Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 18/19 Archiv

Zusammenfassend gibt es Hinweise dafür, dass Schlaf eine Rolle für die Gedächtniskonsolidierung spielt. Ein möglicher Mechanismus stellt eine Reaktivierung der beteiligten neuronalen Netzwerke in Hippokampus und Neocortex dar. Mögliche Folge ist die Integration der neuen Gedächtnisinhalte in bestehende Netzwerke des Langzeitgedächtnisses. Studien haben bereits versucht, Gedächtnisinhalte während des Schlafes künstlich zu reaktivieren und konnten feststellen, dass dadurch einerseits die Leistung gesteigert wurde und andererseits während der Reaktivierung im Schlaf hippokampale und kortikale Strukturen aktiviert und ihre Konnektivität verstärkt wurde (Rasch et al., 2007; Rudoy et al., 2009; van Dongen et al., 2012). Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Auswirkung eines einstündigen Nachmittagsschlafes auf die Gedächtnisleistung gesunder männlicher Probanden zu untersuchen. Dabei soll überprüft werden, ob eine künstliche Reaktivierung deklarativer Gedächtnisinhalte möglich ist. Bisherige Reaktivierungsstudien beschränkten sich auf visuell-deklarative, sowie prozedurale Lernaufgaben. In der vorliegenden Studie soll das Lernen von klassischen Wortlisten getestet werden. Dabei wird eine Gedächtnismethode verwendet, die mit räumlichen Assoziationen arbeitet und damit das Lernen von Wortlisten für die vorliegende Studienart möglich macht. Ziel ist es dabei festzustellen, ob die Stimulation während des Tiefschlafs zu einer verbesserten Wiedergabe der reaktivierten Begriffe führen kann. Die Arbeit untersuchte außerdem den Zusammenhang des Lernens mit konventionellen und quantitativen Schlaf-EEG-Parametern.

Crescentic glomerulonephritis is characterized by glomerular necrosis. Dying cells release intracellular proteins that act as danger-associated molecular patterns to activate the innate immune system. Previously, we have demonstrated that dying tubular cells release histones, which can kill endothelial cells and activate the toll-like receptor 2/4 (TLR2/4). This drives tubulointerstitial inflammation in septic or post-ischemic acute kidney injury (AKI). Furthermore, other groups have also reported that extracellular histones cause organ damage during acute lung injury, stroke, peritonitis and retinal dysfunction, and that blocking extracellular histones represents a beneficial approach during the disease progression. In this thesis, we investigated whether extracellular histones can elicit similar pathogenic effects during necrotizing glomerulonephritis. To do so, we used an animal model based on the necrotizing type of severe glomerulonephritis. Necrotic glomerulonephritis was induced in mice by a single intravenous injection of 100µl sheep anti-GBM antiserum. The impact of histone neutralization was studied by using an antibody isolated from the BWA-3 clone, which had the capacity to neutralize released extracellular histones in-vivo and in-vitro. After 7 days, mice were sacrificed and kidneys were collected for further data analysis. Proteinuria was assessed in spot urine samples. Anti-GBM treated mice showed increased proteinuria (albumin/creatinine ratio), plasma creatinine and BUN levels. This was associated with a reduced number of podocytes, increased crescentic glomeruli and the infiltration of neutrophils and macrophages into the kidney. Interestingly, neutralization of extracellular histones significantly reduced proteinuria leading to less podocyte damage. This was linked to an improved renal function defined by lower plasma creatinine and BUN levels, and with a decrease in neutrophil and macrophage infiltration and activation in kidney. Histone blockade also significantly reduced renal mRNA expression of TNF-α and fibrinogen in the glomerular capillaries, which was associated with less glomerulosclerosis, crescents and tubular atrophy. In-vitro studies demonstrated that extracellular histones and NETs-related histones kill glomerular endothelial cells, podocytes and parietal epithelial cells in a dose-dependent manner. Histone-neutralizing agents such as anti-histone IgG, activated protein C or heparin prevented this cytotoxic effect. Stimulation of BMDCs with histones upregulated the expression of the activation marker including MHC-II, CD48, CD80 and CD86 significantly as well as increased the production of TNF-α and IL-6. It has been previously reported by others including us that in biopsies from patients with ANCA-associated vasculitis showed an over-expression of the TLR2/4 receptor compared to the healthy glomeruli. Histone toxicity on glomeruli ex-vivo was also dependent on the TLR2/4 receptor axis given that the lack of TLR2/4 attenuated histone-induced renal thrombotic microangiopathy and glomerular necrosis in mice. Anti-GBM glomerulonephritis involved NET formation and vascular necrosis, while blocking NET formation via PAD inhibitor or pre-emptive anti-histone IgG injection significantly reduced all parameters of glomerulonephritis including vascular necrosis, podocyte loss, albuminuria, cytokine induction, recruitment and activation of glomerular leukocytes, and glomerular crescent formation. Finally, to evaluate histones as a therapeutic target, mice with established glomerulonephritis were treated with three different histone-neutralizing agents such as anti-histone IgG, recombinant activated protein C and/or heparin. Interestingly, all agents were equally effective in abrogating severe glomerulonephritis, while combination therapy had no additive effect. In summary, the results of this thesis indicate that NET-related histones released during glomerulonephritis elicit cytotoxic and immunostimulatory effects and that neutralizing extracellular histones, therefore, represents a potential therapeutic approach when applied during already established glomerulonephritis.

