Hinweise für die Migration Antigenpräsentierender Zellen aus dem Zentralen Nervensystem in assoziierte Lymphknoten bei Experimenteller Autoimmunenzephalomyelitis

Seit der Entdeckung, dass das ZNS ein immunprivilegiertes Organ ist, wurde dies vor allem durch das Fehlen einer afferenten zellulären immunologischen Versorgung erklärt, also dem Fehlen einer zur Auswärtsmigration fähigen APZ- Population im Parenchym und der fehlenden Versorgung des ZNS mit Lymph- gefäßen. In letzter Zeit wurde dieses Erklärungsmodell sowohl prinzipiell als auch experimentell in Frage gestellt. Durch die Verwendung von transgenen Mäusen, die unter dem Promoter von CD11c GFP (green fluorescent protein) exprimieren, konnten wir zum ersten Mal im ZNS-Parenchym von gesunden Mäusen eine CD11c-positive Zellpopulation nachweisen. Diese Zellen zeigen morphologisch starke Ähnlichkeit zu DZs und sind vor allem dort zu finden, wo sich im Rahmen der MS-Erkrankung Demyelinisierungen finden lassen. Mit ihren Fortsätzen sind sie teilweise an der Bildung der glia limitans beteiligt, stehen also in enger anatomischer Beziehung zum perivaskulären Raum. In diesem Raum findet die Selektion der Lymphozyten statt, denen ein Übertritt in das ZNS ermöglicht wird. Eine Beteiligung der CD11c-positiven Zellpopulation an diesem Prozess ist wahrscheinlich. Um diese Zellen genauer zu typisieren isolierten wir mithilfe eines einheitlichen Isolationsprotokolls mononukleäre Zellen aus Gehirn, Lunge, Leber und Milz von Wildtypmäusen und untersuchten diese nach immunologischer Färbung von CD11b, CD11c, CD45, CD80, CD86, F4/80, CD103, CCR2, CX 3 CR1 und Flt 3 mittels Durchflusszytometrie. Hiermit konnten wir zeigen, dass sich in den verschiedenen Organen stark heterogene, umgebungsspezifische CD11c-positive Zellpopulationen finden. Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass Mikro- glia, charakterisiert durch ihre intermediäre Expression von CD45, eine äußerst geringe Expressivität von MHC-II aufweisen. Zusätzlich kultivierten wir isolier- te mononukleäre Zellen aus Hirngewebe und aus der Milz von MHC-II-eGFP Mäusen auf organotypischen Schnittkulturen, die aus dem Hippocampus (engl.: organotypical hippocampal slice cultures - OHSC), respektive der Milz (engl.: organotypical spleen slice cultures - OSSC) von Wildtyptieren gewonnen wurden. Hier konnten wir am lebenden Gewebe über einen Zeitraum von mindestens 72 Stunden mittels konfokaler Mikroskopie eine umgebungsspezifische Adaption der eingebrachten transgenen MHC-II-eGFP-positiven Zellpopulation zeigen. Aus Milzgewebe isolierte mononukleäre Zellen, die auf OHSC kultiviert wurden, ramifizierten und verringerten ihre Expression von MHC-II; wurden diese auf OSSC kultiviert, behielten sie ihre amöboide Form und zeigten eine hohe Ex- pression von MHC-II. Mononukleäre Zellen aus Hirngewebe ramifizierten auf OHSC und zeigten eine geringe Expression von MHC-II; auf OSSC blieben diese Zellen amöboid und zeigten keine signifikante Expression von MHC-II. Diese Befunde lassen den Schluss zu, dass sowohl Umgebungsfaktoren als auch der Ur- sprung dieser mononukleären Zellen ihre immunologische Funktion beeinflussen können. Um der Frage nachzugehen, welche immunologische Funktion die CD11c-positive Zellpopulation im ZNS unter neuroinflammatorischen Bedingungen besitzt und ob sich Anzeichen für eine Auswärtsmigration dieser Zellen finden lassen, verwendeten wir myeloablativ bestrahlte CD11-GFP transgene Tiere, denen wildtyp Knochenmark transplantiert wurde und in denen EAE induziert wurde. Vorangegangene Arbeiten hatten eine mechanische Zerstörung von natürlichen Barrieren, u.a. von Blutgefäßen mit ihren Endothelien, Lymphgefäßen der Haut und der Subcutis, neuronalem Gewebe, Hirnhäuten, etc., in Kauf genommen, um Farbstoffe oder Zellen einzubringen. Durch die Chimärisierung wird eine – nicht vollumfängliche – Trennung der zentralnervösen DZ-Population und ihrem systemischen Gegenstück ohne o.g. mechanische Zerstörung von physiologischen Barrieren erreicht. So kann die Mehrheit der transgener Zellen, die sich 6 bis 8 Wochen nach Chimärisierung findet, dem ZNS zugeordnet werden. Mono- nukleäre Zellen aus homogenisiertem Hirngewebe dieser Tiere wurde mittels Durchflusszytometrie nach Färbung von CD11b, CD45, CD11c, CD80, CD86, F4/80 und MHC-II untersucht. ZNS-ständige Mikroglia, in unserem Modell charakterisiert durch GFP-Positivität und die intermediäre Expression von CD45, zeigen in der Gruppe der stark erkrankten Tiere eine signifikante Erhö- hung ihrer Expression von CD11c-GFP, MHC-II und CD80. Dieses Muster der Oberflächenmarker zeigt die Fähigkeit zur Stimulation von T-Zellen. Verschie- dene Lymphknotenstationen wurden homogenisiert und mittels quantitativer PCR auf ihren Gehalt an transgener DNA hin untersucht. Hier konnten wir eine signifikante Zunahme dieser transgenen DNA in zervikalen und axillären Lymhpknoten stark erkrankter Tiere zeigen. Zusätzlich ließen sich in der Fluo- reszenzmikroskopie ramifizierte Zellen in diesen Lymphknoten finden, welche sowohl GFP als auch P2Y 12 -positiv waren. P2Y 12 ist ein rezent beschriebener Oberflächenmarker, der spezifisch für Mikroglia ist. Zusammenfassend lassen sich diese Ergebnisse dahingehend deuten, dass die CD11c-positive Population im ZNS im Rahmen eines neuroinflammatorischen Prozesses in ZNS-assoziierte Lymphknoten migrieren und dort T-Zellen stimulieren kann. Bei an MS erkrank- ten Patienten könnten diese Lymphknoten ein lohnenswertes anatomisches Ziel darstellen, um zu versuchen mittels immunmodulierender oder -suppressiver Medikamente den neuroinflammatorischen Prozess zu lindern. Auf diese Wei- se ließe sich eventuell die Effektivität dieser Medikamente erhöhen und die systemische, unerwünschte, Wirkung reduzieren

