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Analyse der Gen- und Proteinexpression von Limbusfibroblasten in einer indirekten Kokultur mit Limbusepithelzellen im Kontext der kongenitalen Aniridie
Get PDF2.1 Deutsche Zusammenfassung
Zielsetzung: Bei der kongenitalen Aniridie, die mehrheitlich auf einer Mutation in einer PAX6-Genkopie beruht, kommt es mit fortschreitendem Lebensalter zur Konjunktivalisierung der transparenten Hornhaut. Die pathophysiologischen Mechanismen hinter der PAX6-Haploinsuffizienz bei der Entwicklung der Aniridie-assoziierten Keratopathie (AAK) sind gegenwärtig noch unzureichend verstanden. Es wird angenommen, dass der Limbusstammzellinsuffizienz, die aus einem kombinierten Mangel an epithelialen Vorläuferzellen und der Zerstörung der limbalen Nischenstruktur resultiert, eine zentrale Bedeutung zukommt. Das Überleben, die Proliferation und Differenzierung der limbalen Epithelstammzellen wird in einer dynamischen Mikroumgebung unter anderem durch Interaktion mit spezialisierten Nischenzellen, wie sie im limbalen Hornhautstroma vorzufinden sind, gewährleistet. Ziel der Arbeit war die Untersuchung einer differenziellen Gen- und Proteinexpression von limbalen Fibroblasten in einer indirekten Kokultur mit Epithelzellen der Limbusregion im Kontext der kongenitalen Aniridie, um dysregulierte Komponenten in der Interaktion dieser Zelltypen zu identifizieren.
Methoden: Limbusfibroblasten von sechs gesunden Hornhautspendern (LFC) und von fünf Patienten mit AAK (AN-LFC) wurden isoliert und für 48 Stunden in vitro in einer indirekten Kokultur mit konditioniertem Medium von primären Limbusepithelzellen (pLEC-CM) oder von einer Aniridie-Epithelzelllinie (mut-LSC-CM) inkubiert. Die Genexpressionsanalyse erfolgte mittels qPCR von dem Transkriptionsfaktor PAX6, von Enzymen und Strukturproteinen der extrazellulären Matrix (COL1A1, COL4A1, HAS2, MMP2, MMP9, TIMP1), von Wachstumsfaktoren (HGF, TGF-β1), vom Differenzierungsmarker ACTA2/α-SMA und von inflammatorischen Markern (NFkB, IL6, CCL2, VEGFA). Die Proteinexpression der Biomarker MMP9, HGF, IL6 und VEGFA wurde mittels ELISA und die Proteinexpression von MMP9, α-SMA und NFkB wurde mittels Western Blot untersucht. Die statistische Auswertung wurde unter Verwendung einer Two-way ANOVA mit nachfolgendem Dunnett´s Test und bei Vergleich zwischen LFC und AN-LFC mithilfe eines Mann-Whitney-U-Tests durchgeführt.
Ergebnisse: Limbusfibroblasten exprimieren kaum nachweisbare Mengen an PAX6 (LFC: Ctmean=31,58 / AN-LFC: Ctmean=32,85) und die Behandlung mit konditioniertem Medium führte zu keiner signifikanten Erhöhung der Genexpression von PAX6. Es konnten keine signifikanten Unterschiede in der Genexpression von COL1A1, COL4A1, HAS2, MMP2, MMP9, TIMP1, HGF, TGF-β1 und NFkB zwischen den LFC- und AN-LFC-Populationen festgestellt werden. Die Inkubation mit pLEC-CM führte bei den AN-LFC zu einer signifikanten Hochregulierung der Genexpression von COL4A1 (p=0,008) und von MMP2 (p=0,01). Vor
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dem Kontakt mit den Limbusfibroblasten war die Proteinkonzentration von MMP9 im pLEC-CM mit 1120 pg/ml deutlich höher als im mut-LSC-CM mit 162 pg/ml. Im Vergleich zur zugehörigen LFC-Kontrollgruppe konnte bei den AN-LFC mit pLEC-CM eine verminderte Genexpression von ACTA2 (p=0,03) gemessen werden. Die Inkubation mit pLEC-CM führte in der LFC-Gruppe zu einer signifikanten Hochregulierung der Gen- (p=0,002) und Proteinexpression (p<0,0001) von IL6. In der AN-LFC-Gruppe ergab sich hingegen mit dem mut-LSC-CM keine Veränderung der Gen- oder Proteinexpression von IL6. Analog hierzu zeigte sich bei den LFC mit pLEC-CM eine signifikante Zunahme der CCL2-Genexpression (p=0,001), in der AN-LFC-Gruppe mit mut-LSC-CM jedoch keine Veränderung. Die Proteinexpression von VEGFA war in der AN-LFC-Population mit pLEC-CM verglichen mit der zugehörigen LFC-Kontrollgruppe signifikant vermindert (p=0,02).
