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Genetic and chemical diversity of the toxic herb Jacobaea vulgaris Gaertn. (syn. Senecio jacobaea L.) in Northern Germany
No full textJung, Stefanie, Lauter, Jan, Hartung, Nicole M., These, Anja, Hamscher, Gerd, Wissemann, Volker (2020): Genetic and chemical diversity of the toxic herb Jacobaea vulgaris Gaertn. (syn. Senecio jacobaea L.) in Northern Germany. Phytochemistry (112235) 172: 1-9, DOI: 10.1016/j.phytochem.2019.112235, URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.phytochem.2019.11223
Untersuchungen zur Stabilität von Tierarzneimitteln und über Wechselwirkungen ausgewählter Wirkstoffe mit einem Modellbiofilm aus Escherichia coli und Pseudomonas fluorescens in Tränkwasserleitungen
Get PDFArzneimittel können in der Tierhaltung neben einer Futtermittelmedikation auch über die Tränkwasserleitungen verabreicht werden. In Trink- oder Tränkwasserleitungen können sich Biofilme entwickeln, denen eine hohe Toleranz gegenüber äußeren Einflüssen wie Antibiotika nachgesagt wird. Die Persistenz vieler Wirkstoffe – auch in Spurenkonzentrationen – können Antibiotika-Resistenzen bei Bakterien induzieren. Diese Resistenzentwicklung kann wiederum die in der Humanmedizin angewandten Antibiotika und deren Wirkung auf den Menschen beeinflussen. Daher sollte der Antibiotikaeinsatz auf ein therapeutisch notwendiges Minimum reduziert werden. Um die Mechanismen der Resistenzentwicklung zu verstehen, müssen Eintragswege und mögliche Transformationen der Wirkstoffe aufgeklärt werden. Nur so können Antibiotika in Zukunft gezielt eingesetzt werden und eine Risikoabschätzung kann hinsichtlich des Resistenzentwicklungspotentials erfolgen. Im Kontext dieser Aspekte war das Ziel dieser Arbeit zunächst diverse Stabilitätsuntersuchungen von Sulfadiazin (SDZ) und Trimethoprim (TMP) durchzuführen, einen Modellbiofilm reproduzierbar herzustellen und mögliche Interaktionen zwischen dem Biofilm und den Antibiotika SDZ, TMP und Tylosin A (TYL A) aufzuklären.
SDZ und TMP konnten über einen Zeitraum von 15 Monaten in verschiedenen wässrigen Lösungen beinahe unverändert nachgewiesen werden. Die lange Haltbarkeit ist ein wichtiges Indiz für die hohe Stabilität und Verweildauer der Wirkstoffe in der Umwelt. Der Einfluss einer Eisenlösung auf die Wirkstoffstabilität zeigte, dass die SDZ- bzw. TMP-Konzentrationen unter Lichteinfluss bei 10 mg/L um 10 % bzw. 12 % abnahmen. Eine Abnahme der Wirkstoffkonzentration in Wasser mit hoher Eisenkonzentration kann relevant bei der Arzneimittelverabreichung in Brunnenwasser sein, wie es in der Landwirtschaft teilweise durchgeführt wird.
In dieser Arbeit konnte erfolgreich ein Modellbiofilm aus dem Biofilmbildner Pseudomonas (P.) fluorescens und Antibiotika-sensiblen Escherichia (E.) coli in einem PVC-Rohr reproduzierbar hergestellt werden. Die Ergebnisse wurden mit dem vom Projektpartner im Projektverbund der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) parallel entwickelten Modellbiofilm aus P. aeruginosa und E. coli verglichen. Nach der Konfrontation der Modellbiofilme mit SDZ und TMP wurden keine Veränderungen in der Biofilmdichte und -zusammensetzung festgestellt. Dagegen konnte eine Änderung der Biofilmmorphologie durch Zellclusterbildung mittels Lichtmikroskopaufnahme gezeigt werden. Für die Wirkstoffe SDZ und TMP wurden durch HPLC-UV-Analysen nachgewiesen, dass schon in der ersten Probenahme eine geringere Konzentration in dem Biofilmrohr als in der abiotischen Kontrollprobe vorlag. Für den Modellbiofilm mit P. aeruginosa war der SDZ-Unterschied zwischen 2 und 7 % und im Modellbiofilm mit P. fluorescens ca. 1 %. Für TMP wurde bei beiden Modellbiofilmen ein Konzentrationsunterschied von 2 % bestimmt. Dies könnte auf eine schnelle Sorption an oder Diffusion in den Biofilm hindeuten, beides bekannte Toleranzmechanismen von Biofilmen.
