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    Nahua-Stimmen aus dem kolonialen Zentralmexiko. Für das Überleben ihrer politisch-gesellschaftlichen Überzeugungen
    (2024) Herzog, Richard
    Die Hauptquellen und zugleich die Protagonisten dieser Dissertation sind Fernando de Alva Ixtlilxochitl (ca. 1578-1650) und Domingo de Chimalpahin (1579-ca. 1660). Die Analyse ihrer Werke ermöglicht einen einzigartigen Blick auf globale Transfers, der in den Erfahrungen der Nahua in Zentralmexiko verwurzelt bleibt. Durch den Fokus auf Formen der politischen Organisation zeigt die Studie, wie die koloniale Neuordnung in Zentralmexiko Perspektiven und Lebenswege der Nahua-Autoren beeinflusste. Beide einheimischen Autoren nahmen an den grenzüberschreitenden Informationsnetzwerken des spanischen Imperiums teil, was sich in ihren transnationalen politischen Ideen und Erzählstrategien widerspiegelt. Indem sie das prähispanische Mesoamerika in eine christlich geprägte Universalgeschichte einschrieben, versuchten sie, ihre Vorfahren auf eine mit Europa vergleichbare Ebene zu stellen. Nicht zuletzt erlaubt die vergleichende Studie dieser beiden Gelehrten einen besonders facettenreichen Blick auf das Leben subalterner Menschen in einer zwangsläufig widersprüchlichen kolonialen Situation: geprägt von Anpassung und Widerstand, Vergessen und Kontinuität der Geschichte. Verschiedene neue Impulse ergeben sich aus der Themenwahl: Während der Einfluss europäischer Politikkonzepte auf andere Regionen oft untersucht wurde, wird dieser Blick hier umgekehrt, indem die politischen Konzepte indigener Akteure zwischen Europa und Mexiko in den Mittelpunkt gestellt werden. Die Auseinandersetzung mit diesen Fragen anhand von Chimalpahin und Alva Ixtlilxochitl bereichert die aktuelle Forschung auf mehreren Ebenen. Erstens durch die vergleichende Gegenüberstellung der beiden, die bisher von Anthropologen, Ethnohistorikern und Hispanisten weitgehend getrennt untersucht wurden. Die umfassende Analyse sowohl der prähispanischen als auch der kolonialen Entwicklungen überschreitet somit disziplinäre Grenzen. Zweitens wird durch die Fokussierung auf globale Perspektiven der Nahua Neuland betreten, indem zum Beispiel eine Verbindung zu Studien über die Rezeption der Antike in Lateinamerika und zu indigenen Menschen in Übersee hergestellt wird. Ein globaler Ansatz erweitert sowohl die Begriffsgeschichte als auch die Geistesgeschichte, um weitere wichtige Kommunikations- und Übersetzungsprozesse einzubeziehen. In diesem Sinne versucht diese Arbeit eine transkulturelle, zweisprachige Begriffsgeschichte mit dem Studium von Werken auf Spanisch und Nahuatl unter Berücksichtigung konzeptueller Übertragungen. Aufbauend auf dekolonialen Ideen zielt sie darauf ab, die zentrale Bedeutung von Austauschprozessen im Gegensatz zu eurozentrischen Auffassungen zu betonen und die Widerstandsfähigkeit lokaler Traditionen hervorzuheben. Gleichzeitig können die Perspektiven der Nahua auf ihre eigenen Gemeinschaften westliche Vorstellungen von Staatlichkeit, Politik und letztlich auch von möglichen Lebensformen erweitern.
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    Inzidenz einer epiretinalen Membran bei Patienten mit exsudativer altersbedingter Makuladegeneration nach mehrfachen intravitrealen Injektionen von anti-VEGF
    (2022) Starosta, Daniela Aneta
    Die altersabhängige Makuladegeneration ist eine multifaktorielle degenerative Netzhauterkrankung, die bei Menschen über dem 50. Lebensjahr auftritt und mit Drusen und RPE-Veränderungen einhergeht. Man unterscheidet eine frühe Form, auch (trockene) altersabhängige Makulopathie genannt und eine Spätform, die in zwei Subtypen unter- teilt wird: nicht exsudativ (u.a. geographische Atrophie der äußeren Netzhaut und Choriokapillaris) und exsudativ (u.a. makuläre Neovaskularisationen, RPE-Abhebungen und disziforme Narbe als Endstadium). Die exsudative (neovaskuläre) Form wird mit intravitrealen Injektionen von anti-VEGF Substanzen behandelt. Als epiretinale Membran wird eine flächige, gefäßlose, fibrozelluläre Struktur auf der Netzhautoberfläche, v.a. im Makulabereich bezeichnet. Es werden idiopathische (pri- märe) und sekundäre epiretinale Membrane unterschieden. Die sekundären ERM bilden sich infolge von durchgreifenden Netzhautdefekten, z.B. nach intraokulären Eingriffen oder Entzündungen. Für Entstehung der primären ERM sind mutmaßlich proliferationstüchtige Glaskörperrückstände oder Migration und Proliferation retinalen Gliazellen über ILM-Defekte nach einer Glaskörperabhebung. In dieser Arbeit haben wir uns mit der exsudativen, neovaskulären AMD-Form und der primären ERM befasst, um die ERM-Merkmale hauptursächlich auf die AMD und die intravitreale Injektionen zurückführen zu können. Das Hauptziel dieser Dissertation war es, im Rahmen einer retrospektiven Datenanalyse die Inzidenz der epiretinalen Membranen bei Patienten mit exsudativer AMD, die mit mehrfachen intravitrealen anti-VEGF Injektionen behandelt worden sind, zu ermitteln. Als Nebenziel sollte die differenzierte Datenauswertung Veränderungen der ERM nach mehrfachen IVOM beurteilen. Hierfür wurden Befunde von Patienten der Gießener Augenklinik analysiert, die mehr als 8 intravitreale Injektionen bei der Diagnose einer exsudativen AMD erhielten. Bei 34 Augen von 28 Patienten wurden die Einschlusskriterien erfüllt. Für die Evaluierung wurden Daten aus der Anamnese, SD-OCT Aufnahmen und Visusbestimmung ge- sammelt. Es folgte die manuelle Auswertung der SD-OCT Aufnahmen in der DiOCTA - Software. Es wurden die ERM-Flächen und der Status der vitreomakulären Grenzfläche bei Diagnosestellung der exsudativen AMD und nach der 8. IVOM ermittelt bzw. ausgerechnet und anschließend ausgewertet. In der Literatur gibt es wenige Berichte über Inzidenz der ERM bei AMD jedoch basierend an uneinheitlichen und nur qualitativen Kriterien. Das Besondere an dieser Arbeit war der Versuch einer quantitativen Untersu- chung der ERM-Ausprägung und deren Veränderung durchzuführen und strenge Einschlusskriterien, um die idiopathischen von sekundären ERM abzugrenzen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass nach der 8. IVOM bei 1 Probandenauge keine ERM festgestellt wurde und bei 33 Augen eine ERM festgestellt wurde, was einer Inzidenz von 97 % entspricht. Bei 32 von 34 Probandenaugen wurde eine ERM bereits bei Diagnosestellung der exsudativen AMD gestellt (Inzidenz 94 %). Ein weiteres Ergebnis dieser Arbeit war die statistisch signifikante Veränderung (Zunahme oder Abnahme) der ERM-Fläche nach der 8. IVOM. Es wurde zudem eine starke Korrelation zwischen der Zunahme der ERM-Fläche bei Augen mit persistierenden vitreomakulären Adhäsion und zwischen der Abnahme der ERM-Fläche bei Augen, die eine hintere Glaskörperabhebung aus einer VMA entwickelt haben. Es wurden keine statistisch signifikanten Korrelationen zwischen der ERM-Flächen-Differenz und dem Zeitraum bis zu 8. IVOM. Aufgrund der technischen Einschränkungen der OCT-Technik war eine automatische quantitative Auswertung der ERM nicht möglich. Der theoretische Ansatz zur manuellen Auswertung mithilfe der DiOCTA-Software wurde im Rahmen dieser Studie ausgearbeitet, war jedoch zum Teil durch die mäßige Qualität der vorliegenden OCT-Aufnahmen limitiert. Die Koinzidenz der neovaskulären AMD und epiretinalen Membran wird im klinischen Alltag und im Rahmen der randomisierten Studien beobachtet. Ein direkter Zusammen- hang zwischen ERM-Progression mit steigernder Anzahl der intravitrealen Injektionen konnte nicht nachgewiesen werden. Mit dem weiteren technologischen Fortschritt zur Verbesserung der Aufnahmequalität und Verbesserung der (automatisierten) Segmentierung könnten zukünftig quantitative Kriterien zwecks Beurteilung der Progredienz ei- ner ERM festgelegt werden.