Beiträge zur Untersuchung der Reaktionen von SiCl4 und GeCl4 mit N2, NH3, PH3, H2O und CH4

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Quantitative methods demonstrate that environment alone is an insufficient predictor of present-day language distributions in New Guinea

Environmental parameters constrain the distributions of plant and animal species. A key question is to what extent does environment influence human behavior. Decreasing linguistic diversity from the equator towards the poles suggests that ecological factors influence linguistic geography. However, attempts to quantify the role of environmental factors in shaping linguistic diversity remain inconclusive. To this end, we apply Ecological Niche Modelling methods to present-day language diversity in New Guinea. We define an Eco-Linguistic Niche (ELN) as the range of environmental conditions present in the territory of a population speaking a specific language or group of languages characterized by common language traits. In order to reconstruct the ELNs, we used Papuan and Austronesian language groups, transformed their geographical distributions into occurrence data, assembled available environmental data for New Guinea, and applied predictive architectures developed in the field of ecology to these data. We find no clear relationship between linguistic diversity and ELNs. This is particularly true when linguistic diversity is examined at the level of language groups. Language groups are variably dependent on environment and generally share their ELN with other language groups. This variability suggests that population dynamics, migration, linguistic drift, and socio-cultural mechanisms must be taken into consideration in order to better understand the myriad factors that shape language diversity

PCR-SSCP and Isoelectric Focusing as Screening Methods for Identification of (Sub-) Tropical Fish Species

