Cardiorestrictive knockout of desmosomal proteins causes impaired electromechanical coupling without mitochondrial dysfunction in arrhythmogenic cardiomyopathy

Arrhythmogene Kardiomyopathie (ACM) ist eine genetische Herzerkrankung, die durch Herzinsuffizienz, ventrikuläre Arrhythmien und plötzlichen Herztod gekennzeichnet ist. Mutationen in desmosomalen Proteinen der Zelladhäsion, wie Plakophilin 2 (PKP2) und Plakoglobin (PG), sind die häufigste Ursache der familiären ACM. Wie gestörte Zelladhäsion zum ACM-Phänotyp führt, ist jedoch nur teilweise geklärt. Potentielle Mechanismen sind eine gestörte Kalzium-(Ca2+)-Homöostase, mitochondrialer oxidativer Stress und metabolische Störungen. Ziel dieser Studie ist es, die mitochondriale Energetik und die Ca2+ -Homöostase in kardio-restriktiven PKP2-Knockout-Mäusen (KO) im Alter von 4, 8 und 12 Wochen sowie in PG-Knockout- Mäusen im Alter von 6 Wochen zu untersuchen. Vier Wochen alte PKP2-KO-Mäuse zeigten frühe Anzeichen von ACM, während alle anderen Altersgruppen typische Kennzeichen von ACM rekapitulierten. Kontraktilität, die damit verbundenen Ca2+ - Transienten, der Redoxstatus und das mitochondriale Membranpotenzial (ΔΨm) isolierter Kardiomyozyten wurden mit einem IonOptix-System bei elektrischer und β- adrenerger Stimulation untersucht. Alle desmosomalen KO-Kardiomyozyten zeigten eine verringerte diastolische Sarkomerlänge, was auf eine diastolische Dysfunktion hinwies. In allen PKP2 KO Kardiomyozyten lag außerdem ein erhöhter intrazellulärer Ca2+ -Spiegel vor, während in den PG KO-Kardiomyozyten das intrazellulärer Ca2+ unverändert war. PKP2 KO- und PG KO-Kardiomyozyten wiesen keine Ca2+ - Sensibilisierung der Myofilamente auf. Zur weiteren Bewertung der mitochondrialen Funktion wurde eine hochauflösende Respirometrie in isolierten Herzmitochondrien bei gleichzeitiger Überwachung von ΔΨm in PKP2 KO und PG KO Mäusen durchgeführt, welche in allen Versuchs- und Kontrollgruppen vergleichbar war. Im Verlauf der Versuche blieb der Redoxstatus stabil und es konnte kein Exzess reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) festgestellt werden. Daraus konnte gefolgert werden, dass weder PKP2 KO noch PG KO-Mäuse eine beeinträchtigte mitochondriale Atmung aufwiesen. Diese Studie zeigt, dass isolierte PKP2 KO- oder PG KO-Kardiomyozyten EC-Kopplungsdefekte ohne mitochondriale Dysfunktion aufwiesen. Eine mitochondriale Dysfunktion konnte als treibender Faktor für die Progression des ACM- Phänotyps in den vorgestellten Mausmodellen ausgeschlossen werden. Weitere Studien sind erforderlich, um die mitochondriale Funktion im Zusammenhang mit ACM zu entschlüsseln.Arrhythmogenic Cardiomyopathy (ACM) is a genetic heart disease characterized by cardiac failure, ventricular arrhythmias, and sudden cardiac death. Mutations in desmosomal cell adhesion proteins, such as plakophilin 2 (PKP2) and Plakoglobin (PG), are the most common cause of familial ACM. However, how disturbed cell adhesion leads to the ACM phenotype is only partially understood. Hypotheses include that disturbed cell adhesion and impaired calcium (Ca2+) homeostasis impact mitochondrial function as a source of oxidative stress, ultimately causing electrical instability and metabolic dysfunction. The goal of this study is to investigate mitochondrial energetics and Ca2+ homeostasis in cardio-restricted PKP2 knockout (KO) mice at the age of 4, 8 and 12 weeks and PG knockout mice at the age of 6 weeks, mimicking early to advanced disease states. Four-week-old PKP2 KO mice showed early signs of ACM while all other age groups recapitulated hallmarks of ACM: systolic dysfunction, right ventricular dilation, and cardiac fibrosis. Contractility associated Ca2+ transients, redox state, and mitochondrial membrane potential (ΔΨm) of isolated cardiomyocytes upon electrical and β-adrenergic stimulation were investigated with an IonOptix system. All age groups of PKP2 KO cardiomyocytes had decreased diastolic sarcomere length, indicating diastolic dysfunction, and elevated intracellular Ca2+ levels. 6-week-old PG KO cardiomyocytes showed a diastolic dysfunction in the same manner, while Ca2+ levels did not differ. In addition, no Ca2+ sensitization of myofilaments was detected in PKP2 KO or PG KO mice. To further assess mitochondrial function, high-resolution respirometry was performed with simultaneous monitoring of ΔΨm in isolated cardiac mitochondria from PKP2 KO and PG KO mice. For all groups and controls, addition of ADP increased O2 consumption and dissipated ΔΨm to a similar extent, implying that neither PKP2 KO nor PG KO mice exhibit impaired mitochondrial respiration. During the experiments, the redox status remained stable, and no excess of reactive oxygen species (ROS) was detected. This study demonstrates that isolated PKP2 or PG KO cardiomyocytes exhibit EC-coupling defects without mitochondrial dysfunction. Mitochondrial dysfunction can be excluded as the driving factor of ACM phenotype progression in the mouse models presented in this study. Further studies are needed to unravel ACM-related mitochondrial biology

EU regulation on sustainable financial products : The European Sustainable Finance Strategy as a basis for economic transformation in the struggle with the relational term "sustainability"

Das Leitmotiv „Nachhaltigkeit“ durchdringt mit ungebrochener Dynamik das Recht in seiner nationalen, supranationalen und internationalen Ausgestaltung und erweist sich als bestimmendes Momentum der Rechtsetzung. So auch im Rahmen der europäischen Regulierung zu Sustainable Finance, welche die klimaneutrale Transformation der Realwirtschaft über das Vehikel nachhaltiger Finanzprodukte zum Ziel hat. Dieser Aufsatz untersucht nach einem kurzen Abriss zur Zielsetzung und Ausgangslage des Rechtsrahmens dessen einzelne Maßnahmen, namentlich die Offenlegungs-Verordnung (VO), Taxonomie-VO, Benchmark-VO und Green-Bond-VO, unter Berücksichtigung der regulatorischen Leitprinzipien und der rechtlichen Ausgestaltung des Nachhaltigkeitsbegriffs im Verhältnis zu ESG und Sustainable Finance. Dabei wird sich zeigen, dass zwar die Summe der Rechtsakte ein substanzielles Umdenken auf dem Kapitalmarkt zu etablieren vermag, die zugrunde liegende rechtliche Ausgestaltung von „Nachhaltigkeit“ jedoch weder trennscharf noch kongruent gelingt. Alternativ hierzu wird ein kontextabhängiger Definitionsansatz präsentiert, um der überbordenden Regulierung vermöge eines genuin europäischen Nachhaltigkeitskontext entgegenzuwirken und den mit nachhaltigen Finanzprodukten verbundenen Erwartungslagen besser Rechnung zu tragen.The guiding principle of "sustainability" permeates the law in its national, supranational and international form with unbroken dynamism and is proving to be a determining factor in legislation. This is also the case in the context of European regulation on sustainable finance, which aims to achieve the climate-neutral transformation of the economy through the vehicle of sustainable financial products. After a brief outline of the objectives and initial situation of the legal framework, this article analyses its individual measures, namely the Disclosure Regulation, Taxonomy Regulation, Benchmark Regulation and Green Bond Regulation, taking into account the guiding regulatory principles and the legal form of the concept of sustainability in relation to ESG and sustainable finance. It will be shown that although the sum of the legal acts is capable of establishing a substantial rethink on the capital market, the underlying legal definition of "sustainability" is neither clear nor congruent. As an alternative to this, a context-dependent definition approach is presented in order to counteract the excessive regulation by means of a genuinely European sustainability context and to take better account of the expectations associated with sustainable financial products

