Vergleichende Untersuchungen zu frühen Wirt-Pathogen-Interaktionen bei akuter und subklinischer Mastitis des Rindes

Die Mastitis des Rindes ist die wirtschaftlich bedeutendste Einzeltiererkrankung in der Milchwirtschaft. Staphylococcus aureus (S. aureus) und Escherichia coli (E. coli) zählen zu den wichtigsten Mastitiserregern, die jedoch zumeist sehr unterschiedliche Krankheitsbilder hervorrufen. So verursacht E. coli hauptsächlich transiente, akute klinische Mastitiden, während S. aureus als bedeutendster Verursacher chronischer bis subklinischer Mastitiden mit persistierendem Verlauf angesehen wird. In den letzten Jahrzehnten wurde die Pathophysiologie der entzündeten Milchdrüse eingehend wissenschaftlich bearbeitet. Frühe Zeitpunkte einer intramammären Infek-tion, zu denen die Pathogene zwar bereits erkannt wurden, aber noch keine klinischen Symptomen in Erscheinung getreten sind, wurden bislang in vivo noch nicht untersucht. Zu den ersten wirtsseitigen Ereignissen nach dem Eindringen und Erkennen der Patho-gene zählen Veränderungen in der Abundanz von mRNA-Transkripten immun-relevanter Gene. Vertreter dieser differentiell exprimierten Gene gehören z.B. zu den Zytokinen, Chemokinen und antimikrobiellen Peptiden. Diese sollen es dem Wirt ermöglichen, eine adäquate Immunantwort zu initiieren, welche als entscheidend für den klinischen Verlauf der Erkrankung gilt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Tiermodell zur Simulation der ersten 3 h nach dem Eindringen der Pathogene E. coli und S. aureus in das Euter etabliert. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der Untersuchung von Expressionsänderungen ausgewählter Kandidatengene nach unterschiedlich langer Erregerexposition (1-3 h) in verschiedenen Kompartimenten der Milchdrüse. Dabei wurden die Lokalisationen Zitzenzisterne (ZZ), Drüsenzisterne (DZ) und das ventrale Euterparenchym (EU) näher untersucht. Großes Augenmerk lag auf einer strengen Standardisierung der Versuchs-tiere, um die Vergleichbarkeit der erzielten Ergebnisse sicherzustellen. Der Versuch umfasste 12 erstlaktierende Kühe der Rasse Holstein-Friesian mit makelloser Allgemein- und Eutergesundheit und einer Zellzahl < 50.000/ml Milch in allen 4 Eutervierteln. Bei den Tieren wurden 3 Euterviertel jeweils sequentiell über einen Zeitraum von 1, 2 und 3 h entweder mit 5*106 CFU E. coli1303 (n = 6) oder S. aureus1027 (n = 6) intrazisternal inokuliert. Ein Kontrollviertel blieb unbehandelt und diente der Ermittlung von Basisexpressionswerten. Mit Hilfe der unterschiedlich lange inokulierten Viertel konnte ein zeitlicher Verlauf der Expressionsänderungen ausgewählter Kandidatengene extrapoliert werden. Wie erwartet traten innerhalb des dreistündigen Versuchszeitraumes keinerlei klinische Effekte bei den Versuchstieren auf. Die innere Körpertemperatur, der Leukozytengehalt im Blut, der SCC und verschiedene Milchinhaltsstoffe erfuhren keine Veränderungen, die auf die Pathogen-Exposition zurückzuführen waren. Durch wiederholte Unter-suchung von Milchproben im Versuchsverlauf wurde die bakterielle Vermehrung analysiert. Hierbei konnte eine Vervielfachung von E. coli um durchschnittlich das 30-fache festgestellt werden, wohingegen sich S. aureus innerhalb der ersten 3 h p. inoc. vergleichsweise schwach vermehrte (durchschnittlich 1,8-fach). Die beiden im Tiermodell verwendeten Bakterienstämme wurden parallel in vitro in Milch und in Nährmedium kultiviert, um deren Wachstum und Adaptationsfähigeit zu untersuchen. E. coli erreichte nach 14-stündiger Inkubation in Milch ein Maximum von 1,2*109 ± 2,5*108 CFU/ml (MW ± SD), während S. aureus mit 5,3*108 ± 8,9*108 CFU/ml (MW ± SD) eine