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Item Influence of the First and Second Coordination Sphere on the Stability and Reactivity of Copper(I) Complexes with Dioxygen(2025) Granichny, AlexanderSelective oxidation reactions are of crucial importance to the chemical industry. However, many current methods are not sustainable, often relying on expensive noble metal catalysts, toxic oxidants, and harsh reaction conditions. In contrast, nature demonstrates the possibility of conducting these reactions using copper proteins and dioxygen as the oxidant under mild conditions. Inspired by the functionality of copper proteins, this work focuses on the synthesis of bioinspired copper model complexes and investigates the influence of the first and second coordination sphere on the stability and reactivity with dioxygen.Item Genomic and transcriptomic analyses for markers, genes and regions associated with liver copper concentration in sheep(2024) Adeniyi, Olusegun OlaniyiThe continuous economic and health impact of copper (Cu) intoxication and deficiency in sheep farming necessitates the need to understand the influence of the ovine genome on within- and between-breed differences in liver Cu concentration in sheep. In our studies, within-breed variations in liver Cu concentration observed in flocks under similar dietary and environmental conditions ranged from 30% to 55%. The heritability estimate and accuracy (0.67 ± 0.29) observed in our study was similar to values of 0.60± 0.32 found in previous studies. Therefore, it can be concluded that this trait is most likely heritable, and it is influenced by genetic factors. To this end, we tested the probability that certain SNP markers of the ovine genome may be associated with variability in liver Cu concentration in sheep using single- and multi-locus GWAS methods. The results revealed that a total of 13 markers, identified using ML-GWAS, were associated with variability in liver Cu concentration in Merinoland sheep. Functional enrichment analysis revealed enriched GO terms such as lysosomal membrane and mitochondrial inner membrane. To support this finding, a comparative transcriptome analysis between liver samples of Polish Merino sheep with low and high hepatic Cu concentration was performed. Among the differentially expressed genes was the SPATC1L gene, which is located 148.7 Kb from a SNP (rs427314005) identified by GWAS before. Enriched GO and KEGG pathway terms including cholesterol and retinoic acid syntheses were identified. Furthermore, we performed selection signature analysis to identify genomic regions under selection between Cu-susceptible and Cu-tolerant sheep breeds. Findings from this study showed that regions on OAR 4, 8 and 11 are under selection for this trait. In addition, lipoxygenase and ferroptosis pathways were identified among others as enriched GO and KEGG pathway terms. The results of the present work point to a polygenic nature of within- and between-sheep breed differences in liver Cu concentration. Additionally, our different studies suggest that pathways responsible for within-breed variation of liver Cu concentration sheep differ from those affecting between-breed variation of this trait. Further studies need to be conducted to confirm identified regions, genes or markers associated with variability in liver Cu concentration and their potential use in animal breeding.Item How to reduce weaning and separation stress in dairy cow-calf contact systems? A comparison of a gradual process with the two-step nose flap method and an evaluation of different stress indicators(2024) Vogt, AninaEarly separation of dairy cows and their calves shortly after birth is increasingly questioned by society, scientists and some farmers. Cow-calf contact (CCC) systems, which allow extended contact between a calf and their dam or a foster cow, are an alternative to this practice with many benefits for the animals’ welfare, but the weaning and separation process remains a major challenge in CCC systems. The aim of this thesis was therefore to compare the behavioral and physiological stress responses of dairy cows and their 3-months-old calves during weaning and separation either via two-step weaning using nose flaps (NF, 2 wks full-time contact while calves wore nose flaps, 1 wk fence-line contact before total separation) or via a gradual reduction of cow-calf contact time (GR, 1 wk half day contact, 1 wk morning contact, 1 wk fence-line contact before total separation, n=18 cow-calf pairs per method). As a secondary aim different indicators for weaning and separation stress were evaluated. The behavioural responses of 36 cow-cow pairs were directly observed in the cow area and via video monitoring in the calf area, which also included the selection gate where calves could switch between areas. Locomotor play levels and lying times of calves, as well as lying and rumination time of cows, were automatically recorded with sensors. Blood and fecal samples were collected for analysis of fecal cortisol metabolite concentrations, relative telomere length and immune responses. Milk yield was continuously recorded, and calves were weighed weekly. For the cows, no significant differences were found between the two separation methods in any of the used behavioral or physiological indicators. However, both methods led to an increase in vocalizations and searching behaviour compared to baseline at several time points, as well as to a transient increase in physiological stress markers, indicating that both methods provoked stress for the cows. For calves, the abrupt milk loss through the nose flap seemed to compromise adaptation of the gastrointestinal tract and led to low weight gains, reduced play behaviour and an increase in inflammatory blood markers. Furthermore, calves with nose flaps exhibited a marked decrease in lying and play behaviour, along with a high number of unsuccessful suckling attempts, which pointed towards a negative emotional state in NF calves. In contrast, GR calves showed higher weight gains, a lower decrease in lying bouts as well as a lower decrease in locomotor play levels during weaning compared to baseline, indicating a better adaption of the gastrointestinal tract to the dietary change as well as a likely less compromised affective state. In addition, the nose flap had caused pressure marks and injuries at the nasal septum of calves after the 14 days of usage. Results from our video analyses suggested that the calves needed to wear the nose flap for at least 4 days in order to effectively reduce suckling motivation, while there seems to be no benefit of using nose flaps longer than this time. However, it could not be determined whether nasal septum injuries were already present in our NF calves after the 4 days of usage. Given the overall beneficial effect of the gradual weaning and separation method for the calves and the missing difference in cows, the GR method seems overall favorable to reduce weaning and separation stress for cow-calf pairs compared to the NF method. Nonetheless, the GR method also caused considerable stress for the animals and recommendations for refinement are given in the thesis, highlighting, among others, the need to truly reduce the milk intake of calves and to focus on loosing established routines rather than just contact time itself. With regard to the stress indicators, it became evident that a low frequency of vocalizations during weaning should not be taken as evidence of low stress levels of animals, if not backed by further indicators. Relative telomere length as sampled in the present thesis was not a valid indicator of cumulative separation stress, while calves’ fecal cortisol metabolite concentrations were found to be a generally valid stress indicator for (unweaned) dairy calves, but unsuitable for comparing pre- and post-weaning states. In conclusion, this thesis provides valuable new insights to improve the weaning and separation process in CCC systems, that directly support practical applications as well as future research on this topic.Item Effekt von BDNF auf die Angiogenese im humanen Kokultursystem aus Endothelzellen und osteoporotischen Osteoblasten(2025) Holtkamp, Katharina Ines CarmenDie Bildung und Stabilisierung von Blutgefäßen