Functional roles of the chemokine CCL17 in skin and brain immunity

The chemokines CCL17 and CCL22 represent ligands of CCR4 and are mainly produced by dendritic cells (DCs) and macrophages (Mφs) in the immune system. CCL17 was found to promote various inflammatory and allergic diseases, whereas CCL22 has more often been associated with an immunosuppressive environment. These differential functions are reflected by preferential recruitment of distinct subsets of immune cells to sites of inflammation. Whereas CCL17 induces chemotaxis of effector T cells and facilitates T cell-DC interactions, CCL22 appears to be involved in the recruitment of regulatory T cells. In addition, CCL22 induces a more rapid desensitization and internalization of CCR4 than CCL17, implying biased agonism of CCL17 and CCL22. In this thesis, newly generated CCL17/22-double-deficient (CCL17E/E/22-/-) mice were used to further explore the differential function of CCL17 and CCL22. In agreement with previous reports in the literature, CCR4-deficient mice displayed an exaggerated contact hypersensitivity (CHS) response. In contrast, CCL17E/E/22-/- and CCL17-single deficient (CCL17E/E) mice were protected from CHS. Thus, the opposing phenotypes of CCR4KO- versus CCL17E/E mice cannot be explained by residual CCL22 signaling in CCL17E/E mice. Furthermore, intravital microscopy (IVM) and flow cytometry were performed to characterize CCL17+ cells in the skin of CCL17-EGFP reporter (CCL17E/+) mice in a wild-type (WT) and GM-CSF-deficient background. Whereas expression of CCL17 in skin DCs was GM-CSF-dependent, transcription of CCL17 in skin Mφs occurred independently of GM-CSF. In line, two distinct CCL17+ cell types could be identified in the skin by IVM as judged by their motility: a population of sessile CCL17+ cells in close proximity to dermal blood vessels, presumably representing perivascular Mφs, and a migratory cell population resembling DCs in the interstitium. To develop novel strategies for treatment of contact allergy, two RNA aptamers were validated in vitro and in vivo for their capability to neutralize CCL17. The two aptamers effectively inhibited the directed migration of the CCR4+ lymphoma line BW5147.3 towards CCL17 in a dose-dependent manner. In the CHS model, systemic application of either one of the aptamers significantly prevented the ear swelling response and reduced T cell infiltration into the ears. These experiments provide proof-of-principle that CCL17-specific aptamers may potentially be used therapeutically in humans to treat allergies and perhaps other inflammatory diseases. In the second part of the thesis, the expression and function of CCL17 in the murine brain was investigated. CCL17/EGFP+ neurons were primarily detected in in a subset of hippocampal CA1 neurons, whereas only few cortical neurons stained positive for CCL17/EGFP. The basal Ccl17 expression in hippocampal neurons strongly increased by peripheral challenge with lipopolysaccharide (LPS) in a tumor necrosis factor (TNF) dependent manner. In addition, Ccl22 was also detected in the hippocampus, but its LPS-dependent upregulation required GM-CSF. Analysis of brains from CCL17E/E mice revealed a diminished microglia density in the hippocampus under homeostatic and inflammatory conditions. A combination of confocal microscopy and computer-assisted morphological analyses demonstrated that microglia from naïve CCL17E/E mice displayed a reduced cellular volume and a more polarized process tree compared to WT controls. Furthermore, overall branching, cell surface area and total tree length of microglia from naïve CCL17E/E mice were similar to that of microglia from LPS-treated WT mice. In addition, electrophysiological recordings of acute slices from naïve WT and CCL17E/E mice indicated a downmodulation of basal synaptic transmission at CA3-CA1 Schaffer collaterals through CCL17. In conclusion, the work presented in this thesis identifies CCL17 as a homeostatic and inducible neuromodulatory chemokine which affects the abundance and morphologic appearance of microglia as well as synaptic transmission in the hippocampus.Funktionen des Chemokins CCL17 im Immunsystem der Haut und des Gehirns Die Chemokine CCL17 und CCL22 sind Liganden von CCR4 und werden hauptsächlich von dendritischen Zellen (DCs) und Makrophagen produziert. Für CCL17 wurde gezeigt, dass es verschiedene entzündliche und allergische Erkrankungen fördert. Im Gegensatz dazu, wird CCL22 eher mit einer immunsuppressiven Wirkung assoziiert. Diese gegenläufigen Funktionen