Glioblastoma cell-derived apelin has differential effects on myeloid cell migration

Das Glioblastom (GBM) stellt den häufigsten malignen Hirntumor dar und betrifft pro Jahr in Europa etwa sechs von 100.000 Erwachsenen. Aggressive Interventionen zur Behandlung des Tumors umfassen die Chirurgie, Chemo- und Radiotherapie. Dennoch ist die Ein-Jahres-Überlebensrate mit 20% gering. GBMs charakterisieren sich durch sehr invasives Wachstum mit ausgeprägter Vaskularisation. Die Tumormasse besteht neben Tumorzellen auch aus Immunzellen. Diese tragen zur Bildung eines lokalen Milieus bei, das von den Tumorzellen für deren Wachstum und zur Infiltration anderer Hirnregionen genutzt wird. Tumorassoziierte Mikroglia und Makrophagen (TAM) repräsentieren bis zu 50% dieser Nicht-Tumorzellen in der Mikroumgebung von GBM, weshalb sie ein mögliches Ziel für zukünftige Therapien darstellen. Im GBM Mausmodell fand unsere Arbeitsgruppe unter der Leitung von Dr. Roland Kälin Hinweise auf eine signifikant erniedrigte TAM-Dichte im Umfeld von Gliomen deren APLN-Expression ausgeschaltet worden war. Hieraus resultierte die Hypothese, der Apelin-Apelinrezeptor (APLN/APLNR)-Signalweg könnte für die Rekrutierung myeloider Zellen durch GBM von Bedeutung sein. In dieser Doktorarbeit wird der APLN/APLNR-Signalweg im Kontext der Interaktion von GBM und TAM untersucht. Ich zeige eine direkte Korrelation zwischen starker Expression von APLN in GBM und einer entsprechend erhöhten Dichte von TAM in der Mikroumgebung des Tumors auf. Zudem demonstriere ich, dass APLNR sowohl von BV2 Mikroglia als auch von J774 Makrophagen exprimiert wird. Eine immunologische Stimulation dieser Zellen mit Lipopolysaccharid (LPS) – zur Simulation einer Entzündungsantwort – resultiert in einer niedrigeren Expression des Rezeptorgens. Der APLN/APLNR-Signalweg scheint im Rahmen dieser Entzündungsantwort daher keine besondere Bedeutung zu haben. Ich zeige auch, dass isoliertes Apelin-13 Peptid zwar die Migration von Mikroglia signifikant erhöht, jedoch auf die Mobilisation von Makrophagen keine größere 1 Auswirkung hat. Für eine bessere Simulation der in vivo Situation verwende ich statt isoliertem Apelin-13 den Zellüberstand von kultivierten Gliomzellen. Ich vergleiche Medium von APLN-Wildtyp-Gliomzellen (WT) mit Medium von APLN-knockdown- Zellen (KD). Hierbei zeigen Mikroglia im Gegensatz zu Makrophagen ein überwiegend verändertes Wanderungsverhalten. Hohe APLN-Expression des Tumors führt zu einer chemo-attraktiven Wirkung auf BV2 Zellen. Daher vermute ich, dass verschiedene GBM Zellen unterschiedliche Signalwege zur Rekrutierung von Mikroglia nutzen – der APLN/APLNR-Signalweg wäre insofern vor allem für Tumore mit hoher APLN-Expression von Bedeutung. Für Makrophagen konnte ich keinen direkten Einfluss von Apelin auf deren Wanderungsverhalten zeigen. Im Kontext von GBM wirkt APLN unterschiedlich auf Mikroglia und Makrophagen. Verschiedene GBM Zellen und deren APLN Expression scheinen das Verhalten von TAM auf unterschiedliche Weise zu beeinflussen. Es werden weitere Studien nötig sein, um die genaue Bedeutung des APLN/APLNR-Signalweges für die Rekrutierung vom TAM durch GBM offenzulegen. Für einige GBM Zellen scheint er jedoch von entscheidender Relevanz zu sein, womit er auch ein potenzielles Ziel zukünftiger Therapieansätze darstellt. Werden Mikroglia und Makrophagen dem Kulturmedium verschiedener GBM Zellen ausgesetzt, so zeigt Mikroglia eine geringere Mobilität und Makrophagen eine gesteigerte. Immunhistologisch kann außerdem eine direkte Korrelation von APLN- Expression der GBM-Zellen und