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    Optische Gassensorik von Sauerstoff basierend auf Eu3+-Lumineszenz in metallorganischen Gerüstverbindungen
    (2024) Kasper, Thomas
    In dieser Arbeit wurden metallorganische Gerüstverbindungen (metal-organic frameworks; MOFs) für die optische Sauerstoffsensorik untersucht. Dabei wurde auf Eu3+-basierte Lumineszenz als Observable zurückgegriffen, die entweder intrinsisch im MOF vorhanden ist oder nachträglich durch post-synthetische Modifizierung eingeführt wird. In Präsenz von Sauerstoff wird die Lumineszenz gelöscht (sog. Quenching), sodass der Sensoreffekt beobachtet werden kann. Zunächst werden in einem umfassenden Vergleich sechs Archetyp-MOFs (UiO-66(Zr), UiO- 67(Zr), UiO-67(Zr)-bipy, MIL-68(In), MIL-100(In) und DUT-5(Al)) mit Eu3+ imprägniert und deren Eigenschaften in der Sauerstoffsensorik miteinander und mit einem MOF mit intrinsischer, Eu3+-basierter Lumineszenz (MOF-76(Eu)) verglichen. Die Messungen zur Sauerstoffsensorik werden aus einem Hochvakuum durchgeführt, in das Sauerstoff dosiert und spezifische Drücke eingestellt werden. Die imprägnierten MOFs zeigen eine schnelle Reaktion gegenüber Sauerstoff, die in einem gut sichtbaren „turn off “-Effekt resultiert, der sofort eintritt und zu einem nahezu vollständigen Quenching der Lumineszenz führt. Der Quenching-Prozess ist zudem umkehrbar, sodass beim Evakuieren der Atmosphäre ein „turn on“-Effekt beobachtet wird. Alle untersuchten MOFs zeigen bereits bei geringen Sauerstoffdrücken Änderungen in der Lumineszenzintensität, wobei die MOFs mit dem stärksten Quenching hier die größten Änderungen und damit größte Sensitivität zeigen. Des Weiteren folgt der untersuchte Quenching-Prozess der zur Beschreibung eines solchen Quenchings etablierten Stern-Volmer-Gleichung, die eine Beschreibung dessen mit einer linearen Gleichung erlaubt. Dieser Zusammenhang gilt allerdings nicht über den vollständigen Druckbereich, da das Quenching bei kleinen Sauerstoffdrücken stärker ist. Ein Zyklisieren der MOFs über zehn Zyklen zwischen Vakuum und Sauerstoffatmosphäre bestätigt die beobachtete Reversibilität, während Untersuchungen mit anderen atmosphärischen Gasen (Stickstoff, Kohlenstoffdioxid) einen geringen Einfluss auf die Lumineszenzintensität zeigen und damit die Untersuchung vervollständigen. Die Zugänglichkeit der Mikroporen beeinflusst die Eigenschaften von MOFs maßgeblich und wird vor allem von Lösungsmittelrückständen aus der Synthese beeinträchtigt. Obwohl das Entfernen dieser Lösungsmittelrückstände (sog. Aktivierung) eine gängige Prozedur bei MOFs ist, wurde der Einfluss der Aktivierung auf die lumineszenzbasierte Sauerstoffsensorik mit MOFs noch nicht untersucht. MOF-76(Eu), welches intrinsisch Lumineszenz aufweist, wird zu diesem Zweck bei verschiedenen Temperaturen aktiviert und auch ein Lösungsmittelaustausch mit Methanol zum Erhalt einer Probe mit größtmöglicher Oberfläche durchgeführt. Dadurch werden unterschiedliche Oberflächen erhalten und auch die Zugänglichkeit der Mikroporen wird deutlich verändert. So wird die Lumineszenz von MOF-76(Eu) ohne ausreichende Aktivierung in Sauerstoffatmosphäre nicht vollständig gequencht und das Quenching läuft deutlich langsamer ab, während bei ausreichend aktiviertem MOF-76(Eu) ein sofort auftretendes und nahezu vollständiges Quenching beobachtet werden kann. Diese Beobachtungen werden von den Physisorptionsmessungen bestätigt, in denen bei unzureichender Aktivierung keine Mikroporosität zu erkennen ist. Des Weiteren wird gezeigt, dass auch die Wiederverwendbarkeit durch eine schlechte Zugänglichkeit der Mikroporen eingeschränkt wird und die volle Intensität beim Zyklisieren nicht wiederhergestellt werden kann. Bei ausreichender Aktivierung hingegen wird vollständige Reversibilität erreicht. Insgesamt konnte damit gezeigt werden, dass MOFs mit Eu3+-basierter Lumineszenz zum einen für eine spontane („on-the-fly“-)Sensorik mit dem Auge und zum anderen für eine hochsensitive Detektion von Sauerstoff geeignet sind. Dabei wurden verschiedene Einflüsse auf den Sensormechanismus aufgezeigt, die sowohl für die Funktion des Sensors als auch für die Quantifizierung relevant sind.
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    Diagnostische Wertigkeit von softwaregestützter CT – Bildverarbeitung zur Diagnose und Vorhersage von chronischer Transplantatdysfunktion (Chronic Lung Allograft Dysfunktion)
    (2023) Halim, Nermin
    Die Lungentransplantation (LTX) hat sich in den letzten beiden Jahrzenten zu einem etablierten Behandlungsverfahren für PatientInnen im Endstadium schwerer Lungenerkrankungen entwickelt. Dieses komplexe Behandlungsverfahren ist allerdings mit einem erhöhten perioperativen Morbiditäts- und Mortalitätsrisiko verbunden. Eine große Herausforderung in der Zeit nach erfolgter Transplantation ist das Auftreten einer chronischen Transplantatdysfunktion (CLAD). Die CLAD ist eine Ausschlussdiagnose und definiert sich durch anhaltende Abnahme des FEV1-Wertes von ≥ 20% im Vergleich zu einem zuvor festgelegten patientenspezifischen Best-FEV1. Trotz optimaler Nachsorge und Therapie der PatientInnen sind die Langzeitüberlebensraten nach Transplantation weiterhin durch CLAD eingeschränkt. Diese häufige Komplikation betrifft etwa die Hälfte aller transplantierten PatientInnen innerhalb von 5 Jahren nach LTX. In Anbetracht dessen muss weiter nach besseren diagnostischen und therapeutischen Möglichkeiten bei CLAD gesucht werden. Das bessere Verständnis verschiedener Phänotypen von chronischer Abstoßung, die Weiterentwicklung deren Diagnostik, Vorhersage und Therapieoptionen sind für die Verbesserung des Langzeitergebnisses nach LTX von wesentlicher Bedeutung. Daher wurde in dieser Arbeit das Potential computergestützter Auswertung von CT Thorax Untersuchungen in In- und Exspiration, mittels dem Programm YACTA, im Hinblick auf Vorhersage und Diagnose von CLAD und deren Unterformen untersucht. Das Ziel dieser Studie war es herauszufinden, ob die softwaregestützt- ermittelten CT-Variablen einen Beitrag zur Diagnose und Vorhersage von CLAD leisten können. Zu diesem Zweck wurden die Daten von insgesamt 79 PatientInnen aus einer klinischen Datenbank des Gießener Lungentransplantationszentrums verwendet. Die CT-Datensätze des Patientenkollektivs wurden mit YACTA nachbearbeitet. In der vorgelegten Studie wurden die mit YACTA berechneten Messwerte auf Ihren Nutzen für die Vorhersage und Diagnostik des CLAD nach LTX untersucht. In der vorliegenden Studie ergaben sich zum Teil hervorragende Eigenschaften der untersuchten Parameter bei der Vorhersage und Diagnostik des BOS. Die bereits in der Literatur publizierte diagnostische und prognostische Aussagekraft der Parameter MLD, E/I MLA, PRMfSAD, PRMNorm periph, Wall% konnte in der vorliegenden Arbeit bestätigt werden. Darüber hinaus wurden die Parameter MLDSD, LuVol, DiffInsp-Exp, Prozente des Air-Tappings, PRMEmph, RVC856, AWPi10 erstmals für ihre diagnostische und die Prozente der Air-Trapping sowie auch PRMEmph für ihre prognostische Wertigkeit evaluiert. Anhand von den Parametern PRMfSAD periph, PRMEmph periph, A3periph und DiffInsp-Exp konnten erstmals Marker beschrieben werden, die eine Differenzierung verschiedener CLAD-Phänotypen zulassen. Außerdem ergab sich eine signifikante Korrelation zwischen den Parameter MLDExp, MLDSDInsp, Prozente des Air-Trappings, PRMfSAD, PRMEmph, AWPi10 und den Best-FEV1% Werte der PatientInnen in dem untersuchten Studienkollektiv.
