Formelle und informelle Lernsituationen aus Sicht österreichischer Studierender

Im Zentrum dieser Arbeit steht eine explorative Befragung von 770 Studierenden aus elf österreichischen Hochschulen zu den von ihnen als relevant erlebten Lernsituationen. Ziel ist es, formelle und informelle Lernsituationen und -kontexte von Studierenden zu identifizieren und diese miteinander in Beziehung zu setzen. Die Ergebnisse werden abschließend im Hinblick auf die Bedeutsamkeit für die Gestaltung von Lernsituationen in der Hochschule und den Einsatz medialer Lernumgebungen diskutiert. (DIPF/ Orig.

Untersuchungen zur inter- und intraindividuellen Variabilität der enzymatischen Funktion von Cytochrom P450 CYP2B6

Cytochrom P450 Enzyme stellen die wichtigsten am Arzneimittelmetabolismus beteiligten Enzyme in menschlicher Leber dar. Ihre Expression und Funktion kann von biologischen, genetischen und Umweltfaktoren abhängen. Der Einfluss dieser Parameter wurde in dieser Arbeit für das bisher wenig untersuchte Cytochrom P450 Enzym CYP2B6 analysiert. Die Expression und Funktion wurde an einer humanen Leberbank mit über 100 Proben untersucht. Die mittels Immunoblot quantifizierte CYP2B6 Proteinexpression variierte 191fach (0,5 bis 95,5 pmol/mg). Als Grundlage für funktionelle Untersuchungen wurden zunächst zwei postulierte Modellsubstrate für CYP2B6 untersucht und miteinander verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass Bupropion das spezifischere Substrat darstellt. Als eine Ursache der variablen Expression und Funktion dieses Enzyms waren verschiedene Mutationen im CYP2B6-Gen identifiziert worden. In Leberproben, als auch mit rekombinant exprimierten Proteinvarianten konnten die relativ häufig vorkommenden varianten Allele *5, *6 und *15 mit einer signifikant verringerten Expression und Funktion von CYP2B6 im Vergleich zur Wildtypgruppe (*1/*1) in Zusammenhang gebracht werden. Für weitere, seltenere Mutationen im CYP2B6-Gen konnte gezeigt werden, dass diese sogar zu einer fehlenden Expression und Funktion von CYP2B6 führen. Zusätzlich konnte als Ursache für verringerte Enzymaktivitäten nicht nur eine verminderte Proteinexpression, sondern auch eine veränderte Interaktion mit der NADPH:P450-Oxidoreduktase oder Cytochrom b5 verantwortlich gemacht werden. Für das Zytostatikum Thiotepa und die Thrombozytenaggregationshemmer Clopidogrel und Ticlopidin wurde eine irreversible und potente Inhibition von CYP2B6 nachgewiesen, welche durch Hemmung der CYP2B6- Aktivität zu klinisch relevanten Arzneimittelinteraktionen mit Substraten dieses Enzyms führen kann. Als weitere signifikante Einflussfaktoren für die Expression und Funktion von CYP2B6 stellten sich das Alter und der Konsum bestimmter Arzneimittel dar. Das Alter der Patienten, von denen die Leberproben stammten, war umgekehrt proportional zur Apoproteinexpression und Bupropionhydroxylaseaktivität. Die präoperative Einnahme des Antiepileptikums und bekannten CYP2B6- Induktors Carbamazepin oder des Analgetikums Metamizol führte zu einer signifikant erhöhten Proteinexpression und Bupropionhydroxylaseaktivität bei diesen Patienten. An humanen Hepatozyten konnte eine Induktion von CYP2B6 durch diese Arzneistoffe nachgewiesen werden. Die Einnahme des Vasodilatators ISDN verursachte dagegen eine signifikante Reduzierung der Expression und Funktion von CYP2B6. Andere Faktoren wie Geschlecht, Alkohol- und Tabakkonsum hatten keinen Einfluss. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass CYP2B6 von genetischen, biologischen und Umwelteinflüssen reguliert wird. Diese Ergebnisse können für eine verbesserte Vorhersage der CYP2B6 Enzymaktivität beim Menschen genutzt werden

