Anticipation of postoperative pancreatic fistula:

Die Antizipation der Pankreasfistel als postoperative Komplikation steht im Fokus aktueller Forschung. Diese Arbeit soll einen Beitrag zur klinischen Frühdetektion und zum Monitoring postoperativer Pankreasfisteln leisten. Neben der Identifikation von Risikofaktoren und der Ermittlung von laborchemischen Cut-Off-Werten für die Vorhersage von Pankreasfisteln soll die Pankreas-Stiffness mit Hilfe präoperativer CT-Bildgebung gemessen werden.The anticipation of pancreatic fistula as a postoperative complication is the main focus of recent research. This study contributes to an early clinical detection and to a postoperative monitoring of pancreatic fistula. For the anticipation of pancreatic fistula the study identifies potential risk factors, determines laboratory cut-off-levels and evaluates pancreatic stiffness with the help of preoperative computed tomographic imaging

Gene transfer for the establishment of new bacilli for the secretory production of heterologous glycoside hydrolases

Möglichkeiten für die Entwicklung neuer Produktionsorganismen zur Herstellung heterologer Enzyme wurden ausgelotet. Ein neu entwickeltes Expressionsplasmid konnte per triparentaler Konjugation leicht in 12 Bakterienarten übertragen werden und wurde für die Herstellung von vier heterologen Glycosidhydrolasen in Paenibacillus polymyxa eingesetzt. Es wurden Signalpeptid-Bibliotheken durchmustert sowie der Promotor und das Kulturmedium optimiert. So konnte eine Gesamtsteigerung der Cel8A-Aktivität im Kulturüberstand von 30 U/l auf 5.475 ± 411 U/l (ca. 0,35 g/l) erzielt werden.Possibilities were evaluated for the development of new production organisms for the production of heterologous enzymes. A newly developed expression plasmid could easily be transferred to 12 different bacterial species and was used for the production of four heterologous glycoside hydrolases in Paenibacillus polymyxa. Signal peptide libraries were screened and the promoter and the culture medium were optimized. Using these approaches, an increase of the Cel8A activity in the supernatant of P. polymyxa from initially 30 U/l to 5,475 ± 411 U/l (about 0.35 g/l) was achieved

Optische Strahldiagnose mit hochintensiven Schwerionenstrahlen

In this work exemplary studies for optical beam diagnostics at particle accelerators are presented. A particle beam, mostly 100MeV 32S, was directed into a gas target where collisions with the target particles led to light emission. Spectral studies, as well as exemplary beam profile measurements with three different camera systems were conducted. The camera systems were calibrated absolutely, so that effective emission cross-sections could be determined. The results are discussed regarding the mechanisms of the light emission.Es werden exemplarische Studien zur optischen Strahlprofilmessung an Teilchenbeschleunigern präsentiert. Hierzu wurde ein Teilchenstrahl, zumeist 100MeV 32S, in ein Gastarget geleitet, wo Stöße mit den Targetteilchen Lichtemission erzeugen. Spektrale Studien wurden durchgeführt, ebenso exemplarische Strahlprofilmessungen mit drei verschiedenen Kamerasystemen. Absolutkalibrierung der Kameras ermöglichte es, effektive Emissionswirkungsquerschnitte zu bestimmen. Die Ergebnisse werden im Hinblick auf die Mechanismen der Lichtemission diskutiert

Serological immunoreactivity of patients with Hymenoptera venom allergy: characterization with recombinant allergens

