Dissertationen/Habilitationen

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Theoretische Untersuchung kubischer Nitride
(2025) Waack, Jan-Matthis
Der technologische Fortschritt des 21. Jahrhunderts zielt darauf ab, Materialien auf atomarer Ebene gezielt für den Einsatz in modernen (opto-)elektronischen Bauelementen zu optimieren. Im Rahmen dieser Arbeit werden kubische Nitride, namentlich die ternären Mischkristalle Al$_x$Sc$_{1-x}$N in kubischer Kochsalzstruktur und In$_x$Ga$_{1-x}$N in kubischer Zinkblendenstruktur, einer umfassenden theoretischen Untersuchung unterzogen. Die methodische Grundlage bildet die Dichtefunktionaltheorie (DFT), wobei spezielle Ansätze zur Lösung des Bandlückenproblems -- insbesondere die LDA-1/2-Methode sowie das modifizierte Becke-Johnson-Funktional -- zur Bestimmung korrekter Bandkantenzustände verwendet werden. Zur Modellierung der chemischen Unordnung werden zwei komplementäre Ansätze verwendet: die Methode der *Special-Quasirandom Structures* (SQS) und die *Coherent Potential Approximation* (CPA). Beide Methoden erlauben es, die statistische Verteilung der verschiedenen Metall-Kationen innerhalb der Kristallstruktur realitätsnah abzubilden und liefern konsistente Ergebnisse hinsichtlich der Abhängigkeiten von Struktur und elektronischen Eigenschaften. Ergänzend werden phononische Eigenschaften berechnet, die nicht nur die dynamische Stabilität der untersuchten Mischkristalle bestätigen, sondern auch dem Vergleich mit Messdaten aus der Literatur dienen. Bei In$_x$Ga$_{1-x}$N führen geordnete Strukturen zu unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften im Vergleich untereinander und zu zufälligen Mischkristallen -- ein Unterschied, der sich in variierenden Bandlücken, Gitterkonstanten, Elastizitätskonstanten und Phononmoden zeigt. Dagegen entfaltet Al$_x$Sc$_{1-x}$N aufgrund der spezifischen Elektronenkonfiguration von Scandium eine deutliche Abweichung von klassischen III-Nitriden. Dies äußert sich in veränderten Bindungslängen, einem quadratischen Gitterparameterverhalten, einem komplexen Bandlückenverlauf sowie einer indirekten Bandlücke. Insgesamt liefert diese Arbeit grundlegende Einblicke in die Zusammenhänge zwischen Zusammensetzung, Kristallstruktur und elektronischen Eigenschaften kubischer Nitride. Die Ergebnisse legen den Grundstein für ein gezieltes Bandlücken-Engineering, das eine präzise Einstellung der Materialeigenschaften für zukünftige (opto-)elektronische Anwendungen ermöglicht. Der verwendete Ansatz zeigt, wie durch den Einsatz moderner DFT-Methoden und innovativer Korrekturverfahren wesentliche Fortschritte in der Materialforschung erzielt werden können und eröffnet neue Perspektiven für die Integration dieser Systeme in moderne Technologiekonzepte.
Untersuchungen zu verschiedenen Formen der pulmonalen Hypertonie - eine retrospektive Analyse
(2024) Marchand, Céline
Das primäre Ziel der vorliegenden Arbeit war es die wesentlichen Unterschiede und deren Konsequenzen zwischen der letzten Leitlinie von 2015 und der aktuellen Leitlinie von 2022 herauszuarbeiten. Durch das Herabsetzen des PAPm Cut-Off Werts von 25 mmHg auf 20 mmHg kommt es zu einer sensitiveren Erkennung von an PH erkrankten Patienten. Genauer gesagt ist es durch den ebenfalls geänderten PVR Cut-Off Werts möglich die präkapilläre Komponente sensitiver zu erkennen, sodass mehr Cpc-PH Patienten erkannt werden. Diese Gruppe weist auch die höchste Mortalität auf, daher scheint das Herabsetzen des Cut-Off Wert und die daraus resultierende frühere Diagnostik und Therapie, prognostisch günstig zu sein für die zukünftige Diagnosestellung. Darüber hinaus war eine weitere Beobachtung dieser Arbeit, dass ein statistisch signifikanter Überlebensvorteil erst ab einem PAPm < 25 mmHg gilt, trotz dessen die aktuellen Leitlinien ebendiesen Cut-Off Wert verringerten auf < 20 mmHg. Die Borderline Gruppe zeigt auch in dieser Arbeit einen geringeren Überlebensvorteil. Auch wenn dieser hier nicht statistisch signifikant ist, gibt es zahlreiche Studien, die das bestätigen und folglich auf den niedrigeren Cut-Off Wert plädieren. Als prognostisch aussagekräftigster Parameter zeigte sich in dieser Arbeit der PAWP, der bereits zur Differenzierung der präkapillären und postkapillären PH dient. Demzufolge geht ein erhöhter PAWP mit erhöhter Mortalität einher. Daneben waren EF und die Wattzahl der Leistung relevant. Hierbei wurde in dieser