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    Antimicrobial screening of crude extracts of Talaromyces purpureogenus strains (Ascomycota) from bee bread of honey bee Apis mellifera
    (2024) Vočadlová, Kateřina
    Shortfalls in the pollination service provided by wild and managed pollinators, such as honey bees Apis mellifera, threaten agricultural production and global food security. Although the use of therapeutics helps to control the Varroa mite infestations, and the pathogen load in A. mellifera colonies, more effective and sustainable strategies are needed to prevent the losses. Honey bees coexist with fungi that colonize hive surfaces and pollen, some of them are opportunistic pathogens, but many are beneficial species that produce antimicrobial compounds for pollen conservation and regulate pathogens. Herein, I describe seven fungal strains of Talaromyces purpureogenus from the bee bread of A. mellifera and investigate the antimicrobial potential of their crude organic extracts against honey bee pathogens under laboratory conditions. First, I added the extracts to a diet of bees infected with the chronic bee paralysis virus (CBPV). Then I tested the in vitro activity of the extracts against Paenibacillus alvei (associated with European foulbrood disease) and three Aspergillus species that cause stonebrood disease. The antiviral effect was further determined in mammalian cell lines against feline calicivirus (FCV), feline coronavirus (FCoV), and influenza viruses. Three extracts (from strains B13, B18, and B30) mitigated CBPV infection and improved the survival rate of bees, whereas other extracts had no effect (B11 and B49) or were harmful (B69 and B195). In the mammalian cell lines, extract B18 inhibited the replication of FCV and FCoV in mammalian cells and reduced the infectivity of FCoV by ~99%. The extract B195 also reduced the FCoV infectivity (by ~90%) but caused cytotoxicity at higher concentrations, which could explain the negative effect on honey bee survival rate. The protective effect of the extracts B18 and B195 (at non-toxic concentrations) was also observed against influenza A viruses. In the antibacterial assay, the extracts B18 and B195 inhibited the growth of P. alvei at a concentration of 0.39 mg/mL. Bioactivity-guided dereplication revealed that the activity correlated with the presence of diketopiperazines, a siderophore, and three unknown compounds. The results indicate that the compounds obtained by fermentation from T. purpureogenus extracts from are suitable as prophylactic or therapeutic feed additives to promote the resistance of honey bees to viral and bacterial pathogens. Furthermore, I propose that non-pathogenic fungi such as Talaromyces spp. and their metabolites in bee bread are an unexplored source of compounds that could be an important prerequisite for disease prevention. Agricultural practices that involve the application of fungicides can disrupt the fungal community and therefore negatively impact the health of bee colonies.
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    Investigating Substitutional Point Defects in Nickel-Rich Layered Oxides through Ion Exchange Synthesis
    (2024) Karger, Leonhard Ferdinand Paul
    The primary aim of this doctoral project was to comprehensively understand the capacity loss in the initial charge/discharge cycle of layered LiNiO2 (LNO) and related LiNiaCobMncO2 (NCM) cathode materials and to untangle the specific influences of material characteristics, such as particle size, composition and defect density. The project led to an innovative method of synthesizing LNO and Ni-rich NCM, diverging from the commonly used solid-state synthesis. This method produces layered oxides devoid of Ni_Li^• substitutional defects by creating sodium analogs of LNO and Ni-rich NCM, namely NaNiO2 and NaNiaCobMncO2. The larger size of sodium ions, compared to lithium ions, facilitates the formation of perfectly layered phases in these sodium analogs. Subsequently, such phases can be transformed into well layered LNO and NCM through an exchange of sodium ions with lithium ions. This approach enabled the examination of perfectly layered LNO and Ni-rich NCM for the first time. Three sets of monolithic LNO particles with differing grain sizes were synthesized using the developed ion exchange method, allowing the selective study of the impact of particle size on the initial capacity loss without contributions from Ni_Li^• defects. The study reconstructed the influence of Ni_Li^• substitutional defects on conventional LNO and validated the findings by introducing magnesium to the lithium site using a unique dual ion exchange approach. The absence of Ni_Li^• defects led to faster lithium diffusion, but resulted in material degradation at high potentials, thus highlighting the ambivalent role of Ni_Li^• substitutional defects, which contribute to stabilization at high states of charge, but also hinder diffusion. Additionally, the role of nickel content in the initial capacity loss was studied on ion-exchanged NCM materials with variable nickel content. Similar to the effects observed for Ni_Li^• defects, the study revealed a complex interplay between stability (thermodynamics) and diffusion (kinetics). Lower nickel contents were found to stabilize the material at high potentials, whereas higher nickel contents mitigated polarization during discharge. Throughout the investigation, a trade-off between material stability and lithium diffusion was observed. Materials with enhanced diffusion tended to be less stable and vice versa. The significant instability of LNO, even at low cut-off potentials of 4.3 V vs. Li+/Li, was observed in ion-exchanged materials for the first time. Literature known material was inherently stabilized due to the presence of Ni_Li^•, which obscured this property. This raises the question what the optimal concentration and the ideal properties of lithium ion substituents are.
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    The anti-inflammatory regulation of ATP-induced interleukin-1β release by short-chain fatty acids acetate, butyrate, propionate
    (2023) Herbolsheimer, Anna Isabel
    Interleukin-1β (IL-1β) is a pro-inflammatory cytokine, that is mainly secreted by activated monocytes and macrophages. When IL-1β is released, numerous effects are seen, such as the release of cytokines and chemokines which additionally stimulate the bone marrow. A dysregulation of the IL-1β secretion can lead to systemic diseases. Therefore, the release of IL-1β needs to be strictly regulated. The first stimulus by a pathogen-associated molecular pattern (PAMP) such as lipopolysaccharide (LPS), results in the production of the precursor protein pro-interleukin-1β (pro-IL-1β) and the proteins that form the NLRP3-inflammasome. The P2X7 receptor is activated via the second stimulus being for example ATP from damaged cells, which leads to the assembly of the NLRP3-inflammasome and consecutive release of mature IL-1β. In this thesis, experiments were performed on human peripheral blood mononuclear cells (hPBMCs), mouse peripheral blood mononuclear cells (mPBMCs) and mouse bone marrow-derived macrophages (mouse BMDMs). BzATP acted as a potent second signal in hPBMCs, however, contrary to published literature, ATP has seen to be a more potent P2X7 agonist in mPBMCs and mouse BMDMs. Furthermore, not only the P2X7 receptor but also the P2X4 receptor was shown to play a role in the BzATP- or ATP-dependent release of IL-1β in hPBMCs and mouse BMDMs. Recent studies show, that the release of ATP-induced IL-1β can be inhibited via a cholinergic mechanism. In this present work, the cholinergic mechanism is seen to be induced by synthetic FFA agonists and the natural FFA agonists being short-chain fatty acids (SCFAs), in all cells tested. Specifically, the FFA2 has shown to be necessary for the inhibition of the secretion of ATP-dependent IL-1β. This was seen by performing experiments on FFA2 gene-deficient mPBMCs. The exact signal transduction of the anti-inflammatory role shown by SCFAs is in need of further research. Additionally, there is a high potential seen in SCFAs as a therapeutic approach against inflammatory diseases. Therefore, further research in this field is of importance.
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    Serotonin-vermittelte Effekte auf isolierte Kardiomyozyten der Ratte und die Rolle der Monoaminooxidase-A im kardialen Alterungsprozess
    (2024) Knittel, Jonas
    Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) haben als Signalmoleküle wichtige Funktionen in der Herzphysiologie. Ein Übermaß führt jedoch zu oxidativem Stress, der sich negativ auf die Zellfunktion auswirkt und zur mitochondrialen Dysfunktion beiträgt. Die Bedeutung von oxidativem Stress konnte bei einer Vielzahl von kardialen Pathologien belegt werden. Monoaminooxidasen (MAO)s sind Enzyme der äußeren mitochondrialen Membran, die am Abbau biogener Amine beteiligt sind. Beim Abbauprozess wird Wasserstoffperoxid, das zu den ROS zählt, freigesetzt und Katalase-vermittelt abgebaut. Das ebenfalls entstehende Amin wird zu einem Aldehyd metabolisiert, welches wiederrum durch die Aldehyddeydrogenase 2 (ALDH2) in eine wasserlösliche Säure abgebaut wird. Man unterscheidet zwei Isoformen der MAO, MAO-A und MAO-B, die sich bezüglich ihrer Substratspezifität unterscheiden. Serotonin und Noradrenalin gelten als Hauptsubstrate der MAO-A. Die Expression der beiden Isoformen unterscheidet sich je nach Gewebe und Spezies. Im Rattenherz konnte eine Dominanz der MAO-A nachgewiesen werden. Versuche mit pharmakologischer oder genetischer Inhibition der MAO-A konnten protektive Effekte in Tiermodellen mit kardialer Schädigung aufzeigen. Wir untersuchten den Einfluss von Serotonin auf die Kontraktilität adulter ventrikulärer Kardiomyozyten (KMZ) der Ratte. In diesem Zusammenhang konnten wir eine MAO-A-vermittelte Schädigung bei langfristiger Inkubation mit Serotonin nachweisen. Darüber hinaus zeigen unserer Ergebnisse, dass Serotonin MAO-A-vermittelt zur Erhöhung der Produktion von Wasserstoffperoxid in isolierten kardialen Mitochondrien der Ratte führt. Die Expression der MAO-A nimmt einerseits im Alter und andererseits bei kardialen Erkrankungen wie Herzinsuffizienz oder Ischämie zu. Der Grund der Expressionszunahme ist unklar, weshalb wir die altersabhängige Expression weiterer Serotoninstoffwechsel-assoziierter Gene bei Wistar-Hannover-Ratten (WIS) und spontan hypertensiven Ratten (SHR) untersuchten. Wir konnten zeigen, dass arterielle Hypertonie und Alter die Expression der MAO-A deutlich erhöhen, wohingegen die ALDH2 als auch die Katalase nicht wesentlich reguliert wurden. Wir konnten ebenfalls zeigen, dass die Expression des spezifischen Serotonin-Transporters (SERT) altersabhängig in WIS und SHR deutlich abnimmt. Serotonin scheint somit nicht in der Lage zu sein, durch hohe intrazelluläre Konzentrationen eine Induktion der Expression der MAO-A zu bewirken. Noradrenalin könnte als weiteres MAO-A-Substrat eine wesentliche Bedeutung in der Expressionszunahme zukommen. Unserer Ergebnisse sprechen dafür, dass es sich bei der Hochregulierung der MAO-A um einen maladaptiven Prozess handelt.
