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Formation of Nanocrystals with High-Index Facets using Kinetic Monte Carlo Simulations
Full text linkThe shape of nanocrystals is closely linked to their functional properties and thus achieving controllable synthesis over specific facet bounded nanocrystals is essential for tailoring the performance in applications such as catalysis, plasmonic, and photonics. High-index facets are defined by {hkl} Miller indices with at least one index greater than 1. High-index facets are composed of low-coordinated step-terrace atoms acting as active sites, resulting in enhanced catalytic activity. However, the synthesis of high-index facets is challenging due to its high surface energy and tends to vanish during the end of growth stage. Although many successful syntheses have been achieved through seed-mediated methods, the mechanisms underlying facet formation, and the impact of seed morphology remain unclear. Based on rejection-free kinetic Monte Carlo, this study aims to understand the mechanisms of high-index facets bounded nanocrystal formed by etching a seed. Simulation predicted the final polyhedron etched from cube, truncated octahedron, and rhombic dodecahedron seeds. By biasing the energy of atoms with coordination numbers 6 and 7, we obtained tetrahexahedron, trapezohedron, and trisoctahedron, respectively. Additionally, the ratio between growth and dissolution of atoms plays an important role in the evolution from close-packed planes to high-index facets. The Miller indices of the facets are identified with an algorithm that generates normal vectors on atoms and bond diagrams, followed by implementing a coloring scheme for clear visualization of the high-index planes. Afterwards, shape diagrams are generated to examine nanocrystal shape regions resulting from bias of local atom site energies. The diagrams also demonstrate the influence of temperature on simulation conditions and thus the final morphology of nanocrystals. Finally, the etch and growth trajectories of atoms are captured by investigating images frames at various time points. The results shed light on the evolution process of high-index facets, from atomic scale mechanisms (such as growth and etching) to nanoscale morphology and faceting. This understanding is essential for optimizing the design and performance of advanced nanocrystal engineering
Predictors of the quality of the relationship between informal caregiver and care recipient in informal caregiving of older people: presentation and evaluation of a new item
Full text linkBackground An important factor that has not been directly addressed very often in caregiver (CG) counseling to date is the quality of the relationship between the CG and the care recipient (CR). One reason is the lack of availability of a suitable assessment tool that is not strongly influenced by social desirability. Here, we present and evaluate a new item for the assessment of relationship quality (RQ) in the context of informal caregiving of older people. Methods N = 962 informal caregivers of older people participated. Our item assessed RQ by providing three answer categories (positive, neutral, and negative) that were presented through the use of smiley faces. For evaluation, and to avoid bias due to social desirability, the neutral and negative categories were combined. We calculated a stepwise binary logistic regression. Results Expected associations with the variables care burden, perceived positive aspects, and care motivation were found (all p values < 0.01). An exploratory analysis revealed that additional predictors of RQ consisted of the CR’s age as well as whether the CR’s diagnosis was dementia, CG’s amount of dysfunctional coping, and whether the CG was caring for more than one CR. Conclusions We conclude that our item is well-suited for the assessment of RQ in the context of informal caregiving of older people. Because it uses language-free answer categories by means of smiley faces, our item can be applied easily. Bias due to social desirability can be minimized by dichotomization (i.e., combining the negative and neural answer categories). In future research, our tool should be evaluated in other contexts.Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (1041
Hodgkin lymphoma: hypodense lesions in mediastinal masses