Arbeit davon ausgegangen, dass diese unmittelbar mit der allgemeinen Leistungsfähigkeit des Patienten einher gehen und schwierig vom allgemeinen Krankheitszustand der Patienten zu differenzieren sind. Die Studienlage zur medikamentösen Therapie bei PH infolge von Linksherzerkrankungen ist nicht sehr umfangreich und zudem auch kontrovers. Die Aussagen dieser Arbeit sind wegen der geringen Fallzahl limitiert und können lediglich als Anstoß für weitere Studien gewertet werden. Lediglich die sublinguale Applikation von NO hatte einen positiven Einfluss auf PH prognoserelevante Parameter. Unterschiede bei der Anwendung der drei Medikamente aus dieser Arbeit auf die verschiedenen Subtypen der PH sind ebenfalls wegen zu geringer Fallzahl limitiert. Lediglich Iloprost zeigte an einem prognoserelevanten Parameter PAWP einen signifikanten verbessernden Unterschied. Wären bei der präkapillären PH der Wert nach Iloprost Inhalation unverändert blieb, verschlechterte sich der PAWP bei den postkapillären PH-Patienten. Das ist entscheidend für weitere Studien, die sich auf die Suche nach medikamentöser Langzeittherapie für diese Gruppe der PH begeben.
Herausforderungen Studierender bei der Identifizierung von physikalischen Lösungsansätzen in Rechenaufgaben zur Mechanik
(2024) von Bucholtz, Nina
Die Bearbeitung physikalischer Rechenaufgaben stellt Studierende vor verschiedene Herausforderungen, die sie oft nicht selbstständig bewältigen können. Diese Aufgaben sind nicht nur in Übungs-, sondern auch in Prüfungssituationen von zentraler Bedeutung, weshalb ihre erfolgreiche Bearbeitung für den Studienverlauf entscheidend sein kann. Die Förderung der Studierenden zur eigenständigen Bearbeitung von physikalischen Rechenaufgaben ist somit – auch mit Blick auf hohe Abbruchquoten in physikalischen Studiengängen – dringend erforderlich. Wie solche Fördermaßnahmen gestaltet sein sollten, ist jedoch bislang wenig erforscht. Eine Grundlage zur Ableitung von Hinweisen über die Gestaltung geeigneter Maßnahmen kann die genaue Analyse der Bearbeitungsprozesse und der auftretenden Schwierigkeiten sein. Befunde bisheriger Studien zeigen zu Herausforderungen beim Bearbeiten von Rechenaufgaben, dass das Identifizieren von zielführenden Lösungsansätzen in besonderem Maße zu Schwierigkeiten führt. Im Rahmen des in dieser Arbeit vorgestellten Forschungsprojekts wurden daher Herausforderungen beim Identifizieren von Lösungsansätzen aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet, um spezifische Schwierigkeiten und deren Ursachen besser zu verstehen. Hierfür wurde ein quantitativer und ein qualitativer Zugang gewählt. Diese bestehen jeweils aus zwei gekoppelten Erhebungsschritten. Der erste Erhebungsschritt dient der Erfassung von Personenmerkmalen (z. B. Verständnis zu Konzepten aus der Mechanik, Fähigkeiten zur Durchführung mathematischer Operationen) mithilfe eines Fragebogens. Dieser wurde im quantitativen und qualitativen Zugang von jeweils 𝑁_1_quantitativ = 30 und 𝑁_1_qualitativ = 30 Studierenden bearbeitet. Der zweite Erhebungsschritt besteht aus der Sortierung bzw. Gruppierung von Rechenaufgaben nach angemessenen Lösungsansätzen (z. B. Energieansatz, Bewegungsansatz) und der Befragung zu Vorgehensweisen, Schwierigkeiten und weiteren Aspekten in diesem Prozess. Dieser Erhebungsschritt wurde im quantitativen Zugang mit allen Studierenden aus dem ersten Erhebungsschritt an einem Fragebogen und im qualitativen Zugang mit 𝑁_2_qualitativ =10 freiwilligen Studierenden aus dem ersten Erhebungsschritt in einem Interview durchgeführt. Im Schwerpunkt dieser Arbeit steht der quantitative Zugang. Es zeigt sich u. a., dass jeweils ein höheres Verständnis zu Konzepten der Mechanik sowie eine höhere Punktzahl im Mathematiktest mit einem höheren Erfolg bei der Zuordnung von einigen Rechenaufgaben zu angemessenen Lösungsansätzen einhergeht. Weiter zeigt sich, dass der Erfolg der Zuordnung einiger Rechenaufgaben in Zusammenhang mit Merkmalen der Rechenaufgaben steht. Rechenaufgaben mit einem Kontext zu schiefen Ebenen wurden erfolgreicher Lösungsansätzen zugeordnet, als Rechenaufgaben mit einem Kontext zu Würfen. Rechenaufgaben mit einem Wurf-Kontext wurden besonders selten erfolgreich zugeordnet, wenn der zu identifizierende Ansatz ein Energieansatz ist. In der genauen Betrachtung wird deutlich, dass Studierende statt eines Energieansatzes häufig einen Bewegungsansatz ausgewählt haben.