der Dichte an TAM im Gehirn gezeigt werden. Gemeinsam führen die Beobachtungen zu der Vermutung, dass Makrophagen im unmittelbaren Umfeld der Gliome die vorherrschenden myeloiden Zellen sind. Um dies jedoch ganz schlüssig zu beweisen, sind weitere Experimente mit einer immunhistologischen Differenzierung zwischen Mikroglia und Makrophagen notwendig.Glioblastoma (GBM) is the most common malignant brain tumor affecting approximately six people every 100.000 adults in Europe every year. Aggressive interventions like surgery, chemo- and radiotherapy have been established to treat the tumor, nevertheless the one-year survival rate is only 20%. GBMs are characterized as very invasive tumors with abundant vascularization. Their microenvironment was shown to include immune cells. These cells create a local milieu, which is used by neoplastic cells to grow and infiltrate other brain regions. Tumor-associated microglia and macrophages (TAM) represent up to 50% of these non-tumor cells in the microenvironment of GBM and therefore represent an interesting target for future therapies. In GBM mouse models our group – led by Dr. Roland Kälin – found a significant reduction of TAM density when APLN expression was knocked out in GBM cells. We considered apelin-apelin receptor (APLN/APLNR)-signaling might be part of GBM myeloid cell recruitment. In this study I investigated the role of APLN/APLNR-signaling in the context of GBM cell interaction with TAM. I found a direct correlation of APLN expression levels and the density of TAM in the microenvironment of GBM. Furthermore, I showed APLNR to be expressed in BV2 microglia and J774 macrophages. Immunological stimulation of these cells with lipopolysaccharide (LPS) to simulate an inflammatory reaction resulted in a lower expression of the receptor gene. I considered APLN/APLNR- signaling to have a low relevance in the context of a typical inflammatory response. I demonstrated that the apelin-13 peptide is chemoattractive for microglia but not for macrophages. To improve the simulation of the in vivo situation, I used glioma supernatant instead of recombinant apelin-13. Under these conditions I compared APLN wildtype (WT) and knockdown (KD) GBM cells. GBM-derived apelin affected migration of microglia stronger than migration of macrophages. I considered that GBM use various pathways – amongst them APLN/APLNR-signaling – to attract microglia towards the tumor. Microglia is attracted especially by strong APLN 3 expressing GBM. For macrophages I could not show a significant influence of apelin on cell migration. In the context of GBM, APLN acts in different ways on microglia and macrophages. Different GBM subtypes and their individual APLN expression levels have distinct effects on TAM. Further studies are required to fully disclose the role of APLN/APLNR-signaling in TAM recruitment of GBM. Nevertheless, APLN/APLNR- signaling seems to be a relevant pathway in this process for some glioma cells and therefore represents a potential therapeutic target in the future. When microglia and macrophages are exposed to different GBM-conditioned medium, microglia show reduced mobility and macrophages increased mobility. In addition, a direct correlation between APLN expression of GBM cells and the density of TAM in the brain can be shown immunohistologically. Together, the observations suggest that macrophages are the predominant myeloid cells in the immediate vicinity of gliomas. However, to prove this, further experiments with an immunohistological differentiation between microglia and macrophages are necessary

