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Comparison of the anti-Bcl-2 Antisense Oligonucleotides SPC2996 and Oblimersen in preclinical models of chronic lymphocytic leukemia
No full textDas antiapoptotische Protein „B-cell-lymphoma 2“ (Bcl-2) spielt eine bedeutende Rolle für das Überleben von Zellen der chronischen lymphatischen Leukämie (CLL) und könnte sich daher als Zielstruktur für die Entwicklung neuer Therapieansätze eignen. In dieser Arbeit wurden mit Hilfe verschiedener präklinischer in vitro und vivo CLL-Modelle die pharmakologischen Effekte der anti-Bcl-2 Antisense Oligonukleotide (AODN) Oblimersen und SPC2996 unter Berücksichtigung ihrer unterschiedlichen chemischen und räumlichen Struktur charakterisiert.
Unter Verwendung der MEC-1 Leukämiezelllinie konnte in vitro gezeigt werden, dass Oblimersen und SPC2996 ihre molekulare Zielstruktur Bcl-2 sowohl auf mRNA- als auch Proteinebene herunterregulieren können. Diese Ergebnisse konnten allerdings nicht auf primäre CLL-Zellen, bei denen weder eine Regulation von Bcl-2 noch eine Beeinflussung des Zellüberlebens nachgewiesen werden konnte, übertragen werden. Nach Aufnahme in das Zytoplasma war mit Hilfe der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie eine endosomale Anreicherung fluorochrom¬markierter AODN zu beobachten. Über eine Aktivierung des endosomalen Toll-like-Rezeptor-9 (TLR-9) induzierten die AODN eine Reihe von Nebeneffekten in den CLL-Zellen. So konnte zum Beispiel neben der Ausschüttung der proinflammatorisch wirksamen Zytokine MIP-1 alpha und TNF-alpha eine Heraufregulation der membranständigen Aktivierungsmarker CD20 und CD40 und eine gesteigerte Adhäsion der CLL-Zellen an M2-10B4 Stromazellen nachgewiesen werden. Die vergleichende Analyse beider AODN ergab, dass SPC2996 eine stärkere Herunterregulation der Bcl-2 Zielstruktur und geringere TLR-9-vermittelte Nebeneffekte induzierte als Oblimersen. Da sich die Basensequenz der beiden AODN nur unwesentlich unterscheidet, ist das pharmakologisch günstigere Wirkprofil von SPC2996 wahrscheinlich auf die LNA-Modifikation zurückzuführen. Im CLL NOD/SCID („Non-obese diabetic/Severe combined immune deficiency“) Xenograft-Modell war in Übereinstimmung mit den klinischen Phase-1 Ergebnissen von SPC2996 eine AODN-induzierte Umverteilung der transplantierten leukämischen Zellen aus dem Blut und der Milz in das Knochenmark der Empfängertiere zu beobachten
Different EML4-ALK fusion variants and novel ALK resistance mutations induce differential sensitivity to ALK kinase inhibitors
No full textEML4-ALK positive lung cancer can today effectively be treated with the ALK kinase inhibitor crizotinib. However, not only the initial tumor response to crizotinib treatment is heterogeneous, but also several resistance mutations that limit treatment efficiency have been described.
In this study, cells expressing different EML4-ALK variants were shown to exhibit differential sensitivity to structurally unrelated ALK kinase inhibitors. Interestingly, these variants also exhibited differential HSP90 inhibitor sensitivity, however, with a varying distribution across the fusion variants. Furthermore, combining ALK and HSP90 inhibitors induced synergistic cytotoxicity in all ALK fusion gene expressing cells, arguing for a functional link between HSP90 and the ALK fusion protein. Most likely, this functional interaction is based on the ALK fusion partner induced protein instability, which can be enhanced by kinase inhibitors, and attenuated by HSP90 binding.
As opposed to these ALK inhibitor scaffold independent differences in sensitivity, cells expressing the crizotinib resistance mutations L1196M, F1174L or G1269S were highly sensitive to TAE684 treatment. Furthermore, two orthogonal mutagenesis screens identified two novel resistance mutations (L1198P and D1203N), which induced a high level of resistance to crizotinib and TAE684. The L1198P mutation most likely induced resistance to crizotinib by shifting the kinase equilibrium to a more active conformation and consequently hampering the inhibitor binding to the kinase domain. Resistance to TAE684 was most likely induced by mutation induced structural alterations at the hinge region of the kinase, impeding the interactions with the methoxy-group of TAE684. The exact mechanism of resistance induced by D1203N is unclear.
