OPUS 4 | Search

Functional characterization of the Jumonji C domain-containing protein 6 (Jmjd6) in the vascular system (2011)

Jes-Niels Boeckel

Conclusion: Proteins containing a Jumonji C (JmjC) domain appear in almost all living organisms and catalyze a variety of oxidation reactions. Therefore, they are important regulators in many biological processes such as proliferation and differentiation. They act either as protein hydroxylases, histone demethylases or by regulate mRNA splicing. Given the fact that some of the JmjC domain-containing proteins are shown to be upregulated in response to hypoxia as well as the dependency of JmjC domain catalytic activity on oxygen led to the assumption of an involvement in angiogenesis. For Jmjd6, a member of the JmjC domain-containing protein family, a regulatory involvement in mRNA splicing has been shown. The Jmjd6-/- mouse dies perinatally due to several severe organ malformations, especially in the heart. Despite the pale appearance, the growth retardation and the cardiac defects, it is unclear whether these mice exhibit defects of cells comprising the vasculature. Therefore, the involvement of Jmjd6 in angiogenesis was examined in vitro using angiogenesis assays as well as in vivo using the Jmjd6+/- mouse. An siRNA-mediated knockdown of Jmjd6 in ECs significantly impaired the formation of capillary-like networks in the tube formation assay as well as sprouting in the spheroid assay. Moreover, after siRNA-mediated knockdown of Jmjd6 in ECs cell migration was significantly reduced. These findings were confirmed in the matrigel plug assay in vivo. Implanted matrigel plugs of Jmjd6+/- mice exhibited significantly less perfused vessels compared to wildtype littermates. Furthermore, cultured lung ECs from Jmjd6+/- mice exhibited impaired network forming activity ex vivo compared to cells isolated from wildtype littermates. To elucidate the mechanisms underlying the requirement of Jmjd6 in angiogenesis, an Affymetrix exon-array was performed, which allows detection of changes in gene expression as well as splicing. The siRNA-mediated knockdown of Jmjd6 altered the expression of genes known to play a role in vascular biology. The bioinformatic assessment of alternative splice variants revealed that Jmjd6 silencing affects the splicing of the VEGF receptor 1 (Flt1). Differential splicing of Flt1 was shown to generate a short and soluble form of Flt1 (sFlt1), which sequestrates VEGF and PlGF, and thereby inhibits angiogenesis. In particular, a significant increase in sFlt1 expression was observed. Jmjd6 was recently reported to hydroxylate the splicing factor U2AF65. Therefore, we investigated whether U2AF65 might mediate Flt1 splicing and binds to Flt1 mRNA. Indeed, U2AF65 co-immunoprecipitated with Jmjd6 in ECs, while an interaction of U2AF65 with sFlt1 was demonstrated. Moreover, inhibition of Jmjd6 catalytic function by reduced oxygen concentration altered splicing of Flt1 resulted in an increase of the sFlt1 splice variant. Finally, saturating concentrations of VEGF or PlGF or neutralizing antibodies against sFlt1 significantly reduced the inhibition of sprouting caused by Jmjd6 knockdown in vitro. Collectively, our results indicate that Jmjd6 has an essential role in the oxygen-dependent regulation of angiogenesis by controlling the splicing of Flt1 mRNA, thereby adjusting the generation of the anti-angiogenic short splice variant sFlt1. Several publications demonstrated a major importance for sFlt1 as a biomarker for many severe human diseases such as preeclampsia, sepsis, cancer, myocardial infarction as well as chronic heart failure. Therefore, the identification of the molecular mechanism behind the generation of sFlt1 might enable the development of new or more precise clinical markers for the diagnosis of the corresponding diseases. Furthermore, the discovery of the enzymes involved in the generation of sFlt1 provides further possibilities to modulate sFlt1 levels and thereby may potentially gives rise to the development of new therapies.

Thermal expansion studies on low-dimensional frustrated quantum magnets: the case of Kappa-(BEDT-TTF) 2 Cu 2 (CN) 3 and azurite (2012)

Rudra Sekhar Manna

Thermal expansion measurements provide a sensitive tool for exploring a material's thermodynamic properties in condensed matter physics as they provide useful information on the electronic, magnetic and lattice properties of a material. In this thesis, thermal expansion measurements have been carried out both at ambient-pressure and under hydrostatic pressure conditions. From the materials point of view, the spin-liquid candidate Kappa-(BEDT-TTF) 2 Cu 2(CN)3 has been studied extensively as a function of temperature and magnetic field. Azurite, Cu 3 (CO 3) 2 (OH) 2 - a realization of a one-dimensional distorted Heisenberg chain is also studied both at ambient and hydrostatic pressure to demonstrate the proper functioning of the newly built setup "thermal expansion under pressure". ...