deutlich schwächere und heterogenere Vermehrung zeigte. Im Anschluss an diese Vorinkubation in Vollmilch wurde untersucht, ob sich die Pathogene an das spezifische Wachstumsmedium Milch anpassen konnten. Nach Umsetzen in frische Vollmilch zeigten die Pathogene jedoch kein verbessertes und beschleunigtes Wachstum im Vergleich zu in standardisiertem Medium vorkultivierten Bakterien. Um die Vergleichbarkeit mit früheren Experimenten sicherzustellen, wurden E. coli und S. aureus deshalb mit Nährmedium für die in vivo-Versuche präpariert. Drei Stunden nach Inokulation des ersten Euterviertels wurden die Tiere getötet und Gewebeproben innerhalb von 20 min aus den drei zu untersuchenden Lokalisationen (ZZ, DZ, EU) der einzelnen Euterviertel gewonnen. Die Proben wurden unmittelbar nach Entnahme in Stickstoff schockgefroren und bis zur Aufarbeitung bei -80°C tiefgefroren. Im Rahmen weiterer Untersuchungen fand dann die mRNA-Extraktion sowie die Analyse der Transkript-Abundanzen entzündungsrelevanter Kandidatengene (IL6, TNF, CXCL8, CCL20, S100A9, LAP, LCN2, MX2 und CYP1A1) mittels qRT-PCR statt. Die Auswahl geeigneter Gene erfolgte sowohl anhand eines orientierenden Vorversuchs in vivo als auch anhand bekannter, in vergleichbaren in vitro-Experimenten regulierten Genen der Milchdrüsenepithelzelle. Es konnte gezeigt werden, dass die Expressionsänderungen nach Kontakt mit E. coli deutlich stärker und homogener ausfielen als nach Kontakt mit S. aureus. Bereits nach 1-stündiger Erregerexposition konnten signifikante Steigerungen der mRNA-Expression einiger Gene verzeichnet werden. Dies galt vor allem für die Chemokine CCL20 und CXCL8 sowohl nach Exposition mit E. coli, als auch mit S. aureus. Für die Zytokine IL6 und TNF konnte eine rasche mRNA-Expressionssteigerung nach 1-stündiger intramammärer Inokulation von E. coli nachgewiesen werden, während eine Regulation im Euter mit S. aureus inokulierter Tiere erst nach 2 h und vergleichsweise schwächer eintrat. Die antibakteriell wirkenden Faktoren S100A9 und LAP waren den Chemo-kinen und Zytokinen zeitlich nachgeschaltet, wurden aber nur nach Exposition mit E. coli deutlich hochreguliert. Im Gegensatz zu in vitro-Untersuchungen mit Milch-drüsenepithelzellen konnte für die Gene LCN2, MX2 und CYP1A1 keine nennenswerte Regulation nach Inokulation mit E. coli und S. aureus festgestellt werden. Des Weiteren fiel auf, dass die untersuchten Kandidatengene invariant stärker in ZZ und DZ heraufreguliert wurden, als im EU. Meist ähnelten sich ZZ und DZ in Stärke und Verlauf der Expressionsänderung. Im ventralen Euterparenchym dagegen konnte nach Inokulation von E. coli nur für die Gene IL6, TNF, CXCL8 und S100A9 eine vergleichsweise schwache, aber statistisch signifikante Steigerung der mRNA-Expression aufgezeigt werden. Nach Inokulation mit S. aureus konnte in dieser Lokalisation keine Hochregulation der untersuchten Kandidatengene festgestellt werden. Das in dieser Arbeit etablierte Tiermodell zeigt erstmalig in vivo die frühe patho-genspezifische und kompartimentabhängige Regulation immunrelevanter Gene im Eutergewebe der Milchkuh auf. Es bietet damit eine gute Basis für holistische Ansätze zur Untersuchung sehr früher Ereignisse bei der Wirt-Pathogen-Interaktion. Mittelfristig soll hiermit aufgeklärt werden, welche wirts- und pathogenseitigen Mechanismen zur Entstehung akuter und chronischer Mastitiden führen und welche Faktoren persistente Infektionen der Milchdrüse fördern oder verhindern. Detaillierte Kenntnisse über solche frühen Ereignisse ebnen den Weg, Ansätze für eine verbesserte Mastitis-Diagnostik, -Prophylaxe und -Therapie bei der bovinen Mastitis zu finden