The described mechanisms of differential sensitivity might explain some of the heterogeneous responses of EML4-ALK positive tumors after treatment with crizotinib. Furthermore, these findings demonstrate that the ALK genotype as well as the choice of ALK inhibitor highly impacts the therapeutic efficiency and should be taken into account for targeted therapy in ALK positive lung cancer and other cancers with ALK aberrations
Chemotherapie bei resektablen Weichteilsarkomen ausgewählter Subgruppen: Eine retrospektive Single-Center Analyse
No full textIn dieser Studie wurde der Stellenwert einer neoadjuvanten oder adjuvanten Chemotherapie bei Weichteilsarkomen im Stadium III nach dem „American Joint Committee on Cancer“ (AJCC) (2010) auf das fernmetastasenfreie Überleben und auf das Gesamtüberleben untersucht. Aus der institutionellen Sarkomdatenbank mit insgesamt 1269 Sarkompatienten wurden 172 Patienten in die Analyse eingeschlossen, die initial ein Weichteilsarkom des Stadiums III nach AJCC (2010) mit den histologischen Subtypen NOS („not otherwise
specified“), Leiomyosarkom, Spindelzellsarkom, Myxofibrosarkom, Fibrosarkom oder myofibroblastisches Sarkom aufwiesen. Von diesen 172 Patienten erhielten 81 (47,1%) keine Chemotherapie, 49 (28,5%) Patienten eine adjuvante Chemotherapie, 32 (18,6%) Patienten eine neoadjuvante Chemotherapie und drei Patienten (1,7%) eine neoadjuvante und eine adjuvante Chemotherapie. Das Patientenkollektiv bestand aus 88 (51,2%) Männern und 84 (48,8%) Frauen. Das mediane Alter betrug 55,1 Jahre; die mediane Beobachtungszeit 39,3 Monate. Insgesamt entwickelten bis zum Ende der Beobachtungszeit (April 2012) 102 von 162 Patienten (63%) Fernmetastasen und 79 von 172 Patienten (46%) verstarben. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die hier untersuchten histologischen Subgruppen hinsichtlich fernmetastasenfreier Zeit und Gesamtüberleben von einer adjuvanten
Chemotherapie profitieren. Dabei beträgt die geschätzte 5-Jahres-fernmetastasenfreie Rate für Patienten ohne Chemotherapie 22% und für Patienten mit adjuvanter Chemotherapie 54% (p<0,0001). Bezogen auf die geschätzte 5-Jahres-Gesamtüberlebensrate beträgt diese für Patienten ohne Chemotherapie 48,65% und für Patienten mit adjuvanter
Chemotherapie 75,34% (p=0,003). Für eine neoadjuvante Chemotherapie konnte kein Vorteil der Therapie hinsichtlich „Fernmetastasen“ und „Gesamtüberleben“ festgestellt werden. Der Stellenwert einer neoadjuvanten Chemotherapie für die Resektabilität wurde nicht untersucht. In der Subgruppenanalyse zur adjuvanten Chemotherapie zeigte sich, dass im Besonderen Männer, Patienten mit der Histologie „NOS“ („not otherwise specified“) sowie Patienten mit Tumorlokalisation in der Extremität von einer adjuvanten Chemotherapie profitieren. Des Weiteren erwies sich eine höhere Dosierung des Chemotherapeutikums
Doxorubicin vorteilhaft. Diese Daten unterstützen damit den Einsatz einer adjuvanten Chemotherapie bei diesem Hochrisikokollektiv
The role of reading comprehension and reading speed in text-based assessments of scientific inquiry skills
No full textZiel der vorliegenden Arbeit war die Klärung der Frage, welche Rolle Leseleistungen beim Zustandekommen der Ergebnisse in schriftlichen Tests zur Erfassung naturwissenschaftlicher Kompetenzen spielen. Basierend auf Theorien und Befunden zum multimedialen Lernen (Mayer, 2005b) und zum Verstehen von Texten und Bildern (Schnotz, 2005) wurden drei zentrale Hypothesen aufgestellt, die in zwei Studien mit unterschiedlichen methodischen Ansätzen empirisch geprüft wurden. Zwei der drei Hypothesen konnten bestätigt werden. In einer Regressionsanalyse mit 162 Items aus dem Instrument zur Evaluation der nationalen Bildungsstandards im Fach Biologie (Sek. I) konnte zunächst gezeigt werden, dass der Einsatz von lösungsrelevanten Abbildungen in den Aufgabenstimuli einen signifikanten Anstieg der Lösungswahrscheinlichkeit zur Folge hat. In einer anschließenden experimentellen Studie mit Schülerinnen und Schülern der 9. Klasse (N = 125) bestätigte sich dieser Effekt: Bei gleichem Inhalt sind kombinierte Text-Bild-Aufgaben leichter zu lösen als reine Text-Aufgaben. Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass sich eine Konfundierung der Ergebnisse mit der Lesegeschwindigkeit der Versuchspersonen durch den Einsatz lösungsrelevanter Abbildungen signifikant reduzieren lässt. Für die Konfundierung der Testleistungen mit Leseverständnis wurde ein schwacher Effekt in der prognostizierten Richtung gefunden, der in der getesteten Stichprobe allerdings nicht signifikant ausfiel. Die Befunde der beiden Studien werden als Beleg dafür gewertet, dass Abbildungen generell geeignet sind, einen Beitrag zur Validität und Fairness von Papier-und-Bleistift-Tests zu leisten.This thesis examines the role of reading abilities in text-based measures of scientific inquiry skills. Based upon Mayer's Theory of Multimedia Learning (Mayer, 2005b) and Schnotz' Integrated Model of Text and Picture Comprehension (Schnotz, 2005), two studies with different empirical approaches were conducted to investigate the impact of static images on the confounding of reading speed and reading comprehension with the results of a multiple-choice science test. The findings of a regression study with 162 items reveal the positive effect of static images on item difficulty: If images are used to provide relevant information in text-based items, items are significantly less difficult compared to text-only items. In an experimental study (N = 125), these findings could be replicated and extended: In addition to the impact on item difficulty, the results show that the use of static images significantly reduces the confounding of reading speed with the measures of the science test. For the reading comprehension, the data indicates a weak interaction as well, but no significant effect was found in the tested sample. However, the findings of both studies suggest that static images can be used to increase a test's validity and fairness
Work histories and old age security
No full textDie vorliegende Arbeit behandelt den Wandel der Erwerbsverläufe und die damit verbundenen Auswirkungen auf die künftige Alterssicherung. Zunächst wird ein Überblick über das Alterssicherungssystem in Deutschland gegeben und die institutionellen Rahmenbedingungen der Alterssicherung und Veränderungen innerhalb des Systems erläutert. Die Analyse des Wandels der Erwerbsverläufe erfolgt vor dem theoretischen Hintergrund der Lebenslaufperspektive und bedient sich methodisch der Sequenzmusteranalyse. Als Datenbasis dienen die monatsgenauen Längsschnittdaten der Studie „Altersvorsorge in Deutschland 2005“. Im ersten Teil der Analyse werden acht Erwerbsverlaufstypen identifiziert, die sich hinsichtlich ihrer Erwerbsnähe und ihrer Stetigkeit bzw. Diskontinuität deutlich unterscheiden. Unter Rückgriff auf diese Typologie werden im zweiten Teil der Analyse die projizierten Alterseinkommen untersucht. Abschließend werden verschiedene Vorschläge zur Reform der Alterssicherung anhand der Ergebnisse der Analysen diskutiert.
Als zentrale Ergebnisse der Arbeit können folgende Punkte festhalten werden: Es lässt sich ein Wandel nachweisen, der sich in einem Rückgang stetiger Erwerbsverläufe und einer Zunahme diskontinuierlicher Verläufe äußert. Die einzelnen Typen sind mit deutlich unterschiedlichen projizierten Alterseinkommen assoziiert. Die Diskussion um zukünftige Altersarmut sollte sich daher nicht auf das Leistungsniveau in der gesetzlichen Rentenversicherung und die Verbreitung und Leistungsfähigkeit zusätzlicher Vorsorge beschränken. Vielmehr müssen veränderte Erwerbsverläufe stärker in den Blick genommen und damit zusammenhängende grundsätzliche Fragen der Alterssicherung geklärt werden.The following thesis examines changing employment histories and the consequences of these changes for future old age incomes. Firstly, an overview of the German pension system is provided; the institutional background is outlined, and recent regulatory changes are discussed. The theoretical framework of life course analysis and the methodological tools of sequence analysis are then used to examine changes in the employment histories. The analysis is based on monthly longitudinal data from the study „Altersvorsorge in Deutschland 2005“. In the first part of the analysis eight different types of employment histories are identified. They differ substantially in their closeness to the labour market as well as in the aspects of stability or discontinuity. This typology is then used in the second part of the analysis to examine projected old age incomes. Lastly, the results of the analyses are employed in a discussion of different policy options.
