Scientific publications of the Saarland University
Not a member yet
14321 research outputs found
Sort by
Increased sensitivity of primary aniridia limbal stromal cells to travoprost, leading to elevated migration and MMP-9 protein levels, in vitro
Get PDFPurpose
In congenital aniridia, not only limbal epithelial cells but also limbal stromal cells may contribute to the development of aniridia associated keratopathy (AAK). Secondary glaucoma affects 50–75% of patients with congenital aniridia, and prostaglandin analogs are commonly used for conservative treatment. This study aimed to explore the effect of travoprost on corneal limbal stromal cells from healthy (LSCs) and congenital aniridia subjects (AN-LSCs), in vitro.
Materials and methods
Cells were extracted from aniridia (AN-LSCs) (n=7) and healthy donors (LSCs) (n=7). In culture, the cells were treated with travoprost at concentrations ranging from 0.039–40 μg/mL for 20 minutes. Cell viability, proliferation and migration were determined to assess the effect of travoprost on AN-LSCs and LSCs. Analysis of inflammation-, retinoic acid signaling-, and apoptosis-related genes and proteins was performed using qPCR, Western blot, and ELISA. One-way ANOVA was used to analyze cell viability and proliferation. The Mann–Whitney test was applied to compare between-group differences, while the Friedman test was used to assess within-group differences.
Results
Both in LSCs and AN-LSCs, travoprost treatment at 0.078 μg/mL and higher concentrations significantly reduced cell viability (p≤0.033; p<0.001) and proliferation decreased both in LSCs and AN-LSCs at 40 μg/mL travoprost concentration (p=0.006; p=0.002). At 6 and 12 hours, 0.313 μg/mL travoprost significantly increased the migration rate of AN-LSCs (p=0.021; p=0.021). AN-LSCs displayed lower PAX6 and JNK (MAPK8) mRNA (p<0.001) but higher MMP-3, MMP-9, ADH7, FABP5 and VEGFA mRNA levels (p≤0.037) than LSCs. PTGFR and JNK mRNA levels, MMP9 and ADH7 protein levels increased significantly in AN-LSCs after 0.313 μg/mL travoprost treatment (p≤0.039), while NF-κB and ADH7 protein levels decreased significantly in LSCs using 0.313 μg/mL travoprost (p=0.039; p<0.001).
Conclusions
Travoprost may affect viability, proliferation, and migration of both LSCs and AN-LSCs, with AN-LSCs exhibiting greater sensitivity than LSCs. Additionally, travoprost may regulate MMP-9 expression in AN-LSCs via the JNK signaling pathway. Furthermore, in AN-LSCs, travoprost treatment does not lead to a decrease in NF-κB and ADH7 protein levels
Altered Bcl-2/Caspase signaling and hypoxia-induced apoptosis in primary human aniridia limbal stromal cells, in CoCl2 mediated hypoxic stress, in vitro
Get PDFPurpose
The aim of this study was to investigate apoptosis in primary aniridia limbal stromal cells (LSCs) and to assess changes in the expression of genes and proteins associated with the apoptotic pathway in response to cobalt chloride (CoCl2)-induced hypoxic stress, in vitro.
Methods
Primary human limbal stromal cells were isolated from the limbal region of both aniridia (AN-LSCs; n = 8) and healthy (LSCs; n = 8) donors. The cells were treated with 0 µM, 50 µM, and 75 µM CoCl2 for 48 hours. Apoptosis in each group was assessed by Flow cytometry (FC). The expression levels of apoptosis-related genes, including CASP 3/7/8/9/10, BCL2, BID, BAX, CDKN1A (p21), CDKN1B (p27), TNFα, XIAP, and BIRC5 (Survivin), were measured by qPCR. Protein level of these markers was analyzed by FC. TNFα protein expression in the supernatant was quantified using ELISA.