Schlussfolgerung: Im Rahmen der kongenitalen Aniridie führt die PAX6-Haploinsuffizienz trotz eines ohnehin niedrigen PAX6-Expressionsniveaus zu Veränderungen in der Zellphysiologie der Limbusfibroblasten, insbesondere bei der Expression von IL6, ACTA2 und VEGFA. Die AN-LFC zeigen mit dem Kontrollmedium keine Dysregulation der untersuchten Biomarker der extrazellulären Matrix (COL1A1, COL4A1, HAS2, MMP2, MMP9, TIMP1, HGF und TGF-β1) auf transkriptioneller Ebene nach 48 Stunden, sodass die histopathologischen Veränderungen der AAK die Folge eines metabolisch angeregten Zustands wie beispielsweise bei einem anhaltenden entzündlichen Prozess darstellen könnten. Die verminderte Genexpression von ACTA2 könnte auf eine schnellere Metabolisierungsrate profibrotischer Moleküle durch die AN-LFC hinweisen. Weiterhin ist ein unterschiedliches Reaktionsverhalten der Limbusfibroblasten auf ihr zugehöriges konditioniertes Medium (LFC mit pLEC-CM und AN-LFC mit mut-LSC-CM) nach 48 Stunden evident, welches eine gestörte Interaktion zwischen den Epithelzellen und ihren Nischenzellen anzeigen könnte.2.2 Summary
Purpose: With increasing age, individuals with congenital aniridia, which is mainly due to a mutation in one PAX6 gene copy, typically exhibit conjunctivalization of the transparent cornea. The pathophysiological mechanisms following the PAX6 haploinsufficiency in the development of aniridia-associated keratopathy (AAK) are currently not sufficiently elucidated. Limbal stem cell deficiency, resulting from a combined lack of epithelial progenitor cells and destruction of the limbal niche structure, is believed to play a central role. The survival, proliferation, and differentiation of limbal epithelial stem cells is ensured in a dynamic microenvironment by interaction with specialized niche cells, such as those found in the limbal stroma. The aim of this study was to investigate the differential gene and protein expression of limbal fibroblasts in an indirect coculture with epithelial cells of the limbal region in the context of congenital aniridia, in order to identify dysregulated components in the interaction of these cell types.
Methods: Limbal fibroblasts from six healthy corneal donors (LFC) and from five patients with AAK (AN-LFC) were isolated and incubated for 48 hours in vitro in an indirect coculture with conditioned medium from primary limbal epithelial cells (pLEC-CM) or from an aniridia epithelial cell line (mut-LSC-CM). Gene expression analysis was conducted by qPCR of the transcription factor PAX6, of enzymes and structural proteins of the extracellular matrix (COL1A1, COL4A1, HAS2, MMP2, MMP9, TIMP1), of growth factors (HGF, TGF-β1), of the differentiation marker ACTA2/α-SMA and of inflammatory markers (NFkB, IL6, CCL2, VEGFA). The protein expression of the biomarkers MMP9, HGF, IL6 and VEGFA was assessed by ELISA and the protein expression of MMP9, α-SMA and NFkB was assessed by western blot. Statistical analysis was performed using a Two-way ANOVA followed by Dunnett´s test and a Mann-Whitney U test for the comparison between LFC and AN-LFC.
Results: Limbal fibroblasts express barely detectable amounts of PAX6 (LFC: Ctmean=31.58 / AN-LFC: Ctmean=32.85) and treatment with conditioned medium did not lead to a significant increase in PAX6 gene expression. No significant differences in gene expression of COL1A1, COL4A1, HAS2, MMP2, MMP9, TIMP1, HGF, TGF-β1 and NFkB were found between the LFC and AN-LFC populations. Incubation with pLEC-CM led to a significant upregulation of gene expression of COL4A1 (p=0.008) and MMP2 (p=0.01) in AN-LFC. Prior to contact with the limbal fibroblasts, the protein concentration of MMP9 was considerably higher in the pLEC-CM (1120 pg/ml) than in the mut-LSC-CM (162 pg/ml). Compared to the corresponding LFC group, a reduced gene expression of ACTA2 (p=0.03) was measured in the AN-LFC with pLEC-CM. Incubation with pLEC-CM led to a significant upregulation of gene (p=0.002) and protein expression (p<0.0001) of IL6 in the LFC group. In contrast, the AN-LFC with mut-LSC-CM showed no significant change in gene or protein expression of IL6. Similarly, there was a significant increase in CCL2 gene expression in the LFC group with pLEC-CM (p=0.001), but
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no change in the AN-LFC group with mut-LSC-CM. The protein expression of VEGFA was significantly reduced in the AN-LFC population with pLEC-CM compared to the corresponding LFC group (p=0.02).
