Suppression proinflammatorischer Gene in Makrophagen durch Aszites des Ovarialkarzinoms

Da das seröse Ovarialkarzinom einer der tödlichsten Tumorerkrankungen bei Frauen darstellt, sind neue Therapieansätze von erheblichem Interesse. Eine Reversion der Suppression und protumorigenen Funktionen Tumor-assoziierter Immunzellen wäre dabei zweifellos ein bedeutender therapeutischer Ansatz. Das interaktive Netzwerk aus Tumor-assoziierten Immunzellen und metastasierenden Tumorzellen, insbesondere Makrophagen, wird maßgeblich über das Sekretom des Aszites bestimmt. Publizierte Daten zeigten bereits eine Korrelation hoher Konzentrationen von IL-10, IL-6 oder TGFb im Aszites mit einer schlechten Prognose. Im Rahmen dieser Arbeit konnten mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie Linolsäure oder Arachidonsäure im Aszites als natürliche Agonisten des als Lipidsensor fungierenden Kernrezeptors PPARb/d identifiziert werden. In Tumor-assoziierten Makrophagen des Aszites führen hohe Konzentrationen dieser Fettsäuren, die in intrazellulären Lipidtröpfchen gespeichert werden, zu einer konstitutiven Überexpression PPARb/d-spezifischer Zielgene. Im Einklang mit diesem Befund erwiesen sich diese Zellen als refraktär gegenüber synthetischen PPARb/d Agonisten in vitro, allerdings reprimierbar durch inhibitorische PPARb/d-Liganden. Die Expression von ANGPTL4, eines der wichtigsten Zielgene von PPARb/d mit Funktionen bei der Metastasierung ist mit einem verkürztem rezidivfreien Überleben der Patientinnen korreliert, was die mögliche klinische Bedeutung unserer Ergebnisse unterstreicht. In humanen Makrophagen gesunder Spender konnten wir zwei grundsätzlich unterschiedliche Mechanismen einer Agonisten-induzierten transkriptionellen Regulation von PPARb/d Zielgenen identifizieren. Zum einen existiert eine kanonische, zelltypunabhängige Induktion verschiedener Zielgene des Lipid- und Glukosemetabolismus (einschließlich ANGPTL4) durch spezifische synthetische Agonisten. Zum anderen konnte eine Makrophagen-spezifische inverse Regulation identifiziert werden, die keiner direkten PPARb/d-Chromatinbindung bedarf und hauptsächlich die Regulation von Immunfunktionen betrifft. Hierbei führen PPARb/d Agonisten hauptsächlich zu einer Repression proinflammatorischer Gene, was im Hinblick auf die vorrangig antiinflammatorische Wirkung des Aszites relevant sein könnte. Allerdings werden durch dieselben Liganden auch antiinflammatorische Gene reprimiert. Dies spricht für die Induktion eines spezifischen, bislang nicht beschriebenen PPARb/d-regulierten Polarisierungsstatus der Makrophagen. Um ein besseres Verständnis der protumorigenen Makrophagen innerhalb des Tumormikromilieus zu erhalten wurde die Regulation von IL-12, einem für die proinflammatorische Funktion von Makrophagen zentralen Zytokin, näher untersucht. IL-12 ist in TAM nicht exprimiert und ist in Aszites-behandelten Makrophagen gesunder Spender nicht durch proinflammatorische Stimuli, wie Interferon-g (IFNg) und Lipopolysaccharid induzierbar. Andererseits könnte die beobachtete Reversibilität der Aszites-vermittelten Suppression durch nachfolgenden Aszitesentzug oder IFNg Supplementation aus therapeutischer Sicht interessant sein. Eine wichtige Rolle von IL-10 ist die Repression der Transkription von IL12B, das für die limitierende p40 Untereinheit des IL-12 Heterodimers kodiert. IL-10 hemmt bekanntermaßen die Kerntranslokation der NF-kB-Untereinheiten c-REL und p65/RELA. Da IL12B als NF-kB-Zielgen beschrieben wurde, liegt die Vermutung nahe, dass der NFkB- Signalweg ein zentrales Ziel der durch Aszites vermittelten, von IL-10 abhängigen Suppression der IL12B-Induktion ist. Diese Hypothese konnte allerdings nicht bestätigt werden. Die Behandlung primärer Makrophagen mit Aszites in vitro supprimierte zwar die Stimulus-abhängige Transkription von IL12B und ging mit einer deutlich verminderten Translokation von c-REL und p65/RELA einher. Überraschenderweise erwies sich jedoch die Chromatinbindung dieser Faktoren an eine neu identifizierte, der TSS vorgelagerten Bindestelle des IL12B Lokus, als weitgehend unbeeinflusst. Diese Befunde legen nahe, dass neben einer Rolle für NF-kB andere Regulationsmechanismen eine essentielle Rolle bei der Suppression der IL12BTranskription spielen. Diese Schlussfolgerung wird bestärkt durch den Befund, dass ein anderes c-REL-Zielgen, CXCL10, nicht durch den Aszites reprimiert wird