Results
Flow cytometry analysis revealed a significantly higher apoptosis rate in AN-LSCs compared to LSCs (p < 0.0001). In AN-LSCs, treatment with 75 µM CoCl₂ further increased the apoptosis rate compared to untreated AN-LSCs (p = 0.047). BCL2 mRNA levels (p = 0.0291), Caspase-8 (p = 0.0341), Caspase-10 (p = 0.0085), Bcl-2 (p = 0.0014), XIAP (p = 0.0003) and Survivin (p = 0.0074) protein levels were significantly higher in LSCs than in AN-LSCs. Conversely, Caspase-3 (p = 0.0366), Caspase-9 (p = 0.0354), p21 (p = 0.0003), and p27 (p = 0.0164) protein levels were significantly higher in AN-LSCs than in LSCs. In LSCs, exposure to 75 µM CoCl₂ led to a reduction in BCL2 mRNA (p = 0.0102) and protein levels (p = 0.0484), accompanied by an increase in CDKN1B mRNA level (p = 0.0265). In AN-LSCs, 75 µM CoCl₂ treatment resulted in a decrease in CASP3 (p = 0.049), CASP7 (p = 0.041) and BCL2 (p = 0.0218) mRNA and Bcl-2 protein levels (p = 0.0405) and an increase of TNF-α protein levels in the cell culture supernatant (p = 0.0251).
Conclusions
The apoptosis rate of LSCs from patients with congenital aniridia is higher than that of the control group, accompanied by alterations in multiple apoptosis-related markers. Additionally, CoCl₂-induced hypoxic stress further increases apoptosis in AN-LSCs and leads to changes in the expression of Caspase 3, Caspase 7, Bcl-2, and CDKN1B (p27). Further research is needed to elucidate the potential therapeutic targets in AAK, with the aim of preventing or slowing the progression of aniridia-associated keratopathy
Domain shifts in industrial condition monitoring: a comparative analysis of automated machine learning models
Get PDFSelecting an appropriate model for industrial condition monitoring is challenging due to various factors. Typically, industrial datasets are small and lack statistical independence because experimental coverage of all possible operational variations is costly and sometimes practically impossible. Consequently, the resulting domain shifts pose a significant challenge. Although deep learning (DL) methods have frequently been regarded as the primary and optimal choice in many applications, they often lack major success factors in condition monitoring tasks. In this study, we benchmark the robustness of typical DL architectures against classical feature extraction and selection followed by classification (FESC) methods under domain shifts commonly encountered in industrial condition monitoring. Both DL and FESC methods are employed within an automated machine learning framework. We benchmarked these methods on seven publicly available datasets, and to simulate domain shifts, we employed leave-one-group-out validation on those datasets. Our experiments demonstrate high accuracy across all tested models for random K-fold cross-validation. However, the overall performance significantly decreases when faced with domain shifts, such as transferring the trained model from one machine to another. In four out of seven datasets, FESC methods showed better results in the presence of domain shifts. Furthermore, we also show that FESC methods are easier to interpret than DL methods. Finally, our results suggest that deep neural networks are not universally preferred over classical, low-capacity models for such tasks, as typically only a limited number of features from the input signal are needed
Isolation and characterization of myxobacteria from underexplored habitats as source of new anti-infectives
No full textMyxobacteria are renowned for their capability to produce structurally diverse natural products with a wide range of biological activities. In this study, myxobacterial strains were isolated from ecologically diverse and underexplored habitats in Nepal and Germany. A total of 105 myxobacteria were isolated—40 strains were from Nepal’s high-altitude mountains and 65 were from Saarland, Germany. Four Nepalese isolates were identified as novel Vitiosangium species through polyphasic characterization. Interestingly, strain MCy14032 appears to represent a new species (Vitiosangium nepalensis sp. nov.) and