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    Item type:Item,
    Investigation of small RNA communication in the mutualistic interaction of Serendipita indica and Arabidopsis thaliana
    (2026) Nasfi-Moses, Sabrine
    Interactions between plants and their symbiotic partners are characterised by complex molecular mechanisms that promote symbiont and plant growth, nutrient uptake, and stress tolerance. Despite the established role of small RNAs (sRNAs) in regulating gene expression in eukaryotes, further investigation is required to understand their contribution to this beneficial exchange. In this work, we investigated whether the beneficial endophyte Serendipita indica (Si), with its large host range, uses sRNA-mediated cross-kingdom (ck) communication with plant hosts. Sequencing of sRNA from S.indica cultivated in axenic culture and during its interaction with Brachypodium distachyon provided first evidence of ckRNA communication between plants and their mutualistic fungi and identified putative S.indica sRNAs (SisRNA). To explore the molecular basis of ck-RNA interference (RNAi) in mutualism, we developed a pipeline to investigate the role of SisRNAs during S. indica colonisation of Arabidopsis thaliana (At). The expression of SisRNAs was validated in Si-colonised At roots. SisRNAs were overexpressed in a protoplast transient system, and their accumulation was confirmed. The potential of SisRNAs to induce post-transcriptional gene silencing (PTGS) of predicted At target genes was investigated, and downregulation of genes involved in cell wall organisation, hormone signalling, and immunity was observed. Immunoprecipitation (IP) of Argonaute 1 (AGO1) from Si-colonised At roots, followed by western-blot analysis and stem-loop PCR, confirmed the translocation of SisRNAs into At roots and their loading into the plant RNAi machinery. Additionally, sRNA sequencing of AGO1- and AGO2-bound sRNA recovered after IP identified 18 to 26 nt SisRNAs being loaded into AGO1 and AGO2 in Si-colonised At roots with diverse 5´-ends. The role of Arabidopsis RNAi machinery in regulating symbiosis and colonisation was examined by analysing S. indica growth on Arabidopsis DICER-LIKE (DCL) and AGO mutants, as well as AGO expression profiling of At Col-0 S. indica colonised roots. The results demonstrated that AGO2 and AGO10, but not AGO1, function as positive regulators, suggesting specialised and potentially redundant functions of AGO proteins in mutualistic interactions. S.indica extracellular vesicles (EV)-like particles were isolated from S.indica liquid cultures. EV-like structures with cup-shaped morphology were observed, and SisRNAs previously associated with the Si-At interaction were detected in the vesicle fraction, suggesting a possible role for S.indica EVs in RNA transport, but further investigations are needed. Taken together, this work reveals that mutualistic fungi can use sRNAs to regulate host gene expression by exploiting plant RNAi machinery and provides genomic and molecular hints for ck-RNA communication in mutualistic symbioses.
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    Item type:Item,
    Von der präoperativen Risikostratifizierung zur Risikominimierung durch individualisierte perioperative Therapiestrategien bei nicht-herzchirurgischen Operationen
    (2025) Schmidt, Götz Friedrich
