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Einfluss von Vitamin B1 auf den klinischen Verlauf kritisch kranker Kinder mit V.a. Meningoenzephalitis unklarer Genese in Bhutan
Get PDFSince 2008, the opening year of the PICU at JDWNRH in Thimphu, there where a lot of patients with the assumed diagnosis „meningoencephalitis“. A common cause for the disease or an infectious organism was however not yet detected. Patients presented with minor symptoms of upper respiratory tract infection which resulted in severe neurological impairment such as seizures and/or apathy. They quickly developed respiratory failure, kidney failure and other „shock-like“ clinical signs. Neurological imaging like cCT showed hypodense basal ganglia regions. Most of this patients did not survive the following week. In July 2018 one patient with „meningoencephalitis“ also had metabolic acidosis and pulmonary hypertension. As an inborn error of metabolism was suspected, the patient was treated with several amino acids, vitamins, enzymes and coenzymes including a high dose of thiamin. That resulted in dramatic clinical improvement. This was the first patient for the subsequent clinical investigation. We collected all the data from patients admitted in 2018 which had the diagnosis „meningoencephalitis“. Patients from the first seven month where enrolled retrospectively and made up the group which did not receive thiamin. From august 2018 onwards every patient with the diagnosis „meningoencephalitis“ was given thiamin after protocol. We compared the clinical presentation on admission and during hospital stay by vital signs, blood samples, urinary output, cerebral spinal fluid, respiration (including mandatory ventilation), echocardiography, cCT and cMRI if done. In total fifty-one patients were enrolled in the study out of which 32 received thiamin and 19 did not receive thiamin. Mean age was 3 months (2-7 months), 51% where females and 74,5% where fully breastfed. On admission most common neurologic signs where irritability (56,9%), seizures (43,1%) and signs of decortication (41,2%). Lumbar puncture was performed in 70,6% and always came back negative. 64,7% of all patients received cCT of which 84,8% showed basal ganglia hypo intensities. During the course of hospital stay 49,0% showed signs of shock, 58,8% respiratory failure and 29,6% acute kidney failure. In 25,5% metabolic acidosis was seen (not every patient did get tested due to lack of availability), 35,3% showed anemia and 13,7% showed signs of liver involvement. 27,5% where diagnosed with pulmonary hypertension. Overall mortality was 27,5%. The mortality in the non-treated group was 73,7% and 0% in the Thiamin group. 57,9% in the non-treated group underwent cCT-Scan and 90,9% of them showed pathological findings in the area of the basal ganglia. Mortality of these patients was 54,5%. We could demonstrate a direct correlation with positive outcome for patients with „meningoencephalitis“ and thiamin administration, which makes thiamin deficiency the most likely cause of this disease despite missing blood level concentrations. The infantile form of severe thiamin deficiency presented here as Wernicke Encephalopathy and multiorgan failure. Unfortunately the evaluation of the thiamin concentrations before, during and after treatment was not possible because of low income settings and high costs to do so. Also, a formal ethical committee statement was not obtained, the change in management was initiated by the pediatric ICU team and implicated by the hospital representatives. More clinical investigation towards this etiology should be done including measurements of thiamin status of sick patients on admission, after administration of thiamin and even broad testing of the healthy population. Also, a long term follow-up of patients after discharge seems to be necessary to monitor any neurological sequalae in patients with Wernicke Encephalopathy. Broad Thiamine supplementation of the population at risk as well as broad education concerning this problem should decrease the number of cases on the PICU if not completely vanish the disease in the population of interest
Wahrnehmungen und Einstellungen Dozierender zum Nutzen von Forschungsorientierung in der universitären Lehre
Get PDFVersorgung und Outcome von Lebertransplantationskandidaten
Get PDFZiel dieser Arbeit war die Identifizierung zweier bisher nicht ausreichend untersuchten Faktoren, die das Ergebnis einer Lebertransplantation (LT) beeinflussen und das Management der Warteliste verbessern könnten. Ein Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf die Charakteristika und das Überleben von Patienten, die aus der LT-Warteliste gestrichen wurden [34]. Der andere Teil der Arbeit befasste sich mit Ungleichheiten beim Zugang zur LT in Bayern [38]. Dazu wurden insgesamt 196 Patienten, die zwischen 2009 und 2019 am Universitätsklinikum München (LMU) und kooperierenden Zentren (Klinikum Rechts der Isar, TU München, Universitätsklinikum Erlangen) delistet wurden, sowie alle 652 Patienten, die zwischen 2015 und 2022 in einem der drei Leberzentren in Bayern eine LT erhielten, eingeschlossen [34, 38]. Die delistete Population wurde nach dem Grund der Delistung in folgende Gruppen eingeteilt: 1) "zu gut" oder 2) "zu schlecht" für eine LT, 3) Adhärenzprobleme oder 4) Therapiezieländerung. Die 5-Jahres-Überlebensraten nach der Delistung betrugen jeweils 84 %, 9,1 %, 40 % bzw. 60% (p<0,001). Weniger als 3% der delisteten Patienten mussten erneut auf die Liste gesetzt werden [34]. Ein Vergleich zwischen den Überlebensraten von Patienten, die primär aufgrund einer alkoholischen Leberzirrhose auf die Warteliste aufgenommen wurden und im Verlauf entweder nach