Klinische Untersuchungen zur Prävalenz der Molaren-Inzisiven-Hypomineralisation im Lahn-Dill-Kreis und in der Stadt Frankfurt am Main
(2025) Nossol, Carina
Zielsetzung: Das Ziel der vorliegenden Querschnittsstudie war die Erhebung von MIH- und MMH-Prävalenzdaten 6- bis 12-jähriger Kinder im Stadt-Land-Vergleich. Hierzu wurden Daten im ländlich geprägten Lahn-Dill-Kreis (LDK) in Mittelhessen und in Frankfurt am Main (Ffm) erhoben und miteinander verglichen. Für die Darstellung eines Entwicklungstrends in der ländlichen Region LDK wurden Vergleichsdaten aus einer früheren Studie von Preusser et al. (2007) von 2002/03 herangezogen. Begleitend zur epidemiologischen Studie sollten die strukturellen Unterschiede an kariösen und MIH-Zähnen mithilfe der Infiltrationstechnik untersucht werden. Methode: Im Schuljahr 2014/15 wurden im Rahmen jährlicher schulzahnärztlicher Kontrollen insgesamt 2.103 6- bis 12-jährige Schulkinder (LDK: n = 1.036; Ffm: n = 1.067) an insgesamt 14 Schulen untersucht. Acht kalibrierte Zahnärzte des öffentlichen Gesundheitsdienstes nahmen die Beurteilung zur MIH gemäß der EAPD-Kriterien und Schweregradeinteilung nach Wetzel und Reckel (1991) vor [228]. Weiterhin wurden das Alter, die Herkunft und das Geschlecht der Probanden, der Flächenbefund und die Karieshistorie (DMF-T/dmf-t-Werte) erfasst. Die Infiltrationsmethode wurde mit dem Produkt ICON (Fa. DMG, Hamburg) an elf kariösen und 18 MIH-Zähnen vorgenommen. Das Verfahren wurde unter Verwendung von NaOCl 5,25 % für 120 s ergänzt. Es wurden Längsschnitte der Dicke 100 µm angefertigt und die Farbstoffe Rhodamin-B-Isothiocyanat mit 0,1 % und Natriumfluorescein mit 0,1 mM benutzt, um die Eindringtiefe im Läsionskörper am konfokalen Lasermikroskop (CLSM) sichtbar zu machen. Ergebnisse: Die Prävalenz der MIH und MMH betrug 9,4 bzw. 3,2 % im LDK und 17,4 bzw. 2,9 % in Ffm. Während im LDK hypomineralisierte Sechsjahrmolaren mehrheitlich dem Schweregrad B zugeordnet wurden, dominierte in Ffm der Schweregrad A. In den meisten Fällen konnten abgrenzbare Opazitäten dokumentiert werden. Im Vergleich zum Schuljahr 2002/03 stieg im LDK die MIH von 5,9 auf 9,4 % an. Es gab weder geschlechtsspezifische noch altersabhängige Unterschiede in der MIH-/MMH-Prävalenz. Bei Kindern mit MIH bestand eine höhere Kariesprävalenz (DMF-T-/dmf-t-Gesamtwert: 2,12 [MIH]; 1,75 [keine MIH]). Weiterhin bestand bei Kindern mit einer MMH eine Wahrscheinlichkeit von 11,32 (95 % Kl 6,73–19,03) eine MIH in der bleibenden Dentition zu bekommen. Die Infiltrationstiefe bei den zwei exemplarisch dargestellten kariösen Zähnen betrug bis zu 526 µm. Bei den MIH-Zähnen konnte eine Penetrationstiefe bis zu 833 µm erreicht werden. In der Regel drang der Infiltrant jedoch gar nicht in die Porositäten ein. Schlussfolgerung: Die Daten zur MIH-Prävalenz weisen regionale Unterschiede auf. Zudem scheint eine MMH ein Prädiktor für das Auftreten einer MIH zu sein. Der MIH-Anstieg von 59 % im LDK über eine Zeitspanne von zwölf Jahren gibt Anlass für weitere Untersuchungen zur MIH-Ätiologie. Das ICON-Infiltrationsverfahren ist bei Zähnen mit Initialkaries verlässlich durchführbar. Bei MIH-Zähnen ist die Infiltrationsmethode sporadisch möglich. Mehrheitlich hat eine Penetration des Infiltranten jedoch nicht stattgefunden. Weitere Untersuchungen zur Vorbehandlung von MIH-Zähnen sind daher erforderlich.