In Silico Study of Local Electrical Impedance Measurements in the Atria - Towards Understanding and Quantifying Dependencies in Human

Background: Electrical impedance measurements have become an accepted tool for monitoring intracardiac radio frequency ablation. Recently, the long-established generator impedance was joined by novel local impedance measurement capabilities with all electrical circuit terminals being accommodated within the catheter. Objective: This work aims at in silico quantification of distinct influencing factors that have remained challenges due to the lack of ground truth knowledge and the superposition of effects in clinical settings. Methods: We introduced a highly detailed in silico model of two local impedance enabled catheters, namely IntellaNav MiFi™ OI and IntellaNav Stablepoint™, embedded in a series of clinically relevant environments. Assigning material and frequency specific conductivities and subsequently calculating the spread of the electrical field with the finite element method yielded in silico local impedances. The in silico model was validated by comparison to in vitro measurements of standardized sodium chloride solutions. We then investigated the effect of the withdrawal of the catheter into the transseptal sheath, catheter-tissue interaction, insertion of the catheter into pulmonary veins, and catheter irrigation. Results: All simulated setups were in line with in vitro experiments and in human measurements and gave detailed insight into determinants of local impedance changes as well as the relation between values measured with two different devices. Conclusion: The in silico environment proved to be capable of resembling clinical scenarios and quantifying local impedance changes. Significance: The tool can assists the interpretation of measurements in humans and has the potential to support future catheter development

Impact of effective refractory period personalization on arrhythmia vulnerability in patient-specific atrial computer models

Aims: The effective refractory period (ERP) is one of the main electrophysiological properties governing arrhythmia, yet ERP personalization is rarely performed when creating patient-specific computer models of the atria to inform clinical decision-making. This study evaluates the impact of integrating clinical ERP measurements into personalized in silico models on arrhythmia vulnerability. Methods and results: Clinical ERP measurements were obtained in seven patients from multiple locations in the atria. Atrial geometries from the electroanatomical mapping system were used to generate personalized anatomical atrial models. The Courtemanche M. et al. cellular model was adjusted to reproduce patient-specific ERP. Four modeling approaches were compared: homogeneous (A), heterogeneous (B), regional (C), and continuous (D) ERP distributions. Non-personalized approaches (A and B) were based on literature data, while personalized approaches (C and D) were based on patient measurements. Modeling effects were assessed on arrhythmia vulnerability and tachycardia cycle length, with sensitivity analysis on ERP measurement uncertainty. Mean vulnerability was 3.4 ± 4.0%, 7.7 ± 3.4%, 9.0 ± 5.1%, and 7.0 ± 3.6% for scenarios A–D, respectively. Mean tachycardia cycle length was 167.1 ± 12.6 ms, 158.4 ± 27.5 ms, 265.2 ± 39.9 ms, and 285.9 ± 77.3 ms for scenarios A–D, respectively. Incorporating perturbations to the measured ERP in the range of 2, 5, 10, 20, and 50 ms changed the vulnerability of the model to 5.8 ± 2.7%, 6.1 ± 3.5%, 6.9 ± 3.7%, 5.2 ± 3.5%, and 9.7 ± 10.0%, respectively. Conclusion: Increased ERP dispersion had a greater effect on re-entry dynamics than on vulnerability. Inducibility was higher in personalized scenarios compared with scenarios with uniformly reduced ERP; however, this effect was reversed when incorporating fibrosis informed by low-voltage areas. Effective refractory period measurement uncertainty up to 20 ms slightly influenced vulnerability. Electrophysiological personalization of atrial in silico models appears essential and requires confirmation in larger cohorts

Effect of Contact Force on Local Electrical Impedance in Atrial Tissue - an In Silico Evaluation

