GROUND REACTION FORCES IN NORDIC WALKING AND WALKING

Nordic Walking as an established endurance sports showed a higher cardiovascular load compared to normal walking caused by the additional use of poles (Butts et al. 1995; Rodgers et al. 1995; Jordan et al. 2001). There is still a lack of knowledge regarding the joint load. A reduction up to 30% based on the use of poles is often described but the evidence is missing. The objective of the given study was to examine the load on lower limbs using biomechanical parameters comparing walking [W] and nordic walking[NW]

CHANGES IN POSTURAL CONTROL AND PROPRIOCEPTIVE CAPABILITIES AFTER KUNG FU TRAINING PROGRAM IN LOW BACK PAIN PATIENTS

Low Back pain is often associated with reduced kinesthetic perception of the lower back and may result in early annuity or incapacitation for work. Special low back training programs can improve kinesthetic capabilities of low back pain patients. The effect of Kung Fu training has not been previously shown to be of benefit to sensorimotor control. Thirty-five volunteers (31.2 ± 6.3 years) were divided into two groups: Kung Fu exercise group (test group; with low back pain; n=23; training 2.9 ±2.3 h/week), control group (with low back pain; n=12; 34.1 ±4.2 years; training 0.25 ±0.8 h/week). During an active reproduction test, subjects performed the following trunk positions in random order: flexion [A (0°-20'), lateral flexion [B (0°-20')]. Using a 3D-ultrasound motion analysis system the repositioning error was calculated from the given target position to the subject perceived target position. Furthermore postural balance on a force plate and isometric force of back muscles were measured before and after an 8 week training period inclUding 16 training sessions. The results showed a decreasing repositioning error after the training period for the Kung Fu training group, in addition to an improvement in postural balance, whereas no significant changes in isometric strength could be demonstrated

Acute physical exercise improves shifting in adolescents at school: evidence for a dopaminergic contribution

The executive function of shifting between mental sets demands cognitive flexibility. Based on evidence that physical exercise fostered cognition, we tested whether acute physical exercise can improve shifting in an unselected sample of adolescents. Genetic polymorphisms were analyzed to gain more insight into possibly contributing neurophysiological processes. We examined 297 students aged between 13 and 17 years in their schools. Physical exercise was manipulated by an intense incremental exercise condition using bicycle ergometers and a control condition which involved watching an infotainment cartoon while sitting calm. The order of conditions was counterbalanced between participants. Shifting was assessed by a switching task after both conditions. Acute intense physical exercise significantly improved shifting as indicated by reduced switch costs. Exercise-induced performance gains in switch costs were predicted by a single nucleotide polymorphism (SNP) targeting the Dopamine Transporter (DAT1/SLCA6A3) gene suggesting that the brain dopamine system contributed to the effect. The results demonstrate the potential of acute physical exercise to improve cognitive flexibility in adolescents. The field conditions of the present approach suggest applications in schools

Proteomic Changes of Tissue-Tolerable Plasma Treated Airway Epithelial Cells and Their Relation to Wound Healing

Background. The worldwide increasing number of patients suffering from nonhealing wounds requires the development of new safe strategies for wound repair. Recent studies suggest the possibility of nonthermal (cold) plasma application for the acceleration of wound closure. Methods. An in vitro wound healing model with upper airway S9 epithelial cells was established to determine the macroscopically optimal dosage of tissue-tolerable plasma (TTP) for wound regeneration, while a 2D-difference gel electrophoresis (2D-DIGE) approach was used to quantify the proteomic changes in a hypothesis-free manner and to evaluate the balance of beneficial and adverse effects due to TTP application. Results. Plasma doses from 30 s up to 360 s were tested in relation to wound closure after 24 h, 48 h, 72 h, 96 h, and 120 h, in which lower doses (30, 60, and 120 s) resulted in dose-dependent improved wound healing rate compared to untreated cells. Thereby, the 120 s dose caused significantly the best wound healing properties after 96 and 120 h. The proteome analysis combined with IPA revealed that a lot of affected stress adaptation responses are linked to oxidative stress response emphasizing oxidative stress as a possible key event in the regeneration process of epithelial cells as well as in the adaptation to plasma exposure. Further cellular and molecular functions like proliferation and apoptosis were significantly up- or downregulated by all TTP treatments but mostly by the 120 s dose. Conclusions. For the first time, we were able to show plasma effects on cellular adaptation of upper airway epithelial S9 cells improving wound healing. This is of particular interest for plasma application, for example, in the surgery field of otorhinolaryngology or internal medicine