ist für die Frakturheilung von entscheidender Bedeutung. Im Herz konnte gezeigt werden, dass das Signalmolekül brain-derived neurotrophic factor (BDNF) die Angiogenese fördert. Vor diesem Hintergrund stellte sich die Frage, ob durch eine Applikation von BDNF die Bildung von Blutgefäßen stimuliert wird und ob die Osteoblasten osteoporotischer Spender hierbei regulierend wirken. Angelehnt an die gestellte Hypothese konnte kürzlich aufgezeigt werden, dass mesenchymale Stammzellen (MSC) und Osteoblasten bei Osteoporose phänotypische Veränderungen im Vergleich zu knochengesunden Zellen aufweisen. Zur Beantwortung der Frage wurden humane Osteoblasten und Endothelzellen im Kokultursystem untersucht. MSC wurden aus humaner Spongiosa isoliert, die bei der Endoprothetik als Restmaterial anfiel. Es wurden MSC von n = 5 knochengesunden und n = 5 osteoporotischen Spendern verwendet. Für das Kokultursystem wurden die MSC 10 Tage osteogen differenziert. Anschließend wurden immortalisierte humane dermale mikrovaskuläre Endothelzellen (HMEC), in einem Verhältnis von 1:4, sowie BDNF (20 ng/mL Medium) hinzugefügt. Nach 3 und 5 Tagen wurde der von-Willebrand-Faktor (vWF) im Zellkulturmedium mittels ELISA bestimmt. Die Zellen wurden ebenfalls nach 3 und 5 Tagen geerntet und zur Bestimmung der relativen alkalischen Phosphatase (ALP) Aktivität verwendet. Abschließend erfolgte eine statistische Analyse und graphische Darstellung. Die Konzentration des sezernierten vWF im Zellkulturmedium stieg von Tag 3 zu Tag 5 signifikant in Kokulturen mit humanen Osteoblasten von osteoporotischen Spendern nach Zugabe von BDNF an. In Kokulturen knochengesunder Osteoblasten konnte ein vergleichbarer Anstieg der vWF Konzentration auch ohne die zusätzliche Applikation von BDNF gemessen werden. Die Differenzierung und Aktivität der Osteoblasten wurde durch die relative Aktivität der ALP ermittelt. Es waren keine signifikanten Unterschiede in der ALP Aktivität in den Kokulturen knochengesunder und osteoporotische Osteoblasten, sowie nach Applikation von BDNF zu verzeichnen. Die Ergebnisse zeigen, dass Osteoblasten osteoporotischer Spender nach Zugabe von BDNF keinen negativen Einfluss auf die Bildung des vWF und somit auf die Angiogenese ausüben. Diese stimulierende Wirkung von BDNF ist in Kokulturen knochengesunder Osteoblasten nicht notwendig. BDNF zeigte im Kokultursystem mit humanen Endothelzellen keinen Einfluss auf die ALP Aktivität, die als Zeichen für die Aktivität der Osteoblasten verwendet wurde. Zusammenfassend zeigte sich durch BDNF eine positive Beeinflussung der osteoporotischen Kokultur in Bezug auf die Angiogenese, womit ein zukünftiger Ansatz im Umgang mit Osteoporose aufgezeigt werden konnte.Item Factor XII in community-acquired pneumonia - Sex specific differences and correlation between clinical parameters(2025) Ehrlich, KristinPneumonia accounts for one of the ten main causes of death worldwide with highest incident rates in small children and elderly people. Generally, men are more susceptible to an infection and show elevated rates of hospitalization. The role of FXII as a coagulation factor has been highly questioned as people deficient in FXII do not show any kind of bleeding disorder and with the discovery of a TF- dependent coagulation pathway in vivo, FXII seemed to be dispensable for hemostasis. Therefore, current studies focus on alternative roles of FXII. A growing number of evidence supports the theory that FXII is directly and indirectly associated with inflammatory processes and thrombosis and thereby is playing an important role for innate host defense against infection. Multiple sources showed that FXII does not only lead to fibrin formation but also to production and release of proinflammatory cytokines and stimulation of neutrophils. Although previous studies highlighted the role of FXII and its downstream products during ARDS, a common complication of pulmonary infection, corresponding data for FXII in the context of pneumonia is missing. The present study investigated levels of FXII, FXIIa and HK in plasma of 140 CAP patients and 60 sex- and age-matched healthy donors by performing analysis of data collected via western blot and ELISA. The results were further analyzed to determine sex-specific differences and correlations with CRP levels, CRB-65-score and mortality. Additionally, FXII levels in BALF of 20 CAP patients and 10 donors was measured by western blot and ELISA. Finally, immunohistochemical stainings for FXII and pro-SP-C, CD-68 and vWF in human lung tissue of 3 CAP patients were performed. Previous studies showed that levels of FXII and its inhibitor decline simultaneously during infection, hypothesizing a progressive consumption of both. In contrast to that I found elevated levels of FXIIa-C1INH-complexes in plasma of CAP patients, while no parallel decrease of FXII levels was observed. That could be a sign of either inhibited degradation of FXII or stimulation of production and secretion of FXII. Multiple studies suggest neutrophils as a source of FXII and show a proinflammatory influence of estrogen on neutrophil function. In line with these findings the present work shows sex specific differences with regard to FXII and HK levels in CAP patients. Female CAP patients showed higher amounts of FXII than sex-matched donors, while HK levels in women suffering from CAP were decreased in comparison to sex-matched donors. As estradiol is known to stimulate FXII production and studies have shown an association between estradiol levels and FXII levels in plasma, these observations let me speculate that changes of FXII plasma levels may be influenced by alterations of estradiol levels in the healthy elderly population as well as in the context of pulmonary infection. Epidemiological data show that male individuals are more prone to infectious diseases than female individuals. These sex- specific differences in the susceptibility to but also the outcome of pulmonary infection are hypothesized to originate from sex-hormone-dependent but also sex-hormone- independent variations of innate and adaptive immune responses. The results presented add further evidence to sex specific differences in the context of pulmonary infection and emphasize the need to support further research on that matter. Moreover, the sex-specific differences in FXII and HK levels let me speculate about the role of FXII and its downstream products with regard to immunothrombosis as women are more prone to thrombosis and elevated levels of estrogens are related to an increased risk of thromboembolic events. Currently contradictory results have been published, leaving the question of a rather protective or a harmful role of FXII and its downstream products in the context of inflammation and related coagulopathy unanswered. That is why further studies regarding this question need to be performed. Although I would have expected more correlations of FXII and its downstream products with clinical parameters, only a negative correlation of CRP levels and FXII levels in women with CAP, as well as a corresponding positive correlation with CRP levels and FXIIa-C1INH complexes in female CAP patients was detected. Furthermore, a negative correlation of HK levels and the CRB-65 score in female CAP patients was found. The weak correlations to CRP and CRB-65 score imply a supplementary, rather than a substitutive role of FXII, FXIIa and HK in the prediction of disease outcome of CAP. Finally, elevated levels of FXII in BALF of CAP patients were shown, indicating local production or accumulation of plasma-derived FXII in CAP lungs. Via immunolocalization of FXII to endothelial cells a binding of FXII to endothelial cells has been proposed in this study. While FXII-uPAR-associated signalling seems to have a rather protective role in the context of inflammation the consequent activation of the KKS by FXIIa can result in extensive vascular inflammation. Immunolocalization of FXII to the surface of macrophages implies a binding of FXII to macrophages with a probable consequent activation of FXII into FXIIa leading to a secretion of pro-inflammatory cytokines and fatal disease outcome. Moreover, FXII was immunolocalized to ATII cells which, together with endothelial cells, play an important role in