Regions with pathologically altered substrate have been identified as potential drivers for atrial fibrillation (AF) maintenance. Recently, local impedance (LI) measurements have gained attention as surrogate for atrial substrate assessment as it does not rely on electrical activity of the heart. However, an appropriate electrode-tissue contact force (CF) is needed and its effect on the LI measurements has not yet been characterized in depth. In this study, we applied several CF to a catheter in contact with a tissue patch modeled as healthy and scar atrial myocardium whose thickness was varied in anatomical ranges to study the impact of the mechanical deformation the LI measurements. When applying CF between 0 and 6 g, in silico LI ranged from 160 Ω to 175 Ω in healthy myocardium, whereas 148 Ω and 151 Ω for scar tissue. Increasing CF in scar tissue up to 25 g, increased LI up to 156 Ω. The model was validated against clinically measured LI at different CF from AF patients. Simulation results applying identical CF in both tissues yielded lower LI values in scar. Moreover, LI increased in healthy and scar tissue when the thickness and CF were increased. Given the results of our study, we conclude that in silico experiments can not only distinguish between healthy and scar tissue by combining CF and LI, but also that our simulation environment represents clinical LI measurements with and without mechanical deformation in a tissue model

Local Electrical Impedance Mapping of the Atria: Conclusions on Substrate Properties and Confounding Factors

The treatment of atrial fibrillation and other cardiac arrhythmias as a major cause of cardiovascular hospitalization has remained a challenge predominantly for patients with severely remodeled substrate. Individualized ablation strategies are extremely important both for pulmonary vein isolation and subsequent ablations. Current approaches to identifying arrhythmogenic regions rely on electrogram-based features such as activation time and voltage. Novel technologies now enable clinical assessment of the local impedance as tissue property. Previous studies demonstrated its use for ablation monitoring and indicated its potential to differentiate healthy substrate, scar, and pathological tissue. This study investigates the potential of local electrical impedance-based substrate mapping of the atria for human in-vivo data. The presented pipeline for impedance mapping particularly contains options for dealing with undesirable effects originating from cardiac motion, catheter motion, or proximity to other intracardiac devices. Bloodpool impedance was automatically determined as a patient-specific reference. Full-chamber, left atrial impedance maps were drawn up from interpolating the measured impedances to the atrial endocardium. Finally, the origin and magnitude of oscillations of the raw impedance recording were probed into. The most dominant reason for exclusion of impedance samples was the loss of endocardial contact. With median elevations above the bloodpool impedance between 29 and 46 Ω, the impedance within the pulmonary veins significantly exceeded the remaining atrial walls presenting median elevations above the bloodpool impedance between 16 and 20 Ω. Previous ablation lesions were distinguished from their surroundings by a significant drop in local impedance while the corresponding regions did not differ for the control group. The raw impedance was found to oscillate with median amplitudes between 6 and 17 Ω depending on the patient. Oscillations were traced back to an interplay of atrial, ventricular, and respiratory motion. In summary, local impedance measurements demonstrated their capability to distinguish pathological atrial tissue from physiological substrate. Methods to limit the influence of confounding factors that still hinder impedance mapping were presented. Measurements at different frequencies or the combination of multiple electrodes could lead to further improvement. The presented examples indicate that electrogram- and impedance-based substrate mapping have the potential to complement each other toward better patient outcomes in future

Mobile Air Quality Studies (MAQS) - an international project

Due to an increasing awareness of the potential hazardousness of air pollutants, new laws, rules and guidelines have recently been implemented globally. In this respect, numerous studies have addressed traffic-related exposure to particulate matter using stationary technology so far. By contrast, only few studies used the advanced technology of mobile exposure analysis. The Mobile Air Quality Study (MAQS) addresses the issue of air pollutant exposure by combining advanced high-granularity spatial-temporal analysis with vehicle-mounted, person-mounted and roadside sensors. The MAQS-platform will be used by international collaborators in order 1) to assess air pollutant exposure in relation to road structure, 2) to assess air pollutant exposure in relation to traffic density, 3) to assess air pollutant exposure in relation to weather conditions, 4) to compare exposure within vehicles between front and back seat (children) positions, and 5) to evaluate "traffic zone"- exposure in relation to non-"traffic zone"-exposure. Primarily, the MAQS-platform will focus on particulate matter. With the establishment of advanced mobile analysis tools, it is planed to extend the analysis to other pollutants including including NO2, SO2, nanoparticles, and ozone

Chromatin Binding of c-REL and p65 Is Not Limiting for Macrophage IL12B Transcription During Immediate Suppression by Ovarian Carcinoma Ascites