Individual Differences and Contribution Sequences in Threshold Public Goods

Following the notion that organizations often face public good dilemmas when collective action is needed, we use a real-time provision-point mechanism to experimentally explore the process of achieving cooperative equilibria. Specifically, besides exploring group outcomes, we identify individual antecedents for the timing of the contribution to the public good. In addition, we study the role of different situational factors for sustaining high rates of cooperation: information about others' actions and the number of individuals necessary for public good provision. We find that contribution and implementation rates are relatively high, with only a moderate decline over time, and that social value orientation as well as several personality traits help to explain the observed contribution sequences

Early transcriptional events in the udder and teat after intra-mammary Escherichia coli and Staphylococcus aureus challenge

Intra-mammary bacterial infections can result in harmful clinical mastitis or subclinical mastitis with persistent infections. Research during the last decades closely examined the pathophysiology of inflamed udders. Initial events after pathogen perception but before the onset of mastitis have not been examined invivo. The objective of this study was to develop a mastitis model in cows by monitoring initial transcriptional pathogen-specific host response before clinical signs occur. We applied a short-term infection model to analyse transcripts encoding chemokines, cytokines and antimicrobial molecules in the teat cistern (TC) and lobulo-alveolar parenchyma (LP) up to 3h after challenge with E. and Staphylococcus aureus. Both pathogens elicited an immune reaction by 1h after challenge. Escherichia coli induced all analysed factors (CCL20, CXCL8, TNF, IL6, IL12B, IL10, LAP, S100A9);however, S. aureus failed to induce IL12B, IL10, LAP and S100A9 expression. The E. coli-induced up-regulation was 25-105 times greater than that after S. aureus challenge. Almost all the responses were restricted to the TC. The short-term mastitis model demonstrates that a divergent pathogen-specific response is generated during the first h. It confirms that the first transcripts are generated in the TC prior to a response in the LP

Ex Vivo Drug Testing in Patient-derived Papillary Renal Cancer Cells Reveals EGFR and the BCL2 Family as Therapeutic Targets

BACKGROUND Immune checkpoint inhibitors and antiangiogenic agents are used for first-line treatment of advanced papillary renal cell carcinoma (pRCC) but pRCC response rates to these therapies are low. OBJECTIVE To generate and characterise a functional ex vivo model to identify novel treatment options in advanced pRCC. DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS We established patient-derived cell cultures (PDCs) from seven pRCC samples from patients and characterised them via genomic analysis and drug profiling. OUTCOME MEASUREMENTS AND STATISTICAL ANALYSIS Comprehensive molecular characterisation in terms of copy number analysis and whole-exome sequencing confirmed the concordance of pRCC PDCs with the original tumours. We evaluated their sensitivity to novel drugs by generating drug scores for each PDC. RESULTS AND LIMITATIONS PDCs confirmed pRCC-specific copy number variations such as gains in chromosomes 7, 16, and 17. Whole-exome sequencing revealed that PDCs retained mutations in pRCC-specific driver genes. We performed drug screening with 526 novel and oncological compounds. Whereas exposure to conventional drugs showed low efficacy, the results highlighted EGFR and BCL2 family inhibition as the most effective targets in our pRCC PDCs. CONCLUSIONS High-throughput drug testing on newly established pRCC PDCs revealed that inhibition of EGFR and BCL2 family members could be a therapeutic strategy in pRCC. PATIENT SUMMARY We used a new approach to generate patient-derived cells from a specific type of kidney cancer. We showed that these cells have the same genetic background as the original tumour and can be used as models to study novel treatment options for this type of kidney cancer

General anesthesia versus conscious sedation in mechanical thrombectomy

BACKGROUND AND PURPOSE Anesthesia regimen in patients undergoing mechanical thrombectomy (MT) is still an unresolved issue. METHODS We compared the effect of anesthesia regimen using data from the German Stroke Registry-Endovascular Treatment (GSR-ET) between June 2015 and December 2019. Degree of disability was rated by the modified Rankin Scale (mRS), and good outcome was defined as mRS 0-2. Successful reperfusion was assumed when the modified thrombolysis in cerebral infarction scale was 2b-3. RESULTS Out of 6,635 patients, 67.1% (n=4,453) patients underwent general anesthesia (GA), 24.9% (n=1,650) conscious sedation (CS), and 3.3% (n=219) conversion from CS to GA. Rate of successful reperfusion was similar across all three groups (83.0% vs. 84.2% vs. 82.6%, P=0.149). Compared to the CA-group, the GA-group had a delay from admission to groin (71.0 minutes vs. 61.0 minutes, P\textless0.001), but a comparable interval from groin to flow restoration (41.0 minutes vs. 39.0 minutes). The CS-group had the lowest rate of periprocedural complications (15.0% vs. 21.0% vs. 28.3%, P\textless0.001). The CS-group was more likely to have a good outcome at follow-up (42.1% vs. 34.2% vs. 33.5%, P\textless0.001) and a lower mortality rate (23.4% vs. 34.2% vs. 26.0%, P\textless0.001). In multivariable analysis, GA was associated with reduced achievement of good functional outcome (odds ratio OR, 0.82; 95{\%} confidence interval CI, 0.71 to 0.94; P=0.004) and increased mortality (OR, 1.42; 95{\%} CI, 1.23 to 1.64; P{\textless}0.001). Subgroup analysis for anterior circulation strokes (n=5,808) showed comparable results. CONCLUSIONS We provide further evidence that CS during MT has advantages over GA in terms of complications, time intervals, and functional outcome