Liquid‐Liquid Equilibrium and Interfacial Properties of the System Water + Hexylacetate + 1‐Hexanol

Experimental and theoretical investigations of the phase diagram and the interfacial tension are presented. The theoretical framework was able to predict the phase behavior and the interfacial tension with a high accuracy, where only binary experimental data enter the model parameter. The theory permits the calculation of the concentration profiles across the interface. The profiles show that 1-hexanol will be enriched, which was expected. In same circumstances a competition between hexylacetate and 1-hexanol was figured out leading to slight minima in the profile of 1-hexanol

Modellierung der Auswirkungen von unterschiedlichen mineralischen und organischen Düngergaben auf Erträge und Umwelt in betriebstypischen Anbausystemen ausgewählter Regionen von NRW

Das Forschungsvorhaben „Modellierung der Auswirkungen von unterschiedlichen mineralischen und organischen Düngergaben auf Erträge und Umwelt in betriebstypischen Anbausystemen ausgewählter Regionen von NRW“ war Teil des Clusterprojektes „Skalenübergreifende Modellierung von Änderungen der Agrarstruktur und landwirtschaftlichen Stoffflüssen in Regionen von Nordrhein- Westfalen“. Anlass für das Clusterprojekt war die im Juni 2017 verabschiedete, überarbeitete Düngeverordnung DüV2017 (BMEL, 2017) nach einem mehrjährigen Novellierungsprozess der DüV2007. Ziel des Clusters war die gekoppelte Simulation und Analyse von Nährstoffflüssen auf Ebene des Pflanzenbestandes (Teilprojekt TP1), des landwirtschaftlichen Betriebes (Teilprojekt TP2) und der Region unter expliziter Betrachtung des Nährstoffaustausches zwischen typischen landwirtschaftlichen Betrieben (Teilprojekt TP3). Ziel des Teilprojektes TP1 („Modellierung der Auswirkungen von unterschiedlichen mineralischen und organischen Düngergaben auf Erträge und Umwelt in betriebstypischen Anbausystemen ausgewählter Regionen von NRW “) war die Abschätzung von standortspezifischen Nährstoffflüssen in betriebstypischen Anbausystemen der Boden- Klima -Regionen Nordrhein- Westfalens mit Hilfe der Modellplattform SIMPLACE (Scientific Impact Assessment and Modelling Platform for Advanced Crop and Ecosystem Management). Gemeinsam mit Teilprojekt TP2 wurden in jeder Boden -Klima -Region Betriebe mit typischer betriebswirtschaftlicher Ausrichtung und einer betriebstypischen Fruchtfolge definiert, um eine konsistente Modellierung von Erträgen und Nährstoffflüssen auf der Standort - und Betriebsebene zu erreichen. Außerdem wurden gemeinsam mit TP2 108 Düngeszenarien für jede Fruchtart bzw. Fruchtfolge definiert. In der Modellplattform SIMPLACE wurde eine komplexe Modell -Solution entwickelt, die in der Lage ist alle 108 Düngeszenarien in Kombination mit allen Fruchtfolgen auf drei Standorten in jeder Boden- Klima -Region zu rechnen. Bei den drei Standorten handelte es sich um die drei jeweils flachenmäßig bedeutendsten Ackerböden. Dies führte zu mehr als 3.000.000 Simulationsläufen über eine Periode von 26 Simulationsjahren (18 Jahre Spin-up Phase und 8 Jahre Auswertungsphase). Für die große Anzahl an Simulationen wurde der Rechner -Cluster des Lehrstuhls für Pflanzenbau verwendet. Die Simulationsergebnisse wurden für TP2 über alle drei Standorte einer Boden -Klima -Region aggregiert. In diesem Bericht werden beispielhaft die Simulationsergebnisse der drei Standorte (Norm -Parabraunerde, Pseudogley -Parabraunerde und Gley -Parabraunerde) in der Region 141 (Börde/Niederungslagen) für zwei Fruchtfolgen (Winterweizen- Wintergerste -Zuckerrüben bzw. Winterweizen -Silomais -Silomais) vorgestellt. Die mittleren simulierten Erträge über 9 Jahre stiegen für alle betrachteten Fruchtarten mit steigenden Stickstoffmengen bis zu einem Höchstertrag an, wobei der Höchstertrag von der Fruchtart und dem einzelnen Standort in den Boden-Klima-Regionen abhängt. Beispielsweise waren die Erträge von Winterweizen, Zuckerrüben, und Silomais in der Region 141 auf der Norm -Parabraunerde immer höher als auf den beiden anderen Ackerstandorten (Pseudogley -Parabraunerde und Gley -Parabraunerde). Die Stickstoffausswaschungsraten waren auf der Norm -Parabraunerde bei vergleichbaren Gesamtstickstoffgaben und Stickstoffformen hingegen geringer, was sich durch die höheren Stickstoffentzüge