The main findings of the thesis are: Employment histories are changing, and there is a move away from stable towards more discontinuous employment histories. The various types are also associated with distinctly different projected old age incomes. A discussion of future old age poverty should thus not be constrained to the level of benefits in the statutory pension insurance or the prevalence and performance of additional pension provision schemes. Fundamental questions of old age security associated with changing employment histories need to be addressed as well
Quantifizierung struktureller und funktioneller Aspekte des Adsorptionsprozesses
No full textDer Fokus dieser Arbeit lag auf der Untersuchung der Wechselwirkung von Proteinen mit Nanopartikel-Oberflächen. Das Ziel bestand in grundlegenden qualitativen und quantitativen Untersuchungen des Adsorptionsprozesses und den damit verbundenen strukturellen und funktionellen Änderungen von Proteinen. Basierend auf der Circulardichroismus (CD)-Spektroskopie wurde eine neue Meßmethode entwickelt und validiert, mit der sich erfolgreich leichgewichtskonstanten (KD) für den Adsorptions-/Desorptionsprozess von Proteinen auf Nanopartikel-Oberflächen bestimmen lassen. Es konnte gezeigt werden, dass verschiedene Proteine eine unterschiedliche Affinität zur Nanopartikel-Oberfläche besitzen. Die Proteine Serum-Albumin (BSA) und Insulin zeigen eine starke Affinität zu Silber-Nanopartikel-Oberflächen. Dieses äußert sich in einer Gleichgewichtskonstante (KD) im kleinen nanomolaren Bereich. Für die Proteine Lysozym und Immunoglobulin (IgG) wurden höhere KD-Werte ermittelt. Es stellte sich heraus, dass die Oberflächenladung einen entscheidenden Faktor im Adsorptionsverhalten von Proteinen darstellt. Bei metallischen Gold- und Silber-Nanopartikeln konnte kein Unterschied im Adsorptionsverhalten von BSA festgestellt werden. Dieses konnte verändert werden, wenn Nanopartikel Polymer-funktionalisiert wurden. Für die Untersuchung des Einflusses einer Polymerfunktionalisierung wurden im Rahmen einer Kooperation Gold- und Silber-Nanopartikel mit dem Polymer (Poly)vinylpyrrolidon (PVP) funktionalisiert. Untersuchungen von BSA mit Citrat-stabilisierten metallischen Nanopartikeln zeigen KD-Werte im kleinen nanomolaren Bereich, während für Polymere und Polymer-funktionalisierte Nanopartikel Gleichgewichtskonstanten im kleinen mikromolaren Bereich bestimmt wurden. In dieser Arbeit wurde erstmalig die Abhängigkeit der Nanopartikel-Größe im Interaktionsprozess mit BSA untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nanopartikel-Größe bis zu einem Durchmesser von 40 nm relevant ist. Hier kann wahrscheinlich aufgrund der gleichen Größenverhältnisse von BSA und der Silber-Nanopartikel-Oberfläche das Protein mit weniger funktionellen Gruppen mit der Nanopartikel-Oberfläche interagieren. Diese geringere Affinität zeigt sich in größeren KD-Werten. Bei einem Nanopartikel-Durchmesser von über 40 nm interagiert das BSA, aufgrund der stärker ausgeprägten Größenverhältnisse gegenüber dem Nanopartikel, nur noch mit einer „flachen“ NP-Oberfläche. Hier ist nur noch die vorhandene Gesamt-Oberfläche verantwortlich für die Denaturierung des BSA. Demnach konnten für große Nanopartikel keine Unterschiede in der Gleichgewichtskonstante ermittelt werden.
Neben dem strukturellen Einfluss wurde die Funktionshemmung von Enzymen im Interaktionsprozess mit PVP-funktionalisierten Gold-Nanopartikeln untersucht. Die Enzyme Trypsin, Chymotrypsin und Lysozym zeigen eine konzentrationsabhängige Hemmung der Enzymaktivität im Interaktionsprozess mit PVP-funktionalisierten Gold-Nanopartikeln. Die Funktionshemmung von Trypsin wurde in Gegenwart von Gold-Nanopartikeln mit unterschiedlicher Oberflächenladung untersucht. Es konnte in Gegenwart dieser Nanopartikel eine stärkere Hemmung der Enzymaktivität bestimmt werden, wenn die Oberflächenladung negativ war (- 30 mV), als für eine positive Oberflächenladung (+ 30 mV). Ursächlich für dieses Verhalten ist die überwiegend positive Oberflächenladung des Trypsins, welches eine stärkere Adsorptionsaffinität zu negativ geladenen Nanopartikeln besitzt. CD-Messungen belegen zudem einen Strukturverlust des Enzyms im Interaktionsprozess mit Gold-Nanopartikel-Oberflächen. Dieser Strukturverlust kann ebenfalls im Bereich des aktiven Zentrums stattfinden, was den Verlust der Funktion des Enzyms erklärt. In weiteren Experimenten konnte gezeigt werden, dass sich Trypsin-Moleküle wieder von der Nanopartikel-Oberfläche desorbieren lassen, diese dann allerdings keine Enzymaktivität mehr aufweisen
Chiralitätsinduktion in koformationsisomeren Phosphorverbindungen und Metall-Koordinationskomplexen
No full textIn this thesis the induction of chirality in molecular systems is described. For this purpose in the first part a C3-symmetric molecular container is used, that allows an inclusion of small guest molecules like for example chloroform. The inclusion and exclusion in this imidazole-based container was investigated using 1H-NMR spectroscopy. The reaction kinetics were also accessible.