Verhalten mesenchymaler Stammzellen und endothelialer Progenitorzellen auf unterschiedlichen Knochenersatzstoffen (2010)

Judith Schultheiß

Größere Knochendefekte, Pseudarthrosen oder verzögerte Frakturheilungen erfordern die Transplantation von autologer Spongiosa mit dem Nachteil schmerzhafter Entnahmedefekte. Die biologische Wertigkeit alternativer und osteokonduktiv wirkender Knochenersatzmaterialien sollte in der vorgelegten Arbeit in vitro beurteilt werden. Hierbei sollten Adhäsion und Funktion mesenchymaler Stammzellen (MSC) und endothelialer Progenitorzellen (EPC) alleine und in Co-Kultur untersucht werden. Während die MSCs auf Scaffolds die Knochenneubildung fördern können, wird angenommen, dass die zusätzliche Verwendung von EPCs die Gefäßeinsprossung zusätzlich fördert. Zur Anwendung kamen Tutoplast® als humaner Knochenersatz, Cerabone® als boviner Knochenersatz, drei verschiedene Tricalciumphophate (ß-TCP: Chronos® und Vitoss®; -TCP BioBase®) und ein mit Silikon-beschichtetes Hydroxylapatit (Actifuse®). Hierzu wurde die Zahl der adhärenten Zellen auf den verschiedenen Matrices fluoreszenzmikroskopisch ermittelt. Außerdem wurde die metabolische Aktivität der Zellen auf den Knochenersatzstoffen mit dem MTT-Test untersucht sowie mittels RT-PCR nachgewiesen, ob sich die Zellen weiter differenzieren und ihre Fähigkeit beibehalten. Darüberhinaus wurden die einzelnen Knochenersatzstoffe in der Zusammenschau mit den adhärenten Zellen elektronenmikroskopisch bewertet. Grundsätzlich konnten erhebliche Unterschiede sowohl zwischen den einzelnen Knochenersatzstoffen als auch zwischen den untersuchten Zellpopulationen festgestellt werden. Bei alleiniger Besiedlung mit MSCs ist festgestellt worden, dass Tutoplast® die höchsten Adhäsionsraten, gekoppelt mit einer guten Stoffwechselaktivität im MTT-Test und bei der Expression der osteogenen Proteine cbfa-1 und Osteocalcin aufweist. Diese Ergebnisse wurden durch die REM bestätigt, die eine fibrillenähnliche Struktur von Tutoplast® zeigt und somit eine fast flächige Adhäsion ermöglicht. Chronos® zeigt als einziges Knochenersatzmaterial ebenfalls eine gute Adhäsion, Funktion und Morphologie, während die anderen Tricalciumphophate, Actifuse® und Cerabone® deutlich abfielen. Interessanterweise findet sich bei der reinen EPC-Gruppe ein ganz anderes Ergebnis. Hier zeigt Actifuse® eine sehr gute Zelladhäsion, gefolgt von Biobase®. Dies bestätigt sich auch im MTT-Test und bei der mRNA-Expression endothelialer Proteine, wie dem von Willebrandt Faktor und VEGF. Die Ergebnisse der Co-Kultur zeigen hingegen wiederum Tutoplast® und Chronos® mit guten Ergebnissen, interessanterweise aber auch Actifuse® und Biobase® mit deutlicher Überlegenheit gegenüber den allseits schlecht abschneidenden Produkten Cerabone® und Vitoss®. Während Tutoplast® und Chronos® in der Co-Kultur höhere Anteile an MSCs aufwiesen, konnte bei Actifuse® und Biobase® ein relativ hoher Anteil an EPCs festgestellt werden. Alleine bei Chronos® konnte ein synergistischer Effekt der Co-Kultur in Bezug auf die adhärenten Zellzahl festgestellt werden, die gegenüber der Einzelkultur über die Zeit stabil blieb. In der Summe sind die Zelladhäsionen, -funktionen und Genexpressionen bei den vier wirksamen Knochenersatzmaterialien in dieser Gruppe statistisch nicht unterschiedlich. Die Ergebnisse zeigen, dass bei der Verwendung von osteokonduktiven Knochenersatzmaterialien deren spezifische Auswirkungen auf die Zelladhäsion und Funktion berücksichtigt werden muss. Sowohl die Funktion der EPCs im Hinblick auf eine vaskulären Anschluss des neugebildeten Knochens wie auch der MSCs im Hinblick auf eine osteogene Differenzierung sollten optimal sein. Die in dieser Studie festgestellten Effekte konnten bereits in einer in vivo Studie an einem critical size Femurdefektmodell bestätigt werden, indem die kombinierte Anwendung von EPCs und MSCs auf Chronos® die beste Frakturheilung zeigte. Abschließend kann festgehalten werden, dass man bei der Verwendung des richtigen Scaffolds mit den geeigneten Zellen einen adäquaten Knochenersatz induzieren kann, der mittelfristig zu einer Vermeidung der schmerzhaften Entnahme von Spongiosa aus dem Beckenknochen führen kann.