Bei der Konfrontation der Modellbiofilme mit dem Makrolid TYL A konnten für alle Stämme eine unerwartete Reduktion der Zellgehalte im Biofilm bestimmt werden. Zusätzlich wurde auch hier eine Zellclusterbildung auf einem PVC-Träger nachgewiesen. Im Versuch mit dem P. aeruginosa-Modellbiofilm konnte TYL A im Biofilmrohr mit 3 % geringerer Konzentration bestimmt werden, sodass dies, wie bei SDZ und TMP, auf eine Sorption an oder Diffusion in den Biofilm hindeutete. Im Modellbiofilm mit P. fluorescens konnte kein Unterschied in den Ausgangskonzentrationen zwischen Biofilm und Kontrollprobe bestimmt werden. Stattdessen konnte ein neuer, stetig wachsender Peak im UV-Chromatogramm der Biofilmprobe detektiert werden. Da der TYL A Peak im gleichen Zeitraum stetig abnahm, wurde ein Transformationsprodukt (TP) von TYL A vermutet. In Untersuchungen mit einer längeren Konfrontationsdauer wurden drei weitere TP mit dem gleichen Masse-zu-Ladung-Verhältnis (m/z-Verhältnis) nachgewiesen. Durch die Instabilität der TP konnten die Produkte nicht über HPLC-Verfahren für eine NMR-Messung isoliert werden. Deshalb konnte nur auf die exakte Masse aus HR-MS-Messungen und Fragmentierungsmuster als Strukturhinweise zurückgegriffen werden. Die Summenformel mit der geringsten Abweichung von der theoretischen Masse ergab einen Einbau von H2SO3 (m/z-Verhältnis von 82) in TYL A, das für eine reduktive Sulfonierung von TYL A stehen könnte. Diese Art von Transformation ist jedoch bisher für Bakterien nicht beschrieben. Die in der Literatur bekannte Phosphorylierung von TYL A konnte durch 31P-NMR ausgeschlossen werden.
Mittels MS-Imaging konnte die räumliche Verteilung des Modellbiofilms mit P. fluorescens auf einem PVC-Träger anhand von zwei m/z-Verhältnissen, die den Phospholipiden zugeordnet wurden, dargestellt werden. Die Phospholipidverteilung stimmte in Lichtmikroskopaufnahmen mit der Verteilung der Bakterien gut überein. In den hier durchgeführten Versuchen wurde erstmals ein Biofilm in Kontakt mit Antibiotika unter den Bedingungen in einem Tränkwasserrohr untersucht. SDZ und TMP konnten auf dem Biofilm-Coupon gleichmäßig an den Stellen mit Phospholipiden abgebildet werden. An den Flächen mit einer hohen Bakteriendichte waren SDZ und TMP nicht zu sehen. Somit könnten sie in den Biofilm eingedrungen sein und wären mittels MALDI in der oberen Schicht nicht detektierbar. Dagegen konnte TYL A nur an den Stellen mit einer hohen Bakteriendichte nachgewiesen werden, was im Vergleich dazu eher für eine Sorption an den Biofilm sprechen könnte.
Nach der Konfrontation der hier verwendeten Wirkstoffe konnte für den Antibiotika-sensiblen E. coli in beiden Modellbiofilmen mittels der Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration keine Resistenzentwicklung nachgewiesen werden. Dies bestätigt die hohe Stabilität von Biofilmen gegenüber äußeren Einflüssen wie Antibiotika.
