Willkommen bei JLUpub
JLUpub ist das institutionelle Repositorium der Justus-Liebig-Universität.
JLUpub bietet Mitgliedern und Angehörigen der Universität die Möglichkeit neben wissenschaftlichen Dokumenten auch Forschungsdaten elektronisch zu veröffentlichen und dauerhaft zugänglich zu machen. Alle Veröffentlichungen erhalten einen Digital Object Identifier (DOI) und werden über nationale und internationale Bibliothekskataloge sowie Suchmaschinen nachgewiesen und auffindbar.
Neue Veröffentlichungen:
Einfluss des C-reakiven Proteins chirurgischer Patienten auf die leukozytäre Interleukin-1β-Freisetzung
(2024) Buschhaus, Christina
Im Rahmen chirurgischer Eingriffe führen Zellschädigungen zur Freisetzung von Adenosintriphosphat (ATP), wodurch der purinerge Rezeptor P2RX7 aktiviert wird und die Inflammasom-abhängige Freisetzung des proinflammatorischen Zytokins Interleukin (IL)-1β induziert. Übermäßige IL-1β-Freisetzung kann eine schwere systemische Inflammation auslösen. Unsere Arbeitsgruppe konnte einen cholinergen Mechanismus zur Regulation der IL-1β-Freisetzung durch Aktivierung nikotinischer Acetylcholinrezeptoren (nAChRs) identifizieren. Die Aktivierung kann unter anderem durch Komplexe aus C-reaktivem Protein (CRP) mit Phosphocholin (PC) erfolgen.
Die vorliegende Arbeit sollte das antiinflammatorische Potential von endogenem CRP untersuchen und die CRP-Liganden in chirurgischen Patienten charakterisieren. Prä- und postoperative Blutproben wurden von Patienten, die sich einer schweren abdominalen Operation unterzogen, entnommen. Zur Untersuchung steriler Inflammation wurde die IL-1β-Freisetzung aus humanen primären Vollblutzellen, peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) sowie aus monozytären THP-1-Zellen durch Voraktivierung mit Lipopolysaccharid (LPS) und Stimulation mit ATP induziert und der Effekt von Blutplasmen, CRP-depletierten Blutplasmen sowie Blutplasmen nach Anreicherung mit PC analysiert. Zusätzlich wurden die am endogenen CRP vorliegenden Liganden mittels Massenspektrometrie identifiziert und die Interaktion mit molekularem Docking in silico untersucht.
Die Ergebnisse zeigten einen dosisabhängigen inhibitorischen Effekt von Blutplasmen auf die ATP-induzierte IL-1β-Freisetzung, lieferten allerdings keinen Hinweis auf eine wesentliche Rolle von CRP bei diesem Effekt. Jedoch konnten in dieser Studie zum ersten Mal Koffein sowie Paracetamol als Liganden von endogenem CRP in Blutplasmen chirurgischer Patienten identifiziert werden. Die genaue Interaktion sowie die potentielle Auswirkung dieser Liganden auf die antiinflammatorische Kapazität von CRP sind noch unklar und bedürfen weiterer Forschung.
Die hier gewonnenen Erkenntnisse sind klinisch relevant und liefern einen weiteren Erkenntnisgewinn in der Erforschung möglicher therapeutischer Ansatzpunkte zur Kontrolle schwerer systemischer Inflammation, insbesondere im Kontext schwerer chirurgischer Eingriffe, mit dem Ziel der Reduktion assoziierter Mortalität.
Progression von Zahnverschleiß bei jungen Erwachsenen und Analyse von Einflussfaktoren
(2024) Glatt, Anna Sophia
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, nicht-kariesbedingte Zahnhartsubstanzverluste (NKBZ) in deren morphologischer Entwicklung und Progression zu beobachten. Des Weiteren wurden vermutete ätiologische Faktoren mittels Ernährungsfragebogen untersucht.
Von 74 jungen Erwachsenen wurden innerhalb von 36 Monaten (1111 ± 10 Tage) zu vier Untersuchungsterminen in einem Untersuchungsintervall von zwölf Monaten ± sechs Wochen jeweils die Okklusalflächen von einem der ersten Unterkiefermolaren (FDI #36 oder #46) gescannt (Trios 3, 3Shape, Kopenhagen, Dänemark). Die Intraoralscans von T1 (nach zwölf Monaten), T2 (nach 24 Monaten) und T3 (nach 36 Monaten) wurden in einer externen 3D-Analysesoftware (GOM Inspect) über den Baseline-Scan (T0) überlagert. Anschließend wurde auf den fünf Höckern (mesiobukkal, mesiolingual, distobukkal, distolingual und distal) und auf den zwei Randleisten (mesiale und distale Randleiste) der maximale vertikale Zahnhartsubstanzverlust (MVZ) (μm; Median, 25 % und 75 % Perzentile) gemessen. Die Morphologien wurden in Delle (D), Facette (F) und kombinierte Delle-Facette-Läsion (KDFL) eingeteilt. Ätiologische Faktoren wurden mittels Ernährungsbogen zu allen Untersuchungszeitpunkten bewertet.
