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Neuste Veröffentlichungen:

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Serum-Antikörpertiter gegen Porphyromonas gingivalis FimA bei Patienten mit Parodontitis
(2024) Müller, Nathalie; Meyle, Jörg; Imirzalioglu, Can
Die Parodontitis ist eine chronisch entzündliche Erkrankung, die alle Bevölkerungsschichten und alle Altersgruppen betrifft (Dr. Constanze Cholmakow-Bodechtel, 2014). Hajishengallis et al. entwickelten die Keystone-Pathogen-Theorie, die das Bakterium P. gingivalis als möglichen Hauptverursacher der Parodontitis darstellt und dieses Pathogen somit in den Vordergrund für mögliche neue Behandlungsansätze stellt (Hajishengallis et al., 2012). Weitere Studien zeigen eine bidirektionale Beziehung zwischen einer Parodontitis und einem Diabetes mellitus Typ 2, deren Inzidenzen in den folgenden Jahren ebenfalls stetig stiegen (Oberti et al., 2019; Sanz et al., 2018). Aktuelle Studien deuten auf Zusammenhänge zwischen erhöhten Antikörpertitern gegen P. gingivalis und Parodontitis sowie Diabetes mellitus hin (Choi et al., 2014; Dye et al., 2009). Es sind jedoch weitere Studien nötig, um den pathophysiologischen Zusammenhang aufdecken zu können. Des Weiteren gibt es bisher keinen laborchemischen Test, der ein Screening auf eine bestehende Parodontitis und einen Diabetes mellitus Typ 2 ermöglicht. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es mit Hilfe eines rekombinanten FimA Proteins, das aus FimA von P. gingivalis W83 entstanden und welches für eine Methode zur Quantifizierung von löslichen Substanzen geeignet ist, einen Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) zu entwickeln. Mit diesem ELISA wurde das Serum von Probanden mit Parodontitis (n= 26), Probanden mit Parodontitis und Diabetes mellitus Typ 2 (n= 15) sowie oral gesunden Probanden (n= 13) auf Antikörpertiter der Klassen IgG und IgM gegen FimA von P. gingivalis W83 untersucht. Die Ergebnisse zeigten einen statistisch signifikanten Unterschied (p < 0,001) zwischen den IgG-Titern der drei Studiengruppen. Die Patienten mit Parodontitis und Diabetes mellitus Typ 2 wiesen die höchsten IgG-Titer und somit die höchsten IgG-Level auf, gefolgt von den Parodontitispatienten und den oral gesunden Probanden. Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass ein verlässlicher und reproduzierbarer ELISA zur Detektion von Antikörper gegen P. gingivalis FimA etabliert werden konnte. Hinzu kommt, dass eine Screening-Methode entwickelt werden konnte, welche anhand der IgG-Antikörpertiter gegen P. gingivalis FimA Hinweise auf eine vorliegende Parodontitis und einen Diabetes mellitus Typ 2 liefern kann.
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Analysis of diverse mobile genetic elements infecting Shewanella oneidensis MR-1
(2024) Schmid, Nicole Evelin; Thormann, Kai
Mobile genetic elements (MGEs) are autonomous genetic agents that utilise host cells for selfish reproduction. MGEs are considered to be drivers of microbial evolution, as they largely control horizontal gene transfer. Bacteriophages (Phages), the viruses that infect bacteria, are classified as MGEs. Phages are known to inject their genome into a host cell and then hijack the host cell, turning it into a virion-producing factory. Interestingly, not only host cells are exploited by MGEs, some MGEs also exploit other MGEs for their selfish horizontal spread. So-called phage satellites are specialised in the hijacking of phages. The majority of phage satellites are integrative elements present in bacterial chromosomes, which contain some, but not enough, structural genes to generate virions. They therefor are dependent on phage structural proteins for horizontal transfer via transduction. The resulting satellite-dependent exploitation of a phage often leads to a reduction in the virion output of the hijacked phage. In this work, a new Shewanella phage, named Dolos, was characterised. Dolos belongs to the viral family Inoviridae and thus is a phage that carries out a chronic-productive infection. Consequently, Dolos-mediated virion release occurs independently of host cell lysis. Phage Dolos has been found to be exploited by a plasmid called pDolos. pDolos appears to be a cryptic, non-mobilizable plasmid that has been shown to be stable in cells during the absence of phage Dolos. In the presence of Dolos, pDolos can be transferred to other cells by transduction. Like other phage satellites, pDolos drastically reduces the virion output of the helper phage Dolos. Furthermore, a higher number of pDolos virions was detected in a supernatant containing both pDolos and Dolos virions. Interestingly, in contrast to all other phage satellites, pDolos