was discovered to produce a novel compound family called cyferinic acids. On the other hand, strain MCy13507 became an interesting isolate from Saarland to represent a novel species, proposed as Myxococcus saraviensis sp. nov. Furthermore, the characterization of HIPS in-house isolates as represented by strains MNa13366 and MSr11624 has demonstrated potential for natural product discovery. Strain MNa13366, a representative of novel marine myxobacteria, was shown to produce an unusual enhygrolide-like compound family. Polyphasic characterization in strain MSr11624 supports the initial proposal that it represents a new myxobacterial suborder with untapped biosynthetic potential. Taken together, these findings underscore that underexplored habitats remain an outstanding source of novel myxobacteria with capacity to produce new secondary metabolites.Myxobakterien sind bekannt für ihre Fähigkeit, Naturstoffe mit unterschiedlichen Strukturen und einer großen Bandbreite an biologischen Aktivitäten zu produzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden mehrere Myxobakterien-Stämme aus verschiedenen ökologischen und wenig erforschten Habitaten in Nepal und Deutschland isoliert. Von den insgesamt 105 Isolaten stammen 40 aus dem Gebirge Nepals und 65 aus dem Saarland, Deutschland. Mittels polyphasischer Charakterisierung wurden vier der nepalesischen Stämme als neue Arten der Gattung Vitiosangium identifiziert. Besonders interessant erscheint der Stamm MCy14032 als Repräsentant einer neuen Art (Vitiosangium nepalensis sp. nov.), der eine neue Stofffamilie, die sogenannten Cyferinsäuren, produziert. Außerdem scheint der aus einer saarländischen Probe isolierter Stamm MCy13507 eine neue Art innerhalb der Gattung Myxococcus, vorgeschlagen als Myxococcus saraviensis sp. nov., darzustellen. Des Weiteren verdeutlichte die Charakterisierung von HIPS-internen Isolaten, in diesem Fall der Stämme MNa13366 und MSr11624, deren Potential für die Entdeckung von Naturstoffen. Für den neuen marinen Myxobakterien-Stamm MNa13366 konnte die Produktion einer ungewöhnlichen enhygrolid-ähnlichen Stofffamilie gezeigt werden. Die polyphasische Charakterisierung des Stammes MSr11624 wiederum unterstützt die initiale Hypothese, dass es sich hierbei um eine neue Unterordnung der Myxobakterien mit bisher unerschlossenem biosynthetischen Potential handelt. Die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse unterstreichen insgesamt die weiterhin große Relevanz wenig erforschter Habitate als Quelle für neuartige Myxobakterien und deren Potential für die Produktion neuer Sekundärmetabolite
Occupational Health and Labor Unions
Get PDFThe resurgence of labor unions in the U.S., evidenced by recent unionization successes across various industries, reflects a broader revival of organized labor's role in workplace advocacy. These developments counter a long-term decline in union membership, with global efforts also seeing modest gains. As is demonstrated in this series of contributions, labor unions remain critical in promoting occupational health and safety, mitigating workplace hazards, and addressing psychosocial risks such as stress and harassment. Historically, unions have shaped labor standards and influenced the development of safety regulations. Today, they contribute to broader societal benefits, including democratic participation, workplace well-being, and public health innovation. Despite their significant contributions, unions face challenges from globalization, technological changes, the rise of non-standard work arrangements, and political polarization. Despite the critical role unions play in occupational health and organizations more generally, organizational scientists have paid relatively little attention to unions. In response, this series of contributions highlights the need for renewed scholarly attention, particularly in industrial-organizational psychology, to support unions in safeguarding workers' rights and well-being
Power in plurality voting games
