OPUS 4 | Universitätspublikationen

Soluble serum CD81 is elevated in patients with chronic hepatitis C and correlates with alanine aminotransferase serum activity (2012)

Martin-Walter Welker David Reichert Simone Susser Christoph Sarrazin Yolanda Martinez Eva Herrmann Stefan Zeuzem Albrecht Piiper Bernd Kronenberger

Aim: Cellular CD81 is a well characterized hepatitis C virus (HCV) entry factor, while the relevance of soluble exosomal CD81 in HCV pathogenesis is poorly defined. We performed a case-control study to investigate whether soluble CD81 in the exosomal serum fraction is associated with HCV replication and inflammatory activity. Patients and Methods: Four cohorts were investigated, patients with chronic hepatitis C (n = 37), patients with chronic HCV infection and persistently normal ALT levels (n = 24), patients with long term sustained virologic response (SVR, n = 7), and healthy volunteers (n = 23). Concentration of soluble CD81 was assessed semi-quantitatively after differential centrifugation ranging from 200 g to 100,000 g in the fifth centrifugation fraction by immunoblotting and densitometry. Results: Soluble CD81 was increased in patients with chronic hepatitis C compared to healthy subjects (p = 0.03) and cured patients (p = 0.017). Patients with chronic HCV infection and persistently normal ALT levels and patients with long term SVR had similar soluble CD81 levels as healthy controls (p>0.2). Overall, soluble CD81 levels were associated with ALT levels (r = 0.334, p = 0.016) and severe liver fibrosis (p = 0.027). Conclusion: CD81 is increased in the exosomal serum fraction in patients with chronic hepatitis C and appears to be associated with inflammatory activity and severity of fibrosis.

Restriction of HIV-1 replication in monocytes is abolished by Vpx of SIVsmmPBj (2009)

Silke Schüle Björn-Philipp Kloke Julia Kaiser Sabine Heidmeier Sylvia Panitz Nina Wolfrum Klaus Cichutek Matthias Schweizer

Background: Human primary monocytes are refractory to infection with the human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) or transduction with HIV-1-derived vectors. In contrast, efficient single round transduction of monocytes is mediated by vectors derived from simian immunodeficiency virus of sooty mangabeys (SIVsmmPBj), depending on the presence of the viral accessory protein Vpx. Methods and Findings: Here we analyzed whether Vpx of SIVsmmPBj is sufficient for transduction of primary monocytes by HIV-1-derived vectors. To enable incorporation of PBj Vpx into HIV-1 vector particles, a HA-Vpr/Vpx fusion protein was generated. Supplementation of HIV-1 vector particles with this fusion protein was not sufficient to facilitate transduction of human monocytes. However, monocyte transduction with HIV-1-derived vectors was significantly enhanced after delivery of Vpx proteins by virus-like particles (VLPs) derived from SIVsmmPBj. Moreover, pre-incubation with Vpx-containing VLPs restored replication capacity of infectious HIV-1 in human monocytes. In monocytes of non-human primates, single-round transduction with HIV-1 vectors was enabled. Conclusion: Vpx enhances transduction of primary human and even non-human monocytes with HIV-1-derived vectors, only if delivered in the background of SIVsmmPBj-derived virus-like particles. Thus, for accurate Vpx function the presence of SIVsmmPBj capsid proteins might be required. Vpx is essential to overcome a block of early infection steps in primary monocytes.

Detecting and managing small bowel Crohn’s disease – capsule endoscopy becoming a first line diagnostic method? (2011)

Johannes Hausmann Jörg Gerhard Albert

Small bowel endoscopy is crucial for diagnosing small bowel Crohn’s disease, and capsule endoscopy is complemented by balloon-assisted enteroscopy to take biopsies and by magnetic resonance imaging to visualize enteral and extra-intestinal involvement. Recently, imaging has also become a key instrument to manage Crohn’s disease patients. Treatment control is advised for patients who have undergone bowel resections and is increasingly used to testify treatment success in non-operated patients, too. In this review we present the modern imaging methods to diagnose and to manage Crohn’s disease with a special focus on the small bowel. Moreover, current knowledge on the impact of diagnostic methods on the patients’ outcome is reported.