spiegeln sich ganz besonders in der Fähigkeit wider, nur bestimmte Immunzellen zu Entzündungsherden zu rekrutieren. Während CCL17 die Chemotaxis von Effektor-T-Zellen induziert und eine Interaktion von T-Zellen und DCs erleichtert, wird CCL22 hauptsächlich mit der Rekrutierung regulatorischer T-Zellen, z.B. in das Tumormikromilieu, in Verbindung gebracht. Im Vergleich zu CCL17 führt CCL22 außerdem zu einer schnelleren Desensibilisierung und Internalisierung von CCR4, was eine gewisse funktionelle Selektivität (engl. biased agonism) von CCL17 und CCL22 für CCR4 impliziert. In der vorliegenden Arbeit wurden neu generierte CCL17/22-doppelt defiziente Mäuse (CCL17E/E/22-/-) dazu verwendet, die differentielle Funktion von CCL17 und CCL22 weitergehend zu untersuchen. Interessanterweise entwickelten CCL17E/E/22-/- Mäuse genau wie CCL17-defiziente (CCL17E/E) Mäuse eine deutlich reduzierte Kontakthypersensitivitäts-(CHS)-Reaktion im Vergleich zu wildtypischen (WT) Kontrollmäusen, während CCR4-/- Mäuse eine verstärkte allergische Reaktion ausbildeten. Somit konnte gezeigt werden, dass der schon bekannte Unterschied zwischen CCR4-/- und CCL17E/E-Mäusen im CHS Modell nicht durch die in CCL17E/E Mäusen verbleibende Wirkung von CCL22 erklärt werden kann. Darüber hinaus wurden intravitale Mikroskopie (IVM) und Durchflusszytometrie angewandt, um CCL17-positive Zellen in der Haut von CCL17-EGFP Reporter (CCL17E/+) Mäusen in der An- bzw. Abwesenheit von GM-CSF zu charakterisieren. Hier konnte eine GM-CSF-abhängige Expression von CCL17 in DCs der Haut gezeigt werden, wohingegen die Regulation von CCL17 in Makrophagen unabhängig von GM-CSF war. Ferner konnten mittels IVM zwei verschiedene CCL17-positive Zelltypen in der Haut nachgewiesen werden. Neben einer sessilen CCL17-positiven Zellpopulation, welche in der Nähe von dermalen Blutgefäßen lokalisiert war und möglicherweise zu den perivaskulären Makrophagen gehört, wurde eine zweite, durch das Interstitium wandernde CCL17-positive Zellpopulation beobachtet , bei der es sich wahrscheinlich um DCs handelt. Um neue Möglichkeiten zur Behandlung von Allergien zu entwickeln, wurden zwei neuartige RNA-Aptamere auf ihre Fähigkeit hin getestet, CCL17 in vitro und in vivo zu neutralisieren. Mithilfe eines Zell-Migrationstests konnte gezeigt werden, dass beide Aptamere die gerichtete Migration der CCR4+-Lymphom-Zelllinie BW5147.3 entlang eines CCL17-Gradienten dosisabhängig hemmen. Außerdem konnte in Aptamer-behandelten WT Mäusen eine deutlich reduzierte T-Zell-Infiltration und eine verringerte Ohrschwellung gemessen werden. Des Weiteren konnte in Inhibitionsexperimenten gezeigt werden, dass CCL17 eine vielversprechende Zielstruktur zur Behandlung von allergischen und möglicherweise auch anderen entzündlichen Krankheiten darstellt. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Expression und Funktion von CCL17 im murinen Gehirn untersucht. CCL17-exprimierende Neuronen konnten vor allem in der hippocampalen CA1 Region identifiziert werden, während im Kortex nur wenige CCL17-produzierende Neuronen nachgewiesen wurden. Systemische Gabe von Lipopolysaccharid (LPS) führte zu einer stark erhöhten Expression von Ccl17 und Ccl22 im Hippocampus. Interessanterweise war die LPS-induzierte Expression von Ccl17 abhängig von lokal produziertem Tumornekrosefaktor (TNF), während GM-CSF die Expression von Ccl22 regulierte. Eine genaue Untersuchung der Gehirne von LPS-behandelten CCL17E/E- und WT-Mäusen und entsprechenden Kontrolltieren ergab eine stark reduzierte Anzahl von Mikroglia in Hippocampi von CCL17E/E Mäusen. Des Weiteren konnte mittels konfokaler Mikroskopie und einer computergestützten morphologischen Analyse gezeigt werden, dass Mikroglia in naiven CCL17E/E Mäusen, im Vergleich zu WT Mäusen, ein deutlich reduziertes Zellvolumen und einen stärker polarisierten Prozessbaum aufweisen. Außerdem ähnelten die Gesamtverzweigung (engl. ramification), die Zelloberfläche und die Gesamtbaumlänge der Mikroglia von naiven CCL17E/E-Mäusen denen der Mikroglia von LPS-behandelten WT-Mäusen. Des Weiteren wiesen elektrophysiologische Messungen an akuten Gehirnschnitten aus naiven WT- und CCL17E/E-Mäusen darauf hin, dass CCL17 die basale synaptische Übertragung zwischen den Schaffer-Kollateralen der CA3-CA1 Region reprimiert. Damit konnte CCL17 erstmalig als ein neues, homöostatisches und induzierbares neuromodulatorisches Chemokin identifiziert werden, welches sowohl die Häufigkeit und Morphologie von Mikroglia als auch die synaptische Übertragung im Hippocampus beeinflusst