Get PDFSimple games in partition function form are used to model voting situations where a coalition being winning or losing might depend on the way players outside that coalition organize themselves. Such a game is called a plurality voting game if in every partition there is at least one winning coalition. In the present paper, we introduce an equal impact power index for this class of voting games and provide an axiomatic characterization. This power index is based on equal weight for every partition, equal weight for every winning coalition in a partition, and equal weight for each player in a winning coalition. Since some of the axioms we develop are conditioned on the power impact of losing coalitions becoming winning in a partition, our characterization heavily depends on a new result showing the existence of such elementary transitions between plurality voting games in terms of single embedded winning coalitions. The axioms restrict then the impact of such elementary transitions on the power of different types of players
Simply interpolating and Carleson sequences for Hardy spaces in the polydisc
Get PDFAbstract
We study the relation between simply and universally interpolating sequences for the
holomorphic Hardy spaces H p(Dd ) on the polydisc. In dimension d = 1 a sequence
is simply interpolating if and only if it is universally interpolating, due to a classical
theorem of Shapiro and Shields. In dimension d ≥ 2, Amar showed that Shapiro
and Shields’ theorem holds for H p(Dd ) when p ≥ 4. In contrast, we show that if
1 ≤ p ≤ 2 there exist simply interpolating sequences which are not universally
interpolating
Erarbeitung und Erprobung curricularer Grundlagen sowie eines Konzepts zur Förderung der Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung im Rahmen der Fahrausbildung in Deutschland
Get PDFIn vielen Ländern stellt die Förderung von Kompetenzen zur Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung ein Schwerpunktthema der Fahrausbildung dar. In Deutschland hingegen wird der Ausbau entsprechender Ausbildungsinhalte zwar seit mehr als fünf Jahrzehnten von Wissenschaftlern und Fachpraktikern eingefordert; ihre systematische Integration in die rechtlichen und pädagogischen Steuerungsgrundlagen der Ausbildung steht aber bis heute aus. Dies gilt, obwohl Defizite im Bereich der Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung einen engen Zusammenhang zum hohen Unfallrisiko von Fahranfängern aufweisen (z. B. Drummond, 2000; Horswill, Hill & Wetton, 2015). Im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit wurden die im nationalen und internationalen Raum vorhandenen Konzepte zur Vermittlung von Kompetenzen zur Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung umfassend analysiert. Dabei wurden auch vorhandene Wirksamkeitsbefunde beleuchtet. Aufbauend auf den Analyseergebnissen wurde dann ein wissenschaftlich begründetes, niedrigschwelliges Konzept für eine optimierte Vermittlung von Kompetenzen zur Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung in der deutschen Fahrausbildung ausgearbeitet. Dieses Ausbildungskonzept beinhaltet zwei Theorielektionen, die nach den Prinzipien zeitgemäßer Erwachsenenbildung konzipiert und unter Verwendung innovativer, interaktiver Medien didaktisch aufbereitet wurden. Während die erste Lektion auf das Kennenlernen der Gefahren im Straßenverkehr sowie die Vermittlung von Strategien zur Verkehrsbeobachtung, Gefahrenbewertung und Gefahrenvermeidung fokussiert, richtet sich die zweite Lektion auf die Kompetenzdefizite von Fahranfängern und jungen Fahrern sowie regionale Unfallhäufungsstrecken. Beide Lektionen sind nicht zusätzlich zur herkömmlichen Fahrausbildung vorgesehen, sondern ersetzen – die rechtlich zulässigen Gestaltungsspielräume von Fahrlehrern aufgreifend – Inhalte des bestehenden Inhaltskanons der Fahrausbildung. Im Hinblick auf die Fahrpraktische Ausbildung beinhaltet das Ausbildungskonzept zudem Checklisten zum gezielten Training der Verkehrsbeobachtung sowie Leitfäden zum praktischen Befahren von Unfallhäufungsstrecken. Das Ausbildungskonzept wurde im Rahmen einer Feldstudie erprobt, um Schlussfolgerungen im Hinblick auf seine Lern- und Sicherheitswirksamkeit