Zwischen T0 und T1 war die Progression der NKBZ am höchsten, nahm zwischen T1 und T2 ab und blieb zwischen T2 und T3 auf einem ähnlich niedrigen Niveau. Die Progression war bei Männern höher als bei Frauen, stand aber in keinem Zusammenhang mit den angenommenen ätiologischen Faktoren. D und KDFL zeigten signifikant höhere Verlustwerte als F. Zu Beginn zeigten sich NKBZ meist als Facettenläsion, welche sich mit fortschreitender Progression zu D und KDFL entwickelten.
Die Ergebnisse aus der vorliegenden Arbeit bestätigen die Zunahme der NKBZ auch im jungen erwachsenen Alter. Durch den longitudinalen Beobachtungszeitraum konnten neuen Erkenntnisse zur Entwicklung der Morphologie der NKBZ und deren Progression erlangt werden. Dies eröffnet neue Blickwinkel auf die Theorien zu den Ursachen und der Diagnose von NKBZ.
Adhärenz in der pädiatrischen Diabetestherapie - Auswirkungen der elterlichen Arbeitszeitmodelle und des beruflichen Status auf den Diabetes mellitus Typ 1 des Kindes
(2024) Schlarb, Pauline
Die Betreuung von an Diabetes erkrankten Kindern stellt die Betroffenen und deren Familien vor große Herausforderungen und hat einen beachtlichen Anteil an einer suffizienten Diabetestherapie. Diese Studie untersucht den Einfluss der Arbeitszeitmodelle der Eltern und der beruflichen Stellung des Vaters auf die Stoffwechseleinstellung von Kindern und Jugendlichen mit Diabetes mellitus Typ 1.
Für die Untersuchung wurde auf Daten aus der Diabetes-Patienten-Verlaufsdokumentation (DPV) zurückgegriffen, welche Daten aus Kinderkliniken in Deutschland, Österreich, Schweiz und Luxemburg sammelt und aufarbeitet. HbA1c, Anzahl von Hypoglykämien und diabetischen Ketoazidosen sowie Anzahl und Dauer der Krankenhausaufenthalte wurden zur Objektivierung der Diabeteseinstellung genutzt. Die Kalkulation erfolgte mittels linearer, negativ-binomialer und Poisson-Regression unter Adjustierung für Alter, Geschlecht, Diabetesdauer und Migrationshintergrund.
Bei den Arbeitszeitmodell zeigten sich für fast alle Parameter der Diabeteseinstellung mit Ausnahme der diabetischen Ketoazidosen signifikante Unterschiede für einen arbeitslosen Vater gegenüber einem Vollzeit berufstätigen Vater mit einer Teilzeit berufstätigen Mutter. Diese Kategorie wies insgesamt die niedrigsten Mittelwerte auf. Bei der beruflichen Stellung des Vaters zeigten sie die niedrigsten Mittelwerte für die Kategorie der Väter in selbständiger oder leitender Position. Die höchsten Werte zeigten sich für die Väter ohne Berufsausbildung. Insgesamt scheint in Bezug auf den HbA1c der berufliche Status stärkere Auswirkung auf den Stoffwechsel des Kindes zu haben.
Die Ergebnisse der Studie zeigen, wie wichtig eine ganzheitliche Betrachtung des individuellen Patienten und seines sozialen Umfeldes für die Diabeteseinstellung ist. Patienten mit Risikofaktoren im familiären Umfeld bedürfen einer familienzentrierten Therapie, die über die somatischen Aspekte hinausgeht.
The Redoxchemistry of Azobenzene Photoswitches for Energy Storage
(2025) Schatz, Dominic
Azobenzole (AB) finden in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, was sich hauptsächlich auf drei grundlegenden Eigenschaften zurückführen lässt: Ihre intensive Farbgebung, ihre reversible Photoisomerisierung und ihre Redoxchemie. Diese Merkmale bilden die Basis für die meisten Applikationen von AB, die von einfachen Farbstoffen bis hin zur Photopharmakologie reichen. Ein zusätzliches Thema, das sich in den letzten Jahren als wichtiger Gegenstand der Forschung herausgestellt hat, ist ihre Anwendung als Energiespeichermaterialien.
