Ein biomolekularer Marker der Osteoarthritis des Kniegelenks

Fragestellung: Die Identifizierung von biomolekularen Markern der Osteoarthritis ist das wesentlichste aktuelle Ziel der internationalen Osteoarthritisforschung. Tiermodelle sind geeignet zur genaueren Charakterisierung der Osteoarthritis, speziell auch um den Nutzen biomolekularer Marker zu testen. Sowohl im Modell der kompletten medialen Meniskektomie wie auch der vorderen Kreuzbanddurchtrennung untersuchten wir das Cartilage Oligomeric Matrix Protein (COMP). Zwar ist die Funktion dieses Moleküls weiterhin unzureichend bekannt, aber es ist aufgrund einer höheren Menge im Knorpel ein potentieller Marker für Serumuntersuchungen, die ein wichtiger Fortschritt in Diagnostik und Therapie der Osteoarthritis sind. Methodik: Als Modell dienten die einseitige komplette mediale Meniskektomie des Kaninchens mittels Arthrotomie bzw. die vordere Kreuzbanddurchtrennung. Jeweils zu den Zeitpunkten 2, 4, 8 und 12 Wochen nach der Operation wurden im jeweiligen Tiermodell je 8 Kaninchen untersucht. Der makroskopische Befund der operierten und nichtoperierten Seite wurde mittels modifizierter Outerbridge-Skala und mittels des Lokalisationsschemas der International Cartilage Repair Society (ICRS) erhoben. Mikroskopisch wurde jeweils der Gelenkknorpel in der Hämatoxylin-Eosin- und der Safranin O-Färbung untersucht. In der Synovialflüssigkeit der Kniegelenke der operierten und kontralateralen Seite wurde COMP mittels Enzymimmunoassay bestimmt. Zudem wurden Serumanalysen mittels Enzymimmunoassay vorgenommen. Die statistische Analyse erfolgte mittels Wilcoxon-Test (SPSS, Chicago, Ill). Die Tierversuche waren von der Ethikommission der Universität und vom Regierungspräsidium genehmigt. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die operierten Kniegelenke hatten zu allen Zeitpunkten nach kompletter medialer Meniskektomie und nach vorderer Kreuzbanddurchtrennung erhöhte Scorewerte im Vergleich mit der nichtoperierten Seite. Auch histologisch waren erhöhte Scores in beiden Tiermodellen nachweisbar. Bei Vergleich der operierten mit der kontralateralen, nichtoperierten Seite wurde nach der kompletten medialen Meniskektomie 2 Wochen nach der Operation COMP im operierten Kniegelenk signifikant erhöht gemessen. Im vordere Kreuzbanddurchtrennungsmodell war COMP zu allen Zeitpunkten erhöht. Allerdings war COMP im Serum in keinem der beiden Modelle im Verlauf signifikant erhöht. Mit den Untersuchungen wurde gezeigt, dass Cartilage Cartilage Oligomeric Matrix Protein beim Kaninchen sowohl in der Synovialflüssigkeit wie im Serum nachweisbar ist. Diese beiden Tiermodelle sind gut geeignet, Aspekte des Krankheitsprozesses zu imitieren. Die Bestimmung von COMP zur Verlaufsbeurteilung während des osteoarthritischen Prozesses erscheint in mindestens einem der beiden Kaninchenmodelle geeignet. Die speziell auch beim Einsatz am Menschen vorzuziehende Form der Bestimmung im Serum gab allerdings keine Werte, die für die Verlaufsbeurteilung hilfreich sind. Die Ergebnisse haben eine klare Relevanz für die Erforschung beim Menschen

Biochemisches Monitoring nach Meniskektomie

Fragestellung Die Schädigung des Kollagennetzwerks ist ein frühes Ereignis der Arthrose (OA). Wir untersuchten ein Kollagen Typ II -Neoepitop (CTX) in der Synovialflüssigkeit (SF) nach kompletter medialer Meniskektomie (ME). Methoden 32 NZW-Kaninchen hatten eine ME des rechten Kniegelenks. Kontrolle: 11 shamoperierte, 8 unoperierte Kaninchen. Die ME-Kaninchen wurden nach 2 (n = 8), 4 (n = 8) , 8 (n = 8) und 12 (n = 8) Wochen getötet, SF-lavagen beider Kniegelenke durchgeführt. Der ELISA misst ein Kollagen Typ II - Neoepitop, das nach Spaltung der C-telopeptide cross-linking Domaine entsteht. Makroskopisch: Grading beider Kniegelenke mit einem 9 Felder-Schema: Einzelflächen und Gesamtsummen von Tibia, Femur (jeweils medial und lateral) und Patella Histologisch: Grading mit H&E und Safranin O Schnitten (u.a. Proteoglykangehalt, Matrixstruktur, Zellularität, Tidemark und Osteophyten) Statistik: Wilcoxon - und Mann - Whitney U Test. Ergebnisse Makroskopisch: signifikante Veränderungen von medialer Tibia und Femur ab 2 Wochen nach ME, im Vergleich mit Gegenseite und mit nichtoperierten Kaninchen. Histologisch: beginnende OA zu allen Zeitpunkten. ME Knie: CTX Werte in der SF deutlich erhöht, zum kontralateralen Knie für 2, 4, 8 und 12 Wochen signifikant. Nichtoperierte Tiere: keine Unterschiede linkes vs. rechtes Knie, im Vergleich zur ME zu allen Zeitpunkten signifikant niedriger. Schlussfolgerungen Knorpelmarker sind Parameter der OA. Die Metalloproteinasen 1, 8 und 13 erzeugen ein Kollagen Typ II - Neoepitop, das zum Monitoring der arthrotischen Veränderungen geeignet erscheint

