OPUS 4 | Medizin

Die Bedeutung cGMP-abhängiger Phosphodiesterasen für die nozizeptive Transmission / vorgelegt von Aaron Markus Bothe (2012)

Aaron Bothe

Die Rolle von NO und cGMP in der Schmerzverarbeitung im Rückenmark ist in den letzten Jahren durch viele Berichte untermauert worden. Nicht vollständig bekannt sind hingegen die Mechanismen, derer sich cGMP bedient, um die Transmission von Schmerzen zu beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wurde deshalb untersucht, welche cGMPabhängigen Phosphodiesterasen (PDEs) hierbei eine Rolle spielen könnten und wie sich diese Beteiligung funktionell äußert. Dazu wurden immunhistochemische Färbungen von Rückenmarkschnitten angefertigt und Western-Blot-Analysen von Rückenmarkgewebe durchgeführt. Beide Methoden lieferten Hinweise dafür, dass die PDEs 1A, 1B, 3A,3B, 5A und 11A keine Rolle in der Verarbeitung von Schmerzen spielen. Demgegenüber scheinen die PDE1C, 2A und 10A in schmerzrelevanten Gebieten des Rückenmarks lokalisiert zu sein. Die funktionelle Relevanz der PDE2A und PDE10A im Rahmen der Schmerzverarbeitung wurde mit Hilfe des PDE2A-Inhibitors BAY 60-7550 und des PDE-10A-Inhibitors Papaverin in nozizeptiven Tiermodellen untersucht. Dabei bewirkte, im Modell der Complete Freund’s Adjuvant (CFA)-induzierten mechanischen Hyperalgesie, die i.p. Applikation von BAY 60-7550 oder Papaverin eine Verstärkung der Hyperalgesie. Weiterhin war die Leckzeit in der 2. Phase des Formalin-Modells bei einer Inhibition von PDE10A signifikant verlängert. Insgesamt bestätigen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit frühere Berichte, dass cGMP an der Schmerzsensibilisierung im Hinterhorn des Rückenmarks beteiligt ist und deuten auf eine Rolle insbesondere von PDE2A und 10A im Rahmen der Schmerzsensibilisierung hin.

Macrophage polarization by apoptotic cancer cells - a RNAi high-throughput screen and validation of interleukin 10 regulation (2012)

Stephanie Ley

Tumor-associated macrophages (TAM) are a major supportive component within neoplasms and by their plasticity promote all phases of tumor development. Mechanisms of macrophage (M Phi) attraction and differentiation to a tumor-promoting phenotype, defined among others by distinct cytokine patterns such as pronounced immunosuppressive interleukin 10 (IL-10) production, are largely unknown. However, a high apoptosis index within tumors and strong M Phi infiltration correlate with poor prognosis. Thus, I aimed at identifying signaling pathways contributing to generation of TAM-like M Phi by using supernatant of apoptotic cancer cells (ACM) as stimulus. To distinguish novel factors involved in generating TAM-like M Phi, I used an adenoviral RNAi-based approach. The primary read-out was production of IL-10. However, mediators modulating IL-10 were re-validated for their impact on regulation of the cytokines IL-6, IL-8 and IL-12. Following assay development, optimization and down-scaling to a 384-well format, primary human M Phi were transduced with 8495 constructs of the adenoviral shRNA SilenceSelect® library of Galapagos BV, followed by activation to a TAM-like phenotype using ACM. I identified 96 genes involved in IL-10 production in response to ACM and observed a pronounced cluster of 22 targets regulating IL-10 and IL-6. Principal validation of five targets of the IL-10/IL-6 cluster was performed using siRNA or pharmacological inhibitors. Among those, IL-4 receptor-alpha and cannabinoid receptor 2 were confirmed as regulators of IL-10 and IL-6 secretion. One protein identified in the screen, the nerve growth factor (NGF) receptor TRKA was chosen for in-depth validation, based on its involvement in IL-10, IL-6 and IL-12 secretion from ACM-stimulated human M Phi. TRKA possesses a cardinal role in neuronal development, but compelling evidence emerges suggesting participation of TRKA in cancer development. First experiments using pharmacological inhibitors principally confirmed the involvement of TRKA in IL-10 secretion by ACM-stimulated M Phi and revealed PI3K/AKT and to a lesser extend MAPK p38 as important signaling molecules downstream of TRKA activation. Signaling through TRKA required the presence of its ligand NGF, as indicated by NGF neutralization experiments. NGF was not induced by or present in ACM, but was constitutively secreted by M Phi. Interestingly, M Phi responded to authentic NGF with neither AKT and p38 phosphorylation nor IL-10 production. TRKA is well known to be transactivated by other receptors and in neurons its cellular localization is decisive for its function. Inhibitors of common transactivation partners did not influence IL-10 production by human M Phi. Rather, ACM-treatment provoked pronounced translocation of TRKA to the plasma membrane within 10 minutes as observed by immunofluorescence staining. Consequently, I was intrigued to clarify mechanisms of TRKA trafficking in response to ACM. The bioactive lipid sphingosine-1-phosphate (S1P) has been previously identified as important apoptotic cell-derived mediator involved in TAM-like M Phi polarization. Indeed, I observed S1P and src kinase involvement in ACM-mediated IL-10 induction. Furthermore, inhibition of S1P receptor (S1PR) signaling or src kinase activity prevented TRKA translocation, whereas a TRKA inhibitor or anti-NGF did not block TRKA trafficking to the plasma membrane in response to ACM. Thus, autocrine secreted NGF activated TRKA to promote IL-10 secretion, which required previous S1PR/src-dependent translocation of TRKA to the plasma membrane. Following the detailed analysis of IL-10 regulation, I was interested whether other TAM phenotype markers were influenced by ACM and whether their expression was regulated through TRKA-dependent signaling. Five of six markers were up-regulated on mRNA level by ACM, and secretion of IL-6, IL-8 and TNF-alpha was triggered. S1PR-signaling was essential for induction of all but one marker, whereas TRKA signaling was only required for cytokine secretion. Interestingly, none of the investigated TAM markers was regulated identically to IL-10, emphasizing a tight and exclusive regulation machinery of this potent immunosuppressive cytokine. Finally, I aimed to validate the in vitro findings in human ACM-stimulated M Phi. Therefore, I isolated murine TAM as well as other major mononuclear phagocyte populations from primary oncogene-induced breast cancer tissue. Indeed, TRKA-dependent signaling was required for spontaneous cytokine production selectively by primary murine TAM. Besides IL-10, the TRKA pathway was decisive for secretion of IL-6, TNF-alpha and monocyte chemotactic protein-1, indicating its relevance in cancer-associated inflammation. In summary, my findings highlight a fine-tuned regulatory system of S1P-dependent TRKA trafficking and autocrine NGF signaling in TAM biology. Both factors, S1P as well as NGF, might be interesting targets for future cancer therapy.