Tumors frequently exploit homeostatic mechanisms that suppress expression of IL-12, a central mediator of inflammatory and anti-tumor responses. The p40 subunit of the IL-12 heterodimer, encoded by IL12B, is limiting for these functions. Ovarian carcinoma patients frequently produce ascites which exerts immunosuppression by means of soluble factors. The NFκB pathway is necessary for transcription of IL12B, which is not expressed in macrophages freshly isolated from ascites. This raises the possibility that ascites prevents IL12B expression by perturbing NFκB binding to chromatin. Here, we show that ascites-mediated suppression of IL12B induction by LPS plus IFNγ in primary human macrophages is rapid, and that suppression can be reversible after ascites withdrawal. Nuclear translocation of the NFκB transcription factors c-REL and p65 was strongly reduced by ascites. Surprisingly, however, their binding to the IL12B locus and to CXCL10, a second NFκB target gene, was unaltered, and the induction of CXCL10 transcription was not suppressed by ascites. These findings indicate that, despite its reduced nuclear translocation, NFκB function is not generally impaired by ascites, suggesting that ascites-borne signals target additional pathways to suppress IL12B induction. Consistent with these data, IL-10, a clinically relevant constituent of ascites and negative regulator of NFκB translocation, only partially recapitulated IL12B suppression by ascites. Finally, restoration of a defective IL-12 response by appropriate culture conditions was observed only in macrophages from a subset of donors, which may have important implications for the understanding of patient-specific immune responses

Suppression proinflammatorischer Gene in Makrophagen durch Aszites des Ovarialkarzinoms

Da das seröse Ovarialkarzinom einer der tödlichsten Tumorerkrankungen bei Frauen darstellt, sind neue Therapieansätze von erheblichem Interesse. Eine Reversion der Suppression und protumorigenen Funktionen Tumor-assoziierter Immunzellen wäre dabei zweifellos ein bedeutender therapeutischer Ansatz. Das interaktive Netzwerk aus Tumor-assoziierten Immunzellen und metastasierenden Tumorzellen, insbesondere Makrophagen, wird maßgeblich über das Sekretom des Aszites bestimmt. Publizierte Daten zeigten bereits eine Korrelation hoher Konzentrationen von IL-10, IL-6 oder TGFb im Aszites mit einer schlechten Prognose. Im Rahmen dieser Arbeit konnten mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie Linolsäure oder Arachidonsäure im Aszites als natürliche Agonisten des als Lipidsensor fungierenden Kernrezeptors PPARb/d identifiziert werden. In Tumor-assoziierten Makrophagen des Aszites führen hohe Konzentrationen dieser Fettsäuren, die in intrazellulären Lipidtröpfchen gespeichert werden, zu einer konstitutiven Überexpression PPARb/d-spezifischer Zielgene. Im Einklang mit diesem Befund erwiesen sich diese Zellen als refraktär gegenüber synthetischen PPARb/d Agonisten in vitro, allerdings reprimierbar durch inhibitorische PPARb/d-Liganden. Die Expression von ANGPTL4, eines der wichtigsten Zielgene von PPARb/d mit Funktionen bei der Metastasierung ist mit einem verkürztem rezidivfreien Überleben der Patientinnen korreliert, was die mögliche klinische Bedeutung unserer Ergebnisse unterstreicht. In humanen Makrophagen gesunder Spender konnten wir zwei grundsätzlich unterschiedliche Mechanismen einer Agonisten-induzierten transkriptionellen Regulation von PPARb/d Zielgenen identifizieren. Zum einen existiert eine kanonische, zelltypunabhängige Induktion verschiedener Zielgene des Lipid- und Glukosemetabolismus (einschließlich ANGPTL4) durch spezifische synthetische Agonisten. Zum anderen konnte eine Makrophagen-spezifische inverse Regulation identifiziert werden, die keiner direkten PPARb/d-Chromatinbindung bedarf und hauptsächlich die Regulation von Immunfunktionen betrifft. Hierbei führen PPARb/d Agonisten hauptsächlich zu einer Repression proinflammatorischer Gene, was im Hinblick auf die vorrangig antiinflammatorische Wirkung des Aszites relevant sein könnte. Allerdings werden durch dieselben Liganden auch antiinflammatorische Gene reprimiert. Dies spricht für die Induktion eines spezifischen, bislang nicht beschriebenen PPARb/d-regulierten Polarisierungsstatus der Makrophagen. Um ein besseres Verständnis der protumorigenen Makrophagen innerhalb des Tumormikromilieus zu erhalten wurde die Regulation von IL-12, einem für die proinflammatorische Funktion von Makrophagen zentralen Zytokin, näher untersucht. IL-12 ist in TAM nicht exprimiert und ist in Aszites-behandelten Makrophagen gesunder Spender nicht durch proinflammatorische Stimuli, wie Interferon-g (IFNg) und Lipopolysaccharid induzierbar. Andererseits könnte die beobachtete Reversibilität der Aszites-vermittelten Suppression durch nachfolgenden Aszitesentzug oder IFNg Supplementation aus therapeutischer Sicht interessant sein. Eine wichtige Rolle von IL-10 ist die Repression der Transkription von IL12B, das für die limitierende p40 Untereinheit des IL-12 Heterodimers kodiert. IL-10 hemmt bekanntermaßen die Kerntranslokation der NF-kB-Untereinheiten c-REL und p65/RELA. Da IL12B als NF-kB-Zielgen beschrieben wurde, liegt die Vermutung nahe, dass der NFkB- Signalweg ein zentrales Ziel der durch Aszites vermittelten, von IL-10 abhängigen Suppression der IL12B-Induktion ist. Diese Hypothese konnte allerdings nicht bestätigt werden. Die Behandlung primärer Makrophagen mit Aszites in vitro supprimierte zwar die Stimulus-abhängige Transkription von IL12B und ging mit einer deutlich verminderten Translokation von c-REL und p65/RELA einher. Überraschenderweise erwies sich jedoch die Chromatinbindung dieser Faktoren an eine neu identifizierte, der TSS vorgelagerten Bindestelle des IL12B Lokus, als weitgehend unbeeinflusst. Diese Befunde legen nahe, dass neben einer Rolle für NF-kB andere Regulationsmechanismen eine essentielle Rolle bei der Suppression der IL12BTranskription spielen. Diese Schlussfolgerung wird bestärkt durch den Befund, dass ein anderes c-REL-Zielgen, CXCL10, nicht durch den Aszites reprimiert wird