Zweite allogene Stammzelltransplantation in der Rezidivbehandlung bei Kindern und Jugendlichen mit malignen Erkrankungen des hämatopoetischen Systems : eine Analyse der Daten des Pädiatrischen Registers für Stammzelltransplantation / vorgelegt von Jan Christoph Sörensen (2010)

Jan Sörensen

1. Analysiert werden die Daten aus dem Pädiatrischen Register für Stammzelltransplantation der Patienten, die nach einer ersten Stammzelltransplantation ein Folgerezidiv erlitten und mit einer zweiten Transplantation behandelt wurden. 2. In dem erfassten Zeitraum von 1988 bis 2007 sind im PRST 158 Patienten als Zweit-SZT nach Folgerezidiv erfasst. Letztlich konnten 106 Patienten in die Analyse aufgenommen werden. 3. Von den 106 pädiatrischen Patienten, die mit einer zweiten Transplantation wegen eines Rückfalls nach erster Transplantation bei ALL, AML und MDS behandelt wurden, haben 33 Patienten (ca. 30 %) ein ereignisfreies Langzeitüberleben erreicht. Aufgrund der vielen frühen Ereignisse fällt die Kaplan-MeierÜberlebenskurve auf errechnete 12 %. Die Nachbeobachtungszeit beträgt dabei im Mittel 27,5 Monate. Ein erneutes Rezidiv führt in der Regel zum Versterben des Patienten an einer Progression der Grunderkrankung. Lediglich 1 Patient mit ALL dieser Gruppe lebt in CR nach 3. Stammzelltransplantation. Dies entspricht einem Overall Survival von 32 %. Diese Daten sind vergleichbar mit den in der Literatur mitgeteilten. 4. Eine Analyse der in Frankfurt betreuten Patienten zeigt, dass nur 20% der Patienten mit Rezidiv nach 1.SZT zu einer 2.SZT gelangen. Auch dies entspricht den in der Literatur berichteten Ergebnissen. 5. Mädchen haben eine bessere Prognose als Jungen, insbesondere Mädchen jünger als 10 Jahre zum Zeitpunkt der Zweiten Transplantation zeigen ein ereignisfreies Überleben von 42 %. 6. Die Toxizitätsanalysen zeigen, dass die Hälfte der Ereignisse durch Transplantations-abhängige Mortalität bedingt ist. Die Verwendung eines Konditionierungsregimes mit reduzierter Intensität und erhofft reduzierter Toxizität verringert interessanterweise nicht die TRM-Rate, wohl aber die Rückfall-Rate. 7. Ein Mindestabstand von 200 Tagen zwischen den beiden Transplantationszeitpunkten führt zu einem signifikant besseren Ergebnis beim ereignisfreien Überleben, dabei kann nicht mit ausreichender Signifikanz gesagt werden, dass die Remissionsdauer nach 1. SZT in unserem Kollektiv von Bedeutung ist für das Langzeitüberleben, auch wenn ein Trend erkennbar ist. Remissionsdauern von mehr als 9 Monaten nach 1.SZT haben keinen zusätzlichen positiven Einfluß auf das Langzeitüberleben. 8. Patienten mit akuter Leukämie müssen vor einer zweiten Transplantation in einer morphologischen Remission sein, um eine realistische Chance auf Heilung zu haben. 9. Patienten, die nach 2003 einer Zweittransplantation unterzogen wurden, schneiden nicht signifikant besser ab, als die vor dem Jahr 2003 transplantierten. Dafür gibt es sicher eine Reihe von Gründen, die analysiertern Gruppen unterliegen aber einem BIAS. Unter anderem ist die Verteilung der Erkrankungen nicht gleich. Aber auch die unterschiedlich langen Remissionszeiträume deuten an, dass vor 2003 eine etwas andere Patientengruppe zweittransplantiert wurde als nach 2003. Die unterschiedlichen Mediane der Zeitintervalle zwischen den beiden Transplantationen mit einem deutlich längeren Zeitintervall in der Gruppe der nach 2003 transplantierten zeigen weiterhin an, dass insgesamt ein anderes therapeutisches Verhalten nach dem Rückfall nach erster Transplantation eingenommen wird und eine längere Intervallbehandlung in das Therapiekonzept eingeschlossen wird. 10. Die Patienten profitieren von akuter GvH bezüglich des ereignisfreien Überlebens. Höhergradige akute GvH führt aber entweder zu TRM oder mündet in ausgedehnter chronischer GvH. Auch chronische GvH bietet einen Schutz vor Rückfall. Aussagen über die Lebensqualität dieser Patienten können aus den gewonnenen Daten nicht gemacht werden. 11. Während ein Spenderwechsel bei 2. SZT offensichtlich nicht zu einem besseren Ergebnis beiträgt, zeigen Transplantationen von einem mismatch Spender und Transplantationen mit einem T-Zell-depletierten Graft ein gleichwertiges Ergebnis zu konventionellen Transplantationen. Die -allerdings sehr- kleine Gruppe der Patienten, die mit RIC konditioniert und von einem CD3/CD19 depletierten Grafteines haploidenten Familienspender transplantiert wurden, haben mit einem Overall Survival von 5/5 und einem EFS von 4/5 ein exzellentes Ergebnis. Ob dieses Behandlungskonzept zu einem besseren Outcome führen kann, muß in Zukunft aber noch an größeren Fallzahlen gezeigt werden. 12. Die in Frankfurt betreuten, lebenden Patienten zeigen durchweg eine zufriedenstellende bis gute Lebensqualität. Eine Frankfurter Patientin ist an eine ausgedehnten chronischen GvH nach langem schwerem Verlauf mit sehr eingeschränkter Lebensqualität gestorben. 13. Zweitmalignome sind ausser dem detailliert beschriebenen Frankfurter Patienten keine weiteren bisher berichtet worden. Nach den PRST- Daten ist ein Folge-Rezidiv nach erster Stammzelltransplantation bei ALL, AML und MDS therapeutisch keine ausweglose Situation und ein erneuter kurativer Behandlungswunsch der Patienten und ihrer Familien sollte unterstützt werden. Um aussagefähige Daten zu erhalten, sind allerdings prospektiv durchgeführte Studien erforderlich, die neben der Frage der optimalen SZT-Modalitäten zusätzlich auch Aussagen zur Lebensqualität treffen können müssen.