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    Ultraschalldiagnostik mittels Fusion-Imaging zur Beurteilung der Raumforderung bei territorialem Mediainfarkt
    (2023) van Spankeren, Teresa
    Einleitung: Trotz Einführung der interventionellen Thrombektomie bleiben raumfordernde Mediainfarkte ein häufiges Krankheitsbild in der neurologischen Intensivmedizin. Die frühzeitige Erkennung der Ausbildung eines raumfordernden Hirnödems ist für die Prognoseabschätzung und für die Indikationsstellung von potentiell nebenwirkungsreichen Therapien essentiell. Derzeitiger Goldstandard für das Monitoring sind wiederholte CT- Kontrollen und invasive Hirndrucksonden, welche mit Risiken assoziiert sind. Mittels der vorliegenden Pilotstudie sollte Fusion-Imaging zum Monitoring der Raumforderung bei territorialem Mediainfarkt etabliert werden. Methodik: Durch Übereinanderlegen der initialen CTA vom Aufnahmetag und der aktuellen farbkodierten B-Bild-Sonografie wurde die Ödementwicklung von 13 Patienten über mehrere Tage verfolgt. Es erfolgte eine Messung der Verlagerung von vaskulären und parenchymatösen Strukturen, durch einen Vergleich der Bildgebung vor Ödementwicklung mit dem aktuellen Ödemstatus. Eine Korrekturformel wurde entwickelt, um eine kompressionsbedingte Verfälschung der Messwerte für die Verlagerung des dritten Ventrikels zu reduzieren. Ergebnisse: Sowohl die Entwicklung eines raumfordernden Hirnödems als auch das Ausbleiben konnte mittels Fusion-Imaging dargestellt werden. Die Korrelation nach Pearson für die Werte der Verlagerung des dritten Ventrikels zwischen Fusion-Imaging und CT-Kontrollen lag bei 0,92. Durch die Anwendung der Korrekturformel konnte diese auf 0,95 gesteigert werden. Die Sensitivität für die Detektion einer Verlagerung des dritten Ventrikels von ≥ 3 mm lag mit Korrekturformel bei 100 %. Das Ausbleiben einer Verlagerung (≤ 1 mm) konnte mit einem positiven prädiktiven Wert von 92,3 % dargestellt werden. Die Lage der ACA und des Basilariskopfes konnten bei fast allen Patienten beurteilt werden. Die Glandula pinealis konnte aufgrund ihrer schlechten Abbildbarkeit in der CTA und der Sonographie nur bei zwei Patienten beurteilt werden. Diskussion: Fusion-Imaging zeigte sich als schnell durchführbare und patientenschonende Bedside-Methode, die einen umfassenden Kenntnisgewinn erbringt. Sie ist insbesondere geeignet für junge Patienten, welche meist ein gutes Schallfenster haben, aber auch ein höheres Risiko für ein raumforderndes Hirnödem. Vorteile des Verfahrens sind, dass die Beurteilung entlang der gesamten Mittellinie erfolgt und dass im Vergleich zum Ausgangszustand beurteilt wird. Wenn sich die Messgenauigkeit in größeren Studien als ausreichend erweist, könnten CT-Kontrollen in Zukunft in reduzierter Zahl und gezielter durchgeführt werden. Eine Ausweitung der Indikation für Fusion-Imaging auf andere intrakranielle Pathologien, wie z.B. lobäre Blutungen und Subduralhämatome ist denkbar. Schlussfolgerung: Die Etablierung von Fusion-Imaging zum Monitoring der Raumfor derung bei territorialem Mediainfarkt war im praktischen intensivmedizinischen Alltag technisch umsetzbar und zeigte vielversprechende erste Ergebnisse. Die Fusionstechnik verbindet die Potentiale der CT-Bildgebung (standarisierte Schnittebenen, detailreich aufgelöste Bilder) mit den Vorteilen der Ultraschalltechnik (”Point of care” Methode, beliebige engmaschige nicht-invasive Wiederholbarkeit).
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    Beweisversuche von Teilnehmerinnen und Teilnehmern der Mathematik-Olympiade: Entwicklung eines Analysemodells und empirische Ergebnisse zu den Klassenstufen 5 bis 8
    (2024) Edel, Petra Carina
    Aus einer ehrenamtlichen Tätigkeit im Bereich der Förderung von Teilnehmenden der Mathematik-Olympiade heraus ist ein Forschungsprojekt zur Mathematik-Olympiade in Deutschland entstanden. Dieses Projekt beschäftigt sich mit dem Führen von Beweisen, das bei der Mathematik-Olympiade von großer Bedeutung ist. Darauf fokussiert werden zuerst ausgewählte Aufgaben aus Mathematik-Olympiaden in Hinblick auf die durch sie gestellten Anforderungen untersucht. Danach werden Beweisversuche von Teilnehmenden der Mathematik-Olympiade analysiert sowie Bearbeitungen von Aufgaben zum Validieren und Bewerten fiktiver Beweisversuche ergänzend ausgewertet. Die Ergebnisse der Anforderungsanalyse und der Analyse vorhandener Beweiskompetenzen lassen sich mit Blick auf Ansatzpunkte für eine Förderung im Führen von Beweisen von Teilnehmenden der Mathematik-Olympiade interpretieren. Die vorliegende Arbeit beschreibt einen Ausschnitt dieses Forschungsprojekts. Sie beschäftigt sich mit Beweisversuchen von Teilnehmerinnen und Teilnehmern der Mathematik-Olympiade in den Klassenstufen 5 bis 8. Als Beweisversuche werden dabei schriftlich vorliegende Bearbeitungen von Beweisaufgaben bezeichnet. In dieser Arbeit werden mehr als 1000 Beweisversuche zu einer Allaussage aus dem Themenbereich der Teilbarkeit ganzer Zahlen vergleichend untersucht, die im Rahmen der Wettbewerbsklausur der Regionalrunde der Mathematik-Olympiade 2016/17 in Nordrhein-Westfalen erhoben wurden. Dazu wird das Verfahren der qualitativ-strukturierenden Inhaltsanalyse nach Schreier (2012, 2014) angewendet. Es werden ein Kategoriensystem sowie zwei Klassifikationen entwickelt, die aus verschiedenen Perspektiven systematische Einblicke in mögliche und vorhandene Ausprägungen von Beweisversuchen geben können. Die Forschungsergebnisse legen dar, inwieweit es den Teilnehmenden in den einzelnen Klassenstufen 5 bis 8 gelungen ist, eine bestimmte Allaussage aus dem Bereich der Teilbarkeit ganzer Zahlen zu beweisen (1). Außerdem beschreiben die Ergebnisse, welche Charakteristika deren Beweisversuche u. a. bezüglich der Beispielnutzung und der Darstellungsmittel auszeichnen (2) und inwieweit Anknüpfungspunkte für die Weiterentwicklung der Beweisversuche zu einem Beweis zu erkennen sind (3). In Bezug auf alle drei Punkte wird aufgezeigt, welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede mit Blick auf die verschiedenen Klassenstufen bestehen. Die vorgelegte Arbeit bearbeitet auf diese Weise zwei Forschungsgegenstände: Zum einen können vor dem Hintergrund anderer mathematikdidaktischer Studien zum Führen von Beweisen das Analysemodell und die darauf aufbauenden Klassifikationen als die wesentlichen Beiträge der vorliegenden Dissertation zur mathematikdidaktischen Theoriebildung angesehen werden. Zum anderen und mit Blick auf die Mathematik-Olympiade ergänzen die empirischen Ergebnisse dieser Arbeit die vorhandenen Erkenntnisse zu Beweisversuchen von Schülerinnen und Schülern. Zusätzlich leisten die entwickelten theoretischen Elemente und die empirischen Ergebnisse einen wichtigen Beitrag, um zukünftig Angebote zur Förderung im Führen von Beweisen für Teilnehmende der Mathematik-Olympiade zu konzipieren.
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    Five Empirical Essays on Competition Policy and Health Economics
    (2024-02-14) Klotz, Phil-Adrian
    This doctoral thesis and its associated papers address empirical research questions in the fields of competition policy and health economics. In all five papers, empirical microeconomic tools are applied to identify and measure causal links. Mostly, (quasi) natural experiments are employed to estimate the impact of policy interventions on market outcomes. The connection between the five papers in this thesis is that causal inference methods are used to analyze economic policy issues. Causal inference is the process of uncovering causal effects by estimating the impact of events and choices on a given outcome of interest (see Cunningham (2021)). In the papers of this thesis, observational data is used to answer the individual research questions. However, correlations in this type of data are mostly not reflecting causal relationships because the variables are based on choices of individuals which create spurious correlations with other things (see Huntington-Klein (2021)). Hence, causal inference methods are needed to identify causal links based on certain assumptions.