Proteomic Changes of Tissue-Tolerable Plasma Treated Airway Epithelial Cells and Their Relation to Wound Healing

Background. The worldwide increasing number of patients suffering from nonhealing wounds requires the development of new safe strategies for wound repair. Recent studies suggest the possibility of nonthermal (cold) plasma application for the acceleration of wound closure. Methods. An in vitro wound healing model with upper airway S9 epithelial cells was established to determine the macroscopically optimal dosage of tissue-tolerable plasma (TTP) for wound regeneration, while a 2D-difference gel electrophoresis (2D-DIGE) approach was used to quantify the proteomic changes in a hypothesis-free manner and to evaluate the balance of beneficial and adverse effects due to TTP application. Results. Plasma doses from 30 s up to 360 s were tested in relation to wound closure after 24 h, 48 h, 72 h, 96 h, and 120 h, in which lower doses (30, 60, and 120 s) resulted in dose-dependent improved wound healing rate compared to untreated cells. Thereby, the 120 s dose caused significantly the best wound healing properties after 96 and 120 h. The proteome analysis combined with IPA revealed that a lot of affected stress adaptation responses are linked to oxidative stress response emphasizing oxidative stress as a possible key event in the regeneration process of epithelial cells as well as in the adaptation to plasma exposure. Further cellular and molecular functions like proliferation and apoptosis were significantly up- or downregulated by all TTP treatments but mostly by the 120 s dose. Conclusions. For the first time, we were able to show plasma effects on cellular adaptation of upper airway epithelial S9 cells improving wound healing. This is of particular interest for plasma application, for example, in the surgery field of otorhinolaryngology or internal medicine

An explanation for a universality of transition temperatures in families of copper oxide superconductors

A remarkable mystery of the copper oxide high-transition-temperature (Tc) superconductors is the dependence of Tc on the number of CuO2 layers, n, in the unit cell of a crystal. In a given family of these superconductors, Tc rises with the number of layers, reaching a peak at n=3, and then declines: the result is a bell-shaped curve. Despite the ubiquity of this phenomenon, it is still poorly understood and attention has instead been mainly focused on the properties of a single CuO2 plane. Here we show that the quantum tunnelling of Cooper pairs between the layers simply and naturally explains the experimental results, when combined with the recently quantified charge imbalance of the layers and the latest notion of a competing order nucleated by this charge imbalance that suppresses superconductivity. We calculate the bell-shaped curve and show that, if materials can be engineered so as to minimize the charge imbalance as n increases, Tc can be raised further.Comment: 15 pages, 3 figures. The version published in Natur

COVID-19 pandemic: Lessons for spatial development

Background and aims of this position paper: Since the COVID-19 pandemic began, it has become ever clearer that it poses an enormous challenge for society. The lockdown imposed on large parts of public life, which hit all social groups and institutions relatively abruptly with a wide range of impacts, as well as the measures adopted subsequently have resulted in radical changes in our living conditions. In some cases, the crisis has acted as an accelerator of trends affecting processes that were already ongoing: the digitalisation of communications and educational processes, the growth in working from home and mobile working arrangements, the expansion of online retail, changes in travel behaviour (in favour of cars and bicycles), and the establishment of regional service networks. At the same time, there has been a braking effect on sectors such as long-distance travel, global trade, trade fairs and cultural events, as well as on progress towards gender equality in the division of labour for household responsibilities and childcare. Socio-spatial, infrastructural, economic and ecological effects are becoming increasingly apparent. For those involved in spatial development and spatial planning, urgent questions arise not only about the weaknesses that have become apparent in our spatial uses in terms of infrastructure and public service provision, the economy and ecology, and in our ways of life in terms of housing and the supply of goods and services, but also about what opportunities have emerged for sustainable and self-determined lifestyles. What conclusions for anticipatory and preventive planning can be drawn from these (provisional) findings? Using a critical, multidisciplinary and integrative examination of the spatially-relevant effects of the COVID-19 pandemic, this paper establishes connections between the crisis management of today and crisis preparedness concepts for potential future pandemics. Building on that, it proposes corresponding recommended actions. These actions relate not only to insights for medium-term space-related crisis management but also to conclusions on long-term strategic challenges for spatial development in view of pandemics to be expected in the future. For this position paper, the 'Pandemic and Spatial Development' Ad hoc Working Group at the ARL - Academy for Territorial Development in the Leibniz Association has compiled interdisciplinary perspectives from spatial development and spatial planning, public health services, epidemiology, economics and social sciences, and has condensed them into transdisciplinary recommendations for action. These recommendations are directed at the various action levels for spatial development and spatial planning