ableiten zu können. Dabei wurden die Leistungen von Fahrschülern, die mit Hilfe des Konzepts ausgebildet wurden (Experimentalgruppe; n = 158), den Leistungen von Fahrschülern gegenübergestellt, die eine herkömmliche Ausbildung durchlaufen haben (Kontrollgruppe; n = 160). Als Erhebungsinstrumente kamen (1) ein Wissenstest über fahranfänger- und jugendtypische Kompetenzdefizite und Unfallursachen, (2) ein Wissenstest über die Gefahren des Straßenverkehrs, (3) ein eigens entwickelter Verkehrswahrnehmungstest mit drei verschiedenen interaktiven Aufgabentypen sowie (4) eine Kompetenzeinschätzung durch einen amtlich anerkannten Sachverständigen oder Prüfer im Rahmen der Praktischen Fahrerlaubnisprüfung zum Einsatz. Zudem wurden die Fahrschüler beider Untersuchungsgruppen (5) in den ersten neun Monaten nach dem Fahrerlaubniserwerb begleitet und mittels Online-Befragungen drei Mal zu ihrem Unsicherheitsempfinden, ihren erlebten kritischen Situationen im Straßenverkehr sowie ihren erlebten Beinahe-Unfällen und Unfällen befragt. Im Ergebnis der Untersuchung zeigte sich, dass die Mitglieder der Experimentalgruppe sowohl in den beiden Wissenstests als auch in den drei Aufgabentypen des Verkehrswahrnehmungstests substanzielle Leistungsvorsprünge gegenüber den Kontrollgruppenmitgliedern aufwiesen. Die Befunde sprechen nicht nur für die Lernwirksamkeit der durchgeführten Intervention, sondern zeigen auch deutlich die Defizite der aktuellen Fahrausbildung auf. Sie reihen sich zudem in eine Vielzahl nationaler und internationaler Forschungsarbeiten ein (Überblick s. McDonald et al., 2015, und Prabhakharan et al., 2024), in denen nachgewiesen wurde, dass Kompetenzen zur Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung über lehr-lerntheoretisch fundierte Trainingsmaßnahmen effektiv gefördert werden können. Ein zentraler Mehrwert der vorliegenden Forschungsarbeit besteht dabei im gewählten Untersuchungsdesign, denn die bislang vorliegenden Arbeiten waren vor allem auf Wirksamkeitsüberprüfungen mittels Fahrsimulatoren oder PC-basierten Simulationen ausgerichtet, wohingegen die Auswirkungen von Trainingsmaßnahmen auf das Fahren im Realverkehr sowie die Erforschung langfristiger Maßnahmeneffekte zentrale Forschungsdesiderate darstellen. Auch diesbezüglich sprechen die Untersuchungsbefunde für die Wirksamkeit des Ausbildungskonzepts: So erhöhte die Zugehörigkeit zur Experimentalgruppe die Chance für das Bestehen der Praktischen Fahrerlaubnisprüfung im Vergleich zur Kontrollgruppe um das 3,06-fache. Dabei schlugen sich Leistungsvorteile der Experimentalgruppe gegenüber der Kontrollgruppe in allen fünf Fahrkompetenzbereichen nieder. Darüber hinaus wiesen die Mitglieder der Experimentalgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe über den Zeitraum von neun Monaten nach dem Erwerb ihrer Fahrerlaubnis ein geringeres Unsicherheitsempfinden, eine geringere Häufigkeit kritischer Situationen und eine geringere Häufigkeit von Beinahe-Unfällen auf. Trotz des in beiden Untersuchungsgruppen über die neun Monate hinweg zu beobachtenden deutlichen Kompetenzzuwachses aufgrund zunehmender fahrpraktischer Erfahrungen blieben die Gruppenunterschiede stabil. Damit bestätigt die Untersuchung die Nachhaltigkeit der Effekte des Ausbildungskonzepts, wobei sich die Effekte in einem Zeitraum manifestieren, der durch ein erhebliches Unfallrisiko geprägt ist. In der Gesamtschau verdeutlicht die vorliegende Forschungsarbeit, dass in der Förderung von Kompetenzen zur Verkehrswahrnehmung und Gefahrenvermeidung ein wirksamer, bislang nicht ausgeschöpfter Hebel zur Erhöhung der Verkehrssicherheit von Fahranfängern zu finden ist. Demnach gilt es, die seit fünfzig Jahren formulierten Forderungen nach einer stärkeren Berücksichtigung diesbezüglicher Inhalte in der Fahrausbildung nun endlich konsequent in die Ausbildungspraxis zu überführen. Eine weitere Verzögerung erscheint dabei weder fachlich zu begründen noch verkehrspolitisch zu verantworten
Faster, higher, easier: Toward a systematic study of parameterized vertex and edge selection problems