A mammalian cell based FACS-panning platform for the selection of HIV-1 envelopes for vaccine development

An increasing number of broadly neutralizing monoclonal antibodies (bnMAb) against the HIV-1 envelope (Env) protein has been discovered recently. Despite this progress, vaccination efforts with the aim to re-elicit bnMAbs that provide protective immunity have failed so far. Herein, we describe the development of a mammalian cell based FACS-panning method in which bnMAbs are used as tools to select surface-exposed envelope variants according to their binding affinity. For that purpose, an HIV-1 derived lentiviral vector was developed to infect HEK293T cells at low multiplicity of infection (MOI) in order to link Env phenotype and genotype. For proof of principle, a gp145 Env model-library was established in which the complete V3 domain was substituted by five strain specific V3 loop sequences with known binding affinities to nMAb 447-52D, respectively. Env genes were recovered from selected cells by PCR, subcloned into a lentiviral vector (i) to determine and quantify the enrichment nMAb binders and (ii) to generate a new batch of transduction competent particles. After 2 selection cycles the Env variant with highest affinity was enriched 20-fold and represented 80% of the remaining Env population. Exploiting the recently described bnMAbs, this procedure might prove useful in selecting Env proteins from large Env libraries with the potential to elicit bnMAbs when used as vaccine candidates

Der Einfluss von Geschlecht und Identitätsstatus auf Aspekte der Identität und Intimität in Emerging Adulthood

Die vorliegende Masterarbeit ging der Frage nach, welchen Einfluss Geschlecht und Identitätsstatus auf verschiedene Aspekte der Identität und Intimität in Emerging Adulthood ausüben. Mittels Online-Fragebogen wurden dazu globale Dimensionen der Identitätsentwicklung, die Identitätsexploration in der spezifischen Domäne Liebe und Partnerschaft, bereits gesammelte sexuelle Erfahrungen, die generelle Bereitschaft für sexuelle Exploration in Form von Geschlechtsverkehr sowie die Selbstoffenbarung in einer Partnerschaft erhoben. Die Stichprobe umfasst insgesamt 700 Emerging Adults (367 Frauen und 333 Männer) im Alter von 18 bis 29 Jahren, die zum Zeitpunkt der Datenerhebung studierten. Während sich in den globalen Dimensionen der Identitätsentwicklung Frauen und Männer nicht bedeutsam voneinander unterscheiden, weisen weibliche Emerging Adults in der Identitätsexploration der Domäne Liebe und Partnerschaft signifikant höhere Werte auf. Hinsichtlich der sexuellen Erfahrungen, die im ungebundenen Kontext stattfanden (z.B. mit einer unbekannten Person/kurzen Bekanntschaft), konnten keine signifikanten Geschlechtsunterschiede ermittelt werden. Da mehr Männer als Frauen in der vorliegenden Untersuchung noch nie eine Beziehung geführt haben, gaben mehr weibliche Emerging Adults sexuelle Erfahrungen mit einem festen Partner/einer festen Partnerin an. Außerdem berichten Frauen von mehr gleichgeschlechtlichen sexuellen Erfahrungen. Eine höhere Bereitschaft für ungebundenen Geschlechtsverkehr kann bei den männlichen Emerging Adults festgestellt werden. Frauen gaben eine höhere Bereitschaft für Geschlechtsverkehr mit einem festen Partner/einer festen Partnerin sowie mit einer Person des gleichen Geschlechts an. Wird die Selbstoffenbarung in einer Partnerschaft betrachtet, weisen Frauen signifikant höhere Werte auf als Männer. Für die meisten der in der vorliegenden Masterarbeit ermittelten Identitätsstatus lassen sich bei Personen, die Single sind, verglichen mit Personen, die eine Beziehung führen, deutlich höhere Werte in der Identitätsexploration der Domäne Liebe und Partnerschaft feststellen. Im Identitätsstatus Moratorium weisen diese beiden Beziehungsstatusgruppen hingegen eine sehr ähnlich ausgeprägte Identitätsexploration im Bereich Liebe und Partnerschaft auf. Bezüglich der generellen Bereitschaft für Geschlechtsverkehr konnten keine signifikanten Unterschiede in Abhängigkeit von Identitätsstatus ermittelt werden. In Hinblick auf die Selbstoffenbarung in einer Partnerschaft konnten bei Personen mit Identitätsstatus Übernommene Identität signifikant höhere Werte als bei Personen mit Status Moratorium festgestellt werden