Die verschiedenen Wirkstoff-Interaktionen in Bezug auf die zwei Modellbiofilme können an der unterschiedlichen Zusammensetzung der extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) sowie an der Molekülgröße und der Ladung der Wirkstoffe bei neutralem pH-Wert liegen. Bei P. fluorescens wurden in der Biofilmmatrix mehr Oberflächenproteine und weniger Exopolysaccharide als bei P. aeruginosa nachgewiesen. Demnach könnten die Wirkstoffe in dem P. aeruginosa-Biofilm von den Exopolysacchariden besser zurückgehalten werden, sodass Konzentrationsunterschiede im Vergleich zum P. fluorescens-Biofilm eher nachweisbar waren. In dem P. fluorescens-Biofilm wurde dagegen ein Transformationsprodukt von TYL A gebildet.
Neben SDZ wurden Stabilitätsuntersuchungen des SO2-extrudierten SDZ durchgeführt, da dessen chemische Eigenschaften nur wenig charakterisiert sind. Das SO2-extrudierte SDZ kann unter anderem durch Photodegradation aus SDZ in der Umwelt entstehen und zeigte im Versuchszeitraum von 3 Wochen eine hohe Stabilität bei verschiedenen pH-Werten und Temperaturen auf. Es konnte keine antibiotische Aktivität bis 200 µg/L gegenüber dem Testkeim Geobacillus stearothermophilus im Brillantschwarz-Reduktionstest nachgewiesen werden. Dies könnte bei einer SO2-Extrusion von SDZ für die Organismen in der Umwelt im Vergleich zu SDZ vom Vorteil sein. Zusätzlich wurde der P. fluorescens-Modellbiofilm mit SO2-extrudiertem SDZ konfrontiert und eine Acetylierung des Produkts nachgewiesen. Hervorzuheben ist, dass SDZ durch den Biofilm nicht transformiert wird, jedoch sein SO2-extrudiertes Transformations-produkt.
Im Projektverbund der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) wurden neue Arzneimittelformulierungen mit SDZ und TMP hergestellt, um eine höhere Bioverfügbarkeit der Wirkstoffe zu erzielen. Da der reduzierende Zucker Lactose als Formulierungsstoff eingesetzt wurde, sollte im Rahmen dieser Arbeit die Stabilität der Formulierung überprüft werden. Es konnte gezeigt werden, dass während einer Lagerung in Lösungen mit pH-Werten 2 und 10 ein Addukt aus Lactose und SDZ gebildet wird. Dieses Produkt befindet sich in einer Gleichgewichtsreaktion. In saurer Lösung betrug die Produktmenge konstant 2 %. Unter neutralen und alkalischen Bedingungen stieg der Gehalt dagegen auf 14 %. Da das Gleichgewicht unter sauren Bedingungen auf Seiten der Reaktionspartner liegt, würde sich das Produkt im Magen wieder in Lactose und den Ausgangsstoff SDZ umwandeln und könnte somit wieder seine antimikrobielle Wirksamkeit entfalten. Bei der Verwendung von Glucose als reduzierender Zucker konnte ebenfalls ein neues Produkt mittels HPLC-UV nachgewiesen werden.
Die Ergebnisse dieser Arbeit können in verschiedenen Bereichen von hohem Nutzen sein. Unter anderem können die Stabilitätsuntersuchungen auf relevante Umweltbedingungen (verschie-denen Eisenkonzentrationen, Modell-Brunnenwasser) erweitert werden. Das Modellbiofilmsystem kann ein guter Ansatz sein, um Veterinärantibiotika bei der Zulassung umfassender zu bewerten. Dies ist ein praktikabler Weg, um stoffliche Veränderungen und die damit verbundenen Transformationsprodukte schnell zu erkennen. Daraufhin könnte gezielt in der Umwelt nach diesen Verbindungen gesucht werden. In Bezug auf die SO2-Extrusion des SDZ könnten weitere Sulfonamide nach Extrusion systematisch auf die Verringerung der antibiotischen Aktivität und auf ein möglicherweise verbleibendes Potential der Resistenzentwicklung untersucht werden. Dies würde die Kenntnisse zu möglichen Umweltproblematiken und auswirkungen durch Tierarzneimittel vervollständigen.Sonstige Drittmittelgeber/-inne
Novel non-targeted LC-HRMS approaches in veterinary drug residue analysis and environmental analysis
Get PDFLiquid chromatography coupled with high resolution mass spectrometry (LC-HRMS) enables the implementation of non-targeted screening analysis and complements standard triple−quadrupole mass spectrometry in veterinary drug residue control as well as in environmental analysis.