Arzneimittelrückstände in Trinkwasser und Gewässern. Endbericht zum TA-Projekt

Vor dem Hintergrund eines stetig steigenden Verbrauchs von Arzneimitteln gibt der Bericht einen Überblick über den Wissensstand zu Mengen, Qualitäten und Wirkungen der Mikroverunreinigungen auf Mensch und Umwelt. Es werden Vorschläge zur Vermeidung der Verunreinigungen zusammengetragen und Wissenslücken und mögliche Handlungsstrategien zur Verringerung der Risiken durch Arzneimittelrückstände im Wasser aufgezeigt. Geboten wird eine Übersicht dazu, welche Human- und Tierarzneimittel in welchen Quantitäten in Deutschland verwendet werden und nach aktuellem Kenntnisstand ihrer Menge oder ihrer Wirkung nach in human- und ökotoxikologischer Hinsicht relevant sind. Zudem wird der Zielkonflikt zwischen individuellen Ansprüchen auf Heilung durch Medikamente einerseits und den potenziellen Risiken von Arzneimittelrückständen für die allgemeine Gesundheit und Umwelt andererseits analysiert. Weil das Eintreten negativer Effekte unsicher ist, wird diskutiert, welche Anhaltspunkte und Hilfestellung das Vorsorgeprinzip bei der Bewältigung dieser Konflikte leisten kann. Systematisch werden Überlegungen zu technischen Maßnahmen und regulatorischen Strategien zur Verringerung der Risiken von Arzneimittelrückständen in Gewässern vorgestellt, darunter die derzeit intensiv diskutierte vierte Reinigungsstufe von Kläranlagen, die Mikroverunreinigungen zu großen Teilen aus Abwässern entfernen kann. Stärker an der Quelle der Verunreinigung setzen regulatorische Maßnahmen an, z. B. im Zusammenhang mit dem Prozess der Arzneimittelzulassung, oder Informationsmaßnahmen, die bei Verbraucherinnen und Verbrauchern, Ärzteschaft und Apotheken ein Problembewusstsein zu schaffen versuchen. Diskutiert wird, wie die verschiedenen Maßnahmenoptionen sinnvoll miteinander kombiniert und in eine umfassende Strategie eingebettet werden können und welche Rolle bei der Strategiefindung, -entscheidung und -umsetzung den verschiedenen staatlichen und privaten gesellschaftlichen Akteuren zukommt. Inhalt Zusammenfassung 9 1 Einleitung 17 2 Mengenanalyse und Trends von Pharmakarückständen in Gewässern in Deutschland 25 2.1 Verbrauchsmengen von Human- und Tierarzneimitteln 25 2.1.1 Humanarzneimittel 26 2.1.2 Tierarzneimittel 35 2.2 Die Eintragswege der Arzneistoffe in Oberflächengewässer und ins Grundwasser 41 2.2.1 Haupteintragspfade von Arzneimittelrückständen in Gewässer 42 2.2.2 Humanarzneimittel 43 2.2.3 Tierarzneimittel 45 2.3 Nachweise von Arzneimitteln in Trinkwasser und Gewässern 45 2.3.1 Humanarzneimittel 46 2.3.2 Tierarzneimittel 50 2.4 Fazit 51 3 Auswirkungen von Arzneimittelrückständen auf Gesundheit und Umwelt 53 3.1 Methodische Ansätze zur Vorhersage und Bewertung potenziell negativer Auswirkungen 54 3.1.1 Grundbegriffe der Toxikologie 54 3.1.2 Das PEC/PNEC-Risikobewertungskonzept 57 3.1.3 Methoden zur Bewertung von Kombinationswirkungen 60 3.2 Auswirkungen von Arzneimittelrückständen auf die menschliche Gesundheit 63 3.2.1 Akute Gesundheitsgefährdungen durch Trinkwasser 63 3.2.2 Langzeit- und Niedrigdosiswirkungen 65 3.2.3 Antibiotika und Antibiotikaresistenzen 66 3.2.4 Hormonelle Wirkungen 68 3.2.5 Schäden der Erbsubstanz oder von Embryonen durch Zytostatika 70 3.2.6 Neurotoxische Wirkungen 71 3.2.7 Kombinationswirkungen 72 3.3 Auswirkungen von Arzneimittelrückständen auf die Umwelt 73 3.3.1 Akute Wirkungen 74 3.3.2 Langzeit- und Niedrigdosiswirkungen 76 3.3.3 Hormonelle Wirkungen 77 3.3.4 Neurotoxische Wirkungen 78 3.3.5 Umweltwirkungen von Zytostatika 79 3.3.6 Kombinationswirkungen 80 3.4 Fazit 82 4 Das Vorsorgeprinzip: gesellschaftliche Zielkonflikte