To ensure the authentication of fishery products lacking biological characters, rapid species identification methods are required. Two DNA- and protein-based methods, PCR-SSCP (polymerase chain reaction - single strand conformation polymorphism) of a 464 bp segment of the cytochrome b – gene and isoelectric focusing (IEF) of water-soluble proteins from fish fillets, were applied to identify fillets of (sub-) tropical fish species available on the European market. Among the samples analysed were two taxonomically identified species from the family Sciaenidae and one from Sphyraenidae. By comparison of DNA- and protein patterns of different samples, information about intra-species variability of patterns, and homogeneity of batches (e.g. fillet blocks or bags) can be obtained. PCR-SSCP and IEF may be useful for pre-checking of a large number of samples by food control laboratories. Zusammenfassung Zur Sicherstellung der Authentizität von Fischerei-Erzeugnissen ohne biologische Merkmale sind schnelle Verfahren zur Speziesidentifizierung hilfreich. Zwei Methoden der DNA- bzw. Protein-Analyse wurden eingesetzt, um Filets (sub-) tropischer Fischarten, die auf dem europäischen Markt angeboten werden, zu identifizieren. Bei diesen Methoden handelt es sich um die PCR-SSCP (Polymerase-Kettenreaktion – Einzelstrang-Konformationspolymorphismus) – Analyse der PCR-Produkte und die IEF (isoelektrische Fokussierung) der wasserlöslichen Fischmuskelproteine. Unter den untersuchten Proben waren zwei taxonomisch bestimmte Arten aus der Familie Sciaenidae und eine Spezies aus der Familie Sphyraenidae. Durch Vergleich der DNA- bzw. Proteinmuster lassen sich Informationen über die intra-spezifische Variabilität solcher Muster und die Einheitlichkeit von Partien (beispielsweise Filetblöcke oder Filetbeutel) gewinnen. PCR-SSCP und IEF können in Laboratorien der Lebensmittelüberwachung als Vortest gerade bei hohen Probenzahlen sinnvoll eingesetzt werden

Quantitative methods demonstrate that environment alone is an insufficient predictor of present-day language distributions in New Guinea

Environmental parameters constrain the distributions of plant and animal species. A key question is to what extent does environment influence human behavior. Decreasing linguistic diversity from the equator towards the poles suggests that ecological factors influence linguistic geography. However, attempts to quantify the role of environmental factors in shaping linguistic diversity remain inconclusive. To this end, we apply Ecological Niche Modelling methods to present-day language diversity in New Guinea. We define an Eco-Linguistic Niche (ELN) as the range of environmental conditions present in the territory of a population speaking a specific language or group of languages characterized by common language traits. In order to reconstruct the ELNs, we used Papuan and Austronesian language groups, transformed their geographical distributions into occurrence data, assembled available environmental data for New Guinea, and applied predictive architectures developed in the field of ecology to these data. We find no clear relationship between linguistic diversity and ELNs. This is particularly true when linguistic diversity is examined at the level of language groups. Language groups are variably dependent on environment and generally share their ELN with other language groups. This variability suggests that population dynamics, migration, linguistic drift, and socio-cultural mechanisms must be taken into consideration in order to better understand the myriad factors that shape language diversity.publishedVersio

Improvements in Patient Monitoring in the Intensive Care Unit: Survey Study

Background: Due to demographic change and, more recently, coronavirus disease (COVID-19), the importance of modern intensive care units (ICU) is becoming apparent. One of the key components of an ICU is the continuous monitoring of patients' vital parameters. However, existing advances in informatics, signal processing, or engineering that could alleviate the burden on ICUs have not yet been applied. This could be due to the lack of user involvement in research and development. Objective: This study focused on the satisfaction of ICU staff with current patient monitoring and their suggestions for future improvements. We aimed to identify aspects of monitoring that interrupt patient care, display devices for remote monitoring, use cases for artificial intelligence (AI), and whether ICU staff members are willing to improve their digital literacy or contribute to the improvement of patient monitoring. We further aimed to identify differences in the responses of different professional groups. Methods: This survey study was performed with ICU staff from 4 ICUs of a German university hospital between November 2019 and January 2020. We developed a web-based 36-item survey questionnaire, by analyzing a preceding qualitative interview study with ICU staff, about the clinical requirements of future patient monitoring. Statistical analyses of questionnaire results included median values with their bootstrapped 95% confidence intervals, and chi-square tests to compare the distributions of item responses of the professional groups. Results: In total, 86 of the 270 ICU physicians and nurses completed the survey questionnaire. The majority stated they felt confident using the patient monitoring equipment, but that high rates of false-positive alarms and the many sensor cables interrupted patient care. Regarding future improvements, respondents asked for wireless sensors, a reduction in the number of false-positive alarms, and hospital standard operating procedures for alarm management. Responses to the display devices proposed for remote patient monitoring were divided. Most respondents indicated it would be useful for earlier alerting or when they were responsible for multiple wards. AI for ICUs would be useful for early detection of complications and an increased risk of mortality; in addition, the AI could propose guidelines for therapy and diagnostics. Transparency, interoperability, usability, and staff training were essential to promote the use of AI. The majority wanted to learn more about new technologies for the ICU and required more time for learning. Physicians had fewer reservations than nurses about AI-based intelligent alarm management and using mobile phones for remote monitoring. Conclusions: This survey study of ICU staff revealed key improvements for patient monitoring in intensive care medicine. Hospital providers and medical device manufacturers should focus on reducing false alarms, implementing hospital alarm standard operating procedures, introducing wireless sensors, preparing for the use of AI, and enhancing the digital literacy of ICU staff. Our results may contribute to the user-centered transfer of digital technologies into practice to alleviate challenges in intensive care medicine. Trial registration: ClinicalTrials.gov NCT03514173; https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03514173