Ziel der Studien war die Untersuchung der prognostischen Aussagekraft der methylierten Gene HLTF, HPP1 und NEUROG1. Bislang wird eine Prognoseabschätzung hauptsächlich über radiologische und pathologische Kriterien erreicht. Im Blut bestimmte Marker haben den Vorteil einer relativ unaufwändigen, nichtinvasiven Gewinnung und könnten eine wertvolle Ergänzung der etablierten Faktoren darstellen. Als Vergleichsmarker wurde mit dem CEA der einzige für das KRK relevante Tumormarker, für den eine prognostische Wertigkeit beschrieben wurde, gewählt. Anhand der vorliegenden Daten konnte gezeigt werden, dass HLTF- und HPP1-Methylierung am häufigsten im Serum von Patienten mit fortgeschrittenen, insbesondere metastasierten, Erkrankungen zu finden sind und Marker für eine deutlich schlechtere Prognose sind. Dieser hochsignifikante Effekt zeigte sich insbesondere bei den Patienten mit Metastasen, bei denen jeweils eine Subgruppe mit einer deutlich schlechteren Prognose identifiziert werden konnte. Im Vergleich mit CEA zeigten HLTF und HPP1 eine mindestens gleichwertige prognostische Bedeutung im vorliegenden Kollektiv. Auch in der multivariaten Analyse blieben HLTF, HPP1 und CEA als voneinander unabhängige prognostische Faktoren im Stadium IV bestehen, wobei der Vorteil von HLTF und HPP1 darin liegt, dass diese weiter als binäre Parameter verwendet werden können, während für CEA erst ein passender Grenzwert innerhalb der Population definiert werden muss. Das Vorliegen von korrespondierenden Gewebeproben zu den untersuchten Blutproben ermöglichte die erstmalige Untersuchung der Korrelation von Methylierung von HLTF, HPP1 und NEUROG1 in Serum und Primärtumor. Alle positiven Serumproben zeigten bis auf eine Ausnahme auch Methylierung der entsprechenden Gene im Gewebe. Damit konnte diese Untersuchung die angenommene Herkunft der frei zirkulierenden methylierenden DNA aus dem Tumor bestätigen. Ein Zusammenhang mit dem Methylierungsphänotyp CIMP ergab sich im Kollektiv nicht. In einer weiteren Untersuchung wurde der Zusammenhang der drei Zielparameter mit LDH im Blut als Surrogatmarker für einen hohen Zellzerfall untersucht. Die hohe Korrelation von HLTF und HPP1 mit erhöhten LDH-Spiegeln legt den Zerfall der Tumorzellen als möglichen Mechanismus der Freisetzung der Tumor-DNA in die Blutbahn nahe. Auf der anderen Seite bestand kein Zusammenhang von LDH und Methylierung von NEUROG1. Somit müssen neben tumorassoziiertem Zelltod weitere Mechanismen bei der Freisetzung von methylierter Tumor-DNA eine Rolle spielen, die aktuell noch ungeklärt sind. Zusammenfassend wurde frei zirkulierende methylierte HLTF- und HPP1-DNA als unabhängiger prognostischer Marker des metastasierten kolorektalen Karzinoms untersucht und charakterisiert. Diese vielversprechenden Ergebnisse stellen wertvolle Ansatzpunkte für die weitere Erforschung der Marker in Folgestudien dar, um klinische Anwendungsgebiete zu evaluieren, beispielsweise in der prätherapeutischen Risikostratifizierung, im Therapiemonitoring oder auch zur Prädiktion des Ansprechens auf spezifische Tumortherapien.