Karl Landsteiner and the history of the reception of the blood group discovery

Zusammenfassend kann davon ausgegangen werden, dass die späte Rezeption Landstei-ners und seiner Entdeckung der Blutgruppen sowie die langsame Entwicklung der flä-chendeckenden Anwendung der Bluttransfusion als lebensrettende medizinische Maß-nahme auf mehreren Problematiken beruhte. Diese sollen hier nochmal einzeln kurz be-leuchtet werden. Einer der Gründe für die verspätete Rezeption kann sicherlich in Karl Landsteiners zu-rückhaltenden und etwas sperrigen Persönlichkeit gesehen werden, aufgrund derer die Gruppe seiner Anhänger in Österreich eher klein blieb. Nur wenige kamen mit seiner Ar-beitsweise und dem Klima, das in seinem Laboratorium vorherrschte, zurecht. Es dauerte eine Weile, bis der Großteil der Wissenschaftler über Landsteiners komplexe Persönlich-keitsstruktur, mit der er vielfach aneckte, hinwegsahen und ihn für den genialen Forscher-geist feierten, den er besaß. Seine Scheu vor Aufmerksamkeit führte dazu, dass er seine Entdeckung der Blutgruppen nicht aktiv und nachdrücklich publik zu machen versuchte. Er war zwar ein herausragender Wissenschaftler, strebte aber nicht nach einem Leben im Rampenlicht. Hätte er das gewollt, wäre seine Entdeckung mutmaßlich nicht nur in einem einzigen Artikel von ihm publiziert worden, sondern Landsteiner hätte daraufhin weiter nachgeforscht und seine Ergebnisse noch mehr mit der Entwicklung der Transfusionsme-dizin in Verbindung gestellt. Stattdessen wechselte er das Forschungsgebiet und beauf-tragte seine Assistenten, das Thema weiterzuverfolgen. Dies führte erst dazu, dass er mit der Entdeckung der vierten Blutgruppe schon gar nicht mehr in Verbindung gebracht wurde und öffnete schließlich in den Folgejahren anderen Medizinern das Tor zu weiterer Forschung auf diesem Gebiet. Es gab neue Blutgruppen-Nomenklaturen von verschiede-nen Wissenschaftlern und die Errungenschaften bei der Entwicklung der Bluttransfusion standen letztendlich scheinbar in keiner Verbindung mehr mit Karl Landsteiner. Mit Sicherheit spielte jedoch Landsteiners Wahl bei der Entscheidung für sein Institut in Wien eine Rolle, durch die er in einen alten wissenschaftlichen Streit hineingezogen wur-de. Die Ursprünge des Konflikts zwischen Max Gruber und Paul Ehrlich hatten die Sci-entific Community in zwei Lager entzweit. Durch Landsteiners Tätigkeit am Hygiene-Institut und die Unterstützung Grubers, hatte er sich in Bezug auf die Aussicht auf wis-senschaftlichen Erfolg für die falsche Seite entschieden. Da es in Landsteiners Natur lag, nur wissenschaftlichen Tatsachen zu vertrauen und er sich nicht von Opportunitätsdenken abhalten ließ, die Wahrheit ans Licht zu bringen, stellte er durch seine Handlungen die gegenüberstehende Konfliktpartei bloß. Dass dies ausgerechnet die Gruppe um Paul Ehr-lich war, der den Rückhalt des Großteils der Wissenschaftsgesellschaft genoss und zudem das Gebiet der Immunologie, das Landsteiner erforschte, bis dahin beherrschte, machte es dem Blutgruppenentdecker fast unmöglich, in der österreichischen Universitätslandschaft Erfolge zu feiern. Auch der Verdacht, Karl Landsteiners Erfolg sei von antisemitischen Vorurteilen beein-trächtigt worden, darf nicht vernachlässigt werden. Landsteiner fühlte sich sein Leben lang von seinen jüdischen Wurzeln regelrecht verfolgt, wie an dem Gerichtsprozess gegen die jüdische Enzyklopädie zu erkennen ist. Er schien sich geradezu dafür zu schämen, sonst hätte er wohl seinen Sohn in diesen Teil der Familiengeschichte eingeweiht. Ob es sich dabei eher um ein Selbstbewusstseinsproblem Landsteiners handelte, oder ob es hier-für triftige Gründe in Form von antisemitischen Anfeindungen während seiner Zeit in Wien gab, konnte aufgrund der mangelhaften Quellenlage nicht abschließend geklärt wer-den. Deutlich wird aber, dass der zunehmende Antisemitismus und der Mangel an Auf-stiegschancen in Wien ihn aus seiner Heimat vertrieben. Der am stärksten zu gewichtende Grund für die verspätete Rezeption der Entdeckung der Blutgruppen und deren Bedeutung waren die Hemmungen vor der Anwendung aufgrund von etlichen ungelösten technischen Problemen. Hinzu kamen die Berichte über schwer-wiegenden Folgereaktionen auf Bluttransfusionen, die in der Zeit vor Entdeckung der Blutgruppen verzeichnet wurden, weshalb die breite Masse der Ärzteschaft sich von die-ser Technik abgewandt hatte. Es brauchte eine gewisse Zeit und eine Reihe vertrauens-würdiger Studien, aus denen hervorging, dass diese schweren Reaktionen eben genau auf dem fehlenden Wissen über die Blutgruppen beruhten, bis sich die breite Masse wieder an diese therapeutische Maßnahme herantraute. Da, wie heute bekannt ist, die Einteilung nach dem AB0-System noch nicht alle Gefahren der Bluttransfusion aus dem Weg ge-räumt hat, sondern weitere Faktoren wie der Rhesusfaktor und eventuelle unregelmäßige Blutgruppen eine Rolle spielten, kam es trotz Landsteiners bahnbrechender Entdeckung doch weiterhin zu Zwischenfällen, mit teilweise tödlichem Ausgang nach Bluttransfusio-nen nach dem AB0–System. Des Weiteren spielte das Fehlen einer einfachen, für den Arzt in der Praxis geeigneten Technik eine Rolle. Außer der, aufgrund von Landois Be-obachtungen, unpopulären Möglichkeit der Transfusion von defibriniertem Blut gab es mehr als ein Jahrzehnt nach Landsteiners Entdeckung nur die Möglichkeit der direkten Transfusion. Hierfür mussten sich nicht nur Spender und Empfänger im selben Raum befinden, sondern es bedurfte auch ausgezeichneter chirurgischer Fähigkeiten für eine Gefäßnaht oder benötigte später, nach Erfindung zahlreicher Apparaturen, zumindest viel Personal und Zeit für das aufwändige Verfahren. Diese Voraussetzungen waren aus-schließlich in großen Kliniken gegeben und auch hier nicht als Standardverfahren. Als 1914 die gerinnungshemmende Wirkung von Natriumcitrat entdeckt wurde, verhalf dies der Bluttransfusion in vielen Ländern zum Durchbruch. Die neu entdeckte Möglichkeit der Konservierung von Blut kam rechtzeitig zum Beginn des Ersten Weltkrieges, der, mit der Vielzahl an Verwundeten und der Notwendigkeit der Kompensation großer Blutver-luste, den medizinischen Fortschritt auf diesem Gebiet deutlich vorantrieb. Jedoch gab es auch hier noch viele Gegner, vor allem in Deutschland und Landsteiners Heimat Öster-reich, die vermuteten, dass der gerinnungshemmende Zusatz das Blut krankhaft verändern würde und eine Transfusion dieses Blutes gesundheitsschädlich sei. Sie zogen weiterhin die direkte Bluttransfusion vor oder suchten vergeblich weiter nach einer unkomplizierten Methode der Bluttransfusion, die sich flächendeckend anwenden ließ. Während der Durchführung dieser Studie wurde offenbar, dass keiner der soeben ange-führten Aspekte als alleiniger Grund für die verspätete Rezeption der landsteinerschen Blutgruppen angesehen werden kann. Vielmehr war es ein Zusammenspiel der