Conclusion: In the context of congenital aniridia, PAX6 haploinsufficiency has an impact on the cell physiology of limbal fibroblasts despite the already low levels of PAX6 expression, which were particularly noticeable in the expression of IL6, ACTA2 and VEGFA. With control medium, the AN-LFC did not exhibit a dysregulation of the investigated biomarkers of the extracellular matrix (COL1A1, COL4A1, HAS2, MMP2, MMP9, TIMP1, HGF and TGF-β1) at the transcriptional level after 48 hours, so that the histopathological changes in the AAK could be the result of a metabolically stimulated state, such as in a persistent inflammatory environment. The reduced gene expression of ACTA2 could indicate a faster metabolization rate of profibrotic molecules by the AN-LFC. Furthermore, a different response of the limbal fibroblasts to their associated conditioned medium (LFC with pLEC-CM and AN-LFC with mut-LSC-CM) after 48 hours is evident, which may indicate a disturbed interaction between the epithelial cells and their niche cells
Emergent complex phases in a discrete flocking model with reciprocal and non-reciprocal interactions
Get PDFThere is growing interest in multi-species active matter systems with reciprocal and non-reciprocal
interactions. While such interactions have been explored in continuous symmetry models, less is
known about multi-species discrete-symmetry systems. To address this, we study the two-species
active Ising model (TSAIM), a discrete counterpart of the two-species Vicsek model. Our investigation
explores both inter-species reciprocal and non-reciprocal interactions, along with the possibility of
species interconversion. In the reciprocal TSAIM, we observe the emergence of a high-density parallel
flocking state, a feature not seen in previous flocking models. With species interconversion, the TSAIM
corresponds to an active extension of the Ashkin-Teller model and exhibits rich state diagrams. In the
non-reciprocal TSAIM, a run-and-chase dynamics emerge. We also find that the system is metastable
due to droplet excitation and exhibits spontaneous motility-induced interface pinning. A
hydrodynamic theory validates our numerical simulations and confirms the phase diagrams
Compact quantum groups based on combinatorial structures
Get PDFThis thesis contributes to the theory of compact quantum groups, more specifically to the theory of quantum symmetries of graphs as well as quantum groups defined by tensor categories of partitions. In the first part, we study quantum symmetries of hypergraphs by introducing a corresponding quantum automorphism group. We show that this quantum group generalizes the quantum automorphism group of Bichon for classical simple and directed graphs, as well as a quantum automorphism group of Goswami and Hossain for multigraphs. Additionally, we prove that our quantum automorphism group of hypergraphs acts maximally on hypergraph C*-algebras recently introduced by Trieb, Weber and Zenner. This generalizes a result by Schmidt and Weber, where the quantum automorphism group of a graph acts maximally on the corresponding graph C*-algebra. In the second part, we study categories of spatial partitions and their associated spatial partition quantum groups in the sense of Cébron and Weber. We show that natural problems about categories of partitions are algorithmically undecidable and generalize categories of spatial partitions by introducing new base partitions. These new base partitions allow us to construct additional examples of free orthogonal quantum groups, but turn out to yield the same class of spatial partition quantum groups as before. Moreover, using our new base partitions, we are able to show that the class of spatial partition quantum groups is closed under taking projective versions, which allows us to give explicit descriptions of the projective versions of certain easy quantum groups in the sense of Banica and Speicher. This thesis contains results from the articles [33, 32, 37] by the author.Diese Dissertation leistet einen Beitrag zur Theorie der kompakten Quantengruppen, genauer zur Theorie der Quantensymmetrien von Graphen und zu Quantengruppen, die durch Tensorkategorien von Partitionen definiert sind. Im ersten Teil untersuchen wir Quantensymmetrien von Hypergraphen, indem wir eine entsprechende Quantenautomorphismengruppe definieren. Wir zeigen, dass diese Quantengruppe die Quantenautomorphismengruppe von Bichon für klassische einfache und gerichtete Graphen, sowie die Quantenautomorphismengruppe von Goswami und Hossain für Multigraphen verallgemeinert. Darüber hinaus beweisen wir, dass unsere Quantenautomorphismengruppe maximal auf den k¨urzlich von Trieb, Weber und Zenner eingeführten Hypergraph-C∗-Algebren wirkt. Dies verallgemeinert ein Ergebnis von Schmidt und Weber, wonach die Quantenautomorphismengruppe eines Graphen maximal auf der entsprechenden Graph-C∗-Algebra wirkt. Im zweiten Teil untersuchen wir Kategorien von räumlichen Partitionen und die dadurch definierten