Fermentation von Kartoffelnebenströmen durch Basidiomyceten
(2025) Happel, Katharina
Kartoffelnebenströme fallen in großen Mengen in der kartoffelverarbeitenden Industrie bei der Produktion von Kartoffelstärke und anderen Kartoffelerzeugnissen an. Die Verwendung dieser Nebenströme als kostengünstiges Substrat für die Produktion von hochwertigem Pilzmyzel ist hinsichtlich einer nachhaltigen Verwertung von großem Interesse. Innerhalb des Projekts wurde die Eignung der Nebenströme Kartoffelschale und Kartoffeltrester, welche beide nach der Stärke- und Proteinisolierung am Fraunhofer Institut IVV in Freising anfielen, überprüft. Durch ein Emersscreening mit 100 Pilzen und ein anschließendes Submersscreening mit 50 Pilzen konnten vielversprechende Pilz-Substrat-Kombinationen identifiziert werden. Besonders hohe Pilzanteile von ca. 100% wurden durch Fermentation von Kartoffeltrester mit Flammulina velutipes bei einer Substratkonzentration von 20 g/L und siebentägiger Kultivierung erzielt. Im Rahmen der Optimierung konnte die Substratkonzentration bei gleichbleibender Kultivierungsdauer auf 30 g/L erhöht werden. Der Pilzanteil betrug 83 ± 3% und die Biotrockenmasse wurde durch die Fermentation von 8,1 ± 0,4 g/L auf 9,8 ± 0,3 g/L gesteigert. Es wurde ein maximaler Rohproteingehalt von 17,9 ± 0,3 g/100 g TM und ein Reinproteingehalt von 15,4 ± 0,2 g/100 g TM erreicht. Die Fermentation wurde erfolgreich von Schüttelkolben in einen 7 L Fermenter (4,5 L Arbeitsvolumen) übertragen, was den Grundstein für zukünftige Maßstabsvergrößerungen legte. Die Applikation des Fermentats wurde in veganen Frikadellen getestet, wobei sich F. velutipes als vielversprechender Kandidat für den Einsatz in Lebensmitteln herausstellte. Die Parameter der Fermentation des Kartoffeltresters wurden auf industrielle Kartoffelpülpe übertragen. Dabei zeigte sich, dass die Viskosität bei der Medienherstellung deutlich höher war. Daher musste die Substratkonzentration auf 20 g/L gesenkt werden. Durch zusätzliche Verlängerung der Fermentation auf 11 Kultivierungstage wurde ein Pilzgehalt von ca. 65% erreicht. Zur weiteren Optimierung wurde die Supplementation mit Kartoffelfruchtwasser getestet, wodurch Pilzgehalt von ca. 60% bei einer Fermentationsdauer von nur 7 Tagen erreicht wurden. Insgesamt ergibt sich für diese Fermentation weiteres Optimierungspotential. In den Kartoffelnebenströmen sind Glykoalkaloide enthalten, die in höheren Verzehrmengen toxisch sein können. Daher wurde eine Methode zur Bestimmung von Glykoalkaloiden validiert und deren Gehalte über den Kultivierungszeitraum untersucht. Es zeigte sich eine Anreichung der Glykoalkaloide nach der Abtrennung des Überstands im Rückstand bei Kultur von F. velutipes. Aufgrund dessen sollte der Gehalt bei Einsatz der Fermentate in den Endprodukten überprüft werden. Interessanterweise wurde bei Kultur von Pleurotus pulmonarius auf den Kartoffelnebenströmen ein Abbau der Glykoalkaloide beobachtet. Ab einer Kultivierungsdauer von 7 Tagen auf Kartoffeltrester wurden nur noch geringe Solanidingehalte und kein α-Solanin- oder α-Chaconin nachgewiesen. Das Fermentat von Kartoffeltrester mit F. velutipes wurde zusätzlich mit einer kommerziellen Peptidase enzymatisch hydrolysiert. Nach Optimierung der Hydrolysebedingungen wurde ein Hydrolysegrad von 75,1 ± 1,0% erreicht. Dadurch wurde der Gehalt an freier Glutaminsäure um mehr als das 20fache von 8,7 ± 0,1 mg/L auf 188,7 ± 1,2 mg/L erhöht. Durch enzymatische Hydrolyse wurde die umami-Wahrnehmung in Wasser gesteigert sowie geschmacksverstärkende Eigenschaften in Gemüsebrühe festgestellt. Das Fermentat selbst wies Peptidase-Aktivität auf. Ohne Zugabe von zusätzlichem Enzym wurde ein Hydrolysegrad von 33,9 ± 0,7% und ein freier Glutaminsäuregehalt von 99,1 ± 0,7 mg/L erreicht. Für diese Hydrolysate wurde die Erhöhung der umami-Wahrnehmung nur bei Zugabe zu Gemüsebrühe und nicht zu Wasser detektiert. Dies spricht für geschmacksverstärkende Eigenschaften bei geringem umami-Eigengeschmack. Kartoffelnebenströme eigneten sich sehr gut für die Pilzfermentation und es wurden hohe Pilzanteile und eine Steigerung des Proteingehalts erreicht. Es konnte der Einsatz von Basidiomyceten zum Abbau von Glykoalkaloiden nachgewiesen werden. Nach Hydrolyse der Pilzmyzelien mittels pilzeigener oder zugesetzter Peptidasen wurden geschmacksverstärkende Eigenschaften beobachtet.
Quark Numbers and Percolation in QCD
(2024) Ghanbarpour, Milad
In this thesis, we are concerned with Lattice QCD and present two results. First, we construct an ensemble where the baryon number is fixed to fractional values in a spatial subvolume V. Due to gauge invariance and the implied Gauss law, the baryon number cannot be fixed to a fractional value on the whole periodic volume because any state with a net-quark number which is not a multiple of three has additional quarks or antiquarks whose color-electric fluxes cannot terminate in a gauge-invariant manner. For a subvolume V, this restriction does not apply. The fluxes can terminate at corresponding charges outside of V. However, the interaction has to be modified at the surface of V to make the system aware of the arbitrarily chosen subvolume. This is done with two independent approaches: a quantum-mechanical description of Lattice QCD and a dual formulation of the path integral. Second, we investigate the phenomenon of percolation as a mechanism for confinement. To this end, we base our considerations on a suggestion by Satz to describe the transition between confinement and deconfinement by a percolation transition. Similar to the Kertész line of spin systems, the percolation transition then coincides with the notion of confinement based on the spontaneous breaking of the Z3 symmetry at infinite quark masses but persists at light masses. This allows for an unambiguous distinction between a confined and deconfined phase at all parameters of the theory. We propose the correct mechanism to be given by the percolation of center-electric fluxes, define the spanning probability, derive the path integral and show that the confinement transition at infinite quark masses can be seen as a consequence of our notion of percolation. As a proof of concept, we demonstrate both main results numerically in a simple flux-tube model which shares the necessary center-electric flux structures with QCD.