In dieser Arbeit wurden Daten zur IgE-Reaktivität bzgl. rekombinanter Allergene und kreuzreaktiver Kohlenhydratseitenketten (CCD) von 269 Patienten mit Bienen- und/oder Wespengiftallergie ausgewertet. Hierdurch konnte u.a. die hohe Sensitivität und CCD-unabhängige Spezifität der Komponentendiagnostik mit rekombinanten Allergenen bei der Diagnose einer Insektengiftallergie bestätigt und eine bisher unterschätzte Rolle der Hyaluronidasen bei Kreuzreaktionen auf Bienen- und Wespengift gezeigt werden. Jedoch zeigte sich eine Abhängigkeit der IgE-Reaktivitäten vom angewendeten Testsystem: mittels Immulite-System wurden durchschnittlich höhere Werte als mit ImmunoCAP erzielt.In this study, IgE-reactivity to recombinant allergens and cross-reactive carbohydrate determinants (CCD) of 269 patients allergic to bee and/or wasp venom was analyzed. A high sensitivity and CCD-independent specificity of component-resolved diagnosis with recombinant allergens could be confirmed and the so far underestimated role of the major allergen hyaluronidase in cross-reactivity to bee and wasp venom could be pointed out. However, the extent of IgE-reactivity was dependent on the used diagnostic assay: values measured with the Immulite system were found to be higher than with the CAP system

Eine vom <em>Tulp4</em> Gen abstammende zirkuläre RNA reguliert die synaptische Reizübertragung und das Arbeitsgedächtnis

Circular RNAs (circRNAs) belong to a large class of evolutionarily conserved RNAs mainly derived from coding sequences, with cell- and stage-specific expression patterns. Due to their recent identification, the biological functions of most circRNA remain unexplored. Here, we have focused on a brain-enriched circRNA derived from the Tulp4 gene, which is the most abundantly expressed, coding-sequence-derived circRNA in neurons. We report for the first time that circTulp4 regulates synaptic transmission in vivo, and its depletion affects spatial working memory.Zirkuläre RNAs (circRNAs) sind Teil einer großen Klasse von evolutionär konservierten RNAs, die größtenteils aus kodierenden Sequenzregionen stammen und zell- und entwicklungsspezifische Expressionsmuster aufweisen. Über die biologische Funktion der meisten circRNAs ist bis dato noch wenig bekannt. In dieser Arbeit wurde die biologische Funktion für die circRNA, die ihren Ursprung im Tulp4 Gen hat untersucht. Sie ist die am häufigsten exprimierte, aus kodierenden DNA-Sequenzen stammende, circRNA in Nervenzellen ist. Wir zeigen hier zum ersten Mal in vivo, dass circTulp4 die synaptische Reizübertragung reguliert und ihr Fehlen direkten Einfluss auf das räumliche Arbeitsgedächtnis hat

The health of mother and child in high-risk pregnancies - possibilities of prevention

Das langfristige kardiovaskuläre Outcome für Mutter und Kind, bei einer Risikoschwangerschaft z.B. mit GDM oder nach ART, kann derzeit nicht vollumfänglich beantwortet werden. Das Ziel der Arbeit ist es, mütterliche bzw. kindliche kardiovaskuläre Risikofaktoren bei Risikoschwangerschaften (am Beispiel GDM und Schwangerschaften durch ART) zu definieren, um hieraus künftige Präventionsstrategien abzuleiten und die Kindergesundheit zu verbessern.The long-term cardiovascular outcome for mother and child in a high-risk pregnancy, e.g. with GDM or after ART, cannot be fully answered at present. The aim of this study is to define maternal and child cardiovascular risk factors in high-risk pregnancies (e.g. GDM and ART pregnancies) in order to derive future prevention strategies and to improve child health

Analysis of physical activity behavior and cardiopulmonary fitness in healthy and cancer-diseased Breast Cancer Gen 1 and 2 germline mutation carriers in a randomized controlled lifestyle intervention feasibility trial (LIBRE-1 pilot study)