politischen Situation in Europa, der Rivalitäten unter Kollegen, die den Universitätsalltag beherrschten und nicht zuletzt die dargelegten Charakterzüge Landsteiners, die es ihm erschwerten, ein wissenschaftlich-soziales Netzwerk aufzubauen, das notwendig gewesen wäre, um seine Kollegen von der Bedeutung seiner Entdeckung zu überzeugen.In summary, it can be assumed that the late reception of Landsteiner and his discovery of blood groups, as well as the slow development of the widespread use of blood transfusion as a life-saving medical measure, was based on several problems. These will be briefly examined again here. One of the reasons for the delayed reception can certainly be seen in Karl Landsteiner's reserved and somewhat unwieldy personality, as a result of which the group of his followers in Austria remained rather small. Only a few were able to cope with his way of working and the climate that prevailed in his laboratory. It took a while for the majority of scientists to overlook Landsteiner's complex personality structure, which often caused offense, and to celebrate him for the ingenious spirit of research that he possessed. His reluctance to attract attention meant that he did not actively and emphatically try to publicize his discovery of blood groups. Although he was an outstanding scientist, he did not aspire to a life in the limelight. Had he wanted to, his discovery would presumably not only have been published in a single article, but Landsteiner would have continued his research and linked his findings even more to the development of transfusion medicine. Instead, he changed his field of research and instructed his assistants to pursue the topic further. As a result, he was no longer associated with the discovery of the fourth blood group and, in the years that followed, opened the door to further research in this field for other doctors. There were new blood group nomenclatures from various scientists and the achievements in the development of blood transfusion were ultimately seemingly no longer associated with Karl Landsteiner. However, Landsteiner's choice for his institute in Vienna certainly played a role, by dragging him into an old scientific dispute. The origins of the conflict between Max Gruber and Paul Ehrlich had divided the scientific community into two camps. Through Landsteiner's work at the Institute of Hygiene and his support for Gruber, he had chosen the wrong side in terms of the prospect of scientific success. Since it was in Landsteiner's nature to trust only scientific facts and he did not let opportunistic thinking stop him from bringing the truth to light, his actions exposed the opposing party to the conflict. The fact that this was the group around Paul Ehrlich, of all people, who enjoyed the support of the majority of the scientific community and had also dominated the field of immunology, which Landsteiner was researching, made it almost impossible for the blood group discoverer to celebrate success in the Austrian university landscape. The suspicion that Karl Landsteiner's success was affected by anti-Semitic prejudices should also not be neglected. Throughout his life, Landsteiner felt downright persecuted by his Jewish roots, as can be seen from the court case against the Jewish encyclopaedia. He seemed almost ashamed of it, otherwise he would probably have let his son in on this part of the family history. Whether this was more of a self-confidence problem on Landsteiner's part, or whether there were valid reasons for this in the form of anti-Semitic hostility during his time in Vienna, could not be conclusively clarified due to the lack of sources. However, it is clear that increasing anti-Semitism and the lack of opportunities for advancement in Vienna drove him away from his homeland. The most important reason for the delayed reception of the discovery of blood groups and their significance was the reluctance to use them due to a number of unresolved technical problems. Added to this were the reports of serious adverse reactions to blood transfusions that had been recorded in the period before the discovery of blood groups, which is why the medical profession as a whole had turned away from this technique. It took a certain amount of time and a series of trustworthy studies, which showed that these severe reactions were precisely due to the lack of knowledge about blood groups, before the general public dared to use this therapeutic measure again. Since, as we know today, the classification according to the AB0-system has not yet eliminated all the dangers of blood transfusion, but other factors such as the Rhesus factor and possible irregular blood groups played a role, despite Landsteiner's groundbreaking discovery, incidents, sometimes with fatal outcomes, continued to occur after blood transfusions according to the AB0-system. The lack of a simple technique suitable for doctors in practice also played a role. Apart from the, because of Landois' observations, unpopular option of transfusing defibrinated blood, the only option available for more than a decade after Landsteiner's discovery was direct transfusion. Not only did this require the donor and recipient to be in the same room, but it also required excellent surgical skills for a vascular suture or, later, after the invention of numerous apparatuses, at least a lot of personnel and time for the complex procedure. These requirements were only met in large clinics and even here they were not standard procedures. When the anticoagulant effect of sodium citrate was discovered in 1914, this helped blood transfusion achieve a breakthrough in many countries. The newly discovered possibility of preserving blood came just in time for the start of the First World War, which, with the large number of wounded and the need to compensate for major blood losses, significantly advanced medical progress in this field. However, there were still many opponents, especially in Germany and Landsteiner's homeland Austria, who suspected that the anticoagulant additive would cause pathological changes in the blood and that transfusion of this blood would be harmful to health. They continued to prefer direct blood transfusion or continued to search in vain for an uncomplicated method of blood transfusion that could be used across the board. During the course of this study, it became apparent that none of the above-mentioned aspects can be regarded as the sole reason for the delayed reception of Landsteiner's blood groups. Rather, it was a combination of the political situation in Europe, the rivalries between colleagues that dominated everyday university life and, last but not least, Landsteiner's character traits that made it difficult for him to build up the scientific and social network that would have been necessary to convince his colleagues of the importance of his discovery