Identification of translationally deregulated proteins during inflammation-associated tumorigenesis (2012)

Daniela Rübsamen

The translation of mRNAs into proteins is an elaborate and highly regulated process. Translational regulation primarily takes place at the level of initiation. During initation the eukaryotic initiation factors (eIFs) form a complex that binds to the 5’end of the mRNA to scan for a start codon. Once recognized, the ribosome is recruited to the mRNA and protein synthesis starts. Initiation of translation can basically occur via two distinct mechanisms, i.e. cap-dependent and cap-independent that is mediated via internal ribosome entry sites (IRESs). The former is mediated by a 5’cap structure composed of a 7-methylguanylate which is added to every mRNA during transcription and recruits the initiation complex. IRES-dependent translation involves elements within the 5’untranslated region (UTR) of the mRNA that mostly bind IRES trans-acting factors (ITAFs) which associate either with the initiation complex or with the ribosome itself and consequently allow for internal initiation of translation. During tumorigenesis the demand for proteins is increased due to rapid cell growth, which consequently requires enhanced translation. Many factors that regulate translation are overexpressed in tumors. Moreover, signaling pathways that trigger translation or further hyperactivated by the surrounding tumor microenvironment. This environment is largely generated by infiltration of immune cells such as macrophages that secrete cytokines and other mediators to promote tumorigenesis. As the effects of inflammatory conditions on the translation of specific targets are only poorly characterized, my study aimed at identifying translationally deregulated targets during inflammation-associated tumorigenesis. For this purpose, I cocultured MCF7 breast tumor cells with conditioned medium of activated monocyte-derived U937 macrophages (CM). Polysome profiling and microarray analysis identified 42 targets to be regulated at the level of translation. The results were validated by quantitative PCR and one target - early growth response 2 (EGR2) - was chosen for in depth analysis of the mechanism leading to its enhanced translation. In order to identify upstream signaling molecules causing enhanced EGR2 protein synthesis the cytokine profile of CM was analyzed and the impact of several cytokines on EGR2 translation was examined. Preincubation of CM with neutralizing antibodies revealed that lowering interleukin 6 (IL-6) had only little effect, whereas depletion of IL 1β significantly reduced EGR2 translation. This finding was corroborated by the fact that treatment with recombinant IL-1β enhanced EGR2 translation to virtually the same extend as CM. Further experiments revealed that this effect was mediated via the p38-MAPK signaling cascade. Interestingly, I observed that the mTOR inhibitor rapamycin, which reduces cap-dependent translation, specifically stimulated EGR2 translation. This result argued for an IRES-dependent mechanism that might account for EGR2 translation. The use of bicistronic reporter assays verified this hypothesis. In line with the above mentioned results, CM, IL-1β and p38-MAPK induced EGR2-IRES activity. Since IRESs commonly require ITAFs to mediate translation initiation, the binding of proteins to the 5’UTR was analyzed using mass spectrometry. Among others, several previously described ITAFs, such as polypyrimidine tract-binding protein (PTB) and heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 (hnRNP-A1) were identified to directly bind to the EGR2-5’UTR. Furthermore, overexpression of hnRNP-A1 enhanced EGR2-IRES activity whereas a dominant negative form of hnRNP-A1 significantly decreased it, thus, showing its importance for EGR2 translation. In summary, my data provide evidence that EGR2 expression can be controlled by IRES-dependent translational regulation, which is responsive to an inflammatory environment. The identified mechanism may not be exclusive for one target but might be representative for gene expression regulation mechanisms during tumorigenesis. This is of special interest for the treatment of cancer patients and development of more specific therapies to reduce tumor outcome.