Brustkrebsgen 1 und 2 (BRCA1/2-) Mutationsträgerinnen haben ein erhöhtes Risiko an einem Mammakarzinom zu erkranken, welches Studien zufolge durch körperliche Aktivität beeinflusst werden könnte. Derzeit fehlen randomisierte und kontrollierte Studien die den Einfluss einer Trainingsintervention auf das körperliche Bewegungsverhalten bei BRCA1/2-Mutationsträgerinnen untersuchen. Diese Substudienanalyse der LIBRE-1-Pilotstudie untersucht den Einfluss einer 12-monatigen Trainingsintervention auf das körperliche Bewegungsverhalten und die kardiopulmonale Leistungsfähigkeit von BRCA1/2-Mutationsträgerinnen.Breast Cancer Gen 1 and 2 (BRCA1/2) mutation carriers have an increased risk of developing breast cancer. According to studies, this risk might be influencend by physicial activity. Until now, randomized controlled trials investigating the impact of a training intervention on physical activity behavior in BRCA1/2 mutation carriers are missing. This substudy analysis of the LIBRE-1 pilot study examined the influence of a 12-months training intervention on physical activity behavior and cardiopulmonary fitness in BRCA1/2 mutation carriers

Molekulare und zelluläre Mechanismen genetischer Risikovarianten für Diabetes bei GRB14/COBLL1