maintaining a functioning capillary-alveolar barrier, which is essential for host defense. In this study a possible association of FXII and the regulation of ATII cell function is proposed. All in all, the work presented shows altered levels of FXII, FXIIa and HK during CAP with sex-specific differences, indicating that FXII plays an important role in the context of pulmonary inflammation and associated coagulopathy. Not only the role of FXII as an effector of host defense but especially sex-specific effects of FXII should be investigated further in the future. Only then we will be able to draw conclusions on individual disease outcome and can develop personalized therapeutic strategies.Item Functional characterization of the membrane-depolarizing toxin TisB in Escherichia coli(2025-01) Leinberger, Florian HartmutBacteria are frequently exposed to environmental stressors that threaten their survival. This leads to the activation of stress response systems that adjust gene expression to maintain cellular in- tegrity. However, if these systems are inadequate, bacteria can form persister cells. These are a dormant subpopulation with reduced metabolic activity and increased antibiotic tolerance. Unlike other forms of bacterial dormancy, such as endospores, persister cells are morphologically similar to active cells but are in a transient state of reduced activity. This survival strategy allows bacteria to withstand adverse conditions that can lead to relapse of infection and the spread of antibiotic resistance. This work examines the functionality of TisB, a toxin of the type I toxin-antitoxin system tisB/istR-1 in Escherichia coli (E. coli), and its role in maintaining dormancy through specific physiological mechanisms. The research suggests that insertion of TisB into the inner membrane leads to membrane depolarization and ATP depletion, which can be considered as key triggers for the dormant state associated with antibiotic tolerance. The results presented illustrate the influence of TisB on persister cell physiology and its role in bacterial survival under antibiotic stress. An important aspect of this work is the use of a moderate expression system for TisB, which allows a controlled investigation of its effects without causing excessive toxicity. This allows for an exam- ination of the relationship between TisB-induced dormancy and protein aggregation. The results show that TisB-dependent protein aggregation influences the duration of dormancy during antibi- otic exposure. In addition, amino acids critical for TisB functionality were identified. This provided insight into the structural elements that are essential for its activity. These findings contribute to a deeper understanding of TisB and highlight the importance of specific amino acids in maintaining its functionality within the membrane. In summary, the results presented here deepen our understanding of the tisB/istR-1 system and its role in bacterial persistence. By elucidating the mechanisms by which TisB influences persistence, protein aggregation and energy content, this study provides a foundation of knowledge that can serve as a starting point for developing strategies to curb bacterial persistence and improve the efficacy of antibiotics.Item Intergroup Relationships, Discrimination, and Prejudice in Germany and Europe(2024) Huth-Stöckle, NoraThis dissertation investigates perceived group threats and their role in intergroup relations between native majorities and immigrant minorities in Germany and Europe. The first study investigates how economic downturns and perceptions thereof affect the perception of immigrants as a threat to the national economy. The second study examines whether pandemic-related challenges and concerns are associated with group-level threat perceptions and anti-immigrant prejudice. The third study investigates the relationship between empathy and prejudice towards refugees. This study further examines whether group threats moderate the relationship between empathy and prejudice. The fourth study investigates the impact of German natives’ social distance towards immigrant groups on these groups’ social distance toward Germans, and to what extent perceived discrimination mediates this association.Item Examining the role of genetic variability for drought stress responses in wheat (Triticum aestivum L.) and sorghum (Sorghum bicolor L. Moench.) and its implications for water and nitrogen use efficiency(2024) Vukasovic, StjepanIn the present dissertation, an investigation of the physiological characteristics of traits related to drought stress resistance and a detailed analysis of the morphological and physiological responses to drought stress in wheat and sorghum were carried out. In addition, this dissertation provides an validation of the root growth-associated haplotypeblocks Hap-5B-RDMa and Hap-5B-RDMb in relation to nitrogen uptake, nitrogen remobilization and water use. In sorghum, the use of a modern gravimetric phenotyping platform showed the impact of early vegetative drought stress on morphological and physiological responses, such as plant development, biomass and flowering time. In wheat, a cost-effective phenotyping method was evaluated both in the field and under controlled conditions. Normalized difference vegetation index (NDVI) in the field as well as digital image analysis (PLA) under controlled conditions showed a significant (p < 0.05) influence of the second leaf on early plant development (early vigour). In addition, genome-wide association studies were performed to identify the genomic determination for Early Vigour, identifying 42 markers associated with NDVI and two markers associated with PLA. Furthermore, the gravimetric measurement in combination with the 15N tracer-based analysis showed significant (p < 0.05) effects for carriers of Hap-5B-RDMa and Hap-5B-RDMb on nitrogen uptake in the root. In addition, significantly (p < 0.1) lower transpiration rates were found for certain genotype-haplotypeblock interactions. In view of the changing climatic growing conditions and the goal of achieving more climate-neutral production systems, the development of new varieties is essential. These lines have to be more resilient to abiotic stress factors such as drought stress and must be able to meet food demand under lower input factors. This dissertation provides a significant contribution in understanding early vegetative drought stress on morphological and physiological growth parameters in sorghum. In addition, this work presents a cost-effective method for phenotyping early vigor and novel insights into the genetic influence of root-associated haplotypeblocks on nitrogen uptake in wheat. The findings presented here can be used as potential targets in pre-breeding to develop more efficient varieties.Item Microstructure and Charge Transport in Composite Cathodes for Solid State Batteries(2024) Minnmann, PhilipRechargeable batteries play a central role in the transformation of the mobility sector from combustion engines to sustainable technologies such as electric motors. In the pursuit of batteries with higher energy density, improved safety and extended service life, solid-state batteries are regarded as promising next generation battery technology. Higher energy density can increase vehicle range potentially leading to greater acceptance of electric vehicles. In solid-state batteries, solid ion-conducting materials replace liquid organic electrolytes providing advantageous properties such as mechanical resistance and a lithium-ion transfer number close to one. These can enable the use of lithium metal anodes or higher charging rates. Among solid-state electrolytes the lithium argyrodite Li6PS5Cl, which is used in this study, is one of the most intensively investigated materials, due to its high conductivity. Despite intensive research activities, solid-state batteries using this material class are not yet ready for commercialization with persisting challenges in electrode architecture and production. In conventional Li-ion batteries, porous cathodes can be easily infiltrated by liquid electrolytes; however, the particulate nature of solid electrolytes requires a homogeneous distribution in the cathode during the manufacturing process. This requirement