Die Korrelation des Serummarkers S100B und des intraoperativen neurophysiologischen Monitorings mit dem klinischen Verlauf bei intraduralen Tumoren (2012)

Charlotte Heukamp

In der vorliegenden prospektiven Studie in der neurochirurgischen Klinik an der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main wurden Oktober 2001 bis August 2006 dreiunddreißig Patienten mit intraduralen Raumforderungen der zervikalen und thorakalen Wirbelsäule unter Betrachtung eines möglichen prädiktiven Wertes der Serumkonzentration des Gliaproteins S100B und des intraoperativen Monitorings untersucht. Bei jedem Patienten erfolgte das intraoperative Monitoring mittels MEPs und SEPs, außerdem wurde prä- und mehrfach postoperativ die S100B-Serumkonzentration bestimmt. Anschließend wurden die Patienten mindestens 1 Jahr nach dem Eingriff in Bezug auf die noch bestehenden körperlichen Folgen sowie auch die Einschränkungen im alltäglichen Leben und im psychischen Wohlbefinden untersucht. Der Zusammenhang zwischen dem neurologischen Langzeitoutcome, den Teilergebnissen im intraoperativen Monitoring und im postoperativen S100B-Verlauf zeigte sich deutlich und war statistisch signifikant. Die gemeinsame Betrachtung der Serumkonzentration des Gliaproteins und des IOM unterstrich diese Ergebnisse nochmals, die Spezifität für ein gutes Outcome bei unkompliziertem Monitoring und ausbleibenden Anstieg des S100B lag zum Beispiel bei 100%. Auch in der Befragung zum alltäglichen Leben anhand des SF-36 zeigte sich ein klarer Zusammenhang zwischen dem klinischen Outcome und den subjektiv aus Patientensicht geschilderten Problemen in der Bewältigung des Alltags. Interessanterweise korrelierte aber die psychische Summenskala des Scores nicht mit dem körperlichen Befund. Die Gruppe des schlechten Outcomes zeigte ein besseres psychisches Wohlbefinden als die Gruppe des guten Outcomes, die aber mit der Normstichprobe vergleichbare Ergebnisse erzielte.

Allergische Rhinitis: Analyse der Forschungstätigkeit (Bibliometrische Untersuchung) (2012)