erklären ließ. Im Vergleich der mittleren simulierten Stickstoffauswaschungsraten auf den 27 Standorte der neun Boden -Klima -Regionen wurden die höchsten Auswaschungsraten (gemittelt über alle 108 Düngeszenarien) in den Reg ionen 146 (Südliche Lüneburger Heide/sandige Böden), 147 (Mittleres Niedersachsen/leichte Lehmböden) und 191 (Teutoburger Wald) gefunden. Sehr hohe Auswaschungsraten waren mit den Bodentypen Gley und Gley-Podsol (Region 146), Podsol-Gley und Gley (Region 147) und Braunerde und Podsol-Gley (Region 191), die, außer dem Gley in der Region 147, durch sandige Unterböden charakterisiert waren. Vergleicht man die simulierten Auswaschungsraten gemittelt über alle Standorte und Düngeszenarien für die einzelnen Fruch tarten, waren die Auswaschungsraten und der Anteil des ausgewaschenen Stickstoffs an der Gesamtstick- stoffgabe bei Winterraps und Zuckerrüben am höchsten. Wenn man nur über die Düngeszenarien mittelt, die vom ökonomischen Betriebsmodell FARMDyn (Teilprojekt TP2) als optimal ausgewählt wurden, also bei „betriebsüblicher Düngung“, waren die absoluten Auswaschungsraten bedeutend niedriger, und lagen im Schnitt bei 40 bis 60 kg N ha -1 und a -1. Auch in diesem Fall hatte der Winterraps die höchsten Auswaschungsrat en (> 60 kg N ha a -1) gefolgt von Zuckerrüben, Triticale und Corn-Cob-Mix. Abschließend wurde beispielhaft die agronomische Düngeeffizienz für die o.g. Fruchtfolgen und Fruchtarten in der Region 141 als das Verhältnis zwischen Masse des Ernteguts und eingesetzter Gesamtstickstoffmenge berechnet. Im Vergleich der drei Ackerstandort in der Region 141, hatte die Norm -Parabraunerde bei vergleichbaren Gesamtstickstoffgaben die höchste agronomische Düngeeffizienz bei allen drei betrachteten Fruchtarten unabhängig von der Art der Stickstoffform (vorwiegend mineralisch oder organisch). Die Simulationsergebnisse (Ertragsfunktionen in Abhängigkeit von Stickstoffmenge, -form und -ausbringungszeitpunkt sowie Auswaschungsraten pro Fruchtart in den betriebstypischen Fruchtfolgen der Bodenklimaregionen) dienten als Eingangsgrößen in das einzelbetriebliche ökonomische Modell FARMDYN im Teilprojekt TP2. Die Integration des Teilprojektes in das Clusterprojekt „Skalenübergreifende Modellierung von Änderungen der Agrarstruktur und landwirtschaftlichen Stoffflüssen in Regionen von Nordrhein- Westfalen“ hat gezeigt, dass ein enge Zusammenarbeit zwischen pflanzenbaulich und betriebswirtschaftlich orientierten Disziplinen einen beträchtlichen Mehrwert generieren kann und dass die dynamische Modellierung bzw. die Kopplung von Modellen ein effektives Werkzeug zur Integration der zwei wissenschaftlichen Disziplinen (Pflanzenbau und Betriebsökonomik) darstellt. Aus dieser Integration konnten schließlich praxisrelevante Abschätzungen zur Auswirkung der DüV2017 im Vergleich zur DüV2007 gemacht werden.The research project "Modelling of the effects of different mineral and organic fertiliser applications on yields and the environment in typical farming systems of selected regions of NRW" was part of the cluster project "Cross-scale modelling of changes in agricultural structure and agricultural material flows in regions of North Rhine-Westphalia". The aim of the cluster was the coupled simulation and analysis of nutrient fluxes at the level of the field (subproject TP1), the farm (subproject TP2) and the region with explicit consideration of nutrient exchange between typical, region- specific farm types (subproject TP3). The aim of subproject TP1 ("Modelling of the effects of different mineral and organic fertiliser applications on yields and environment in typical farming systems of selected regions of North Rhine -Westphalia") was the assessment of site- specific nutrient flows in typical farming systems of the soil- climate regions of North Rhine -Westphalia using the modelling platform SIMPLACE (Scientific Impact Assessment and Modelling Platform for Advanced Crop and Ecosystem Management). Together with subproject TP2, farms with a typical farm management and a typical crop rotation were defined in each soil - climate region in order to achieve consistent modelling of yields and nutrient flows at the site and farm level. In addition, 108 fertiliser scenarios for each crop type and crop rotation were defined together with