Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 09/19 Archiv

Basierend auf den Ergebnissen klinischer Studien müssen bakterielle Infektionen als Trigger akuter Ösophagusvarizenblutungen bei Patienten mit Leberzirrhose angenommen werden. Hierfür werden Permeabilitätsstörungen der Darmwand als Folge der portalen Hypertonie verantwortlich gemacht, die eine Einschwemmung pathogener Darmkeime in die portale Zirkulation begünstigen. Kupffer'sche Sternzellen (KS), die residenten Makrophagen der Leber, kommen nicht nur als größte sondern auch als erste Makrophagenpopulation des menschlichen Körpers mit pathogenen Darmbakterien in Kontakt. Durch bakterielle Bestandteile wie Endotoxine oder die in der Zellwand von Bakterien und Pilzen verankerten β-Glucane, werden KS aktiviert und produzieren in der Folge verschiedene Vasokonstriktoren, die den portalen Druck massiv erhöhen. Die von aktivierten KS gebildeten Vasokonstriktoren sind deshalb als potenzielle Mediatoren einer Infekt- getriggerten Varizenblutung anzusehen. Von großem klinischen Interesse ist deshalb die Identifizierung der verantwortlichen Vasokonstriktoren als Basis für die Entwicklung pharmakologischer Strategien zur Prävention Infekt- getriggerter Varizenblutungen. Bislang konnte die Beteiligung des Cyclooxygenase- Weges und insbesondere die Bildung von Thromboxan A2 (TXA2) an der portalen Druckerhöhung durch aktivierte KS nachgewiesen werden. Allerdings konnte im Tierexperiment durch den Einsatz von Cyclooxygenase- Inhibitoren und TXA2 -Antagonisten der portale Druckanstieg nach KS Aktivierung nur um 50% reduziert werden, weshalb die Beteiligung weiterer Vasokonstriktoren angenommen werden muss. Die Identifizierung der bislang unbekannten Vasokonstriktoren als wesentliches Ziel der vorliegenden Arbeit erscheint nicht zuletzt auch deshalb von besonderem klinischen Interesse, da sich eine pharmakologische Hemmung der bislang identifizierten Cyclooxygenase- bzw. TXA2- abhängigen Wege der Vasokonstriktion bei Patienten mit Leberzirrhose wegen der Gefahr schwerwiegender Nebenwirkungen verbietet. In der vorliegenden Arbeit sollte deshalb die Rolle vasokonstriktorischer Cysteinyl-Leukotriene (Cys-LT) bei der portalen Druckerhöhung durch aktivierte KS untersucht werden. Die Experimente wurden am Modell der isoliert perfundierten Rattenleber durchgeführt. Zusammenfassend führen die Ergebnisse zu einem neuen Konzept der portalen Hypertension durch β-Glucane unter Beteiligung aktivierter KS, TXA2 und Cys-LT. Ferner zeigen diese Ergebnisse erstmals eine bislang nicht beschriebene Vernetzung von Prostaglandin- und Cys-LT- Signalwegen unter der Kontrolle von TXA2- und Cys-LT1-Rezeptoren. Für die portale Druckerhöhung nach KS-Aktivierung muss ein durch TXA2 mediierter Mechanismus der Cys-LT –Bildung mit nachfolgender CysLT1–Rezeptorstimulation angenommen werden. 5-Lipoxygenase- Inhibitoren wie MK 886, die die Synthese von Prostanoiden nicht beeinflussen, sind dabei als besonders aussichtsreiche Kandidaten zur pharmakologischen Prävention der Infekt- getriggerten portalen Hypertension zu erachten.