Rekompensation der Leberfunktion oder bei fehlender Compliance delistet wurden, zeigte einen signifikanten Unterschied zwischen den Überlebensraten in diesen zwei Gruppen (5-Jahres-Überlebensrate 80% vs. 43%, p=0,003) [34]. Außerdem führten wir eine C-statistische Analyse der Charakteristika der Patienten durch, um potenzielle Prädiktivfaktoren zu erfassen. Unsere Studie zeigte, dass Delta-MELD ein guter Prädiktivfaktor für die Mortalität nach der Delistung war. In der transplantierten Population konnten wir keinen direkten Zusammenhang zwischen der Distanz zum nächstgelegenen Transplantationszentrum und den LT-Raten nachweisen (p=0,41, in der C-Statistic-Analyse AUC<0,5). Unsere Daten zeigten weder einen signifikanten Unterschied zwischen den 7 bayerischen Regierungsbezirken in den jährlichen Lebertransplantationsraten (p=0.64), noch zwischen den LT-Raten in ländlichen versus städtischen Gebieten (p=0,14). Es zeigte sich ebenso keinen signifikanten Zusammenhang zwischen den jährlichen LT-Raten und der Krankenhausdienstleistungskategorie des regionalen Gesundheitsdienstleisters in Bayern (p=0,69). Die multivariate Regressionsanalyse zeigte, dass die Erfahrung des Chefarztes (Gastroenterologen) des regionalen Krankenhauses im Bereich der LT der entscheidende unabhängige Faktor für die LT-Raten innerhalb eines Bezirks war (p<0,0001) [38]. Diese Arbeit zeigte, dass die Einschätzung der Mortalität nach
Delistung als ergänzendes Kriterium verwendet werden kann, um die Unterschiede zwischen den klinischen Einschätzungen der Transplantationszentren zu bewerten und den kumulativen Transplantationsnutzen abzuschätzen [34]. Darüber hinaus scheint es wichtig zu sein, ein gewisses Niveau der Lebertransplantationsexpertise außerhalb der Transplantationszentren aufrechtzuerhalten, um potenzielle Transplantationskandidaten rechtszeitig zu identifizieren und zur Transplantation zuzuweisen [38].The objective of this work was to investigate two factors, which have not been adequately studied and could affect the outcome of liver transplantation and improve the management of waiting list as well. A part of this study focused on the characteristics and the survival of patients removed from liver transplant waiting list [34] and the other part uncovered inequalities in access to liver transplantation in Bavaria, Germany [38]. For this purpose, a total of 196 patients delisted between 2009-2019 at university clinic of Munich (LMU) and collaborating centers (university clinic Rechts der Isar TU Munich, university clinic Erlangen, Germany) and all 652 patients, who underwent liver transplantation after the merge of the three liver centers in Bavaria (2015-2022), were included [34, 38]. Patients after Delisting were divided into the following groups: 1) "too good" or 2) "too sick" for transplantation, 3) adherence issues or 4) therapy goal changed. The 5-year survival after Delisting within these groups was 84%, 9.1%, 40%, and 60%, respectively (p<0.001). Less than 3% of delisted patients had to be relisted again [34]. A comparison between survival rates of patients who were wait-listed due to alcoholic cirrhosis and delisted during the course of either recompensation of liver function or lack of compliance shows a significant difference between survival rates in these two groups (5-year survival 80% vs. 43%, p=0.003) [34]. Besides, we performed a C-Statistic analysis of patients’ characteristics to register any predictive factor. Our study indicated that Delta-MELD is a good predictive factor for the mortality after Delisting. In the transplanted population we could not demonstrate a direct relationship between proximity or travel time to the nearest transplant center and access to liver transplantation (p=0.41, in C-Statistical-Analysis AUC<0.5). Our data showed no significant difference between the seven Bavarian administrative districts in annual liver transplantation rates (p=0.64), nor between LT rates in rural versus urban areas (p=0.14). Similarly, there was no significant association between annual LT rates and the hospital service category of the regional healthcare provider in Bavaria (p=0.69). Multivariate regression analysis showed that the experience of the chief physician (gastroenterologist) of the regionalhospital in the field of liver transplantation was the most decisive independent factor for access to liver transplantation within a district (p<0.0001) [38]. Our data showed that in the delisted population clinical expert decision of the multidisciplinary transplant team was sufficiently accurate to differentiate between patients requiring liver transplantation and those who could be delisted after stable recovery of liver function. Assessment of postdelisting survival may serve as a complementary metric to assess differences in center practices and to estimate cumulative transplant benefit [34]. Moreover, it appears important to maintain some liver transplant expertise outside the transplant centers in order to properly identify and assign potential transplant candidates for transplantation [38]
Stressbedingtes Abwehrverhalten von Masthühnern während der maschinellen Verladung mit einer Fangmaschine
Get PDFDas maschinelle Verladen wird von Hühnermästern in den letzten Jahren, neben dem manuellen Verladen von Masthühnern, zunehmend eingesetzt. Das Ziel dieser Studie war es, den Einsatz einer modifizierten Fangmaschine CMC Apollo Generation 2 bei der maschinellen Verladung von Masthühnern zu beurteilen und den Einfluss verschiedener Parameter auf das stressbedingte Abwehrverhalten beim Verladen mit einer Fangmaschine zu analysieren, um Risikopunkte zu identifizieren und damit das Tierwohl beim Verladen von Masthühnern zu verbessern.
