Safety Aspects of Iron in Food

During the last decades efforts regarding dietary iron supply focused mostly on the prevention of deficiencies, especially during growth and pregnancy. Correspondingly, homeostatic mechanisms increase intestinal iron absorption in iron deficiency, but its downregulation at high intake levels seems insufficient to prevent accumulation of high iron stores at high intake. There is no regulated iron excretion in overload. Excess of pharmaceutical iron may cause toxicity and therapeutic doses may cause gastrointestinal side effects. Chronic iron excess, e.g. in primary and secondary hemochromatosis, may lead to hepatic fibrosis, diabetes mellitus and cardiac failure. Chronic intake of 50-100 mg Fe/day of highly bioavailable iron with home-brewed beer in sub-Saharan Africans lead to cirrhosis and diabetes. Applying a safety factor of 2 would lead to an upper safe level of 25-50 mg Fe/day for this endpoint of conventional iron toxicity. However, beyond this kind of damage iron is known to catalyze the generation of hydroxyl radicals from superoxide anions and to increase oxidative stress which, in turn, increases free iron concentration. This self-amplifying process may cause damage to lipid membranes and proteins, which relates radical generation and organ damage after ischemia-reperfusion events to available free iron in clinical and experimental settings. Correspondingly, epidemiological studies as well as observations in heterozygotes for hereditary hemochromatosis suggest that the risk of atherosclerosis and acute myocardial infarction is related to body iron stores, though there is conflicting epidemiological evidence as well. The most recent and best controlled studies, however, support the hypothesis that iron stores are related to cardiovascular risk. Iron-amplified oxidative stress may also increase DNA damage, oxidative activation of precancerogens and support tumor cell growth. This is supported by experimental, clinical and epidemiological observations. Due to these mechanisms high iron stores may present a health hazard. Though this has not been finally proven, available evidence strongly recommends not to increase iron intake beyond physiological requirements. To avoid iron deficiency symptoms, on the other hand, care must be taken to meet recommended daily intake. Copyright (C) 2001 S. Karger AG, Basel

Onkogene Signalwege bei der Infektion mit Adenoviren

Konditional replizierende Viren werden derzeit hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit in der Krebstherapie untersucht, mit dem Ziel der spezifischen, Virus-vermittelten Onkolyse. Ein vielversprechender onkolytischer Ansatz beruht auf der Beobachtung, dass aktiviertes Ras, wie es in 30 % aller malignen Tumoren vorkommt, möglicherweise die Aktivität der PKR, einer zentralen Kinase der wirtszelleigenen Virusabwehr, beeinträchtigt. Auf diese Weise könnten PKR-sensitive Viren selektiv in Ras-transformierten Tumorzellen replizieren, während das umliegende Gewebe verschont bleibt. Nach aussichtsreichen Versuchen mit Reoviren und Vesikulären Stomatitis Viren, die eine natürliche Sensitivität gegenüber der PKR-Wirkung besitzen, folgten Versuche mit PKR-sensitiven Virusmutanten, wie z. B. Influenza Virus dNS1 und Herpes Simplex Virus R3616. Nachteile all dieser onkolytischen Viren sind zum einen die schlechte genetische Manipulierbarkeit und zum anderen die hohe Pathogenität der Parentalviren. Adenoviren hingegen verursachen weitgehend ungefährliche Krankheiten und dienen als gut charakterisiertes System schon lange als Vektoren in der Gentherapie. In dieser Doktorarbeit ist es gelungen, das Prinzip der Ras-abhängigen Onkolyse auf Adenoviren zu übertragen. Durch gezielte Mutationen konnten PKR-sensitive Adenoviren (Ad dVA) hergestellt werden, und ihre selektive Replikationsfähigkeit konnte in verschiedenen Ras-transformierten Tumorzellen bestätigt werden. Mechanistische Untersuchungen ließen allerdings Zweifel an der Allgemeingültigkeit des molekularen Konzepts der Ras-abhängigen Replikation onkolytischer Viren aufkommen. Zum einen war mutiertes Ras nicht in der Lage, direkt mit der PKR-Aktivität zu interferieren. Zum anderen aktivierten Adenoviren gezielt Ras-abhängige Signalwege, um eine effiziente Translation zu gewährleisten. Wir vermuten deshalb indirekte Einflüsse der Ras-abhängigen Transformation auf PKR-Effektor-mechanismen als Urache für die erhöhte Permissivität von Ras-mutierten Tumor-zellen für PKR-sensitive Viren. In Übereinstimmung damit war die Fähigkeit zur PKR-vermittelten Apoptose in Ad dVA-permissiven Zellen stark eingeschränkt. Unsere Ergebnisse befürworten grundsätzlich den Einsatz PKR-sensitiver Adenoviren in der Virus-vermittelten Onkolyse, unterstreichen aber zugleich die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen zur Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen

Ribosome specificity of archaebacterial elongation factor 2 Studies with hybrid polyphenylalanine synthesis systems

AbstractPolyphenylalanine synthesis with ribosomes and two separated, partially purified elongation factors (EF) was measured in cell-free systems from the archaebacteria Thermoplasma acidophilum and Methanococcus vannielii, in an eukaryotic system from rat liver and an eubacterial one with Escherichia coli ribosomes and factors from Thermus thermophilus. By substitution of heterologous EF-2 or EF-G, respectively, for the homologous factors, ribosome specificity was shown to be restricted to factors from the same kingdom. In contrast EF-1 from T. thermophilus significantly cooperated with ribosomes from T. acidophilum

Methods for early-phase planning of offshore fields considering environmental performance