Quantengruppen im Sinne von C´ebron und Weber. Wir zeigen, dass natürliche Probleme in Kategorien von Partitionen algorithmisch unentscheidbar sind und verallgemeinern Kategorien von räumlichen Partitionen, indem wir neue Basispartitionen einführen. Diese Basispartitionen ermöglichen die Konstruktion freier orthogonaler Quantengruppen, liefern jedoch dieselbe Klasse von Quantengruppen wie zuvor. Darüber hinaus zeigen wir, dass die Klasse der auf räumlichen Partitionen basierenden Quantengruppen unter der Bildung projektiver Versionen abgeschlossen ist. Dies ermöglicht uns die explizite Beschreibung projektiver Versionen bestimmter einfacher Quantengruppen im Sinne von Banica und Speicher. Diese Dissertation enthält Ergebnisse aus den Artikeln [33, 32, 37] des Autors
Synthese amphiphiler Blockcopolymere über kontrollierte und lebende Polymerisationen zur Herstellung Stimuli-responsiver und vernetzbarer Membranen
Get PDFDie voranschreitende Knappheit von sauberem Trinkwasser fordert neben regulatorischen Neuerungen auch technische Innovationen. Eine Möglichkeit ist es, die Aufbereitung von Brauchwasser energetisch zu optimieren, wobei der Einsatz von Membrantechnologie vielversprechend ist. Unter den mannigfaltigen Möglichkeiten eine Membran herzustellen, zeichnen sich Polymermembranen unter anderem durch ihre Modifizierbarkeit und Kostenvorteile aus. Gleichzeitig aber sind diese polymeren Membranen vor allem in ihrer Beständigkeit gegenüber von Chemikalien, der Temperatur und mechanischem Stress im Gegensatz zu z. B. keramischen Alternativen hinsichtlich ihrer Stabilität unter Betriebsbedingungen zu Filtration im Nachteil. In dieser Arbeit wird die Vernetzung von fertigen Polymermembranen als mögliche Lösung dieser Problematik untersucht. Dabei wird sowohl die Verwendung von gezielt gesetzten Vernetzungspunkten als auch die Eröffnung einer Kettenreaktion in der Membranmatrix in Betracht gezogen. Weiterhin könnte die Entwicklung von Stimuli-responsiven Membranen zu einer weiteren Einsparung an Operationskosten oder einer Erweiterung des Einsatzfeldes führen. Daher wird ein neuartiges Blockcopolymer als Alternative zum weit verbreiteten Poly(N-isopropylacrylamid) vorgestellt.The increasing scarcity of potable water needs to be addressed not only by regulatory means, but also with technical innovations. One avenue of progress is the energetic optimization of water reuse, where membrane technology is a promising candidate. Out of the myriad possibilities to manufacture such membranes, polymers stand out because of their diversity and inexpensive fabrication process. At the same time this material suffers from poor chemical, mechanical and temperature resilience in regards to the operating conditions for filtration, when compared to alternatives e.g. ceramics. Within this work the utilization of post-processing in the form of cross- linking is explored to address these stability issues. In this process the utilization of single site cross- linking is investigated, as well as the option of a chain reaction separate from the polymer synthesis. Furthermore, the development of a stimuli-responsive membrane could lead to further operating cost reduction, or even open up new areas of use. Therefore, a new block copolymer is presented as alternative to the widely used poly(N-isopropyl acrylamide)
Embodied Counting: Touching Objects Reduces Errors in Counting Under Cognitive Load
Get PDFThe framework of embodied cognition argues that cognitive operations are closely linked to physical states of the body, and that movement acts can support cognition if they are meaningfully related to the task. The current study asked young adults (N = 54) to repeatedly count different arrays of colored chocolate lentils and to either report the results immediately for each color (“no load”), or only after all five colors had been counted (“load”). In “embodied” trials, participants were free to point at, touch, and re-arrange the lentils. In the “look only” trials, subjects were not allowed to use their hands. Participants performed all possible task combinations in a repeated-measures design. There were no differences in counting times or error rates between “embodied” and “look only” trials in the no load conditions, when reporting each number immediately. When the cognitive load was added, errors rates were reduced in the “embodied” as compared to the “look only” condition, without increments in counting times. It is assumed that touching and re-arranging the lentils enabled participants to “off-load” cognitive load onto the environment (Wilson, Psychonomic Bulletin & Review 9, 625–636, 2002). Although counting objects is a rather easy task for young adults, embodiment can support cognitive performances when task difficulty is increased by introducing a cognitive load
Cold storage, warm breaks: The effects of rest breaks on order picking performance in cold-storage environments