Für die praktische Phase wurden insgesamt 32 Verladungen begleitet, bei denen jeweils eine Vor- und eine Hauptuntersuchung durchgeführt wurde. Die Voruntersuchung fand vor der Verladung statt und bestand aus drei verschiedenen Verhaltenstests, dem Stationary Person Test, dem Avoidance Distance Test und dem Touch Test. Ziel hiervon war es, das Stresslevel der Masthühner vor der Verladung einschätzen zu können. Hier wurde zusätzlich die vorherrschende Lichtstärke im Stall gemessen, um den Einfluss der Lux-Stärke auf das Verhalten beurteilen zu können.
Für die Hauptuntersuchung, also die eigentliche Verladung, wurden sieben Wildtierkameras an der Fangmaschine angebracht, die 10 Bereiche, bestehend aus Förderbändern und Förderbandübergängen, der Maschine filmten. Anhand dieses Videomaterials wurden im Anschluss an die Verladungen fünf Verhaltensweisen (Fluchtverhalten, Flügelschlagen, Überschlag, Anschlagen am Nachbartier und Anschlagen an der Maschine/dem Container) nach einem definierten Ethogramm für 100 Tiere pro Förderband und Förderbandübergang ausgewertet.
Das Verhalten wurde auf einen bestehenden Einfluss von Drehzahl der Maschine (1800 vs. 2000 Umdrehungen/Minute), Containertyp (GP Containertyp vs. Smartstack Containertyp), Haltungsform (Haltungsform 2 vs. Haltungsform 3), Jahreszeit, Mastgewicht, Stallbesatzdichte, Förderbandbesatzdichten und Beladedauer analysiert. Darüber hinaus wurde das Tierverhalten mit den Daten zu den verladebedingten Verletzungen korreliert.
Das Verhalten, das die Masthühner in dieser Studie während der maschinellen Verladung am häufigsten zeigten, war das Flügelschlagen, gefolgt vom Anschlagen am Nachbartier. Es wurden zwei Hauptrisikobereiche für stressbedingtes Abwehrverhalten ermittelt. Zum einen der Übergang von Förderband 1 auf 2, bei dem der Höhenunterschied und der Richtungswechsel der Förderbänder zwischen den beiden Förderbändern bei vielen Tieren Flügelschlagen verursachte. Zum anderen der letzte Übergang von Förderband 5 in den Container, an dem vermutlich ebenfalls der Höhenunterschied Flügelschlagen auslöste. Durch eine Umgestaltung der Maschine im vorderen Bereich oder durch eine gute Ausbildung der Fänger, die die Container beladen, kann der Höhenunterschied verringert werden. Die Tiere sollten beim Beladen möglichst gleichmäßig in den Schubladen platziert werden, um ein Anschlagen an dem Container und an anderen Tieren zu vermeiden.
Darüber hinaus zeigte sich, dass sich auch verschiedene andere Faktoren positiv oder auch negativ auf das gezeigte stressbedingte Abwehrverhalten der Masthühner auf der Fangmaschine auswirken können.
Sowohl eine Erhöhung der Drehzahl als auch der Förderbandgeschwindigkeit der Fangmaschine verursachte ein erhöhtes Risiko für alle Verhaltensweisen, mit Ausnahme eines geringeren Risikos für Fluchtverhalten. Demnach wird eine niedrigere Drehzahl und Bandgeschwindigkeit während der maschinellen Verladung empfohlen, um stressbedingtes Abwehrverhalten zu reduzieren.
Der jahreszeitliche Einfluss zeigte, dass das Risiko für Flügelschlagen, Anschlagen am Nachbartier und für Anschlagen an der Maschine/dem Container im Herbst am höchsten war und, dass nur Fluchtverhalten im Winter und Herbst am wenigsten beobachtet wurde. Demnach sollten Tiere im Herbst mit besonderer Sorgfalt verladen werden, um stressbedingtes Abwehrverhalten gering zu halten.
Beim Vergleich der Containertypen war zu sehen, dass beim Beladen des Smartstack Containers das Risiko für Fluchtverhalten und für Flügelschlagen erhöht war. Außerdem war das Risiko für Anschlagen am Nachbartier erhöht, das Risiko für Anschlagen an die Maschine/am Container jedoch verringert. Eine eindeutige Empfehlung für den Containertyp kann demnach aufgrund der widersprüchlichen Ergebnisse dieses Projektes in Bezug auf das Verhalten nicht gegeben werden.
Bei Tieren der Haltungsform 3 war sowohl das Risiko für Anschlagen am Nachbartier als auch für Anschlagen an die Maschine/den Container vermindert. Zwar wurde bezüglich der Haltungsform bzw. des Mastverfahrens ein stärkerer Einfluss auf das Verhalten der Tiere erwartet, dennoch sollte das Halten und Verladen von Herden der Haltungsform 3 bevorzugt werden, um das Risiko von stressbedingtem Abwehrverhalten und verladebedingten Verletzungen zu vermeiden.
Das Mastgewicht hatte einen unterschiedlichen Einfluss auf Herden der Haltungsform 2 und 3 und es zeigten sich oft gegenteilige Effekte. Bei Haltungsform 2 ist bei steigendem Mastgewicht das Risiko für Flügelschlagen und bei Tieren der Haltungsform 3 das Risiko für Anschlagen am Nachbartier und an der Maschine/am Container erhöht. Demnach ist es zu empfehlen, das Gewicht der Masthühner bei beiden Haltungsformen verhältnismäßig gering zu halten.
Eine Erhöhung der Stallbesatzdichte führte zu einer Erhöhung aller gezeigten Verhaltensweisen, nur beim Fluchtverhalten zu einem verringerten Risiko. Folglich sollte die Stallbesatzdichte geringgehalten werden, um das Risiko von stressbedingtem Abwehrverhalten und fangbedingten Verletzungen zu reduzieren.