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    Funktionelle Aspekte von CD4+ T-Zellen bei Sportlern nach akuter Belastung und SARS-CoV-2-Infektion
    (2023-12) Palmowski, Jana
    Regelmäßiges körperliches Training ist eine Möglichkeit der Prävention von COVID-19 und anderen Atemwegserkrankungen, da die Immunfunktion durch Training positiv beeinflusst wird. Wie CD4+ T-Zellen bei Sportlern nach einer SARS-CoV-2-Infektion reagieren, ist jedoch noch unklar. Bei der gesteigerten Immunfunktion durch Sport spielen vermutlich adaptive Immunzellen, wie z. B. CD4+ T-Zellen eine wichtige Rolle. CD4+ T-Zellen reagieren auf regelmäßiges sportliches Training langfristig mit anti-inflammatorischen Prozessen. Ob es als Adaptationsmechanismus kurzfristig zu einem „Open Window“ mit einer reduzierten CD4+ T-Zell-Funktion nach akuter sportlicher Belastung kommt, muss noch geklärt werden. Um diese beiden Fragen zu beantworten wurden in einem Studienteil T-Zellen von Sportlern nach einer überstandenen SARS-CoV-2-Infektion in der Zellkultur aktiviert und einem zweiten Studienteil T-Zellen von gesunden Probanden unter der Zugabe von Belastungsserum aktiviert. CD4+ T-Zellen von Sportler scheinen eine SARS-CoV-2-Infektion gut zu bewältigen, die Reaktion auf eine Aktivierung mit der Ausschüttung von TNF-α ist gesteigert. Die genauen adaptiven Mechanismen, wie das Immunsystem durch Sport gestärkt wird, sind und bleiben bis heute ungeklärt. Erste Hinweise, dass das CD4+-T-Zellen über eine akute sportliche Belastung epigenetisch reguliert werden könnte, zeigt die Reduktion der HK1 mRNA durch Belastungsserum. Ein „Open Window“ in Bezug auf den oxidativen Stoffwechsel nach einer 30-minütigen Ausdauerbelastung war bei CD4+ T-Zellen nicht gegeben.
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    Deformationsanalyse des rechten Ventrikels bei Feten mit Hypoplastischem Linksherz mittels 2D Speckle Tracking Echokardiographie - Untersuchung des rechtsventrikulären globalen longitudinalen Spitzenstrains im Vergleich zu gesunden Kontrollfeten
    (2023) Fischer, Stefanie
    Einleitung: Die Funktion des rechten Ventrikels (RV) beeinflusst das Outcome von Patienten mit hypoplastischem Linksherz (HLH). Ziel dieser Studie war es, die Annahme einer bereits pränatal deutlichen Unterscheidung der RV systolischen Funktion zwischen HLH Feten und gesunden Kontrollen mittels zweidimensionaler Speckle Tracking Echokardiographie (2D STE) zu bestätigen und mögliche Einflussfaktoren - wie eine Endokardfibroelastose (EFE) - auf die myokardiale Performance zu identifizieren. Methoden: Es handelt sich um eine retrospektive Querschnitts-Kohortenstudie, die HLH-Feten und dem Gestationsalter entsprechende Kontrollen einschließt. Basierend auf einer Vier-Kammer-Ansicht wurden Video-Schleifen mit 60 Bildern pro Sekunde gespeichert. Der globale longitudinale systolische Spitzenstrain (GLPSS) des RV wurde retrospektiv bestimmt und mit gesunden Kontrollen verglichen. Darüber hinaus wurden HLH-Untergruppen entsprechend dem Vorhandensein einer linksventrikulären Endokardfibroelastose (LV EFE) und eines restriktiven Foramen ovale (FO) gebildet, um die Auswirkungen dieser beeinträchtigenden Faktoren auf die Myokarddeformation zu untersuchen. Ergebnisse: Insgesamt wurden 41 HLH-Feten und 101 Kontrollen eingeschlossen. Das Gestationsalter war in beiden Gruppen ähnlich verteilt (Kontrollen: 26,0 ± 5,6 Wochen vs. HLH: 29,1 ± 5,6 Wochen). Bezüglich der RV GLPSS-Werte zeigten Feten mit HLH niedrigere Mittelwerte als gesunde Kontrollfeten (-15,65 % vs. -16,80 %, p= 0,065). Fälle mit LV EFE (n = 11) zeigten signifikant niedrigere Mittelwerte im Vergleich zu solchen ohne LV EFE (n = 30) (RV GLPSS: -12,12 % vs. -16,52 %, p=0,003). Bei den Fällen mit restriktivem FO (n = 10) wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Schlussfolgerungen: Lediglich bei Vorliegen einer LV EFE konnte eine signifikant schlechtere RV Funktion erhoben werden. Das Vorhandensein von LV EFE hat also Einfluss auf die RV Mechanik und könnte ein Prädiktor für eine reduzierte RV Funktion im Verlauf sein. Weitere Untersuchungen mit STE sollten das Wissen über die RV Kontraktionseigenschaften bei HLH und ihre Auswirkungen auf das chirurgische Òutcome erweitern.
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    Die Regulation des Hypoxie-Signalwegs durch Enhancer of Zeste Homolog 2 in Brust-, Gliom- und Lungenkrebszellen
    (2023) Schröter, Isabel
    Das Glioblastom, ein primärer Hirntumor, hat trotz intensiver Forschung sehr begrenzte Therapieoptionen und eine schlechte Prognose. Ähnlich verhält es sich mit sekundären Hirntumoren wie Hirnmetastasen von Brust- und Lungenkarzinomen. In allen drei Tumorentitäten sind Proteine mit genregulatorischer Funktion als hochreguliert oder mutiert beschrieben worden, unter anderem Enhancer of Zeste Homolog 2 (EZH2) und die Hypoxie-induzierbaren Faktoren (HIF). Die Histonmethyltransferase EZH2 bildet die katalytische Einheit des Enzyms Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). Sie katalysiert die Trimethylierung des Lysins 27 im Histon H3 und bewirkt auf diese Weise eine Genrepression. In verschiedenen Tumoren liegt eine Überexpression oder Mutation von EZH2 vor, was zu pathologischen Veränderungen der Genomregulation führt. In vorangegangenen Studien wurde festgestellt, dass die Proteinmenge von EZH2 positiv durch den Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktor HIF-1α beeinflusst werden kann, was mit einer schlechteren Prognose, Metastasierung und Tumorproliferation einhergeht. Hypoxie tritt häufig im Inneren schnell wachsender Tumoren auf und induziert die beiden Isoformen HIF-1α und HIF-2α, die durch ihre sauerstoff- und PHD (Prolylhydroxylase)-abhängig regulierte Proteinstabilität die Tumorprogression begünstigen. Während die Interaktion zwischen HIF-1α und EZH2 bereits in mehreren Studien und Krebsmodellen untersucht wurde, blieb die Wechselwirkung zwischen EZH2 und HIF-2α weitgehend unbekannt. In diesem Projekt wurden die molekularen Interaktionen zwischen EZH2 und HIF und die Rolle des EZH2 im Hypoxie-Signalweg in Brustkrebs-, Glioblastom- und Lungenkrebs-Modellsystemen untersucht. Dazu wurden die Zelllinien MDA-MB-231 POR, G55, und A549 unter verschiedenen Bedingungen kultiviert und es erfolgten mRNA-Analysen mittels RT-qPCR und Proteinanalysen mittels Western Blot. Unsere Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass EZH2 die HIF-Mengen besonders bei Sauerstoffmangel verstärkt. Dies zeigte sich deutlich in der Zelllinie MDA-MB-231 POR, da ein EZH2-Knockdown unter Hypoxie zu einer ausgeprägten Herabregulation von HIF-2α auf mRNA- und Proteinexpressionsebene führte. Zusätzliche Experimente konnten jedoch nicht bestätigen, dass die Wirkung von EZH2 auf HIF-2α über die Funktion von PHDs vermittelt wird oder EZH2 die PHD-mediierte HIF-2α-Proteinstabilität verändert. Stattdessen reguliert EZH2 HIF-2α über die Kontrolle der HIF-2α-mRNA-Expression. Die pharmakologische Hemmung der Methyltransferasefunktion durch den EZH2-Inhibitor GSK126 reduzierte die HIF-2α-Proteinlevels in einigen Zelllinien, konnte aber die Herunterregulation der HIF-2α-mRNA, die unter EZH2-Knockdown beobachtet wurde, nicht reproduzieren. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse auf einen komplexen neuen EZH2-abhängigen regulatorischen Mechanismus hin, der HIF-2α-mRNA unter Hypoxie in einer Methyltransferase- und PRC2-Histon- unabhängigen Weise kontrolliert. Dieser könnte insbesondere relevant für bestimmte Subtypen von Brustkrebs sein.