Get PDFCold-storage systems are essential components of cold supply chains. Although order picking technologies have advanced, many of these systems still rely on human labour, where workers are exposed to temperatures below −20 °C. Despite wearing protective clothing, prolonged exposure to such cold conditions can lead to cold stress, causing physiological impairments and fatigue, which ultimately reduce performance. Warm rest breaks are crucial to mitigate these adverse effects and maintain productivity. However, there is a dearth of field evidence on the effect of the timing and duration of these breaks on order picking performance. To address this gap, we collaborated with a grocery retailer to examine the impact of rest-break durations on the performance of order pickers in a cold-storage environment set at −21 °C. We analysed 514,953 visits to storage locations by 40 order pickers over four months, using a multilevel model with random intercepts and slopes. Our findings revealed a horizontal S-shaped relationship between work time after a break and order picking time, characterised by an initial increase, a stabilisation period, and then a sharp increase. The results suggest that there is an optimal working period following a rest break during which performance peaks before it begins to decline. This period varies depending on the length of the break, highlighting the importance of strategic scheduling to maximise order picking efficiency in cold-storage environments
Probiotic mucoadhesive polymer films for treatment of periodontitis
Get PDFThe oral microbiome plays a pivotal role in maintaining oral health, with dysbiosis leading to conditions such as periodontitis. Probiotics, including Lactobacillus rhamnosus and Lactobacillus reuteri, have demonstrated efficacy in restoring microbial equilibrium within the oral cavity. To address the challenges inherent to the survival and delivery of probiotics, this work explores innovative approaches involving microencapsulation and mucoadhesive polymer films for effective therapeutic applications. The probiotics were microencapsulated using spray drying with Eudragit® EPO and RL30D, ensuring gradual release. Stress preconditioning enhanced bacterial resilience. The bacteria were embedded in two polymer films: a thin, flexible film, out of HPMC and PVA, and a foamed one, out of PVA. The objective was to design films that show mucoadhesion, flexibility, tensile strength, bacterial viability and controlled bacterial release. The treatment was evaluated through in vivo experiments on two volunteers. It demonstrated strong mucoadhesion and effective bacterial release. Both film types facilitated the adhesion of probiotic bacteria to enamel surfaces, reducing the colonization of cocci. This demonstrates the efficacy of combining microencapsulation with mucoadhesive films to improve delivery. The approach offers a non-invasive, targeted therapy for periodontitis, with the potential to improve oral health by restoring microbial balance and reducing pathogenic colonization.Das orale Mikrobiom ist entscheidend für die Mundgesundheit, wobei eine Dysbiose zu Erkrankungen wie Parodontitis führen kann. Probiotika wie Lactobacillus rhamnosus und Lactobacillus reuteri helfen, das mikrobielle Gleichgewicht wiederherzustellen. Diese Arbeit untersucht innovative Ansätze zur verbesserten Verabreichung von Probiotika mittels Mikroverkapselung und mukoadhäsiven Polymerfilmen. Die Mikroverkapselung mit Eudragit® EPO und RL30D per Sprühtrocknung gewährleistete eine hohe Überlebensrate, Mukoadhäsion und kontrollierte Freisetzung. Eine Stressvorbehandlung erhöhte die Widerstandsfähigkeit der Bakterien. Zwei Polymerfilmtypen wurden getestet: ein flexibler Film aus HPMC-PVA und ein geschäumter PVA-Film. Beide Filme bewahrten die bakterielle Aktivität und boten gute mechanische Eigenschaften. In vivo zeigten die Filme starke Mukoadhäsion, kontrollierte Bakterienfreisetzung und eine Reduktion pathogener Kokken auf der Zahnschmelzoberfläche. Die Kombination aus Mikroverkapselung und Polymerfilmen bietet einen vielversprechenden, nicht-invasiven Ansatz zur gezielten Behandlung von Parodontitis und zur Förderung der Mundgesundheit
Cardiovascular Risk and Its Presentation in Chronic Kidney Disease
Get PDFBackground/Objectives: Patients with chronic kidney disease (CKD) are associated with
a significantly elevated cardiovascular risk. The incidence and prevalence of mediated
cardiac disorders and major adverse cardiac events (MACEs), such as heart failure, arrhyth mias, acute coronary syndrome (ACS) based on coronary artery disease (CAD), stroke,
venous thromboembolism, and peripheral artery disease, are significantly higher in CKD
patients as compared with the general population. Methods: This narrative review sum marizes the current clinical understanding, the pathophysiological mechanisms, and the
clinical consequences in the context of cardiovascular risk and disease in CKD. Results:
The impact of CKD on mediated cardiovascular disorders and elevated MACE prevalence