Die Synucleinopathien sind eine Gruppe neurodegenerativer Erkrankungen, die durch pathologische Ablagerungen des Alpha Synucleins charakterisiert sind. Sie umfassen unter anderem den Morbus Parkinson, die Demenz mit Lewy-Körperchen, die multiple Systematrophie und die Lewy Körperchen Variante des auch durch Ablagerungen des Tau Proteins gekennzeichneten Morbus Alzheimer. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Analyse von Aggregationsprozessen des Alpha Synucleins durch einzelmolekülspektroskopische Verfahren und die Entwicklung neuer Techniken zur Analyse von Koaggregationsprozessen verschiedener Proteine. Hierzu wurden Synuclein und Tau Proteine rekombinant in E. coli hergestellt, aufgereinigt, durch Gelelektrophorese und Western Blot charakterisiert und Aggregationsprozesse unter in vitro Bedingungen untersucht. Rekombinantes Alpha Synuclein kann unter bestimmten Bedingungen in vitro zu fibrillären, amyloiden Strukturen aggregieren. Diese Aggregate ließen sich durch eine spezifische Änderung der Thioflavin T Fluoreszenz spektroskopisch nachweisen, mittels Elektronenmikroskopie darstellen, und zeichneten sich durch partielle Resistenz gegen die Einwirkung der Serin Protease Proteinase K aus. Durch Einbau von homologen Sondenmolekülen, die zuvor mit einer fluoreszenten Gruppe kovalent konjugiert wurden, ließ sich die Fibrillenbildung auch mit einzelmolekülbasierten, konfokalen, fluoreszenzspektroskopischen Analyseverfahren wie der Kreuzkorrelationsanalyse und der SIFT-Methode (engl. Scanning for Intensely Fluorescent Targets) darstellen. Der Nachweis der Fibrillenbildung war durch die fluoreszenzspektroskopischen Verfahren 100 fach sensitiver möglich. Im Vergleich mit nicht amyloidogenen Proteinen wie Beta Synuclein und Serum Albumin konnte zudem die Spezifität der Aggregation gezeigt werden. Bei neurodegenerativen Erkrankungen findet sich zum Teil die Beteiligung mehrerer amyloidogener Proteine am pathologischen Prozess. Durch die Möglichkeit der simultanen Anregung verschiedener Fluoreszenzsonden bei verschiedenen Wellenlängen und der Differenzierung des emittierten Fluoreszenzsignals konnten Koaggregationsprozesse in heterogenen Systemen mit Hilfe der Einzelmolekülspektroskopie untersucht werden. Es zeigte sich, dass Alpha Synuclein sowohl mit seinem Maushomolog, als auch mit den beiden humanen Parkinson-assoziierten Mutanten A30P und A53T gemischte Fibrillen bildet, während Beta Synuclein einen hemmenden Einfluss auf die Alpha Synuclein Fibrillenbildung aufwies. Mit Hilfe des zweifarbigen Systems ließ sich auch der Anlagerungsprozeß von Alpha Synuclein Monomeren an vorbestehende, amyloide Alpha Synuclein Aggregate darstellen, was einen weiteren Einblick in die molekulare Pathophysiologie der Synucleinopathien bot. Es wird vermutet, dass bereits Oligomerformationen einen neurotoxischen Effekt besitzen. Die besondere Sensitivität der konfokalen Einzelmolekülspektroskopie erlaubte ebenfalls die Detektion von frühen oligomeren Aggregaten des Alpha Synucleins sowie des Tau Proteins. Es konnte gezeigt werden, dass Alpha Synuclein bereits auf Oligomerebene heterogene Aggregate mit dem Tau Protein bildet, was durch die Tatsache, dass es sich bei beiden um intrazelluläre Proteine handelt, eine potentielle pathophysiologische Relevanz besitzt. Im Rahmen von Versuchsreihen zum Einfluss von Liquor aus an verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen leidenden Patienten, ließen sich Hinweise auf eine mögliche neuroprotektive Funktion des Liquors gewinnen. Dieser zeigte nach Gelfiltration in bestimmten Fraktionen deutlich aggregationshemmende Eigenschaften. Diese Fraktionen besitzen einen hohen Gehalt an Albumin. Zusammen mit in vitro gewonnenen Daten, die einen hemmenden Einfluss von Albumin auf die Aggregation des Alpha Synucleins zeigen, sind dies Hinweise, dass die protektive Eigenschaft an den Albumingehalt des Liquors gekoppelt ist. Das diagnostische Potential der entwickelten Messmethode verdeutlichten parallel durchgeführte Analysen von Influenza-Impfstoffpräparationen, in denen gezeigt werden konnte, dass sich Partikel mit unterschiedlichen Oberflächenepitopen auch in Mischungen differenzieren lassen. Durch den Einsatz von spezifischen fluoreszenzmarkierten Antikörpern ließen sich eindeutig bestimmte Influenzastämme anhand der Oberflächenepitop-Konfiguration identifizieren. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die konfokale Einzelmolekülspektroskopie eine äußerst sensitive und hochdurchsatzfähige Nachweismethode zur Untersuchung der molekularen Vorgänge im Rahmen der Alpha Synucleinopathien darstellt, deren Potential sich nicht allein auf die Grundlagenforschung beschränkt, sondern auch diagnostische Möglichkeiten beinhaltet und eine neue Methode zur Suche von bisher noch nicht beschriebenen, pharmakologisch interessanten Strukturen bietet.

