Retrospektive Studie über den Einfluss indikationsfremder Wirkstoffe auf das Outcome von Patienten mit schwerer Sepsis und septischem Schock

Antidepressiva, Neuroleptika und Benzodiazepine sind in Deutschland weit verbreitete Medikamente aus psychopharmakologischen Anwendungsbereichen. Sepsis, schwere Sepsis und septischer Schock wiederum stellen häufig auftretende Krankheitsbilder dar. Beides sind sehr interessante und viel untersuchte Gegenstände der aktuellen medizinischen Forschung. Die Wirkungen von Psychopharmaka auf den sepsiskranken menschlichen Organismus sind jedoch noch wenig untersucht. Medikamente, welche nicht zur direkten Symptombekämpfung in der Sepsistherapie zum Einsatz kommen, können in klinischer Anwendung nicht vertretbar eingesetzt werden und wurden daher am Patienten bisher zurückhaltend erforscht. Neuere Untersuchungen bezüglich der Wirkung verschiedener antidepressiver oder neuroleptischer Wirkstoffe auf einen septischen Organismus bestätigen deren Einfluss auf den Zellstoffwechsel. Konservierte Stoffwechselwege der Stressantwort wie die Infektort-ferne Bildung des Lipidmediators Ceramid durch die Wirkung von Sphingomyelin-spaltenden Enzymen stellen dabei eine interessante Zielstruktur dar. Die unter anderem aus Tierexperimenten resultierenden Vermutungen über positive Effekte der medikamentösen Behandlung mit Antidepressiva, Neuroleptika oder Benzodiazepinen auf den septischen Organismus werden in der vorliegenden Arbeit näher betrachtet. Da nur wenige Patienten während einer Sepsis diese Medikation weiterhin oder zusätzlich erhalten und es bisher keine klinischen Studien oder pathophysiologische Erklärungen gibt, welche eine effektive Wirkung dieser Stoffe auf den humanen septischen Organismus bestätigen, erfolgt zunächst eine retrospektive Betrachtung, um grundlegende Daten für eine gegebenenfalls prospektive Untersuchung bereitzustellen. Im Sinne einer klinischen Studie wird gezeigt, inwiefern bei Medikamentengabe in therapeutischer Dosierung ein protektiver Effekt auf den Organismus in schwerer Sepsis oder septischem Schock vorhanden ist. Aus den Daten der Sepsisdatenbank des Universitätsklinikums Jena wurden diejenigen Patienten ermittelt, welche während ihrer stationären Behandlung antidepressive oder neuroleptische Medikamente beziehungsweise Benzodiazepine bekommen hatten. Diese Patienten wurden mit einer Kontrollgruppe verglichen, welche das Medikament nicht erhielt. Um Effekte auf das ‚Outcome’ festzustellen, konzentrierte sich die Auswertung auf die Inzidenz, mit der bei den Patienten eine Sepsis auftrat, die Überlebensrate der betroffenen Patienten sowie die Liegedauer auf der Intensivstation (ITS). Es erfolgte eine Betrachtung des Einsatzes von Nierenersatzverfahren zur Assoziationsanalyse mit einem häufig auftretenden und Prognose-limitierenden Organversagen. Zusätzlich wurden zwei Scorewerte zur Feststellung der Erkrankungsschwere (APACHE II und SOFA Score) untersucht und die Trends der Medikamentenwirkungen innerhalb der verschiedenen Wirkstoffgruppen verglichen. Die untersuchte Gesamtpopulation besteht aus 22922 ITS-Patienten, von denen 1484 Patienten (6,5%) eine schwere Sepsis oder einen septischen Schock erlitten. Aus den Gruppen der Antidepressiva, Neuroleptika und Benzodiazepine konnten 13 Medikamente in die Untersuchung einbezogen und die statistische Signifikanz ihres Einflusses auf die betrachteten Faktoren überprüft werden. Mit der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, in einer Patientenpopulation statistisch signifikante Auswirkungen ausgewählter Antidepressiva, Neuroleptika und Benzodiazepine auf sepsiskranke Patienten nachzuweisen. Zum einen konnte gezeigt werden, dass die Gabe von Dikaliumclorazepat, Haloperidol, Lorazepam, Promethazin oder Risperidon in der Sepsis zu einer signifikant höheren Überlebensrate als in der Gesamtpopulation führt. Weiterhin konnten statistisch relevante Veränderungen in der Liegedauer und beim Neuauftreten der Sepsis sowie bei der in Scores angegebenen Erkrankungsschwere und bei der Häufigkeit des Einsatzes von Nierenersatzverfahren nachgewiesen werden. Hierbei zeigten sich verstärkt auch beim septischen Patienten zumeist ungünstige Assoziationen mit der Zusatzmedikation. Die Vergleiche innerhalb der Medikamentengruppen führten vermutlich auch aufgrund der Heterogenität der Einzelpräparate nur bedingt zu eindeutigen Trends, sodass hier Bedarf zu weiteren Untersuchungen mit größeren verfügbaren Datenmengen besteht. Interessant ist die Fragestellung, wie die festgestellten Effekte pathophysiologisch zu begründen sind. Es gibt mehrere Ansätze, um diese Wirkungen auf molekularbiologischer Ebene zu erklären. Intensiver beziehen sich die Betrachtungen dieser Arbeit auf Erklärungsansätze über die funktionelle Hemmung der SMASE (saure Sphingomyelinase), eines Schlüsselenzyms im Sphingolipidstoffwechsel der Zelle. Zwei der hier betrachteten Medikamente, Amitriptylin und Promethazin, sind etablierte Hemmstoffe dieses Enzyms. Vereinfacht dargestellt wird durch diese Enzymhemmung ein antiinflammatorischer Effekt erzielt, welcher für den an Entzündungsmechanismen überschäumenden septischen Organismus von Vorteil sein könnte. Dieser Ansatz stellt nur eine Erklärungsvariante der ermittelten Effekte dar. Hierzu besteht weiterhin Forschungsbedarf, da auch die Wirkmechanismen der betrachteten Medikamente zum Teil nicht abschließend geklärt sind. Wichtig für die aktuellen Betrachtungen und die weitere Forschung ist, einen möglichen protektiven Effekt auf die Überlebensrate in mehreren Studien zu objektivieren und die Sinnhaftigkeit eines beispielsweise therapeutischen ‚off-label-use’ Einsatzes dieser Medikamente bei Sepsis zu prüfen und abzuwägen. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstützen die bisherigen Forschungsansätze und sollten zu weiteren Untersuchungen motivieren, vor allem für die Betrachtung und Erarbeitung fortführender klinischer Studien