is complex and multifactorial. The underlying mechanisms involve various traditional
cardiovascular risk factors, such as arterial hypertension, smoking, dyslipidemia, and
diabetes. Furthermore, CKD-specific molecular and pathophysiological factors, such as
chronic inflammation and associated oxidative stress and endothelial cell dysfunction,
pro-coagulatory status, uremic toxins and uremic lipids, progressive vascular calcification,
and alterations in the regulation of the renin–angiotensin–aldosterone system (RAAS) and
sympathetic activation cause an increased cardiovascular risk. Conclusions: Understand ing the complex disease mechanisms between CKD and elevated cardiovascular risk might
contribute to optimizing individual patients’ risk stratification and result in individualized
diagnostic and treatment strategies via appropriate clinical biomarker application and
individualized anti-inflammatory approaches
Textual user profiles for search-based recommendation
Get PDFPersonalization plays a central role in enhancing users’ online experiences by helping them navigate vast amounts of data across various applications and services. One realistic and understudied use case is search-based recommendation, which aims to integrate personalized recommendations with situational queries, reflecting users’ current intent. User profiling is a key component of personalized search and recommendations, and it is becoming increasingly important due to the growing availability of personal data generated through users’ online activities. Unlike user models based on clicks and interaction logs, textual profiles improve users’ understanding of the personalization process, thereby increasing trust and supporting transparency and scrutability. User-generated text—such as reviews, surveys, social media posts, and chats—offers nuanced insights into user interests and preferences, but it comes with complexity due to varied style and noisiness. Utilizing alternative data sources for profiling in the context of search-based recommendation presents unique challenges, including: ensuring transparency and scrutability, addressing data sparsity and long-tail users, distilling valuable signals from noisy user-generated data, determining the extent of personalization achievable with different profiles, and overcoming the lack of publicly available data for search-based recommendation and alternative profiling sources. This dissertation addresses these challenges by the following contributions. The proposed methods are evaluated using a recommender system evaluation setup tailored to search-based recommendation, leveraging user studies and simulations where appropriate. • Sparse and Scrutable User Profiles. We first make the case for using concise, questionnaire-based user profiles for personalization, which are captured from short questionnaires filled out by users. These profiles are an ideal starting point to investigate the viability of small profiles for personalization, as they are directly expressed by the end-user and contain minimal errors. Such profiles are inherently scrutable, given that their underlying source is a questionnaire. Our experiments, which include collecting user data in the form of questionnaires and judgments of query-item pairs, demonstrate the effectiveness of concise user profiles for search-based recommendation. • Chat-based User Profiles. We propose tapping into a novel source for user profiling—user-to-user conversations—and leveraging such implicit signals for personalization. While chats as user profiles are less interpretable than questionnaires, they are still more comprehensible than non-textual sources, such as user click logs. We study the extent of personalization performance by comparing concise questionnaire-based profiles with richer chat-based profiles for the same users. Our extensive multi-stage user study, which collects chat data in addition to questionnaires and assessments, shows the improved performance of personalization results using both profiling sources over non-personalized results. • Concise User Profiles from Review Texts. We introduce an approach for constructing concise profiles from long and noisy review texts, combining the best of the previously researched settings by automatically constructing user profiles. This eliminates the need for users to manually fill out profiles while ensuring that the profiles remain concise, allowing users to understand and scrutinize them. We propose several methods for profile construction, including extracting informative cues using language statistics and generating profiles using large language models. Additionally, we propose soft-labeling techniques to address the lack of explicitly labeled negative data for training the recommender model. Extensive experiments compare several user profiling approaches and demonstrate that selecting informative text snippets and filtering out noise leads to better personalization performance.Personalisierung spielt eine