In this thesis, a workflow for processing and evaluation of non-targeted LC-HRMS metabolomics data was established and applied in two different projects.
The aim of the first practical application was to gain further information about the origin of antibiotic residues in non-compliant samples taken within the frame of official veterinary drug residue control. The feasibility of a non-targeted metabolomics approach based on LC-HRMS data (LC-Q-Orbitrap and LC-Q-TOF) to distinguish between porcine muscle tissue from infected animals and from healthy animals was demonstrated. The differences arise from various compounds associated with metabolic changes in infected animals. Two new biomarker candidates have been identified: tripeptide prolylphenylalanylglycine and a lysophosphatidylcholine derivative. A bivariate data analysis procedure was performed to evaluate whether the presence of antibiotic residues points to a therapeutic application or may be the result of a contamination during sampling and/or analysis.
In the second practical application, the environmental release of altrenogest (ALT), a synthetic progestogen which is used in modern pig production for estrus synchronization, was investigated. For certain geographical areas it cannot be excluded that the zootechnical use of ALT in gilts may present a risk for fish and other aquatic organisms, since manure of ALT-treated gilts may be used as fertilizer for agricultural soils. A pilot study was conducted in which spot urine samples from ALT-treated and non-medicated gilts were collected and analyzed using targeted and non-targeted LC-HRMS. The targeted investigation showed that glucuronide conjugates of ALT and its photo-isomerization product are main urinary metabolites of ALT in gilts. The concentration of ALT glucuronides is comparable to worst case calculations used for laboratory scale sorption studies. These results underline the need to perform field studies to determine the environmental input of ALT considering regional hotspots, i.e., pig breeding facilities. The chemometric analysis of the non-targeted data revealed a clear difference between ALT-treated gilts and control animals. Furthermore, a hydroxylated ALT glucuronide was identified at substance class level. Additional biomarker annotation and pathway mapping revealed changes in the metabolism of ALT-treated animals, which can be explained by ALT’s hormonal action. Taken together, the results of this thesis illustrate the exceptional potential of non-targeted LC-HRMS analyses and metabolomics workflows
The overland transport of veterinary antibiotics
No full textIntroduction: Veterinary Antibiotics (VAs) are emerging agricultural contaminants. They are applied to agricultural fields in excrement-based fertilizers around the world. Whilst VA groundwater and plant contamination has been researched over the past decades, the overland transport of VAs in runoff water and the associated soil erosion has received significantly less global research attention. The overland transport of VAs from fields may result in the contamination of surface water systems (water and sediment) with potentially negative consequences for ecosystems and humans. Focusing on the tetracycline and sulfonamide antibiotic groups in particular, the aim of the thesis was to clearly conceptualize the overland transport of VAs (considering the effects of VA behaviour and time) and to subsequently predict the masses of VAs that are transported overland across the study area of Germany. Method: The thesis consists of five connected studies: (1) a literature review, examining the current state of knowledge of VA detection and behaviour (sorption and degradation) in different host materials and the mechanisms which dictate their overland transportation; (2) a sampling scheme, exploring the contamination of German water and sediment; (3) laboratory experiments, determining the behavioural constants of VAs in excrement and soil; (4) the development of a numerical model (VANTOM: the Veterinary Antibiotic Transport Model), designed to estimate VA overland transport flux across a study area; (5) the implementation of VANTOM across Germany. Results: A clear conceptualization of the VA overland transport journey (from fertilizer to surface water systems) is presented for the first time. VA behavioural constants in solid and liquid form are provided for each stage of the journey. VAs were found to contaminate German surface water [ng l-1] and sediment [µg kg-1] during sampling, which reflects the concentrations of transported masses calculated by VANTOM. The area of maximum overland transport in Germany is predicted by VANTOM to be across the border of Lower Saxony and North Rhine-Westphalia. Transport in liquid form is greatest directly after the application of fertilizer to fields. Transport in solid form is greatest when maximum soil erosion from contaminated fields occurs (predictably following a harvest). Conclusion: Greater masses of VAs are accumulating and are transported from agricultural fields in solid form (i.e. attached to soil particles). Further research is therefore recommended into the effects of VAs on flora and fauna in contaminated soils and sediments. To reduce contamination, fertilizer should not be applied to fields directly after the administration of VAs to livestock animals and soil erosion mitigation methods should be improved
Transfer and Metabolism of Pyrrolizidine Alkaloids from Jacobaea vulgaris Gaertn. in Ruminants
No full textPyrrolizidine alkaloids (PA/PANOs) are compounds found in over 6000 plant species, including Jacobaea vulgaris Gaertn. (common ragwort). Upon hepatic activation, these protoxins exhibit hepatotoxic and carcinogenic properties. This study aimed to investigate the ruminal metabolism and tissue transfer of PA/PANOs found in Jacobaea vulgaris Gaertn. in ruminants to better assess the uptake of PA/PANOs by grazing livestock.