Cancer Sample Biobanking at the Next Level: Combining Tissue With Living Cell Repositories to Promote Precision Medicine

Biorespositories of formalin-fixed and paraffin-embedded (FFPE) or fresh frozen human tissues from malignant diseases generated as integral part of the diagnostic workup in many pathology departments have been pivotal resources for translational cancer studies. However, such tissue biobanks have traditionally contained only non-viable specimens and thus cannot enable functional assays for the discovery and validation of therapeutic targets or the assessment of drug responses and resistance to treatment. To overcome these limitations, we have developed a next-generation comprehensive biobanking platform that includes the generation of patient-derived in vitro cell models from colorectal, pancreatic and kidney cancers among others. As such patient-derived cell (PDC) models retain important features of the original human tumors, they have emerged as relevant tools for more dynamic clinical and experimental analyses of cancer. Here, we describe details of the complex processes of acquisition and processing of patient-derived samples, propagation, annotation, characterization and distribution of resulting cell models and emphasize the requirements of quality assurance, organizational considerations and investment into resources. Taken together, we show how clinical tissue collections can be taken to the next level thus promising major new opportunities for understanding and treating cancer in the context of precision medicine

Psychological distress longitudinally mediates the effect of vertigo symptoms on vertigo-related handicap

Objective: Vertigo symptoms can lead to more or less vertigo-related handicap. This longitudinal study investigated whether depression, anxiety, and/or somatization mediate the relationship between vertigo symptoms and vertigo-related handicap. Methods: N = 111 patients with vertigo/dizziness provided complete data on the following measures: Vertigo symptoms at baseline, depression at 6-month follow-up, anxiety at 6-month follow-up, somatization at 6 month follow-up, and vertigo handicap at 12-month follow-up. Mediation analyses with bootstrapping were performed to investigate the mediating role of anxiety, depression, and somatization in the relationship between vertigo symptoms and vertigo-related handicap. Results: When the mediating role of anxiety, depression, and somatization was evaluated separately from each other in single mediation models, the effect vertigo symptoms at baseline exerted on vertigo-related handicap at 12-month follow-up was significantly mediated by depression at 6-month follow-up (p < 0.05), by anxiety at 6-month follow-up (p < 0.05), as well as by somatization at 6-month follow-up (p < 0.05). When statistically controlling for the other mediators in amultiple mediator model, only depression at 6-month follow-up mediated the effect of vertigo symptoms at baseline on vertigo-related handicap at 12-month follow-up (p <0.05). Conclusion: Psychological distress is an important mechanism in the process how vertigo symptoms lead to vertigo -related handicap. (C) 2016 Elsevier Inc. All rights reserved

Carnitine Alkyl Ester Bromides as Novel Biosourced Ionic Liquids, Cationic Hydrotropes and Surfactants

Hypothesis: In contrast to anionic and nonionic amphiphilic substances, bio-based cationic ones are very rare. Cationic amphiphiles are mostly based on quaternary ammonium, pyridinium or imidazolium groups that are either badly biodegradable or have toxic residues even after degradation. In the search for green alternatives to cationic hydrotropes and amphiphiles, natural L-carnitine could be a promising candidate for a cationic headgroup. Experiments: By esterification of carnitine in one step and with low cost, cationic molecules with alkyl chain length of n = 2-14 could be obtained. Their thermal properties, aggregation behaviour and cytotoxicity were determined. Hydrophobic compounds were solubilized in their aqueous solutions and the PIT slope method was applied to determine a relative hydrophilicity. Findings: It was found that some pure carnitine ester bromides were liquid at room temperature and thus can be classified as ionic liquids. They are highly water-soluble, and in aqueous solutions, they showed hydrotrope or surfactant behaviour depending on their alkyl chain length. Their high hydrotropic efficiency was demonstrated by solubilizing Disperse Red 13, while also biomolecules, like vanillin, could be dissolved in reasonable amounts. In all tests, they performed at least as good as the tested reference substances, while showing similar cytotoxicity towards human skin keratinocytes, thus demonstrating their potential as green functional amphiphilic molecules of positive charge. (C) 2017 Elsevier Inc. All rights reserved