Entwicklung alternativer Methoden zur Nukleotid-Analytik in der Bioprozeßüberwachung

In der vorliegenden Arbeit wurden alternative Methoden zur bisher in der Bioprozeß-überwachung eingesetzten HPLC-Nukleotidanalytik entwickelt, so daß mit Hilfe von enzymatischen und elektrophoretischen Prinzipien eine on-line Überwachung über die Bestimmung relevanter Einzelparameter unter einer deutlichen Verkürzung der Analysendauer möglich wurde. Die Untersuchungen wurden anhand von zwei Analyten durchgeführt: zum einen wurde Xanthin ausgewählt, das eine direkte Kopplung mit dem Zellwachstum aufwies und zudem extrazellulär im Medium vorlag, und zum anderen Adenosintriphosphat (ATP) als intrazelluläre Komponente, das zwar nur indirekt über den Adenylate Energy Charge Wechselwirkungen mit dem Wachstumsverhalten zeigte, aber eines der wichtigsten Nukleotide darstellt. Die Basis zur Entwicklung geeigneter Detektionssysteme bildeten zunächst amperometrische Biosensoren. Zum Nachweis von ATP wurde das Enzympaar Hexokinase/Glucose-Oxidase gewählt, das auf verschiedene Trägermaterialien co- oder separat immobilisiert wurde. Zur Bestimmung von Xanthin wurde die Reaktion der Xanthin-Oxidase ausgenutzt, die über Polymereinschluß-Verfahren direkt auf die Arbeitselektrode einer Dickschichtelektrode oder über Quervernetzung auf Glas-Beads gebunden wurde. Die resultierenden Biosensoren wurden anschließend hin-sichtlich ihrer Stabilität und Sensitivität in einem Fließsystem charakterisiert. Neben dem enzymatischen Assay wurde Xanthin auch über elektrophoretische Verfahren nachgewiesen, wobei hierfür sowohl ein kommerzielles Kapillarelektrophorese-Instrument als auch integrierte mikrofluide Strukturen (Lab-on-a-Chip) zum Einsatz kamen. Mit Hilfe der miniaturisierten Systeme konnte im Vergleich zum Makrosystem das erforderliche Probenvolumen und der Reagenzienverbrauch reduziert und die Analyendauer deutlich verkürzt werden.This work was focused on the development of alternative methods for HPLC-analysis of nucleotides in bioprocess monitoring to enable an on-line control by detecting relevant parameters and applying enzymatic and elektrophoretic principles leading also to decreasing analysis times. Two analytes were chosen for the following investigations: xanthine as an extracellular component showing a direct linkage to cell growth and adenosine triphosphate (ATP) as an intracellular substance which had only an indirect influence via the adenylate energy charge but belongs to one of the most important nucleotides. At first suitable detection systems were developed on the basis of amperometric biosensors. For ATP determination the enzyme couple hexokinase/glucose oxidase co- or separately immobilized on different supports was used. Xanthine detection based on the xanthine oxidase reaction. The enzyme was bound by a polymer inclusion procedure directly onto the working electrode of a thick film electrode or crosslinked via glutaraldehyde onto glass beads. The resulting biosensors were integrated into a flow injection system and characterized in regard to their stability and sensitivity. In addition xanthine was detected by applying electrophoretic separation techniques. A commercial capillary electrophoresis (CE) instrument and integrated microfluidic devices often described as lab-on-a-chip were used. In comparison with the macro-CE the sample requirement and reagent consumption could be reduced and shorter anaylsis times were obtained when xanthine separation was performed within a microsystem

Jung, gesund und doch vergesslich? Wie die Polymorphismen BDNF Val66Met und APO E die mnestischen Leistungen junger gesunder Probanden beeinflussen