This study investigated the ruminal metabolism of cyclic diesters. The nine major free base pyrrolizidine alkaloids (PA) and corresponding N-oxides (PANO) from Jacobaea vulgaris Gaertn. were examined in vitro with rumen liquid from cattle. The results confirmed that all PANOs were rapidly reduced to the corresponding PAs, and most PAs were swiftly metabolized. Compounds such as jacobine, jaconine, and senkirkine exhibited slow elimination, while jacoline remained almost stable. For the first time, it was shown that cyclic diesters are reduced in the rumen to 1,2-saturated metabolites. This reduction is crucial, as the 1,2-double bond is structurally necessary for the toxification of PAs in the liver.
Analysis of ruminal fluids from in vivo feeding studies with cattle, sheep, and goats confirmed the in vitro results. Samples from these in vivo feeding studies also revealed a low transfer of PA/PANOs into the muscle tissue of the animals, with mostly jacoline, jacobine, and jaconine being detectable, consistent with the elimination rate observed in vitro in the rumen. Therefore, the risk of exposure to PA/PANOs through the consumption of meat from ruminants exposed to doses of PA/PANO similar to those in this study appears to be low. Moreover, the reported average levels of PA/PANO contamination in feed used in Europe are significantly lower than the doses used in this study.
Interestingly, the metabolites identified in the rumen were not detected in the muscle tissue. A huge amount of these metabolites was detected in the feces of the animals, suggesting that these metabolites may not pass the intestinal barrier or are further transformed in other processes in the body of the animals. This study demonstrates that the rumen plays a crucial role in detoxifying PA/PANOs. This filtering function substantially reduces the uptake of PA/PANOs within the animal’s body, presumably decreasing the health threat posed by these substances to ruminants. Additionally, ruminal activities result in a low transfer of PA/PANOs into animal products such as meat, thereby lowering the risk of exposure through meat consumption
The overland transport of veterinary antibiotics
No full textIntroduction: Veterinary Antibiotics (VAs) are emerging agricultural contaminants. They are applied to agricultural fields in excrement-based fertilizers around the world. Whilst VA groundwater and plant contamination has been researched over the past decades, the overland transport of VAs in runoff water and the associated soil erosion has received significantly less global research attention. The overland transport of VAs from fields may result in the contamination of surface water systems (water and sediment) with potentially negative consequences for ecosystems and humans. Focusing on the tetracycline and sulfonamide antibiotic groups in particular, the aim of the thesis was to clearly conceptualize the overland transport of VAs (considering the effects of VA behaviour and time) and to subsequently predict the masses of VAs that are transported overland across the study area of Germany. Method: The thesis consists of five connected studies: (1) a literature review, examining the current state of knowledge of VA detection and behaviour (sorption and degradation) in different host materials and the mechanisms which dictate their overland transportation; (2) a sampling scheme, exploring the contamination of German water and sediment; (3) laboratory experiments, determining the behavioural constants of VAs in excrement and soil; (4) the development of a numerical model (VANTOM: the Veterinary Antibiotic Transport