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Charakterisierung früher Immunreaktionen gegen Toxoplasma gondii-Tachyzoiten in primären Monozyten und THP-1-Zellphänotypen, einschließlich Validierung eines THP-1-Zellen-basierten mononukleären Phagozyten-Modells
(2026) Hanke, Dominik
Die Zellen des angeborenen Immunsystems stellen die entscheidende erste Abwehr gegen invasive Pathogene dar. Zu ihren klassischen Effektormechanismen gehören die Phagozytose von Pathogenen, die Produktion antimikrobieller Moleküle sowie die Sekretion von immunmodulierenden Zytokinen und Chemokinen. Im Jahr 2004 wurde zum ersten Mal beschrieben, dass neutrophile Granulozyten als Reaktion auf Gram-positive oder Gram-negative Bakterien *extracellular traps* (ETs) freisetzen können, welche aus DNA und antimikrobiellen Proteinen wie Histonen und dem Enzym Myeloperoxidase (MPO) bestehen. In den darauffolgenden Jahren wurde gezeigt, dass andere Zellen des angeborenen Immunsystems wie Monozyten und Makrophagen ETs freisetzen, welche als monocyte bzw. macrophage extracellular traps (METs) bezeichnet werden. Zu den Funktionen von ETs gehören das Einfangen, die Immobilisierung und in manchen Fällen auch die Abtötung von Pathogenen. Zu Beginn dieser Arbeit gab es nur einen Bericht über die *Toxoplasma gondii* (*T. gondii*)-induzierte MET-Freisetzung, die von Monozyten von Seehunden stammten. *T. gondii*, der Erreger der Toxoplasmose, ist ein obligat intrazellulärer Parasit aus dem Stamm der Apikomplexa, welcher alle warmblütigen Lebewesen als Zwischenwirt sowie Katzen (Felidae) als Endwirt infiziert. In diesen Wirten lösen sich schnell teilende Tachyzoiten während der systemischen Ausbreitung eine angeborene und adaptive Immunantwort aus. Einige Tachyzoiten wandeln sich in Gewebezysten in Bradyzoiten um. In diesen können Bradyzoiten viele Jahre persistieren und im Falle einer Immunschwäche reaktiviert werden. Die vorliegende Arbeit untersuchte frühe (< 4 Stunden) angeborene Immunantworten mononukleärer Phagozyten gegen vitale *T. gondii*-Tachyzoiten in primären humanen und bovinen Monozyten sowie in der humanen monozytären Leukämie-Zelllinie THP-1 (engl. = *Tohoku Hospital Pediatrics-1*). Dabei wurde eine 4-stündige Ko-Kultur von Immunzellen und *T. gondii*-Tachyzoiten unter Verwendung einer Multiplizität der Infektion (MOI, engl. = *multiplicity of infection*) von 1:4 (Zelle:Parasit) verwendet (mit Ausnahme der Stoffwechselanalysen mit einer verlängerten Konfrontationszeit von 6 Stunden). Die *in vitro*-Differenzierung von monozytären THP-1-Zellen zu unspezifischen M0-Makrophagen sowie die *in vitro*-Polarisierung von M0-Makrophagen zu pro-inflammatorischen M1- und anti-inflammatorischen M2-Makrophagen ermöglichte es, den aktuellen Forschungsfokus auch auf verschiedene Makrophagen-Typen auszuweiten. Darüber hinaus ermöglichte die vergleichende Untersuchung von primären Immunzellen und den entsprechenden THP-1-Zelltypen der grundlegenden Frage nachzugehen, ob eine permanente Zelllinie für die Erforschung der immunologischen Aspekte in dieser Arbeit geeignet ist. Zu Beginn dieser Arbeit fehlten zuverlässige und standardisierte Protokolle zur Differenzierung und Polarisierung von M0/M1/M2-ähnlichen Makrophagen (THP-1-M0/M1/M2-Makrophagen), welche zunächst von den Kooperationspartnern etabliert werden mussten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die korrekte Differenzierung und Polarisierung von THP-1-M0/M1/M2-Makrophagen anhand der Morphologie, der IL-1β-Sekretion, der Expression von pro- und anti-inflammatorischen Oberflächenmarkern sowie anhand der Stoffwechselprofile (Glykolyse, Glutaminolyse und Serinolyse) verifiziert und bestätigt. Mikroskopische