Furthermore, a bipyridine or a hydroxyphenylpyridine system was mounted as side arms on a C2-symmetric system based on valine to induce chirality in metal coordination complexes. This systems complexation behaviour against different divalent metal ions (Hg2+, Zn2+, Cu2+) in various solvents (acetonitrile, dichloromethane and methanol) was investigated by means of CD- and UV-spectroscopy and ITC measurements.
In the third part, a new chiral phosphoric acid catalyst was constructed based on the C2-symmetric valine system. The catalytic properties were tested in a Mannich reaction and catalytic efficiency was investigated by chiral HPLC
Role of the von-Hippel-Lindau-Protein in the regulation of B-cell development
No full textBedingt durch die speziellen anatomischen Gegebenheiten des Knochenmarks findet die Blutbildung (Hämatopoese) im adulten Vertebraten innerhalb einer hypoxischen Mikroumgebung statt. Dabei sind einige hämatopoetische Stammzellen (HSZ) und auch Progenitorzellen der B-Zellreihe in knochennahen und damit außerordentlich sauerstoffarmen Arealen lokalisiert. Demzufolge könnte der Hypoxie-Signalweg innerhalb von HSZs und sich entwickelnden B-Zellprogenitoren eine wichtige funktionelle Rolle spielen. Der zentrale negative Regulator des Hypoxie-Signalwegs ist das von Hippel-Lindau-Protein (pVhl). Dementsprechend wurde innerhalb dieser Arbeit der Hypoxie-Signalweg mit Hilfe eines konditionalen Vhl-Allels in Kombination mit panhämatopoetischen (vav-iCre) oder B-Zell-spezifischen (CD19-/ Mb1-Cre) Cre-Rekombinasen in vivo modifiziert.
Überraschenderweise zeigte die Analyse der panhämatopoetischen Vhl-
Knockoutmäuse (Vhl KOvav) weder Veränderungen der Knochenmark-HSZ-Zahlen noch der HSZ-Zellzykluseigenschaften. Die Anzahl lymphatisch geprägter HSZs und lymphatischer Progenitoren im Knochenmark von Vhl KOvav-Mäusen war jedoch deutlich vermindert. Dieser quantitative Defekt setzte sich auch innerhalb der anschließenden B-Lymphopoese und der weiteren peripheren Differenzierung in Follikuläre (FOL) und Marginalzonen (MZ) B-Zellen fort. Auch CD5+-B1 B-Zellen der Peritonealhöhle waren in Vhl KOvav-Mäusen vermindert.
Wie erwartet, wiesen Vhl KOvav-Mäuse eine expandierte Erythropoese
insbesondere innerhalb der Milz auf. Um auszuschließen, dass der beobachtete B-Zellverlust durch einen Verdrängungs- oder Transeffekt der expandierten erythroiden Progenitoren zustande gekommen war, wurden B-Zell-spezifische Vhl-KO-Mäuse (Vhl KOCD19) generiert. Vhl KOCD19-Mäuse wiesen ebenfalls deutlich verminderte B-Zellzahlen innerhalb der Milz und der Peritonealhöhle auf. Somit musste der Vhl-KO-B-Zelldefekt durch einen B-Zell-intrinsischen Mechanismus zustande gekommen sein. Anschließend wurden die B-Zellen von Vhl- und Hypoxie-induzierender Faktor 1α (Hif1α) Doppel-KO-Mäusen (VhlHif1α KOCD19) analysiert, um zu zeigen, dass der genetische Vhl-Verlust
seine negative Wirkung auf die B-Lymphopoese über den Hypoxie-Signalweg entfaltet. Der zusätzlich zum Vhl-KO eingezüchtete Hif1α-KO war in der Tat in der Lage, die B-Zellzahlen in der Milz und der Peritonealhöhle zu normalisieren. Damit war genetisch bewiesen, dass der beschriebene Vhl-KO-B-Zellphänotyp über den Hypoxie-Signalweg vermittelt wurde. Ein Cre-Transgen mit hoher Rekombinationseffizienz und früh in der BLymphopoese einsetzenden Aktivität stellt das Mb1-Cre-Transgen dar. Erwartungsgemäß war auch die Anzahl von unreifen Knochenmark-B-Zellen in Vhl KOMb1-Mäusen vermindert. Zusätzlich konnte im Vhl KOMb1-System nachgewiesen werden, dass die reduzierte Anzahl der im Blut zirkulierenden unreifen B-Zellen durch eine erhöhte Expression von Cxcr4 und damit durch eine gesteigerte nochenmarkretention verursacht sein könnte. Im peripheren Blut zeigte
sich die CD62L-Expression unreifer Vhl KOMb1-B-Zellen erniedrigt, was wiederum ein reduziertes homing dieser Zellen in die peripheren lymphatischen Organe wie die Milz bewirkt haben könnte. In den residuellen B-Zellen der Vhl KOMb1-Milzen konnte eine gesteigerte Expression von Zielgenen des Hypoxie-Signalweges nachgewiesen werden. Insbesondere war das Zelltodinduzierende Gen Bnip3 in Vhl KOMb1-B-Zellen erhöht exprimiert. Dies war zudem auch mit der im Folgenden nachgewiesenen gesteigerten Apoptose- und Zelltodrate von Vhl KOMb1-Milz-B-Zellen vereinbar. Schließlich wurde untersucht, ob der genetische Vhl-Verlust in der Lage ist, die Entstehung einer B-Zell-spezifischen chronischen lymphatischen Leukämie (CLL) zu unterdrücken. Hierfür wurde das TCL1-Transgen in den Vhl KOCD19-