Iris Wende

Die allergische Rhinitis hat sich in den letzten Jahrzehnten durch Anstieg der Prävalenz und Zunahme von Symptomhäufigkeit und -schwere zu einem global bedeutsamen und kostenintensiven Gesundheitsproblem entwickelt. Mit Hilfe der derzeit geltenden Behandlungsoptionen kann eine deutliche Verbesserung der Lebensqualität erzielt werden, eine langfristige Heilung ist bislang eher selten und eine Prophylaxe von Neuerkrankungen kaum möglich. Aufgrund des hohen Forschungsaufkommens zur AR existieren weltweit eine Vielzahl an Publikationen, welche z. B. Untersuchungen zur Entschlüsselung der Pathomechanismen dieser multifaktoriellen Erkrankung, Studien für effektive pharmakologische Therapien und Forschungen auf dem Gebiet der Immunmodulation beinhalten. In dieser Arbeit wurde eine quantitative Analyse dieser wissenschaftlichen Arbeiten unter Zuhilfenahme von szientometrische Verfahren durchgeführt, wobei auf die Daten der Datenbank des "ISI Web of Science" zurückgegriffen wurde. Nach Festlegung eines komplexen Suchbegriffes, der alle relevanten Arbeiten zum Thema der AR einschließt, wurden die 11.951 im ISI WoS veröffentlichten Publikationen (Zeitraum von 1900-2007) im Rahmen von unterschiedlichsten Fragestellungen untersucht und die Ergebnisse kritisch begutachtet. Für die Darstellung der Fakten mit der höchsten Relevanz wurden verschiedene Diagrammarten zur grafischen Präsentation gewählt. Globale Sachverhalte wurden überwiegend anhand von Diffusionskartenanamorphoten veranschaulicht. Seit Beginn der 90er-Jahre ist ein sprunghafter Anstieg von wissenschaftlichen Veröffentlichungen zum Thema der AR zu konstatieren. Die höchste Zahl an Veröffentlichungen konnte für das letzte Jahr der Analyse mit 923 Artikeln festgestellt werden. Anhand der seit 1991 stark zunehmenden Anzahl an Veröffentlichungen und den bereits seit Mitte der 80er-Jahre anhaltend hohen Zitationszahlen kann spätestens mit Beginn der 90er-Jahre ein großes wissenschaftliches Interesse an der AR insbesondere in den Industrienationen abgelesen werden, welches scheinbar bis zum letzten Analysejahr fortbestand. Fast 50% aller veröffentlichten Artikel stammen aus nur 4 Industrienationen. Dazu zählen die USA, das UK, Deutschland und Japan, wovon allein die USA fast ein Viertel der gesamten Publikationen auf sich vereint. Mehr als 90% der analysierten wissenschaftlichen Artikel aus über 110 Herkunftsländern wurden in englischer Sprache veröffentlicht. Etwas über 4% aller Artikel wurden in deutscher und ca. 2% in französischer Sprache publiziert. Bei den Zeitschriftenanalysen hatten vor allem auf Allergie und Immunologie spezialisierte Zeitschriften die größte Anzahl an Veröffentlichungen zu verzeichnen, wobei die Journale "Journal of Allergy and Clinical Immunology" und "Allergy" die meisten Artikel (jeweils über 1.000 Publikationen) veröffentlicht haben. Die Fachzeitschrift "Journal of Allergy and Clinical Immunology" wurde mit Abstand am häufigsten zitiert (35.572 Zitate). Die höchsten Zitationsraten wurden für die weltweit bekannten und renommierten Fachjournale "The New England Journal of Medicine" und "The Lancet" ermittelt. Nach Ländern gewichtet, wurden vor allem Publikationen aus den USA, dem UK und Deutschland äußerst häufig zitiert. Auch die ermittelten H-Indices dieser 3 Länder waren die höchsten, was bei den Untersuchungen jedoch in direktem Zusammenhang mit der großen Zahl an von diesen Ländern hervorgebrachten wissenschaftlichen Artikel gesehen werden muss. Bei Betrachtung der Zitationsraten liegen beispielsweise andere Länder, wie z. B. Neuseeland, Indien, Norwegen und Finnland, an der Spitze, obwohl dort deutlich weniger Artikel veröffentlicht wurden. Im Rahmen der Analysen dieser Arbeit konnte aufgezeigt werden, dass die Zahl der Kooperationen zwischen Autoren und Ländern in den letzten Jahren stark zugenommen hat. Als Gründe können z. B. die verbesserten internationalen Beziehungen, die Globalisierung, sowie die sich ständig weiterentwickelnden technischen Kommunikationsmöglichkeiten hervorgehoben werden. Sehr intensive wissenschaftliche Beziehungen konnten zwischen den USA und dem UK, sowie den USA und Kanada, aber auch innerhalb Europas, z. B. zwischen dem UK und Schweden, festgestellt werden. Die Analysen dieser Arbeit geben für die Datenbank "ISI WoS" in dem untersuchten Zeitraum ein v. a. in den Industrienationen bestehendes, aber tendenziell weltweit zunehmendes Forschungsinteresse zum Thema der AR wieder, wobei v. a. in den letzten Jahren ein Anstieg von nationalen und internationalen Kooperationsbeziehungen zu beobachten war. In den nächsten Jahrzehnten wird sich zeigen inwieweit sich das Publikationsverhalten entwickeln wird und ob beständige Forschung auf diesem Gebiet zu einer deutlichen Reduktion der hohen Prävalenz beitragen kann. Für die Betroffenen bleibt zu hoffen, dass in Zukunft weitere wichtige Erkenntnisse über diese Erkrankung gewonnen und daraus optimierte Behandlungsmöglichkeiten resultieren werden.

Der Einfluss des Sitzens nach lumbalen Bandscheibenoperationen auf den Verlauf der postoperativen Beschwerden und die berufliche Wiedereingliederung (2012)