Get PDFWe consider the decision and counting versions of the two problem families Λ-Factor and (σ,ρ)-DomSet which generalize Matching, Dominating Set, and Independent Set for suitable choices of sets Λ, σ, and ρ of non-negative integers. For Λ-Factor, for a given graph G, the goal is to find a set of edges S ⊆ E(G) such that, for every vertex v, the number of incident edges from S is contained in Λ. For (σ,ρ)-DomSet, for a given graph G, the goal is to find a set of vertices S ⊆ V(G) such that, for every vertex in S, the number of adjacent vertices in S is contained in σ and, for every vertex not contained in S, the number of adjacent vertices in S is contained in ρ. We restrict ourselves to the cases when Λ, σ, and ρ are finite or cofinite and prove efficient algorithms for the two problem families parameterized by treewidth. We complement these algorithmic results by conditional lower bounds, which are based on a variant of the Strong Exponential-Time Hypothesis, to prove that the algorithms are optimal in most cases. When the cofinite sets exclude only few degrees, we additionally parameterize by the number of forbidden values and provide improved algorithmic results. We extend the general algorithms to the counting versions and provide matching lower bounds for this setting.In dieser Arbeit betrachten wir die Entschiedungs- und Zählvarianten von Λ-Factor und (σ,ρ)-DomSet. Abhängig von den Mengen Λ, σ und ρ von nicht-negativen Zahlen, erfassen wir damit unter anderem Matching, Independent Set oder Dominating Set. Das Ziel von Λ-Factor ist, für einen gegebenen Graphen G eine Kantenmenge S ⊆ E(G) zu finden, sodass für jeden Knoten v die Anzahl der angrenzenden Kanten in S in Λ liegt. Das Ziel von (σ,ρ)-DomSet ist, für einen gegebenen Graphen G eine Knotenmenge S ⊆ V(G) zu finden, sodass für jeden Knoten v in S die Zahl der Nachbarn in S in σ liegt und für jeden Knoten v, der nicht in S liegt, die Zahl der Nachbarn in S in ρ liegt. Wenn die Mengen Λ, σ und ρ oder ihre Komplemente zu ℕ endlich sind, geben wir durch eine Parametrisierung anhand der Baumweite (treewidth) effiziente Algorithmen für beide obigen Problemfamilien an. Mit bedingten unteren Schranken basierend auf einer Variante der Starken Exponentialzeit Hypothese (SETH) beweisen wir, dass unsere Programme annähernd optimal sind. Wenn extrem wenige Grade verboten sind, parametrisieren wir (zusätzlich zur Baumweite) anhand dieser Zahl und ermöglichen so einen deutlich besseren Algorithmus. Wir erweitern die Beweise auf die Zählvarianten der betrachteten Probleme und zeigen, dass die Algorithmen in diese Fällen optimal (in Abhängigkeit von der Baumweite) sind
Therapeutic strategies targeting synovial cells to treat osteoarthritis
Get PDFOsteoarthritis is a chronic degenerative joint disorder that significantly impairs the quality of life of millions of patients and for which there is no reliable cure to date, showing the crucial need for new, effective treatments capable of alleviating this disease. Numerous studies have evidenced the critical roles played by synovial cells during the progression of the disease, including synovial macrophages and synovial fibroblasts. In response to the altered osteoarthritic environment, synovial macrophages undergo polarization towards a pro-inflammatory M1 phenotype with the secretion of inflammatory mediators and cartilage-degrading enzymes (versus an anti-inflammatory M2 phenotype) while synovial fibroblasts become inappropriately activated, producing inflammatory mediators and undergoing abnormal cell proliferation and migration that contribute to synovial fibrosis, aggravate inflammation, and promote angiogenesis, all exacerbating the disease. Regulating the polarization of synovial macrophages and preventing the abnormal activation of synovial fibroblasts may therefore provide adapted strategies to counteract the progression of osteoarthritis. This review recapitulates the roles of synovial cells in the disease and describes the potential of classical and more highly innovative treatments to target synovial cells in vivo as a means to manage the progression of osteoarthritis