdaten aus dem Open Field. Der rCGM war in beiden Gruppen vergleichbar, lediglich die synaptischen Veränderungen waren in der UVN-Gruppe insbesondere in den supratentoriellen Regionen und vestibulären Kerngebieten stärker ausgeprägt.
Im zweiten Versuchsteil erhielten jeweils acht Tiere eine L-Thyroxin (100 µg/kg Körpergewicht) oder NaCl-Injektion i. p. während der ersten drei Tagen postoperativ. Über einen Zeitraum von vier Wochen wurden serielle [18F]FDG-PET-Untersuchungen und Verhaltenstestungen durchgeführt.
Nach der L-Thyroxintherapie konnten keine signifikanten Unterschiede in den Verhaltensdaten gezeigt werden. Es wurde in der Therapiegruppe allenfalls eine Tendenz zur schnelleren Kompensation des vestibulären Ausfalls beobachtet. In den [18F]FDG-PET-Untersuchungen bewirkte die L-Thyroxintherapie einen verbesserten Glukosestoffwechsel an Tag 1 in den vestibulären Kernen im Vergleich zur Kontrollgruppe, desweiteren auch im rechten auditiven Cortex.
Zusammenfassend eigenen sich beide Modelle zur präklinischen experimentellen Untersuchung des Effekts einer unilateralen peripher-vestibulären Schädigung. Die UVN ruft dabei ausgeprägtere synaptische Veränderungen hervor. Eine abschließende Aussage zur Wirkung von L-Thyroxin auf die vestibuläre Kompesation sollte erst nach einer Erweiterung der Tierversuchszahl und Untersuchung zusätzlicher Dosierungen getroffen werden
Orale Tumortherapie: Evaluation und Optimierung der Behandlung am Beispiel der endokrin-basierten Therapie bei Patienten/-innen mit HR+/HER2- metastasierten Mammakarzinom
Full text linkAccording to guidelines, for the largest group of patients with initial diagnosis of hormone receptor-positive, HER2-negative advanced or metastatic breast cancer, endocrine-based therapy is the standard therapy1. Since the approval of CDK4/6-inhibitors in Europe in 2016, the sequences of treatment and procedures for patients with hormone-receptor positive metastatic breast cancer have changed substantially. In comparison with intra-venous or oral chemotherapy, endocrine-based therapy has different side effects, different diagnostic and therapeutic consequences. The objectives of treatment with these new substances are optimal drug efficacy and treatment duration as well as maintaining max-imum independence, adherence and quality of life for patients while preserving resources for medical staff such as oncologists and nurses.
Regarding endocrine-based therapy, there is a new situation with respect to indication, education, side effect management, adherence control and patient support. Some of the substances also show an improvement in disease-free survival in adjuvant treatment of early high-risk breast cancer. Therefore, further targeted oral tumor therapies as well as expansion of the indications for previously established therapies can be expected in the future.
This PhD project consists of preparation and planning the implementation of a nurse- con-sultation in oral tumor therapy. For this purpose, therapy preferences of patients and prac-titioners are determined and the care effort for patients with HR+/HER2-advanced breast cancer under oral tumor therapy using the example of CDK4/6-inhibitors is recorded. Ad-ditionally, interdisciplinary structures of the breast center and processes from indication to long-term care are analysed. The obtained results show that the care effort for patients under oral tumor therapy, are highest both before the start of therapy and during the first 3-4 months. After successful treatment of possible side effects, as well as dose reduc-tions and modifications, the care effort for the treatment team decreases substantially and often remains stable over many years. Due to the possibility of delegating certain medical tasks to non-medical team members, nursing staff are increasingly being involved in the context of nurse consultations in oral tumor therapy. In order to meet the increasing demands of high-quality care, future-oriented concepts must be integrated into therapy management. These include regular further training opportunities for nurses or integration of aids, such as e-Health and apps, as well as restructuring of the oncological treatment teams.
The findings obtained in the course of this dissertation serve as a foundation for the man-agement of additional oral tumor therapies and the implementation of nursing consulta-tions in oral tumor therapy within oncology therapy units
Eine Meta-Analyse über den quantitativen Mengenelementstoffwechsel bei Pferden und Ponys
Full text linkTransport processes regulating lowermost stratospheric ozone and their year-to-year variability
Full text linkE-Learning-Tutorial „Wildtier gefunden? - Was tun?“ für die Öffentlichkeit und Einsatzkräfte
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Der Einfluss des Patientenalters auf die Anwendbarkeit des intraoperativen neurophysiologischen Monitorings bei der Resektion intraduraler extramedullärer Wirbelsäulentumore
Full text linkLongitudinale Analyse der Hypophysen-Gonaden-Achse bei erwachsenen Männern mit Adrenogenitalem Syndrom
Full text linkKonzepte der personalisierten Therapieüberwachung bei seltenen kinderendokrinologischen Erkrankungen
Full text linkDie vorliegende Arbeit untersucht das klassische Adrenogenitale Syndrom (AGS) als seltene, komplexe Erkrankung mit erheblichen Herausforderungen von der Diagnosestellung bis ins Erwachsenenalter. Im Fokus stehen neue Ansätze zur Verbesserung des Therapiemonitorings. Durch patient*innenfreundliche Speichelmessungen von 17OHP konnten Referenzwerte über den Tagesverlauf etabliert und die Bedeutung der circadianen Rhythmik für die Therapie verdeutlicht werden. Zudem zeigte sich, dass die verbreitete abendliche Hochdosisgabe des Steroids keinen Vorteil für die morgendliche biochemische Einstellung bietet, jedoch potenziell nächtliche Hypoglykämien im Säuglingsalter verhindern kann. Eine detaillierte Auswertung der Wachstums- und Gewichtsentwicklung offenbarte relevante Geschlechtsunterschiede und unterstreicht die Notwendigkeit geschlechtsspezifischer Referenzwerte. Fehlende Therapieadhärenz war mit einem signifikanten Verlust der Endgröße assoziiert. Moderne Technologien wie die kontinuierliche Glukosemessung lieferten wichtige Erkenntnisse zu Hyper- und Hypoglykämien außerhalb akuter Addison-Krisen und können künftig zur Optimierung der Therapie beitragen. Darüber hinaus zeigten Untersuchungen zu 11-oxygenierten C19-Steroiden eine circadiane Rhythmik und eine Abhängigkeit vom BMI, was neue Ansätze für das Monitoring eröffnet. Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse die Relevanz individualisierter Strategien, moderner Biomarker und technologischer Innovationen, um Steroiddosen zu reduzieren, metabolische Komplikationen zu vermeiden und die Patientensicherheit zu verbessern