Full text linkHypodense volumes (HDV) in mediastinal masses can be visualized in a computed tomography scan in Hodgkin lymphoma. We analyzed staging CT scans of 1178 patients with mediastinal involvement from the EuroNet-PHL-C1 trial and explored correlations of HDV with patient characteristics, mediastinal tumor volume and progression-free survival. HDV occurred in 350 of 1178 patients (29.7%), typically in larger mediastinal volumes. There were different patterns in appearance with single lesions found in 243 patients (69.4%), multiple lesions in 107 patients (30.6%). Well delineated lesions were found in 248 cases (70.1%), diffuse lesions were seen in 102 cases (29.1%). Clinically, B symptoms occurred more often in patients with HDV (47.7% compared to 35.0% without HDV (p = 0.039)) and patients with HDV tended to be in higher risk groups. Inadequate overall early- 18 F-FDG-PET-response was strongly correlated with the occurrence of hypodense lesions (p 40 ml (n = 80) had a 5 year PFS of 79.6% compared to 89.7% (p = 0.01) in patients with HDV < 40 ml or no HDV. This difference in PFS is not caused by treatment group alone. HDV is a common phenomenon in HL with mediastinal involvement.Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (1043
Variational Models with Eulerian–Lagrangian Formulation Allowing for Material Failure
Full text linkWe investigate the existence of minimizers of variational models featuring Eulerian–Lagrangian formulations. We consider energy functionals depending on the deformation of a body, defined on its reference configuration, and an Eulerian map defined on the unknown deformed configuration in the actual space. Our existence theory moves beyond the purely elastic setting and accounts for material failure by addressing free-discontinuity problems where both deformations and Eulerian fields are allowed to jump. To do this, we build upon the work of Henao and Mora-Corral regarding the variational modeling of cavitation and fracture in nonlinear elasticity. Two main settings are considered by modeling deformations as Sobolev and SBV-maps, respectively. The regularity of Eulerian maps is specified in each of these two settings according to the geometric and topological properties of the deformed configuration. We present some applications to specific models of liquid crystals, phase transitions, and ferromagnetic elastomers. Effectiveness and limitations of the theory are illustrated by means of explicit examples.Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (1041
Aktivierung des TGFβ-Signalwegs in murinen Nierenepithelzellen mit Loss-of-Function-Mutation im Gen für das ziliäre Protein Arl13b
Full text linkPrimäre Zilien sind hochkonservierte Zellorganellen, die auf einem Großteil der Zellen des menschlichen Körpers vorhanden sind. Sie sind an der physiologischen Funktion einer Vielzahl an Signalwegen beteiligt und spielen eine wichtige Rolle in der Homöostase und Entwicklung von Geweben. Mutationen in Genen, deren Genprodukte am Aufbau ziliärer Strukturen beteiligt sind, können Erkrankungen verursachen, die als Ziliopathien bezeichnet werden. Mutationen im Gen ARL13B können Auslöser für die Entstehung der Ziliopathie Joubert-Syndrom sein. Das Joubert-Syndrom ist eine seltene monogenetische Multisystemerkrankung mit angeborenen Fehlbildungen des Hirnstamms und einer Hypoplasie des Kleinhirnwurms. Patient*innen können, je nach auslösender Mutation, Funktionsstörungen verschiedener Organsysteme aufweisen. Pathognomonisch in der neuroradiologischen Diagnostik ist das sogenannte Backenzahnzeichen in der Magnetreso-nanztomographie, das durch die Hypoplasie des Kleinhirnwurms und Fehlbildungen des Rhombencephalon und des Mesencephalons entsteht. Eine kausale Therapie ist bis heute nicht verfügbar.
Im Mausmodell mit nierenspezifischem Arl13b-Knockout entstehen zystische Nieren und Fibrose. Verschiedene Signalwege sind fehlreguliert. Da im murinen Modell pleiotrope Effekte durch Krankheitsprogression und Zell-Zell-Kommunikation auftreten, wurden in der vorliegenden Arbeit molekulare Veränderungen nach Loss-of-Function-Mutation von Arl13b auf der Ebene kultivierter Zellen untersucht, um die direkten Folgen der Mutation ohne den Einfluss der Krankheitsprogression zu analysieren.
Das Transkriptom muriner Nierenepithelzellen mit Arl13b-Frameshift-Mutation wurde durch RNA-Sequenzierung der nächsten Generation untersucht. Murine Nierenepithelzellen wurden anschließend zusammen mit Wildtyp Fibroblasten kultiviert, um den Einfluss von Zell-Zell-Kommunikation zu untersuchen.