Vitamin D-Status von Lamas und Alpakas in Mitteldeutschland
(2025) Husemann, Felix Valerian
Ziel dieser Dissertation war es, den aktuellen Status der Vitamin D-Versorgung von Neuweltkameliden in Mitteldeutschland zu untersuchen. Darüber hinaus sollte ein Zusammenhang potenzieller Einflussfaktoren (Tierart, Rasse, Vliesfarbe, Geschlecht, Alter, Jahreszeit) auf die Serumvitamin D-Konzentration und eine Korrelation dieser mit labordiagnostischen Parametern (Gesamteiweiß, Aktivitäten der Aspartataminotransferase (AST), der Glutamatdehydrogenase (GLDH) und der Gamma-Glutamyltransferase (GGT), Gesamtcalcium und Natrium) überprüft werden. Im Rahmen der Bestandsbetreuung wurden in vier mittelhessischen Betrieben viermal Blutproben von Lamas und Alpakas im Verlauf eines Jahres untersucht. Insgesamt wurden 324 Blutproben von 44 Alpakas und 41 Lamas untersucht. Zum Zeitpunkt der Blutentnahmen betrug der arithmetische Mittelwert der Vitamin D Konzentration im Oktober 370,31 μg/L mit einer Standardabweichung von 345,15. Im Januar betrug der arithmetische Mittelwert 171,63 μg/L mit einer Standardabweichung von 218,60. Im April betrug der arithmetische Mittelwert 160,08 μg/L mit einer Standardabweichung von 191,70 und in Juli / August betrug er 409,11 μg/L mit einer Standardabweichung von 346,17. Es zeigte sich, dass die Serumkonzentration von Vitamin D signifikant (p < 0,05) mit der Jahreszeit (in Monaten stärkerer Sonneneinstrahlung war die Vitamin D Konzentration höher), dem Alter (Steigerungsfaktor pro Jahr 1,00735), der Substitution (Steigerungsfaktor 2,09 bei Substitution) und der Tierart zusammenhängt. Dabei besaßen Alpakas eine 1,84-mal so hohe Vitamin D-Konzentrationen im Blut wie Lamas. Es konnte kein signifikanter Zusammenhang der Vitamin D-Konzentration mit der Vliesfarbe, der Vliesstruktur und dem Geschlecht nachgewiesen werden. Um einen Zusammenhang der labordiagnostischen Parameter mit der Vitamin D Konzentration im Serum zu überprüfen, wurde zunächst überprüft, ob signifikante Zusammenhänge zu Einzelparametern zu den jeweiligen Entnahmezeitpunkten bestehen. Keiner der Parameter wies zu jedem Zeitpunkt der Blutentnahmen einen signifikanten Zusammenhang mit der Vitamin D-Konzentration auf und wäre daher geeignet, Rückschlüsse auf diese zuzulassen. Unter der Berücksichtigung aller Parameter in einer Regressionsanalyse mit Modellreduktion, wurde eine Formel ermittelt, die unter Zuhilfenahme der labordiagnostischen Parameter mit der höchsten Signifikanz, eine Schätzung der Serumkonzentration von Vitamin D ermöglichen sollte. Durch den vorliegenden hohen Streufaktor von 3,35, kann jedoch auf diese Weise keine zuverlässige Abschätzung der Vitamin D-Konzentration erfolgen. Als Limitation der Arbeit muss beachtet werden, dass es sich um eine Feldstudie in nur vier Betrieben in Mittelhessen handelte. Dadurch konnten betriebsspezifische Faktoren und organisatorische Einflussfaktoren (z.B. Verkauf von Tieren während des Untersuchungszeitraums) nicht vermieden werden. Dadurch, dass eine Substituierung von Vitamin D ausschließlich im Winter erfolgte, konnte der Substitutionseffekt im Sommer nicht erfasst werden.
Effects of seed inoculation with Hartmannibacter diazotrophicus on indigenous bacterial communities in the rhizosphere and on plant yield parameters in wheat and barley over three seasons
(2025) Quiroga Quisaguano, Santiago Andres
