Untersuchungen zur laserinduzierten Lithotripsie

Die laserinduzierte Lithotripsie ist eine endoskopische Methode zur Behandlung von Harnsteinleiden. Sie steht in direkter Konkurrenz zur extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie (ESWL) und der perkutanen Nephrolitholapaxie (PCNL). Bei der laserinduzierten Lithotripsie wird gepulstes Laserlicht über einen Lichtwellenleiter im Arbeitskanal eines Endoskops direkt auf den Harnstein geleitet und sorgt dort aufgrund photothermischer und mechanischer Effekte für die Zerkleinerung des Steines. Der Ho:YAG Laser (λ: 2.1 μm) gilt aufgrund der hohen Absorption dieser Wellenlänge in Wasser (α: 2.78 mm-1) und der guten Transmission der mittleren-Infrarotstrahlung in Low-OH Glasfasern als Goldstandard für diese Vorgehensweise in der Steintherapie. Die eingebrachte Laserenergie bewirkt aber auch eine Krafteinwirkung auf den Stein und umliegende Fragmente was zu einer Steinbewegung führt (Propulsion). Durch die Propulsion können zurückgestoßene Fragmente schwer auffindbar sein oder die Operation aufgrund zeitintensiven Nachführens des Endoskops erschweren. Dies kann einerseits zu einer erhöhten Rezidivrate durch Fragmentreste oder zu insgesamt längeren Operationszeit führen. Daher wurde ein modellhafter Aufbau zur Quantifizierung von Fragmentierungsraten und Propulsionseinflüssen durch Variation der Laserparameter (Energie pro Puls, Repetitionsrate und optische Pulslänge) bei der Ho:YAG laserinduzierten Lithotripsie entwickelt. Des Weiteren wurden die Fluoreszenzeigenschaften von humanen Nierensteinen mittels spektraler Fluoreszenzmikroskopie bei unterschiedlichen Anregungswellenlängen betrachtet, mit dem Ziel das Auffinden von Steinen und Fragmenten technisch zu vereinfachen. Zur Quantifizierung der Abtragsraten wurde ein Messaufbau konstruiert und im Rahmen von Untersuchungen systematisch verschiedene Laserparameter (Energie (E): 0.5 J/Puls - 2.5 J/Puls, Repetitionsraten (f): 10 Hz - 80 Hz, optische Pulsdauer (t) 0.3 ms - 4 ms an künstlichen Steinen (Bego, Mischverhältnis 15:4, Kantenlänge 5 mm) bewertet. Bei der Fragmentierung (Ablation) wurde insbesondere das sogenannte “Dusting” untersucht. Hierbei ist das Ziel den Stein aufgrund geschickt gewählter Laserparameter zu zerstäuben (Fragmente < 1 mm) und direkt mit den Spülstrom auszuwaschen. Die Untersuchung der Propulsion erfolgte mit einem Messaufbau, bestehend aus einem Plexiglasröhrchen mit einer konisch zulaufenden Innenbohrung (Ø: 8 mm), welches als Führung für den durch bodenseitige Laserapplikation nach oben beschleunigten künstlichen Stein dient. Aufgrund von Hydrodynamik und Schwerkraft wird der Stein in seine Ausgangsposition zurückgebracht. Diese Steinbewegung wird mit einer High-Speed-Kamera (1000 Bilder/s) aufgenommen und per Software in ein Bewegungsprofil umgewandelt. Durch Bestimmung der Steigung für jede der aufsteigenden Flanken, respektive der mittleren Geschwindigkeit in diesem Zeitintervall, kann eine Quantifizierung der Propulsion erreicht werden. Von Patienten stammende Harnsteine wurden mit einem Fluoreszenzmikroskop in vitro für die Anregungswellenlängen (400±5) nm, (450±10) nm und (550±5) nm auf ihre Fluoreszenz untersucht. Das remittierte Fluoreszenzlicht durchlief vor der spektralen Detektion je nach Anregungslicht verschiedene Langpassfilter (λ > 470 nm, λ > 520 nm, λ > 590 nm). Zusätzlich wurde in vivo die Fluoreszenzantwort zweier Nierensteine während einer OP bei grüner Anregung (λ = 500- 570 nm) im Spektralbereich oberhalb 610 nm mit einem Endoskopkamerasystem beobachtet. Die optischen Gewebeeigenschaften, Absorption und reduzierte Streuung, wurden am Schweinemodell (Leber, Lunge, Gehirn, Muskel) über ortsaufgelöste Remissions- und Ulbrichtkugelmessungen bestimmt. Die Bestimmung der optischen Eigenschaften von sezierten und homogenisierten Gewebeproben am Schweinemodell fokussierte sich auf die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse für diese beiden Präparationsmethoden. Neue Ho:YAG Lasersysteme mit vier Laserkavitäten bieten eine große Variation an Laserparametern: Repetitionsraten bis zu 100 Hz, Pulsenergien bis 6 J und Pulslängen von bis zu 4 ms. Durch die hohen eingebrachten mittleren optischen Leistungen (bis zu 120 W) können Kollateralschäden an umliegenden Geweben entweder durch direkten Laserbeschuss oder durch die Erhitzung des Gemisches aus Harn und Spülflüssigkeit kommen. Die durchgeführten Experimente zur Bestimmung der optischen Eigenschaften sind auch für Laserlicht den mittleren Infrarotbereich anwendbar, bilden die Basis für Untersuchungen zu möglichen Kollateralschäden bei medizinischen Laseranwendungen und können somit wichtige Anhaltspunkte für zukünftige technische Entwicklung von medizinischen Lasergeräten mit sich bringen