Type 2 diabetes (T2D) is a common complex metabolic disease, caused by the interplay of environmental and genetic risk factors. Diet and lifestyle are long acknowledged as the most important environmental risk factors. Twin studies support a strong genetic component, with an estimated narrow-sense heritability of 54–83%. Additional evidence for the heritability of T2D originates from genome-wide association studies (GWAS). These studies report associations between genomic haplotypes and a disease. Until today, GWAS have revealed more than 186 genetic risk loci for T2D. The majority of these loci are located in the non-coding part of the genome, which challenges the dissection of the signals and the type of action leading to T2D. One complex and challenging-to-interpret T2D risk locus is COBLL1/GRB14. Several intronic variants near the 3’-UTR (2q24.3) of the cordon bleu like protein 1 (COBLL1) and intergenic between the growth factor receptor-bound protein 14 (GRB14) and COBLL1, were associated with insulin resistance and an increased risk for T2D. Although, GRB14 – the negative regulator of the insulin receptor – was proposed to be causal for the T2D risk association at this locus, the mechanisms underlying this pathomechanism are not yet understood. Here, we aim to dissect the role of non-coding variants at the T2D risk locus COBLL1/GRB14. We establish (1) the relevant cell type of action, (2) the causal variant, (3) the upstream regulator and (4) the downstream target leading to the organismal phenotype. We exploit epigenomics and regulatory genomics data sets, coupled with a systematic experimental validation of regulatory and cellular phenotypes. We show that the non-coding rs6712203 C-to-T single-nucleotide polymorphism may underlie in parts the T2D association of the GRB14/COBLL1 locus association, by a disrupted POU class 2 homeobox 2 (POU2F2) activator motif in risk C-allele carriers. Epigenetic maps reveal a cell type-specific enhancer, surrounding rs6712203 in adipose- and mesenchymal-derived cells. Cis- and trans- conditional analysis in CRISPR/Cas9 edited primary human adipocytes reveal its functional core: Conditional on POU2F2, the rs6712203-T non-risk variant enhancer activation increases the expression of the COBLL1 gene in adipocytes, whereas the expression of the GRB14 gene appears to be unchanged. Further, we find that a perturbed COBLL1 gene expression leads to disturbed actin remodeling during adipogenesis followed by a lower insulin-stimulated glucose uptake, triglyceride storage and response to lipolytic stimulation. Our results explore the mechanistic basis for the COBLL1/GRB14 association with T2D. We show a connection between the expression of the COBLL1 gene in adipose tissue and the non-coding T2D signal at 2q24.3, by uncovering the regulatory variant rs6712203 and its transcriptional regulator POU2F2. For COBLL1, we reveal a previously unknown role in adipocyte actin remodeling, which provides a link to adipocyte maturation, lipid storage and release - contributors to insulin resistance and T2D.Typ 2 Diabetes (T2D) ist eine Stoffwechselkrankheit mit einer weltweit hohen und stetig steigenden Prävalenz, die durch das Zusammenspiel von Umwelt und Genetik hervorgerufen wird. Ernährung und Lebensweise sind seit langem als Einflussfaktoren für T2D bekannt, die genetische Grundlage von T2D - mit einer Vererbungsrate von 54-83 % - wurde hingegen erst vor einigen Jahren in