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    Entwicklung von Selektionsinstrumenten für Milchrinder und Schweine in heterogenen sozial-ökologischen Systemen mit Anwendungspotenzial für vom Aussterben bedrohte Rassen und kleinbäuerliche Betriebsstrukturen : Optimierung von Zuchtwertschätzverfahren für heterogene sozial-ökologische Systeme
    (2023) Herold, Jonas
    In den letzten Jahrzehnten lag der Fokus der Tierzuchtwissenschaften vordergründig auf der Verbesserung von Leistungsmerkmalen, gleichwohl entwickelt sich die Tierzucht kontinuierlich weiter. So orientiert sich die aktuelle Ausrichtung der Zuchtziele allgemein an den gesellschaftlichen Interessen für mehr Tierwohl und Nachhaltigkeit. Neben den für die Praxis direkt monetär bedeutenden Merkmalen, wie z.B. der Milchleistung, Milchinhaltsstoffen (Eiweiß, Fett), Mastleistung, Legeleistung etc., gewinnen in den vergangenen Jahren häufiger Merkmale, welche nur eine indirekte monetäre Bewertung haben oder aktuell noch gar keinen wirtschaftlich vergüteten Wert besitzen, an Bedeutung. Hierzu zählen Merkmale wie das Verhalten der Tiere, die Fleischqualität, die Robustheit, die Resistenz gegen Erkrankungen oder Hilfsmerkmale wie die somatische Zellzahl, Milchketonkörper (ß-Hydroxybutyrat, Aceton) oder Milchfettsäuren als Indikatoren für (Stoffwechsel-) Erkrankungen. Durch die Identifikation und Etablierung neuer Merkmale versucht die Tierzuchtwissenschaft ihren Beitrag für eine zukunftsfähige Landwirtschaft zu generieren. In der praktischen Zuchtarbeit sind aber vor allem die ausgewiesenen Zuchtwerte sowie deren Sicherheiten/Genauigkeiten für eine erfolgreiche Zucht entscheidend. Je früher der/dem Landwirt:in Zuchtwerte mit entsprechenden Sicherheiten/Genauigkeiten zur Verfügung stehen, desto effizienter kann sie/er Selektionsentscheidungen treffen. Innerhalb großer Populationen hat sich die genomische Selektion auf der Basis großer Lernstichproben mittlerweile etabliert, wodurch Zuchtwerte zwar anfänglich mit mäßigen Sicherheiten/Genauigkeiten, aber sehr früh zur Verfügung stehen. Bedrohte Rassen bzw. kleine Populationen stehen hierbei vor einem Problem, da die Populationsstruktur meist nicht die notwendige Größe für die Lernstichprobe hergibt. Des Weiteren ist der finanzielle Aufwand der Genotypisierung meist recht groß. Speziell diese kleinen und z.T. bedrohten Rassen bilden jedoch das lebende genetische Back-up für die Tierzuchtwissenschaften, um in hochspezialisierte Rassen zukünftig neue Eigenschaften einkreuzen zu können und so den Marktanforderungen Genüge zu tun. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin für kleinstrukturierte Populationen, speziell bedrohte Rassen, die klassische pedigree-basierte Zuchtwertschätzung so zu optimieren, dass höhere Sicherheiten/Genauigkeiten für die Zuchtpraxis generiert werden und eine Rangierung von Genotypen innerhalb von Produktionssystemen (= Betriebstypen) ermöglicht wird. Hierfür wurden zunächst 30 rinderhaltende Betriebe mit Deutschen Schwarzbunten Niederungsrindern (DSN) bzw. Holstein Friesian (HF) sowie 45 schweinehaltende Betriebe mit Bunten Bentheimer Schweinen (BB) anhand von sozio-ökologischen Kriterien charakterisiert. Basierend auf der Annahme, dass die phänotypische Leistung von Tieren durch Umwelt- und Betriebsfaktoren ähnlich wirtschaftender Betriebe in einem ähnlichen Umfang beeinflusst werden, werden verschiedene clusteranalytische Verfahren (agglomerative hierarchische Clusterung, Partitionierung um Medoiden, Fuzzy-Clusterung und Clusterung von Variablen kombiniert mit einer agglomerativen hierarchischen Clusterung) zur Identifikation von Ähnlichkeiten angewendet. Ziel ist es Betriebe mit vergleichbaren Eigenschaften innerhalb von Betriebstypen zu gruppieren. Sowohl in der Rinder- als auch der Schweinepopulation zeichnet sich die Clusterung von Variablen kombiniert mit einer agglomerativen hierarchischen Clusterung (CoVAHC) basierend auf der Silhouettenweite (= Evaluationskriterium) als die beste Methode zur Einteilung von Betrieben in Betriebstypen aus. Innerhalb des Rinderdatensatzes können vier Betriebstypen und im Schweinedatensatz drei Betriebstypen als Optimum identifiziert werden. Anhand der erfassten Merkmale lassen sich die Rinder-Betriebstypen differenzieren als „mittlere DSN-Betriebe mit dem Fokus auf Milchproduktion“, „kleine DSN-Betriebe mit geringer Intensität“, „Intensiv wirtschaftende DSN-Großbetriebe“ und „spezialisierte HF-Betriebe“. Der Fokus bei der Charakterisierung der schweinehaltenden Betriebe liegt vor allem auf deren Zuchtbestrebungen sowie dem Vermarktungspotential. Entsprechend können die Betriebstypen beschrieben werden als Betriebstypen mit geringer, mittlerer und hoher Zuchtaktivität bzw. mit geringem, mittlerem und hohem Vermarktungspotential. Die erfassten Produktions- und Fruchtbarkeitsmerkmale, die Gesundheitsindikatoren und die Fleisch- und Schlachtkörperqualitätsmerkmale zeigen überwiegend hochsignifikante Unterschiede zwischen den einzelnen Betriebstypen der jeweiligen Spezies. Dies untermauert, dass eine Gruppierung der Betriebe in Betriebstypen sinnvoll sein kann. Verglichen mit den separaten rassespezifischen Rechenläufen, können innerhalb der Rinderpopulation durch die Verwendung eines gemeinsamen Datensatzes (DSN und HF) unter Berücksichtigung eines Rasseneffektes in der Modellierung eineinhalb- bis dreifach höhere Sicherheiten sowie höhere Anpassungsgüten der Modellierung generiert werden. Die unterschiedlichen Definitionen der Zeitgefährtengruppen (Betrieb, Betriebstyp, Kombinations- oder Nestungsvarianten aus beiden, sowie Kombination mit Testtag oder Testmonat) im Rinderdatensatz zeigen einen deutlichen Vorteil der Bildung von Zeitgefährtengruppen mittels Betriebstyp als Einzeleffekt in Kombination mit dem Testtag oder dem Testmonat. Insgesamt konnten so die höchsten Sicherheiten sowie Anpassungsgüten erzielt werden. Der Unterschied zwischen den beiden Kombinationseffekten Testtag bzw. Testmonat führt lediglich zu geringfügigen Unterschieden in den Evaluationskriterien. Die Berechnung der genetisch-statistischen Parameter (Varianzkomponenten, Heritabilitäten sowie Zuchtwerte und deren Sicherheiten/Genauigkeiten) zeigen grundsätzlich eine Überlegenheit bei der Verwendung von Betriebstypen anstelle des Betriebseffekts in der Modellierung. So können bei den klassischen Merkmalen Steigerungen der Heritabilität bis zu 16 % (Proteinmenge; Testtag) bzw. 17 % (Proteinmenge; Testmonat) in der Rinderpopulation und bis zu 11 % (Leitfähigkeit) bzw. bei den in vivo erfassten Fleischqualitätsmerkmalen von bis zu 17 % gegenüber dem Modell mit Betriebseffekt in der Schweinepopulation ermittelt werden. Auch die Sicherheiten/Genauigkeiten der geschätzten Zuchtwerte können z.T. deutlich gesteigert werden. So sind für die Produktionsmerkmale Milch- und Proteinmenge Steigerungen der Sicherheiten zwischen 3,9 % (tägliche Milchmenge in der Gesamtpopulation unter Berücksichtigung des Testtages) und 9,8 % (tägliche Proteinmenge in der Bullenpopulation unter Berücksichtigung des Testmonats) bzw. in der Schweinepopulation merkmalsabhängig Steigerungen der Genauigkeiten von deutlich über 10 % bis zu 39 % (in vivo erfasster Rückenspeckdicke innerhalb der Eberpopulation) zu verzeichnen. Zwar können z.T. auch bei den funktionalen Merkmalen Erblichkeiten bzw. Sicherheiten/Genauigkeiten durch Verwendung der Betriebstypen verbessert werden, allerdings auf einem deutlich geringeren Niveau. Hierbei wirkt sich der geringe Datenumfang, die Beurteilungshäufigkeit sowie eine womöglich ungünstige Datenstruktur/-verteilung bei den Merkmalen Body-Condition-Score, Sauberkeit-Euter, Lahmheit, Methanausstoß (Rind) bzw. Verhalten, Fundament und Exterieur (Schwein) negativ auf die Schätzparameter aus. Nichtsdestotrotz können auch hier Steigerungen der Sicherheiten bis zu 2,4 % (Rind: lineare Modellierung, Sauberkeit-Euter, Testmonat, Gesamtpopulation) bzw. Steigerungen der Genauigkeiten bis zu 22,3 % (Schwein: lineare