Reprogramming of M2-like macrophages by CD4+ T cells, transcription factor knockdown and miRNA transfection

Macrophages are a subset of myeloid cells showing phenotypic and functional plasticity. Tumor cells secrete chemokines which attract macrophages resulting in their accumulation within the tumor microenvironment. Depending on the environmental signals they receive, these tumor associated macrophages (TAMs) can differentiate into M1-like or M2-like TAMs with different phenotype and function. M1-like TAMs produce proinflammatory cytokines and display tumoricidal activity, whereas M2-like TAMs have an immunosuppressive phenotype typically associated with enhanced tumor growth. At later stages of tumor development, the majority of TAMs resemble the M2-like phenotype, thereby contributing to the establishment of an immunosuppressive tumor microenvironment. As M2-like TAMs are generally associated with poor prognosis in most tumor entities, they are considered as a suitable target for cancer therapy. In this study, we reprogrammed M2-like macrophages by cognate interaction with CD4+ T cells, transcription factor knockdown and miRNA transfection. Within the first part of the thesis, we demonstrate by comprehensive gene and protein expression analyses as well as functional assays that M2-like (IL-4 treated) peritoneal exudate cells (PECs) can be repolarized in vitro into immunostimulatory M1-like macrophages through cognate interaction with CD4+ T cells. Moreover, a MHC II (IAb) deficient, ovalbumin (OVA) expressing B16F10 clone (M2KO/OVA) was established to investigate the effect of adoptively transferred OVA specific CD4+ T cells on TAM polarization in a mouse model where MHC II restricted interaction between tumor cells and T cells is precluded. Adoptive transfer of CD4+ T cells into M2KO/OVA tumor bearing mice resulted in a decreased expression of the M2-associated protein CD206 and an increased expression of M1-associated genes (Il1b, Cd86, Cxcl10 and Nos2) in TAMs freshly isolated from M2KO/OVA tumors, pointing towards reprogramming of M2-like TAMs. In the second part of the project we combined transcription factor (TF) binding information with RNA expression profiles of in vitro polarized PECs and identified five transcription factors (CTCF, E2F1, MYC, PPARү and STAT6) involved in the induction and maintenance of the M2-like phenotype. siRNA mediated knockdown of these TFs in M2 polarized PECs induced the expression of M1-associated genes, whereas the expression of M2-associated genes was significantly reduced. In addition, the expression of proinflammatory cytokines (IL-1α, IL-6, MCP-1 and TNFα) was upregulated upon siRNA mediated TF knockdown, demonstrating a successful reprogramming of M2-like macrophages. In the third part of the project we were aiming at the identification of miRNAs involved in macrophage polarization. Therefore, we performed small RNA sequencing of in vitro polarized PECs, leading to the identification of 19 miRNAs which were differentially expressed between M1-like and M2-like macrophages. Based on their expression level and their expression fold changes, six miRNAs significantly upregulated in M1-like PECs were selected for subsequent validation. The expression analysis of M2-like and untreated PECs upon co-transfection of these miRNAs revealed enhanced expression levels of M1-associated genes and decreased expression levels of M2-associated genes, indicating a polarization towards the M1-like phenotype. Taken together, our results reveal new insights into the transcriptional, post-transcriptional and T cell mediated reprogramming of macrophages and might be useful for the identification of novel therapeutic targets to repolarize M2-like TAMs