Hintergrund eingekreuzt. TCL1-Mäuse entwickeln nach ungefähr einem Jahr eine der humanen CLL ähnliche maligne Erkrankung. Im Alter von sieben Monaten war bei diesen Mäusen bereits eine ausgeprägte präleukämische Expansion CD5+-B-Zellen in der Peritonealhöhle, im Blut und in der Milz nachweisbar. Bemerkenswerterweise war das TCL1-Transgen im Vhl KOCD19-Hintergrund nicht imstande, eine präleukämische B-Zellexpansion zu induzieren. Zusammenfassend konnte innerhalb dieser Arbeit gezeigt werden, dass pVhl
eine essentielle Rolle innerhalb der B-Zellentwicklung und -differenzierung spielt. Dabei reguliert pVhl die Migration und Zirkulation unreifer B-Zellen über Cxcr4 und CD62L und verhindert vermutlich einen Bnip3-induzierten Zelltod peripherer B-Zellpopulationen. Weiterhin sprechen unserer Daten dafür, dass die Entstehung einer CLL durch einen pVhl-Verlust verhindert werden kann.The production of blood cells (hematopoiesis) resides within the complex anatomic structure of the medullary bone cavity which provides a primarily hypoxic microenvironment. In particular, certain hematopoietic stem cell (HSC) subpopulations and progenitors of the B-cell lineage are located in close proximity to bone and oxygen-deprived areas. Therefore, the hypoxic-response-pathway might play an important functional role within HSCs and developing B-cell progenitors. The
central negative regulator of the hypoxic-response-pathway is the von Hippel-Lindauprotein (pVhl). Within this thesis the hypoxic-response-pathway was genetically modified in mice by combining a conditional “floxed” Vhl-Allel with pan-hematopoietic (vav-iCre) or B-cell-specific (CD19-/ Mb1-Cre) Cre-recombinase transgenes. Unexpectedly, the analysis of pan-hematopoietic Vhl-knockout mice (Vhl KOvav) did
neither reveal any changes within the bone marrow HSC compartment nor within the HSC cell-cycle state. However, the numbers of bone marrow lymphatic-primed HSCs, common and B-cell biased lymphoid progenitors were decreased in Vhl KOvav mice. This quantitative defect was sustained in subsequent B-progenitor stages and was even more pronounced within peripheral mature subsets such as follicular (FOL)
and marginal zone (MZ) B-cells of the spleen. Furthermore, CD5+-B1 B-cells of the peritoneal cavity were decreased within Vhl KOvav mice. As expected, erythropoiesis was expanded in Vhl KOvav-mice, in particular within the spleen. In order to exclude that the observed B-cell deficiency was due to an inhibiting effect by the expanded erythroid progenitors, B-cell-specific-Vhl-KO-mice (Vhl KOCD19) were generated. These mice also exhibited decreased B-cell numbers within the spleen and peritoneal
cavity. Thus, the Vhl-KO-B-cell-deficiency was caused by a B-cell intrinsic
mechanism. Next, the B-cell lineage of Vhl and hypoxia-inducible factor 1α (Hif1α)-double-KO-mice (VhlHif1α KOCD19) was analyzed to interrogate whether the negative impact of the genetic Vhl-loss was mediated via the hypoxic-response-pathway. The addition of a Hif1α-KO to the Vhl-KO was indeed capable to completely rescue B-cell numbers of the spleen and the peritoneal cavity. Thereby, it was genetically proven,
that the described Vhl-KO-B-cell-phenotype was caused by the de-inhibition of the hypoxic-response-pathway. Another Cre-line with high recombination-efficiency and early initiating activity within B-lymphopoiesis is the Mb1-Cre transgene. As expected, Vhl KOMb1-mice also showed decreased numbers of immature bone marrow B-cells. Additionally, it was demonstrated that reduced numbers of immature circulating blood Vhl KOMb1-B-cells were presumably caused by increased bone marrow retention due to increased Cxcr4-expression. Additionally, circulating immature B-cells expressed lower levels of CD62L likely interfering with their homing capabilities to peripheral lymphoid organs. Moreover, increased expression levels of core target genes of the hypoxic-responsepathway were detected in spleen Vhl KOMb1-B-cells. In particular, the cell-death inducing gene Bnip3 was highly expressed in Vhl KOMb1-B-cells. In line with these data, an increased apoptosis and cell death rate could be observed in Vhl KOMb1-Bcells. Finally, it was investigated whether genetic Vhl-loss is able to interfere with the development of chronic lymphocytic leukemia (CLL). For this purpose the CLLinducing TCL1-transgene was bred into the Vhl KOCD19-background. TCL1-mice develop a human CLL-like disease around one year of age. At seven months of age we observed a substantial preleukemic CD5+-B-cell-expansion within the peritoneal cavity, the peripheral blood, and the spleen of TCL1-mice. In contrast, the TCL1-transgene was not capable of expanding CD5+-B-cells in the Vhl KOCD19-background. In summary, this thesis could show that pVhl fulfills an essential role during B-celldevelopment and -differentiation. It was demonstrated that pVHL regulates B-cellmigration and homing via Cxcr4 and CD62L and presumably protects B-cells from Bnip3-induced cell death. Furthermore, the generated data suggest that Vhl-loss-offunction was able to prevent the development of CLL in mice