Zwillingsstudien beschrieben. Genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) lieferten weitere Evidenz für den Einfluss der Genetik auf eine Erkrankung mit T2D. GWAS, welche den Zusammenhang zwischen genomischen Haplotypen und einer Krankheit untersuchen, haben mehr als 186 Varianten identifiziert, welche das Risiko für T2D erhöhen. GWAS wurden in der Vergangenheit kritisiert, da die meisten der identifizierten Risikovarianten im nicht kodierenden Teil des Genoms und in komplexen Haplotypen lokalisiert sind, wodurch die Interpretation der zugrundeliegenden biologischen Mechanismen nicht direkt möglich ist. Eine besonders schwer zu interpretierende T2D-Assoziation liegt am GRB14/COBLL1 Lokus vor. Hier wurden nicht kodierende Varianten, die in der Nähe der 3'- nicht kodierenden Region (3'- UTR) (2q24.3) des Cordon bleu like protein 1 (COBLL1) Gens und zwischen den Genen growth factor receptor-bound protein 14 (GRB14) und COBLL1 liegen, mit Insulinresistenz und T2D assoziiert. Obwohl GRB14, welches als negativer Regulator des Insulinrezeptors bekannt ist, als kausaler Kandidat für das Risikosignal vorgeschlagen wurde, sind die zugrundeliegenden Mechanismen für das erhöhte T2D-Risiko bisher noch nicht bekannt. In dieser Arbeit sollen die Rolle der nicht kodierenden Varianten innerhalb des T2D-Risikolokus GRB14/COBLL1 untersucht werden: Es sollen (1) der verantwortliche Zelltyp, (2) die kausale Variante (3) der Masterregulator und (4) das regulierte Gen, welche zum erhöhten Risiko für T2D führen, identifiziert werden. Hierzu nutzen wir epigenomische und genetische Techniken und Datensätze, in Verbindung mit einer systematisch experimentellen Validierung von regulatorischen und zellulären Phänotypen. Unsere Daten zeigen, dass der nicht kodierende rs6712203 C → T Polymorphismus, durch ein konserviertes POU2F2 Aktivator-Motiv in T-Nicht-Risiko Allel-Trägern, dem GWAS T2D Risiko-Signal im GRB14/COBLL1 Lokus, zum Teil zugrunde liegen könnte. Epigenetische Analysen in Adipozyten und mesenchymalen Zellen zeigen einen Zelltyp spezifischen Enhancer am rs6712203-Lokus. Cis- und trans- abhängige Experimente in CRISPR/Cas9 editierten primären humanen Adipozyten zeigen die Funktionsweise: Abhängig von POU2F2 wird die Expression des Gens COBLL1 in Adipozyten von rs6712203-T Nicht-Risiko Allel-Trägern erhöht, wobei keine Regulation von COBLL1 in rs6712203-C Risiko Allel-Trägern stattfindet. Die Expression von GRB14 wird durch die rs6712203 Editierung nicht beeinflusst. Die Funktion von COBLL1 in Adipozyten war bisher noch nicht bekannt. Unsere Untersuchungen zeigen, dass eine Perturbation von COBLL1 zu einer fehlerhaften Aktinfilamentierung während der Adipogenese, gefolgt von einer niedrigeren Insulin-stimulierten Glukoseaufnahme, Triglyzeridspeicherung und stimulierten Lipolyse, führt. Unsere Experimente zeigen eine mögliche mechanistische Grundlage für den Zusammenhang zwischen dem COBLL1/GRB14 Lokus und T2D. Wir zeigen eine Verbindung zwischen der Expression von COBLL1 und dem nicht kodierenden T2D Signal 2q24.3, indem wir die regulatorische Variante rs6712203 und den am T-Nicht-Risiko Allel bindenden Transkriptionsfaktor POU2F2 identifizieren. Darüber hinaus beschreiben wir zum ersten Mal den Einfluss von COBLL1 auf die Aktinfilamentierung in Adipozyten, was zu einer verringerten Adipogenese, Lipidspeicherung und stimulierten Lipolyse beitragen kann - Risikofaktoren für Insulinresistenz und T2D