has no recognisable phage genes. Thus, this study shows that phage satellites are much more diverse than previously assumed and that pDolos can be regarded as the first member of a new family of phage satellites, characterised by autonomously replicating plasmids without phage genes that hijack inoviruses. Considering the relatively simple requirements for a plasmid to hijack an inovirus, it is likely that such satellite systems are widespread. In addition, this study demonstrates a new transmission strategy for non-mobilizable plasmids by acting as phage satellites. As an additional part of this study the mechanism of host acquisition by the virulent Shewanella phage Thanatos was investigated. Thanatos encodes two ADP-ribosyltransferases (ARTs), which are enzymes known to be host acquisition factors of Escherichia phage T4. These Thanatos ARTs are homologues of the phage T4 Alt protein and were consequently named Alt1 and Alt2. Phage particle proteomics demonstrated that both enzymes are highly abundant proteins of the Thanatos particle. In addition, both Thanatos ARTs are injected into the host cell during the phage DNA injection process and thus immediately ADP-ribosylate host proteins. Alt1 and Alt2 have been shown to be autocatalytic and have different ADP-ribosylation profiles. A protein interaction study revealed interactions with host proteins that are likely involved in anti-phage defence. Furthermore, it was shown that a functional loss of Alt2 drastically reduces the virion output of the phage Thanatos. This work therefor provides first insights into the function of ARTs for Thanatos-mediated host acquisition.
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Teilflächenspezifische Stickstoffdüngung bei Winterweizen im kleinstrukturierten Ackerbau
(2024) Monath, Johannes; Aurbacher, Joachim; Kühl, Reiner
Die vorgelegte Arbeit zeigt, dass der Landwirt als Entscheidungsträger tatsächlich eine wesentliche Rolle bei der Implementierung von PF auf den Betrieben ist. Da der Ackerbau auf den befragten Betrieben in Südhessen ganz unterschiedliche Rollen einnimmt, ist der Fokus der Landwirte darauf auch betriebsindividuell. Widererwartend spielen sozioökonomische Faktoren dabei nur eine untergeordnete Rolle und auch die Betriebsgröße hat einen geringeren Einfluss als die Annahme von Skaleneffekten bei der Investition in PF-Systeme aufgrund eines größeren Einsatzumfangs erwarten lässt. Insgesamt wird in der untersuchten Region PF kaum auf technischem Niveau umgesetzt, obwohl eine hohe Technologieaffinität besteht und die Bereitschaft zur Implementierung entsprechender Systeme unter der Voraussetzung von ökonomischem und pflanzenbaulichem Nutzen vorhanden ist. Als größtes Hindernis sehen die Teilnehmer der Umfrage vor allem hohe Investitionskosten. Die Expertenbefragung II bestätigt den Ansatz von Lorenz und Münchhoff (2015), die den Landwirt zusätzlich als Quelle wichtiger Hintergrundinformationen sehen. Damit treffen die Erkenntnisse von Heijting et al. (2011) und Fleming et al. (2000) hinsichtlich farmer defined management zones auch für die untersuchten Standorte in Südhessen zu. Der dreijährige Praxisversuch beschränkt den Landwirt als zuverlässige Informationsquelle auf die Wahrnehmung von Standortheterogenität. Geeignete Handlungsempfehlung für eine angepasste N-Düngung können durch die Versuchsergebnisse nicht bestätigt werden. Als Ursache wird eine mögliche Vermischung von Wahrnehmung und Wissen in Betracht gezogen. Es zeigt sich, dass eine Weiterentwicklung von PF unter Einbezug von zeitlich variablen Umweltbedingungen zu besseren Ergebnissen führen würde. Dies geht auch aus dem Vergleich der Perspektiven auf die N-Düngung zwischen ex-ante- und ex-post-Betrachtung hervor. Den tatsächlichen Ertrags- und Proteinfunktionen in der ex-post-Betrachtung steht die ex-ante-Perspektive gegenüber, die sich aus Erfahrungen der Vergangenheit speist. Es zeigt sich, dass im Entscheidungsprozess die explizite Berücksichtigung von Risiko über Produktions- und Marktbedingungen die sinnvollere Bewertungsgrundlage für die N-Düngung darstellt, da nur dieses Wissen dem Landwirt zur Verfügung steht. Um seine Entscheidungen zu verbessern und das Inferenzproblem des Pflanzenbaus zu adressieren müssen Informationslücken geschlossen werden, die die Berücksichtigung von Heterogenität allein nicht vermögen. Dies gilt unabhängig vom eingesetzten Verfahren. Zwar kann der Landwirt mit der Aufteilung der N-Düngung in Gaben zu bestimmten Vegetationszeitpunkten der Entwicklung des Pflanzenbestands und dessen Ertragsfähigkeit begegnen und gegebenenfalls Anpassungen vornehmen, optimale Zeitpunkte und Höhen können jedoch nur zufällig ermittelt werden.