Inhibierung der leukämischen Funktion des Fusionsproteins AML1/ETO durch Interferenz mit der Oligomerisierungsdomäne (2011)

Yvonne Becker

Das onkogene Fusionsprotein AML1/ETO entsteht durch die chromosomale Translokation t(8;21), die in etwa 12 % aller primären akuten myeloischen Leukämien (AML) auftritt. Die DNA-Bindedomäne des hämatopoetischen Transkriptionsfaktors AML1 wird hierbei mit fast dem gesamten ETO-Protein fusioniert, das als transkriptioneller Repressor wirkt. In den transformierten Zellen kommt es somit zur Blockierung der myeloischen Differenzierung und zur verstärkten Proliferation. Entscheidend für das leukämische Potential von AML1/ETO ist die Fähigkeit zur Oligomerisierung, die durch die Nervy-Homologie-Region-2 (NHR2)-Domäne im ETO-Anteil vermittelt wird. Durch lentivirale Transduktion konnte bereits gezeigt werden, dass Proteine, welche die NHR2-Domäne enthalten, die Oligomerisierung von AML1/ETO inhibieren und damit den leukämischen Phänotyp AML1/ETO-exprimierender myeloischer Zellen aufheben. In der vorliegenden Arbeit sollten nun alternative Wege zur Einbringung der therapeutischen Proteine in t(8;21)-positive AML-Zellen untersucht werden. Dafür wurde sowohl die Möglichkeit der Proteintransduktion als auch die Verwendung nicht-integrierender viraler Vektoren analysiert. Im ersten Projekt wurden durch Fusion mit der HIV-1 TAT-Domäne zellpermeable NHR2-Proteine generiert. Zunächst wurde ein Protokoll zur Expression und Reinigung der rekombinanten Proteine etabliert. Durch eine ausführliche biochemische Charakterisierung konnte gezeigt werden, dass die aus Bakterien aufgereinigten NHR2-Proteine funktionell und sehr rein waren. Sie wiesen den erwarteten hohen alpha-helikalen Anteil auf und behielten ihre Fähigkeit zur Bildung von Tetrameren in vitro bei. Die TAT-NHR2-Fusionsproteine sind in der Lage, in humane Zellen einzudringen und konnten erfolgreich in den Lysaten nachgewiesen werden. Mikroskopische Studien zeigten, dass der Großteil der internalisierten Proteine in Endosomen-ähnlichen Vesikeln lokalisiert war. Die Zugabe des Endosomeninhibitors Chloroquin oder eines endosomolytischen, zellpermeablen Peptides ermöglichte eine erhöhte intrazelluläre Stabilität der zellpenetrierenden Proteine. Co-Immunpräzipitations-Experimente konnten bestätigen, dass die aufgenommenen NHR2-Proteine spezifisch an das ETO-Protein in transfizierten, adhärenten Zellen binden können. Die Proteintransduktion in die myeloische, AML1/ETO-wachstumsabhängige Zelllinie Kasumi-1 ist unter serumfreien Bedingungen ebenfalls möglich. Die konsekutive Behandlung der AML-Zellen mit den TAT-NHR2- Fusionsproteinen führte zu einer Reduktion der Expression des Stammzellmarkers c-kit (CD117) in 26 % der behandelten Zellen. Die Anwendung zellpermeabler NHR2-Proteine ist demnach prinzipiell möglich, bedarf aber weiterer Optimierung, um die notwendige hohe Bioverfügbarkeit zu erreichen. In einem zweiten Projekt wurden Adeno-assoziierte virale (AAV) Vektoren verwendet, um die NHR2-Proteine in den hämatopoetischen Zellen zu exprimieren. Mit Hilfe mehrerer Methoden konnte gezeigt werden, dass sich mit den generierten Vektoren, die auf dem AAV- Serotyp 2 basierten, erfolgreich eine transiente Genexpression induzieren ließ. Der CMV- Promoter vermittelte jedoch nur eine schwache Expression in den hämatopoetischen Zellen. Unter Verwendung des stärkeren SFFV-Promoters konnte die Expressionsstärke deutlich gesteigert werden. Die von den optimierten AAV-Vektoren vermittelte Expression der NHR2- Proteine führte in den beiden AML1/ETO-positiven Zelllinien Kasumi-1 und SKNO-1 zu den erwarteten, spezifischen Effekten. So wurde das Wachstum verlangsamt und gleichzeitig die Apoptoserate erhöht. AML1/ETO-unabhängige Zellen wurden dagegen von den AAV-NHR2- Vektoren nicht beeinflusst. Obwohl die Proteinexpression in SKNO-1 Zellen stärker war, zeigten die Kasumi-1 Zellen deutlichere Effekte. Die NHR2-Proteine bewirkten in den transduzierten t(8;21)-positiven Zellen außerdem eine Reduktion der Expression der Stammzellmarker CD34 bzw. c-kit. Dies deutet auf eine partielle Differenzierung der beiden AML1/ETO-abhängigen Zelllinien hin. Damit ließen sich durch AAV-vermittelte Transduktion in den AML-Zellen dieselbe Wirkung in Hinblick auf Wachstum, Differenzierbarkeit und Apoptoserate erzielen wie dies mit den lentiviralen Vektoren zuvor beschrieben wurde. In einem abschließenden Vergleich wurde aber deutlich, dass nicht-integrierende Vektorsysteme generell eine schwächere NHR2-Proteinexpression induzieren und demzufolge auch schwächere Effekte als integrierende Vektoren in den AML1/ETO-positiven Zellen auslösen.