Background and objectives: Both the variants of the brain-derived neurotrophic factors (BDNF) and the isoforms of apolipoprotein E (APOE) are believed to be associated with learning and memory processes, as well as with memory deficits and amnesia related to dementia. Thus, these geno-phenotype associations have been primarily tested on elderly subjects or patients. This study aims to explore the extent to which isolated and interacting effects of the polymorphisms Val66met and APOE epsilon 4 on the memory performance of young, healthy adults exist, while taking demographic influence variables into account. Method: As part of the GENES Project (research on the relationship of selected genotypes and morphologic brain deviation and their neuropsychological measurability; Erlangen University Hospital Department of Psychiatry and Psychotherapy; group headed by Prof. J. Kornhuber, MD), 140 healthy Caucasian students (46 men, 94 women) with an average age of 25 years and an average of 17 years of education were recruited. After genotyping the functional variants of the BDNF (Val66Met) and APOE (APOE E4), participants underwent comprehensive neuropsychological testing with the inventory for memory diagnostics (IMD). This inventory records the temporal and content-related dimensions as well as memory processes specific to information processing and thus allowes a differentiated examination of the geno-phenotype associations of interest. Results: After descriptive data analysis, the IMD test profiles were examined for phenotypical differences. In addition, factor analysis was used to determine the impact of age, sex, education and epistasis (BDNF*APOE). Bivariant correlations were calculated in order to describe the interrelation between individual phenotypes and the demographic variables. Finally, the age-dependent course of memory performance for BDNF Val66Met and APOE E4 was predicted using linear regression analyses. The primary results are as follows: (1) The BDNF methionine carriers (Met carriers) are significantly inferior to Val-Val carriers with respect to short term memory/working memory (particularly digit span and executive control), as well as priming and overall score as a global measure of memory; there was no significant performance difference regarding the presence or absence of the APOE E4 variant. (2) There are indications of epistasis for the Val-Val group (worse results for the visual working memory with the simultaneous occurrence of E4) and the non-E4 carriers (negative effect of methionine on the digit span, executive control, priming, overall score, short term memory/working memory and verbal memory). (3) The “disadvantaged” Met carriers seem to approach the “advantaged“ Val-Val carriers in terms of the overall score, short term memory/working memory and verbal memory over the years and over time possibly might be at an advantage over these carriers later on in life. A similar phenomenon can be observed for the APOE variants. Conclusion: The results suggest an association between BDNF Val66Met and the memory performance of young, healthy participants. The functional variants of APOE, however, only seem to play a significant role in the case of simultaneous occurrence with BDNF-Met. Both polymorphisms modulate the age-related course of individual memory functions.Hintergrund und Ziele: Sowohl die Varianten des brain-derived neurotrophic factors (BDNF) als auch die Isoformen des Apolipoproteins E (APOE) werden mit Lern- und Gedächtnisprozessen, aber auch mit mnestischen Defiziten und Amnesie im Rahmen einer dementiellen Erkrankung in Verbindung gebracht. Dementsprechend wurden diese Geno-Phänotyp-Assoziationen überwiegend bei Probanden bzw. Patienten im höheren Lebensalter geprüft. Inwieweit isolierte und interagierende Effekte der Polymorphismen Val66Met und APOE-epsilon4 unter Berücksichtigung demographischer Einflussvariablen auch auf die mnestischen Leistungen junger gesunder Probanden vorliegen, soll im Folgenden explorativ untersucht werden. Methoden: Im Rahmen des GENES-Projektes (Erforschung der Beziehung ausgewählter Genotypen zu hirnmorphologischen Normabweichungen und deren neuropsychologische Messbarkeit; Psychiatrische und Psychotherapeutische Klinik des Universitätsklinikums Erlangen, Arbeitgsruppe: Prof. Dr. med. J. Kornhuber) wurden 140 gesunde europide Studenten (46 Männer, 94 Frauen) mit einem durchschnittlichen Alter von 25 Jahren und einer mittleren Ausbildungsdauer von 17 Jahren rekrutiert. Nach einer Genotypisierung der funktionalen Varianten von BDNF (Val66Met) und APOE (APOE-E4) wurden die Teilnehmer einer umfangreichen neuropsychologischen Testung mit dem Inventar zur Gedächtnisdiagnostik (IGD) unterzogen. Jenes erfasst die in den etablierten Modellen beschriebenen zeitlichen und inhaltlichen Dimensionen sowie verarbeitungsspezifischen Prozesse des Gedächtnisses und ermöglicht so eine differenzierte Betrachtung der interessierenden Geno-Phänotyp-Assoziationen. Ergebnisse: Nach einer deskriptiven Datenanalyse wurden die IGD-Testprofile auf phänotypische Unterschiede geprüft. Auch wurde der Einfluss von Alter, Geschlecht, Bildung und Epistase (BDNF*APOE) faktoriell analysiert. Um den Zusammenhang zwischen den einzelnen Phänotypen untereinander und mit den demographischen Variablen beschreiben zu können, wurden bivariate Korrelationen berechnet. Schließlich wurde mittels linearer Regressionsanalysen der altersabhängige Verlauf der mnestischen Leistungen für BDNF Val66Met und APOE-E4 prognostiziert. Als primäre Ergebnisse sind festzuhalten: (1) die BDNF Methionin-Träger unterliegen signifikant den Val-Val Trägern bzgl. des Kurzzeit-/Arbeitsgedächtnisses (insbesondere der Zahlenspanne und Exekutiven Kontrolle), des Primings und des Gesamtscores als globales Gedächtnismaß; keinen signifikanten Leistungsunterschied gibt es hinsichtlich des Vorkommens bzw. Fehlens der APOE E4-Variante. (2) Epistatische Hinweise liegen für die Val-Val Gruppe (schlechtere Ergebnisse im visuellen Arbeits-/Gedächtnis bei gleichzeitigem Vorkommen von E4) und die Nicht-E4 Träger (negativer Effekt von Methionin auf Zahlenspanne, Exekutive Kontrolle, Priming, Gesamtscore, Kurzzeit-/Arbeitsgedächtnis und verbales Gedächtnis) vor. (3) Bezüglich des Gesamtscores, Kurzzeit-/Arbeitsgedächtnisses und des verbalen Gedächtnisses nähern sich die „überlegenen“ Val-Val Träger den „benachteiligten“ Met-Trägern mit den Jahren an und sind diesen im weiteren Lebensverlauf möglicherweise sogar unterlegen. Ein ähnliches Phänomen ist für die APOE-Varianten zu beobachten. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse lassen eine Assoziation zwischen BDNF Val66Met und den mnestischen Leistungen junger, gesunder Probanden vermuten. Die funktionalen Varianten des APOE hingegen scheinen nur im Falle des gemeinsamen Vorkommens mit BDNF-Met eine signifikante Rolle zu spielen. Beide Polymorphismen modulieren den altersbedingten Verlauf einzelner Gedächtnisfunktionen