Die Erhöhung der Besatzdichte auf Förderband 1 führte zu einem vermehrten Vorkommen von Fluchtverhalten und einem verringerten Risiko für Flügelschlagen und Anschlagen am Nachbartier. Demnach wirkt sich eine höhere Besatzdichte auf Förderband 1 positiv auf das stressbedingte Abwehrverhalten aus.
Eine Erhöhung der Besatzdichte auf Förderband 3 führte zu einer Erhöhung des Risikos für Fluchtverhalten, Überschlag und Anschlagen am Nachbartier, jedoch auch gleichzeitig zu einer Verringerung des Risikos für Flügelschlagen und Anschlagen an der Maschine/dem Container. Aufgrund der gegenteiligen Effekte, lässt sich hier keine klare Empfehlung für die Förderbandbesatzdichte geben.
Bei einer steigenden Beladedauer war ein höheres Risiko für Fluchtverhalten und für Flügelschlagen zu sehen. Um Flügelschlagen zu vermeiden, sollte demnach die Dauer der Hühner auf den Förderbändern kurzgehalten werden.
Darüber hinaus konnte ein Einfluss des stressbedingten Abwehrverhaltens der Tiere auf die verladebedingten Verletzungen festgestellt werden. Vermehrtes Fluchtverhalten reduzierte das Risiko für schwerwiegende Verletzungen. Flügelschlagen und Anschlagen an der Maschine/dem Container erhöhten das Risiko von Hämatomen und Abrasionen. Ebenso wurde das Risiko für Hämatome durch Anschlagen am Nachbartier erhöht. Dies bestätigt die Vermutung, dass das meiste stressbedingte Abwehrverhalten das Risiko für verladebedingte Verletzungen erhöht. Nur das Fluchtverhalten stellte eine Ausnahme dar. Scheinbar können Tiere, die vermehrt Fluchtverhalten zeigen, besser auf externe Einflüsse reagieren und somit verladebedingten Verletzungen leichter entgehen.
Auch wenn die verladebedingten Verletzungen nicht ausschließlich auf das stressbedingte Abwehrverhalten der Hühner während der Verladung zurückgeführt werden können, gibt es Zusammenhänge zwischen Tierverhalten und verladebedingten Verletzungen. Daher sollten das Tierverhalten und seine Einflussfaktoren berücksichtigt werden, um den Tierschutz während der Verladung zu verbessern. Darüber hinaus wäre eine weitere Optimierung der Fangmaschine möglich, um das Tierwohl kontinuierlich zu verbessern. Durch die bisher durchgeführten Veränderungen an der Fangmaschine konnten schon Verbesserungen erzielt werden, weswegen in der Zukunft zunehmend die beeinflussenden Faktoren während einer Verladung ein wichtiges Hauptaugenmerk seien sollten. Durch beispielsweise die Nutzung einer schonenderen Verladegeschwindigkeit oder eines optimierten Containertyps oder das vermehrte Verladen einer höheren Stufe der Haltungsform kann man das stressbedingte Abwehrverhalten geringer halten und so das Tierwohl während der Masthuhnverladung optimieren.Mechanical loading has been used increasingly in recent years alongside the manual loading of broilers. The aim of this study was to analyze the influence of parameters on the behavior shown during loading with a modified loading machine (CMC Apollo Generation 2) in order to identify risk factors and thus improve animal welfare.
During 32 loadings a pre-examination and a main examination were carried out. The pre-examination took place before loading and consisted of three different tests, the stationary person test, the avoidance distance test and the touch test. The aim was to assess the stress level of the broilers before loading. In addition, the prevailing light intensity in the barn was measured in order to assess the influence of the lux level on the behavior.
For the main examination, i.e., the actual loading, seven wildlife cameras were attached to the loading machine, filming 10 areas, consisting of conveyor belts and conveyor belt transitions. Five behaviors, namely, escape behavior, wing flapping, flip, bumping into an animal, and bumping against the machine or container, were assessed by evaluation of the videos following a defined ethogram for 100 animals per conveyor belt and conveyor belt transition.
The behavior was analyzed for an influence of the rotation speed (1800 vs. 2000 turns/minute), container type (GP container vs. Smartstack container), husbandry system („Indoor Plus” vs. „Outdoor Climate”), season, fattening weight, barn stocking density, stocking densities of conveyor belt 1 and 3 and the loading duration. In addition, animal behavior was correlated with the animal health data.
The most common behavior shown by broilers during machine loading in this study was wing flapping, followed by bumping into an animal. Two main risk areas for these behaviors were identified. One was the transition from conveyor belt 1 to 2, where the height difference and change of direction between the two conveyor belts triggered wing flapping in many broilers. The other risk area was the transition from conveyor belt 5 into the container, where the height difference probably also caused wing flapping. The height difference should be reduced by redesigning the machine in the front area or by good training of the workers who load the containers. The animals should be placed as evenly as possible in the drawers to avoid bumping against the container and into other animals.
In addition, various other factors can also have a positive or negative influence on animal behavior.
Increasing both the rotation speed and the conveyor belt speed increased the risk for all behaviors, except of a lower risk for escape behavior. According to this, a slower rotation speed and conveyor belt speed is recommended to reduce defensive behavior.