Untersuchungen zur laserinduzierten Lithotripsie

Die laserinduzierte Lithotripsie ist eine endoskopische Methode zur Behandlung von Harnsteinleiden. Sie steht in direkter Konkurrenz zur extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie (ESWL) und der perkutanen Nephrolitholapaxie (PCNL). Bei der laserinduzierten Lithotripsie wird gepulstes Laserlicht über einen Lichtwellenleiter im Arbeitskanal eines Endoskops direkt auf den Harnstein geleitet und sorgt dort aufgrund photothermischer und mechanischer Effekte für die Zerkleinerung des Steines. Der Ho:YAG Laser (λ: 2.1 μm) gilt aufgrund der hohen Absorption dieser Wellenlänge in Wasser (α: 2.78 mm-1) und der guten Transmission der mittleren-Infrarotstrahlung in Low-OH Glasfasern als Goldstandard für diese Vorgehensweise in der Steintherapie. Die eingebrachte Laserenergie bewirkt aber auch eine Krafteinwirkung auf den Stein und umliegende Fragmente was zu einer Steinbewegung führt (Propulsion). Durch die Propulsion können zurückgestoßene Fragmente schwer auffindbar sein oder die Operation aufgrund zeitintensiven Nachführens des Endoskops erschweren. Dies kann einerseits zu einer erhöhten Rezidivrate durch Fragmentreste oder zu insgesamt längeren Operationszeit führen. Daher wurde ein modellhafter Aufbau zur Quantifizierung von Fragmentierungsraten und Propulsionseinflüssen durch Variation der Laserparameter (Energie pro Puls, Repetitionsrate und optische Pulslänge) bei der Ho:YAG laserinduzierten Lithotripsie entwickelt. Des Weiteren wurden die Fluoreszenzeigenschaften von humanen Nierensteinen mittels spektraler Fluoreszenzmikroskopie bei unterschiedlichen Anregungswellenlängen betrachtet, mit dem Ziel das Auffinden von Steinen und Fragmenten technisch zu vereinfachen. Zur Quantifizierung der Abtragsraten wurde ein Messaufbau konstruiert und im Rahmen von Untersuchungen systematisch verschiedene Laserparameter (Energie (E): 0.5 J/Puls - 2.5 J/Puls, Repetitionsraten (f): 10 Hz - 80 Hz, optische Pulsdauer (t) 0.3 ms - 4 ms an künstlichen Steinen (Bego, Mischverhältnis 15:4, Kantenlänge 5 mm) bewertet. Bei der Fragmentierung (Ablation) wurde insbesondere das sogenannte “Dusting” untersucht. Hierbei ist das Ziel den Stein aufgrund geschickt gewählter Laserparameter zu zerstäuben (Fragmente < 1 mm) und direkt mit den Spülstrom auszuwaschen. Die Untersuchung der Propulsion erfolgte mit einem Messaufbau, bestehend aus einem Plexiglasröhrchen mit einer konisch zulaufenden Innenbohrung (Ø: 8 mm), welches als Führung für den durch bodenseitige Laserapplikation nach oben beschleunigten künstlichen Stein dient. Aufgrund von Hydrodynamik und Schwerkraft wird der Stein in seine Ausgangsposition zurückgebracht. Diese Steinbewegung wird mit einer High-Speed-Kamera (1000 Bilder/s) aufgenommen und per Software in ein Bewegungsprofil umgewandelt. Durch Bestimmung der Steigung für jede der aufsteigenden Flanken, respektive der mittleren Geschwindigkeit in diesem Zeitintervall, kann eine Quantifizierung der Propulsion erreicht werden. Von Patienten stammende Harnsteine wurden mit einem Fluoreszenzmikroskop in vitro für die Anregungswellenlängen (400±5) nm, (450±10) nm und (550±5) nm auf ihre Fluoreszenz untersucht. Das remittierte Fluoreszenzlicht durchlief vor der spektralen Detektion je nach Anregungslicht verschiedene Langpassfilter (λ > 470 nm, λ > 520 nm, λ > 590 nm). Zusätzlich wurde in vivo die Fluoreszenzantwort zweier Nierensteine während einer OP bei grüner Anregung (λ = 500- 570 nm) im Spektralbereich oberhalb 610 nm mit einem Endoskopkamerasystem beobachtet. Die optischen Gewebeeigenschaften, Absorption und reduzierte Streuung, wurden am Schweinemodell (Leber, Lunge, Gehirn, Muskel) über ortsaufgelöste Remissions- und Ulbrichtkugelmessungen bestimmt. Die Bestimmung der optischen Eigenschaften von sezierten und homogenisierten Gewebeproben am Schweinemodell fokussierte sich auf die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse für diese beiden Präparationsmethoden. Neue Ho:YAG Lasersysteme mit vier Laserkavitäten bieten eine große Variation an Laserparametern: Repetitionsraten bis zu 100 Hz, Pulsenergien bis 6 J und Pulslängen von bis zu 4 ms. Durch die hohen eingebrachten mittleren optischen Leistungen (bis zu 120 W) können Kollateralschäden an umliegenden Geweben entweder durch direkten Laserbeschuss oder durch die Erhitzung des Gemisches aus Harn und Spülflüssigkeit kommen. Die durchgeführten Experimente zur Bestimmung der optischen Eigenschaften sind auch für Laserlicht den mittleren Infrarotbereich anwendbar, bilden die Basis für Untersuchungen zu möglichen Kollateralschäden bei medizinischen Laseranwendungen und können somit wichtige Anhaltspunkte für zukünftige technische Entwicklung von medizinischen Lasergeräten mit sich bringen