Klimarandbedingungen in der hygrothermischen Bauteilsimulation. Ein Beitrag zur Modellierung von kurzwelliger und langwelliger Strahlung sowie Schlagregen

Nachhaltige Architektur erfordert neue Bauformen, innovative Konstruktionen und die Verwendung neuartiger Baumaterialien. Zur Abschätzung des Risikos von feuchtebedingten Schäden finden Programme der hygrothermischen Bauteilsimulation Anwendung. Bei der Entwicklung solcher Simulationsprogramme spielt die korrekte Modellierung der Klimarandbedingungen eine entscheidende Rolle. Beim Übergang von der kurzwelligen horizontalen Strahlungsstromdichte auf die kurzwellige Strahlungsstromdichte eines beliebigen Bauteils müssen Himmelsrichtung der Flächennormalen und die Neigung des Bauteils zum Ausschluss von Eigenverschattung berücksichtigt werden. Das dargestellte integrale Modell erlaubt die Berechnung und Programmierung in einem hygrothermischen Simulationsprogramm. Für den Fall, dass nur Messwerte der globalen Strahlungsstromdichte zur Verfügung stehen, können die direkten und diffusen Anteile mithilfe geeigneter Modelle mit einer sehr guten Genauigkeit berechnet werden. Zur Berechnung der langwelligen Strahlungsbilanz eines Bauteils stehen nur selten jene Klimaparameter zur Verfügung, mit denen die atmosphärische langwellige Strahlungsflussdichte analytisch bestimmt werden kann, weshalb semi-empirische Modelle Anwendung finden müssen. Die langwellige Ausstrahlung der Atmosphäre kann mithilfe von bodennaher Lufttemperatur und Luftfeuchte sowie zweier Bedeckungsgrad-Indizes berechnet werden, welche die langwelligen Strahlungseigenschaften der Atmosphäre auf der Basis der vorhandenen kurzwelligen Strahlungsstromdichten beschreiben. Damit wird erstmals ein umfassendes Modell für die langwellige Strahlungsbilanz vorgelegt, welches alle Möglichkeiten der Datenverfügbarkeit berücksichtigt. Die Berechnung der Schlagregenstromdichte auf ein Bauteil kann mit den meisten vorliegenden semi-empirischen Modellen nur sehr ungenau erfolgen. Andere Verfahren, wie z.B. CFD-Simulationen, kommen wegen des beträchtlichen Aufwands meist nicht in Frage. Das bislang einzige vorliegende umfassende validierte semi-empirische Modell von Blocken kann durch die Berücksichtigung der mesoklimatischen Verhältnisse in seiner Genauigkeit verbessert werden.Sustainable architecture requires new building design, innovative constructions and the use of newly developed building materials. In order to determine the risk of moisture-related damages, computer programs for hygrothermal building part simulation are being used. If one develops such a simulation program, correct modelling of climatic boundary conditions plays an important role. When calculating the shortwave solar radiation flux density at an arbitrary building part on the basis of the shortwave solar radiation flux density on the horizontal surface, one must take into consideration the orientation and the inclination of the building part in order to preclude self-shading. The presented integral model allows the calculation and the programming in a hygrothermal simulation program. If only measured values of global radiation flux density are available, direct and diffuse parts can be determined very precisely by means of validated models. When calculating the longwave radiation balance on a building part, the needed values for the correct determination of atmospheric longwave radiation are hardly available. That’s why semi-empirical models will be applied. The longwave radiation flux density of the atmosphere can be determined on the basis of near-ground temperature and relative humidity and two cloud cover indices, which describe the longwave irradiative properties of the atmosphere by means of available shortwave radiation flux densities. Therewith, firstly an integral model is being presented in order to determine longwave radiation balance, which considers all possibilities of data availability. Most models for determination of driving rain load work with very bad accuracy. Other methods such as computational fluid dynamics (CFD) are not possible for hygrothermal building part simulations because of the huge effort. The only fully validated semi-empirical model by Blocken can be improved, if meso-climatic boundary conditions are taken into consideration