TP2. In the model platform SIMPLACE a complex model solution was developed, which is able to calculate all 108 fertiliser scenarios in combination with all crop rotations at three locations in each soil-climate region. The three locations were the three most important arable soils with the highest share in the cropland area of each region. This led to more than 3,000,000 simulation runs over a period of 26 simulation years (18 years spin- up phase and 8 years evaluation phase). The computer cluster of the Chair of Crop Production was used for the large number of simulations. The simulation results were aggregated as an input to TP2 across all three locations of a soil - climate region. In this report the simulation results of the three sites (Norm-Parabraunerde, Pseudogley-Parabraunerde and Gley-Parabraunerde) in the region 141 (Börde/Lowlands) for two crop rotations (winter wheat-winter barley-sugar beet and winter wheat-silomais-silomais respectively) are presented as examples. The mean simulated yields over 9 years increased up to a maximum yield for all considered crop types with increasing nitrogen quantities, whereby the maximum yield depends on the crop and the individual location in the soil -climate regions. For example, the yields of winter wheat, sugar beet, and silage maize in Region 141 were always higher on Norm-Parabraunerde than on the other two arable sites (Pseudogley-Parabraunerde and Gley-Parabraunerde). The nitrogen leaching rates on the Norm-Parabraunerde, however, were lower with comparable total nitrogen inputs and nitrogen forms, which could be explained by the higher nitrogen uptake. In the comparison of the mean simulated nitrogen leaching rates on the 2 7 sites of the nine soil-climate regions, the highest leaching rates (averaged over all 108 fertiliser scenarios) were found in the regions 146 (Southern Lüneburger Heide/Sandy Soils), 147 (Middle Lower Saxony/loamy-clay Soils) and 191 (Teutoburger Wald). Very high leaching rates were found with the soil types Gley and Gley-Podsol (region 146), Podsol-Gley and Gley (region 147) and Braunerde and Podsol-Gley (region 191), which, apart from the Gley site in region 147, were characterised by sandy subsoils. When comparing the simulated leaching rates averaged over all locations and fertilization scenarios for the individual crops, the leaching rates and the proportion of leached nitrogen in the total nitrogen application were highest for winter rape and sugar beet. If only the fertiliser scenarios selected as optimal by the economic farm model FARMDyn (subproject TP2) were averaged, i.e. "farm optimized fertilisation", the absolute leaching rates were significantly lower, averaging 40 to 60 kg N ha -1 and a -1. Also, in this case the winter rape had the highest leaching rates (> 60 kg N ha a -1) followed by sugar beet, triticale and corn-cob mix. Finally, the agronomic fertiliser efficiency for the above crop rotations and crop types in Region 141 was calculated as the ratio between the crop yield and the total amount of nitrogen used. In the comparison of the three arable sites in region 141, the Norm-Parabraunerde had the highest agronomic fertiliser efficiency for all three crops considered, irrespective of the type of nitrogen form (predominantly mineral or organic), with comparable total nitrogen application rates. The simulation results (yield functions dependent on nitrogen quantity, form and application time as well as leaching rates per crop type in the typical crop rotations of the soil climate regions) were used as input parameters for the economic farm model FARMDYN in subproject TP2. The integration of the subproject into the cluster project "Cross -Scale Modelling of Changes in Agricultural Structure and Agricultural Material Flows in Regions of North Rhine -Westphalia" has shown that a close cooperation between agronomic and economic disciplines can generate a considerable added value and that dynamic modelling and coupling of bio-physical and economic mode ls is an effective tool for the integration of the two scientific disciplines (crop production and farm economics). From this integration, practice -relevant estimates of the impact of the fertilizer regulation DüV2017 in comparison to the fertilizer regulation DüV2007 could finally be made