Inhibition of diacylglycerol–sensitive TRPC channels by synthetic and natural steroids (2012)

Susanne Miehe Peter Crause Thorsten Schmidt Matthias Löhn Heinz-Werner Kleemann Thomas Licher Werner Dittrich Hartmut Rütten Carsten Strübing

TRPC channels are a family of nonselective cation channels that regulate ion homeostasis and intracellular Ca2+ signaling in numerous cell types. Important physiological functions such as vasoregulation, neuronal growth, and pheromone recognition have been assigned to this class of ion channels. Despite their physiological relevance, few selective pharmacological tools are available to study TRPC channel function. We, therefore, screened a selection of pharmacologically active compounds for TRPC modulating activity. We found that the synthetic gestagen norgestimate inhibited diacylglycerol-sensitive TRPC3 and TRPC6 with IC50s of 3–5 µM, while half-maximal inhibition of TRPC5 required significantly higher compound concentrations (>10 µM). Norgestimate blocked TRPC-mediated vasopressin-induced cation currents in A7r5 smooth muscle cells and caused vasorelaxation of isolated rat aorta, indicating that norgestimate could be an interesting tool for the investigation of TRP channel function in native cells and tissues. The steroid hormone progesterone, which is structurally related to norgestimate, also inhibited TRPC channel activity with IC50s ranging from 6 to 18 µM but showed little subtype selectivity. Thus, TRPC channel inhibition by high gestational levels of progesterone may contribute to the physiological decrease of uterine contractility and immunosuppression during pregnancy.

Hepatitis C viral evolution in genotype 1 treatment-naïve and treatment-experienced patients receiving telaprevir-based therapy in clinical trials (2012)

Tara L. Kieffer Sandra De Meyer Doug J. Bartels James C. Sullivan Eileen Z. Zhang Ann Tigges Inge Dierynck Joan Spanks Jennifer Dorrian Min Jiang Bambang Adiwijaya Anne Ghys Maria Beumont Robert S. Kauffman Nathalie Adda Ira M. Jacobson Kenneth E. Sherman Stefan Zeuzem Ann D. Kwong Gaston Picchio

Background: In patients with genotype 1 chronic hepatitis C infection, telaprevir (TVR) in combination with peginterferon and ribavirin (PR) significantly increased sustained virologic response (SVR) rates compared with PR alone. However, genotypic changes could be observed in TVR-treated patients who did not achieve an SVR. Methods: Population sequence analysis of the NS3•4A region was performed in patients who did not achieve SVR with TVR-based treatment. Results: Resistant variants were observed after treatment with a telaprevir-based regimen in 12% of treatment-naïve patients (ADVANCE; T12PR arm), 6% of prior relapsers, 24% of prior partial responders, and 51% of prior null responder patients (REALIZE, T12PR48 arms). NS3 protease variants V36M, R155K, and V36M+R155K emerged frequently in patients with genotype 1a and V36A, T54A, and A156S/T in patients with genotype 1b. Lower-level resistance to telaprevir was conferred by V36A/M, T54A/S, R155K/T, and A156S variants; and higher-level resistance to telaprevir was conferred by A156T and V36M+R155K variants. Virologic failure during telaprevir treatment was more common in patients with genotype 1a and in prior PR nonresponder patients and was associated with higher-level telaprevir-resistant variants. Relapse was usually associated with wild-type or lower-level resistant variants. After treatment, viral populations were wild-type with a median time of 10 months for genotype 1a and 3 weeks for genotype 1b patients. Conclusions: A consistent, subtype-dependent resistance profile was observed in patients who did not achieve an SVR with telaprevir-based treatment. The primary role of TVR is to inhibit wild-type virus and variants with lower-levels of resistance to telaprevir. The complementary role of PR is to clear any remaining telaprevir-resistant variants, especially higher-level telaprevir-resistant variants. Resistant variants are detectable in most patients who fail to achieve SVR, but their levels decline over time after treatment.

