Gutenberg Open Science (Univ. Mainz)
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Two different perspectives on heatwaves within the Lagrangian framework
Get PDFAlthough heatwaves are one of the most dangerous types of weather-related hazards, their underlying mechanisms are not yet sufficiently understood. In particular, there is still no scientific consensus about the relative importance of the three key processes: horizontal temperature transport, subsidence accompanied by adiabatic heating, and diabatic heating. The current study quantifies these processes using an Eulerian method based on tracer advection, which allows one to extract Lagrangian information. For each grid point at any time, the method yields a decomposition of temperature anomalies into the aforementioned processes, complemented by the contribution of a pre-existing anomaly. Two different approaches for this decomposition are employed. The first approach is based on the full fields of the respective terms and has been established in prior research. In contrast, the second approach is based on the anomaly fields of the respective terms, i.e. deviations from their corresponding climatologies, and
Thrombotische Mikroangiopathien, speziell die thrombotisch thrombozytopenische Purpura und die Metalloprotease ADAMTS13
Get PDFIm Rahmen dieser Habilitationsschrift wurde der Krankheitsverlauf der iTTP am damals größten in Deutschland existierenden Patientenkollektiv in retrospektiven und prospektiven Studien untersucht.
Kernergebnisse unserer Studien sind:
Die iTTP ist keine rein akute Erkrankung, sondern eine chronische Erkrankung mit potentiell schweren Langzeitfolgen.
Patienten sind nachhaltig in ihrem Leben belastet und eingeschränkt. Folglich bedürfen sie neben der Akutbehandlung einer längerfristigen Nachsorge. Vor allem leiden die Patienten unter zum Teil schweren Depressionen und Angstzuständen. Darüber hinaus weisen iTTP-Patienten eine verminderte kognitive Leistungsfähigkeit gegenüber Gesunden auf, deren Ausmaß signifikant mit der Schwere der Depression korreliert. Interessanterweise ist kein Zusammenhang zwischen der Entwicklung von Depressionen und der Schwere sowie der Anzahl der akuten Schübe nachweisbar. Des Weiteren ist die Resilienz der iTTP-Patienten geringer ausgeprägt als die von Gesunden und die Lebensqualität, sowie die Lebenseinstellung, nachhaltig schlechter.
Retrospektiv wie prospektiv wurde die Pathophysiologie der iTTP verfolgt.
Die Studiendaten beweisen, dass ein akuter iTTP Schub zwingend mit einem massiven Abfall bzw. einer deutlich verminderten ADAMTS13-Aktivität (<10%) einhergeht. Allerdings ist auch ersichtlich, dass Patienten mit konstant niedrigem ADAMTS13 nicht zwingend einen Schub erleiden.
Das Substrat der ADAMTS13, der VWF, welcher in diesem Zusammenhang relativ wenig untersucht ist, muss mehr im Blickpunkt stehen. Im Rahmen der Originalarbeit VI konnte eine neue VWF Multimer Ratio etabliert werden. Das Verhältnis zwischen hochmolekularen zu niedermolekularen VWF Multimeren spiegelt das in vivo bestehende Zusammenspiel zwischen ADAMTS13 und dem VWF wider.
Vor akuten Schüben verschiebt sich der Anteil der VWF Multimeren zu den hochmolekularen, folglich steigt der Quotient an. Zu Beginn des Schubes fällt er deutlich ab, was auf den Verbrauch in den Mikrothromben zurückzuführen ist. Überraschend ist, dass einige Tage bis Wochen vor einem akuten iTTP-Rezidiv eine signifikant höhere VWF MM Ratio nachzuweisen war, als bei den Patienten, die sich in Remission über den ganzen Studienzeitraum befanden, und das unabhängig davon, ob die ADAMTS13-Aktivität 10% lag. Darüber hinaus war die ADAMTS13-Aktivität Tage bis Wochen vor dem akuten Schub nicht zwingend <10%. Die Hypothese, dass Entzündungen einen akuten Schub triggern, da sie die Spaltung des VWF durch ADAMTS13 vermindern, kann in diesem Fall nicht bestätigt werden. Patienten die im Beobachtungszeitraum keine akuten iTTP-Schübe hatten, haben hingegen konstante VWF MM Ratio Werte.