    Der Erkennung sowie dem anschließenden, individualisierten und zielgerichteten Management von Risikopatienten vor, während und nach nicht-herzchirurgischen Operationen kommt eine wachsende Bedeutung zu, wenngleich dezidierte Therapie­strategien bislang kaum verfügbar sind. Hier stehen vor allem die Erkennung und Optimierung kardialer Er­krankungen sowie die postoperative Vermeidung von kardio­pulmonalen Komplikationen im Vordergrund. In dieser Habilitationsschrift wurden daher zunächst Patienten mit einem er­höhten postoperativen Morbiditätsrisiko mittels präoperativer NT-proBNP-­Messung identifiziert. Hierzu wurde im Rahmen einer Observationsstudie bei 200 Patienten vor nicht-herzchirurgischer Operation mit mittlerem oder hohem chirurgischem Risiko in Allgemein­anästhesie routinemäßig NT-proBNP bestimmt und ein Grenzwert für die Prädiktion eines weitgefassten Morbiditätsendpunkts (Rehospitalisierung, akute Nieren­schädigung, Infektion und kardiale Dekompensation) gesucht. Patienten mit NT-proBNP >450 pg/ml wiesen dramatisch erhöhte Ereignisraten im postoperativen 30-Tagesverlauf auf. Die Vorhersage des primären Endpunkts mittels isolierter und einmaliger NT-proBNP-Messung war im Vergleich zum etablierten Revised Cardiac Risk Index nach Lee verbessert. Die Biomarker-Messung kann somit die rein klinische Risikoeinschätzung verbessern, sodass im Rahmen der nächsten Arbeiten einerseits der Fokus auf das intraoperative Management mittels zielgerichteter, hämo­dynamischer Therapiealgorithmen gelegt wurde. Andererseits wurden in labor­experimentellen Versuchsreihen verschiedene kreislauf­wirksame Medikamente untersucht, die die mukoziliäre Clearance-Funktion der unteren Atemwege und damit deren Integrität und die pulmonale Funktion insgesamt im peri­operativen Umfeld beeinflussen könnten. In einer monozentrischen, randomisierten Interventions­studie stand zunächst der Einfluss der Infusions­geschwindigkeit auf die Effektivität einer Bolusinfusion im Fokus. Hier zeigte sich, dass Bolusinfusionen, innerhalb von fünf Minuten appliziert, hämodynamisch effektiver sind als Gaben desselben Volumens innerhalb von 20 Minuten. Des Weiteren waren kolloidale Infusionen hinsichtlich der initialen hämodynamischen Antwort effektiver als kristalloide Infusionen. Im Rahmen einer multizentrischen randomisierten Interventionsstudie wurde so­dann ein zielgerichteter hämo­dynamischer Therapiealgorithmus mit dem Ziel des Erhalts eines individuell optimierten Herz­index nach Narkoseinduktion und Volumenausgleich evaluiert. Hier wiesen die Patienten in der Interventionsgruppe jedoch eine erhöhte Inzidenz des primären Endpunkts auf, welcher sich aus Mortalität und relevanter Komplikation zusammensetzte. Ver­mutlich trug hier der retrospektiv scheinbar inadäquate Zeitpunkt der Bestimmung des optimalen Herzindex sowie die liberale Gabe von Dobutamin dazu bei. In zwei tier­experimentellen Versuchsreihen wurde untersucht, ob die perioperativ häufig applizierten, kreislaufwirksamen Pharmaka die mukoziliäre Clearance-Funktion der unteren Atemwege be­einflussen können. Hierzu wurde die Partikeltransportgeschwindigkeit bei isolierten Mäuse­tracheen unter dem Einfluss von Cafedrin/Theodrenalin, Dopamin, Noradrenalin und Vaso­pressin sowie zur Auf­deckung der zugrundeliegenden Signaltransduktionskaskaden nach zu­sätzlicher Inkubation mit verschiedenen inhibitorischen Substanzen gemessen. Hier erhöhten alle genannten Pharmaka die Partikeltransportgeschwindigkeit am Trachealepithel dosis­abhängig stark, so­dass eine zumindest transiente Wirkung bei intravenöser Applikation auch im Menschen möglich erscheint. Zusammenfassend lieferten die in dieser Habilitationsschrift dargelegten Originalarbeiten neue Implikationen für die Erkennung und das individualisierte, inter­disziplinäre perioperative Management von Hochrisikopatienten vor nicht-herz­chirurgischen Operationen, die derzeit in weiteren Studien noch tiefergehend evaluiert und weiterentwickelt werden.