Modellierung, Fundament, Eberpopulation) erzielt werden. Allerdings kommt es durch den Betriebstypeneffekt auch bei einigen Merkmalen zu einer Verschlechterung genetischer Parameter, wie z.B. innerhalb des Rinderdatensatzes für das Merkmal Body-Condition-Score in Höhe von -0,6 % (lineare Modellierung, Testmonat) bzw. im Schweinedatensatz für das Merkmal Exterieur von -9,5 % (logistische Modellierung, Eberpopulation). Innerhalb der Rinderpopulation ist zu erkennen, dass insbesondere, wenn wenig Töchterinformationen (< 15 Nachkommenleistungen) zur Verfügung stehen, der Betriebstypeneffekt deutliche Zunahmen der Sicherheiten ermöglicht (Milchmenge: bis 9,7 % (Testtag) bzw. bis 11,2 % (Testmonat)). Hingegen bewirkt die Berücksichtigung des Testmonats gegenüber dem Testtag lediglich geringfügige Steigerungen der Zuchtwertsicherheiten. In den Vorüberlegungen zu dieser Arbeit wurde dahingehend argumentiert, dass die Verwendung von Betriebstypen in den genetisch-statistischen Modellierungen zu einer Reduktion der Restvarianz führt, jedoch kam es vielmehr zu einer Steigerung der additiv-genetischen Varianz. Anhand der Analyse der Populationsstruktur kann gezeigt werden, dass es durch die Nutzung der Betriebstypen grundsätzlich zu einer Erhöhung der Zahl der eingesetzten Bullen/Eber innerhalb der Betriebstypen gegenüber der einzelbetrieblichen Betrachtung kommt. Zudem erhöht reduziert sich der Anteil von Bullen/Ebern mit Nachkommeninformationen gegenüber den Bullen/Ebern im Pedigree, bei denen diese fehlen. Des Weiteren verringern sich die über die Betriebstypen gemittelten Inzucht- bzw. Verwandtschaftskoeffizienten gegenüber denen in Einzelbetrieben. Folglich bedingt der Betriebstypeneffekt eine gleichmäßigere Verteilung der Vatertiere, was letztlich zu einer höheren Schätzgenauigkeit führt. Die ermittelten Genotyp-Umwelt-Interaktionen sowohl in der Rinder- als auch der Schweinepopulation zeigen deutlich, dass nicht jedes Tier an die jeweiligen Betriebstypen optimal angepasst ist. Dies bestätigt sich auch in den Rangierungsunterschieden der Topvererber. Hierbei zeigen sich basierend auf der Höhe der ermittelten Zuchtwerte z.T. erhebliche Platzverschiebungen der Vatertiere. Mit der vorliegenden Untersuchung kann gezeigt werden, dass Modellierungen mittels Betriebstypen-Effekt denen mit Betriebseffekt sowohl in den kleinen Populationen (DSN und BB) als auch in großen Populationen (HF) in nahezu allen untersuchten Merkmalen überlegen sind.
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    Elucidation of the structure and biosynthetic pathways of dihydromenthofurolactones as highly potent aroma compounds of basidiomycetes
    (2024) Brescia, Fabio Francesco
    Increasing consumer rejection towards non-natural food ingredients is driving the global demand for natural food ingredients, including natural flavors. Many biocatalytic production processes are used in order to meet this demand, offering the advantage that, unlike many chemical syntheses, they often adhere to the principles of green chemistry. As fungi are known to be excellent biocatalysts harboring a broad enzymatic portfolio, research on their potential as natural flavor source is increasingly conducted. The present work aimed to investigate the structure, biogenesis, and olfactory properties of a highly interesting group of aroma compounds, the bicyclic benzofuran derivatives. Cystostereum murrayi, a rarely occurring species found in the Black Forest National Park, was identified to de novo form derivatives of the above-mentioned compounds. Volatile compounds produced by the fungus in submerged culture were identified after aroma dilution analysis (ADA) using dynamic headspace extraction (DHS) after sensory evaluation of the culture supernatant. Among the perceived substances were two diastereoisomers of 3,6-dimethyl-2,3,3a,4,5,7a-hexahydrobenzofuran (dill ether). The identification of the three substances with the highest flavor dilution (FD) values was achieved after isolation using preparative HPLC by means of nuclear magnetic resonance (NMR) and high-resolution mass spectrometry (HR-MS). Hereby, the compounds were identified as two diastereoisomers of 3,6-dimethyl-3a,4,5,6,7,7a-hexahydro-3H-1-benzofuran-2-one, known as dihydromenthofurolactones (dml), as well as the C3-unsaturated analogue (Δ3-dml). Semiquantitative analyses revealed comparatively high concentrations of 8 mg L-1 (dml a), 22 mg L-1 (Δ3-dml), and 86 mg L-1 (dml c). As the benzofuran derivatives studied within this work are chiral aroma compounds, their olfactory properties such as odor impression and threshold may differ depending on the investigated enantiomer. Employing chiral analyses by means of enantioselective multidimensional gas chromatography (MDGC) in comparison to authentic standards, either of natural origin or from chemical synthesis, revealed a stereospecific formation (enantiomeric ratio (er) >99.9:0.1) of the respective stereoisomer. Thereby, dill ether and dml differed in the orientation of the methyl group at the C3* position, at which Δ3-dml contains a double-bond. Noteworthy, the dill ether and lactones’ stereochemistry differs significantly at two positions within the tetrahydrofuran ring system, suggesting independent biosynthetic pathways. Indeed, supplementations studies using labeled and non-labeled potential terpenoid precursors suggested dill ether formation via p-menth-1-en-9-ol. The latter may thereby be formed as a biotransformation product of limonene, which, however, does not necessarily act as a precursor within the fungus. Analogous precursors could be excluded for the (Δ3)-dml. The high FD value determined for dml a at comparatively low concentrations indicated a low odor threshold. For the determination, a novel approach by means of direct analysis via gas chromatography-olfactory (GC–O) in conjunction with a flame ionization detector (FID) was established. The determined odor threshold of 1.9 x 10-6 ng L-1 air represents one of the lowest thresholds known to date. Additionally, the combination of aroma analysis data and bioinformatics allowed for the identification of an O-methyltransferase in Pleurotus sapidus, a close relative to the well-known oyster mushroom, involved in aroma biogenesis. The enzyme was heterologously expressed in Escherichia coli, crystallized, and enabled the transmethylation of both hydroxylated compounds and a thiol-nucleophile.
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    EMV-Untersuchungen für die Qualifizierung von elektrischen Orbitalantrieben für Satelliten
    (2024) Rover, Yannik
    Bei dieser Arbeit handelt es sich um eine kumulative Dissertation. Die Forschungsarbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) an Orbitalantrieben für Satelliten. Grundlage dieser Arbeit ist die voranschreitende kommerzielle Nutzung von elektrischen Raumfahrtantrieben. Hierfür steht ein Radiofrequenz-Ionentriebwerk (RIT) als Stellvertreter der elektrostatischen Triebwerke zur Verfügung. Veröffentlichungen in themenspezifischen Journalen dokumentieren die durchgeführten Arbeiten und zeigen die gewonnenen Erkenntnisse. Dabei handelt es sich um die Generierung und Erweiterung von Simulationsmodellen für das Triebwerk, inklusive Ionenstrahl, wie auch dessen Peripheriekomponenten. Weiterhin sind der Aufbau und die Inbetriebnahme einer halb-reflexionsfreien Absorberkammer mit Vakuumtank beschrieben. Diese Ausarbeitung dient der Einordnung und Zusammenfassung der veröffentlichten Beiträge, durch welche ein umfassendes Wissen innerhalb der Themenfelder entstanden ist und somit wiederum neue Arbeiten ermöglicht werden. Die Einflüsse auf die EMV eines Triebwerks, durch einen Radiofrequenz-Generator sowie einen Ionenstrahl, sind durch Simulationen nun vorhersagbar und werden in weiteren Schritten zusammengeführt, um ein umfassendes Modell zu erhalten. Die optimierte halb-reflexionsfreie Absorberkammer eliminiert die Schwächen bestehender, vergleichbarer Testeinrichtungen und ermöglicht aussagekräftige Analysen.