Shock-tube investigation of key reactions for chemiluminescence in various combustion systems
No full textExisting combustion systems, especially gas turbines in power generation applications must be optimized with regard to the reduction of pollutant emission and increase of efficiency. Combustion under fuel-lean conditions is beneficial for a significant reduction of NOx and soot formation. However, these operating conditions can lead to undesired combustion phenomena such as combustion-induced oscillations and flame flash back which must be avoided. For this purpose, fundamental knowledge of the underlying chemical processes is required. Non-intrusive optical methods such as the use of chemiluminescence are potential practical approaches to provide combustion relevant information for the development of combustion apparatus and process control. This requires knowledge of the formation reactions of chemiluminescence as well as adequate kinetics models that link the light intensity to relevant combustion parameters such as local heat release.
An accurate description of chemiluminescence fundamentally depends on the corresponding ground-state chemistry. For small hydrocarbons such as CH4 and C2H2 detailed reaction mechanisms already exist which were used as a base for the development of OH* and CH* sub-mechanisms in the present work. The present work was devoted to study the formation reactions of OH* and CH* chemiluminescence in shock tubes time-resolved detection of the emission with a photomultiplier with narrowband interference filters. The signals were compared to the corresponding excited-state species concentrations from simulations where based on established ground-state mechanisms, OH* and CH* kinetics models were compiled and validated with the experimental data from the present work. Based on the present work, the reactions H + O + M = OH* + M and CH + O2 = OH* + CO are identified as the main OH* formation channels in hydrogen and hydrocarbon oxidation and their corresponding rate coef-ficients are determined as (1.5±0.45)×1013 exp(−25.0 kJ mol−1/RT) cm6mol−2s−1 and (8.0±2.56)×1010 cm3mol−1s−1, respectively. For CH* chemiluminescence the reactions C2 + OH = CH* + CO and C2H + O = CH* + CO are the most important formation reactions and their underlying rate coefficients are (5.7±3.02)×1013 cm3mol−1s−1 and (1.0±0.53)×1012 exp(−10.9 kJ mol−1/RT) cm3mol−1s−1, respectively.
While for small hydrocarbons well-known ground-state mechanisms are available, reliable kinetics models for ethanol oxidation, especially for high temperatures, are sparse. Therefore, the formation of important intermediates and products (e.g., OH, C2H2, and CO2) was studied for ethanol oxidation by time-of-flight mass spectrometry and ring-dye laser absorption spectroscopy under shock-tube conditions. The experimental data were compared to simulations using different reaction mechanisms from the literature and recommendations for the improvement of the corresponding mechanisms were suggested.Stoßwellenuntersuchung von Schlüsselreaktionen der Chemilumineszenz in verschiedenen Verbrennungssystemen
Bestehende Verbrennungssysteme, insbesondere Gasturbinen für die Erzeugung von Strom, müssen in Hinblick auf die Reduzierung des Rohstoffeinsatzes und des Ausstoßes von Emissionen optimiert werden. Hierbei kann die Verbrennung unter mageren Mischungsbedingungen zu einer signifikanten Reduzierung der Stickoxid- und Rußbildung führen. Diese Betriebszustände führen jedoch teilweise zu unerwünschten Schwingungen und Flammen-rückschlag innerhalb der Brennkammer, die vermieden werden müssen. Hierfür ist ein grundlegendes Wissen über den zugrundeliegenden Verbrennungsprozess erforderlich. Nicht-invasive optische Methoden wie das Flammenleuchten sind potentielle Ansätze zur Bereitstellung von verbrennungsrelevanten Informationen für die Entwicklung von Verbrennungskonzepten und deren Regelung. Dies erfordert jedoch zum einen die Kenntnis über die Bildungsreaktionen der Chemilumineszenz und zum anderen sind geeignete Kinetikmodelle zur Beschreibung erforderlich.