Analysen unter Verwendung von Rasterelektronenmikroskopie (SEM, engl. = *scanning electron microscopy*), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Immunfluoreszenzmikroskopie (IFM) bestätigten die Aktivierung von primären humanen und bovinen Monozyten sowie von monozytären THP-1-Zellen und THP-1-Makrophagen (M0/M1/M2) nach Konfrontation mit *T. gondii*-Tachyzoiten. Das grundsätzliche Vorhandensein von METs nach der Parasitenkonfrontation wurde durch den Nachweis der Ko-Lokalisation von Histonen, MPO in den DNA-reichen Strukturen bestätigt, die von mononukleären Phagozyten freigesetzt wurden. Quantitative Analysen, welche auf der Bestimmung der Anzahl MET-positiver Zellen, der Freisetzung von extrazellulärer DNA (extDNA) und der Ausdehnung der Zellkernfläche (NAE, engl. = *nuclear area expansion*) in Immunzellen basierten, schlugen jedoch bei primären humanen und bovinen Monozyten, monozytären THP-1-Zellen und THP-1-Makrophagen (M0/M1/M2) fehl. Ebenso erreichte die durch MET-Induktoren A23187 und Nigericin induzierte MET-Freisetzung bei Primärzellen und THP-1-Zellen im Vergleich zu unbehandelten Zellen keine statistische Signifikanz. In den letztgenannten Fällen deuteten signifikant erhöhte Laktat-Dehydrogenase (LDH)-Aktivitäten, die in Zellkulturüberständen nachgewiesen wurden, auf eine hohe Rate an Zelltod und Zelllyse hin. Die vorliegenden Analysen der Zytokin-Sekretion zeigten einen signifikanten Anstieg der IL-1β-Sekretion durch primäre, humane Monozyten, die mit *T. gondii*-Tachyzoiten allein oder in Kombination mit Lipopolysaccharid (LPS) konfrontiert wurden. In THP-1-Makrophagen (M0/M1/M2) induzierte jedoch nur die kombinierte Konfrontation mit *T. gondii*-Tachyzoiten und LPS die IL-1β-Sekretion. Im Gegensatz dazu hatten in monozytären THP-1-Zellen weder Tachyzoiten, allein noch in Kombination mit LPS, einen Einfluss auf die IL-1β-Sekretion. Im Falle von IL-6 wurde in primären humanen Monozyten nach Konfrontation mit *T. gondii*-Tachyzoiten allein oder in Kombination mit LPS eine signifikant verstärkte Sekretion beobachtet. In monozytären THP-1-Zellen stieg die IL-6-Sekretion nur bei einer kombinierten Behandlung mit *T. gondii*-Tachyzoiten und LPS an, während THP-1-Makrophagen (M0/M1/M2) nicht mit einer signifikanten IL-6-Sekretion reagierten. Zudem beeinflusste die Konfrontation primärer humaner und boviner Monozyten mit *T. gondii*-Tachyzoiten weder die Expression der Immunrezeptoren TLR2 und TLR4 noch den Zytoskelett-assoziierten Marker F-Aktin oder den Migrations-assoziierten Marker CD11b. Ebenso wurden keine Parasiten-bedingten Veränderungen der Umsatzraten von Substraten und Metaboliten der Glykolyse, Glutaminolyse und Serinolyse in Zellkulturüberständen von THP-1-Zellen festgestellt. Zusammenfassend deuten die vorliegenden Ergebnisse darauf hin, dass die Sekretion von IL-1β und nicht die Freisetzung von METs entscheidend für die Auslösung der angeborenen Immunantwort in den ersten 4 Stunden nach Kontakt zwischen primären humanen und bovinen Monozyten mit *T. gondii*-Tachyzoiten ist. Darüber hinaus zeigte die Validierung des für die THP-1-Zelllinie entwickelten *in vitro*-Differenzierungs- und Polarisierungsprotokolls zur Generierung von THP-1-Makrophagen eine gute Übereinstimmung mit den in der Literatur beschriebenen Merkmalen primärer und *in vitro*-generierter M1- und M2-Makrophagen. Dies betrifft die Expression pro- und anti-inflammatorischer Oberflächenmarker, die Sekretion von IL-1β und das Glykolyse-, Glutaminolyse-, Serinolyse- und energiebezogene Stoffwechselprofil. Das neuartige Differenzierungs- und Polarisierungsprotokoll steht nun für weitere immunologische Untersuchungen zur Verfügung.