The human operculo-insular cortex is pain-preferentially but not pain-exclusively activated by trigeminal and olfactory stimuli (2012)

Jörn Lötsch Carmen Walter Lisa Felden Ulrike Nöth Ralf Deichmann Bruno Georg Oertel

Increasing evidence about the central nervous representation of pain in the brain suggests that the operculo-insular cortex is a crucial part of the pain matrix. The pain-specificity of a brain region may be tested by administering nociceptive stimuli while controlling for unspecific activations by administering non-nociceptive stimuli. We applied this paradigm to nasal chemosensation, delivering trigeminal or olfactory stimuli, to verify the pain-specificity of the operculo-insular cortex. In detail, brain activations due to intranasal stimulation induced by non-nociceptive olfactory stimuli of hydrogen sulfide (5 ppm) or vanillin (0.8 ppm) were used to mask brain activations due to somatosensory, clearly nociceptive trigeminal stimulations with gaseous carbon dioxide (75% v/v). Functional magnetic resonance (fMRI) images were recorded from 12 healthy volunteers in a 3T head scanner during stimulus administration using an event-related design. We found that significantly more activations following nociceptive than non-nociceptive stimuli were localized bilaterally in two restricted clusters in the brain containing the primary and secondary somatosensory areas and the insular cortices consistent with the operculo-insular cortex. However, these activations completely disappeared when eliminating activations associated with the administration of olfactory stimuli, which were small but measurable. While the present experiments verify that the operculo-insular cortex plays a role in the processing of nociceptive input, they also show that it is not a pain-exclusive brain region and allow, in the experimental context, for the interpretation that the operculo-insular cortex splay a major role in the detection of and responding to salient events, whether or not these events are nociceptive or painful.

On continuous time trading of a small investor in a limit order market (2012)

Maximilian Stroh

We provide a mathematical framework to model continuous time trading in limit order markets of a small investor whose transactions have no impact on order book dynamics. The investor can continuously place market and limit orders. A market order is executed immediately at the best currently available price, whereas a limit order is stored until it is executed at its limit price or canceled. The limit orders can be chosen from a continuum of limit prices. In this framework we show how elementary strategies (hold limit orders with only finitely many different limit prices and rebalance at most finitely often) can be extended in a suitable way to general continuous time strategies containing orders with infinitely many different limit prices. The general limit buy order strategies are predictable processes with values in the set of nonincreasing demand functions (not necessarily left- or right-continuous in the price variable). It turns out that this family of strategies is closed and any element can be approximated by a sequence of elementary strategies. Furthermore, we study Merton’s portfolio optimization problem in a specific instance of this framework. Assuming that the risky asset evolves according to a geometric Brownian motion, a proportional bid-ask spread, and Poisson execution times for the limit orders of the small investor, we show that the optimal strategy consists in using market orders to keep the proportion of wealth invested in the risky asset within certain boundaries, similar to the result for proportional transaction costs, while within these boundaries limit orders are used to profit from the bid-ask spread.

Fundamentals for routined utilization of tomography in beam diagnostics (2012)