becomes increasingly challenging as the proportion of active materials increases and has a significant influence on the charge transport within the cathode and, correspondingly, on the kinetics. Thus, the experimental investigation of the charge transport of cathodes was the primary focus of this dissertation. Composite cathodes composed of sulfide based solid electrolytes and Ni-rich active materials were fabricated and characterized using electrochemical measurements. By comparing charge transport data with results obtained by microscopic imaging techniques, microstructure parameters were elucidated and quantified. Findings revealed that, in addition to limitations in percolation networks, the particle size distribution of the solid electrolyte significantly impacts electrode porosity and homogeneity. Overall, this work extended the insight into key electrode microstructure parameters and their effects on cell performance. From these findings, guidelines for electrode optimization can be derived aiming to enhance both energy density and power density.Item Sicherheit und Effektivität eines standardisierten enteralen Nahrungsaufbaus bei Frühgeborenen(2024) Estreich, VanessaDie Komplikationen und Komorbiditäten einer Frühgeburt stehen schon lange im Fokus wissenschaftlicher Arbeiten. In den letzten Jahren gewannen vor allem der enterale Nahrungsaufbau und die Gestaltung dessen an Relevanz. Ziel dieser Studie war es, ergänzende Informationen über den Nutzen, die Sicherheit und die Effektivität eines standardisierten enteralen Nahrungsaufbaus gemäß dem STENA-Protokoll bei Frühgeborenen mit einem Geburtsgewicht unter 1500 g zu ermitteln. Das STENA-Protokoll wurde in Anlehnung an einen schnellen enteralen Nahrungsaufbau erstellt. Durch eine retrospektive Datenanalyse wurden 293 Frühgeborene mit einem Geburtsgewicht unter 1500 g, welche zwischen 2015 und 2018 am Universitätsklinikum Gießen geboren wurden, vor (n = 145) und nach (n =148) der Etablierung des STENA-Protokolls miteinander verglichen. Die Einführung des STENA-Protokolls führte zu einer signifikanten Verkürzung des Zeitraumes der parenteralen Ernährung um vier Lebenstage sowie zu einer schnelleren Überschreitung des Geburtsgewichts um einen Lebenstag. Zudem erzielte die STENA-Kohorte ein besseres Wachstum in der korrigiert 36. SSW mit einem anhaltenden, vergrößerten Kopfumfang mit korrigiert zwei Jahren. Die Sicherheit des STENA-Protokolls wurde bestätigt, da sich keine signifikanten Effekte auf relevante Komorbiditäten wie die NEC, die FIP, die IVH und die BPD zeigten. Eine erfolgreiche Stabilisierung auf eine nicht-invasive Beatmung war simultan zur Etablierung des STENA Protokolls möglich, sodass weniger Patienten auf eine invasive Beatmung angewiesen waren. In der Nachsorgeuntersuchung mit korrigiert zwei Jahren zeigten sich ebenfalls keine Unterschiede in der mentalen und psychomotorischen Entwicklung, was die Sicherheit zusätzlich betont. Das STENA-Protokoll war gleichermaßen auf die Gewichtsklassen unter 1000 g und 1500 g Geburtsgewicht sowie auf SGA-Pateinten anwendbar. Die Ergebnisse stimmen mit aktuellen Studienergebnissen überein und ergänzen den aktuellen Wissensstand. Eine Auswertung der Gründe für die Nichteinhaltung des Protokolls ergab, dass etwa ein Drittel der Protokollabweichungen nicht auf objektivierbare Kriterien zurückzuführen ist. Dies könnte in Zukunft interne Schulungen mit zunehmender Sensibilisierung sowie eine Ausarbeitung des STENA-Protokolls mit weiterführenden Handlungsanweisungen veranlassen.Item Chondrogene Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen auf Polymerscaffolds(2025) Wunderer, Michelle SophieAls avaskuläres Gewebe besitzt hyaliner Knorpel nur ein geringes Regenerationspotential. Chondrale Defekte werden mit dem widerstandsfähigeren, gleichzeitig weniger elastischen und somit auch weniger stoßdämpfenden Faserknorpel ersetzt, sodass sich Defekte immer tiefer fortpflanzen. Trotz vielfältiger Therapieansätze stellen osteochondrale Defekte weiterhin eine große Herausforderung im klinischen Alltag dar. Arthrose als häufigste degenerative Gelenkerkrankung nimmt weltweit durch eine steigende Lebenserwartung drastisch zu. In diesem BMBF-Projekt wurden Implantate aus synthetisierten Polymeren entwickelt, welche entweder über Laktat (Poly-(D,L)-Laktid-ε-Caprolacton, LCM3) oder über Aminosäuren (Polyamid-ε-Caprolacton, ACM) degradieren. Zusätzlich wurden die Scaffolds mit einer gerinnungshemmenden Heparinbeschichtung (LCM3H, ACMH) hergestellt. Mit dieser in vitro Studie wurde die chondrogene Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen (hMSC) an den unterschiedlichen Polymeren untereinander und mit einer Kontrolle in chondrogenem Differenzierungsmedium (Chondro), sowie hMSC in Kontrollmedium (Kontrolle) verglichen, um eine Empfehlung für den Einsatz in einem biphasischen Scaffold für den chondrogenen Anteil zu geben. Die Polymere wurden dafür in Ronden mit einer Höhe von 1 mm und einem Durchmesser von 7 mm gegossen. Im Rahmen einer endoprothetischen Hüftgelenks-Versorgung männlicher Patienten (n = 6) wurde aus dem nicht mehr benötigten Knochengewebe der Hüftköpfe hMSC isoliert. Es folgte die chondrogene Differenzierung der hMSC unter Verwendung der Wachstumsfaktoren TGF-ß1, BMP-2 und durch den vorübergehenden Einsatz von DMOG an den Ronden jeweils mit und ohne Heparinbeschichtung. An den Versuchstagen 5, 10 und 15 wurde die Expression ausgewählter chondrogener Differenzierungsmarker durch real-time RT-PCR bestimmt. Zudem wurde an Tag 5 ein MTT-Assay durchgeführt und die Zellkulturüberstände von Tag 5 in einem IL-6 ELISA verwendet. An Tag 20 wurden Zellen für einen Kollagen II ELISA geerntet. Die statistische Analyse erfolgte mit dem Kruskal-Wallis-Test unter Verwendung von SPSS. TRPV4 als früher chondrogener Marker zeigte in der relativen Genexpression für das Material ACMH eine signifikante Reduktion im Vergleich zu Chondro (p = 0,037). Die mRNA-Expression des frühen chondrogenen Differenzierungsmarkers SOX9 war signifikant höher an den Scaffolds aus LCM3 (p = 0,029) und LCM3H (p = 0,031) im Vergleich zu den Zellen im Kontrollmedium. Bei den späteren Differenzierungsmarkern konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Materialien nachgewiesen werden. Der IL-6-Gehalt des Zellmediumsüberstandes war an keinem der Materialien signifikant erhöht. Die metabolische Aktivität der Zellen an LCM3 und LCM3H erwies sich als signifikant höher als derer an ACM und ACMH. Im Kollagen II ELISA wurde signifikant mehr Kollagen Typ II in den Zellen an LCM3, LCM3H und ACM im Vergleich zu Chondro festgestellt (p < 0,05). In der Zusammenschau der Ergebnisse zeigen die Zellen an den Polymeren aus LCM3 ein besseres Differenzierungsverhalten und metabolische Aktivität als die Zellen an ACM, wobei der Kontakt zu keinem der Materialien zu einer vermehrten Expression proinflammatorischen IL-6 führte. Auf Proteinebene scheinen sich die Zellen besser an den Materialien differenziert zu haben als sogar in der chondrogenen Differenzierungsgruppe ohne Materialkontakt. Bei beiden Materialien erwies sich eine zusätzliche Heparinbeschichtung als nachteilig. Ob durch einen gewebeschonenderen Abbau von ACM ein späterer Vorteil entsteht, müssen nun Langzeituntersuchungen nachgehen.Item Entwicklung der reflexiv-analytischen Praxis von angehenden Geographielehrkräften in der zweiten Phase der Lehrkräftebildung – eine qualitative Längsschnittuntersuchung(2024) Luber, LauraReflexion und Analyse gelten als zentrale Elemente von Lehrkräfteprofessionalität (VON AUFSCHNAITER 2023) und gewinnen insbesondere in der zweiten Phase der Lehrkräftebildung zunehmend an Bedeutung (HAGEMANN 2023). Eine Schlüsselrolle wird hierbei der Unterrichtsnachbesprechung (UNB) zugeschrieben. So bietet die UNB angehenden Lehrkräften einen Rahmen, um vertieft, lösungsorientiert und theoriebezogen über Fachunterricht sowie die individuelle Lehrpraxis nachzudenken. Im Sinne einer Wachstumskompetenz genutzt, ermöglicht die UNB dem „reflective practitioner“ (SCHÖN 1983) folglich, die eigene Weiterentwicklung gezielt zu steuern. Aus geographiedidaktischer Sicht ist hierfür, insbesondere aufgrund der Vielperspektivität des Faches (DICKEL 2023), eine differenzierte reflexiv-analytische Praxis erforderlich.