The seasonal influence showed that the risk for wing flapping, bumping into an animal and bumping against the machine/container was highest in autumn, only escape behavior was least observed in winter and autumn. According to this, animals should be loaded with special care in autumn to reduce defensive behavior.
When comparing the container types, there was an increased risk for escape behavior and wing flapping when loading the Smartstack container. In addition, the risk of bumping into an animal increased, but the risk of bumping against the machine/container was reduced. Therefore, a clear container type recommendation cannot be made owing to the contradictory results of this study.
The risk of bumping into an animal as well as bumping against the machine/container was reduced when loading animals of husbandry system 3. Even though the husbandry system and fattening method had less influence on animal behavior than expected, there was a tendency for animals in husbandry system „Outdoor Climate” to be less susceptible to defensive behavior and loading-related injuries. Therefore, husbandry system „Outdoor Climate” should be preferred for the housing and loading of flocks.
Fattening weight had a different and often opposite effect on flocks of husbandry system 2 and 3. With increasing fattening weight, the risk of wing flapping increased for animals of husbandry system 2 and the risk of bumping into an animal and bumping against the machine/container increased with husbandry system 3. It is therefore recommended to keep the weight of the broilers low in both husbandry systems.
An increase in the barn stocking density led to an increase of all behaviors, only for escape behavior to a reduced risk. Therefore, the barn stocking density should be kept low in order to reduce the risk of defensive behavior and loading-related injuries.
Increasing the stocking density on conveyor belt 1 led to an increased occurrence of escape behavior and a reduced risk of wing flapping and bumping into an animal. Therefore, a higher stocking density on conveyor belt 1 has a positive effect on defensive behavior.
An increase in the stocking density on conveyor belt 3 led to an increase in the risk of escape behavior, flip and bumping into an animal, but at the same time to a reduced risk of wing flapping and bumping against the machine/container. Due to the opposite effects, no clear recommendation for the conveyor belt stocking density can be made.
With an increasing loading duration, there was a higher risk of escape behavior and wing flapping. According to this, the duration of the broiler on the conveyor belts should be kept short in order to avoid wing flapping.
Furthermore, there was an influence of the stress-related defensive behavior of the animals on the loading-related injuries. Increased escape behavior reduced the risk of severe injuries. Wing flapping and bumping against the machine/container increased the risk of hematomas and abrasions. Similarly, the risk of hematomas was increased by bumping against an animal. This confirms the assumption that defensive behavior increases the risk of loading-related injuries. Only escape behavior was an exception, probably because animals that show more escape behavior can better react to external influences and thus can escape loading-related injuries.
Even if the loading-related injuries cannot be attributed exclusively to the defensive behavior during loading, there are links between animal behavior and animal health. Therefore, animal behavior and its influencing factors should be considered to improve animal welfare during loading. In addition, further optimization of the loading machine would be recommended to improve animal welfare. Improvements have already been achieved as a result of the changes made to the loading machine so far. Therefore, in the future, the influencing factors during a loading should be an increasingly important focus. For example, by using a slower loading speed or an optimized container type, or by loading animals belonging to a higher husbandry system, it could be possible to reduce stress-related defensive behavior and thus optimize animal welfare during the mechanical loading of broilers
Circadiane Rhythmen und Ihr Einfluss auf die Überlebensfähigkeit, Differenzierung und Stressresistenz eines Zellkulturmodells für gealterte Nervenzellen
Get PDFMit der stetig steigenden Lebenserwartung der Bevölkerung steigt auch die Prävalenz der Alzheimerdemenz und anderer altersabhängiger neurodegenerativen Erkrankungen an. Diese Erkrankungen belasten nicht nur die jeweiligen Patientinnen und Patienten sowie deren Angehörige, sondern auch das Gesundheitswesen.
Trotz intensiver Forschungsbemühungen seit über 100 Jahren, welche sich primär auf bei diesen Erkrankungen pathologischerweise vorhandene Proteinaggregate stützten, sind die therapeutischen Möglichkeiten, neurodegenerative Erkrankungen zu verlangsamen, zu heilen oder gar zu verhindern sehr gering.
Einen Perspektivenwechsel vornehmend weisen Forschungsergebnisse zunehmend auf einen systemischen Zusammenhang von neurodegenerativen Erkrankungen mit chronischen Entzündungsprozessen, Störungen von Metabolismus, Inflammation, oxidativem Stress und anderen systemischen Krankheitsursachen hin. Da diese Prozesse durch circadiane Rhythmen in hohem Maße mitbeeinflusst werden, überrascht es nicht, dass zunehmend auch Zusammenhänge zwischen Störungen circadianer Rhythmik und dem Auftreten neurodegenerativer Erkrankungen in den Blick neurowissenschaftlicher Forschung geraten.
Die Hypothese dieser Arbeit ist daher, dass sich Störungen der circadianen Rhythmik schädlich auf die Resistenz gegenüber Sauerstoffradikalen, die Protein-Homöostase, sowie die Gesundheit und das generelle Überleben von Säugetier-Nervenzellen auswirken.