Thrombozyten als Modulatoren der Blut-Hirn-Schrankenstörung und Inflammation in der Pathophysiologie des ischämischen Schlaganfalls

Ischemia-reperfusion injury (I/R injury) is a common complication in ischemic stroke (IS) treatment, which is characterized by a paradoxical perpetuation of tissue damage despite the successful re-establishment of vascular perfusion. This phenomenon is known to be facilitated by the detrimental interplay of platelets and inflammatory cells at the vascular interface. However, the spatio-temporal and molecular mechanisms underlying these cellular interactions and their contribution to infarct progression are still incompletely understood. Therefore, this study intended to clarify the temporal mechanisms of infarct growth after cerebral vessel recanalization. The data presented here could show that infarct progression is driven by early blood-brain-barrier perturbation and is independent of secondary thrombus formation. Since previous studies unravelled the secretion of platelet granules as a molecular mechanism of how platelets contribute to I/R injury, special emphasis was placed on the role of platelet granule secretion in the process of barrier dysfunction. By combining an in vitro approach with a murine IS model, it could be shown that platelet α-granules exerted endothelial-damaging properties, whereas their absence (NBEAL2-deficiency) translated into improved microvascular integrity. Hence, targeting platelet α-granules might serve as a novel treatment option to reduce vascular integrity loss and diminish infarct growth despite recanalization. Recent evidence revealed that pathomechanisms underlying I/R injury are already instrumental during large vessel occlusion. This indicates that penumbral tissue loss under occlusion and I/R injury during reperfusion share an intertwined relationship. In accordance with this notion, human observational data disclosed the presence of a neutrophil dominated immune response and local platelet activation and secretion, by the detection of the main components of platelet α-granules, within the secluded vasculature of IS patients. These initial observations of immune cells and platelets could be further expanded within this thesis by flow cytometric analysis of local ischemic blood samples. Phenotyping of immune cells disclosed a yet unknown shift in the lymphocyte population towards CD4+ T cells and additionally corroborated the concept of an immediate intravascular immune response that is dominated by granulocytes. Furthermore, this thesis provides first-time evidence for the increased appearance of platelet-leukocyte-aggregates within the secluded human vasculature. Thus, interfering with immune cells and/or platelets already under occlusion might serve as a potential strategy to diminish infarct expansion and ameliorate clinical outcome after IS.Eine häufig auftretende Komplikation in der Behandlung des ischämischen Schlaganfalls ist der Ischämie/Reperfusion Schaden (I/R Schaden), welcher trotz der erfolgreichen Wiederherstellung der zerebralen Durchblutung durch ein paradoxes Fortschreiten des entstandenen Gewebeschadens charakterisiert ist. Dieses Phänomen wird durch das schädigende Zusammenspiel von Thrombozyten und inflammatorischen Zellen am vaskulären Endothel verursacht. Allerdings sind die räumlich-temporalen und molekularen Mechanismen dieser zellulären Interaktionen und deren Beteiligung am Infarktwachstum noch nicht vollständig verstanden. Daraus folgend, beabsichtigte diese Arbeit eben diese temporalen Mechanismen des fortschreitenden Infarktwachstums nach der zerebralen Gefäßwiedereröffnung aufzuklären. Die hier vorgestellten Daten implizieren, dass das anhaltende Fortschreiten des Gewebeschadens durch die Schädigung der Bluthirnschranke verursacht wird und somit unabhängig vom Auftreten sekundär gebildeter Thromben ist. In vorangegangenen Studien konnte die Freisetzung von thrombozytären Granula als molekularer Mechanismus, mit welchem Thrombozyten zum I/R Schaden beitragen, aufgedeckt werden. Basierend auf diesen Studien wurde in dieser Arbeit ein besonderes Augenmerk auf die Sekretion thrombozytärer Granula im Zusammenhang mit der Beeinträchtigung der endothelialen Barriere gelegt. Durch die Kombination eines in vitro Ansatzes mit einem murinen Model des ischämischen Schlaganfalls konnte gezeigt werden, dass α-Granula endothelialen Schaden verursachen, wohingegen deren Absenz (NBEAL2 Defizienz) zu einer verbesserten mikrovaskulären Integrität führte. Aufgrund dessen könnte das Adressieren der α-Granula als eine neuartige Therapieoption zum Erhalt der vaskulären Integrität und zur Verminderung des Infarktwachstums trotz Rekanalisation genutzt werden. Neuste Erkenntnisse enthüllten, dass die dem I/R Schaden zu Grunde liegenden Pathomechanismen bereits während des Verschlusses eines großen hirnversorgenden Gefäßes zu beobachten sind. Dies deutet darauf hin, dass der Verlust von penumbralem Gewebe unter Okklusion und I/R Schädigung während der Reperfusion im engen Zusammenhang stehen. Im Einklang hiermit konnten humane Daten eine Neutrophilen-dominierte Immunantwort und lokale Thrombozyten Aktivierung und deren Sekretion, anhand der Detektion der α-Granula Hauptkomponenten, im verschlossenen Gefäßsystem von ischämischen Schlaganfall Patienten nachweisen. Diese anfänglichen Beobachtungen konnten im Rahmen dieser Arbeit anhand durchflusszytometrischer Untersuchungen von lokal abgenommenen ischämischen Blutproben erweitert werden. Die Phänotypisierung von Immunzellen enthüllte eine bisher unbekannte Verschiebung der Lymphozyten Population hin zu CD4+ T-Zellen und bekräftigte zusätzlich das Konzept einer unmittelbaren intravaskulären Immunantwort, welche durch Granulozyten dominiert wird. Darüber hinaus konnte in dieser Thesis das erste Mal das erhöhte Auftreten von Thrombozyten-Leukozyten-Aggregaten in dem verschlossenen humanen Gefäßsystem nachgewiesen werden. Demzufolge könnte eine Beeinflussung von Immunzellen und/oder Thrombozyten bereits unter Okklusion als potentiell vielversprechende Strategie genutzt werden, um die Ausweitung des Infarktes einzuschränken und klinische Endpunkte nach einem ischämischen Schlaganfall zu verbessern

Quantitative and qualitative analysis of laryngeal constriction phenomena in pre-speech vocalizations from months 1 to 3 of life of infants with congenital cleft lip and palate