Empirische Studien zeigen eine Diskrepanz zwischen den normativ gesetzten Qualitätsansprüchen und der tatsächlichen Umsetzung reflexiv-analytischer Praxen (vgl. REINTJES, BELLENBERG 2017). Während für die erste Phase der Lehrkräftebildung qualitative Unterschiede in den fachbezogenen Praxen beschrieben sind (vgl. KILIMANN, KRÜGER, WINTER 2020), liegen für die zweite Phase bislang nur mittelbar Erkenntnisse vor. So wird zunächst die Lernwirksamkeit der zweiten Phase betont (HOF, HENNEMANN 2013). Daneben deuten Geographiefachleitende heterogene Entwicklungsverläufe bei angehenden Geographielehrkräften an (FISCHER 2021). Trotz dieser ersten Befunde gilt die zweite Phase bislang eher als weißer Fleck auf der Forschungslandkarte. An diese Forschungslücke knüpft die vorliegende Studie an.
Im Rahmen der explorativen Studie werden Erkenntnisse über den Ist-Zustand reflexiv-analytischer Praxen in UNB generiert. Dabei wird das Ziel verfolgt, intra- und interindividuelle Entwicklungstendenzen hinsichtlich zentraler Themen sowie reflexiv-analytischer Prozesse im zeitlichen Verlauf der zweiten Phase zu rekonstruieren. Hierzu untersucht die Studie audiographierte UNB von sieben angehenden Geographielehrkräften zu drei Erhebungszeitpunkten. Das authentische Datenmaterial wird mittels qualitativer Inhaltsanalyse nach KUCKARTZ (2018) kategorien- und fallbasiert ausgewertet und anschließend längsschnittlich verglichen. Insgesamt wird somit ein innovatives methodisches Vorgehen umgesetzt, das vertikale und horizontale Analyserichtungen miteinander verbindet (DREIER, LEUTHOLD-WERGIN, LÜDEMANN 2018).
Die Ergebnisse zeigen eine erwartungsgemäße Heterogenität reflexiv-analytischer Praxen auf thematischer und prozessbezogener Ebene. Während einige Aspekte fallübergreifend thematisiert werden (z. B. Strukturelemente des Unterrichts, Lehrkraftverhalten, Beteiligung), zeigen sich individuelle Schwerpunkte u. a. in Bezug auf die Fachinhalte. Weiterhin zeigt sich eine ausgeprägte Praxisorientierung mit einem Fokus auf Handlungen (statt eines „Blicks nach Innen“; KORTHAGEN, VASALOS 2005). Fallübergreifende Veränderungen zeigen sich hinsichtlich einer Lösungsorientierung (z. B. konkret-immersive Einzelhandlungen), einer Fokussierung auf die praktische Unterrichtsumsetzung (z. B. Angemessenheitsfragen), einer Blickerweiterung auf Lernende (z. B. spezifischere Beobachtungen) und einer Verlagerung auf die Außenwelt (z. B. Material). Diese Veränderungen variieren jedoch in ihrer Ausprägung zwischen den Fällen. Daran anschließend lassen sich reduziertere von elaborierteren Praxen unterscheiden.
Insgesamt vollzieht sich die Entwicklung der reflexiv-analytischen Praxis intraindividuell und zugleich mit interindividuellen Anteilen und findet in sich überlagernden Spannungsfeldern statt – zwischen Fach und Generik, Breite und Tiefe, Lernen und Leisten. Die explorativen Erkenntnisse bieten wertvolle Anregungen für die Gestaltung der Geographielehrkräftebildung und zur Weiterentwicklung von UNB, insbesondere hinsichtlich der Zielklärung und des Fachbezugs. Praxisnahe Implikationen, u. a. zur Nutzung von Tools so-wie der Ausgestaltung von Fachseminaren, stellen empirisch gestützte Empfehlungen für die Weiterentwicklung der Lehrkräftebildung dar. Die weiterführenden Forschungsimpulse (z. B. Interventionsstudien, geographiedidaktische Sekundärauswertungen) können anschlussfähige geographiedidaktische Forschung vertiefend anregen.Item Klinische Charakteristik und ambulante Therapieoptionen bei Anämie bei Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen: Eine Praxisstudie(2025) Kvin, SimonaHintergrund:
Die Behandlung von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) erfordert ein umfassendes Verständnis der Krankheitsdynamik sowie eine personalisierte Therapie. Diese Studie hatte zum Ziel, die Rolle der Anämie sowie die Wirksamkeit verschiedener therapeutischer Ansätze bei CED-Patienten in einem konsekutiven ambulanten Setting zu untersuchen. Ergebnisse:
Die Auswertung von 307 Patienten mit Morbus Crohn (MC) und Colitis ulcerosa (CU) zeigte, dass Eisenmangelanämie bei beiden Erkrankungen häufig auftritt. Unter Therapie verbesserten sich sowohl Hämoglobin- als auch Eisen- und Ferritinwerte deutlich. Gleichzeitig nahm die Entzündungsaktivität, gemessen an Calprotectin, ab. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Geschlechtern, und weder das Vorliegen einer Anämie noch die Art der Eisentherapie beeinflussten die Zeit bis zur steroidfreien Remission. Schlussfolgerung:
Die Studie zeigt, dass therapeutische Maßnahmen im ambulanten Bereich zu einer signifikanten Verbesserung hämatologischer Marker und einer Reduktion der Entzündungsaktivität bei CED führen. Die Art der Eisentherapie hatte keinen Einfluss auf die steroidfreie Remission. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung individualisierter und kontinuierlich angepasster Behandlungsstrategien.Item Genetic factors of horn-related traits in small ruminants with special reference to the polled intersex syndrome (PIS) in the goat(2024) Simon, RebeccaBovidae belong to the family of ruminants which unite a range of even-toed ungulates like cattle, sheep, goat and antelopes. The group of pecorans is very heterogeneous in their phenotypic appearance, but have a common feature, the horns, which appear in pairs. The characteristics associated with the presence or absence of horns are as diverse as the group itself. In livestock, especially cattle and goats, polledness is often seen as a desirable trait, as it can reduce the risk of injury to humans and flockmates. In order to achieve this, young horned animals are or have been mechanically dehorned. In view of the ever-increasing controversy and tightening of the legal situation in this regard, for example in Germany, breeding and selection for genetically polled livestock offers a possible alternative.