An unserem retrospektiven Patientenkollektiv kann nicht belegt werden, dass sich die Gabe von Rituximab signifikant positiv auf die Schubschwere oder auf die Rückfallrate auswirkt. Allerdings ist ein Trend zu kürzerer Schubdauer und zu weniger Frührezidiven, binnen des ersten Jahres, nach einem akuten Schub, erkennbar.
Die klinische Einteilung der Schübe nach ihrer Schwere ist an retrospektiven Patientenkollektiven etabliert worden und bestätigt die These, dass Initialschübe die schwerwiegendsten Verläufe aufweisen.
Insgesamt sind Männer deutlich seltener von der iTTP betroffen, dafür legen die Daten nahe, dass sie deutlich schwerer an der Erkrankung leiden mit einer signifikant höheren Rückfallrate als Frauen.
Mikrothrombosen, insbesondere im Lungenkreislauf, bei Patienten mit COVID-19, führten zur Hypothese, dass es sich hierbei um eine thrombotische Mikroangiopathie handeln könnte. Wir haben in einem Mainzer Kollektiv keinen Anhaltspunkt dafür gefunden, dass COVID-19 eine klassische thrombotische Mikroangiopathie ist.133 Seiten, Illustrationen, Diagramm
Der Einfluss der Mindful Self-Compassion-Intervention auf die Parameter Depression, subjektives Belastungsgefühl und Angst vor Mitgefühl bei Menschen mit einer Borderline Persönlichkeitsstörung. Eine explorative Pilotstudie
Get PDFXV, 128 Seiten ; Illustrationen, Diagramm
Nuclear migration through ring canals and its role in clonal reproduction in unisexual whiptail lizards Aspidoscelis
No full textAsexual reproduction is often seen as a "dead end" in evolutionary terms. However, parthenogenetic species of whiptail lizards in the genus Aspidoscelis are remarkable in their unique speciation through clonal reproduction. Multiple hybridization events have led to polyploid all-female lineages that maintain high levels of heterozygosity over generations. Adaptations in oogenesis, to produce ploidy-elevated oocytes, enable the production of unreduced eggs in the absence of male fertilization. In this study we present evidence of a series of events that facilitate the migration of whole nuclei through ring canals during Prophase I in Aspidoscelis lizards. This process results in allopolyploid oocytes, which allow for the pairing of identical chromosomes thus enabling the continuation of meiosis. The described observation is a well-known phenomenon in the plant kingdom, known as cytomixis, and can be seen as conserved strategy for clonal reproduction in asexual species. Our investigations into the co-localization patterns of SCP1 and SCP3—two major components of the synaptonemal complex—in pachytene-like and diplotene oocytes provide strong evidence for the necessity of nuclear migration events occurring prior to synapsis in parthenogenetic species with distinct genome compositions. This was confirmed in the diploid A. neomexicanus, triploid A. uniparens, and tetraploid A. townsendae. Furthermore, we demonstrate that in cases of a more “balanced” genome, comprising of two genomes each of the parental species, ploidy elevation is not always necessary. This is evidenced by the presence of non-ploidy-elevated diplotene oocytes in tetraploid Sono. As a consequence, a rare instance of ploidy loss from 4N to 2N within one generation due to the development of a non-elevated oocyte through meiosis was detected. Additionally, we noted chromosome abnormalities in another Sono individual, suggesting a transition from 4N to 3N. We hypothesize that atypical synapsis patterns between similar but non-identical homeologous chromosomes in Sono may result in an unequal distribution of genes or chromosome fragments in this individual. Overall, this study reveals a mechanism of nuclear migration, which allows for identical chromosome pairing in parthenogenetic Aspidoscelis lizards to produce offspring with maintained heterozygosity over generations. Furthermore, the study points out the influence of genome composition for meiosis and offspring.Die asexuelle Fortpflanzung wird oft als eine Sackgasse genetischer Vielfalt in der Evolution angesehen. Parthenogenetische