In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig laryngeale Konstriktionen quantitativ und qualitativ in den frühesten Lautäußerungen von Säuglingen mit angeborenen Lippen-Kiefer-Gaumen-Segelspalten (LKGS) in den ersten 3 Lebensmonaten im Längsschnitt untersucht. Als theoretische Grundlage diente Eslings Modell des Laryngealen Artikulators, wonach artikulatorische Entwicklungsvorgänge bereits in den ersten Lebensmonaten der Säuglinge mit der Erzeugung einer Vielzahl laryngealer Lautphänomene beginnen. Potenzielle Einflüsse auf diese präartikulatorischen Vorgänge durch den Ausprägungsgrad der Spaltbildung, das Lebensalter und die kieferorthopädische Frühbehandlung mit Gaumenplatte wurden mittels deskriptiver und interferenzstatistischer Verfahren analysiert. Von einer sorgfältig ausgewählten Stichprobe, bestehend aus 27 Säuglingen, wurden mehr als 10.000, im Rahmen der interdisziplinären Spaltsprechstunde routinemäßig aufgezeichneten Einzelsignale, retrospektiv untersucht. Das regelhafte Auftreten von laryngealen Konstriktionen konnte im Untersuchungszeitraum nachgewiesen werden und bestätigt, dass präartikulatorische Übungen primitiver Artikulationsmuster bei Säuglingen mit LKGS in gleicher Weise erfolgen wie bei Säuglingen ohne LKGS. Die Bedeutung der propriozeptiven Rückkopplung für die Erzeugung von laryngealen Konstriktionen wurde herausgearbeitet und potenzielle marginale Einflüsse der Vokaltraktmalformation diskutiert. Es wird ein früher artikulatorischer Substitutionsmechanismus für die präartikulatorische Entwicklung der Säuglinge mit ausgeprägten Spaltbildungen postuliert. Hinsichtlich der temporalen Eigenschaften laryngealer Konstriktionen bestätigte ein Vergleich mit Silbenlängen aus der Fachliteratur die Annahme, dass laryngeale Konstriktionen möglicherweise ein konstantes Element zur Rhythmisierung von Lauten im Sinne der artikulatorischen Silbenentwicklung sein könnten.In the present study, laryngeal constrictions in the earliest vocalizations of infants with congenital cleft lip and palate (CLP) in the first 3 months of life were investigated quantitatively and qualitatively in a longitudinal section for the first time. Esling's model of the laryngeal articulator served as the theoretical basis, according to which articulatory developmental processes already begin in the first months of an infant's life with the production of a variety of laryngeal sound phenomena. Potential influences on these pre-articulatory processes by the degree of cleft formation, age and early orthodontic treatment with a palatal plate were analyzed using descriptive and inferential statistical methods. From a carefully selected sample of 27 infants, more than 10,000 individual signals routinely recorded during interdisciplinary cleft consultations were retrospectively analyzed. The regular occurrence of laryngeal constrictions was demonstrated during the study period and confirmed that pre-articulatory exercises of primitive articulation patterns occur in infants with CLP in the same way as in infants without CLP. The importance of proprioceptive feedback for the generation of laryngeal constrictions was elaborated and potential marginal influences of vocal tract malformation were discussed. An early articulatory substitution mechanism for the prearticulatory development of infants with pronounced clefts is postulated. With regard to the temporal properties of laryngeal constrictions, a comparison with syllable lengths from the specialist literature confirmed the assumption that laryngeal constrictions could possibly be a constant element for the rhythmization of sounds in terms of articulatory syllable development

Evaluation of the psychological stress experience of healthcare staff during the Sars-CoV-2 pandemic - An assessment based on survey results from the anaesthesiology department at the University Hospital of Würzburg

Die Evaluation des psychischen Belastungserlebens bei Intensivpersonal zeigte während der ersten Covid-19 Welle eine stabile psychosoziale Situation mit Angst um Angehörige und soziale Isolierung als Hauptbelastungsfaktoren. Weiterhin konnten bestimmte vulnerable Gruppen identifiziert werden.The evaluation of the psychological stress experienced by intensive care staff during the first Covid-19 wave showed a stable psychosocial situation with fear for relatives and social isolation as the main stress factors. Furthermore, certain vulnerable groups were identifie