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    Mass spectrometric analysis of cell metabolism following parasitic infection
    (2023) Anschütz, Nils Holger
    Neospora caninum and Cryptosporidium parvum belong to the phylum Alveolata (Subphylum Apicomplexa) are two very widespread parasites. Cryptosporidiosis, caused by C. parvum, is a zoonosis. This is not the case with neosporosis, which is caused by N. caninum. However, there is growing concern that N. caninum may eventually become a threat to humans, as clinically manifest neosporosis has also been reported in two rhesus monkeys. Affecting more than 1 billion people worldwide, human cryptosporidiosis remains a neglected poverty-related disease (PRD) that can be fatal in already weakened patients, especially young children. N. caninum has a significant economic impact on the livestock industry as it is a major cause of reproductive disorders not only in cattle but also in other small ruminant species. The spread of both parasites and associated diseases is increasing due to climate change and the global movement of people and transport of goods. Both parasites have a demonstrable negative impact on people's quality of life and should therefore be the focus of scientific research. But there is still a lot of catching up to do, especially in the area of basic research in regard to the biomolecular composition of the two parasites and their influence on the metabolism of their hosts. This deficiency could be counteracted in this work. The parasites were studied using matrix-assisted laser desorption/ionisation (MALDI) mass spectrometry (MS) combined with high performance liquid chromatography (HPLC). MALDI was used as MS and MS imaging (MSI) method. The MALDI experiments were performed using the SMALDI (scanning microprobe matrix-assisted laser desorption/ionisation) ion source, which operates at atmospheric pressure. It is suitable for the analysis of complex 3D surfaces with a low sample amount requirement. MS instrumentation has improved considerably over recent years, allowing detailed mass analysis to determine compounds from their very precise molecular masses. It is possible to annotate and subsequently identify analytes. For the structural verification of the markers, HPLC-MS/MS experiments were combined with database search. Identifying molecular biomarkers of parasite-infected host cells and further elucidating their functions were among the main objectives of this study. The statistically relevant biomarkers, with the focus on lipids, that were found by MS, annotated by database and identified by HPLC-MS/MS measurements, were also found and visualized with AP-SMALDI MSI in infected monolayers and host tissue. There is an overlap of the identified markers between N. caninum and C. parvum as well as between the two parasites and other parasites from the literature. PI (36:1) has been identified as a marker of host cell infection by N. caninum, C. parvum, T. gondii and B. besnoiti. Phosphatidylinositol is found in cell membranes and is essential for anchoring proteins to the membrane. They play a role in the transition of the parasite (T. gondii) between its stages (tachyzoites and bradyzoites). Overall, the present approach provides new metabolic insights into both diseases that have been neglected by science.
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    Sicherheitsempfinden in der spezialisierten ambulanten Palliativversorgung
    (2023) Bezmenov, Alexandra
    Hintergrund: Sicherheit kann als eines der wichtigsten menschlichen Grundbedürfnisse betrachtet werden. Die Patientensicherheit stellt neben der Effizienz und Patientenzentriertheit einen Grundpfeiler der Versorgungsqualität im Gesundheitswesen dar. Auch in der Palliativmedizin zeichnete sich in den letzten Jahren eine zunehmende Bedeutung der Patientensicherheit ab. Neben der fehler- und schadensfreien Behandlung scheint aus Patientensicht vor allem die zwischenmenschliche Sicherheit mit emotionalen, sozialen und spirituellen Aspekten zunehmend im Vordergrund zu stehen. Bislang ist jedoch nur wenig über die Prävalenz, Einflussfaktoren und Auswirkungen eines beeinträchtigten Sicherheitsempfindens in der häuslichen Palliativversorgung bekannt. Zielsetzung und Forschungsfragen: Die Zielsetzung der vorliegenden Studie besteht darin, einen patientenzentrierten Einblick in mögliche Problemfelder der Patienten hinsichtlich des Sicherheitsempfindens im häuslichen Umfeld zu gewinnen. Daraus ergeben sich folgende drei Forschungsfragen: 1. Wie hoch ist die Prävalenz eines beeinträchtigten Sicherheitsempfindens bei SAPV-Patienten? 2. Welchen Einfluss nehmen persönliche und krankheitsbezogene Faktoren auf Patienten mit einem beeinträchtigten Sicherheitsempfinden? 3. Inwieweit nimmt das geäußerte Sicherheitsempfinden einen Einfluss auf die weitere Versorgung der Patienten (Versorgungslänge, Ausschluss, Sterbeort, Überlebenszeit, Kontakte mit dem SAPV-Team, Hospitalisationen)? Methodik: Es wurde eine explorative Querschnittsumfrage mittels standardisiertem Fragebogen unter SAPV-Patienten durchgeführt. Anhand logistischer Regressionsanalyse wurde die Höhe der Korrelation zwischen soziodemographischen und klinischen Merkmalen mit dem Sicherheitsempfinden ((eher) sicher vs. (eher) unsicher) ermittelt. Im zweiten Teil der Studie wurde anhand einer Follow-up-Analyse mithilfe nicht-parametrischer Tests (Chi-Squared-Test und Mann-Whitney-U-Test) untersucht, inwieweit signifikante Differenzen zwischen den Gruppen hinsichtlich ausgewählter Versorgungsaspekte bestehen. Ergebnisse: Von insgesamt 646 potenziellen Studienteilnehmern erfüllten 235 Teilnehmer die Ein-schlusskriterien. Davon willigten 100 Patienten in die Studienteilnahme ein. Jeder fünfte Patient wies in der häuslichen Palliativversorgung ein beeinträchtigtes allgemeines Sicherheitsempfinden auf. Die separierte Betrachtung einzelner Sicherheitsdomänen konnte ein beeinträchtigtes Sicherheitsempfinden aufgrund eingeschränkter Mobilität (60 %), körperlicher Symptome (30 %), psychischer Symptome (26 %), Folgen der Therapie (19 %) und Problemen in der Bewältigung des Alltags (18 %) aufdecken. Diese fünf Sicherheitsdomänen wiesen einen signifikanten Zusammenhang zum allgemein beeinträchtigten Sicherheitsempfinden auf. Mit einer Zunahme palliativversorgungsbezogener Probleme (steigender IPOS-Score) reduzierte sich das Sicherheits-empfinden (OR 0,88, CI 0,82–0,94, p <0,05). Die Follow-up-Analyse zeigte, dass die Restlebensdauer bei Patienten mit einem beeinträchtigten Sicherheitsempfinden ver-gleichsweise signifikant kürzer war (Median 61.5 vs. 34.5 Tage, p <0,05). Diskussion: Die Ergebnisse legen relevante Einschränkungen des Sicherheitsempfindens von SAPV-Patienten vor allem in physischen und psychischen Domänen nahe, was die hohe Relevanz des Themas „Patientensicherheit“ im häuslichen Umfeld unterstreicht. Vor allem direkte Auswirkungen der Erkrankung und Therapie scheinen das Sicherheitsempfinden der Patienten zu beeinflussen. Durch die vorliegenden Ergebnisse der Studie kann das SAPV-Team dafür sensibilisiert werden in welchen Domänen bei besonders vielen Patienten Sicherheitsbedenken bestehen. So können anhand der Vermittlung von Handlungssicherheit sowie der Wahrung der Autonomie des Patienten gemeinsam Strategien zur Stärkung des Sicherheitsempfindens erarbeitet werden. Weitere Studien sind notwendig, um die Frage nach der Ursache der signifikanten Verkürzung der Überlebenszeit bei Patienten mit einem beeinträchtigten Sicherheits-empfinden zu klären.
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    Surface Formation and Degradation of Cathode Active Materials during Synthesis and Battery Operation
    (2024) Dreyer, Sören Lukas
    Lithium-ion batteries (LIBs) offer both a relatively high energy and high power density, and thus see widespread application and continuous research and development efforts, especially to increase their energy density further and to decrease their cost. Sodium-ion batteries (SIBs) are considered, both in research and industry, as a complementary battery technology to LIBs, with on the one hand lower energy densities, yet on the other hand with lower costs, due to the ubiquity of sodium in contrast to the relative scarcity of lithium. In both LIBs and SIBs, the cathode active material (CAM) makes up the largest part each of battery weight and cost. Consequently, understanding and improving CAMs is of utmost importance to further develop battery technology. This work focusses on the CAM surface from various perspectives, with in situ gas evolution studies as an additional bridging element, as various reactions on and of the CAM surface can be understood from the gasses they evolve. First, a review of in situ gas evolution studies on battery materials is presented, focusing on novel materials and cell concepts. The gas evolution of SIBs in contrast to LIBs is identified as a research gap. The first original research work in this thesis then considers the formation of CAM surfaces in dependence of the process route of CAM preparation. Specifically, it is shown that Zr4+, when introduced into LiNiO2 (LNO) as a dopant, is enriched on the primary particle grain boundaries, acting as a grain growth inhibitor. The doping process route determines the initial Zr4+ distribution, and thus the extent of the grain growth inhibition, yielding LNO primary particles of different specific surface areas. This in turn determines both electrochemical performance and gas evolution of the CAM. In a second work, the exposure of new surfaces due to crack formation during bat-tery cycling is studied operando via Acoustic Emission (AE) for a series of SIB CAMs with increasing configurational entropy. It is shown that AE allows to distinguish be-tween less degradative intergranular cracking, i.e. deagglomeration of particles, and more degradative intragranular cracking, while not being sensitive to gas evolution. Lastly, the gas evolution of Prussian white (PW), a SIB CAM, especially the evolution of (CN)2 and HCN from its hexacyanoferrate structure, is studied in detail, after a previous study finding first evidence for (CN)2 evolution, indicating a new surface degradation mechanism for PW CAMs. It is found that the CAM water content de-termines the evolution of H2, which is the most prominently evolved gas. Yet, the conductive salt anion in the electrolyte determines CO2 and (CN)2 evolution between NaPF6- and NaClO4-based electrolytes. The oxidative properties of NaClO4 are identified as the cause for increased (CN)2 evolution in its presence at the CAM surface, and a plausible reaction mechanism is presented in light of the available literature.