Peitschenschwanzrennechsen der Gattung Aspidoscelis stellen jedoch ein bemerkenswertes Beispiel für die Artbildung durch klonale Fortpflanzung dar. Mehrere Hybridisierungsereignisse haben zu polyploiden reinweiblichen Linien geführt, die über Generationen hinweg ein hohes Maß an Heterozygotie aufrechterhalten. Anpassungen in der Oogenese, führen im Diplotän, zur Produktion von Oozyten mit erhöhter Ploidiestufe, die die Bildung unreduzierter Eizellen in Abwesenheit männlicher Befruchtung ermöglichen. In dieser Studie identifizierten wir eine Abfolge von Ereignissen, die die Migration ganzer Zellkerne durch Ringkanäle während der Prophase I in Aspidoscelis-Arten belegt. Dieser Prozess führt zu allopolyploiden Oozyten, die die Paarung identischer Chromosomen ermöglichen und somit die Fortsetzung der Meiose aufrechterhalten. Die beschriebene Beobachtung ähnelt einem Phänomen aus dem Pflanzenreich, welches als Cytomixis bekannt ist. Somit kann die Migration von Zellkernen als konservierter Mechanismus für klonale Fortpflanzung in asexuellen Arten betrachtet werden. Unsere Untersuchungen fokussierten sich auf die Kolokalisierung der Proteine SCP1 und SCP3, zwei Hauptkomponenten des Synaptonemalen Komplexes (SC), in pachytän-ähnlichen und diplotänen Oozyten. Die beobachteten Muster der Kolokalisierung beider Proteine bestätigten die Notwendigkeit einer Zellkernwanderung, die vor der Synapse in parthenogenetischen Arten mit unterschiedlichen Genomkompositionen stattfinden. Dies wurde in dieser Arbeit bei der diploiden Art A. neomexicanus, der triploiden Art A. uniparens und der tetraploiden Art A. townsendae belegt. Darüber hinaus zeigen wir, dass in Fällen einer ‚ausgewogeneren‘ Genomzusammensetzung, die aus je zwei Genomen von zwei Elternarten besteht, die Verdopplung der Ploidie in Oozyten im Pachytän nicht zwingend erforderlich ist. Das einzigartige Vorkommen diploider Oozyten im Diplotän bei tetraploiden Sono belegt dies. Daraus ergibt sich eine Reduktion der Ploidie von 4N auf 2N in der nachfolgenden Generation. Zudem stellten wir in einem weiteren Sono-Individuum Chromosomenanomalien sowie einen Verlust der Ploidie von 4N auf 3N fest und vermuten, dass atypische Synapsismuster zwischen ähnlichen, aber nicht identischen Chromosomen zu einer ungleichen Verteilung von Genen oder Chromosomenfragmenten geführt haben. Insgesamt zeigt diese Studie den Mechanismus, der die identische Chromosomenpaarung bei parthenogenetischen Aspidoscelis-Arten sichert, um Nachkommen mit erhaltener Ploidie und Heterozygotie zu erzeugen. Zusätzlich wird der Einfluss von Genomzusammensetzung auf die Meiose und die Nachkommenschaft analysiert.83 Seite
Analyse der diastolischen Funktion durch multiparametrische Informationen aus der kardialen Magnetresonanztomografie bei Herzgesunden und Patientinnen und Patienten mit einer myokardialen Hypertrophie
Get PDF83 Seiten ; Illustrationen, Diagramm
Retrieving vertical profiles and tropospheric columns of formaldehyde from global long-term MAX-DOAS measurements
Get PDFIn the presence of elevated abundances of nitrogen oxides (NOx), the photooxidation of volatile organic compounds (VOCs) can result in increased O3 levels. Consequently, the abundances of both NOx and VOCs have to be considered when aiming to model or control O3 abundances. It is therefore indispensable to understand and quantify the sources of VOCs, to characterise their distribution in the atmosphere and to identify chemical transformations they undergo. In this context, ground-based MAX-DOAS measurements at four measurement sites were used in this thesis to establish a consistent long-term data set of HCHO concentration profiles and vertical column densities in different parts of the world covering different climatic zones and environmental conditions. The HCHO data set was complemented by glyoxal, NO2 and aerosol results. To achieve a consistent analysis of the measured data, a comprehensive sensitivity study was performed using both simulated and measured spectra to systematically assess and optimise the DOAS analysis settings