Behavioral Consequences of Commission and Omission Errors in Innovation and Strategic Management
(2026) Nickel, Julian
This cumulative dissertation examines how commission and omission errors shape subsequent decisions at the individual and firm level. It comprises three studies. The first study draws on risk-type preference-shift theory and extends it with individual and organizational boundary conditions to examine how distinct failure experiences shape managers' willingness to persist with underperforming innovation projects. It conceptualizes failure as a dichotomy, distinguishing commission errors (flops) from omission errors (missed opportunities). Findings from two experiments indicate that a recent commission error reduces the likelihood of persisting, while an omission error increases it. At the individual level, action-oriented decision-makers show a larger reduction in persistence after experiencing a commission error. Rational thinkers do not differ in susceptibility to past failures; instead, they weigh specific attributes of the ongoing project more heavily when deciding whether to persist. At the organizational level, this effect depends on an organization's strategic orientation: an exploratory orientation weakens the negative impact of commission errors and strengthens the positive impact of omission errors, whereas an exploitative orientation amplifies the negative effects of commission errors. The second study investigates how a prior decision failure affects escalation of commitment in subsequent new product development. Across two experimental studies with innovation managers, it draws on regret regulation theory and regulatory focus theory to show that anticipated keep regret, arising from continuing a failing project, and anticipated drop regret, stemming from terminating a promising project too soon, conditionally mediate the effect of failure type on escalation, depending on decision-makers' regulatory focus. Commission errors increase anticipated keep regret, reducing escalation among decision-makers low in prevention focus, whereas omission errors heighten anticipated drop regret, increasing escalation among those high in promotion focus. The third study moves to the firm level. Competitive bidding in acquisitions involves multiple firms pursuing the same target, with some not securing it while a competing bidder completes the deal. The study conceptualizes such outcomes as missed acquisitions and examines how they shape subsequent acquisition behavior. Using 430 competitive acquisition announcements, it finds that firms that miss out engage in greater subsequent acquisition activity than firms that complete the deal, even after accounting for the financial resources preserved by not completing it. Stock market reactions condition this relationship: more favorable reactions attenuate the increase. These findings show that unrealized deals in competitive bidding settings shape bidders' subsequent behavior, and that the strategic consequences of goal non-attainment depend on public evaluation. The three studies show that the type of a prior failure shapes subsequent decisions, and that decision-makers' traits, the organization's strategic orientation, and external evaluation determine how strongly.
Bias correction of ERA5-Land air temperature in remote tropical regions using participatory monitoring data
(2026) Mitze, Fabian; Jacobs, Suzanne Robin; Breuer, Lutz; Campos Zeballos, Jazmin; Dowling, Thomas P. F.; Weeser, Björn
Many remote tropical mountainous regions lack precise, spatially distributed air temperature data. This limits both scientific research and applied solutions in fields such as hydrology, meteorology, health and agriculture. As regular monitoring networks do not provide sufficient spatial coverage in these regions, alternatives are required. To address this issue, this study proposes a novel approach using participatory monitoring (PM) data for point-to-point bias correction of ERA5-Land air temperature data. ERA5-Land data was trained on PM data from different remote mountainous regions in Ecuador (n = 67), Honduras (n = 23) and Tanzania (n = 275) using simple linear regression models. Validation was conducted using automatically measured air temperature, applying different metrics, including mean absolute error (MAE) and coefficient of determination (R2). Validation demonstrated an improvement across all stations, with the most significant reduction in MAE, from 5.49 °C to 1.76 °C in Ecuador. Concurrently, R2 increased across all stations up to 0.83. The decrease in deviation was also statistically significant for all stations. The study demonstrated that incorporating PM data into simple linear regression bias correction can reduce the regional bias of ERA5-Land air temperature data. This can be regarded as a pragmatic solution for remote regions, where the absence of weather stations is a common issue.