Es konnte gezeigt werden, dass in den Epithelzellen mit Arl13b-Mutation der TGFβ Signalweg, im Vergleich zu Epithelzellen ohne Mutation, verstärkt aktiviert ist. Die Expression der mRNA der TGFβ-Signalmoleküle Smad-2 und Smad-3 ist in Knock-out-Nierenepithelzellen verstärkt. Fibroblasten, die mit Arl13b-Knockout-Epithelzellen kultiviert wurden, wiesen erhöhte mRNA-Expression von Bestandteilen extrazellulärer Matrix auf.
Der TGFβ Signalweg ist an der Regulation von Zellproliferation, Differenzierung und Apoptose beteiligt. Verstärkte Aktivierung des TGFβ-Signalweges führt in verschiedenen Modellsystemen zu fibrotischen Prozessen. Smad-Proteine induzieren dabei als Transkriptionsfaktoren die Transkription pro-fibrotischer Gene. Epithelzellen mit Loss-of-Function-Mutation von Arl13b waren in einem pro-fibrotischen Zustand und induzierten in mesenchymalen Zellen die Produktion extrazellulärer Matrix
Rasopathy-Associated Mutation Ptpn11D61Y has Age-Dependent Effect on Synaptic Vesicle Recycling
Full text linkRasopathies are genetic disorders often associated with developmental delay and intellectual disability. Noonan syndrome (NS) is one of the most common Rasopathies, caused by mutations in PTPN11 in more than 50% of cases. In mammalian neurons, PTPN11 controls the trafficking of postsynaptic glutamate receptors. This process is disrupted in neurons expressing PTPN11 variants associated with Rasopathies and is thought to contribute to the cognitive impairments in Noonan syndrome. Recent work revealed presynaptic impairments upon expression of RASopathy-linked PTPN11 variants in Drosophila. However, the presynaptic role of PTPN11 has not yet been addressed in mammals. Here, we investigated membrane trafficking of synaptic vesicles in cultured mouse cortical neurons expressing Rasopathy-associated PTPN11 D61Y variant. We observed a significantly smaller readily releasable and total recycling pool of synaptic vesicles. The drop in synaptic vesicle release competence was accompanied by a decreased rate of SV retrieval. Interestingly, the presynaptic phenotype was evident in mature (DIV21) but not in immature (DIV12) neurons. Thus, our data reveal importance of balanced PTPN11 activity for normal trafficking of neurotransmitter-filled synaptic vesicles in the presynaptic ending of mature neurons.Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.Bundesministerium für Bildung und Forschunghttp://dx.doi.org/10.13039/501100002347European Commissionhttp://dx.doi.org/10.13039/501100000780Universitätsklinikum Erlangen (8546
EZH2 specifically regulates ISL1 during embryonic urinary tract formation
Full text linkIsl1 has been described as an embryonic master control gene expressed in the pericloacal mesenchyme. Deletion of Isl1 from the genital mesenchyme in mice leads to an ectopic urethral opening and epispadias-like phenotype. Using genome wide association methods, we identified ISL1 as the key susceptibility gene for classic bladder exstrophy (CBE), comprising epispadias and exstrophy of the urinary bladder. The most significant marker (rs6874700) identified in our recent GWAS meta-analysis achieved a p value of 1.48 × 10 − 24 within the ISL1 region. In silico analysis of rs6874700 and all other genome-wide significant markers in Linkage Disequilibrium (LD) with rs6874700 (D’ = 1.0; R 2 > 0.90) revealed marker rs2303751 ( p value 8.12 × 10 − 20 ) as the marker with the highest regulatory effect predicted. Here, we describe a novel 1.2 kb intragenic promoter residing between 6.2 and 7.4 kb downstream of the ISL1 transcription starting site, which is located in the reverse DNA strand and harbors a binding site for EZH2 at the exact region of marker rs2303751. We show, that EZH2 silencing in HEK cells reduces ISL1 expression. We show that ezh2 −/− knockout (KO) zebrafish larvae display tissues specificity of ISL1 regulation with reduced expression of Isl1 in the pronephric region of zebrafish larvae. In addition, a shorter and malformed nephric duct is observed in ezh2 −/− ko zebrafish Tg(wt1ß:eGFP) reporter lines. Our study shows, that Ezh2 is a key regulator of Isl1 during urinary tract formation and suggests tissue specific ISL1 dysregulation as an underlying mechanism for CBE formation.Deutsche Forschungsgemeinschafthttp://dx.doi.org/10.13039/501100001659Else Kröner-Fresenius Foundation Graduate SchoolBONFO