Role of NO-sensitive guanylyl cyclase in murine lung fibrosis

Die idiopathische Lungenfibrose (IPF) stellt eine chronische Krankheit mit einer schlechten Prognose dar. Die Erkrankung zeichnet sich durch ein dysfunktionales Alveolarepithel, die Formation von α-smooth muscle actin (α-SMA)-positiven Myofibroblasten, eine starke Kollagendeposition sowie eine fehlgeleitete Inflammation aus. In der Vermittlung dieser pro-fibrotischen Effekte spielt das Zytokin transforming growth factor β (TGF-β) eine Schlüsselrolle. Aufgrund des tödlichen Verlaufs der IPF und der limitierten Therapieoptionen ist die Entdeckung neuer Behandlungsansätze erforderlich. Der NO/cGMP-Signalweg ist in der Modulation grundlegender physiologischer Vorgänge wie der Blutdruckregulation und der Peristaltik involviert. Hierbei spielt die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase (NO-GC) als NO-Rezeptor eine fundamentale Rolle. In der Lunge wird die NO-GC in glatten Muskelzellen und Perizyten exprimiert. Während das Enzym in glatten Muskelzellen die Relaxation der glatten Muskulatur vermittelt, reguliert die NO-GC in Perizyten die Angiogenese, die Kapillardurchlässigkeit und den Blutfluss. Neben den physiologischen Aufgaben wurden anti-fibrotische sowie anti-inflammatorische Effekte der NO-GC in Herz, Leber, Niere und Haut beschrieben. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit die NO-GC auf eine anti-fibrotische und anti-inflammatorische Bedeutung in der Lungenfibrose der Maus überprüft. Hierzu wurden Wildtyp- (WT) und globale NO-GC-Knockout-Mäuse (GCKO) untersucht. Die Fibrose wurde durch einmalige, orotracheale Bleomycin-Gabe induziert und zu unterschiedlichen Zeitpunkten (Tag 7 und 21) untersucht. Unbehandelte (Tag 0) Tiere dienten als Kontrolle. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die NO-GC auf eine anti-fibrotische Wirkung untersucht. Mittels Immunfluoreszenz wurde das Verhalten der α-SMA-positiven Myofibroblasten in den platelet-derived growth factor receptor β (PDGFRβ)-positiven fibrotischen Regionen untersucht. Der Kollagengehalt wurde mithilfe eines Hydroxyprolin-Kollagenassays ermittelt. Die untersuchten Fibrose-Kriterien waren in beiden Genotypen an Tag 21 stärker ausgeprägt als an Tag 7. An Tag 21 konnten im GCKO mehr α-SMA-positive Myofibroblasten, ausgeprägtere PDGFRβ-positive fibrotische Areale und ein höherer Kollagengehalt als im WT festgestellt werden. Zudem zeigten die GCKO-Tiere ein schlechteres Überleben als WT-Mäuse. Diese Ergebnisse wiesen auf eine überschießende fibrotische Antwort im GCKO und somit auf eine anti-fibrotische Wirkung der NO-GC in der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose hin. Dass an Tag 21 die Fibrose im GCKO stärker ausfiel als im WT, konnte mit dem signifikant höheren TGF-β-Gehalt in der bronchoalveolären Lavageflüssigkeit (BALF) im GCKO erklärt werden. Das Fehlen der NO-GC im GCKO könnte zu einem Wegfall der Inhibierung der TGF-β-vermittelten, pro-fibrotischen Effekte durch die NO-GC führen. Weitere Studien sind erforderlich, um die Hypothese zu belegen und zugrundeliegende Mechanismen aufzuklären. Die de novo Entstehung von Myofibroblasten, die maßgeblich an der Kollagensynthese beteiligt sind, stellt ein entscheidendes Fibrose-Merkmal dar. Umso bedeutender ist die Identifikation zweier Myofibroblasten-Subtypen, die sich in Lokalisation, NO-GC-Expression und Herkunft unterscheiden: (1) interstitielle, NO-GC-positive Myofibroblasten, die von Perizyten abstammen und Kollagen Typ I produzieren, und (2) intra-alveoläre, NO-GC-negative Myofibroblasten, deren Ursprung noch nicht abschließend geklärt ist. Die Anwesenheit beider Myofibroblasten-Typen konnte zu beiden untersuchten Zeitpunkten nach Bleomycin-Gabe bestätigt werden. Die NO-GC-Expression der Alveolarwand-ständigen Myofibroblasten, deren Abstammung von NO-GC-positiven Perizyten sowie deren dauerhafte Präsenz sprechen für eine relevante Rolle der NO-GC in der murinen Lungenfibrose. In weiteren Untersuchungen müssen die exakten Funktionen und spezifische Marker der Myofibroblasten-Subtypen identifiziert werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die NO-GC auf anti-inflammatorische Effekte in der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose untersucht. Mittels HE-Färbung und Immunfluoreszenz wurden lymphozytäre Infiltrate an Tag 21 im GCKO festgestellt, was auf einen modulatorischen Einfluss der NO-GC auf das Immunsystem hindeutete. An Tag 21 wurden in der BALF von GCKO-Tieren signifikant mehr Gesamtimmunzellen, Lymphozyten und neutrophile Granulozyten als im WT gezählt, was auf eine starke Einwanderung von Immunzellen und somit auf eine ausgeprägte Entzündung in GCKO-Lungen hinwies. Folglich könnte die NO-GC eine anti-inflammatorische Rolle über die Regulation der Immigration von Immunzellen in der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose spielen. In der Literatur werden pro- und anti-fibrotische Effekte der Immunzellen in der murinen Lungenfibrose diskutiert. Durch Korrelationsanalysen wurde ein positiver Zusammenhang zwischen der Gesamtimmunzellzahl und der TGF-β-Konzentration an Tag 21 festgestellt. In verschiedenen Studien wurde ein pro-fibrotischer Einfluss der Immunzellen über die Aktivierung/Sekretion von TGF-β beschrieben. Die Abwesenheit der NO-GC im GCKO könnte also über die verstärkte Immigration von Immunzellen in einem erhöhten TGF-β-Gehalt resultieren und so zu einer überschießenden fibrotischen Reaktion an Tag 21 führen. Auf welche Weise die NO-GC die Einwanderung der Immunzellen in der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose beeinflusst, muss in weiteren Studien untersucht werden. Zusammenfassend deuten die Daten dieser Arbeit auf eine anti-inflammatorische und anti-fibrotische Rolle der NO-GC in der Lungenfibrose der Maus hin.Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a chronic disease with poor prognosis. The illness is characterized by a dysfunctional alveolar epithelium, formation of α-smooth muscle actin (α-SMA)-positive myofibroblasts, exuberant deposition of collagen, and a dysregulated inflammation. The cytokine transforming growth factor β (TGF-β) is a key player in mediating these pro-fibrotic effects. Due to the fatal course and the limited therapeutic options, new therapeutic approaches must be researched. NO/cGMP signaling modulates fundamental physiological processes like the regulation of blood pressure and peristalsis. Here, NO-sensitive guanylyl cyclase (NO-GC) plays a decisive role as the receptor for NO. In the lung, smooth muscle cells and pericytes express NO-GC. Whereas the enzyme in smooth muscle cells mediates relaxation of smooth muscle, NO-GC in pericytes regulates angiogenesis, capillary permeability, and blood flow. Beside physiological tasks, anti-fibrotic and anti-inflammatory effects of NO-GC have been demonstrated in heart, liver, and skin. Therefore, as part of this work, NO-GC was tested for an anti-fibrotic and anti-inflammatory role in murine lung fibrosis. For this purpose, wild type (WT) and global NO-GC knockout mice (GCKO) were used. Fibrosis was induced by a single orotracheal dose of bleomycin and investigated at different time points (day 7 and 21). Untreated (day 0) animals served as controls. In the first part of this work, immunofluorescence was used to study the performance of α-SMA-positive myofibroblasts in platelet-derived growth factor receptor β (PDGFRβ)-positive fibrotic regions. Hydroxyproline assay was performed to quantify the collagen content. In both genotypes, the fibrosis criteria examined were more pronounced at day 21 than at day 7. At day 21, more α-SMA-positive myofibroblasts, more pronounced PDGFRβ-positive fibrotic areas and a higher collagen content could be detected in the GCKO compared to the WT. In addition, GCKO animals showed poorer survival than WT mice. These results indicated an exaggerated fibrotic response in the GCKO and, thus, an anti-fibrotic effect of NO-GC in bleomycin-induced lung fibrosis. At day 21, a significantly higher TGF-β content in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) was determined in GCKO compared to WT. Thus, the more pronounced fibrosis in GCKO compared to WT could be explained at day 21. Consequently, the absence of NO-GC in GCKO could lead to an omission of the inhibition of TGF-β-mediated pro-fibrotic effects by NO-GC. Further studies are required to confirm this hypothesis and to clarify the underlying mechanisms. De novo formation of myofibroblasts, which are substantially involved in collagen synthesis, constitutes an essential fibrotic feature. Therefore, the identification of two myofibroblast subtypes, which differ in localization, expression of NO-GC and origin, is even more crucial: (1) interstitial, NO-GC-positive myofibroblasts, which derive from pericytes and produce collagen type I, and (2) intra-alveolar, NO-GC-negative myofibroblasts, whose lineage has not been finally clarified yet. Appearance of both types of myofibroblasts could be observed at both assessed time points after bleomycin treatment. NO-GC expression of intra-alveolar myofibroblasts, their descent from pericytes and permanent presence indicate a relevant role of NO-GC in murine lung fibrosis. In further studies, exact function and specific marker of myofibroblast subtypes need to be identified. In the second part of this work, NO-GC was investigated for anti-inflammatory effects in bleomycin-induced pulmonary fibrosis. Using HE staining and immunofluorescence, lymphocytic infiltrates were detected in GCKO at day 21, indicating a modulatory influence of NO-GC on the immune system. At day 21, significantly more total immune cells, lymphocytes and neutrophils were counted in the BALF of GCKO animals than in the WT. This suggests a strong immigration of immune cells and, thus, a pronounced inflammation in GCKO lungs. Consequently, NO-GC could play an anti-inflammatory role via regulation of immune cell immigration in bleomycin-induced pulmonary fibrosis. Pro- and anti-fibrotic effects of immune cells in murine pulmonary fibrosis are discussed in the literature. Performing correlation analyses, a positive correlation was found between total immune cell count and TGF-β concentration at day 21. Several studies, have described a pro-fibrotic influence of immune cells via activation/secretion of TGF-β. Thus, the absence of NO-GC in GCKO could result in elevated TGF-β levels via increased immune cell immigration, leading to an exaggerated fibrotic response at day 21. The way in which NO-GC influences immune cell immigration in bleomycin-induced pulmonary fibrosis needs to be investigated in further studies. In conclusion, the data of this work suggest an anti-inflammatory and anti-fibrotic role of NO-GC in murine pulmonary fibrosis