zentrale Rolle bei der Verbesserung digitaler Nutzererlebnisse, indem sie dabei hilft, sich in der Vielzahl an Informationen innerhalb verschiedenster Anwendungen und Dienste zurechtzufinden. Ein realistisches und bislang wenig erforschtes Szenario stellt die suchbasierte Empfehlung dar. Ziel ist es, personalisierte Empfehlungen mit situativen Suchanfragen zu verknüpfen und dadurch die aktuelle Nutzerintention abzubilden. Die Erstellung aussagekräftiger Nutzerprofile bildet dabei ein zentrales Element personalisierter Such- und Empfehlungsdienste – insbesondere angesichts der zunehmenden Verfügbarkeit persönlicher Daten, die durch Online-Aktivitäten generiert werden. Im Gegensatz zu Interaktionsdaten wie Klicks und Protokollen bieten textuelle Nutzerprofile ein tieferes Verständnis des Personalisierungsprozesses, stärken das Vertrauen der Nutzenden und fördern Transparenz sowie Nachvollziehbarkeit. Nutzergenerierte Texte – beispielsweise Rezensionen, Umfrageantworten, Social-Media-Beiträge oder Chats – ermöglichen differenzierte Einblicke in Interessen und Präferenzen, stellen jedoch aufgrund ihres variierenden Stils und hoher Rauschanteile auch besondere Herausforderungen dar. Die Nutzung solcher alternativer Datenquellen zur Profilerstellung, im Kontext suchbasierter Empfehlungen, wirft eine Reihe spezifischer Herausforderungen auf: die Sicherstellung von Transparenz und Nachvollziehbarkeit, der Umgang mit Datenknappheit und Long-Tail-Nutzenden, die Extraktion relevanter Signale aus verrauschten Textdaten, die Abschätzung des erreichbaren Personalisierungsgrads unterschiedlicher Profiltypen sowie der Mangel an öffentlich verfügbaren Daten für diesen speziellen Anwendungsfall. Diese Dissertation adressiert diese Herausforderungen mit folgenden Beiträgen. Unsere Ansätze werden im Rahmen eines speziell für suchbasierte Empfehlungen konzipierten Evaluations-Setups für Empfehlungsdienste validiert – unter Einbeziehung von Nutzerstudien und Simulationen, wann immer sinnvoll. Spärliche und nachvollziehbare Nutzerprofile. Wir argumentieren für den Einsatz kompakter, fragebogenbasierter Profile, die direkt von den Nutzenden über kurze Fragebögen bereitgestellt werden. Diese Profile eignen sich ideal, um das Potenzial kleiner, aber ausdrucksstarker Profile für die Personalisierung zu untersuchen, da sie direkt vom Endnutzenden stammen und kaum fehlerbehaftet sind. Ihre Herkunft aus standardisierten Fragebögen macht sie zudem von Natur aus nachvollziehbar. Unsere Experimente – einschließlich der Erhebung von Fragebogendaten sowie der Bewertung von Suche-Empfehlung-Paaren – belegen die Effektivität dieser Profilform im Kontext suchbasierter Empfehlungen. Chat-basierte Nutzerprofile. Wir schlagen vor, Nutzer-zu-Nutzer-Gespräche als neuartige Quelle impliziter Signale für die Profilerstellung zu erschließen. Auch wenn Chatverläufe weniger unmittelbar interpretierbar sind als Fragebögen, bieten sie dennoch mehr Transparenz als nicht-textuelle Quellen wie Klickprotokolle. Wir analysieren das Personalisierungspotenzial, indem wir kompakte, fragebogenbasierte Profile mit umfangreicheren, chatbasierten Profilen derselben Nutzenden vergleichen. Eine umfassende, mehrstufige Nutzerstudie, in der sowohl Chatdaten als auch Fragebögen und Bewertungen erhoben werden, zeigt eine deutliche Steigerung der Personalisierungsleistung bei Kombination beider Profilierungsquellen gegenüber nicht-personalisierten Empfehlungen. Kompakte Nutzerprofile aus Rezensionstexten. Wir präsentieren einen Ansatz zur automatisierten Erstellung kompakter Nutzerprofile aus langen und verrauschten Rezensionstexten. Dieser Ansatz vereint die Vorteile der zuvor untersuchten Szenarien und ermöglicht eine Profilerstellung ohne aktiven Nutzereingriff – bei gleichzeitig hoher Nachvollziehbarkeit. Wir entwickeln mehrere Verfahren zur Profilerstellung, darunter sprachstatistische Methoden zur Merkmalsextraktion sowie generative Ansätze unter Einsatz großer Sprachmodelle. Ergänzend führen wir Soft-Labeling-Techniken ein, um das Fehlen explizit negativer Trainingsbeispiele im Empfehlungsdienst zu kompensieren. Unsere umfassenden Experimente zeigen, dass die gezielte Auswahl informativer Textsegmente und das Herausfiltern irrelevanter Inhalte die Personalisierungsqualität deutlich verbessern
Immunologische Charakterisierung von Pleuraergüssen pädiatrischer Patienten nach kardiochirurgischer Operation
Get PDFPleuraergüsse sind definiert als eine pathologische Ansammlung von Flüssigkeit in der
Pleurahöhle. Sie können als Komplikation nach kardiochirurgischen Operationen pädiatrischer
Patienten auftreten und verschlechtern das klinische Outcome. Die Entstehung von
Pleuraergüssen ist assoziiert mit systemischen immunologischen Veränderungen, die in Folge
kardiochirurgischer Operationen auftreten. Jedoch fehlen bis dato grundlegende
Informationen sowohl über Charakteristika lokaler Immunreaktionen in Pleuraergüssen
als auch deren Zusammenhang mit systemischen Immunreaktionen im Blut.