Generative technologies for model animation in the TopCased platform

International audienceDomain Specific Modeling Languages (DSML) are more and more used to handle high level concepts, and thus bring complex software development under control. The increasingly recurring definition of new languages raises the problem of the definition of support tools such as editor, simulator, compiler, etc. In this paper we propose generative technologies that have been designed to ease the development of model animation tools inside the TopCased platform. These tools rely on the automatically generated graphical editors of TopCased and provide additional generators for building model animator graphical interface. We also rely on an architecture for executable metamodel (i.e., the TopCased model execution metamodeling pattern) to bind the behavioral semantics of the modeling language. These tools were designed in a pragmatic manner by abstracting the various model animators that had been hand-coded in the TopCased project, and then validated by refactoring these animators

Using NMF for analyzing war logs

We investigate a semi-automated identification of technical problems occurred by armed forces weapon systems during mission of war. The proposed methodology is based on a semantic analysis of textual information in reports from soldiers (war logs). Latent semantic indexing (LSI) with non-negative matrix factorization (NMF) as technique from multivariate analysis and linear algebra is used to extract hidden semantic textual patterns from the reports. NMF factorizes the term-by-war log matrix - that consists of weighted term frequencies into two non-negative matrices. This enables natural parts-based representation of the report information and it leads to an easy evaluation by human experts because human brain also uses parts-based representation. For an improved research and technology planning, the identified technical problems are a valuable source of information. A case study extracts technical problems from military logs of the Afghanistan war. Results are compared to a manual analysis written by journalists of 'Der Spiegel'

PT-symmetric models in curved manifolds

We consider the Laplace-Beltrami operator in tubular neighbourhoods of curves on two-dimensional Riemannian manifolds, subject to non-Hermitian parity and time preserving boundary conditions. We are interested in the interplay between the geometry and spectrum. After introducing a suitable Hilbert space framework in the general situation, which enables us to realize the Laplace-Beltrami operator as an m-sectorial operator, we focus on solvable models defined on manifolds of constant curvature. In some situations, notably for non-Hermitian Robin-type boundary conditions, we are able to prove either the reality of the spectrum or the existence of complex conjugate pairs of eigenvalues, and establish similarity of the non-Hermitian m-sectorial operators to normal or self-adjoint operators. The study is illustrated by numerical computations.Comment: 37 pages, PDFLaTeX with 11 figure

Geometry-controlled kinetics

It has long been appreciated that transport properties can control reaction kinetics. This effect can be characterized by the time it takes a diffusing molecule to reach a target -- the first-passage time (FPT). Although essential to quantify the kinetics of reactions on all time scales, determining the FPT distribution was deemed so far intractable. Here, we calculate analytically this FPT distribution and show that transport processes as various as regular diffusion, anomalous diffusion, diffusion in disordered media and in fractals fall into the same universality classes. Beyond this theoretical aspect, this result changes the views on standard reaction kinetics. More precisely, we argue that geometry can become a key parameter so far ignored in this context, and introduce the concept of "geometry-controlled kinetics". These findings could help understand the crucial role of spatial organization of genes in transcription kinetics, and more generally the impact of geometry on diffusion-limited reactions.Comment: Submitted versio

Micro-pharmacokinetics: quantifying local drug concentration at live cell membranes

Fundamental equations for determining pharmacological parameters, such as the binding afnity of a ligand for its target receptor, assume a homogeneous distribution of ligand, with concentrations in the immediate vicinity of the receptor being the same as those in the bulk aqueous phase. It is, however, known that drugs are able to interact directly with the plasma membrane, potentially increasing local ligand concentrations around the receptor. We have previously reported an infuence of ligand-phospholipid interactions on ligand binding kinetics at the β2-adrenoceptor, which resulted in distinct “micro-pharmacokinetic” ligand profles. Here, we directly quantifed the local concentration of BODIPY630/650-PEG8-S-propranolol (BY-propranolol), a fuorescent derivative of the classical β-blocker propranolol, at various distances above membranes of single living cells using fuorescence correlation spectroscopy. We show for the frst time a signifcantly increased ligand concentration immediatel adjacent to the cell membrane compared to the bulk aqueous phase. We further show a clear role of both the cell membrane and the β2-adrenoceptor in determining high local BY-propranolol concentrations at the cell surface. These data suggest that the true binding afnity of BY-propranolol for the β2-adrenoceptor is likely far lower than previously reported and highlights the critical importance of understanding the “micro-pharmacokinetic” profles of ligands for membrane-associated proteins

The energy calibration of LEP in the 1993 scan

This report summarizes the procedure for providing the absolute energy calibration of the LEP beams during the energy scan in 1993. The average beam energy around the LEP ring was measured in 25 calibrations with the resonant depolarization technique. The time variation of this average beam energy is well described by a model of the accelerator based on monitored quantities. The absolute calibration of the centre of mass energies of the off-peak points is determined with a precision of 2 parts in 10(5) resulting in a systematic error on the Z-mass of about 1.4 MeV and on the Z-width of about 1.5 MeV