Multimodal methods for iron metabolism in ADHD - Comparative imaging

Die Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) gehört weltweit zu den bedeutendsten psychiatrischen Erkrankungen des Kinder- und Jugendalters. Die Pathomechanismen sind aktuell noch nicht vollständig geklärt, wobei es deutliche Hinweise auf hirnorganische Veränderungen gibt. Die transkranielle Sonographie stellt eine nicht-invasive Methode dar, strukturelle Unterschiede tiefer Hirnstrukturen zu untersuchen. Bereits in vorangegangenen Studien konnte mit der Methode eine Veränderung der Echogenität der Substantia nigra (SN) bei Kindern mit ADHS im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden nachgewiesen werden. In dieser Studie sollen nun die möglichen physiologischen Hintergründe der erhöhten Echogenität der Substantia Nigra in Zusammenschau mit bildgebenden Verfahren betrachtet werden. Hierzu wurde in der vorliegenden multimodalen Studie bei 20 männlichen Kindern mit ADHS im Alter zwischen 8 und 12 Jahren eine transkranielle Ultraschalluntersuchung (TCS) zur Bestimmung der echogenen Fläche der Substantia Nigra sowie ein neuromelaninsensitives cMRT zur Bestimmung des neuromelaninassoziierten Volumens der SN, sowie des neuromelaninassoziierten Kontrastes SN/Cb durchgeführt. Als Kennwerte des peripheren Eisenhaushalts wurden die Konzentrationen von Eisen, Ferritin und Transferrin im Blut bestimmt. In die Auswertung gingen außerdem die Stärke der ADHS-Symptomatik (Strength and Difficulties Questionaire, SDQ; Fremdbeurteilungsbogen bei ADHS, FBB-ADHS), die kognitive Begabung (über CFT-20-R) und das Alter der Probanden ein. Psychiatrische Komorbidität wurde mit Hilfe der Child Behaviour Checklist (CBCL) erhoben.Attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is one of the most important psychiatric diseases of children and adolescents worldwide. The pathomechanisms are currently not yet fully understood, although there are clear indications of organic brain changes. Transcranial sonography is a non-invasive method, to investigate structural differences in deep brain structures. In previous studies, the method was able to demonstrate a change in the echogenicity of the substantia nigra (SN) in children with ADHD compared to healthy control subjects. This study investigates the possible physiological background of the increased echogenicity of the substantia nigra including imaging procedures. For this purpose, in the present multimodal study, a transcranial ultrasound examination (TCS) to determine the echogenic area of the substantia nigra and a neuromelanin-sensitive cMRI to detect the neuromelanin-associated volume of the SN and the neuromelanin-associated Contras SN/Cb were used in 20 male children with ADHD between the ages of 8 and 12 years. The concentrations of iron, ferritin and transferrin in the blood were determined as parameters of the peripheral iron balance. The evaluation also included the strength of the ADHD symptoms (Strength and Difficulties Questionnaire, SDQ; external assessment form for ADHD, FBB-ADHD), the cognitive ability (via CFT-20-R) and the age of the test subjects. Psychiatric comorbidity was assessed using the Child Behavior Checklist (CBCL)

Host – Pathogen Interaction in Keratitis caused by FusariumFusarium spp.

Fusarium (F.)-Infektionen des Auges zeigen oft einen schwerwiegenden Verlauf und sind am häufigsten mit Spezies des Fusarium solani species complex assoziiert. Dabei sind das Tragen von weichen Kontaktlinsen sowie Traumata die wichtigsten prädisponierenden Faktoren. Vorangegangene Untersuchungen des Nationalen Referenzzentrums für invasive Pilzinfektionen hatten ergeben, dass Infektionen durch F. petroliphilum mit der Nutzung von Kontaktlinsen, Infektionen durch F. falciforme jedoch überwiegend traumaassoziiert uns vor allem aus tropischen und subtropischen Ländern bekannt sind. Das Ziel dieser Arbeit war es daher zu untersuchen, ob F. falcifomre und F. petroliphilum physiologische Merkmale aufweisen, die für die Unterschiede in den Risikofaktoren für Keratitiden durch die beiden Arten verantwortlich sein könnten.Fusarium (F.) - infections of the eye often show a severe course and are most frequentlyassociated with species (spp.) of the Fusarium solani species complex (van Diepeningen et al., 2014, Walther et al., 2017, Walther et al., 2018). Wearing soft contact lenses (CL) and trauma are the most important predisposing factors (Gaujoux et al., 2008, Thomas and Kaliamurthy, 2013, Ong et al., 2016, Bourcier et al., 2017). In previous studies of the National Reference Center for Invasive Fungal Infections it could be shown that infections caused by F. petroliphilum are associated with the use of CL, infections caused by F. falciforme, however, are predominantly trauma-associated and are mainly known from tropical and subtropical countries (Walther et al, 2018). This opposite behaviour of the spp. could be caused by differences in habitat and geographical distribution or by physiological differences such as germination rate, growth rate, tolerance to disinfectants, biofilm formation or cytotoxicity (Walther et al., 2018). Therefore, the aim of this study was to investigate whether F. falciforme and F. petroliphilum have physiological characteristics that could be responsible for the differences in the risk factors for keratitis between the two spp. For this purpose, the germination rate of the conidia and the length of the germ tubes of both Fusarium spp. was shown after staining of the conidia with fluorescein isothiocyanate and incubation at different incubation times in CL cleaning solutions at room temperature. A standardized approval test for CL cleaning solutions was carried out to investigate the behaviour of the conidia towards three different CL cleaning solutions that were available in Germany at the time of the investigations. Furthermore, the tolerance of the fungi to various CL cleaning solutions was examined in realistic conditions by incubating the conidia in CL cleaning solutions with CL overnight. The ability of biofilm formation was assessed by applying the conidia to CL from various manufacturers in Sabouraud-dextrose-broth and various CL cleaning solutions. The in vitro cytotoxicity of the conidia towards human corneal epithelial cells (HCE) was measured indirectly with the aid of a corneal epithelial cell model in aerobic and microaerophilic conditions via the lactate dehydrogenase release of HCE. Establishing a statement about the immune induction was possible due to the measurement of Interleukin-8 in the supernatants of the infection models. After the nightly incubation of the conidia in CL cleaning solutions, a lower germination rate was found for all F. petroliphilum isolates than for the F. falciforme isolates in one of the three cleaning solutions. It was remarkable that F. falciforme isolate 2015-96 was insensitive to this CL cleaning solution in this test setup. By contrast, the isolates did not show a different behaviour in the two other used CL cleaning solutions. It could be also shown that F. petroliphilum isolate 2014-79 germinates more frequently in one of the three tested cleaning solutions than F. falciforme, but at the same time the mycelium formation is effectively inhibited. All other isolates of both spp. behave similarly. After incubation the CL in CL cleaning solutions, no biofilm formation on the CL could be found in any of the two species in any of the test constellations, which could be due to the short incubation time or the inability of biofilm formation of the tested Fusarium spp. In the cytotoxicity and IL-8 experiments, no difference between the two spp. could be found. More realistic conditions in the test setup, such as e. g. a more realistic imitating of the effects of CL on corneal epithelial cells, could possibly reveal any differences. The natural pathogen reservoir could play the crucial role, why F. petroliphilum is more frequently associated of with corneal infections in CL users in moderate latitudes. A possible explanation could be that F. falciforme predominantly occurs in tropical areas and more often in the soil, whereas F. petroliphilum is more common in indoor areas. Another important result of my studies was that one of the tested CL cleaning solutions was proven to be ineffective against both Fusarium spp. Consequently, Fusarium would be able to get into the eyes of the CL wearer in large numbers through contamination of the CL in the cleaning vessel and trigger an infection. A further screening of CL cleaning solutions and the documentation of the cleaning solutions used by infected patients could show whether there is a connection between the occurrence of contact lens-associated eye infections and certain CL cleaning solutions