A brief history of education in Durham County in the eighteenth century with special reference to elementary education

Not availabl

Platte River Basin Study

Under the Western Water Policy Review Act of 1992 (P.L. 102-575, Title XXX), Congress directed the President to undertake a comprehensive review of Federal activities in the 19 Western States that directly or indirectly affect the allocation and use of water resources, whether surface or subsurface, and to submit a report of findings to the congressional committees having jurisdiction over Federal Water Programs

The cytotoxin of Pseudomonas aeruginosa:Cytotoxicity requires proteolytic activation

The primary structure of a cytotoxin from Pseudomonas aeruginosa was determined by sequencing of the structural gene. The cytotoxin (31,700 Mr) lacks an N-terminal signal sequence for bacterial secretion but contains a pentapeptide consensus sequence commonly found in prokaryotic proteins which function in a TonB-dependent manner. The cytotoxin gene has a [G + C]-content of 53.8% which is considerably lower than generally observed for genes from Pseudomonas aeruginosa. The cytotoxin gene was exclusively detected in strain 158 but not in three other clinical isolates, as determined by Southern and Northern hybridization. The latter technique revealed that the toxin is translated from monocistronic mRNA. The promoter of the cytotoxin is inactive in Escherichia coli. Upon site-directed modification of the 5'-noncoding region by the polymerase chain reaction the gene was expressed under control of the trc-promoter. The gene product obtained in Escherichia coli was nontoxic. Toxicity was induced by subsequent treatment with trypsin. [35S]methionine-labeled cytotoxin with high specific radioactivity was obtained by in vitro transcription/translation. Like [125I] labeled material from Pseudomonas aeruginosa this polypeptide bound to membrane preparations from Ehrlich ascites cells, as evidenced by sedimentation through a sucrose gradient at neutral pH

Economic Sustainability of Inner City Streets: A Collaborative Sustainable Asset Management Transportation System Model

The research team developed and created a sustainable asset management transportation system model, focusing on inner-city road conditions related to municipal asset allocation within three St. Louis, Missouri wards. To facilitate the research objectives, the team collaborated with Missouri constituents including the Missouri Department of Transportation (MoDOT), the City of St. Louis Street Department, local government officials, universities, and stakeholders. Selection criteria for roadways included roads, traffic, location, safety, utility, and demographics. A 45-block area was divided into six sections and roads were surveyed, photographed, and evaluated using The Transportation Engineers Association of Missouri’s Pavement Surface Evaluation and Rating (PASER). Necessary street repairs and costs of each repair were calculated using global mapping technology and historical cost data. Since aldermen decide street asset allocations, costs were allocated to each city ward district. These assessments, which were based on a technology-driven model, should assist in the construction of future financial models based on a need projection to dollars spent ratio per fiscal year. It is expected that this economic model will be implemented in the St. Louis Metropolitan Region and replicated by similar municipalities

Microglia-Astrocyte Communication in Alzheimer's Disease

Microglia and astrocytes are regarded as active participants in the central nervous system under various neuropathological conditions, including Alzheimer's disease (AD). Both microglia and astrocyte activation have been reported to occur with a spatially and temporarily distinct pattern. Acting as a double-edged sword, glia-mediated neuroinflammation may be both detrimental and beneficial to the brain. In a variety of neuropathologies, microglia are activated before astrocytes, which facilitates astrocyte activation. Yet reactive astrocytes can also prevent the activation of adjacent microglia in addition to helping them become activated. Studies describe changes in the genetic profile as well as cellular and molecular responses of these two types of glial cells that contribute to dysfunctional immune crosstalk in AD. In this paper, we construct current knowledge of microglia-astrocyte communication, highlighting the multifaceted functions of microglia and astrocytes and their role in AD. A thorough comprehension of microglia-astrocyte communication could hasten the creation of novel AD treatment approaches.</p