Einerseits kann die reversible Isomerisierung vom stabilen (E)- zum metastabilen (Z)-Isomer in molekularen Solarthermiespeichern (MOST) genutzt werden. Dabei wird die Energiedifferenz zwischen beiden Isomeren während der Bestrahlung gespeichert, und bei der Rückisomerisierung als nutzbare Wärmeenergie freigesetzt. Idealerweise sollte ein MOST-Kandidat eine effiziente Isomerisierung unter Sonneneinstrahlung zeigen, eine thermische Halbwertszeit besitzen, die für die beabsichtige Speicheranwendung geeignet ist, und eine möglichst hohe Energiedichte aufweisen. Wir haben 2,6-difluoriertes AB für eine mögliche MOST-Anwendung eingeführt. Diese Verbindung besitzt eine hohe Halbwertszeit und kann mit grünem Licht in das (Z)-Isomer überführt werden. Aufgrund des geringen Molekulargewichts unserer Verbindung weist sie die höchste Energiedichte im Vergleich zu bekannten flüssigen ABs auf. Wir waren in der Lage, den Photoschalter in einem kontinuierlichen Durchflussreaktor in großem Maßstab (3,7 g h-1) herzustellen, sowie die Isomerisierung in einem kontinuierlichen Durchflussphotoreaktor effizient durch-zuführen. Das flüssige AB kann als MOST-aktives Lösungsmittel fungieren und Norbornadiene mit höherer Energiedichte, sowie organische Salze zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit lösen. Die beobachtete Leitfähigkeit ermöglicht es, die Wärmefreisetzung elektro-katalytisch auszulösen und so die gesamte gespeicherte Wärmeenergie zu erhalten.
Andererseits kann das reversible Redoxverhalten bei der elektrochemischen Energiespeicherung genutzt werden. Aufgrund der reversiblen Reduktion zu einem Radikalanion wird AB als Anolyt z.B. in Redox-Fluss-Batterien eingesetzt. Durch Substitution des AB Gerüsts mit Dialkylamino-Gruppen an den para-Positionen kann auch ein reversibles oxidatives Verhalten beobachtet werden. Dies wird auf die Bildung eines chinoidalen Systems zurückgeführt, welches auf der Zeitskala eines Cyclovoltammetrieexperiments stabil ist. Der zugrundeliegende Mechanismus dieser Oxidationsreaktion wurde durch die Isolierung einer chinoidalen Festkörperstruktur nach chemischer Oxidation bekräftigt. Wir haben die 4,4‘-diamino-substituierten ABs mit den strukturell ähnlichen Azoxybenzolen (AOBs) verglichen und haben gezeigt, dass sie ein ähnliches Redoxverhalten aufweisen. Bei Lade-Entlade-Zyklisierexperimenten der Oxidation wurde eine Zersetzung beider Strukturklassen über mehrere Zyklen hinweg beobachtet. Diese Instabilität hemmt ihre erfolgreiche Anwendung in elektrochemischen Energiespeichern. Ein möglicher Zersetzungsweg über ein intermediäres Radikalkation wird vermutet.
Da das Verständnis des Redoxverhalten von ABs für elektrochemische Speicher-technologien, aber auch für die elektrokatalytische Isomerisierung in MOST Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist, stellen wir hier eine Einführung von ABs, ihren verschiedene Redoxeigenschaften sowie ihrer jeweiligen Anwendungen für Energiespeicherlösungen vor.
Untersuchungen zum Vorkommen und zur Stabilität von Colistin-Resistenzdeterminanten in pathogenen Escherichia coli-Isolaten aus klinischem Untersuchungsgut von Schweinen
(2025) Göpel, Lisa
Colistin stellt in der Humanmedizin als Reserveantibiotikum eine der letzten Therapieoptionen bei der Behandlung von Infektionen mit multiresistenten Gram-negativen Bakterien dar. Die weltweite Ausbreitung von mobilen Colistin-Resistenzgenen (mcr), unter anderem in lebensmittelliefernden Tieren, gefährdet diese wichtige Rolle von Colistin und stellt eine erhebliche Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar. Bei Schweinen wurde das Vorkommen von mcr-Genen in kommensalen E. coli bereits in zahlreichen Studien untersucht. Dagegen ist zur Ausbreitung von mcr-Genen in E. coli-Pathovaren, die als Krankheitsauslöser beim Schwein eine Rolle spielen, bislang wenig bekannt. In dieser Arbeit wurden 10 573 porcine E. coli-Isolate, die von Juli 2000 bis Dezember 2021 von Schweinen aus Deutschland gewonnen wurden, mittels Multiplex-PCRs auf