Lars Holzer

Das Nachsorgekonzept nach lumbalen Bandscheiben-Operationen beruht auf biomechanischen Untersuchungen von Nachemson, die bereits 1966 publiziert worden sind. Seine Studien zeigten, dass sich das Sitzen nach Bandscheiben- Operationen und bei Rückenschmerzpatienten ohne Operation ungünstig auf den Rehabilitationsprozess auswirkt. Aufgrund dieser Befunde wurde das Verbot des Sitzens in das Rehabilitationskonzept aufgenommen und ist noch immer weit verbreitet. Häufig entstehen dabei aus einer ängstlichen Vermeidungshaltung muskuläre Dysbalancen. Es habituiert sich ein erhöhter Tonus der Erector trunci- Muskulatur. So können myotendinotische Sekundärbeschwerden auftreten, die zu einer verzögerten beruflichen und sozialen Wiedereingliederung beitragen. Dabei ist vor allem die verzögerte berufliche Reintegration volkswirtschaftlich von großer Relevanz. Neue Untersuchungen, insbesondere von Wilke et al., Rohlmann et al. und Althoff et al., konnten die von Nachemson im Sitzen erhobenen Daten nicht bestätigen. Aufgrund dieser Ergebnisse lässt sich die Arbeitshypothese aufstellen, dass die bisher übliche Empfehlung, das Sitzen zu vermeiden, für Patienten nach lumbalen Bandscheiben-Operationen obsolet ist. Es kann vielmehr davon ausgegangen werden, dass eine Lockerung dieser Richtlinie die Rehabilitation und die berufliche Wiedereingliederung nach lumbalen Bandscheiben-Operationen erleichtern und beschleunigen kann. Weiterhin kann davon ausgegangen werden, dass der Heilungsprozess, durch eine Beund Entlastung und damit durch eine verbesserte Diffusion beschleunigt werden kann, wenn in der postoperativen Phase ein liberales Regime bezüglich der Körperhaltung eingeführt und die Wahl der Position dem Patienten weitgehend selbst überlassen wird. Der Patient sollte selbst die Körperhaltung wählen, die er als bequem empfindet. Ängste werden reduziert und die myotendinotischen Sekundärbeschwerden dürften abnehmen. Zu diesem Zweck wurde eine klinische Untersuchung durchgeführt, die insgesamt 50 Patienten in zwei Gruppen randomisiert. Eine Gruppe, als liberal bezeichnet, erhielt eine Sitzerlaubnis, die andere, als konventionell definiert, weiterhin Sitzverbot. Anhand von drei klinischen Nachuntersuchung, zwei von den Patienten selbst auszufüllenden Fragebögen (Oswestry -Schmerskala und Allgemeinen Depressionsskala), einem Sitz- und Schmerztagebuch und zum Abschluss eine MRT- Untersuchung der LWS vor und nach Kontrastmittelgabe, sollten die beiden Gruppen miteinander verglichen und die o. g. Hypothesen verifiziert oder falsifiziert werden. Der Vergleich der beiden Gruppen anhand der klinischen Untersuchungen ergab statistisch keinen signifikantern Unterschied im Hinblick auf den postoperativen Verlauf, insbesondere der postoperativen Schmerzen und Beschwerden, bzw. Behinderungen wie z. B. Lähmungen oder Sensibilitätsstörungen. Ebenso verhält es sich bei der Auswertung der Oswestry- Schmerzskala und der ADS- L. Auch hier ergaben alle Befragungen keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen, so dass nicht von einer erhöhten Einschränkung der Patienten der liberalen Gruppe im Alltag ausgegangen werden kann. Das Sitz- und Schmerztagebuch zeigt ebenfalls keine signifikanten Unterschiede innerhalb der ersten 28 postoperativen Tage. Deutlich war zu erkennen, dass eine tägliche Steigerung der Sitzdauer nicht mit einer Erhöhung der Schmerzintensität oder einem vergrößerten Beschwerdebild einherging. Auch die Ergebnisse der MRT- Untersuchung der LWS wiesen keine nennenswerten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen auf, die möglicherweise gegen eine Sitzerlaubnis gesprochen hätten. Die Erkenntnisse, die aus diesen Resultaten gewonnen werden können, bestätigten die o.g. Vermutungen, dass die Erlaubnis des Sitzens während der postoperativen Phase nicht zu einem verlängerten oder erschwerten Verlauf der Genesung führt oder sich schädlich auf diesen auswirkt. Das Sitzverbot kann als veraltet angesehen werden und, wenn weitere Untersuchungen die Beobachtungen bestätigen, sogar aus dem Therapieregime genommen werden. Eine frühere berufliche Wiedereingliederung erscheint mit einem liberalen postoperativen Regime erreichbar.

Genvarianten der Immunregulation bei den Autoimmunopathien Hashimoto-Thyreoditis, Morbus Basedow und Morbus Addison (2012)