Iktale Handsymptome: als diagnostisches Zeichen vernachlässigt
No full textIctal hand signs manifest as dystonic, tonic, or non-convulsive rhythmic elementary motor patterns, as well as finger snapping or automatic movement patterns (e.g. fumbling), and psychogenic movements have been reported in a small number of patients. This study demonstrates the various ictal hand signs and discusses the data on lateralization and localization as reported in the literature. In addition to published reports, our case studies are presented.Zusammenfassung Iktale Handsymptome sind nur in geringer Zahl publiziert worden. Sie können dystonischen, tonischen, nichtkonvulsiven rhythmischen elementar-motorischen Bewegungsmustern, Fingerschnappen oder automatischen Bewegungsmustern (z. B. fummelnde Bewegungen) und psychogenen Bewegungen entsprechen. In der vorliegenden Arbeit werden die verschiedenen iktalen Handsymptome dargestellt, außerdem werden Daten zur Lateralisierung und Lokalisation unter Einschluss eigener Beobachtungen und der vorhandenen Literatur erörtert.Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.Universitätsklinikum Magdeburg (8973
The management of retrorectal tumors – a single-center analysis of 21 cases and overview of the literature
Full text linkAim Retrorectal tumors are rare and heterogeneous. They are often asymptomatic or present with nonspecific symptoms, making management challenging. This study examines the diagnosis and treatment of retrorectal tumors. Methods Between 2002 and 2022, 21 patients with retrorectal tumors were treated in our department. We analyzed patient characteristics, diagnosis and treatment modalities retrospectively. Additionally, a literature review (2002–2023, “retrorectal tumors” and “presacral tumors”, 20 or more cases included) was performed. Results Of the 21 patients (median age 54 years, 62% female), 17 patients (81%) suffered from benign lesions and 4 (19%) from malignant lesions. Symptoms were mostly nonspecific, with pain being the most common (11/21 (52%)). Diagnosis was incidental in eight cases. Magnetic resonance imaging was performed in 20 (95%) and biopsy was obtained in 10 (48%). Twenty patients underwent surgery, mostly via a posterior approach (14/20 (70%)). At a mean follow-up of 42 months (median 10 months, range 1–166 months), the local recurrence rate was 19%. There was no mortality. Our Pubmed search identified 39 publications. Conclusion Our data confirms the significant heterogeneity of retrorectal tumors, which poses a challenge to management, especially considering the often nonspecific symptoms. Regarding diagnosis and treatment, our data highlights the importance of MRI and surgical resection. In particular a malignancy rate of almost 20% warrants a surgical resection in case of the findings of a retrorectal tumour. A local recurrence rate of 19% supports the need for follow up.Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.Universitätsklinikum Erlangen (8546
Effekt kombinierter Lebensmittelinhaltsstoffe der mediterranen Ernährung auf die nukleäre Konzentration von Nrf2 in Caco-2-Zellen - Methodenoptimierung und Anwendung
Full text linkWährend des Lebens ist der Mensch aufgrund des aeroben Stoffwechsels sowie diverser endo- und exogener Faktoren stets einer gewissen Konzentration an reaktiven Sauerstoffspezies ausgesetzt. Eine erhöhte Konzentration dieser Verbindungen kann dabei als oxidativer Stress zu massiven Schäden an Biomolekülen wie Lipiden, Proteinen und der DNS führen, welche an der Entstehung und Progression diverser Krankheiten beteiligt sind. Um derartigen Schädigungen entgegenzuwirken, verfügen menschliche Zellen über ein breites Arsenal antioxidativ-wirksamer Enzyme, deren Expression durch Transkriptionsfaktoren wie Nrf2 initiiert wird. Die nötige Translokation von Nrf2 in den Nukleus kann dabei unter anderem durch Lebensmittelinhaltsstoffe wie Sulforaphan induziert werden.