Neuroanatomical Correlates of Intelligence in Healthy Young Adults: The Role of Basal Ganglia Volume

Background: In neuropsychiatric diseases with basal ganglia involvement, higher cognitive functions are often impaired. In this exploratory study, we examined healthy young adults to gain detailed insight into the relationship between basal ganglia volume and cognitive abilities under non-pathological conditions. Methodology/Principal Findings: We investigated 137 healthy adults that were between the ages of 21 and 35 years with similar educational backgrounds. Magnetic resonance imaging (MRI) was performed, and volumes of basal ganglia nuclei in both hemispheres were calculated using FreeSurfer software. The cognitive assessment consisted of verbal, numeric and figural aspects of intelligence for either the fluid or the crystallised intelligence factor using the intelligence test Intelligenz-Struktur- Test (I-S-T 2000 R). Our data revealed significant correlations of the caudate nucleus and pallidum volumes with figural and numeric aspects of intelligence, but not with verbal intelligence. Interestingly, figural intelligence associations were dependent on sex and intelligence factor;in females, the pallidum volumes were correlated with crystallised figural intelligence (r=0.372, p=0.01),whereas in males, the caudate volumes were correlated with fluid figural intelligence (r=0.507, p=0.01). Numeric intelligence was correlated with right-lateralised caudate nucleus volumes for both females and males, but only for crystallised intelligence (r=0.306, p=0.04 and r=0.459, p=0.04, respectively). The associations were not mediated by prefrontal cortical subfield volumes when controlling with partial correlation analyses. Conclusions/Significance: The findings of our exploratory analysis indicate that figural and numeric intelligence aspects, but not verbal aspects, are strongly associated with basal ganglia volumes. Unlike numeric intelligence, the type of figural intelligence appears to be related to distinct basal ganglia nuclei in a sex-specific manner. Subcortical brain structures thus may contribute substantially to cognitive performance