Integrierte Defensivzustände und ihre neuronalen Korrelate im Periaquäduktalen Grau

In the face of threat, animals react with a defensive reaction to avoid or reduce harm. This defensive reaction encompasses apart from behavioral changes also physiological, analgetic, and endocrine adaptations. Nonetheless, most animal studies on fear and anxiety are based on behavioral observations only, disregarding other aspects of the defensive reaction, or integrating their inter-related dynamics only insufficiently. The first part of this thesis aimed in characterizing patterned associations of behavioral and physiological responses, termed integrated defensive states. Analyzing cardiac and behavioral responses in mice undergoing multiple fear and anxiety paradigms revealed a complex and dynamic interaction of those readouts on both, short and long timescales. Microstates, stereotypical combinations of i.e. freezing and decelerating heart rates, are short-lasting and were, in turn, shown to be influenced by slow acting macrostate changes. One of those higher order macrostates, called `rigidity`, was defined as a latent process that constrains the range of momentary displayed heart rate values. Furthermore, integrated defensive states were found to be highly dependent on the cue and the context the animals are confronted with. Importantly, same behavioral observations, i.e. freezing, were associated with distinct cardiac responses, highlighting the importance of multivariate analysis of integrated defensive states. Defensive states are orchestrated by the brain, which has evolved evolutionary conserved survival circuits. A central brain area of these circuits is the periaqueductal gray (PAG) in the midbrain. It plays a pivotal role in mediating defensive states, as it receives signals about external and internal information from multiple brain regions and sends information to both, higher order brain areas as well as to the brainstem ultimately causing the execution of threat responses. In the second part of this thesis, different neuronal circuit elements in the PAG were optically manipulated in order to gain mechanistic insight into the defense network in the brain underlying the previously delineated cardio-behavioral defensive states. Optical activation of glutamatergic PAG neurons evoked heterogeneous, light-intensity dependent responses. However, a further molecular restriction of the glutamatergic neuronal population targeting only Chx10+ neurons, led to a cardio-behavioral state that resembled spontaneous freezing-bradycardia bouts. In summary, this thesis presents a multivariate description of defensive states, which includes the complex interaction of cardiac and behavioral responses on different timescales and, furthermore, functionally dissects different excitatory and inhibitory PAG circuit elements mediating these defensive states.Tiere reagieren mit einer Abwehrreaktion auf eine Bedrohung, um Schaden zu vermeiden oder zu verringern. Diese Abwehrreaktion umfasst neben Verhaltensänderungen auch physiologische, analgetische und endokrine Anpassungen. Dennoch stützen sich die meisten Tierstudien auf dem Gebiet von Furcht- und Angstforschung nur auf Verhaltensbeobachtungen und lassen dabei andere Aspekte der Abwehrreaktion außer Acht oder berücksichtigen ihre komplexen gegenseitigen Beziehungen nur unzureichend. Das Ziel des ersten Teils dieser Arbeit war, bestimmte Zusammenhänge von Verhalten und physiologischen Reaktionen zu charakterisieren, die hier als integrierte Defensivzustände bezeichnet werden. Um Defensivzustände bei Mäusen hervorzurufen, wurden diese mehreren Furcht- und Angstparadigmen unterzogen. Die Analyse der dabei hervorgerufenen Herzratenänderungen und Verhaltensanpassungen ergab eine komplexe und dynamische Interaktion dieser beiden Reaktionen, bei denen sowohl kurz- als auch auf längerfristige Änderungen eine Rolle spielen. Mikrozustände, stereotype Kombinationen von z. B. Freezing und Verlangsamung der Herzfrequenz, sind von kurzer Dauer und werden wiederum durch langsamer wirkende Makrozustände beeinflusst. Einer dieser auf einer übergeordneteren Ebene wirkenden Makrozustände, "rigidity" genannt, wurde als latenter Prozess definiert, der den Ausprägungsbereich der zu jedem Zeitpunkt möglichen Maximal- und Minimalherzfrequenz beschreibt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass integrierte Defensivzustände in hohem Maße von dem Auslösereiz und dem Kontext abhängen, mit dem die Tiere konfrontiert werden. Eine wichtige Erkenntnis hierbei war, dass dieselben Verhaltensbeobachtungen, z. B. Freezing, mit unterschiedlichen kardialen Antworten assoziiert sein kann. Dies unterstreicht die Bedeutsamkeit von multivariaten Analysen integrierter Defensivzustände. Defensivzustände werden vom Gehirn gesteuert, das evolutionär konservierte neuronale Überlebensschaltkreise entwickelt hat. Ein zentrales Hirnareal dieser Schaltkreise ist das Periaquäduktale Grau (PAG) im Mittelhirn. Diese Hirnstruktur spielt eine wichtige Rolle bei der Vermittlung von Defensivzuständen, da es diverse Signale über sowohl äußere als auch innere Zustände aus multiplen Hirnregionen empfängt und gleichzeitig Informationen an Hirnareale höherer Ordnung sowie an den Hirnstamm sendet, der letztendlich die Ausführung von Defensivreaktionen vermittelt. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden verschiedene neuronale Schaltkreiselemente im PAG optogenetisch manipuliert, um einen mechanistischen Einblick in das Defensivnetzwerk im Gehirn zu erhalten, das den zuvor beschriebenen kardio-verhaltensmäßigen Defensivzuständen zugrunde liegt. Die optische Aktivierung von glutamatergen PAG-Neuronen war mit einer heterogenen, von der Lichtintensität abhängigen Reaktionen assoziiert. Eine weitere molekulare Restriktion der glutamatergen Neuronenpopulation, die nun ausschließlich auf Chx10+ Neuronen abzielte, führte hingegen zu einem kardio-verhaltensmäßigen Zustand, der vergleichbar mit zuvor beobachteten spontanen Freezing-Bradykardie-Zuständen war. Zusammenfassend umfasst diese Arbeit eine multivariate Beschreibung von Defensivzuständen, die das komplexe Zusammenspiel von kardialen und verhaltensmäßigen Reaktionen auf verschiedenen Zeitachsen umfasst sowie - mittels Optogenetik - eine funktionelle Charakterisierung von verschiedenen exzitatorischen und inhibitorischen PAG-Schaltkreiselementen, die diese Defensivzustände vermitteln