Inka Robbers

Ein charakteristisches Merkmal von Autoimmunerkrankungen ist der selektive Angriff des Immunsystems auf einen einzigen Zelltyp, ein Organ oder Gewebe durch bestimmte T- und B-Lymphozyten. Die genaue Ursache von Autoimmunerkrankungen bleibt bislang ungeklärt, jedoch scheint eine bestimmte genetische Konstellation bei Zusammentreffen mit im weitesten Sinne umweltbedingten Faktoren die Reaktionen zu erklären. Zu solchen umweltbedingten Faktoren gehören auch Infektionen. Häufig werden Assoziationen zwischen Infektion und autoimmuner Erkrankung beobachtet. Auch kann bei einer akuten Infektion ein vorhandener Autoimmunprozess exazerbieren. Eine schnelle Verteidigung gegen Infektionen gewährleistet das angeborene Immunsystem, bevor das adaptive Immunsystem zum Tragen kommt. Die Moleküle, die bei diesen Abwehrprozessen frei werden, können zur T-Zell-Vermehrung führen, die einerseits eine effektive Selbstverteidigung möglich macht; andererseits können sie aber auch die Vermehrung autoreaktiver T-Zellen zur Folge haben. An frühen Vorgängen nach dem Kontakt mit einem Pathogen ist eine Vielzahl von Zyto- und Chemokinen beteiligt. Typ-1-Interferone (IFN1) sind ebensolche Zytokine, die vor allem in der Abwehr gegen Viren eine Rolle spielen und in mehrschrittigen Prozessen auch zur Aktivierung von T- und B-Zellen führen. IFIH1 ist ein intrazellulärer Rezeptor, der dsRNA im Zytosol detektiert und in der Folge die Transkription von IFN1 aktiviert. Veränderungen im Gen dieses Rezeptors zeigen Assoziationen zu Typ-1-Diabetes (T1D) und bieten einen funktionellen Berührungspunkt zwischen früher Infektabwehr durch das angeborene Immunsystem und der letztlich gewebszerstörerischen T- und B-Zell-Reaktion. In dieser Arbeit wurde daher die Assoziation dreier endokriner Autoimmunopathien mit dem IFH1- Polymorphismus rs1990760 durchgeführt, der in der Literatur als deutlich assoziiert mit T1D beschrieben wird. Mit Hashimoto-Thyreoditis, Morbus Basedow und Morbus Addison wurden Krankheiten gewählt, die im genetischen Hintergrund viele Gemeinsamkeiten untereinander und mit T1D aufweisen. Durch die in der Literatur beschriebenen Assoziationen mit T1D rückt nun der IFIH1-rs1990760 Polymorphismus potentiell auch in das genetische Anfälligkeitsprofil dieser endokrinen Autoimmunopathien. Für die Assoziationsanalyse wurde in dieser Arbeit DNA von betroffenen Individuen und gesunden Kontrollen mittels RT-PCR auf den IFIH1-Polymorphismus rs1990760 (Allele „A“/„G“) typisiert und die Genotyp- und Allelhäufigkeiten verglichen. Außerdem wurden Familienanalysen durchgeführt und die Transmission der Allele auf Unterschiede im Vererbungsverhalten hin untersucht. Es konnten keine statistisch relevanten Assoziationen zwischen dem IFIH1- Polymorphismus rs1990760 und Hashimoto-Thyreoditis, Morbus Basedow und Morbus Addison gefunden werden. Weiterhin wurden Subgruppen gebildet, um eventuell in der Gesamtgruppe nicht erkennbare Trends aufzudecken. Für Hashimoto-Thyreoditis und Morbus Basedow wurde der HLA-Typ DQ2 als Risikotyp angenommen, für Morbus Addison der Typ HLA-DQ2/DQ8. Der Antikörperstatus der untersuchten Individuen wurde ebenfalls in die Untersuchung einbezogen. In der Familienanalyse mit an Hashimoto- Thyreoditis erkranktem Kind wurden Subgruppen gebildet, die den TPO-Ak und Tg-Ak-Status der Eltern berücksichtigen. Bei Morbus Basedow wurde der TSH-R-Antikörper bei der Fall-Kontroll-Analyse zur Subgruppenbildung herangezogen. Wenn sich auch keine statistisch eindeutigen Assoziationen nachweisen ließen, so waren bei Hashimoto-Thyreoditis und Morbus Basedow in einigen Subgruppen doch Tendenzen zu erkennen, die eine Beteiligung des Polymorphismus an der genetischen Anfälligkeit vermuten lassen könnten. Die beobachteten Trends deuten darauf hin, dass in bestimmten Patientengruppen der untersuchte Polymorphismus eine Rolle in der Anfälligkeit spielen könnte.

Dengue-Virus-Infektionen : eine szientometrische Analyse (2011)