Molecular and Cellular Investigations Relating to Neuroplasticity in Stroke

Stroke is a leading cause of death and the leading cause of adult neurological disability in Australia. The interventions currently available for the management of stroke include intravenous thrombolysis, thombectomy, decompressive hemicraniectomy, antithrombotic therapy, stroke unit care and rehabilitation. The aims of these interventions are to reduce the amount of damage caused by stroke and to support recovery. Currently, there is no method to reverse the damage caused by stroke. The pattern of functional recovery following stroke reveals a critical period of enhanced neuroplasticity. This period is a candidate therapeutic target for post-stroke neurological repair, either by increasing the degree of neuroplasticity that occurs or by extending the duration of enhancement. Experimental interventions that promise to enhance post-stroke neuroplasticity are being investigated. There is extensive evidence that functional recovery can be improved through interruption of endogenous inhibitory mechanisms, which include perineuronal nets (PNNs) and Nogo signalling. Chapter one outlines a review of the literature concerning the pathophysiology of ischaemic stroke, evidence in support of enhanced post-stroke neuroplasticity and evidence in support of potential therapies that target post-stroke neuroplasticity. This review forms the basis for the body of work described in this thesis. Cell-based therapy is one potential way of enhancing recovery from ischaemic stroke. Stem cell transplantation following stroke has resulted in functional improvements in pre-clinical studies. The mechanism of action underlying this effect is unclear, though it is thought to be through the paracrine secretion of neurotrophic cytokines and not through replacement of lost tissue. Intriguingly, both direct intracerebral transplantation and intravascular transplantation are efficacious. For transplanted stem cells to enter the brain from circulation, they must cross the blood-brain barrier (BBB). While this has been shown to occur, the mechanism through which stem cells cross the BBB has not been fully elucidated. Chapter two demonstrates that human dental pulp stem cells (DPSC) can increase BBB permeability through the expression of vascular endothelial growth factor. DPSC conditioned medium caused an increase in permeability of an in vitro model of the BBB and this effect was reversed by blocking the VEGF receptor. These results support the further investigation of intravascular DPSC administration as a treatment for ischaemic stroke. One of the hypothetical mechanisms of action for cell-based therapy is the interruption of PNNs. These are a specialised form of dense ECM within the adult brain and spinal cord that form part of an endogenous system for the inhibition of neuroplasticity. Digestion of PNNs through administration of a bacterial enzyme has been shown to improve outcomes following neurological insults, including stroke. Chapter three demonstrates that DPSC express soluble products that digest PNNs. Application of DPSC conditioned media to in vitro PNN models and brain slices resulted in decreased staining of PNNs. Additionally, DPSC were shown to express active matrix metalloproteinase-2, which digested aggrecan, one of the main PNN components. These results suggest that interruption of PNNs may be a mechanism through which cell-based therapy enhances recovery in the setting of ischaemic stroke. As PNNs are a target for future stroke therapies, it is important to understand the endogenous response of PNNs to stroke. There is evidence in the literature that PNNs are temporarily downregulated after stroke. Numerous studies have demonstrated the temporary downregulation of PNNs after stroke through general staining for the carbohydrate components of PNNs and some of the protein components. However, PNNs are not homogeneous throughout the central nervous system and variations in their composition affect their ability to inhibit neuroplasticity. The response of PNNs to stroke has not yet been fully described. Chapter four addresses this by characterising the expression profile of several PNN components in a mouse stroke model. Following photochemical infarction, there was a temporary decrease in staining of cartilage link protein-1, aggrecan and WFAbinding glycans in the cortex. This effect was more pronounced in the region of the cortex contralateral to the lesion. Additionally, 4-O-sulfated chondroitin, which is the most inhibitory PNNassociated carbohydrate component, was temporarily enriched in the ischaemic border zone. This pattern of regulation may underlie the post-stroke critical period enhanced neuroplasticity. The development of new stroke treatment strategies targeting neuroplasticity is dependent on preclinical in vivo studies. To ensure that pre-clinical studies are mutually comparable, there is a need for a standardised protocol for modelling human stroke. The requirements of this model are that it be reproducible, technically accessible, it must minimise animal suffering and it must accurately model chronic stroke in humans. Many studies use young animals, which recover rapidly and more completely from ischaemic stroke. This is not appropriate for testing stroke therapies for humans as stroke risk is correlated with age. Additionally, middle cerebral artery occlusion is still considered the gold standard for modelling stroke. This is biologically accurate, but is technically difficult, results in variable infarcts and is associated with relatively high mortality and suffering. Chapter five outlines a preliminary study towards the development of a standardised protocol for chronic stroke in aged mice. A photochemical induction method was used, which resulted in reproducible, targeted lesions that were detectable by MRI. This method produced detectable dysfunction of the affected limb at early time points only. These results suggest that further optimisation needs to be done in developing a standardised model of chronic stroke.Thesis (Ph.D.) -- University of Adelaide, Adelaide Medical School, 201