The use of mineral fertilizers and pesticides is not allowed in organic farming, which can reduce the yield and grain quality of cereals. In recent years, the potential of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) has been recognized for a better supply of nutrients and improved resilience to abiotic and biotic plant stress. Although the mechanisms of PGPR are well studied, their effectiveness under field conditions is not consistent. There is also limited information on the effects of the use of allochthonous microorganisms on the native soil microbiome. In this study, we evaluated the effects of seed inoculation with Hartmannibacter diazotrophicus strain E19T on the rhizosphere bacterial communities of wheat and barley by analyzing community changes by the strain using metabarcoding and subsequent bioinformatic evaluation. This analysis was performed at two experimental stations (Gladbacherhof and Kleinhohenheim) for organic farming in three seasons (2021-2023). For this purpose, DNA and RNA were extracted from the rhizosphere soil, the 16S rRNA gene sequences or the 16S rRNA were sequenced and analyzed bioinformatically. The effects of different row spacing and the application of organic fertilizer on winter wheat were also tested. The occurrence of H. diazotrophicus strain E19T was quantified by real-time PCR at the flowering and milk-ripe/yellow-ripe stages. In order to determine the influence of the various factors (with/without seed inoculation, different row spacing, and with/without fertilization on winter wheat) on the plant, the grain and straw yield, as well as the crude protein concentration of the grains were recorded. H. diazotrophicus strain E19T was detected 273 and 119 days after sowing on both wheat roots (up to 3.1 x 10^5 copies g^-1 DW) and barley roots (up to 5 x 10^5 copies g^-1 DW) mainly at one experimental station. The abundance of H. diazotrophicus strain E19T was correlated with yield parameters using linear mixed models. Significant effects were found for crude protein concentration (0.80% higher in barley and 0.30% higher in wheat compared to the average) and straw yield (453 kg ha^-1 higher in wheat compared to the average). Although no significant effects on grain yield were found, a trend towards improvement was observed with the combination of organic fertilizer and bacterial inoculation. Interestingly, H. diazotrophicus strain E19T did not change the rhizosphere community structure over three seasons. These results were based on a comparison of beta-diversity indices (Robust Aitchison Principal Component Analysis) with subsequent statistical analysis using PERMANOVA (p > 0.05). Similarly, alpha diversity indices, including Shannon-Wiener, observed amplicon sequence variants (ASVs) and Gini-Simpson (Wilcoxon, p > 0.05) showed no significant effects. Similar results were found after extraction of environmental RNA compared to DNA and its sequencing and bioinformatic analysis. These results indicate that the indigenous bacterial rhizosphere communities were resilient to newly introduced bacteria after seed inoculation with H. diazotrophicus strain E19T. The strongest changes in the bacterial community were identified between the two locations as shown by differential abundance analysis (ALDEx2). The ALDEx2 analysis identified 2860 ASVs that were different between winter wheat and spring barley at the Gladbacherhof site, while only 232 ASVs were different between these crops at Kleinhohenheim. These differences could be due to the different crop rotations at the two sites.