of HCHO resulting in improved uniform settings for multiple atmospheric conditions. Here, major improvement was achieved by the use of so-called Pukite terms for NO2 and O3. Further, remaining systematic uncertainties were investigated. Improvements were also made for the analysis settings of the other species, in particular glyoxal (and NO2), and the DOAS retrieval in general. Based on the resulting consistent data set, different sources of HCHO and glyoxal under different environmental conditions were identified by investigating their annual and diurnal cycles (and those of aerosol), their dependencies on air temperature and wind direction as well as vertical concentration profiles, and combining the results of the different species. For ATTO, this was amended by direct comparisons of the results of two instruments installed at 80 m and 298 m from which small-scale concentration gradients were inferred. The results showed that both biogenic and anthropogenic sources play a role at all stations whereby biogenic sources are often dominant. Their relative contributions vary significantly between the different sites and seasons. Furthermore, it was concluded that formation from precursors usually dominates, regardless of whether the precursors are of anthropogenic or biogenic origin. Nevertheless, also direct (anthropogenic) emissions can sometimes significantly contribute to the prevailing HCHO abundances especially during winter at mid-latitudes when biogenic activity is low. The results also showed that in several cases long-range transport or transport from more nearby sources can become important although often local effects dominate the abundances. One of the most evident findings was that HCHO and glyoxal have similar or even common sources but are chemically processed differently in the atmosphere affecting both formation from precursors and degradation. The comparisons of the MAX-DOAS HCHO results to TROPOMI satellite data showed overall reasonable to good agreement between both data sets for all stations.Unter dem Einfluss erhöhter Stickoxidkonzentrationen (NOx) kann die Photooxidation von volatilen organischen Verbindungen (VOCs) zu erhöhten O3 Konzentrationen führen. Folglich müssen sowohl die NOx als auch die VOC Konzentrationen berücksichtigt werden, wenn man O3 Konzentrationen modellieren oder regulieren möchte. Daher ist es unerlässlich, die Quellen von VOCs zu verstehen und zu quantifizieren, ihre Verteilung in der Atmosphäre zu charakterisieren und chemische Prozesse zu identifizieren, an denen sie beteiligt sind. In diesem Zusammenhang wurden in dieser Arbeit bodengestützte MAX-DOAS-Messungen an vier Messorten dazu verwendet, einen konsistenten Langzeitdatensatz von HCHO Konzentrationsprofilen und vertikalen Säulendichten in verschiedenen Teilen der Welt zu erstellen, der unterschiedliche Klimazonen und Umweltbedingungen abdeckt. Der HCHO Datensatz wurde außerdem durch NO2, Glyoxal- und Aerosolergebnisse ergänzt. Um einen konsistenten Datensatz zu erhalten, wurde eine umfassende Sensitivitätsstudie durchgeführt, für die sowohl simulierte als auch gemessene Spektren verwendet wurden, um die DOAS-Analyse für HCHO systematisch zu untersuchen und zu optimieren. Dies führte zu einer einheitlichen DOAS-Analyse für viele verschiedene atmosphärische Bedingungen. Dabei wurde eine wesentliche Verbesserung durch die Verwendung von sogenannten Pukite-Termen für NO2 und O3 erreicht. Außerdem wurden die verbleibenden systematischen Unsicherheiten untersucht. Verbesserungen wurden auch für die Analysen der anderen Stoffe, insbesondere Glyoxal (und NO2), und für die DOAS-Analyse im Allgemeinen erzielt. Basierend auf dem resultierenden konsistenten Datensatz wurden verschiedene HCHO und Glyoxalquellen unter verschiedenen Umweltbedingungen identifiziert, indem jahreszeitliche und tägliche Variationen der Spurengaskonzentrationen (und Aerosolkonzentrationen), deren Abhängigkeiten von Lufttemperatur und Windrichtung sowie vertikale Konzentrationsprofile untersucht und die Ergebnisse der verschiedenen