The dual specificity phosphatase 2 gene is hypermethylated in human cancer and regulated by epigenetic mechanisms

Background: Dual specificity phosphatases are a class of tumor-associated proteins involved in the negative regulation of the MAP kinase pathway. Downregulation of the dual specificity phosphatase 2 (DUSP2) has been reported in cancer. Epigenetic silencing of tumor suppressor genes by abnormal promoter methylation is a frequent mechanism in oncogenesis. It has been shown that the epigenetic factor CTCF is involved in the regulation of tumor suppressor genes. Methods: We analyzed the promoter hypermethylation of DUSP2 in human cancer, including primary Merkel cell carcinoma by bisulfite restriction analysis and pyrosequencing. Moreover we analyzed the impact of a DNA methyltransferase inhibitor (5-Aza-dC) and CTCF on the epigenetic regulation of DUSP2 by qRT-PCR, promoter assay, chromatin immuno-precipitation and methylation analysis. Results: Here we report a significant tumor-specific hypermethylation of DUSP2 in primary Merkel cell carcinoma (p=0.05). An increase in methylation of DUSP2 was also found in 17 out of 24 (71 %) cancer cell lines, including skin and lung cancer. Treatment of cancer cells with 5-Aza-dC induced DUSP2 expression by its promoter demethylation, Additionally we observed that CTCF induces DUSP2 expression in cell lines that exhibit silencing of DUSP2. This reactivation was accompanied by increased CTCF binding and demethylation of the DUSP2 promoter. Conclusions: Our data show that aberrant epigenetic inactivation of DUSP2 occurs in carcinogenesis and that CTCF is involved in the epigenetic regulation of DUSP2 expression

Toxicokinetics and analytical toxicology of the abused opioid U-48800 - in vitro metabolism, metabolic stability, isozyme mapping, and plasma protein binding

Due to the risk of new synthetic opioids (NSOs) for human health, the knowledge of their toxicokinetic characteristics is important for clinical and forensic toxicology. U‐48800 is an NSO structurally non‐related to classical opioids such as morphine or fentanyl and offered for abuse. As toxicokinetic data of U‐48800 is not currently available, the aims of this study were to identify the in vitro metabolites of U‐48800 in pooled human liver S9 fraction (pS9), to map the isozymes involved in the initial metabolic steps, and to determine further toxicokinetic data such as metabolic stability, including the in vitro half‐life (t1/2), and the intrinsic (CLint) and hepatic clearance (CLh). Furthermore, drug detectability studies in rat urine should be done using hyphenated mass spectrometry. In total, 13 phase I metabolites and one phase II metabolite were identified. N‐Dealkylation, hydroxylation, and their combinations were the predominant metabolic reactions. The isozymes CYP2C19 and CYP3A4 were mainly involved in these initial steps. CYP2C19 poor metabolizers may suffer from an increased U‐48800 toxicity. The in vitro t1/2 and CLint could be rated as moderate, compared to structural related compounds. After administration of an assumed consumer dose to rats, the unchanged parent compound was found only in very low abundance but three metabolites were detected additionally. Due to species differences, metabolites found in rats might be different from those in humans. However, phase I metabolites found in rat urine, the parent compound, and additionally the N‐demethyl metabolite should be used as main targets in toxicological urine screening approaches