Extraintestinal pathogene Escherichia coli (ExPEC) sind die häufigsten Erreger von Harnwegsinfektionen beim Menschen. Darüber hinaus können sie eine Vielzahl weiterer Erkrankungen wie Pneumonie, Wundinfektion, Neugeborenenmeningitis oder Sepsis hervorrufen. Hierzu verfügen ExPEC über ein breites Repertoire von Pathogenitätsfaktoren wie Adhäsine, Toxine und Eisenaufnahmesysteme. Wesentlicher Bestandteil von Eisenaufnahmesystemen sind Rezeptoren in der bakteriellen Außenmembran, wie z. B. die Siderophorrezeptoren FyuA und IroN sowie der Häminrezeptor ChuA. Ihre Assoziation mit der Virulenz von ExPEC und die Lokalisation in der Außenmembran bzw. an der bakteriellen Oberfläche lassen Eisenaufnahmerezeptoren als geeignete Zielstrukturen eines Impfstoffes gegen ExPEC erscheinen. Die vorliegende Arbeit erbrachte grundlegende Erkenntnisse hinsichtlich der Eignung von Eisenaufnahmerezeptoren als potentielle Zielstrukturen, indem Seren von Patienten mit einer E. coli-Infektion und Seren aus dem Mausinfektionsmodell im Immunoblot auf Antikörper gegen FyuA, ChuA und IroN untersucht wurden. Hierzu wurde eine Sammlung von E. coli-Patientenisolaten und der entsprechenden Patientenseren angelegt. Die Isolate wurden mittels PCR hinsichtlich mehrerer ExPEC-assoziierter Gene, u. a. fyuA, chuA, iroN und usp charakterisiert. Im Immunoblot wurden dann die Seren auf Antikörper gegen die rekombinanten Proteine FyuA, IroN, ChuA und Usp getestet. Im Unterschied zu FyuA, ChuA und IroN handelt es sich bei dem zusätzlich untersuchten Usp um ein ExPEC-Protein mit bisher weitgehend unklarer Funktion. Die unterschiedliche Prävalenz von ExPEC-assoziierten Faktoren unter den Patientenisolaten konnte bestätigt werden. Es gelang erstmals, bei Patienten spezifische Antikörper gegen Eisenaufnahmerezeptoren von ExPEC nachzuweisen. Für die hierzu durchgeführten Immunoblot-Untersuchungen konnte in dieser Arbeit erstmals der Häminrezeptor ChuA rekombinant exprimiert und aufgereinigt werden. Die humorale Immunantwort gegen die einzelnen Eisenaufnahmerezeptoren wies ein relativ heterogenes Bild auf. Während bei den Patienten einerseits Antikörper unter der Infektion gebildet wurden (ChuA), waren sie andererseits bei IroN offenbar schon vorher vorhanden oder konnten, wie für FyuA gezeigt, nicht nachgewiesen werden. Auch im Mausmodell der ExPEC-Peritonitis fanden sich nur Antikörper gegen IroN, die in einem entsprechenden Tiermodell der ExPEC Harnwegsinfektion nicht darstellbar waren. Aufgrund der Ergebnisse dieser Arbeit ist es denkbar, dass die Bildung von Antikörpern gegen ExPEC-Außenmembranproteine zum einen von der Intensität und der Dauer der Infektion und zum anderen von Unterschieden in der Expression und in der Immunogenität der einzelnen Eisenaufnahmerezeptor-Proteine abhängig ist. Es ist jedoch nicht völlig auszuschließen, dass auch methodische Gründe(z. B. bei der Durchführung des Immunoblots) die Antikörpernachweise negativ beeinflusst haben. Die Ergebnisse dieser Arbeit konnten die Bedeutung von Eisenaufnahmerezeptoren als potentielle Zielstrukturen eines Impfstoffes bestätigen. Insbesondere die Rolle von IroN wurde durch die Beobachtungen unterstrichen. Die unterschiedliche Prävalenz der einzelnen Eisenaufnahmesysteme unter ExPEC und die Unterschiede der humoralen Immunantwort deuten jedoch darauf hin, dass es nötig sein wird, einen polyvalenten Kombinationsimpfstoff herzustellen, der gleichzeitig gegen mehrere Eisenaufnahmerezeptoren sowie weitere Zielstrukturen wie Adhäsine und Toxine Antikörperantworten erzeugt