Change of Perspective: Digital Public of Children and Young People in Media Educational Processes through Earth Speakr by Olafur Eliasson

Der Beitrag widmet sich Potenzialen medialer und ästhetischer Bildung im Kontext der Klimakrise. Im Zentrum steht das Kunstwerk Earth Speakr von Olafur Eliasson, durch das Prozesse medialer Bildung digitaler Kinder- und Jugendöffentlichkeit befragt sowie anhand raum- und zeitbezogener Möglichkeiten diskutiert und veranschaulicht werden. Mittels einer phänomenologischen ‹Blickverschiebung› erfolgt eine Analyse der medialen Schichten im Gebrauch der App sowie deren Verortung im Kontext digitaler Kultur. Neben den medialen Spezifika der audio-visuellen Botschaften, die Momente der Gemeinschaftsbildung thematisieren, werden die Nahtstellen digitaler Kinder- und Jugendöffentlichkeit beleuchtet.The article is dedicated to the potential of media and aesthetic education in the context of climate crisis. Digital public of children and young people in media educational processes through Earth Speakr by Olafur Eliasson is the focus. This is discussed and illustrated by using space and time-related possibilities. Through a phenomenological shift in perspective, the article discusses media layers in the use of the app and places it into the context of digital culture. In addition to a medial merging of audio-visual messages, moments of community building are addressed to focus on the interfaces between the digital public for children and young people

VE-PTP maintains the endothelial barrier via plakoglobin and becomes dissociated from VE-cadherin by leukocytes and by VEGF

We have shown recently that vascular endothelial protein tyrosine phosphatase (VE-PTP), an endothelial-specific membrane protein, associates with vascular endothelial (VE)–cadherin and enhances VE-cadherin function in transfected cells (Nawroth, R., G. Poell, A. Ranft, U. Samulowitz, G. Fachinger, M. Golding, D.T. Shima, U. Deutsch, and D. Vestweber. 2002. EMBO J. 21:4885–4895). We show that VE-PTP is indeed required for endothelial cell contact integrity, because down-regulation of its expression enhanced endothelial cell permeability, augmented leukocyte transmigration, and inhibited VE-cadherin–mediated adhesion. Binding of neutrophils as well as lymphocytes to endothelial cells triggered rapid (5 min) dissociation of VE-PTP from VE-cadherin. This dissociation was only seen with tumor necrosis factor α–activated, but not resting, endothelial cells. Besides leukocytes, vascular endothelial growth factor also rapidly dissociated VE-PTP from VE-cadherin, indicative of a more general role of VE-PTP in the regulation of endothelial cell contacts. Dissociation of VE-PTP and VE-cadherin in endothelial cells was accompanied by tyrosine phoshorylation of VE-cadherin, β-catenin, and plakoglobin. Surprisingly, only plakoglobin but not β-catenin was necessary for VE-PTP to support VE-cadherin adhesion in endothelial cells. In addition, inhibiting the expression of VE-PTP preferentially increased tyrosine phosphorylation of plakoglobin but not β-catenin. In conclusion, leukocytes interacting with endothelial cells rapidly dissociate VE-PTP from VE-cadherin, weakening endothelial cell contacts via a mechanism that requires plakoglobin but not β-catenin