WTO – die Hüterin des Welthandels in der Krise

Die Welthandelsorganisation (WTO) mit ihren Aufgaben, Handelshemmnisse abzubauen, den internationalen Handel zu liberalisieren und Handelskonfl ikte zu schlichten, ist stark angeschlagen. In der 25-jährigen Geschichte der Organisation kam es trotz Regelgleichheit zu unterschiedlich erfolgreichen Ländergruppen. Die Schwellen- und Industrieländer zählen zu den Gewinnern, die zudem seit der Finanzkrise 2008 immer stärkere protektionistische Tendenzen aufweisen. Die Corona-Krise verschärft diese Tendenzen noch. Multilaterale Abkommen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Wichtig ist es, dass Europa seine strukturellen Schwächen abbaut und seine Verhandlungsposition gegenüber China und den USA stärkt.The World Trade Organization (WTO), with its tasks of dismantling trade barriers, liberalising international trade and settling trade disputes, has been badly hit. The organisation's 25-year history has led to countries with varying degrees of success despite identical rules. The emerging and industrialised countries who have shown ever stronger protectionist tendencies since the fi nancial crisis of 2008 are among the winners. The Corona crisis has exacerbated these tendencies. Multilateral agreements are becoming more meaningful. It is important for Europe to reduce its structural weaknesses and strengthen its negotiating position vis-à-vis China and the USA

Multiscale modeling of linear elastic heterogeneous structures via localized model order reduction

In analyzing large scale structures it is necessary to take into account the fine scale heterogeneity for accurate failure prediction. Resolving fine scale features in the numerical model drastically increases the number of degrees of freedom, thus making full fine-scale simulations infeasible, especially in cases where the model needs to be evaluated many times. In this paper, a methodology for fine scale modeling of large scale structures is proposed, which combines the variational multiscale method, domain decomposition and model order reduction. To address applications where the assumption of scale separation does not hold, the influence of the fine scale on the coarse scale is modelled directly by the use of an additive split of the displacement field. Possible coarse and fine scale solutions are exploited for a representative coarse grid element (RCE) to construct local approximation spaces. The local spaces are designed such that local contributions of RCE subdomains can be coupled in a conforming way. Therefore, the resulting global system of equations takes the effect of the fine scale on the coarse scale into account, is sparse and reduced in size compared to the full order model. Several numerical experiments show the accuracy and efficiency of the method