Um diese Hypothese zu überprüfen, wurden die bereits als Modell etablierten murinen Neuroblastomzellen der N2a-Linie verwendet, welche durch die Zugabe eines Histon-Deacetylasehemmer (LBH-589) und die Reduktion des Serumgehalts im Nährmedium in einen Zustand künstlicher Zellalterung (Seneszenz) versetzt wurden. Anschließend wurden die Zellen unterschiedlichen Temperaturbedingungen ausgesetzt (konstant 37°C, konstant 34 °C, zyklischer Wechsel im 12-Stunden-Rhythmus zwischen 34 °C und 37 °C). In der Population mit zyklischen Konditionen wird damit eine Synchronisierung (Entrainment) der „inneren Uhr“ erreicht, welche die Synchronisierung zellphysiologischer Vorgänge zur Folge hat. Nach 10 bzw. 11 Tagen unter diesen Bedingungen wurden die Zellen auf ihre die Differenzierungsfähigkeit (Ausbildung von Nervenzellfortsätzen, Konnektivität der Zellen, Exprimierung neuronenspezifischer Proteine), die Überlebensfähigkeit und die Überlebensfähigkeit unter Bedingungen von oxidativem Stress hin untersucht.
Dabei zeigte sich bezüglich der Fähigkeit zur Differenzierung, dass die Ausbildung neuronentypischer Zellfortsätze (Axone und Dendriten) durch die Umgebungstemperatur beeinflusst wird. Allerdings zeigte sich kein Vorteil einer zyklisch-wechselnden Umgebungstemperatur gegenüber einer konstant niedrigen Temperatur von 34 °C. Bezüglich der Exprimierung neuronenspezifischer Unterschiede konnte kein Unterschied zwischen den Temperaturbedingungen festgestellt werden. Die basale Überlebensfähigkeit der Zellen unterschied sich in dem hier verwendeten Setting ebenso nicht wesentlich voneinander. Allerdings konnte ein deutlicher Unterschied hinsichtlich der
Überlebensfähigkeit der Zellen unter Bedingungen oxidativen Stresses nachgewiesen werden. Dies weist auf eine zentrale Rolle intakter circadianer Rhythmizität für die Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase und der Resistenz gegenüber oxidativem Stress in Nervenzellen hin.
Diese Hinweise sollte in weiteren Forschungsarbeiten zum Thema weiterverfolgt werden.
Da oxidativer Stress aber auch eine wichtige Rolle bei kardiovaskulären Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen, metabolischen Erkrankungen und der Krebsentstehung zugeschrieben wird, haben die Ergebnisse dieser Arbeit auch für diese Krankheitsentitäten interessante Implikationen. So böte sich hier für zukünftige Forschungsbemühungen der Versuch an, das Experiment mit verschiedenen Zellen nichtneuronalen Ursprungs zu wiederholen, um möglicherweise auch hier Hinweise für eine Mitbeteiligung gestörter circadianer Systeme an der Pathogenese zu finden aus denen sich dann entsprechende Präventions- und Therapieangebote ableiten ließen
Power-Focus, robust aberration correction in electron microscopy
Get PDFOur project aims to develop a high-throughput neural volumetric scan acquisition machine capable of scanning brain tissue with an isotropic resolution of 10 nm^3 to enable analysis of neural pathways at synaptic resolution. We utilize a 91-beam Scanning Electron Microscope (SEM) to achieve the required resolution.
A key innovation of our project is the development of a novel and robust focusing routine for electron microscopy, Power-Focus, which recovers reliably from large aberrations. The experiments conducted with single-beam SEM demonstrated successful recovery from up to 120 μm in defocus and 75 μm in astigmatism. This method uses multiple images taken at known shifts around the aberration state and then uses the power spectrum of these images to deduce the aberration. The novel contribution of this work is the ability to circumvent the usage of the phase values of the input data by decoupling it from the final solution. As the phase values are insensitive to the system’s aberrations, their information offered no gain in the final estimation, and by removing them, the method became resilient towards any potential misalignment between images. We introduced an adaptive filtering technique based on every frequency’s signal-to-noise ratio, adjusting the filter with each iteration as the system approaches the correct focus. We finally formulated a closed-form solution for the aberration, previously based on curve optimization, by determining the curve’s polynomial expression in terms of its first and second-order derivatives using Taylor expansion and then solving it to find the aberration at the maximum. The computational time is ∼270 ms for a 512×512 sized image pair. With parallelization on a multicore system, the processing time for 91 such beam pairs is 1.8 seconds, achieving a 14-fold speedup. We have also developed visualization tools to facilitate detailed examination of a small part of the dataset at high resolution or a large part at low resolution, along with a few validation techniques to ensure gap-free acquisitions. These are crucial for maintaining the continuity of scans as we acquire them in segments by performing stage movements.Unser Projekt zielt darauf ab, eine volumetrische Scanmaschine mit hohem Durchsatz zu entwickeln, die in der Lage ist, Hirngewebe mit einer isotropen Auflösung von 10 nm^3 zu scannen, um eine Analyse der neuronalen Bahnen mit synaptischer Auflösung zu ermöglichen. Wir verwenden ein 91-Strahl-Rasterelektronenmikroskop (SEM), um die erforderliche Auflösung zu erreichen. Eine Schlüsselinnovation unseres Projekts ist die Entwicklung einer neuartigen und robusten Fokussierungsroutine für die Elektronenmikroskopie, Power-Focus, die sich zuverlässig von großen Aberrationen erholt. Die mit einem single-beam SEM durchgeführten Experimente haben gezeigt, dass eine Defokussierung von bis zu 120 μm und ein Astigmatismus von 75 μm erfolgreich behoben werden können. Bei dieser Methode werden mehrere Bilder verwendet, die bei bekannten