Navigation in der Frakturversorgung am Beispiel der Marknagelosteosynthese des Femur (2010)

Christian Winter

In der vorliegenden Arbeit wird die Einbindung der Navigation in die operative Versorgung der Femurfrakur beschrieben und mit der konventionellen Methode verglichen. Die Marknagelung ist eine von Prof. Dr. G. B. G. Küntscher in den 40er Jahren des 20ten Jahrhunderts entwickelte Behandlung zur Bruchversorgung und Durchführung von Arthrodesen. Die Navigation ist eine Variante der computer-assistierten Chirurgie. Diese Technologien haben in den 90er Jahren des 20ten Jahrhunderts Einzug in die Operationssäle gehalten. Die Navigationssysteme erfahren eine fortwährende Entwicklung und Ausweitung des Einsatzgebietes. Sie konnten sich bis jetzt jedoch nicht, trotz der Möglichkeiten, gegenüber den bisherigen konventionellen Entwicklungen im Bereich der intramedullären Marknagelversorgung durchsetzen. Den Vorzügen der Navigation, der Reduktion der Strahlenbelastung und Erhöhung der Präzision, werden hohe Anschaffungskosten, eine lange Einarbeitungszeit, längere Vorbereitungs- und Operationszeiten und der personelle Mehraufwand gegenüber gestellt. Ein ausführlicher Vergleich der Navigation mit dem konventionellen Verfahren existiert in der Fachliteratur bis jetzt nur auf einzelne Arbeitsschritte bezogen, wie z.B. dem Vorgang der distalen Verriegelung. In unseren Untersuchungen wurden 22 Patienten mit der Navigation versorgt. Die konventionelle Methode wurde bei 12 Patienten verwendet. Alle entscheidenden Schritte der Femurmarknagelversorgung, die Nageleintrittsbestimmung, die Frakturreposition und die distale Verriegelung wurden in der Dauer und Strahlenbelastung erfasst, ebenso die Gesamtoperationszeit und Gesamtstrahlenbelastung einander gegenübergestellt und mit den vorhandenen Daten in der Fachliteratur verglichen. Die Verwendung der Navigation hat den Arbeitsschritt des Nageleintritts verlängert (23,3 min vs 14,8 min). Gegenüber der konventionellen Methode konnte eine Reduktion der Röntgenzeit um 22 % (0,39 min vs 0,5 min) bei diesem Vorgang beobachtet werden. Die navigierte Frakturreposition dauerte im Durchschnitt 25,1 min vs 16,8 min bei der konventionellen Methode. Die Strahlenbelastung konnte um 70 % auf 0,39 min vs 1,28 min gesenkt werden. Die Rate der geschlossenen Frakturrepositionen lag bei 86 % gegenüber 67 % bei dem konventionellen Vorgehen. Die distale Verriegelung mit zwei Bolzen konnte mit der Navigation in 28,9 min vs 13,9 min bei der konventionellen Methode durchgeführt werden. Die Röntgenzeit wurde mit Hilfe der Navigation um 50 % reduziert (0,39 min vs 0,78 min). Die Präzision bei der distalen Verriegelung konnte mit dem Verfahren der Navigation gegenüber der konventionellen Methode und dem strahlendurchlässigen Winkelgetriebe nur geringfügig gesteigert werden (93 % bei 44 Bolzen vs 91 % bei 23 Bolzen). Die Gesamtoperationszeit der navigierten Fälle war durchschnittlich 43,2 min länger als die konventionell behandelten Fälle (150,1 min vs 106,9 min). Die Gesamtstrahlenzeit konnte mit der Navigation gegenüber der konventionellen Methode um 37,5 % gesenkt werden (2,5 min vs 4 min). Die Vorteile der Navigation zeigten sich vorallem bei der Frakturreposition. Hier konnte die Strahlenbelastung deutlich gesenkt werden (70 %, 0,39 min vs 1,28 min). Die Rate der erfolgreichen geschlossenen Manöver wurde gegenüber der konventionellen Methode gesteigert (86 % vs 67 %). Bei der distalen Verriegelung haben wir eine Reduktion der Dauer einer Bohrung mit Navigation um 14 % gegenüber der konventionellen Methode mit dem strahlendurchlässigen Winkelgetriebe festgestellt (3,6 min vs 4,2 min, gemessen Haut-inzision und Bohrung bis Gegencorticalis). Die Gesamtstrahlenzeit für den Vorgang der distalen Verriegelung mit zwei Bolzen und sich anschließender Lagekontrolle zeigte sich mit der Navigation um 50 % redziert (0,39 min vs 0,78 min). Ein zeitlicher Mehraufwand wurde durch die Vorbereitung der Navigation bei allen Arbeitsschritten festgestellt.