Jahresbericht 1997/98 und 1. Halbjahr 1999 Abteilung Kommunikation und Datenverarbeitung

Bericht der Abteilung Kommunikation und Datenverarbeitung des FZR über ihre Tätigkeit in den Jahren 1997, 1998 und im 1. Halbjahr 199

Barrier –free Traveling : Analysis of „Tourismfor All“in Germany Using the Example of Eckernförde

Die vorliegende Bachelorarbeit behandelt das Thema „Barrierefreies Reisen“ in Deutschland. Barrierefreiheit ist in der Gesellschaft nicht mehr wegzudenken, da sie allen Menschen nützt, für einige notwendig ist und zunehmend immer mehr Personen auf sie zwingend angewiesen sind. Viele touristische Anbieter haben noch nicht erkannt, wie wichtig es ist, ihre Angebote barrierefrei zu gestalten. In dieser Arbeit wird deshalb die Bedeutung des barrierefreien Tourismus dargestellt. Das barrierefreie touristische Angebot wird am Beispiel der Stadt Eckernförde analysiert und bewertet. Touristische Leistungsträger müssen die Notwendigkeit von Barrierefreiheit im Tourismus erkennen, um zukünftig bessere Chancen am Markt zu haben und vor allem um Menschen mit Mobilitätseinschränkung gleichberechtigte Bedingungen zu bieten

Bibliotheksarbeit in schwierigen Zeiten: Alternative Finanzierungsinstrumente

In den derzeit schwierigen, von Sparmaßnahmen und Etatkürzungen geprägten Zeiten sind Bibliotheken gefordert, selbst etwas zur Verbesserung ihrer Situation beizutragen. Dafür stehen verschiedenste Finanzierungsformen zur Verfügung. In dieser Arbeit werden in einzelnen abgeschlossenen Kapiteln die alternativen Finanzierungsinstrumente Lobbyarbeit, Kooperationen, Projektförderung und Crowdfunding zunächst beschrieben und dann auf Bibliotheken adaptiert. Beispiele aus dem deutschen Bibliotheksbereich verdeutlichen ihre praktische Umsetzung. In Reflexionskapiteln werden die Relevanz und Eignung der Instrumente für den Einsatz in Bibliotheken separat beurteilt und anschließend in einen Gesamtzusammenhang gestellt. Die Ergebnisse sollen der Aktualisierung der Homepage www.spareninbibliotheken.de dienen, die 2005 im Rahmen eines Seminars an der Hochschule der Medien Stuttgart entstand.In view of these financially precarious times, characterised by cuts in public expenditure, libraries are faced with the challenge to make contributions themselves to improve their situation. For this purpose, a variety of financing forms are available. In this thesis, four alternative financing instruments, namely lobbying, cooperation, project funding and crowdfunding, are described in separate chapters and subsequently adapted to libraries. Examples taken from a number of German libraries explain their practical implementation. Relevance and usability of each of the instruments for the application in libraries are evaluated in reflecting chapters and afterwards ranked in an overall context. The results are meant to update the website www.spareninbibliotheken.de, which was generated in 2005 in the course of a seminar at the Hochschule der Medien in Stuttgart