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Secondary metabolites of Hericium erinaceus against neurodegenerative diseases
(2023) Hellmann, Bernhard; Eckert, Gunter; Zorn, Holger
Alzheimer’s disease (AD) is increasing in prevalence, and the WHO estimates that more than 150 million people will be affected by 2050. The most significant factors influencing AD appear to be a combination of age-related changes in the brain, genetic predispositions, environmental influences, and lifestyle factors. On the molecular level, late-stage AD is characterized by mitochondrial dysfunction, increased reactive oxygen species (ROS) levels, amyloid-β (Aβ) protein aggregates, increased tau levels, and neurodegeneration. Currently, there are no existing treatments that can cure the disease; therefore, prevention and mitigation of symptoms are crucial. Several compounds isolated from plants and mushrooms have shown beneficial effects in treating Alzheimer's disease (AD) by targeting different pathological mechanisms. Among these, erinacines, identified in the edible mushroom Hericium erinaceus, are particularly promising compounds that modulate disease progression. Extracts from this mushroom, rich in erinacines, have demonstrated potential to enhance mitochondrial function and promote neuronal health, suggesting a preventive approach against AD. Notably, studies have shown that erinacines stimulate Neuronal Growth Factor (NGF) production and neuritogenesis, indicating their key role in preventing the progression of AD. In particular, erinacine C has the strongest effects on NGF stimulation; however, it is scarce because it is produced only in the mycelium of the mushroom. In the present work, erinacine C was produced through submerged cultivation of Hericium erinaceus, followed by isolation and characterization using HPLC-DAD, NMR, and HR- MS. Erinacine C was tested in SH-SY5Y, MOCK, and APP696 cells. Furthermore, an ethanolic mycelium extract of Hericium erinaceus was tested in the SH-SY5Y cell lines as well as in Caenorhabditis elegans CL2122 and GMC101 strains. To test the hypothesis on the mitochondrial effects of erinacine C, experiments on cell viability, mitochondrial membrane potential, ATP levels, mitochondrial mRNA expression (SIRT1, CREB1, NRF1, TFAM, and ATP5D), respirometry, neurotoxicity, neuritogenesis, and Aβ levels were conducted. Results showed that erinacine C had positive effects in SH- SY5Y cells, including increased ATP levels, decreased oxidative stress, and elevatedexpression of NRF1. Additionally, treatment activated genes related to axon guidance and actin binding, linking the genomic results with the in vitro data of positive neuronal outgrowth. Through RNA-seq analysis, the research scope expanded beyond just the mitochondria. On the other hand, the Hericium erinaceus ethanolic extract showed increasing effects at low concentrations on the lifespan in GMC101 but not in CL2122. However, ATP levels in GMC101 were elevated after treatment. The extract was tested in SH-SY5Y cells to evaluate viability, ATP levels, and the expression of mitochondrial genes. Due to the unknown matrix components, no clear conclusion related to erinacine C could be drawn. Nevertheless, these findings underscore the potential of Hericium erinaceus to be used as part of a preventive strategy against AD, leveraging its mitochondrial and neuroprotective properties. Altogether, the results presented here pave the way for more comprehensive studies to elucidate further the mechanisms through which Hericium erinaceus and its compounds, like erinacine C, confer neuroprotective benefits. The RNA-seq results suggest that erinacine C exhibits hormone-like effects on human neuronal cells. Future research should aim to better understand the mechanisms of action of these compounds and their potential in clinical settings.