While knowledge about inheritance and underlying gene variants for horn-specific traits is extensive for cattle, there are still some gaps in knowledge for small ruminants (sheep and goats) - even for long-known phenomena. The polled intersex syndrome (PIS) in goats, which describes the fact that female, homozygous polled goats are infertile hermaphrodites, has been described since the 1940s. Due to the wide variability in phenotypic expression, affected animals are often difficult to identify. This restricts breeding for polledness in goats. Despite the published association with an 11.7-kb deletion on chromosome 1 that affects the transcription of the *PISTR1* and the *FOXL2* gene, it was not possible for a long time to develop a genetic test for the early detection of affected individuals that could be used in practice. The identification of a complex rearranging structural variant, consisting of the named deletion in combination with an inverse inserted duplication, associated with PIS was made possible through the use of long-read whole genome sequencing in the context of this work. This finding made it possible for the first time to develop an early applicable genetic test to identify all three possible genotypes, as well as the sex. Subsequent publications have confirmed this variant for all goat breeds examined worldwide. Also for the trait polledness in sheep a causal variant in form of an 1.78-kb sized insertion in the 3‘-UTR region of the *RXPF2* gene on chromosome 10 has been published for some time. However, it has been shown several times that this does not segregate with the trait in all breeds. This applies in particular to breeds with variable or sex-specific horn status. This was mainly confirmed for the Icelandic sheep in this study. In sheep, the *RXFP2* gene has been shown to be not only associated with the presence/absence of horns but also with other traits related to horns, such as size and shape. Horn size showed some association with a previously published *RXFP2* variant in the Icelandic sheep as well. The inclusion of polycerate Icelandic sheep in the present work confirmed the segregation of a previously published 4-bp insertion in *HOXD1* (ovine chromosome 2) with this trait, but also brought new findings. For the first time, this insertion was detected in polled individuals of polycerate origin. And a simultaneous observation of the *HOXD1* and *RXFP2* variants mentioned allows the assumption that polledness in Icelandic sheep of polycerate origin is not controlled by the *RXFP2* insertion described.
This work has helped to solve some unknowns, especially with regard to the PIS of the goat. However, insights were also gained that raise further questions, such as polledness in sheep of polycerate origin. These should be investigated more intensively in other breeds and larger samples in the future. The further development of molecular genetic methods can also help to clarify further horn-specific traits and verify such initial indications.Item Series Testing, Quality Analysis and Implementation of Silicon Strip Sensor Parameters in PANDA’s Slow-Control System(2025) Tröll, NilsThe PANDA (antiProton ANnihilation at DArmstadt) experiment aims to investigate the strong interaction using an antiproton beam and a stationary cluster jet target, resulting in annihilation reactions. The Micro-Vertex Detector (MVD) is the innermost detector among PANDA’s sub-detectors and is positioned closest to the interaction point. It is designed for precise vertex and tracking detection, employing double-sided silicon strip and silicon pixel detectors. In conjunction with other sub-detector systems, PANDA is capable of particle tracking, identification, and calorimetry. In addition to PANDA, further applications of the MVD as well as the use of silicon strip sensors in different configurations are being discussed. The double-sided silicon strip detectors allow high-recision spatial resolution, but require stringent compliance with specifications. Sensor characterization and detailed quality checks are conducted, including irradiation with protons at the Marburg Ion Beam Therapy Center (MIT) to assess radiation damage. The signal behavior of the sensors is investigated during the development of amplification stages and prepared for a sub-experiment for dosimetry on a femto satellite in Low Earth Orbit (LEO). For the sensor readout in the MVD, an ASIC named ToASt (Torino Amplifier for Silicon Strip Detectors) was developed at INFN Turin and was connected to the sensors for the first time via wire bonding. The ASIC offers the advantage of determining both the event time stamp and the energy deposited in the sensor using the Time-over-Threshold and Time-of-Arrival methods. Combining the ToASt-Sensor combination with the MDC (Module Data Concentrator) ASIC developed at KIT forms the first fully functional detector module. A combination of two of these modules was tested at the proton beam of the COSY facility in Jülich. Data obtained from beam tests and laboratory tests with sources are analyzed to demonstrate the functionality of the prototype and perform characterization. Important data have been collected to enable the development of the second prototype and to advance the construction and functionality of the MVD.Item Erhebungen zum Arzneimitteleinsatz bei Lebensmittel liefernden Tieren: mögliche Konsequenzen für die Umwelt?(2025) Abdallah, Mies MattyArzneimittel spielen eine zentrale Rolle bei der Sicherung der Lebensqualität von Mensch und Tier. Sie werden sowohl in der Human- als auch in der Tiermedizin erfolgreich eingesetzt. Durch den Einsatz von Arzneimitteln können Wirkstoffe und Metabolite aber auch auf verschiedenen Wegen in die Umwelt gelangen. Humanarzneimittel finden dabei vor allem über die Kanalisation und Kläranlagen ihren Weg in die Oberflächengewässer, während Tierarzneimittel über Wirtschaftsdünger auf Flächen und Böden gelangen. Die unterschiedlichen Eintragspfade werden auch bei der Umweltverträglichkeitsprüfung, die ein Wirkstoff im Rahmen der Zulassung eines Arzneimittels durchläuft, berücksichtigt. So wird bei Humanarzneimitteln vor allem die Toxizität für Wasserorganismen und bei Tierarzneimitteln für Bodenorganismen untersucht. Weltweit gibt es über 2.000 Veröffentlichungen, die das Vorkommen von Arzneimitteln in der Umwelt dokumentieren. Zudem gibt es Studien, die die negativen Auswirkungen von Arzneimitteln auf Umweltorganismen beschreiben, wie zum Beispiel eine verminderte Fortpflanzungsfähigkeit bei Fischen. Darüber hinaus können Resistenzen gegen Antibiotika oder Antiparasitika entstehen, die ebenfalls negative Auswirkungen auf Mensch, Tier und Umwelt haben können. Auf europäischer und nationaler Ebene gibt es einige klare rechtliche Vorgaben für die zentralisierte Dokumentation der Abgabe von Arzneimitteln an Tierarztpraxen und des Einsatzes bei Tieren. Zudem werden europaweit Daten zum Antibiotikaeinsatz erhoben und Maßnahmen ergriffen, um deren Einsatz zu reduzieren. Für andere Arzneimittelgruppen, wie Antiphlogistika oder Antiparasitika hingegen, liegen in Deutschland und anderen europäischen Mitgliedstaaten jedoch keine zentral erfassten systematischen Daten zum Einsatz bei landwirtschaftlichen Nutztieren vor. Daher können aufgrund fehlender Kenntnisse über eingesetzte Mengen von Arzneimitteln in der Tiermedizin bislang keine Umweltfolgen abgeschätzt werden. Das Ziel dieser Dissertation bestand daher darin, den Einsatz von Arzneimitteln auf landwirtschaftlichen Betrieben in Deutschland zu erfassen und zu analysieren, um anschließend mögliche Umweltfolgen zu beurteilen. Um den Arzneimitteleinsatz bei