zwischen Gesundheit, Tierwohl und Umweltschutz 85 4.1 Das Vorsorgeprinzip 86 4.1.1 Handeln unter Unsicherheit und Nichtwissen 86 4.1.2 Vorsorgeprinzip, Nichtwissen und Evidenz 89 4.1.3 Die Verankerung des Vorsorgeprinzips im Recht 90 4.1.4 Schlussfolgerungen für das Problem der Arzneimittelrückstände in Trinkwasser und Gewässern – Strategien zur Beschaffung von Informationen 92 4.2 Relevante Schutzgüter 94 4.2.1 Menschliche Gesundheit 95 4.2.2 Tiergesundheit 95 4.2.3 Umwelt 96 4.2.4 Trinkwasser 97 4.2.5 Konflikte zwischen Schutzgütern 98 4.3 Der rechtliche Rahmen für die Zulassung und das Inverkehrbringen von Medikamenten 99 4.3.1 Bewertung und Berücksichtigung von Umweltrisiken – Humanarzneimittel 99 4.3.2 Bewertung und Berücksichtigung von Umweltrisiken – Tierarzneimittel 102 4.3.3 Regelungen im Gewässer-, Grund- und Trinkwasserschutz 105 4.4 Arzneimittelrückstände im Wasser im medialen Diskurs 107 4.4.1 Entwicklung und Ton der Berichterstattung 109 4.4.2 Inhalte der Berichterstattung 110 4.5 Fazit 114 5 Maßnahmen zur Verringerung der Risiken durch Arzneimittelrückstände im Wasser 117 5.1 Vorgehen bei der Beschreibung und der vergleichenden Bewertung der Maßnahmen 117 5.2 Maßnahmen in der Wasserwirtschaft 120 5.2.1 W1: Verbesserte kommunale Abwasserbehandlung durch eine vierte Reinigungsstufe 121 5.2.2 W2: Dezentrale Behandlung von Abwässern aus Krankenhäusern und anderen Gesundheitseinrichtungen 130 5.2.3 W3: Vermeidung der Einleitung von Rückständen aus der Produktion von Arzneimitteln 133 5.2.4 W4: Regulierungen im Wasserrecht und verstärktes Monitoring von Arzneistoffen in Grundwasser und Gewässern 135 5.3 Maßnahmen im Gesundheitssystem 138 5.3.1 G1: a) Berücksichtigung von Umweltrisiken bei der Zulassung von Humanarzneimitteln und b) Erweiterung des Pharmakovigilanzsystems um ein umfassendes Umweltinformationssystem 138 5.3.2 G2: Green Pharmacy – umweltfreundlichere Arzneimittel 142 5.3.3 G3: Vermeidung von Arzneimittelbedarf durch Gesundheitsförderung und Prävention 144 5.3.4 G4: Sensibilisierung von Ärztinnen und Ärzten sowie Patientinnen und Patienten für die Umweltwirkungen von Arzneimittelrückständen 146 5.3.5 G5: Verschreibung angepasster Verbrauchsmengen 148 5.3.6 G6: Einführung eines Umweltklassifikationssystems für Arzneistoffe und Medikamente 150 5.3.7 G7: Einheitlich geregelte, klar kommunizierte und sichere Entsorgung von Altmedikamenten 153 5.3.8 G8: Sammlung von Röntgenkontrastmitteln in Urinsammelbehältern 155 5.4 Maßnahmen in Landwirtschaft und Tierhaltung 158 5.4.1 L1: Einführung eines Systems zur Bestimmung von Verbrauchsmengen 160 5.4.2 L2: Erweiterung des Pharmakovigilanzsystems für Tierarzneimittel um ein umfassendes Umweltinformationssystem 161 5.4.3 L3: Aus- und Weiterbildungsangebote sowie Informationskampagnen zu Umweltaspekten des Einsatzes von Tierarzneimitteln 162 5.4.4 L4: Weitere Maßnahmen zur Minderung der Einträge von Tierarzneimitteln und zur Entlastung der Umwelt 165 6 Strategien zur Verringerung der Risiken durch Arzneimittelrückstände 169 6.1 Vorsorgeprinzip und Handlungsbedarf – was ist heute schon zu tun? 170 6.2 Der Zusammenhang von Arzneimittelrückständen und weiteren Mikroverunreinigungen 172 6.3 Akteure der Maßnahmenumsetzung 173 6.3.1 Staatliche Akteure 173 6.3.2 Nichtstaatliche Akteure 175 6.4 Maßnahmenkombinationen zur Reduktion und Vorbeugung von Arzneistoffen in Trinkwasser, Grundwasser und Gewässern 175 6.5 Finanzierung einer Strategie gegen Arzneimittelrückstände und andere Mikroverunreinigungen im Wasser 180 6.6 Fazit 185 7 Literatur 187 7.1 In Auftrag gegebene Gutachten 187 7.2 Weitere Literatur 187 8 Anhang 207 8.1 Abbildungen 207 8.2 Tabellen 20