Study of QCD-like theories at nonzero temperatures and densities (2012)

Tian Zhang

In this thesis I use effective models to investigate the properties of QCD-like theories at nonzero temperature and baryon chemical potential. First I construct a PNJL model using a lattice spin model with nearestneighbor interactions for the gauge sector and four-fermion interactions for the quarks in (pseudo)real representations of the gauge group. Calculating the phase diagram in the plane of temperature and quark chemical potential in QCD with adjoint quarks, it is qualitatively confirmed that the critical temperature of the chiral phase transition is much higher than the deconfinement transition temperature. At a chemical potential equal to half of the diquark mass in the vacuum, a diquark Bose–Einstein condensation (BEC) phase transition occurs. In the two-color case, a Ginzburg–Landau expansion is used to study the tetracritical behavior around the intersection point of the deconfinement and BEC transition lines which are both of second order. A compact expression for the expectation value of the Polyakov loop in an arbitrary representation of the gauge group is obtained for any number of colors, which allows us to study Casimir scaling at both nonzero temperature and chemical potential. Subsequently I study the thermodynamics of two-color QCD (QC2D) at high temperature and/or density using ZQCD, a dimensionally reduced superrenormalizable effective theory, formulated in terms of a coarse grained Wilson line. In the absence of quarks, the theory is required to respect the Z2 center symmetry, while the effects of quarks of arbitrary masses and chemical potentials are introduced via soft Z2 breaking operators. Perturbative matching of the effective theory parameters to the full theory is carried out explicitly, and it is argued how the new theory can be used to explore the phase diagram of two-color QCD.

Bakterielle Kontaminationen von Blutprodukten : Entwicklung einer generischen Realtime-Bakterien-PCR für das Blutspenderscreening / vorgelegt von Julia Helena Schulte (2010)