Milchkühen zu beschreiben, wurden für die Publikation 1 Daten von 50 Milchviehbetrieben in Deutschland erhoben und analysiert. Die am häufigsten verwendete Wirkstoffgruppe sind Antibiotika (40,13 %), gefolgt von Antiphlogistika (18,86 %), Antiparasitika (13,09 %) und Hormonen (9,29 %). Die Therapiehäufigkeiten der Betriebe reichen von 0,94 bis 21,69 Tagen pro Jahr und sind ungleichmäßig auf die Betriebe verteilt. Im Jahr 2020 wurde eine Kuh durchschnittlich an 6 Tagen behandelt: 2,34 Tage mit Antibiotika, 1,07 Tage mit Antiphlogistika, 0,76 Tage mit Antiparasitika und 0,41 Tage mit Hormonen. Als Faktoren, die den Arzneimitteleinsatz beeinflussen, konnten das Vorhandensein eines tierärztlichen Betreuungsvertrags, hohe Milchleistung, Weidehaltung, Nutzungsdauer, die Betriebsgröße sowie die Nutzung eines Klauenbads identifiziert werden. In Publikation 2 wurden Daten von 129 landwirtschaftlichen Betrieben, die Rinder, Schweine oder Hühner halten, in neun Bundesländern für das Jahr 2020 erhoben und auf die gesamte deutsche Tierhaltung hochgerechnet. Insgesamt wurden 162 verschiedene Wirkstoffe mit einer Gesamtmenge von 1.368 Tonnen identifiziert. Mengenmäßig waren Antibiotika, Elektrolyte, Antiphlogistika, Kohlenhydrate und Antiparasitika am bedeutendsten. Die Tierarzneimitteldaten wurden nach dem One-Health-Ansatz mit Daten zum Einsatz von Arzneimitteln in der Humanmedizin aus demselben Jahr ergänzt. Dabei zeigte sich, dass der Antibiotikaeinsatz in Human- und Tiermedizin weitgehend ausgeglichen ist, die Verteilung der Wirkstoffgruppen jedoch unterschiedlich ausfällt. Antiphlogistika und Hormone werden überwiegend in der Humanmedizin verwendet, während Antiparasitika vor allem in der Tiermedizin eingesetzt werden. Ein Abgleich der erhobenen Wirkstoffe mit Umweltfunden ergab, dass 274 Human- und 46 Tierarzneimittel in der Umwelt nachgewiesen wurden. Eine Umweltrisikobewertung konnte aufgrund fehlender Daten lediglich für einen kleinen Teil der Wirkstoffe, insgesamt 41 Substanzen, durchgeführt werden. Bei 12 dieser Wirkstoffe, darunter Ethinylestradiol, Ibuprofen, Diclofenac und Ivermectin, wurde ein hohes Umweltrisiko festgestellt, während andere, wie Tetracyclin und Sulfadiazin, als ökologisch unbedenklich eingestuft wurden. Diese Arbeit zeigt, dass die Erhebung von Arzneimitteldaten auf freiwilliger Basis qualitativ hochwertige Daten liefert. Staatliche Erhebungen, die in letzter Konsequenz auf eine Minimierung des Arzneimitteleinsatzes abzielen, kommen zu ähnlichen Ergebnissen. Auf lange Sicht ist die stetige Minimierung des Arzneimitteleinsatzes jedoch nicht grundsätzlich mit dem Tierwohl vereinbar, da kranke Tiere behandelt werden müssen. Die Einbeziehung von Tierwohlparametern in Monitoringsysteme ist daher zu empfehlen. Ein bewusster Arzneimitteleinsatz bleibt dennoch und insbesondere in Bezug auf Umweltfolgen wichtig. Nur ist die Datenlage zur Bewertung dieser Umweltfolgen noch unvollständig: Es mangelt an Informationen über die tatsächliche Ausscheidungsmenge einzelner Wirkstoffe, die spezifische Toxizität der Wirkstoffe sowie die Wirkungen von Wirkstoffgemischen in der Umwelt. Diese Arbeit zeigt erste Umweltrisikobewertungen für einzelne Wirkstoffe und hebt insbesondere Wirkstoffe mit einem hohen Risiko hervor. In den kommenden Jahrzehnten ist aufgrund der alternden Bevölkerung ein weiterer Anstieg des Arzneimittelverbrauchs, insbesondere in der Humanmedizin, zu erwarten. Dies könnte auch eine zunehmende Gefahr für die Umwelt darstellen, wenn keine geeigneten Maßnahmen zur Kontrolle und Reduktion von Arzneimittelemissionen ergriffen werden. Es bedarf daher weiterer umfassender Datenerhebungen und Forschungsanstrengungen zu den Umweltwirkungen von Arzneimitteln sowie einer integrierten Betrachtung von Human- und Tierarzneimitteln im Sinne des One-Health-Ansatzes, um geeignete Schutzmaßnahmen zur Minimierung der Risiken für Mensch, Tier und Umwelt zu entwickeln.Item Intra-household Gender Dynamics and Time Poverty: Implications for Farm Income and Well-Being in Rural Ethiopia(2025) Embiyale, Manale AndargieIn rural Ethiopia, agriculture is not only an economic activity but also deeply intertwined with gender norms and cultural practices. The normative work culture, coupled with limited infrastructure and inadequate education, affects both agricultural practices and individual well-being in rural communities. Therefore, to ensure the alignment of rural policies with the 2030 Development Agenda (SDG5), it is essential to examine and address gender dynamics within households in terms of gendered division of labor and time poverty. To obtain comprehensive data, the research uses a mixed-methods approach, combining a survey of 400 randomly selected farmers with qualitative data from focus group discussions and field observations. Quantitative analysis measures time-use patterns, farm income, and decision-making power, while qualitative insights explore cultural norms and individual experiences. Statistical models, including multinomial logistic regression, linear regression, and logit analysis, were used to assess the determinants of household decision-making, farm income, and time poverty. The triangulated results show gender disparities in time use, with women working 11.52 hours more per day than men (10.22 hours) to balance unpaid domestic and agricultural work. Their disproportionate workload limits their ability to participate in income-generating and personal development activities. In addition, households where women face higher levels of time poverty report lower agricultural productivity and greater economic vulnerability. In addition, structural challenges such as inadequate rural infrastructure, limited access to labor-saving technologies, gender segregation of labor, wage differentials, cooperative exclusivity, gender-based abusive practices, and limited access to extension services further exacerbate gender inequalities. Deeply rooted cultural norms continue to reinforce male dominance in financial and agricultural decision-making, limiting women's influence both within households and in the wider community. Finally, the study calls for targeted policy interventions to promote labor-saving technologies, improve women's access to extension services, and increase women's participation in household and community decision-making as essential to achieving sustainable rural development and gender equality.Item The long non-coding RNA AS-Trdn controls the balance of triadin isoform expression and cardiac excitation-contraction coupling(2024) Hofmann, Theresa KathalynThe molecular function of long non-coding RNAs (lncRNAs) has become an emerging scientific field focusing on various molecular pathways across species. One specific subclass known as antisense lncRNAs, was defined by its genomic localization antisense to one or more protein-coding genes. In numerous instances, these lncRNAs play a crucial role in cis-regulation by modulating the expression and splicing of the associated sense protein-coding gene. In the present study, the functional significance and the physiological implications of the cardiomyocyte-specific antisense lncRNA AS-Trdn were investigated in mus musculus as well as human cells. The expression of AS-Trdn in cardiac tissue leads to a shift in triadin isoform expression, replacing the long skeletal muscle triadin with the short cardiac specific isoform. Employing various NGS approaches and CRIPR/Cas9 based genomic interventions to elucidate the molecular mechanism, this study demonstrates that AS-Trdn regulates triadin splicing and alternative polyA usage in-cis through a RNA Polymerase II transcriptional