SARS-CoV-2-Pandemie: Was lernen wir daraus für die Raumentwicklung?

[Veranlassung und Ziele des Positionspapiers] Seit Beginn der "Corona-Krise"/SARS-CoV-2-Pandemie wird immer deutlicher, dass es sich hierbei um eine gesellschaftliche Herausforderung größten Ausmaßes handelt. Der sog. Lockdown weiter Teile des öffentlichen Lebens, der relativ unvermittelt alle sozialen Gruppen und Institutionen mit den unterschiedlichsten Konsequenzen traf, und die darauf aufbauenden Maßnahmen stellen eine radikale Veränderung unserer Lebensumstände dar. Die Krise ist zumindest in Teilen zu einem großen Trendverstärker für bereits ablaufende Prozesse geworden: bei der Digitalisierung von Kommunikations- und Lernprozessen, der Zunahme an Homeoffice/mobilem Arbeiten, der Ausweitung von Onlinehandel, Veränderungen im Mobilitätsverhalten (zugunsten Pkw und Fahrrad) und regionaler Vernetzung der Leistungserbringung. Gleichzeitig wurden Entwicklungen wie Fernreisen, globaler Handel, Messen und Kultur, aber auch eine geschlechtergerechtere Arbeitsteilung mit Blick auf Haushalt und Kinderbetreuung ausgebremst. Sozialräumliche, infrastrukturelle sowie ökonomische und ökologische Auswirkungen zeichnen sich offener ab. Es stellt sich für die Akteure der Raumentwicklung und Raumplanung dringlich die Frage, welche Schwächen unserer Raumnutzungen im Hinblick auf Infrastrukturen und Daseinsvorsorge, Ökonomie und Ökologie, unserer Lebensmodelle mit Wohnen und Versorgung - aber auch welche Chancen für nachhaltige und selbstbestimmte Lebensweisen - offensichtlich geworden sind. Was ergibt sich aus diesen (vorläufigen) Erkenntnissen für eine vorausschauende und vorsorgende Planung? Auf Grundlage einer kritischen, multidisziplinären und integrativen Betrachtung raumrelevanter Auswirkungen der Corona-Krise wird der Bogen geschlagen von der aktuellen Krisenbewältigung zur konzeptionellen Krisenvorsorge für mögliche künftig zu erwartende Pandemien. Darauf aufbauend werden entsprechende Handlungsempfehlungen formuliert. Sie beziehen sich nicht nur auf Erkenntnisse zum mittelfristigen raumbezogenen Krisenmanagement, sondern auch auf Aussagen zu langfristigen strategischen Herausforderungen der räumlichen Entwicklung angesichts zukünftig zu erwartender Pandemien. Der Ad-hoc-Arbeitskreis "Pandemie und Raumentwicklung" der ARL - Akademie für Raumentwicklung in der Leibniz-Gemeinschaft hat hierzu für dieses Positionspapier interdisziplinäre Perspektiven aus Raumentwicklung und Raumplanung, Öffentlichem Gesundheitsdienst (ÖGD), Epidemiologie/ Public Health und Ökonomie sowie Sozialwissenschaften zusammengetragen und zu transdisziplinären Handlungsempfehlungen verdichtet. Diese richten sich an die unterschiedlichen Handlungsebenen der Raumentwicklung und Raumplanung