Reaktivierung der HBV-spezifischen CD8⁺ T-Zell-Immunität bei chronischer HBV-Infektion mittels dualer Interferon-Wirkung

Chronic hepatitis B virus (HBV) infection represents a major health problem with currently about 257 million chronically infected people and more than 850.000 deaths per year due to HBV-related diseases. Therapy with pegylated interferon-alpha (PEG-IFNα), which is currently the most effective curative therapy for chronic hepatitis B infection (CHB), accomplishes off-treatment control of HBV in 10 to 12% of patients. Because HBV-specific CD8+ T cell responses are essential to achieve HBV cure, it is assumed that PEG-IFNα restores HBV-specific CD8+ T cell immunity in patients responding to therapy. However, restoration of impaired HBV-specific CD8+ T cell immunity in CHB patients treated with PEG-IFNα could not be demonstrated so far. Hence, the molecular and cellular mechanism of how HBV cure is achieved in some patients under PEG-IFNα-therapy remains completely unknown. Here, the potential of type I IFNs (IFNα/β) to restore impaired HBV-specific CD8+ T cell immunity was explored. An adenoviral vector delivering an HBV1.3 genome coupled to a luciferase sequence (Ad-HBV-Luc) was used to either mimic persistent or acute, self-limiting HBV infections in immunocompetent mice. In established persistent Ad-HBV-Luc infection, continuous hepatocyte-specific IFNβ expression restored phenotype and functionality of HBV-specific CD8+ T cells in the liver. Due to severe side effects evoked by prolonged hepatocyte-specific IFNβ expression, clearance of persistent Ad-HBV-Luc infection was not achieved. In contrast, sequential injections of the TLR3-ligand polyI:C were well tolerated and demonstrated to also restore HBV-specific CD8+ T cell immunity and further sustain the antiviral response until complete eradication of persistent Ad-HBV-Luc infection had occurred. After proving that IFN-based therapies have the potential to restore exhausted HBV-specific CD8+ T cell immunity apparent in CHB, cell type specific IFNAR1 knockout mice were utilized to shed light on the mechanisms of action. The data revealed that IFNAR signaling in hepatocytes, which is in particular important for the reduction of viral antigen load, and IFNAR signaling in HBV-specific CD8+ T cells, is crucial for the restoration of exhausted HBV-specific CD8+ T cells. Further, adoptive transfer experiments provide evidence that type I IFN targets a subpopulation of exhausted precursor HBV-specific CD8+ T cells that, in response to IFN signaling, repopulate the niche of terminal exhausted, dysfunctional HBV-specific CD8+ T cells with functional HBV-specific effector CD8+ T cells. In summary, the presented work highlights that two mechanisms induced by type I IFNs, i.e., the reduction of HBV antigen burden and provision of stimulatory signals for HBV-specific CD8+ T cells, are required for the restoration of exhausted HBV-specific CD8+ T cell immunity. Thus, this thesis extends the understanding of prerequisites for the induction of efficient anti-HBV immunity in CHB, which may pave the way for the development of new therapeutic approaches that more specifically and reproducible reduce HBV antigen load into a certain range and simultaneously provide a specific stimulus that pushes exhausted T cells.Die Infektion mit dem chronischen Hepatitis B Virus (HBV) stellt mit derzeit etwa 257 Millionen chronisch infizierten Menschen und jährlich mehr als 850.000 Todesfällen aufgrund von HBV-assoziierten Folgeerkrankungen ein globales Gesundheitsproblem dar. Die Therapie mit pegyliertem Interferon-alpha (PEG-IFNα), die derzeit die wirksamste Therapie zur Behandlung einer chronischen Hepatitis B (CHB) ist, führt nur bei 10 bis 12% der Patienten zur Kontrolle von HBV. Eine funktionale HBV-spezifische CD8+ T-Zell-Antwort ist essentiell zur Kontrolle von HBV. Daher geht man davon aus, dass Typ I IFN bei Patienten, die auf die Therapie ansprechen, die beeinträchtigte HBV-spezifische CD8+ T-Zell-Immunität wiederherstellt. Eine Reaktivierung der gestörten HBV-spezifischen CD8+ T-Zell-Immunität bei CHB-Patienten konnte bisher jedoch nicht bewiesen werden. Daher ist der Wirkmechanismus, der zur Reaktivierung der beeinträchtigen HBV-spezifischen T-Zell Immunität in chronisch infizierten Patienten unter PEG-IFNα-Behandlung führt, unbekannt. In dieser Arbeit wurde der Mechanismus von Typ I IFN zur Wiederherstellung der beeinträchtigten HBV-spezifischen CD8+ T-Zell-Immunität erforscht. Ein adenoviraler Vektor, welcher HBV Überlängengenome mit einer Luziferase-Sequenz in murine Hepatozyten einbringt (Ad-HBV-Luc), wurde zur Etablierung persistenter oder akuter, selbstlimitierter HBV-Infektionen in immunkompetenten Mäusen verwendet. Bei Mäusen mit persistierender Ad-HBV-Luc-Infektion stellte eine kontinuierliche Hepatozyten-spezifische IFNβ-Expression den Phänotyp und die Funktionalität der HBV-spezifischen CD8+T-Zellen in der Leber wieder her, ähnlich wie bei Mäusen mit akuter, selbstlimitierter Infektion. Langanhaltende, kontinuierliche Hepatozyten-spezifische IFNβ-Expression rief schwere Nebenwirkungen hervor, sodass eine vollständige Eliminierung des Virus nicht erreicht wurde. Es zeigte sich, das tägliche, wiederholte Injektionen des TLR3-Liganden PolyI:C besser verträglich waren und IFN-abhängig eine effiziente, langanhaltende HBV-spezifische Immunantwort induzierten, die zur vollständigen Eliminierung des Virus führte. Nachdem gezeigt worden war, dass Typ I IFN-basierte Therapien das Potenzial haben, eine dysfunktionale HBV-spezifische CD8+ T-Zell-Immunität in chronischer Ad-HBV-Luc Infektion wiederherzustellen, wurden zelltyp-spezifische Typ-I-Interferon-Rezeptor-Knockout-Mäuse (IFNAR1 KO) verwendet, um die dabei operierenden Wirkmechanismen zu identifizieren. Die Daten zeigten, dass zwei der multiplen durch Typ I IFN-induzierten Effekte, die Reduktion der viralen Antigenlast und die Stimulation der CD8+ T-Zellen durch IFNAR1-Stimulation, entscheidend für die Wiederherstellung erschöpfter HBV-spezifischer CD8+ T-Zellen sind. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass zwei der durch Typ I Interferone induzierten Effekte, die Reduzierung der HBV-Antigenlast und die Bereitstellung stimulierender Signale für T-Zellen, für die Wiederherstellung der dysfunktionalen HBV-spezifischen CD8+ T-Zell-Immunität erforderlich sind. Damit erweitert diese Arbeit das Wissen über die Voraussetzungen zur Wiederherstellung einer HBV-spezifischen Immunantwort und kann den Weg für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze ebnen, die die HBV-Antigenlast spezifischer reduzieren und gleichzeitig eine spezifische Immunstimulation für erschöpfte HBV-spezifische CD8+T-Zellen bietet