interference. Investigations involving the loss of single exons and the overexpression of the spliced transcript indicate no alterations in triadin isoform abundance. However, endogenous overexpression in differentiated satellite cells results in a preference for the skeletal muscle isoform. The conserved underlying molecular mechanism is shown to rely on the AS-Trdn transcription, inducing sequence-dependent transcriptional pausing, wherein the antisense polymerase acts as a Roadblock for the opposing polymerase. Although an R-loop dependent transcription termination is postulated due to high GC-content and m6a deposition within a specific region, confirmation of the occurrence of an RNA:DNA hybrid is pending. Physiologically, AS-Trdn and the consequent expression of cardiac triadin is essential for a regular calcium cycling, normal heart rate and a accurate response to β-adrenergic signalling. Through isoform specific interaction studies, it is revealed that skeletal muscle triadin extensively binds to the microtubule and actinin cytoskeleton resulting in significant deformation of the cardiac dyad structure compared to the healthy situation. The subsequent increase in calcium handling and heart rate leads to a commencing dilated cardiomyopathy in ageing mice, characterized by decreased cardiac function, reduced cardiomyocyte cross-sectional area and an overall increase in heart size. Consequently, AS-Trdn and triadin emerge as pivotal regulators of cardiac contraction and cardiac dyad structure, influencing both health and disease.Item Veränderungen der Konzentrationen von Cortisol, brain-derived neurotrophic factor (BDNF) und secreted Ly6/uPAR-related protein-1 (SLURP-1) im Haar von weiblichen Medizinstudierenden unter akutem akademischem Stress(2024) Thalheimer, Lara Anna-SophieIn der vorliegenden Arbeit wurden im Haar von 38 weiblichen Medizinstudierenden die Konzentrationen der biologischen Marker Cortisol, BDNF und SLURP-1 gemessen und Fragebögen mit dem Schwerpunkt auf Stress-, Angst und Depressionserleben und Somatisierung gegenübergestellt. Die Studierenden, die sich im zweiten schriftlichen Staatsexamen befanden, wurden der Examensgruppe (N = 17) zugeordnet. Die Kontrollgruppe (N = 21) bestand aus Studierenden jeglichen anderen Semesters ohne relevante Abschlussprüfung. Die Probenentnahmen fanden an zwei Zeitpunkten statt. Der erste Zeitpunkt umfasste die ersten drei Tage unmittelbar nach dem Examen (=Examenszeitpunkt), die zweite Probenentnahme fand 12 Wochen danach statt (= Erholungszeitpunkt). Die Probenentnahmen der Kontrollgruppe fanden simultan statt. Ausgehend vom Stand der Forschung wurde angenommen, dass das zweite Staatsexamen als akutes Stressereignis wahrgenommen wird und es somit zur Erhöhung der Cortisol-Konzentration sowie zur Verminderung der BDNF- und SLURP-1-Konzentration im Vergleich zum Erholungszeitpunkt kommt. Ergebnisse: Das zweite Staatsexamen wurde als akutes Stressereignis wahrgenommen, auf Ebene der biologischen Marker kam es zu einer gegenteiligen Dynamik als erwartet. Es konnte eine signifikante Erhöhung der Cortisol-Konzentration in der Examensgruppe zum Entspannungszeitpunkt festgestellt werden. Die BDNF- und SLURP-1-Konzentrationen verhielten sich wie erwartet gegensätzlich zur Cortisol-Konzentration, jedoch ohne einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Zeitpunkten zu zeigen. Insgesamt waren die BDNF- und SLURP-1-Konzentrationen in der Examensgruppe niedriger als in der Kontrollgruppe. Schlussfolgerung: Das zweite Staatsexamen bewirkt ein subjektives Stresserleben, jedoch scheint das Ereignis auf biologischer Ebene nicht auszureichen, um eine Stressreaktion hervorzurufen. Grund dafür könnte eine durch die lange Vorbereitungszeit bedingte Gewöhnung an den Stressor sein oder eine bereits vorhandenes chronisches Stresserleben der Medizinstudierenden. Die in der Examensgruppe insgesamt verminderte Konzentration an BDNF und SLURP-1 und erhöhte Konzentration von Cortisol zum Erholungszeitpunkt verglichen mit der Kontrollgruppe deuten darauf hin. Vor allem konnten wir die gegenseitige Beeinflussung der Stressachsen, sowie die Beeinflussung durch Emotionen und Somatisierung zeigen. Das angewandte Verfahren eignet sich, um biologische Marker im Haar nachzuweisen, es ist darüber hinaus erstmals gelungen SLURP-1 im Haar nachzuweisen. Des Weiteren erlaubt das Verfahren das Abbilden eines zeitlichen Verlaufs und ermöglicht eine retrospektive Analyse.Item Über den Effekt einer psychodynamisch orientierten Komplextherapie auf den Spiegel des Brain derived neurotrophic Faktors im Serum eines depressiven Patientengutes(2023) Weber, StefanZielsetzung Ziel der vorliegenden Studie ist die Untersuchung des BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor) im Zusammenhang mit der Volkskrankheit Depression, um seine Rolle als Prädiktor für das Therapieansprechen, den Krankheitsverlauf oder die Prognose zu klären. Zudem soll bestimmt werden, ob der BDNF potenziell die Therapie der Depression, sei es medikamentös oder psychotherapeutisch, verbessern kann. Methoden Es wurden Patienten(n=48) mit einer mittelschweren depressiven oder mir einer schweren depressiven Episode rekrutiert, welche entweder eine alleinige psychodynamische Komplextherapie erhalten haben(n=21) oder eine psychodynamische Komplextherapie kombiniert mit einer Antidepressivatherapie(n=21). Als Kontrollgruppe(n=48) dienten gesunde Probanden. Der sBDNF wurde zu Beginn, nach Abschluss und 3 Monate nach Abschluss der Therapie bestimmt. Zur Bestimmung der Krankheitsaktivität wurden psychometrische Testverfahren verwendet. Außerdem wurden weitere Faktoren wie z.B. das Serumcortisol bestimmt. Ergebnisse Der sBDNF der Kontrollgruppe war zu allen Zeitpunkten niedriger als der der Interventionsgruppe. Nach Therapie war der Unterschied signifikant(p=<0.01). Sowohl durch die alleinige psychosomatische Komplextherapie, als auch durch die kombinierte Therapie mit Antidepressiva konnte die depressive Symptomatik deutlich gebessert werden(p=<0,001). Gleichzeitig kam es zu keiner signifikanten Änderung des sBDNF. Die alleinige psychosomatische Komplextherapie führte zu einer signifikant(p=<0.05) besseren Reduktion der depressiven Symptomatik, als die kombinierte Therapie. Diskussion Unsere Ergebnisse widersprechen teilweise früheren Studien. Ein höheres sBDNF in der Interventionsgruppe könnte auf eine mildere Form der Depression in unserer Patientengruppe zurückzuführen sein, die sich von früheren Studien unterscheidet. Dies könnte darauf hinweisen, dass BDNF bei milderen Depressionen eine kompensatorische Rolle spielt. Unsere Studie hebt hervor, dass eine alleinige psychosomatische Komplextherapie wirksamer sein kann als die Kombination mit Antidepressiva. Die Kombination dieser Faktoren und die Feststellung, dass ein erhöhter sBDNF auf eine geringere Wirksamkeit der medikamentösen Depressionstherapie hinweisen könnte, lassen darauf schließen, dass der sBDNF als potenzieller Indikator für den Therapieerfolg mit Antidepressiva genutzt werden kann, um eine mögliche Überbehandlung zu vermeiden. Highlights Serum BDNF ist bei Patienten mit leichter Depression, höher als bei gesunden Kontrollen. Antidepressiva-Therapie führt zu keiner signifikanten Änderung des sBDNF Alleinige psychosomatische Komplextherapie verbessert depressive Symptomatik stärker als kombinierte Therapie mit Antidepressiva Erhöhtes sBDNF bei leichter Depression als möglicher Kompensationsmechanismus, bei dessen Erschöpfung es zu einem Abfall des sBDNF und einer starken Depression kommt. sBDNF zukünftig als Indikator, ob eine medikamentöse Therapie bei depressiven Patienten erforderlich ist.