Martin Müller

Das Dengue-Fieber, eine durch Flaviviren der Gattung Dengue-Virus hervorgerufene fieberhafte Infektion, galt lange Zeit als harmlose, auf tropische oder subtropische Gegenden Afrikas, Asiens und Amerikas beschränkte Krankheitsentität. Vor allem durch unkontrollierte Urbanisation mit unzureichender Abwasser- und Abfallentsorgung entstanden in zahlreichen Regionen geeignete Brutbedingungen für die Hauptvektoren dieser Krankheitserreger, Stechmücken der Gattung Aedes, die sich nach Ende des Zweiten Weltkriegs vor allem in Südostasien, Nordaustralien, Süd- und Mittelamerika und den karibischen und pazifischen Inselwelten dramatisch ausbreiteten und seit den achtziger Jahren des 20. Jahrhunderts immer wieder zu Explosivepidemien führen. Das Auftreten besonders pathogener Virusvarianten und die Kozirkulation der vier Serotypen DENV-1 bis DENV-4 hatte nicht nur zu einer Zuspitzung der Bedrohungslage in quantitativer Hinsicht geführt, sondern auch in qualitativer, denn in zunehmendem Maß treten die lebensbedrohlichen Krankheitsbilder, Hämorrhagisches Dengue-Fieber (DHF) und Dengue Schock- Syndrom (DSS), nun ebenfalls epidemisch auf. In Folge des internationalen Fernreiseverkehrs häufen sich auch importierte Dengue-Virus-Infektionen in Ländern, die nicht zu den Endemiegebieten gehören. Infektionen durch Dengue-Viren gehören damit zu den „emerging infectious diseases“ und zu den wichtigsten gesundheitspolitischen Herausforderungen unserer Zeit. Gegenstand dieser Analyse war unter anderem die Frage, ob sich die besondere Bedeutung dieser Krankheitsentität auch in der Publikationsaktivität der Wissenschaftswelt widerspiegelt, wo sich die maßgeblichen Forschungszentren befinden, die sich mit dieser Problematik beschäftigen, und ob die pandemische Dimension dieser Virusinfektion auch globale oder zumindest international kooperierende Forschungsanstrengungen nach sich zieht. Aus den verfügbaren Daten der führenden Online-Literaturdatenbanken ist ersichtlich, dass das Forschungsinteresse an allen Aspekten der Dengue-Forschung in den vergangenen Jahrzehnten kontinuierlich zugenommen hat. Sowohl die Zahl der publizierten Fachartikel wie auch die in Fachbeiträgen genannten Literaturstellen sind seit den sechziger und siebziger Jahren des 20. Jahrhunderts deutlich angestiegen und erreichten in der sich bis zum Jahr 2007 erstreckenden Analyse einen Höhepunkt 2006. Unstrittig ist die Dominanz des Englischen als Wissenschaftssprache. Veröffentlichungen erfolgen bevorzugt in den weltweit 124 führenden virologischen, tropen- oder präventivmedizinischen sowie infektiologischen und entomologischen Fachzeitschriften, gelegentlich auch in renommierten medizinischen Periodika ohne Spezialisierung, z.B. Lancet. In mehr als Dreiviertel der Fälle ist als Publikationsform der wissenschaftliche Fachbeitrag (article) gewählt worden; andere Publikationsformen spielen eine deutlich untergeordnete Rolle. Als führende Wissenschaftsnation erweisen sich die USA, die auch über die meisten Forschungsinstitutionen verfügen. US-amerikanische Wissenschaftler sind maßgeblich an der Erarbeitung von wissenschaftlichen Erkenntnissen auf dem Gebiet der Dengue-Virus-Infektionen beteiligt, und zwar sowohl in quantitativer wie auch in qualitativer Hinsicht. In quantitativer Hinsicht, weil die USA im Zeitraum 1900 bis 2007 mit 1.816 Veröffentlichungen mehr als ein Drittel aller Publikationen zum Thema Dengue-Virus-Infektionen erarbeitet haben; unter qualitativen Aspekten, weil die Vereinigten Staaten sich mit einem H-Index von 83 und Spitzenplätzen bei der Zitationshäufigkeit einzelner Publikationen und besonders renommierter Wissenschaftler erkennbar einer herausragenden Resonanz in der Fachwelt erfreuen. Angehörige und Institutionen der Streitkräfte spielen hier eine nicht unwesentliche Rolle, beispielsweise in dem sie als Nuklei internationaler Forschungskooperationen fungieren. Zwar verfügen die USA als wirtschaftliche, wissenschaftliche und politische Großmacht über die notwendigen Ressourcen, um sich auch einem Arbeitsgebiet wie der Dengue-Virus-Forschung zuwenden zu können. Unmittelbar betroffen sind sie von dieser Infektionskrankheit allerdings nur in vergleichsweise geringem Maß, da es sich bei den in den USA beobachteten Dengue-Fällen überwiegend um importierte Fälle handelt. Zu beachten ist jedoch, dass US-amerikanische Staatsbürger in verschiedenen Hyperendemiegebieten beruflich präsent sind, was auch das Engagement der militärischen Forschungsinstitutionen erklären könnte. Die USA unterhalten intensive wissenschaftliche Kontakte zu Staaten, die zu den Hyperendemiegebieten des Dengue-Fiebers gehören, vor allem zu Thailand, Brasilien, Mexiko und Australien. Zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten wurden als Kooperationsartikel von Autoren dieser Staaten veröffentlicht. Die genannten Nationen zählen mittlerweile – nicht zuletzt wegen der offensichtlich durch die Ausbrüche zu Beginn des 21. Jahrhunderts induzierten Publikationswellen – zu den Ländern mit der größten Expertise auf dem Gebiet der Dengue-Virus-Forschung. Die Einbindung in ein Autorennetzwerk hat für die beteiligten Wissenschaftler erkennbar Vorteile, weil sie auf diese Art und Weise 125 bei zahlreichen Artikeln als Autoren registriert werden, ohne die Beiträge selbst verfasst zu haben, und zudem die Tendenz wechselseitigen Zitation der beteiligten Verfasser besteht. Derartige Kooperationen wirken sich positiv auf die quantitative und qualitative Bilanz der partizipierenden Wissenschaftler aus, da die Anzahl der Publikationen Einfluss auf die Vergabe von Fördermitteln haben kann und höhere Zitationsraten zum besseren Renommee eines Forschers in der Fachwelt beitragen. Zitationsraten können auch durch Selbstzitationen positiv beeinflusst werden.

Effekte der Reorganisation des klinischen Unterrichts auf die klinische Kompetenz (2011)