das Vorhandensein von Virulenz-assoziierten Genen (VAGs) sowie der Resistenzgene mcr-1 bis mcr-10 untersucht. Die Mehrzahl der Isolate konnte als eines von verschiedenen E. coli-Pathovaren identifiziert werden, die im Zusammenhang mit Krankheitsgeschehen bei Schweinen bekannt sind, wie enterotoxische E. coli (ETEC, 31,9 %), Ödemkrankheit auslösende E. coli (EDEC, 12,8 %), attaching and effacing E. coli (AEEC, 12,4 %) und Shigatoxin-bildende E. coli (STEC, 3,5 %). In 10,2 % der untersuchten Isolate konnte ein mcr-Gen nachgewiesen werden, wobei mcr-1 (8,4 %) und mcr-4 (1,6 %) am häufigsten vorkamen. Die Gene mcr-2 (0,02 %), mcr-3 (0,03 %) und mcr-5 (0,3 %) konnten ebenfalls vereinzelt nachgewiesen werden, wohingegen die mcr-Gene mcr-6 bis mcr-10 in keinem der untersuchten Isolate identifizierbar waren. Die mcr-1 Nachweisraten stiegen kontinuierlich bis zum Jahr 2015 (15,2 %) an und gingen im Jahr 2016 auf 11,4 % und im Jahr 2017 auf 6,3 % zurück. Enterotoxische und Shigatoxin-bildende E. coli (ETEC/STEC-Hybrid) sowie EDEC waren am häufigsten positiv für mcr-Gene (je 21,9 % und 17,6 %). Mittels Ganzgenomsequenzanalysen von 220 repräsentativen mcr-positiven E. coli-Isolaten konnten sowohl bereits zuvor nachgewiesene mcr-Varianten (mcr-1.1, mcr-1.26, mcr-3.12, mcr-4.1, mcr-4.2, mcr-4.3, mcr-4.6 und mcr 5.1) sowie drei neue Varianten (mcr-1.36, mcr-4.8 und mcr-5.5) identifiziert werden. Das am meisten verbreitete mcr-1-Gen konnte auf IncX4- (83 %), IncHI2- (13 %) und IncI2-Plasmiden (4 %) lokalisiert werden, während der Großteil der mcr-4-Gene (97,1 %) auf einem ColE10-Plasmid vorkam.
Neben der Untersuchung von E. coli-Isolaten aus Deutschland wurden ebenfalls 1936 pathogene Isolate aus 17 europäischen Ländern, die von 2010 bis 2020 isoliert wurden, auf das Vorkommen von mcr-1 und mcr-2 untersucht. Dabei konnte in einem Großteil der E. coli-Isolate aus Ungarn, Spanien, Italien und Portugal das mcr-1-Gen nachgewiesen werden (33,3 - 60,7 %). In zwei ETEC-Isolaten, die von zwei Schweinen aus einem Betrieb in Belgien gewonnen wurden, wurde eine bislang unbekannte mcr-2-Genvariante (mcr-2.8) gefunden. Neben der Lokalisierung von mcr-2 auf IncX4-Plasmiden (n = 8) und dem Chromosom (n = 1), konnte ein bislang unbekanntes IncP-ähnliches Plasmid als Träger von mcr-2.1 in drei Isolaten aus einem belgischen Betrieb identifiziert werden.
Unter Anwendung definierter Kriterien wurden retrospektiv drei Schweinebetriebe in Deutschland identifiziert, bei denen über mindestens vier aufeinander folgende Jahre mcr-positive E. coli-Isolate nachgewiesen wurden. Um Rückschlüsse auf den möglichen Verbleib von bestimmten E. coli-Pathovaren und mcr-tragenden Plasmiden oder einen wiederholten Eintrag unterschiedlicher mcr-positiver E. coli-Isolate ziehen zu können, wurden 87 repräsentative Isolate von insgesamt 154 vorliegenden E. coli-Isolaten Ganzgenomsequenziert und mittels bioinformatischer Methoden auf das Vorkommen von VAGs, Resistenzgenen und Plasmidtypen untersucht. Je 42 %, 30,8 % und 57,7 % dieser Isolate aus den Betrieben 1 bis 3 waren mcr-1.1-positiv und ein ETEC-ähnliches Isolat aus Betrieb 3 war positiv für mcr-4.8. Basierend auf der Bestimmung von Sequenztypen sowie Virulenzgen- als auch Resistenzgenprofilen konnten keine klonalen E. coli-Linien in den Betrieben festgestellt werden. E. coli-Isolate der Sequenztypen ST10 und ST131, die als E. coli mit zoonotischem Potenzial gelten, wurden in den drei untersuchten Betrieben als Träger von mcr-Genen identifiziert. Über mehrere Jahre hinweg konnten mcr-1.1-Gene auf identischen Plasmiden in Betrieb 1 (IncHI2), Betrieb 2 (IncX4) und Betrieb 3 (IncX4, IncI2) nachgewiesen werden.
Die vorliegende Arbeit betont die Relevanz der Weiterentwicklung von bestehenden Überwachungskonzepten, welche durch eine umfassende und kontinuierliche Datenerhebung in Nutztierbetrieben mögliche Risikofaktoren zum Eintrag, Verbleib und der Verbreitung von Colistin-resistenten Mikroorganismen identifizieren und mit gezielten Maßnahmen reduzieren können.