Die Beschreibung der Chemilumineszenz erfordert genaue Kenntnis über die zugrundeliegende Grundzustandschemie. Für einfache Kohlenwasserstoffverbindungen wie z.B. CH4 oder C2H2 existieren bereits gut validierte Modelle, die in der vorliegenden Arbeit als Basis für die Entwicklung von OH*- und CH*-Mechanismen verwendet wurden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Bildungsreaktionen der OH*- und CH*-Chemilumineszenz in Stoßwellenreaktoren mit Hilfe von Emissionsmessungen untersucht. Hierbei wurde das Flammleuchten mit einer Kombination aus Photomultiplier und schmalbandigem Interferenzfilter zeitaufgelöst gemessen. Basierend auf etablierten Mechanismen zur Beschreibung der Grundzustandschemie wurden Kinetikmodelle für OH*- und CH*-Chemilumineszenz aufgestellt und mithilfe der experimentellen Daten validiert. Die Reaktionen H + O + M = OH* + M und CH + O2 = OH* + CO wurden als Hauptreaktionen für die Bildung von OH* bei der Oxidation von Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffen identifiziert und ihre zugrundeliegenden Geschwindigkeitskoeffizienten wurden ermittelt mit (1.5±0.45)×1013 exp(−25.0 kJ mol−1/RT) cm6mol−2s−1 bzw. (8.0±2.56)×1010 cm3mol−1s−1. Für CH*-Chemilumineszenz wurden die Reaktionen C2 + OH = CH* + CO und C2H + O = CH* + CO als wichtigste Bildungsreaktionen identifiziert und mit den Geschwindigkeitskoeffizient (5.7±3.02)×1013 cm3mol−1s−1 bzw. (1.0±0.53)×1012 exp(−10.9 kJ mol−1/RT) cm3mol−1s−1.
Während für kleine Kohlenwasserstoffe etablierte Mechanismen vorliegen, ist der Reaktionsmechanismus der Verbrennung von Ethanol, insbesondere bei hohen Temperaturen, nur unzureichend bekannt. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit die Bildung von wichtigen In-termediaten und Produkten (u.a. OH, C2H2, CO2) bei der Oxidation von Ethanol im Stoßwellenrohr mittels Flugzeit-Massenspektrometrie und Farbstoff-Ringlaser-Absorptionsspektroskopie untersucht und mit verschiedenen Reaktionsmechanismen verglichen, die zusätzliche Daten zur Verbesserung und weiteren Validierung der bestehenden Modelle liefern
Epistemological Stances of Pre-Service Chemistry and Physics Teachers
No full textOne of the currently discussed topics of research in science education is “nature of science” and its implementation in science curricula. In German secondary schools science is taught in separate subjects: physics, chemistry, and biology.
In the course of the adoption of philosophy of science topics basic research concerning the differences between epistemic stances of science teachers has not been conducted yet. The German “Bildungsstandards” do not explicitly mention aspects of nature of science. Additionally the epistemological aspects of the standards in physics and chemistry education are quite similar.
Theoretical works of different authors lead to the assumption that the subject of study influences the epistemological stances of students. Ludwik Fleck’s approach of domain-specific styles of reasoning (“Denkstile”) is one of the central aspects of the works of Thomas S. Kuhn and Ian Hacking.
This study contributes to (1) the understanding of epistemic stances of pre-service physics and chemistry teachers in Germany and (2) the relation of teachers’ epistemic stances and their views about models and modelling in science education.
Regarding pre-service teachers, views on aspects of nature of science can differ between biology, physics, and chemistry teachers. The first research question aims at these differences. Due to missing quantitative instruments examining epistemological stances in respect of the degree of scientific realism, a questionnaire is developed and carried out with additional questionnaires and tests to measure variables like knowledge and interest in philosophy of science.
The second research question is concerned with the relations of teachers’ epistemological
stances and their representation and activities with models and modelling in classroom contexts. Different questionnaires are applied to examine the extent of the correlations. The results show the sample of pre-service chemistry teachers to be more attracted to a realistic epistemology then the physics teachers. The variable knowledge of philosophy of science is found to be influencing the degree of scientific realism. Within the group of physics teachers the degree of scientific realism also turns out to be dependent on the interest in philosophy of science.
Teachers’ attitudes towards models and modelling in science education seem to be related to their epistemic stances. The strongest correlation is found between the degree of scientific realism and the teacher’s representation of models in science education contexts. Pre-service teachers with realistic stances tend to represent models as direct copies, while less realist persons describe models as tools or instruments. Furthermore, teachers with low-realistic stances discuss the meaning and nature of models more often. The relation of the degree of scientific realism and the way of introducing models in school education by pre-service science teachers is not significant