Katharina Hamm

Hintergrund: Seit 1972 wurde am Fachbereich Medizin der Goethe-Universität Frankfurt ein Anamnese- und Untersuchungskurs (UkliF=Untersuchungskurs klinischer Fächer) für Studierende des 1. klinischen Semesters durchgeführt. Dieser Kurs war in den letzten Jahren durch die mangelnde Kursstruktur als wenig zufriedenstellend für alle Beteiligten aufgefallen. Die Fragestellung war demnach, ob es möglich ist durch Reorganisation des klinischen Unterrichts bessere klinische Kompetenz bei den Studierenden und damit bessere Ergebnisse in der „objective structured clinical examination” (OSCE) zu erreichen. Methoden: Zunächst wurde ein Lernzielkatalog erstellt und ein neues Unterrichtskonzept für den UkliF implementiert. Der neue Untersuchungskurs bestand aus drei Teilen: Zu Beginn ging es um Klärung der Anamneseerhebung und praktische Übungen mit Simulationspatienten. Danach wurden an mehreren Kurstagen klar definierte Teile der körperlichen Untersuchung besprochen und geübt, um schließlich Anamnese und körperliche Untersuchung mit echten Patienten zu praktizieren. Das neue Unterrichtskonzept sah darüber hinaus eine didaktische Schulung für alle beteiligten Lehrenden vor. Die randomisiert ausgewählten Dozenten absolvierten eine sechsstündige Schulung (n=14). In dieser wurden das neue Kurskonzept, die Lehrmethoden und Informationen über Simulationspatienten vorgestellt. Nachfolgend wurden didaktische Grundlagen, Tipps und Tricks für aktiven Unterricht und Regeln des Feedbacks besprochen. In dieser Schulung wurde eine mangelnde Standardisierbarkeit der Untersuchungstechniken erkannt, woraufhin strukturierte Untersuchungsvideos erstellt wurden, um im Anschluss einen Aufbau-Workshop mit diesen Videos stattfinden zu lassen. iv Für diese Dissertation wurde der Unterricht zunächst teilweise nach dem alten und zum Teil nach dem neuen Verfahren durchgeführt. Zur Überprüfung der Effizienz der Maßnahmen wurde die OSCE als veränderungssensitive Methode gewählt. Alle Studierenden wurden nach Ende ihres Untersuchungskurses in einer 6-Stationen-OSCE evaluiert. 60 Studierende wurden randomisiert in Gruppe A (neuer Kurs mit trainierten Dozenten; n= 24) und Gruppe B (alter Kurs; n=36). Um einen zusätzlichen Nutzen durch einen vorbereitenden OSCE-Workshop vor der Prüfung nachzuweisen, wurde Gruppe A nochmals unterteilt in Gruppe A1 ohne OSCE-Workshop (n=10) und Gruppe A2 mit zusätzlichem OSCE-Workshop (n=14). Ergebnisse: Gruppe A erreichte signifikant bessere Ergebnisse in der OSCE mit einem Median von 65% und Gruppe B mit 54% der maximal erreichbaren Punkte (p<0,001). In der Subgruppenanalyse konnte kein signifikanter Unterschied zwischen Gruppe A1 und A2 gezeigt werden. Die Kursevaluation durch die Studierenden zeigte eine positive Bewertung des neuen Kurskonzept. Die Evaluation der Dozentenschulung ergab eine Bewertung (in Schulnoten) mit einer Gesamtnote von 1,3 (SD 0,5). Schlussfolgerung: Diese Studie zeigt, dass ein gut strukturierter Kurs mit klar definierten Lernzielen und speziell trainierten Lehrenden die Studierendenleistungen in der OSCE signifikant erhöhen kann. Es konnte kein zusätzlicher Effekt durch einen vorbereitenden OSCE-Workshop gezeigt werden, was bedeuten kann, dass Kompetenz im Umgang mit der Prüfungsform keinen Störfaktor darstellt für das Ergebnis der Verbesserung der Prüfungsleistung in der OSCE. Letztendlich kann durch einfache Mittel, wie die Umstrukturierung und Reorganisation des klinischen Unterrichts, ein großer Effekt erzielt werden und die Lehre eine deutliche Verbesserung erfahren. Nach der Pilotstudie lässt sich nun das neue Kurskonzept für alle Studierenden einsetzen und so die Professionalität in der medizinischen Lehre an der Goethe-Universität Frankfurt sichern.

Biokompatibilität von koronaren Zinkstents mit verschiedenen Beschichtungen in den Iliakalgefäßen von weißen Neuseeland-Kaninchen / vorgelegt von Johannes Philipp Trabert (2011)

Johannes Trabert

Diese Studie untersuchte die Biokompatibilität von Zink als mögliches Material für bioresorbierbare Stents im Vergleich zu Referenzstents aus 316L medizinischem Edelstahl. 94 Zinkstents (2 Stents ohne Legierung, 3 Stents mit Titan- und/oder Goldlegierung) bei ansonsten gleicher Architektur wurden in die Iliakalgefäße von 47 weißen Neuseeland- Kaninchen implantiert und mit 316L Edelstahlstents gleicher Architektur als Referenz verglichen. Die Stents wurden nach 10 und 26 Wochen entnommen und histologisch auf Lumenveränderung (Planimetrie), Intimaproliferation (Intimabreite), Gefäßwandverletzung (Gunn Score) und -entzündung (Inflammation Score) untersucht. Der Vergleich der einzelnen gemessenen Parameter gibt Aufschluss über proliferative, entzündliche und mechanische Vorgänge beim biologischen Abbau der Stents sowie über Vorund Nachteile der einzelnen Legierungen. Beim Vergleich der Teststents untereinander zeigte sich eine stärkere Intimabildung bei den Zinkstents mit Titanlegierung außerhalb des gestenteten Bereichs. Keiner der untersuchten Zinkstents zeigte Vorteile gegenüber dem 316L Edelstahlstent bezüglich der Gewebeveränderung über einen Zeitraum von 26 Wochen nach Implantation. Somit ist der Einsatz der Zinkstents aus dieser Studie in der gegenwärtigen Form im Menschen nicht angezeigt.

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