Extraction and processing of oil and gas with current technologies is energy- and carbon-intensive as well as are the manufacture, transport and installation of the facilities needed for oil and gas production. Nowadays, there is a strong emphasis on reducing emissions and energy usage to help mitigate climate change. In this work, we demonstrate a method for decision-support in early-phase field planning based on proxy modeling and optimization. An optimization model is developed to determine drilling and production schedules, as well as the processing capacities of oil and gas that maximize a key performance indicator. The key performance indicator is a linear combination of the normalized net present value and environmental variables, the carbon footprint and carbon dioxide emissions. The weight of each variable in the objective function is adjusted by varying the value of the constants. An offshore field on the Norwegian Continental Shelf is used as a case study. Results show that there is a clear trade-off between economic and environmental performance. There are cases, however, where a modest improvement in field environmental performance can be achieved without significantly decreasing its economic value or requiring additional technologies. As a result of a 13% and 8% reduction in NPV relative to the maximum achievable reduction, the carbon footprint and CO2 emissions will be reduced by 30% and 35%, respectively. The paper offers comments and observations about the implementation and inclusion of environmental indicators into early-field development planning. In the near future, this study will be improved to include a more accurate analysis of the impact of environmental indicators and different low-emission technologies on the field development plan.publishedVersio

Eine skalenübergreifende Charakterisierung der Partikelstruktur von hartmagnetischen magnetorheologischen Elastomeren

Magnetorheologische Elastomere sind eine Klasse von Smart Materials, welche elastische mit magnetischen Materialeigenschaften verbindet. Die Einbettung von magnetischen Mikropartikeln in eine Elastomermatrix führt zu einem komplexen, bisher nicht vollständig verstandenen Materialverhalten. Die Beeinflussbarkeit der mechanischen Eigenschaften mittels von außen applizierten Magnetfeldern stellt die herausragende und namensgebende Eigenschaft dieser Materialien dar. Das Verständnis der mikroskopischen Anordnung und der magnetisch induzierten Bewegung der eingebetteten Partikel bildet den zentralen Schlüssel zur Ergründung der komplexen makroskopischen Materialeigenschaften. Um sich diesem Ziel zu nähern, wurden unterschiedlichste breitgefächerte Messmethoden auf mikroskopische und makroskopische Aspekte eines einzigen Probenmaterials angewendet. So entstand eine umfassende und skalenübergreifende Charakterisierung eines magnetorheologischen Elastomers. Kern der Experimente bildete die Analyse der Anordnung und der magnetisch induzierten Bewegung der eingebetteten magnetischen Mikropartikel mittels Röntgen-Mikrotomographie. Die tomographisch erhobenen Bilddaten ermöglichten sowohl eine Auswertung der Partikelstruktur auf Basis der Partikelgesamtheit, als auch auf Einzelpartikelbasis mit Hilfe eines Particle-Tracking. So konnten neue Erkenntnisse über den magnetisch induzierten Kettenbildungsprozess der Partikel gewonnen und skalenübergreifende Zusammenhänge zwischen mikroskopischen Partikelbewegungen und makroskopischen mechanischen Materialverhalten aufgezeigt werden.:Danksagung v Inhaltsverzeichnis vii Symbolverzeichnis ix Abkürzungsverzeichnis xii 1 Einleitung 1 2 Grundlagen 8 2.1 Magnetorheologische Elastomere 8 2.1.1 Elastomermatrix 8 2.1.2 Magnetische Partikel 10 2.1.3 Magnetische Eigenschaften 11 2.1.4 Partikelstruktur und mechanische Eigenschaften 19 2.2 Mikrostrukturanalyse 22 2.2.1 Röntgentomographie 23 2.2.2 Digitale Bildverarbeitung 32 2.2.3 Statistik von Partikelverteilungen 37 3 Materialien und Methoden 39 3.1 Probenmaterial 39 3.1.1 Wahl geeigneter Materialien 39 3.1.2 Probensynthese 42 3.2 Messmethoden 44 3.2.1 Messkampagnen 45 3.2.2 Mechanische Charakterisierung 49 3.2.3 Mikrostrukturanalyse 52 3.2.4 Auswertung der Bilddaten 58 3.2.5 Vibrating Sample Magnetometrie 72 3.2.6 Begleitende Messmethoden 73 4 Ergebnisse 78 4.1 Makroskopische mechanische Eigenschaften 78 4.1.1 Elastomer 78 4.1.2 Komposit 79 viii Inhaltsverzeichnis 4.2 Partikelstruktur im Ausgangszustand 83 4.2.1 Datenlage 83 4.2.2 Geometrische Charakterisierung der Partikel 86 4.2.3 Räumliche Verteilung der Partikel 89 4.3 Partikelstruktur im Magnetfeldeinfluss 90 4.3.1 Ausrichtungsverhalten der Partikel im Magnetfeld 91 4.3.2 Einbindung der Partikel in die Matrix 93 4.3.3 Statistische Verteilung der Partikelwinkel 96 4.3.4 Partikelbewegung als Reaktion auf das lokale Feld 101 4.3.5 Partikelbewegung als Reaktion auf sukzessive Magnetisierung 114 4.3.6 Paarkorrelationsfunktionen der Partikelstruktur 123 4.4 Magnetische Eigenschaften 130 5 Zusammenfassende Diskussion 135 5.1 Gewonnene Erkenntnisse 135 5.2 Gegenseitige Beeinflussung von Partikelstruktur, magnetischen und mechanischen Eigenschaften 137 5.3 Grenzen der Messgenauigkeit und Fehlerbetrachtung 137 6 Abschließende Worte und Ausblick 140 Literaturverzeichnis I Abbildungsverzeichnis XIII Tabellenverzeichnis XVI