Hermine Reichau

Grundlagen für die routinemäßige Implementierung der Tomografie in der Strahldiagnose Ende der 70ger Jahre, fünf Jahre nach der Einführung des ersten kommerziellen, medizinischen Computertomographen wurde die Tomographie am Los Alamos Scientific Laboratory zum ersten Mal für die Diagnose von Teilchenstrahlen angewendet. Bei der Tomographie wird aus eindimensionalen Projektionen, sogenannten Profilen, welche in möglichst vielen Winkeln um ein Objekt herum aufgenommen werden, ein zweidimensionales Abbild der Dichteverteilung (Slice oder Scheibe) approximiert. Dies ist möglich durch das bereits 1917 von Johann Radon eingeführte Fourier-Scheiben-Theorem. In der Theorie kann die zwei-dimensionale Dichteverteilung exakt ermittelt werden, wenn Projektionen mit einer unendlich feinen Auflösung über unendlich viele Winkel um ein Objekt herum in die Rekonstruktion einbezogen werden. Durch die Rekonstruktion vieler Scheiben kann ein drei-dimensionales Abbild der Dichteverteilung in einem Objekt, in diesem Fall einem Ionenstrahl, berechnet werden, sofern dieses nicht optisch dicht ist. Die Profile in der nicht-invasiven Strahldiagnose entstehen durch CCD-Kameraaufnahmen von strahlinduzierter Fluoreszenz, welche durch den Einlass von Restgas hervorgerufen wird. Es sind aber auch Profile, welche aus anderen Methoden gewonnen werden (z.B. Gittermessungen) denkbar. An Orten mit hoher Energie ist jedoch eine nicht-invasive Form der Profilaufnahme sowohl für die Qualität des Strahls, wie auch den Schutz der Messgeräte unabdingbar. In den letzten 40 Jahren wurden im Bereich der Strahltomographie viele wichtige Fortschritte erzielt: 1. Anfangs standen nur sehr wenige Profile zur Verfügung, so dass die Methode der gefilterten Rückprojektion(FBP), welche sich direkt aus dem Fourier-Scheiben-Theorem ableitet und welches auch in der Medizin verwendet wird, nicht angewendet werden kann. Um dieses Problem zu lösen wurden iterative Methoden wie die Algebraische Rekonstruktion (ART) und die Methode der Maximalen Entropie (MEM) für die Strahltomographie erschlossen, so dass auch mit sehr geringer Profilanzahl eine Rücktransformation möglich wurde. 2. Neben der Ortsraumtomographie wurde die Phasenraumtomografie entwickelt, so dass mittlerweile eine Rekonstruktion des sechs-dimensionalen Phasenraumes möglich ist, mit welchem ein Ionenstrahl in seiner Gesamtheit beschrieben werden kann. 3. Die Projektionen wurden lange Zeit durch Aufnahmen von mehreren festen Anschlüssen aus gewonnen (Multi-Port-Technik). Auf diese Weise ist die Anzahl der möglichen Projektionen sehr begrenzt. So entwickelte man später eine Methode welche den Strahl mit Hilfe von Quadrupolen dreht (Quad-Scan-Technik), so dass auf diese Weise von einem Anschluss aus viele Projektionen gemessen werden konnten, so dass sogar die FBP angewendet werden konnte. 4. Die meisten Bestrebungen zielten darauf ab, die Tomographie für eine nicht-invasive Emittanzmessmethode zu nutzen, welches bis heute aufgrund der großen und noch immer zunehmenden Energien in modernen Beschleunigern ein wichtiges Problem ist. Um die Tomographie zur Emittanzmessung zu verwenden, führt man eine Rekonstruktion des Phasenraumes durch. Das Problem ist, dass hierfür das a priori Wissen über die Strahltransportmatrix in die Tomographie mit einfließt, die berechnete Strahltransportmatrix jedoch nicht mit dem tatsächlichen Strahltransport übereinstimmt, da dieser bei hohen Energien durch auftretende Raumladung nicht-linear verändert wird. Hierzu wurden gute Fortschritte in der Abschätzung der tatsächlichen Transportmatrix gemacht um die Phasenraumtomographie trotzdem mit hinreichend gutem Ergebnis durchführen zu können. Trotz all dieser Fortschritte und Entwicklungen ist die Tomographie bis heute keine weitverbreitete Methode in der Strahldiagnose. Der Grund ist, dass das Einrichten einer Tomografie eine komplexe Abfolge etlicher Entscheidungen und weitgestreutes Wissen aus vielen unterschiedlichen Bereichen erfordert, dieser nicht zu unterschätzende Mehraufwand jedoch auch durch einen signifikanten Nutzen gerechtfertigt sein muss. Der große Nutzen der Tomographie für die Strahldiagnose und Untersuchung der Strahldynamik ist bis heute allerdings weitgehend unerkannt und weiterhin reduziert auf die Entwicklung einer nicht-invasiven Methode für die Emittanzbestimmung. Ein zweites Hindernis stellte bisher auch die Diskrepanz zwischen Genauigkeit und Platzaufwand dar (hohe Genauigkeit durch viele Projektionen mit Quad-Scan-Technik auf mehreren Metern oder niedrige Genauigkeit durch wenig Projektionen mit Multi-Port-Technik auf weniger als einem Meter). Die Tomografie kann großen Nutzen leisten für die Online-Überwachung wichtiger Maschineneparameter im Strahlbetrieb (Monitoring) als auch für detaillierte Analysen zur Strahldynamik (Modellierung) weit über die Implementierung einer nicht-invasiven Emittanzmessmethode hinaus. Um dies zu gewährleisten Bedarf es Zweierlei. Zum einen muss die Diskrepanz zwischen Genauigkeit und Platzaufwand aufgehoben werden. Hierzu wurde im Rahmen dieser Arbeit eine rotierbare Vakuumkammer entwickelt die nach dem Vorbild medizinischer Tomographen in mehr als 5000 Winkelschritten um den Strahl herum fahren kann, dabei ein Vakuum von mindestens 10-7mbar aufrecht erhält und einen Platzbedarf von weniger als 400 mm in der Strahlstrecke einnimmt. Zum anderen muss die Implementierung der Tomografie durch eine Angabe von schematischen Schritten und Entscheidungen vereinfacht werden. Eine Strahltomographie muss immer auf ihren jeweiligen Zweck hin implementiert werden, da Einzelelemente der Tomografie wie beispielsweise Messvorrichtung und dadurch die Profilanzahl, zu verwendender Tomographiealgorithmus, zu bestimmende Parameter sich je nach Einsatz unterscheiden können. Jedoch können die dazu nötigen Entscheidungen in ein Schema eingeordnet werden, welches die Implementierung der Tomographie vereinfacht und beschleunigt. Hierzu wurde in dieser Arbeit eine Diagnosepipeline und ein Entscheidungsschema eingeführt, sowie die Implementierung nach diesem Schema am Beispiel einer Strahltomographie für die Frankfurter Neutronenquelle (FRANZ) demonstriert und die entsprechenden Fragen und Entscheidungen diskutiert. Es wird gezeigt, wie sich aus den Messdaten über die Aufbereitung der Daten durch die Tomografie die erforderlichen Standardstrahlparameter für ein Monitoring gewinnen lassen. Zusätzlich wird ein Ebenen-Modell eingeführt, über welches nicht-Standardparameter oder neu modellierte Strahlparameter für detaillierte Analysen der Strahldynamik über die Standardparameter hinaus entwickelt werden können. Diese Arbeit soll ein grundlegendes Konzept für die routinemäßige Implementierung der Tomographie in der Strahldiagnose zur Verfügung stellen. Für die Verwendung zum Monitoring im Strahlbetrieb muss die Bestimmung von Standardparametern noch wesentlich im Zeitaufwand verbessert werden. Die Verwendung der Phasenraumtomographie benötigt noch eine Idee um den arcustangensförmigen Verlauf der berechneten Phasenraumrotationswinkel mit der Forderung der FBP nach äquidistanten Projektionswinkeln verträglicher zu machen.