Loss of the Pro-Apoptotic BH3-only Bcl-2 Family Member Bim Inhibits BCR Stimulation–induced Apoptosis and Deletion of Autoreactive B Cells

During development, the stochastic process assembling the genes encoding antigen receptors invariably generates B and T lymphocytes that can recognize self-antigens. Several mechanisms have evolved to prevent the activation of these cells and the concomitant development of autoimmune disease. One such mechanism is the induction of apoptosis in developing or mature B cells by engagement of the B cell antigen receptor (BCR) in the absence of T cell help. Here we report that B lymphocytes lacking the pro-apoptotic Bcl-2 family member Bim are refractory to apoptosis induced by BCR ligation in vitro. The loss of Bim also inhibited deletion of autoreactive B cells in vivo in two transgenic systems of B cell tolerance. Bim loss prevented deletion of autoreactive B cells induced by soluble self-antigen and promoted accumulation of self-reactive B cells developing in the presence of membrane-bound self-antigen, although their numbers were considerably lower compared with antigen-free mice. Mechanistically, we determined that BCR ligation promoted interaction of Bim with Bcl-2, inhibiting its survival function. These findings demonstrate that Bim is a critical player in BCR-mediated apoptosis and in B lymphocyte deletion

Photofission fragment characteristics of 234, 238U and 232Th in the barrier region

The bremstrahlung induced fission of 234, 238U and 232Th has been studied at the superconducting Darmstadt linear accelerator (SDALINAC) in the excitation energy region close to the fission barrier. In this contribution results on the fission fragment mass, total kinetic energy (TKE) and angular distributions will be presented. Fission fragment mass and TKE distributions from 234U were studied for the first time in this energy region. The results have been analyzed in terms of fission modes and a dominant yield of the mass asymmetric standard-2 mode was found in all studied nuclei. No strong dependence of the fission mode weights on the excitation energy of the compound nucleus were found. Correlations between mass, TKE and angular distributions have been investigated in 234U and 232Th. A correlation in form of an increased anisotropy for far-asymmetric masses and low TKE were found in both fissioning systems. A possible interpretation of this correlation in terms of fission modes is discussed

Effect of the Heat Flux Density on the Evaporation Rate of a Distilled Water Drop

This paper presents the experimental dependence of the evaporation rate of a nondeaerated distilled water drop from the heat flux density on the surfaces of non-ferrous metals (copper and brass). A drop was placed on a heated substrate by electronic dosing device. To obtain drop profile we use a shadow optical system; drop symmetry was controlled by a high-speed video camera. It was found that the evaporation rate of a drop on a copper substrate is greater than on a brass. The evaporation rate increases intensively with raising volume of a drop. Calculated values of the heat flux density and the corresponding evaporation rates are presented in this work. The evaporation rate is found to increase intensively on the brass substrate with raising the heat flux density

Strategies for Neuroprotection in Multiple Sclerosis and the Role of Calcium

Calcium ions are vital for maintaining the physiological and biochemical processes inside cells. The central nervous system (CNS) is particularly dependent on calcium homeostasis and its dysregulation has been associated with several neurodegenerative disorders including Parkinson’s disease (PD), Alzheimer’s disease (AD) and Huntington’s disease (HD), as well as with multiple sclerosis (MS). Hence, the modulation of calcium influx into the cells and the targeting of calcium-mediated signaling pathways may present a promising therapeutic approach for these diseases. This review provides an overview on calcium channels in neurons and glial cells. Special emphasis is put on MS, a chronic autoimmune disease of the CNS. While the initial relapsing-remitting stage of MS can be treated effectively with immune modulatory and immunosuppressive drugs, the subsequent progressive stage has remained largely untreatable. Here we summarize several approaches that have been and are currently being tested for their neuroprotective capacities in MS and we discuss which role calcium could play in this regard

Таможенная политика РФ: цели, методы, результаты

Современное состояние России требует усилий по подъему экономики страны, формированию современных отраслей и производств, обеспечению социального прогресса и благополучия, интеграции в международные связи и отношения.Важным фактором при формировании экономических отношений - таможенная политика. Объект исследования - таможенная политика, осуществляемая Российской Федерацией. Целью работы является комплексная характеристика современной таможенной политики России с точки зрения анализа ее целей, задач, способов реализации, результатов и перспектив.The current state of Russia requires efforts to raise the country's economy, the formation of modern industries and industries, to ensure social progress and prosperity, integration into international relations and relations. An important factor in the formation of economic relations is customs policy. The object of the study is the customs policy implemented by the Russian Federation. The goal of the work is a comprehensive description of Russia's modern customs policy in terms of analyzing its goals, objectives, ways of implementation, results and prospects