The SAF-box domain of chromatin protein DEK

DEK is an abundant chromatin protein in metazoans reaching copy numbers of several millions/nucleus. Previous work has shown that human DEK, a protein of 375 amino acids, has two functional DNA-binding domains, of which one resides in a central part of the molecule and contains sequences corresponding to the scaffold attachment factor-box (SAF-box) domain as found in a growing number of nuclear proteins. Isolated SAF-box peptides (amino acids 137–187) bind weakly to DNA in solution, but when many SAF-box peptides are brought into close proximity on the surface of Sephadex beads, cooperative effects lead to a high affinity to DNA. Furthermore, a peptide (amino acids 87–187) that includes a sequence on the N-terminal side of the SAF-box binds efficiently to DNA. This peptide prefers four-way junction DNA over straight DNA and induces supercoils in relaxed circular DNA just like the full-length DEK. Interestingly, however, the 87–187 amino acid peptide introduces negative supercoils in contrast to the full-length DEK, which is known to introduce positive supercoils. We found that two adjacent regions (amino acids 68–87 and 187–250) are necessary for the formation of positive supercoils. Our data contribute to the ongoing characterization of the abundant and ubiquitous DEK chromatin protein

Physical Activity and Body Composition Are Associated With Severity and Risk of Depression, and Serum Lipids

Background Physical activity and a healthy body composition are said to reduce the risk of major depressive disorder. Nonetheless, deeper insight is needed into which specific forms of physical activity (and their relation to body composition) are effective in improving and preventing depressive symptoms. Methods We compared different self-reported physical activities of the Global Physical Activity Questionnaire and body composition measures between patients with a current major depressive episode (MDE; N = 130) and healthy control subjects (N = 61). These parameters were also tested for correlations with depression severity and serum lipid levels in patients and controls. Results Patients with a current MDE reported significantly fewer hours spent on total physical activity, walking or bicycling for travel, and vigorous-intensity activities at leisure than healthy control subjects. More time spent on vigorous-intensity activities at work, less time spent on walking or bicycling for travel, higher body fat mass, and lower body muscle mass correlated significantly with stronger depression severity. Physical activity and body measures correlated significantly with serum lipid levels. Limitations Self-reports of physical activity, only short-term follow-up of 20 days, cross-sectional study design without examination of causal role of exercise. Conclusions More time spent on traveling by foot or by bike is especially associated with a lower risk of and milder depression. These results highlight the differential role of physical activity in depression

MMP-9 Concentration in Peritoneal Fluid Is a Valuable Biomarker Associated with Endotoxemia in Equine Colic

The purpose of the study was to compare the results of sepsis scoring (clinical examination and clinical pathology) to the concentrations of matrix-metalloproteinases (MMPs) -2, -8, and -9; tissue-inhibitor of metalloproteinases (TIMPs) -1 and -2; and inflammatory chemokines interleukin (IL) 1 beta and tumor-necrosis-factor-alpha (TNF-alpha) in plasma and peritoneal fluid of equine colic patients. A modified sepsis scoring including general condition, heart and respiratory rate, rectal temperature, mucous membranes, white blood cell count (WBC), and ionized calcium was applied in 47 horses presented with clinical signs of colic. Using this scoring system, horses were classified as negative (n=32, = 10/19 points) for sepsis. MMPs, TIMPs, IL-1 beta, and TNF-alpha concentrations were evaluated in plasma and peritoneal fluid using species-specific sandwich ELISA kits. In a linear discriminant analysis, all parameters of sepsis scoring apart from calcium separated well between sepsis severity groups (P113 ng/ml in the peritoneal fluid was found to be the ideal cutoff to identify positive sepsis scoring (>= 10/19 points; sensitivity of 83.3% and specificity of 82.9%). In conclusion, MMP-9 was found to be a biomarker of high diagnostic value for sepsis and endotoxemia in equine colic. The evaluation of peritoneal fluid seems preferable in comparison to plasma. As abdominocentesis is commonly performed in the diagnostic work-up of equine colic, a pen-side assay would be useful and easy-to-perform diagnostic support in the decision for therapeutic intervention