Der informelle Teil der Gesetzgebung: Formen der Praxisbeteiligung an der Gesetzesgestaltung unter besonderer Berücksichtigung des Landes Hessen. Rechtstatsächliche, rechtsdogmatische und legistische Perspektiven
(2025) Wobbe, Lorenz Hermann
Die vorliegende Arbeit wurde als rechtswissenschaftliche Dissertation vom Fachbereich Rechtswissenschaften der Justus-Liebig-Universität im April 2025 angenommen. Eine Zielsetzung der Forschung aus dem Bereich der Gesetzgebungslehre ist es, die Wurzeln der Gesetzgebung und damit die Strukturen der Interaktion zwischen Lebenswirklichkeit und formeller Gesetzgebung klarer aufzuzeigen, bzw. auch die Nicht-Interaktion und ihre möglichen Folgen. Die Thematik, wie Gesetze abseits des formellen Gesetzgebungsverfahrens tatsächlich zustande kommen, ist angesichts vielfältiger Einflussfaktoren, wie z.B. des Internets und „Social Media“ hochaktuell und möglicherweise entscheidend für die Fortentwicklung der Gesetzgebung in einer repräsentativen Demokratie wie der Bundesrepublik Deutschland. Die Arbeit versteht sich als Baustein dazu, den Abstand zwischen formellem und informellem Gesetzgeber zu verringern. Sie plädiert insbesondere für eine „Operationelle Normgeneseforschung“, die sich künftig tiefergehend mit der Frage befasst, welche politischen und gesellschaftlichen Verhältnisse in ihrer Wechselwirkung zur Veränderung des Rechts führen. Zudem wird die Gesetzgebung des Landes Hessen von 1946 bis 2020 statistisch ausgewertet und dabei u.a. ermittelt, wie es um die Beteiligung gesellschaftlicher Gruppen bestellt ist. In einem weiteren Teil erfolgt u.a. eine rechtliche Verortung für Hessen und eine Untermauerung der gefundenen Ergebnisse an konkreten Beispielen aus der Perspektive der hessischen Praxis. Dabei werden beispielhaft Mechanismen der Meinungsbildung und Möglichkeiten der informellen Interessenvertretung aufgezeigt. Zudem werden Vorschläge zur Verbesserung des Verfahrens unterbreitet.