Pleural effusions are associated with adverse outcomes after cardiac surgery: a propensity-matched analysis

Background: Pleural effusions commonly occur in patients recovering from cardiac surgery; however, the impact on outcomes is not well characterized. The purpose of this study is to characterize the clinical outcomes of cardiac surgery patients with pleural effusion. Methods: All patients undergoing cardiac surgery between 2006 and 2019 at a tertiary care university hospital were included in this observational, cross-sectional analysis using propensity matching. Results: Of 11,037 patients that underwent cardiac surgery during the study period, 6461 (58.5%) had no pleural effusion (Group 0), 3322 (30.1%) had pleural effusion only (Group 1), and 1254 (11.4%) required at least one secondary drainage procedure after the index operation (Group 2). After propensity matching, the mortality of patients who underwent secondary drainage procedures was 6.1% higher than in Group 1 (p < 0.001). Intensive care unit (ICU) stay was longer for those with pleural effusions (18 [IQR 9-32] days in Group 2, 10 [IQR 6-17] days for Group 1, and 7 [IQR 4-11] days for Group 0, p < 0.001). Patients with pleural effusions had a higher incidence of hemodialysis (246 [20.0%] in Group 2, 137 [11.1%] in Group 1, 98 [7.98%] in Group 0), and a longer ventilation time in the ICU (57 [IQR 21.0-224.0] hours in Group 2, 25.0 [IQR 14.0-58.0] hours in Group 1, 16.0 [IQR 10.0-29.0] hours in Group 0). Conclusion: Pleural effusions, especially those that require a secondary drainage procedure during recovery, are associated with significantly worse outcomes including increased mortality, longer length of stay, and higher complication rates. These insights may be of great interest to scientists, clinicians, and industry leaders alike to foster research into innovative methods for preventing and treating pleural effusions with the aim of improving outcomes for patients recovering from cardiac surgery

Predicting lethal courses in critically ill COVID-19 patients using a machine learning model trained on patients with non-COVID-19 viral pneumonia

In a pandemic with a novel disease, disease-specific prognosis models are available only with a delay. To bridge the critical early phase, models built for similar diseases might be applied. To test the accuracy of such a knowledge transfer, we investigated how precise lethal courses in critically ill COVID-19 patients can be predicted by a model trained on critically ill non-COVID-19 viral pneumonia patients. We trained gradient boosted decision tree models on 718 (245 deceased) non-COVID-19 viral pneumonia patients to predict individual ICU mortality and applied it to 1054 (369 deceased) COVID-19 patients. Our model showed a significantly better predictive performance (AUROC 0.86 [95% CI 0.86-0.87]) than the clinical scores APACHE2 (0.63 [95% CI 0.61-0.65]), SAPS2 (0.72 [95% CI 0.71-0.74]) and SOFA (0.76 [95% CI 0.75-0.77]), the COVID-19-specific mortality prediction models of Zhou (0.76 [95% CI 0.73-0.78]) and Wang (laboratory: 0.62 [95% CI 0.59-0.65]; clinical: 0.56 [95% CI 0.55-0.58]) and the 4C COVID-19 Mortality score (0.71 [95% CI 0.70-0.72]). We conclude that lethal courses in critically ill COVID-19 patients can be predicted by a machine learning model trained on non-COVID-19 patients. Our results suggest that in a pandemic with a novel disease, prognosis models built for similar diseases can be applied, even when the diseases differ in time courses and in rates of critical and lethal courses