Einleitung: Übelkeit und Erbrechen während der Schwangerschaft (nausea and vomiting during pregnancy, NVP) ist ein häufiges und bisher uneinheitlich interpretiertes Phänomen mit hohem Leidensdruck für die Betroffenen. Bemerkenswert sind eine Korrelation mit einem erfolgreicheren Schwangerschaftsausgang und ein enger zeitlicher Zusammenhang mit der Embryogenese. Unser funktionelles Konzept, NVP in einem evolutionsbiologischen Kontext als vielschichtige Anpassungsreaktion an die Schwangerschaft zu deuten, soll neue Denkansätze liefern. Methodik: Wir führten eine kulturenvergleichende Untersuchung an 565 Müttern in Südafrika, Guatemala und Deutschland in Form eines standardisierten retrospektiven Interviews während des Wochenbetts durch. Ergebnisse: Es zeigte sich kulturübergreifend eine ähnliche Prävalenz und Klinik mit ausgeprägtem subjektiven Leidensdruck bei geringer objektiv erfassbarer Symptomatik. Es fanden sich Hinweise für eine multifaktorielle Ätiologie mit biologischen, psychologischen und soziologischen Einflussfaktoren. Ebenfalls vielschichtig schienen die Auswirkungen von NVP zu sein, die Ernährung, Verhalten, Wahrnehmung, Psyche und Sozialstatus betrafen. Diskussion und Schlussfolgerung: Unsere und bestehende Forschungsergebnisse stützen die Vorstellung, dass NVP durch die Evolution selektiert wurde, weil es als funktionelle Anpassungsreaktion während der vulnerablen frühen Schwangerschaft mehr Nutzen als Schaden bringt. Dafür sprechen die Korrelation mit einer besseren fetalen Prognose, die kulturübergreifend hohe Prävalenz und die eher geringen biologischen Kosten bei relativ hohem subjektiven Leidensdruck. Der adaptative Wert des Syndroms könnte sich ergeben durch Nahrungsumstellung, Zunahme der sozialen Unterstützung, Verhaltensanpassung, früheres Erkennen der Schwangerschaft sowie durch positive Beeinflussung der embryonalen Entwicklung. Um die Funktionalität von NVP zu verstehen, bedarf es der Betrachtung des gesamten Symptomenkomplexes mit seinen psychisch-emotionalen Auswirkungen sowie der Einordnung in den Kontext eines “Environment of Evolutionary Adaptedness“ (EEA).

Die Mobilfunktechnologie verbreitet sich weltweit sehr schnell, fast jeder Jugendliche in Deutschland besitzt heutzutage ein Mobiltelefon. Teile der Allge-meinbevölkerung befürchten, dass elektromagnetische Felder des Mobilfunks die Gesundheit und das Wohlbefinden besonders bei Minderjährigen bereits ab Feldstärken weit unterhalb der in Deutschland geltenden Grenzwerte beein-trächtigen könnten. Das Ziel der hier vorliegenden Studie war die Untersuchung eines möglichen Zusammenhangs zwischen der objektiven und subjektiven Exposition gegenüber hochfrequenten elektromagnetischen Feldern des Mobilfunks und dem subjektiven Befinden der Jugendlichen. Zudem sollte die Rolle der Umweltbesorgnis in diesem Zusammenhang ermittelt werden. Die individuelle Expositionsabschätzung wurde mittels personenbezogener Messungen über 24 Stunden an 1.524 Jugendlichen (13-17 Jahre; Response 51%) aus vier bayerischen Städten durchgeführt. Zusätzlich wurden im Interview das subjektive Befinden der Teilnehmer, die Umweltbesorgnis sowie potentielle Störgrößen erfasst. Mittels multipler logistischer Regressionsmodelle wurde der Zusammenhang zwischen der Exposition und den chronischen Be-schwerden Kopfschmerzen, Einschlafproblemen und Müdigkeit untersucht. Die mittels Personendosimetrie gemessene Exposition der Jugendlichen gegenüber elektromagnetischen Feldern des Mobilfunkbereichs lag bei < 1% des Grenzwerts. 24% der jugendlichen Teilnehmer machten sich Sorgen bezüglich potentieller negativer Effekte von Mobilfunkfeldern auf die Gesundheit. Es zeigten sich keine konsistenten statistisch signifikanten Zusammenhänge zwischen der gemessenen Exposition und den betrachteten chronischen Beschwerden während der letzten 6 Monate. Hinsichtlich der selbst eingeschätzten subjektiven Exposition und den chronischen Beschwerden ergaben sich teilweise statistisch signifikante Zusammenhänge. Des Weiteren zeigte sich ein statistisch signifikanter Einfluss von hoher Umweltbesorgnis auf die Prävalenz der chronischen Beschwerden. Die in Deutschland geltenden Grenzwerte für elektromagnetische Felder des Mobilfunks werden sicher eingehalten. Zusammenhänge zwischen objektiver Exposition und dem Befinden der Jugendlichen ließen sich nicht finden. Die Resultate bezüglich der subjektiven Exposition sind mit hoher Wahrscheinlichkeit auf eine differentielle Missklassifikation zurückzuführen. Aufgrund des gefundenen Zusammenhangs zwischen hoher Umweltbesorgnis und einer höhe-ren Prävalenz chronischer Beschwerden wäre eine Interventionsstudie mit verhaltenstherapeutischem Ansatz wünschenswert.