Spurenstoffe kombiniert wurden. Für die Messungen an ATTO wurde dies durch direkte Vergleiche der Ergebnisse von zwei in 80 m und 298 m Höhe installierten Instrumenten ergänzt, aus denen kleinräumige Konzentrationsgradienten abgeleitet wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl biogene als auch anthropogene Quellen an allen Stationen eine Rolle spielen, wobei biogene Quellen oft dominieren. Ihre relativen Beiträge variieren erheblich zwischen den verschiedenen Messorten und Jahreszeiten. Generell überwiegt die Bildung aus Vorläufersubstanzen, unabhängig davon, ob die Vorläufersubstanzen anthropogenen oder biogenen Ursprungs sind. Dennoch können auch direkte (anthropogene) Emissionen erheblich zu den vorherrschenden HCHO Konzentrationen beitragen, insbesondere im Winter, wenn die biogene Aktivität in den mittleren Breiten gering ist. In mehreren Fällen zeigte sich, dass Ferntransport oder der Transport von näher gelegenen Quellen wichtig werden kann, obwohl oft lokale Effekte die Konzentrationen bestimmen. Eines der wichtigsten Ergebnisse war, dass HCHO und Glyoxal ähnliche oder sogar gemeinsame Quellen haben, aber in der Atmosphäre unterschiedlich chemisch verarbeitet werden, was sowohl die Bildung aus Vorläuferstoffen als auch den Abbau betrifft. Die Vergleiche der MAX-DOAS HCHO Ergebnisse mit den TROPOMI-Satellitendaten zeigten eine überwiegend gute Übereinstimmung für alle Stationen.xii, 518 Seiten ; Illustrationen, Diagramm
Multimodal web-based telerehabilitation for patients with post–COVID-19 condition : protocol for a randomized controlled trial
Get PDFBackground:
Patients with post–COVID-19 condition (PCC) experience persistent, long-term health consequences following SARS-CoV-2 infection, including fatigue, hyperventilation, cognitive impairment, and limitations in daily activities. There is emerging evidence suggesting that exercise and respiratory therapy–based telerehabilitation is safe and could potentially improve physical capacity while reducing health care costs.
Objective:
This study aims to evaluate the superiority of a multimodal, symptom-titrated telerehabilitation program over standard care in patients with PCC who are severely affected, using the highest oxygen uptake rate (VO2peak [mL/min/kg]) achieved during the cardiopulmonary exercise test (CPET) and minute ventilation/carbon dioxide production slope (VE/VCO2 [full slope]) as primary outcomes. In addition, this study seeks to provide novel insights into the clinical and physiological adaptations associated with PCC, informing future rehabilitation strategies.
Methods:
This prospective, randomized, waitlist-controlled trial was approved by the Rhineland-Palatinate Medical Association ethics committee. All procedures comply with the Declaration of Helsinki. This study comprises 3 examination time points, which include patient-reported outcomes, clinical assessments, and a CPET. It is structured into an 8-week intervention phase followed by an 8-week follow-up phase. Following baseline assessment, patients will be randomly assigned to either the intervention group (IG) or the control group (CG). During the intervention phase, IG participants will receive a web-based, multimodal, symptom-titrated telerehabilitation program consisting of sports medicine consultations, weekly teleconsultations, a structured pacing approach, and exercise and respiratory therapy. In contrast, CG participants will receive treatment as usual, which includes a single sports medicine consultation on healthy habits and a self-directed pacing approach for managing symptoms and daily activities. During the follow-up phase, IG participants will continue training independently without teleconsultations, whereas CG participants will undergo the same telerehabilitation intervention as the IG. A follow-up assessment will be conducted for both groups to evaluate long-term effects. This study adheres to the SPIRIT (Standard Protocol Items: Recommendations for Interventional Trials) guidelines and follows the Consensus on Exercise Reporting Template.