Jahresbericht 1999/2000 Abteilung Kommunikation und Datenverarbeitung, FZR-324

Bericht über Dienste und Weiterentwicklung der IT-Infrastruktur des FZR im Zeitraum 1999 bis 2000 in den Tätigkeitsbereichen Zentrale Server, Datennetz und Benutzerservice

A Dual Nanosensor Approach to Determine the Cytosolic Concentration of ATP in Astrocytes

Adenosine triphosphate (ATP) is the central energy carrier of all cells and knowledge on the dynamics of the concentration of ATP ([ATP]) provides important insights into the energetic state of a cell. Several genetically encoded fluorescent nanosensors for ATP were developed, which allow following the cytosolic [ATP] at high spatial and temporal resolution using fluorescence microscopy. However, to calibrate the fluorescent signal to [ATP] has remained challenging. To estimate basal cytosolic [ATP] ([ATP] ([ATP0) in astrocytes, we here took advantage of two ATP nanosensors of the ATeam-family (ATeam1.03; ATeam1.03YEMK) with different affinities for ATP. Altering [ATP] by external stimuli resulted in characteristic pairs of signal changes of both nanosensors, which depend on [ATP]0. Using this dual nanosensor strategy and epifluorescence microscopy, [ATP]0 was estimated to be around 1.5 mM in primary cultures of cortical astrocytes from mice. Furthermore, in astrocytes in acutely isolated cortical slices from mice expressing both nanosensors after stereotactic injection of AAV-vectors, 2-photon microscopy revealed [ATP]0 of 0.7 mM to 1.3 mM. Finally, the change in [ATP] induced in the cytosol of cultured cortical astrocytes by application of azide, glutamate, and an increased extracellular concentration of KC were calculated as 0.50 mM, 0.16 mM, and 0.07 mM, respectively. In summary, the dual nanosensor approach adds another option for determining the concentration of [ATP] to the increasing toolbox of fluorescent nanosensors for metabolites. This approach can also be applied to other metabolites when two sensors with different binding properties are available

Tau, XMAP215/Msps and Eb1 co-operate interdependently to regulate microtubule polymerisation and bundle formation in axons

The formation and maintenance of microtubules requires their polymerisation, but little is known about how this polymerisation is regulated in cells. Focussing on the essential microtubule bundles in axons of Drosophila and Xenopus neurons, we show that the plus-end scaffold Eb1, the polymerase XMAP215/Msps and the lattice-binder Tau co-operate interdependently to promote microtubule polymerisation and bundle organisation during axon development and maintenance. Eb1 and XMAP215/Msps promote each other's localisation at polymerising microtubule plus-ends. Tau outcompetes Eb1-binding along microtubule lattices, thus preventing depletion of Eb1 tip pools. The three factors genetically interact and show shared mutant phenotypes: reductions in axon growth, comet sizes, comet numbers and comet velocities, as well as prominent deterioration of parallel microtubule bundles into disorganised curled conformations. This microtubule curling is caused by Eb1 plus-end depletion which impairs spectraplakin-mediated guidance of extending microtubules into parallel bundles. Our demonstration that Eb1, XMAP215/Msps and Tau co-operate during the regulation of microtubule polymerisation and bundle organisation, offers new conceptual explanations for developmental and degenerative axon pathologies

Simulation based Development of Industrial PERC Cell Production beyond 20.5% Efficiency

AbstractIn this work we present our approach to realize an industrial process that allows cell efficiencies up to and above 21%. Based on a loss analysis we systematically investigate the feasible options to improve the efficiency with device simulations and production experiments. Subsequently we perform sensitivity analyses particularly for various silicon wafer materials to ensure stable process capability. Our best prototype process with optimized front and rear side passivation and enhanced laser contact patterning has demonstrated a maximum efficiency of 20.9% with a very high VOC of 670mV on high-lifetime mono material. We were able to assemble 60-cell based modules with more than 305Wp