Julia Schulte

Das bakterielle Transfusionsrisiko stellt eine große Herausforderung in der Transfusionsmedizin dar, bei dem aufgrund der Lagerungstemperatur vor allem die Thrombozytenkonzentrate, aber auch Erythrozytenkonzentrate betroffen sind. In Deutschland wurde als Maßnahme zur Reduzierung des Risikos die Haltbarkeit der Thrombozytenkonzentrate von 5 Tagen auf 4 Tage verkürzt. Neben bakteriellen Kulturmethoden sind in den letzten Jahren auch Schnellnachweismethoden entwickelt worden. Die Einführung von Realtime-PCR Methoden hat besonders bei viralen transfusionsmedizinisch relevanten Pathogenen zu einer signifikanten Reduktion des Restinfektionsrisikos geführt. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Optimierung einer generischen Bakterien PCR aus Thrombozytenkonzentraten und aus Vollblut sowie eine Anwendungsstudie des entwickelten Nachweisverfahrens aus Vollblutproben. Im ersten Teil, in dem die Entwicklung und Optimierung der Bakterien-PCR im Vordergrund stand, wurden sieben unterschiedliche Extraktionsverfahren synoptisch miteinander verglichen. Eine Hauptherausforderung bestand darin, dass einzelne PCR-Reagenzien und auch Verbrauchsartikel mit bakteriellen ribosomalen Nukleinsäuren kontaminiert waren und somit reaktive Signale sowohl in Negativkontrollen als auch in Wasserkontrollen detektiert wurden. Letztendlich erwies sich eine Extraktion aus Vollblutproben in Kombination mit einer SYBR Green 16S-PCR als zuverlässig, um Bakterien in Vollblut nachzuweisen. Die entwickelte PCR wurde anschließend in drei Phasen überprüft. Bei einer Untersuchung in unterschiedlichen Poolgrößen ergibt sich die höchste Sensitivität in einer Einzelprobenanalyse, eine Poolgröße von maximal 5 Proben pro Pool ergab akzeptable Nachweisgrenzen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass es gerade bei Raumtemperatur (21° C) zunächst zu einer Reduktion der Bakterienkonzentration durch leukozytäre Phagozytose kommt, bevor anschließend ein sigmoidales Wachstum einsetzt. Die vorliegende Arbeit stellt somit eine mögliche Alternative zu vorhandenen Kulturmethoden dar und hat den Vorteil, dass die Ergebnisse eine Relevanz für alle Blutkomponenten haben. Dies bietet somit die Option, die Sicherheit der Blutprodukte weiter zu erhöhen.

Coulomb dissociation of 31Cl and 32Ar - constraining the rp process (2012)

Christoph Langer

The subject of this thesis aimed at a better understanding of the spectacular X-ray burst. The most likely astrophysical site is a very dense neutron star, which accretes H/He-rich matter from a close companion. While falling towards the neutron star, the matter is heated up and a thermonuclear runaway is ignited. The exact description of this process is dominated by the properties of a few proton-rich radioactive isotopes, which have a low interaction probability, hence a high abundance. The topic of this thesis was therefore an investigation of the short-lived, proton-rich isotopes 31Cl and 32Ar. The Coulomb dissociation method is the modern technique of choice. Excitations with energies up to 20 MeV can be induced by the Lorentz contracted Coulomb ﬁeld of a lead target. At the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt, Germany, a Ar beam was accelerated to an energy of 825 AMeV and fragmented in a beryllium target. The fragment separator was used to select the desired isotopes with a remaining energy of 650 AMeV. They were subsequently directed onto a 208 Pb target in the ALAND/LAND setup. The measurement was performed in inverse kinematics. All reaction products were detected and inclusive and exclusive measurements of the respective Coulomb dissociation cross sections were possible. During the analysis of the experiment, it was possible to extract the energy-diﬀerential excitation spectrum of 31Cl, and to constrain astrophysically important parameters for the time-reversed 30S(p,γ)31Cl reaction. A single resonance at 0.443(37) MeV dominates the stellar reaction rate, which was also deduced and compared to previous calculations. The integrated Coulomb dissociation cross section of this resonance was determined to 15(6) mb. The astrophysically important one- and two-proton emission channels were analyzed for 32Ar and energy-diﬀerential excitation spectra could be derived. The integrated Coulomb dissociation cross section for two proton emission were determined with two diﬀerent techniques. The inclusive measurement yields a cross section of 214(29stat)(20sys) mb, whereas the exclusive reconstruction results in a cross section of 226(14stat)(23sys) mb. Both results are in very good agreement. The Coulomb dissociation cross section for the one-proton emission channel is extracted solely from the exclusive measurement and is 54(8stat)(6sys) mb. Furthermore, the development of the Low Energy Neutron detector Array (LENA) for the upcoming R3B setup is described. The detector will be utilized in charge-exchange reactions to detect the low-energy recoil neutrons from (p,n)-type reactions. These reaction studies are of particular importance in the astrophysical context and can be used to constrain half lifes under stellar conditions. In the frame of this work, prototypes of the detector were built and successfully commissioned in several international laboratories. The analysis was supported by detailed simulations of the detection characteristics.