Neben weiteren Faktoren scheint die Aufnahme von Nrf2-Aktivatoren im Rahmen der mediterranen Ernährung eine gewichtige Rolle bei deren gesundheitsfördernder Wirkung zu spielen. Aus ernährungsphysiologischer Sicht wird der kombinierten Wirkung verschiedener, gleichzeitig aufgenommener Lebensmittelinhaltsstoffe heute dabei meist eine größere Relevanz zugesprochen als den Effekten einzelner Substanzen. Das Ziel dieser Arbeit war es daher Nrf2-aktivierende Inhaltsstoffe der mediterranen Ernährung auf mögliche kombinatorische Effekte bezüglich der nukleären Nrf2 Konzentration zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden diverse Nrf2-Aktivatoren der mediterranen Ernährung mit undifferenzierten Caco-2-Zellen einzeln und in Kombination inkubiert, um anschließend Nrf2 in deren nukleären Extrakten zu quantifizieren. Zur Identifikation möglicher kombinatorischer Effekte war dabei ursprünglich ein Screening mittels Western Blot-Analyse geplant, dessen Ergebnisse anschließend massenspektrometrisch bestätigt werden sollten. Für aussagekräftige Resultate war es zudem wichtig die maximal zulässigen Inkubationskonzentrationen mit Caco-2-Zellen zu bestimmen, weshalb diverse Zytotoxizitätstests in Form von MTT Assays durchgeführt wurden.
Zusammenfassend gelang es im Rahmen dieser Arbeit die geplante Western Blotting-Methode hinsichtlich verschiedener Punkte zu optimieren (z. B. Verwendung monoklonaler Antikörper). Zusätzlich wurde das unregelmäßige Auftreten schwerer zusätzlicher Banden (Molekulargewicht ≥ 250 kDa) untersucht. Der Nachweis kombinatorischer Effekte erfolgte letztlich jedoch ausschließlich massenspektrometrisch per microLC-MS/MS (sMRM). Die dabei genutzte Analysemethode konnte bezüglich der Vermeidung von Niederschlägen und Polyacrylamidgel-Fragmenten optimiert und für die Verwendung von Caco-2-Zellen validiert werden. Des Weiteren gelang es optimierte m/z Werte für die Übergänge des verwendeten internen Standards zu etablieren. Mittels externer Kalibrierung (absolute Nrf2-Quantifizierung) konnten schließlich die mediterranen Lebensmittelinhaltsstoffe Sulforaphan, Thymol, Hydroxytyrosol, Carnosol, Piperin und Diallyltrisulfid bezüglich ihrer Nrf2-aktivierenden Wirkung in Caco-2-Zellen untersucht und diverse kombinatorische Effekte identifiziert werden. Dabei wurden hauptsächlich subadditive Effekte nachgewiesen. Ein additiver bis leicht synergistischer Effekt konnte hingegen für die Kombination aus Carnosol und Sulforaphan beobachtet werden. Auffällig waren zudem die hemmenden Wirkungen von Piperin und Diallyltrisulfid in Kombinationsinkubationen sowie die gegenseitige Hemmung von Carnosol und Hydroxytyrosol.
Insgesamt stellt die in dieser Arbeit optimierte und verwendete massenspektrometrische Analysemethode ein vielversprechendes Instrument zur weiteren Untersuchung kombinatorischer Effekte bezüglich der nukleären Nrf2-Konzentration dar. Die erlangten Erkenntnisse belegen zudem die große Relevanz kombinierter Wirkungen gleichzeitig aufgenommener Lebensmittelinhaltsstoffe für die Untersuchung der Nrf2-Aktivierung im Rahmen der mediterranen Ernährung