Verschiebungen um den Aberrationszustand herum aufgenommen wurden, und dann wird das Leistungsspektrum dieser Bilder verwendet, um die Aberration abzuleiten. Der neuartige Beitrag dieser Arbeit besteht darin, dass die Verwendung der Phasenwerte der Eingabedaten umgangen werden kann, indem sie von der endgültigen Lösung abgekoppelt wird. Da die Phasenwerte unempfindlich gegenüber den Aberrationen des Systems sind, bieten ihre Informationen keinen Gewinn für die endgültige Schätzung, und durch ihre Entfernung wird die Methode unempfindlich gegenüber potenziellen Fehlausrichtungen zwischen Bildern. Wir haben eine adaptive Filtertechnik eingeführt, die die Frequenzfilterung auf der Grundlage des signal-to-noise ratio jeder Frequenz optimiert und den Filter mit jeder Iteration anpasst, wenn sich das System dem korrekten Fokus nähert. Schließlich formulierten wir eine geschlossene Lösung für die Aberration, die zuvor auf einer Kurvenoptimierung basierte, indem wir den Polynomausdruck der Kurve in Form ihrer Ableitungen erster und zweiter Ordnung mit Hilfe der Taylor-Erweiterung bestimmten und dann lösten, um die Aberration im Maximum zu finden. Die Rechenzeit beträgt ∼270 ms für ein 512×512 großes Bildpaar. Mit Parallelisierung auf einem Multicore-System beträgt die Verarbeitungszeit für 91 solcher Strahlenpaare 1,8 Sekunden, was eine 14-fache Beschleunigung bedeutet. Wir haben auch Visualisierungstools entwickelt, um die detaillierte Untersuchung eines kleinen Teils des Datensatzes mit hoher Auflösung oder eines großen Teils mit niedriger Auflösung zu erleichtern, sowie einige Validierungstechniken, um lückenlose Aufnahmen zu gewährleisten. Diese sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Kontinuität der Scans, da wir sie in Segmenten durch Bühnenbewegungen erfassen
Analysis of the microRNAs MiR-34a/b/c as mediators of the effects of curcumin and aspirin on colorectal cancer
Get PDFCurcumin, a natural phytochemical isolated from tumeric roots, represents a candidate for prevention and therapy of colorectal cancer/CRC. However, the exact mechanism of action and the downstream mediators of curcumin's tumor suppressive effects have remained largely unknown. Here we used a genetic approach to determine the role of the p53/miR-34 pathway as mediator of the effects of curcumin. Three isogenic CRC cell lines rendered deficient for the p53, miR-34a and/or miR-34b/c genes were exposed to curcumin and subjected to cell biological analyses. siRNA-mediated inhibition and ectopic expression of NRF2, as well as Western blot, qPCR and qChIP analyses of its target genes were performed. CRC cells were i.v. injected into NOD/SCID mice and lung-metastases formation was determined by longitudinal, non-invasive imaging. In CRC cells curcumin induced apoptosis and senescence, and suppressed migration and invasion in a p53-independent manner. Curcumin activated the KEAP1/NRF2/ARE pathway by inducing ROS. Notably, curcumin induced miR-34a and miR-34b/c expression in a ROS/NRF2-dependent and p53-independent manner. NRF2 directly induced miR-34a and miR-34b/c via occupying multiple ARE motifs in their promoter regions. Curcumin reverted repression of miR-34a and miR-34b/c induced by IL6 and hypoxia. Deletion of miR-34a and miR-34b/c significantly reduced curcumin-induced apoptosis and senescence, and prevented the inhibition of migration and invasion by curcumin or ectopic NRF2. In CRC cells curcumin induced MET and prevented the formation of lung-metastases in mice in a miR-34a-dependent manner. In addition, we found that curcumin may enhance the therapeutic effects of 5-FU on CRC cells deficient for p53 and miR-34a/b/c. Activation of the KEAP1/NRF2/miR-34a/b/c axis mediates the tumor suppressive activity of curcumin and suggests a new approach for activating miR-34 genes in tumors for therapeutic purposes.
Aspirin and its active metabolite salicylate have emerged as promising agents for the chemoprevention of colorectal cancer (CRC). Moreover, aspirin suppresses the progression of established CRCs. However, the underlying molecular mechanisms are not completely understood. Here we found that salicylate induces the expression of the miR-34a and miR-34b/c genes, which encode tumor suppressive microRNAs, in a p53-independent manner. Salicylate activated AMPK, thereby activating NRF2, which directly induced miR-34a/b/c expression via ARE motifs. In addition, salicylate suppressed c-MYC, a known repressor of NRF2-mediated transactivation, via activating AMPK. The suppression of c-MYC by salicylate was necessary for NRF2-mediated activation of miR-34a/b/c. Inactivation of miR-34a/b/c largely abrogated the inhibitory effects of salicylate on migration, invasion and metastasis formation by CRC cells. In the future, aspirin and its derivates may be used therapeutically to activate miR-34a and miR-34b/c in tumors that have lost p53
Untersuchungen zu einem entscheidungsbaumbasierten Verfahren des Selektiven Trockenstellens in Bayern und der Durchführung des Selektiven Trockenstellens von Tierärzten mit und ohne Integrierte Tierärztliche Bestandsbetreuung in Deutschland
Get PDFThe German antibiotic resistance strategy (“DART”) has provided a legal basis for minimising the use of antibiotics and since 21th April 2021 Veterinary Herd Health Management (VHHM) has been established by law for the first time as well. Selective Dry Cow Treatment (SDCT) is one way to reduce the use of antibiotics in dairy farming and guidelines for VHHM provide for the controlled minimisation of antibiotic use on farms were VHHM is applied. In addition, there are various recommendations for the implementation of SDCT. These differ in the selection of decision criteria at herd and cow-level and/or in the different thresholds used.