Model), designed to estimate VA overland transport flux across a study area; (5) the implementation of VANTOM across Germany. Results: A clear conceptualization of the VA overland transport journey (from fertilizer to surface water systems) is presented for the first time. VA behavioural constants in solid and liquid form are provided for each stage of the journey. VAs were found to contaminate German surface water [ng l-1] and sediment [µg kg-1] during sampling, which reflects the concentrations of transported masses calculated by VANTOM. The area of maximum overland transport in Germany is predicted by VANTOM to be across the border of Lower Saxony and North Rhine-Westphalia. Transport in liquid form is greatest directly after the application of fertilizer to fields. Transport in solid form is greatest when maximum soil erosion from contaminated fields occurs (predictably following a harvest). Conclusion: Greater masses of VAs are accumulating and are transported from agricultural fields in solid form (i.e. attached to soil particles). Further research is therefore recommended into the effects of VAs on flora and fauna in contaminated soils and sediments. To reduce contamination, fertilizer should not be applied to fields directly after the administration of VAs to livestock animals and soil erosion mitigation methods should be improved
Bestimmung von Gamma-Hydroxybuttersäure und Gamma-Hydroxybuttersäure-Metaboliten im Haar und deren forensische Bedeutung
Get PDFGamma-Hydroxybuttersäure (GHB) steht aufgrund ihres endogenen Vorkommens im menschlichen Körper und zugleich sedierender Eigenschaften bei gewollter oder ungewollter Aufnahme seit langem im Fokus wissenschaftlicher Forschungsarbeiten. Die Abgrenzung zwischen möglichen endogenen GHB-Konzentrationen und denjenigen, die nach (einmaliger) Aufnahme von GHB im Haar nachweisbar wären, ist dabei von besonderem Interesse.
In der vorliegenden Arbeit wurden Extraktionsverfahren und analytische LC-MS/MS-Methoden für den Nachweis von GHB und den GHB-Metaboliten Glycolsäure, 2,4-Dihydroxybuttersäure (2,4-DHB), 3,4-Dihydroxybuttersäure (3,4-DHB) und GHB-4-Sulfat (GHB-Sulf) aus der Matrix Haar entwickelt. Nach der Validierung der Methoden wurden Haarproben von Personen ohne bekannte GHB-Aufnahme vermessen, um für jede Substanz einen endogenen Referenzbereich zu definieren. Anschließend wurden Proben von Personen nach einmaliger oder regelmäßiger Aufnahme von GHB untersucht.
Die GHB-Konzentrationen von 928 Haarproben von Personen ohne GHB-Aufnahme lagen dabei zwischen < 0,1 und 6,3 ng/mg. Lediglich 29 Proben enthielten Konzentrationen über 3,0 ng/mg. Im Gegensatz dazu ergaben zwischen zwei und acht Jahre gelagerte Haarproben signifikant höhere GHB-Konzentrationen von 1,5 bis 130 ng/mg. Dabei lagen die Konzentrationen von 48 der 52 vermessenen Segmente oberhalb von 3,0 ng/mg. Die Lagerung scheint einen größeren Einfluss auf die GHB-Konzentrationen im Haar zu haben als die aufgenommene Menge GHB. So lagen von 136 untersuchten Haarsegmenten nach täglicher Aufnahme von 3 bis 9 g GHB nur 25 der bestimmten Konzentrationen oberhalb von 3,0 ng/mg und nur drei Konzentrationen lagen außerhalb des zuvor ermittelten endogenen Referenzbereichs. Es konnte nur ein sehr schwacher Zusammenhang zwischen eingenommener GHB-Menge und der ermittelten GHB-Konzentration im Haar festgestellt werden. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen konnte auch in den Haarproben nach einmaliger Aufnahme von GHB kein Anstieg der GHB-Konzentration beobachtet werden. Alle Konzentrationen lagen im unteren Bereich des zuvor ermittelten endogenen Referenzbereichs.