A model of the dynamics of organizational communication (2011)

Roland Holten

We propose a model of the dynamics of organizational communication. Our model specifies the mechanics by which communication impact is fed back to communication inputs and closes the gap between sender and receiver of messages. We draw on language critique, a branch of language philosophy, and derive joint linguistic actions of interlocutors to explain the emergence and adaptation of communication on the group level. The model is framed by Te'eni's cognitive-affective model of organizational communication.

Betulinic acid for cancer treatment and prevention (2008)

Simone Fulda

Betulinic acid is a natural product with a range of biological effects, for example potent antitumor activity. This anticancer property is linked to its ability to induce apoptotic cell death in cancer cells by triggering the mitochondrial pathway of apoptosis. In contrast to the cytotoxicity of betulinic acid against a variety of cancer types, normal cells and tissue are relatively resistant to betulinic acid, pointing to a therapeutic window. Compounds that exert a direct action on mitochondria present promising experimental cancer therapeutics, since they may trigger cell death under circumstances in which standard chemotherapeutics fail. Thus, mitochondrion-targeted agents such as betulinic acid hold great promise as a novel therapeutic strategy in the treatment of human cancers. Keywords: apoptosis, cancer, betulinic acid, mitochondria Keywords: AIF, apoptosis inducing factor; Apaf-1, Apoptotic protease activating factor-1; BA, betulinic acid; DIABLO, direct IAP Binding protein with Low PI; HtrA2, high temperature requirement protein A; IAPs, Inhibitor of Apoptosis Proteins; MOMP, mitochondrial outer membrane permeabilization; ROS, reactive oxygen species; PARP, Poly (ADP-ribose) Polymerase; Smac, second mitochondria-derived activator of caspase; TNF, tumor necrosis factor; TRAIL, tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand; zVAD.fmk, N-benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp-fluoromethylketone

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