The aim of this dissertation project was to evaluate the implementation of SDCT and VHHM in German veterinary practices that have a focus on cattle on the one hand. For this research question a survey was used to compare and contrast veterinary practitioners that utilize VHHM in relation to SDCT with those that do not (Paper I). On the other hand, in a follow up study the 4 parameters of a decision tree based procedure for SDCT with no negative impact on udder health, were analyzed for their efficacy in detecting cows for dry cow treatment (DCT, use of intramammary antimicrobials). These were clinical mastitis history (during lactation), somatic cell count of the last 3 milk yield recordings prior dry off (SCC, ≥ 200,000 cells/ml), culturing of quarter milk samples 10-14 days prior dry off (“deviate from normal” when “Major Pathogens”
were detected) and California-Mastitis-Test (CMT, “positive” with grade > 1/+) at dry off. Furthermore, this study set out to review if all 4 parameters are needed for accurate decision making and whether culturing can be replaced otherwise, e.g. with information from milk yield recordings (Paper II).
For study I, a survey (n = 600) was distributed to veterinary livestock practitioners at 7 advanced training courses in Germany between July 2019 and January 2020. Participation was voluntary and anonymous. Data analysis was carried out by means of descriptive statistics as well as by linear and logistic regression.The response rate was 39.3 % (n = 236). 54.2 % (n = 128) of the veterinarians reported that they conduct VHHM. Procedures for SDCT were used on farms overseen by 75.0 % (n = 177) of the vets, of these 100 (56,5 %) vets conduct VHHM whereas 69 (39.0 %) did not. Different decision criteria applied at herd (81.6 %, n = 142) and at individual cow level (97.7 %, n = 172) respectively. Milk yield recordings’ SCC, clinical mastitis history, CMT and culturing were used by 96.0 %, 86.3 %, 70.9 % and 68.6 % of the veterinarians who have overseen farms that used procedures for SDCT. A performance review of SDCT was carried out more frequently on farms of veterinarians that practice VHHM (66.0 %, n = 66) than those that do not (41.0 %, n = 28). An increase in the number of farms conducting VHHM was associated with an increase in the proportion of farms using SDCT. An increase of the probability of good udder health was associated with SDCT-farms that also apply VHHM (OR:1.025;p< 0.05). The provision of consultation for problems arising during the dry period (OR:3.639; p< 0.05), the frequency of veterinarians addressing SDCT with farmers (OR:1,595; p< 0,05) and vice versa (OR:1,538; p< 0.05), as well as frequency of consultation for drying off management (OR:1,608; p< 0.05) had an positive impact on the likelihood of SDCT being implemented on a farm and whether this process was ultimately successful.
Within (the follow up) study II records of 18 Bavarian dairy farms with a defined status of udder health from 06/2015 to 08/2017 were considered. Data analysis was carried out by means of descriptive statistics, as well as by binary cost sensitive classification tree and 2 logit-models. The outcomes of the full 4-parameter decision tree were taken as ground truth for the statistical analysis. 848 drying off processes (CDO) of 739 dairy cows were included and have been treated as cross-sectional data. SCC and CMT selected 88.1 %, in combination with clinical mastitis history 95.6 % of the CDO that received DCT (n = 494). Culturing selected 4.4 % (n = 22, infected with Major Pathogens thereof 8x S.aureus) of the CDO that received DCT. The average of geometric mean SCC (within 100 d prior DO) for CDO with negative results in culturing was 200,000 SC/ml) and positive CMT at dry off to select CDO for DCT, as opposed to the decision tree, 37 CDO (4.4 %) would have been treated “incorrectly without” and 43 CDO (5.1 %) “unnecessarily with“ DCT. Modifications were identified by binary cost sensitive classification tree that would select 207/436 CDO with no growth or minor pathogens in culturing correctly (no clinical mastitis history and SCC < 200.000 SC/ml .during 3 months prior dry off). Among others these were SCC < 131.000 SC/ml within 100 d prior to dry. The best model (binary logistic regression, target value: “antibiotic dry cow treatment”, characteristics: yes/no) for grading CDO for or against DCT (CDO without clinical mastitis history and SCC <200,000 SC/ml [last 3 months prior dry off]) had metrics of AUC=0.74, Accuracy=0.78, balanced Accuracy=0.63, Sensitivity= 0.92, Specificity=0.33. Multinomial regression calculations showed that an increase in log lactation number led to a decrease in the chance of detecting minor pathogens (factor 0,327 [Minor Pathogen, CMT negative], factor 0,446 [Minor Pathogen, CMT positive]).
According to available data, both VHHM and SDCT are established parts of veterinary practice in bovine care (Paper I). In practice, SDCT is partially conducted within the framework of a controlled procedure including a performance review. The implementation of VHHM has an effect on the number of farms performing SDCT as well as on udder health where VHHM and SDCT are combined on a farm. The range and frequency of consultation by veterinarians have a significant influence on a reduction of use of antibiotics by implementation of SDCT. In herds with a defined udder health status the parameters SCC, CMT and clinical mastitis history in combination are suitable selection criteria for SDCT (Paper II). When omitting culturing, lower thresholds for SCC should be considered for each farm individually to select CDO for DCT. Nonetheless, the proposed modifications using information from milk yield recording are promising and should be validated with a bigger sample size. The most accurate simplified model could not replace the full decision tree