Für die vier untersuchten GHB-Metaboliten konnten folgende endogene Referenzbereiche (mit Ausreißern) ermittelt werden: Glycolsäure 0,39 – 11 (24) ng/mg, GHB-Sulf < 0,40 – 1,7 (12) ng/mg, 3,4-DHB < 0,10 – 0,63 (4,7) ng/mg und 2,4-DHB < 0,20 – 0,45 (0,65) ng/mg. Im Gegensatz zu den ermittelten GHB-Konzentrationen in Haarproben von Personen nach regelmäßiger GHB-Aufnahme, konnte in jeder Haarsträhne im Durchschnitt mindestens ein Metabolit als erhöht, also oberhalb des endogenen Referenzbereichs, nachgewiesen werden. In vier der elf Haarsträhnen lagen sogar alle vier Metaboliten oberhalb des jeweiligen endogenen Referenzbereichs. Jedoch konnte auch hier kein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen eingenommener GHB-Dosis und den gemessenen Konzentrationen ermittelt werden. Die nach einmaliger Aufnahme von GHB untersuchten Haarsegmente enthielten zum Teil ebenfalls erhöhte Konzentrationen der jeweiligen Metaboliten. Bei den Segmenten handelte es sich jedoch nicht in jedem Fall um die Segmente, die bei einem Haarwachstum von 1 cm/Monat erwartungsgemäß die erhöhten Konzentrationen aufweisen müssten.
Im Rahmen dieser Arbeit zeigte sich, dass die externe Zufuhr von GHB nicht grundsätzlich zu einer erhöhten GHB-Konzentration im Haar führt. Die alleinige Bestimmung der GHB-Konzentration im Haar vermag daher vermutlich nicht eine eindeutige Entscheidung bei der Frage einer möglichen Aufnahme von GHB zu liefern. Folglich ist mit den hier entwickelten Verfahren eine rechtssichere Analytik auch in Zukunft nicht möglich. In Kombination mit einem Nachweis einer oder mehrerer erhöhter Metaboliten-Konzentrationen scheint eine bessere Einschätzung möglich
Discovery and Biosynthesis of Novel Bioactive Microbial Natural Products
No full textNatural products derived from microorganisms like bacteria and fungi, are structurally diverse and represent a rich source for the discovery of new drugs to treat various human diseases, including infections and cancer. Many microorganisms derived bioactive compounds have been eventually developed into agents for clinical use. During our continuous research on bioactive secondary/specialized metabolites from microorganisms, the marine flavobacterium Tenacibaculum discolor sv11, the plant endophytic bacterium Pseudomonas brassicacearum Root401 and the fungus Palmiascoma qujingense ST006189 were investigated for their potential to produce specialized metabolites. Obligate marine flavobacteria of the genus Tenacibaculum play an important role in marine habitats. However, not much is known about natural products produced by these bacteria. T. discolor sv11 was chosen based on antimicrobial activity against B. subtilis. The P. brassicacearum Root401 genome indicated a high biosynthetic potential to produce specialized metabolites, especially for nonribosomal peptides (NRPs). The bacterium can cause disease in salt-stressed Arabidopsis thaliana. The extract of P. qujingense ST006189 contains a variety of chromone derivatives as revealed by LC-MS analysis. In this dissertation the focus was on the isolation and identification of bioactive secondary metabolites from the cultures of T. discolor sv11, P. brassicacearum Root401 and P. qujingense ST006189. Furthermore, the antimicrobial activity and virulence in A. thaliana, as well as the biosynthetic routes of these metabolites were tested and elucidated in this thesis.
In summary, thirteen new alkaloids were isolated from T. discolor sv11. A novel sub group of cyclic lipopeptides was identified from P. brassicacearum Root401. Ten compounds were obtained from P. qujingense ST006189. The structures of the pure compounds were unambiguously elucidated on the basis of one- and two-dimensional NMR spectroscopy and mass spectrometry, together with Marfey’s analysis and X-ray crystallography. The pure compounds were investigated for their antimicrobial activity against bacteria and fungi. For selected compounds, their anthelmintic activity and virulence in plants was investigated. Putative biosynthetic gene clusters (BGCs), corresponding to the respective isolated compounds, were identified based on the bioinformatics analysis of the whole genome data, and the biosynthetic route was investigated using in vivo and in vitro experiments
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
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