Results:
Recruitment began in August 2023 and was extended until March 2025. As of March 2025, 80 participants have been recruited, and data analysis is ongoing. Final results are expected by December 2025, with a cross-sectional analysis of baseline data anticipated by July 2025.
Conclusions:
This study is the first randomized controlled trial investigating the effectiveness of multimodal and symptom-titrated telerehabilitation in patients with PCC who are severely affected. The integration of various objective diagnostic systems will provide valuable insights into emerging postviral fatigue syndromes, supporting the development of CPET-based diagnostics, personalized rehabilitation strategies, and future research on long-term telerehabilitation effectiveness. The findings will be disseminated through peer-reviewed publications, professional networks, and patient advocacy groups to ensure scientific, clinical, and public impact
Creating somatic symptoms in the lab : stability and predictive validity of symptoms in the affect and symptom paradigm in a sample from the general population over 18 months
Get PDFObjective:
The Affect and Symptom Paradigm (ASP) is an experimental setup that can reliably provoke somatic symptoms in a laboratory setting through the mere presentation of negative pictures. People with persistent somatic symptoms show characteristic effects in this paradigm, including elevated symptom reports and differential brain pattern activation, which suggests that the ASP might be a valuable diagnostic tool. In this cohort study, we tested the temporal stability and ability of the ASP to predict somatic symptom distress over a longer period of time.
Methods:
We assessed N=91 participants from the general population (69% female) over 2 time points, which were 18 months apart. Participants completed the ASP as well as a questionnaire on somatic symptom distress [Patient Health Questionnaire-15 (PHQ-15)]. Correlation analyses (Bayesian and frequentist) as well as cross-lagged-panel models were used to test the temporal stability and cross-lagged associations.
Results:
In the cross-lagged-panel models, somatic symptom distress (PHQ-15) at T1 significantly predicted ASP symptom provocation at T2 (β=0.22, p=.029) while controlling for the ASP at T1. Moreover, ASP symptom provocation at T1 significantly predicted cardiorespiratory symptoms (but not overall symptoms) in the PHQ-15 at T2 (β=0.275, p=.019). The autoregressive paths indicated moderate-to-high temporal stability (all β>0.27, all p<.050).
Conclusions:
The outcome of experimental somatic symptom provocation using the ASP appears stable over time and can significantly predict variability in the experience of cardiorespiratory symptoms (in the PHQ-15) 1.5 years later. Large cohort and intervention studies on chronic somatic symptoms and functional disorders may benefit from including experimental measures such as the ASP
Adaptive evolution of SARS-CoV-2 during a persistent infection for 521 days in an immunocompromised patient
Get PDFImmunocompromised patients struggle to adequately clear viral infections, offering the virus the opportunity to adapt to the immune system in the host. Here we present a case study of a patient undergoing allogeneic hematopoietic stem cell transplantation with a 521-day follow-up of a SARS-CoV-2 infection with the BF.7.21 variant. Virus samples from five time points were submitted to whole genome sequencing. Between the first detection of SARS-CoV-2 infection and its clearance, the patient’s virus population acquired 34 amino acid substitutions and 8 deletions in coding regions. With 11 amino acid substitutions in the receptor binding domain of the virus’ spike protein, substitutions were 15 times more abundant than expected for a random distribution in this highly functional region. Amongst them were the substitutions S:K417T, S:N440S, S:K444R, S:V445A, S:G446N, S:L452Q, S:N460K, and S:E484V at positions that are notorious for their resistance-mediating effects. The substitution patterns found indicate ongoing adaptive evolution