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    Item type:Item,
    Studies on neuroinvasion, susceptibility and long-term persistence of alphaherpesviruses in the murine central nervous system
    (2025) Korff, Viktoria
    Alphaherpesviruses such as HSV-1 and PrV exhibit pronounced neurotropism and the ability to establish acute and latent infections within the nervous system. To elucidate key determinants of alphaherpesviral neuroinvasion and persistence, this thesis employed the attenuated mutant PrV-ΔUL21/US3Δkin in CD-1 mice, which reproduces hallmark features of human HSE. Through a combination of targeted stereotactic and intranasal infection models, three principal aspects were addressed: (i) regional and cell type–specific neuronal susceptibility, (ii) anatomical pathways of early CNS entry, and (iii) long-term infection dynamics including latency and reactivation. The studies identified the mesial temporal, piriform, and prefrontal cortices as core targets, linked to high nectin-1 expression and specific anatomical connectivity. Neuroanatomical mapping revealed that PrV gains CNS access via a multimodal cranial-nerve network encompassing trigeminal, olfactory, glossopharyngeal-vagal, and hypoglossal routes converging in the brainstem. Long-term analyses demonstrated persistent, low-grade infection and episodic abortive or subclinical reactivation associated with neuroinflammatory responses, indicating a predominantly central establishment of viral latency that extends the current understanding of alphaherpesviral persistence to include central neuronal reservoirs in addition to peripheral ganglia. Collectively, these findings establish the PrV-ΔUL21/US3Δkin model as a robust and translationally relevant system for dissecting regional and receptor-dependent neurotropism, multimodal cranial-nerve-mediated CNS entry, and the central dynamics of alphaherpesviral latency and reactivation.
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    Item type:Item,
    Makroskopische und molekularbiologische Evaluation des Einheilens neu entwickelter Polymerimplantate bei osteochondralen Kniedefekten am Schafmodell
    (2025) Tüngler, Tim Ludwig
    Die Behandlung osteochondraler Läsionen ist eine große klinische Herausforderung. Etablierte Verfahren führen häufig lediglich zur Bildung von minderwertigem Faserknorpel. Im Rahmen dieses BMBF-geförderten Projekts wurden daher mittels eines laserassistierten 3D-Druckverfahrens biphasische Polymerimplantate entwickelt. Diese Implantate imitieren mit ihren interkonnektierenden Poren die osteochondrale Zone. Als Polymere kamen LCM3 (Abbau über Milchsäure) und ACM (Abbau über Aminosäuren) zum Einsatz. Um die Zellbesiedlung zu fördern, wurden zwei Implantatgruppen zusätzlich mit einem kollagenbasierten Biogel versehen. Ziel dieser Studie war die makroskopische und molekularbiologische Analyse der Defektheilung in einem Großtiermodell. Dazu wurden je zwei zylindrische Implantate (7 mm Durchmesser, 10 mm Höhe) in das distale Femur von adulten, weiblichen Schafen (n = 5 pro Gruppe; Gewicht 66,28 ± 1,72 kg) eingesetzt. Ein Implantat wurde in der medialen Femurkondyle platziert und das zweite proximal davon. Die Versuchsgruppen erhielten entweder LCM-Implantate ohne Biogel (L-OB), LCM-Implantate mit Biogel (L-B) oder ACM-Implantate mit Biogel (A-B). Nach drei Monaten erfolgte die makroskopische und molekularbiologische Evaluation der Defektzonen. Makroskopisch zeigten die meisten Defekte eine gute Implantatintegration (Grad II nach ICRS), jedoch ohne signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen. Die molekularbiologische Analyse hingegen, welche für die qualitative Beurteilung der Gewebeheilung entscheidend war, offenbarte signifikante Effekte: Die Gruppe L-B induzierte die stärkste Chondrogenese, was durch eine signifikant erhöhte Expression der hyalinen Knorpelmarker Sox9 und Col2 belegt wurde. Im Gegensatz dazu deutete eine erhöhte Col1-Expression in der Gruppe L-OB auf eine fibröse Regeneration hin. Darüber hinaus war der Knochenresorptionsmarker CtsK in der Gruppe L-OB erhöht, woraus ein stabilisierender Effekt des Biogels auf die Knochenphase abgeleitet werden kann. Die Studie belegt somit die molekularbiologische Überlegenheit der LCM-Biogel-Kombination hinsichtlich der Bildung von qualitativ hochwertigem, hyalinähnlichem Knorpel. Obwohl die Implantate vielversprechend erscheinen, sind für eine abschließende Bewertung weitere immunhistochemische und histologische Analysen erforderlich.
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