Folglich wurde in vorliegender Arbeit pädiatrischen Patienten bei Vorhandensein eines
Pleuraergusses nach kardiochirurgischer Operation bei angeborenem Herzfehler simultan je
eine Blut- und Pleurapunktatprobe entnommen. Daraufhin wurden in beiden Bioproben sich
ergänzende immunologische Analysen auf Zell-, Protein- und Genexpressionsebene
durchgeführt: Mittels Durchflusszytometrie wurden 37 Leukozytensubpopulationen detektiert,
Multiplex-Immunoassays dienten der Quantifizierung von 12 Zytokinen und mittels quantitativer
real-time Polymerasekettenreaktion wurde die Expressionsstärke von 5 Genen untersucht.
Insgesamt wurden Blut- und Pleurapunktatproben von 30 Kindern mit einem medianen Alter
von 22 Monaten akquiriert. Zunächst erfolgte die Etablierung einer Methode zur Aufarbeitung
von Pleurapunktatproben, die eine Grundvoraussetzung für anschließende immunologische
Analysen darstellte. Daraufhin konnten Subpopulationen von T-Zellen, B-Zellen, Natürlichen
Killerzellen und Monozyten in korrespondierenden Blut- und Pleurapunktatproben
nachgewiesen werden. Der Fokus lag dabei auf der Analyse von T-Zellen und es konnten
signifikante Erhöhungen von T-Helferzellen Typ 1 und T-Helferzellen Typ 17 in
Pleurapunktatproben gegenüber Blutproben festgestellt werden. Ein ebensolcher Trend
konnte bei Gedächtnis Effektor T-Helferzellen, Gedächtnis Effektor Zytotoxischen T-Zellen und
doppelt-negativen T-Zellen beobachtet werden. Zudem konnten proinflammatorische Zytokine
wie TNF, IL-6 und IL-8 in Pleurapunktatproben in signifikant höheren Konzentrationen als in
Blutproben detektiert werden. Gleichzeitig lag auch eine antiinflammatorische Komponente in
Pleurapunktatproben in Form von IL-4, IL-10, IL-13 und Regulatorischen T-Zellen vor.
Zusätzlich deutete eine Analyse klinischer Patientendaten auf eine Assoziation des
Patientenalters und der Verwendung einer Herz-Lungen-Maschine mit immunologischen
Charakteristika von Pleuraergüssen hin.
Die vorliegende Arbeit stellt immunologische Charakteristika von Pleuraergüssen dar, die
sowohl auf lokale Immunreaktionen hindeuten als auch einen Zusammenhang mit der
systemischen Immunantwort nahelegen. Die hier gewonnenen Erkenntnisse dienen primär
dem grundlegenden Verständnis der Immunologie von Pleuraergüssen pädiatrischer
Patienten. Darauf aufbauend könnten zukünftige Verbesserungen in der Diagnostik und
Therapie von Pleuraergüssen erzielt werden.Pleural effusions are defined as pathological accumulations of fluid in the pleural cavity. They
can occur as a complication after cardiac surgery in pediatric patients and worsen the clinical
outcome. The development of pleural effusions is associated with systemic immunological
changes that occur as a result of cardiac surgery. However, basic information on both the
characteristics of local immune reactions in pleural effusions and their connection with
systemic immune reactions in the blood is still lacking.
Consequently, in the present study, pediatric patients with pleural effusion after cardiac surgery
for congenital heart disease underwent simultaneous blood and pleural effusion sampling.
Both specimens were subjected to complementary immunological analyses at the cellular,
protein and gene expression levels: Flow cytometry was used to detect 37 leukocyte
subpopulations, multiplex immunoassays were used to quantify 12 cytokines and real-time
polymerase chain reaction was used to investigate the expression levels of 5 genes.
In total, blood and pleural effusion samples were acquired from 30 children with a median age
of 22 months. Initially, a method for processing pleural effusion samples was established,
which was a fundamental requirement for subsequent immunological analyses. Then
subpopulations of T cells, B cells, natural killer cells and monocytes were detected in
corresponding blood and pleural effusion samples. The focus was on the analysis of T cells
and significant increases in T helper cells type 1 and T helper cells type 17 were found in
pleural effusion samples compared to blood samples. A similar trend was observed for
memory effector T helper cells, memory effector cytotoxic T cells and double-negative T cells.
In addition, pro-inflammatory cytokines such as TNF, IL-6 and IL-8 were detected in
significantly higher concentrations in pleural effusion samples than in blood samples.
Simultaneously, an anti-inflammatory component was also present in pleural effusion samples,
represented by IL-4, IL-10, IL-13 and regulatory T cells. Moreover, an analysis of patient data
indicated an association of patient age and use of cardiopulmonary bypass with immunologic
characteristics of pleural effusions.
The present study describes immunological characteristics of pleural effusions that indicate
both local immune reactions and suggest a connection with the systemic immune response.
The findings primarily serve to enhance the fundamental understanding of the immunology of
pleural effusions in pediatric patients. Based on this, future improvements in the diagnosis and
treatment of pleural effusions could be achieved