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Überlebenszeitanalyse von implantatgetragenen Suprakonstruktionen und Implantaten unter Berücksichtigung patientenspezifischer Einflussfaktoren
(2024) Kopka, Nathalie; Rehmann, Peter; Lotzmann, Ulrich
Die vorliegende retrospektive Longitudinalstudie befasst sich im Rahmen einer Überlebenszeitanalyse mit der Untersuchung differentieller patientenspezifischer Faktoren, die einen potentiellen Einfluss auf die Überlebenswahrscheinlichkeit implantatprothetischer Therapieversorgungen haben könnten und schlussendlich in Behandlungsempfehlungen miteinbezogen werden sollten. In dem Beobachtungszeitraum von 2003 bis 2023 wurde ein Patientenkollektiv von 469 Patienten mit 1627 Implantaten aus dem zentrumseigenen MZD-Programm gefiltert und in die Analyse miteinbezogen. Zur statistischen Auswertung wurde die Überlebenszeitanalyse nach Kaplan-Meier mit univariaten Testverfahren sowie der multifaktoriellen Cox-Regression herangezogen. In Hinblick auf die implantatgetragenen Suprakonstruktionen (n = 1665) konnte eine mittlere Überlebenszeit von 14,64 ± 0,24 Jahren und 120 Funktionsverluste ermittelt werden. Das Ereignis einer Explantation, das zu einem einhergehenden Funktionsverlust der Suprakonstruktion führte, war mit 82 Fällen die am häufigsten dokumentierte Komplikation. Die kumulativen 5-, 10- beziehungsweise 15-Jahres-Überlebensraten der Gesamtheit aller Suprakonstruktionen beliefen sich auf 93,1 %, 84,3 % beziehungsweise 67,6 %. Bezüglich der untersuchten Implantate (n = 1627) wurde eine mittlere Überlebenszeit von 15,98 ± 0,20 Jahren berechnet. 82 Implantate mussten im Verlauf explantiert werden, wovon sich mehr als die Hälfte auf das Krankheitsbild einer Periimplantitis zurückführen ließ. Nach einem Beobachtungsintervall von fünf, zehn beziehungsweise 15 Jahren belief sich die Überlebensrate auf 96,6 %, 89,4 % beziehungsweise 76,3 %. Im weiteren Verlauf der Analyse zeigten die untersuchten Faktoren „Kiefer“, „Verblockung“ und „Tumorerkrankung“ sowohl auf die Überlebenswahrscheinlichkeit der implantatgetragenen Suprakonstruktionen als auch auf die der Implantate einen statistisch signifikanten Einfluss (p < 0,05). Es resultierten höhere Überlebensraten für implantatgetragenen Zahnersatz im Oberkiefer als im Unterkiefer. Ein vergleichbares Ergebnis zeigte sich auch bei den Implantaten. Hinsichtlich der Verblockungsart erreichten implantatgetragene Suprakonstruktionen in einem primär verblockten Kronenverbund statistisch signifikant höhere Überlebensraten (p < 0,05) als unverblockte, nebeneinanderstehende Konstruktionen. Im Gegensatz dazu lag bezüglich der Überlebensrate von Implantaten selbst kein statistisch signifikanter Einfluss (p > 0,05) durch die Verblockung der prothetischen Versorgungen vor. Sowohl die Suprakonstruktionen als auch die Implantate zeigten jedoch, sofern sie in einem Brückenverbund einbezogen waren, statistisch höchst signifikant geringere Überlebenswahrscheinlichkeiten (p < 0,001). Des Weiteren ergaben sich statistisch signifikant höhere Überlebenswahrscheinlichkeiten (p < 0,05) für implantatgetragenen Zahnersatz und Implantate bei gesunden Patienten gegenüber Patienten mit vorangegangener Tumorerkrankung im Kopf-Hals-Bereich. Suprakonstruktionen bei tumorerkrankten Probanden und ergänzender chirurgischer Rekonstruktion des Kiefers zeigten höhere Überlebenswahrscheinlichkeiten als diejenigen ohne rekonstruierten Kiefer. Dies unterstreicht den klinischen Nutzen der Kieferrekonstruktion im Rahmen der Tumortherapie. Die hohen und erfolgversprechenden Überlebenswahrscheinlichkeiten implantatgetragenen Zahnersatzes in der vorliegenden Longitudinalstudie akzentuieren die Bedeutung und Relevanz der Implantattherapie im Rahmen der modernen Zahnmedizin. Anhand der Erkenntnisse der durchgeführten Untersuchung lassen sich unter Berücksichtigung patientenspezifischer Einflussfaktoren für zukünftige prothetische Versorgungen mittels implantatgetragenen Zahnersatzes Behandlungsempfehlungen herleiten. Demzufolge sollten zum einen Suprakonstruktionen zur gleichmäßigen Spannungsverteilung während funktioneller Krafteinwirkung idealerweise punktuell verblockt werden. Zum anderen sollte zur Umgehung einer implantatgetragenen Brückenkonstruktion und unter Berücksichtigung des finanziellen Aspektes ein Ersatz jedes verloren gegangenen Zahnes durch jeweils ein eigenes Implantat in Betracht gezogen werden, um im Ergebnis auch nicht zuletzt einer Restitutio ad integrum sehr nahe zu kommen.