Risikoabschätzung für das Auftreten Thrombolyse-assoziierter intrazerebraler Blutungen mittels MRT (2009)

Silke Hölig

Symptomatische intrazerebrale Blutungen (sICH) stellen die wichtigste Komplikation der Thrombolyse akuter ischämischer Schlaganfälle dar. Sie sind mit einer erhöhten Mortalität und sehr schlechten Langzeitergebnissen verbunden. Die Identifikation von Patienten mit einem erhöhten Blutungsrisiko stellt daher ein wesentliches Ziel aktueller Forschungsbemühungen dar. In der vorliegenden Studie wurde die Bedeutung ausgewählter MR-Parameter (Leukoaraiosis, Mikroblutungen, Ausmaß der DWI-Läsion) als mögliche Prädiktoren für Thrombolyse-assoziierte sICH untersucht. In die retrospektive, multizentrische Studie wurden prospektiv erhobene Daten von 475 Patienten aus sechs deutschen und zwei internationalen anerkannten Schlaganfallzentren eingeschlossen, die im Zeitfenster von <6 Stunden mit einem akuten ischämischen Schlaganfallereignis im Bereich der vorderen Zirkulation mit einer i.v. (n=367; 77%), i.a. (n=74; 16%) oder i.v./i.a. (n=34; 7%) Thrombolyse behandelt worden. Alle Patienten wurden mit einem Schlaganfall-MR-Protokoll untersucht, welches neben Diffusions- und FLAIR-Sequenzen auch T2*-gewichtete Sequenzen enthielt. Für die Analyse wurden die Patienten jeweils in eine Gruppe ohne und eine Gruppe mit schwerer LA (Fazekas 0-1 vs. 2-3) und je eine Gruppe mit kleinem (<1/3 des A. cerebri media-Stromgebietes (MCA)) und großem (>1/3 MCA) DWI-Läsionsausmaß dichotomisiert. T2*-Wichtungen wurden auf das Vorliegen und die Anzahl von zerebralen Mikroblutungen (CMB) untersucht und Patienten in eine Gruppe mit ≥1 CMB und ohne CMB dichotomisiert. Eine sICH wurde als eine in der Verlaufsbildgebung (cCT oder MRT) dokumentierte (≥10 ml) Blutung definiert, die innerhalb von 36 Stunden nach Thrombolysebeginn mit einer klinischen Verschlechterung des Patienten (≥1 Punkt auf der NIHSS-Skale) einherging. Insgesamt entwickelten 28 (5,9%) Patienten eine sICH. SICH waren signifikant häufiger in der Gruppe mit LA (Fazekas 2-3) (n=12/114; 10,5%) als in der Gruppe ohne LA (Fazekas 0-1) (n=13/335; 3,5%) zu finden. In einer logistischen Regressionsanalyse (Alter, National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) bei Aufnahme, Art der Thrombolyse) blieb LA ein unabhängiger Risikofaktor (Odds ratio 2,7 (95% KI, 1,29-6,59), p=0,015). Die Anzahl der sICH konnte auch in der Gruppe mit großen (>1/3 MCA) (n=6/32; 18,8%) signifikant häufiger als in der Gruppe mit kleinen DWI-Läsionen (<1/3 MCA) (n=12/319; 3,8%) erhoben werden, was umgerechnet einem 5,9 fachen Risiko (Odds ratio 5,9 (95% KI, 2,048-17,017, p=0,003) einer sICH für Patienten mit großen DWI-Läsionen im Vergleich zu Patienten mit kleinen DWI-Läsionen entspricht. Das Ausmaß der DWI-Läsion bleibt in einer multivariaten Regressionsanalyse (s.o.) ein unabhängiger Risikofaktor für sICH. Die Ergebnisse einer großen Subgruppenanalyse der i.v.-behandelten Patienten (n=367/376, 77%) waren hinsichtlich der Bedeutung für LA und Ausmaß der DWI-Läsion vergleichbar mit den Ergebnisse der Gesamtmenge. Die Anzahl der sICH unterschied sich nicht signifikant zwischen der Gruppe mit ≥1 CMB (n=7/79, 9%) und der Gruppe ohne CMB (n=20/367, 5%, p=0,295). Zusammenfassend konnte die vorliegende Arbeit die MR-Parameter Leukoaraiose und das Ausmaß der initialen DWI-Läsion als unabhängige Risikofaktoren hinsichtlich der Enwicklung Thrombolyse-assoziierter sICH nachweisen. Hiermit kann einerseits die Sicherheit der Thrombolyse im 3h-Zeitfenster erhöht und der Behandlungzeitraum hoffentlich zukünftig erweitert werden. Der potentielle Behandlungsgewinn einer Thrombolyse sollte bei Einschluss in Betracht kommender Schlaganfallpatienten sorgfältig gegen das mit zunehmender LA und DWI-Läsionlast ansteigende Blutungsrisiko abgewogen werden. Eine unabhängige Assoziation zwischen sICH und CMB konnte nicht gezeigt werden, so dass das Blutungsrisiko bei Patienten mit CMB’s den Behandlungsvorteil wahrscheinlich nicht übersteigt.

Doctoral Thesis

Refine

Author

Year of publication

Document Type

Language

Has Fulltext

Keywords

Institute

3242 search hits