Inhibition of FXIIa attenuates kidney fibrosis in mice with unilateral ureteral obstruction
(2025) Kalina, Daniel; Potaczek, Daniel P.; Zeng-Brouwers, Jinyang; Boehm, Mario; Nolte, Marc W.; Bielohuby, Maximilian; Schermuly, Ralph T.; Schaefer, Liliana; Wygrecka, Malgorzata
Kidney fibrosis is a common manifestation of chronic kidney diseases, with parenchymal tissue scarring serving as a histologic predictor of functional deterioration. Considering the relationships between contact-phase system activation and renal fibrosis as well as potential direct profibrotic activities of factor XII (FXII), we hypothesized that FXII inhibition with an anti-FXII/activated FXII (FXIIa) antibody (3F7) demonstrates therapeutic efficacy in a mouse model of unilateral ureteral obstruction (UUO). Treatment of UUO mice with 3F7 attenuated kidney fibrosis, as evidenced by preserved tissue structure, decreased deposition of collagen, and diminished apoptosis, but increased proliferation of tubular epithelial cells. No effect was observed with the administration of C1 esterase inhibitor, which serves as a primary plasma inhibitor of FXIIa and kallikrein. Transcriptome analysis revealed that 3F7 therapy predominantly affects stress-activated protein kinase signaling cascades and signal transduction in response to DNA damage. Exposure of renal epithelial cells to FXII or FXIIa triggered p21 expression in an Akt- and ERK1/2-dependent manner. Accordingly, treatment of UUO mice with 3F7 reduced numbers of p21+ renal tubular epithelial cells. Our work provides proof-of-concept data supporting efficacy of 3F7 in the UUO model and unravels molecular mechanisms underlying the protective role of FXII inhibition in chronic kidney injury.
Hepatic and intestinal microcirculation and pulmonary inflammation in a model of veno-venous extracorporeal membrane oxygenation in the rat
(2025) Edinger, Fabian; Zajonz, Thomas; Mayer, Nico; Schmidt, Goetz; Schneck, Emmanuel; Sander, Michael; Koch, Christian
Background: Veno-venous (V–V) extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) is widely used in critical care but remains associated with high mortality rates (22–68%). In septic shock, increased pulmonary inflammation and impaired intestinal and hepatic microcirculation have been observed during ECMO therapy. To explore the impact of ECMO-induced inflammation, this study used a rat model with varying ECMO blood flows to assess intestinal and hepatic microcirculation and lung inflammation. Methods:Thirty male Lewis rats were randomised into three groups: sham, low-flow ECMO (60 mL/kg/min), and high-flow ECMO (90 mL/kg/min). V–V ECMO was established via femoral drainage and jugular return. Microcirculation in the intestine and liver was measured using micro-light guide spectrophotometry after laparotomy. Systemic and pulmonary inflammation were evaluated through cytokine levels in plasma and bronchoalveolar lavage (BAL), focusing on tumour necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukins 6 (IL6) and 10 (IL10), and C–X–C motif chemokine ligands 2 (CXCL2) and 5 (CXCL5). Hemodynamic data were obtained using a left ventricular pressure–volume catheter. Results: Intestinal oxygenation was significantly impaired only during low-flow ECMO therapy (65% [62–70%]) compared to sham therapy (76% [72–79%], p = 0.003), while hepatic microcirculation was reduced during both low-flow (21% [14–26%]) and high-flow (19% [16–21%]) ECMO therapy compared to sham therapy (43% [38–48%], all p < 0.001). Serum TNF-α levels were only significantly elevated during high-flow ECMO therapy (1 h: 14 [12–22] pg/mL; 2 h: 18 [15–38] pg/mL) compared to the sham procedure (1 h: 10 [9–11] pg/mL; 2 h: 10 [9–11] pg/mL; p = 0.033). In contrast, BAL IL6 levels were significantly lower during both high- and low-flow ECMO therapy (32 pg/mL) than sham therapy (81 pg/mL, p ≤ 0.001). IL10, CXCL2, and CXCL5 levels did not differ significantly between the low- and high-flow ECMO and sham therapies. Conclusions: ECMO-induced inflammation is blood flow dependent. In healthy rats, high-flow ECMO did not impair intestinal microcirculation and was associated with reduced pulmonary inflammation, likely due to lung-protective ventilation.