Site-directed Mutagenese von epidemischen Antibiotikaresistenz-Plasmiden zum Verständnis ihrer Erfolgsstrategien
(2024) Wille, Maria
Die Resistenz gegen Antibiotika ist eine weltweite Herausforderung und es werden dringend neue Wege gesucht, diese zu bekämpfen. Für die Verbreitung dieser Resistenzen spielen Plasmide eine wichtige Rolle. Sie kodieren Resistenzgene gegen Breitbandantibiotika und besitzen, aufgrund ihrer Fähigkeit sich in einer Vielzahl klinisch relevanter Bakterienarten und Umgebung zu replizieren, ein breites Wirtsspektrum. Daher war das Ziel dieser Arbeit zwei Modellplasmide der Inkompatibilitätsgruppen N und X4, die Resistenzgene gegen Colistin und Carbapenemasen kodieren, zu untersuchen, mit dem Ziel beweisen zu können, dass diese Plasmide ihrem Wirt einen gewissen Vorteil verschaffen können und neue mögliche Targets zur Entwicklung neuer Antibiotika auf Plasmidebene zu finden. Dazu sollten vom Modellplasmid pCF13069 (IncN) Deletionsmutanten mittels des Lambda-Red-Rekombinase Verfahren erzeugt werden, wozu, aufgrund seiner vielen Resistenzen, zunächst das pKD4 Plasmid umkloniert wurde. Die Generierung der Mutanten war anschließend nicht erfolgreich. Vermutlich wurde hier das ursprüngliche Plasmid mit dem Zielgen und dem deletierten Gen verschleppt, sodass keine reinen Deletionsmutanten erzeugt werden konnten. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass die zu deletierenden Bereiche essenziell für das Plasmid sein könnten. Im Modellplasmid pV163M (IncX4) wurde das hypothetische Protein P9 untersucht. Dazu wurde zunächst die Komplementation von p9 in pUC19 und pACYC184 durchgeführt, welche jedoch nur in pUC19 erfolgreich, aber unstabil war. Das Protein P9 konnte anschließend auch auf Proteinebene mittels MALDI-TOF-MS und SDS-PAGE nachgewiesen werden. Für die Durchführung einer Site-directed-Mutagenese wurde eine In silico Analyse durchgeführt, um geeignete Stellen im p9 Gen zu finden. Es konnte eine 68%ige Übereinstimmung mit dem, in Gram-positiven Bakterien vorkommenden, CopG Protein gefunden werden. Da dieses ein Kopienzahl-Regulator ist, kann davon ausgegangen werden, dass p9 ebenfalls für die Kontrolle der Plasmid-Kopienzahl in pV163M verantwortlich ist. Nach einem Vergleich der Proteinsequenzen wurden Einfach-, Doppel- und Dreifachmutanten in pUC19 und pV163M erzeugt. Die Aminosäuren Histidin, Prolin und Arginin wurden an den Positionen 56, 57 und 58 gegen die Aminosäure Alanin ausgetauscht. Die Charakterisierung der Mutanten wurde mittels Wachstumsanalyse und Konjugationsversuchen durchgeführt. Da die Mutante P58A ein ähnliches Wachstum zeigte wie die Komplementante, kann davon ausgegangen werden, dass die Aminosäure Prolin an der Position 58 keinen Einfluss auf die Funktionalität von p9 nimmt.
Die Wirkung proinflammatorischer Zytokine an murinen intestinalen Organoiden
(2025) Pauer, Svenja Mareike
Inflammatory bowel disease (IBD) ist eine multifaktorielle Erkrankung mit bislang nicht vollständig geklärter Pathogenese. Um die Effekte der proinflammatorischen Zytokine TNFα, IL-1β und IFNγ, welche in Blut und Gewebeproben von IBD-Patienten deutlich erhöht sind, auf das Darmepithel zu untersuchen, wurden murine Dünndarmorganoide als Modell gewählt. Histologische, immunfluoreszenzmikroskopische und funktionelle Kontrollen (Schwellung durch Sekretagoge) bestätigten die Integrität der erhaltenen Organoide. Die Inkubation mit TNFα alleine oder mit einem Zytokin-Mix aus TNFα, IL-1β und IFNγ führte zu einer Schwellung der Organoide, welche mit einer erhöhten Menge an abgestorbenen Zellmaterial im Organoidlumen einherging. Die Immunfluoreszenzfärbungen gegen aktivierte Caspase 3 zeigten eine vermehrte Apoptose nach Inkubation mit TNFα. Entgegen der initialen Vermutung, dass es in Gegenwart proinflammatorischer Zytokine zu einer verminderten Expression von abdichtenden Komponenten der Tight Junctions kommt, wurde in qPCR-Versuchen eine erhöhte Expression der abdichtenden Claudinen 3 und 4 nach 3 d Inkubation mit dem Zytokin-Mix gemessen. Die qPCR-Messungen zeigten eine signifikant erhöhte Expression des Na⁺-K⁺-2C^--Cotransporters NKCC1 nach TNFα-Inkubation. Blockade des NKCC1 mit Bumetanid reduzierte die durch die Zytokine induzierte Schwellung signifikant. Indometacin, ein Hemmer von Cyclooxygenasen und damit der Produktion von Prostaglandinen, hatte keinen Einfluss auf die Zytokin-induzierte Schwellung. In Ca²⁺-Imaging Versuchen, in denen mit dem Fluoreszenzfarbstoff Fura-2 aufgeladene Organoide mit dem Acetylcholinderivat Carbachol stimuliert wurden, hatten die Zytokine TNFα, IL-1β und IFNγ einzeln und als Zytokin-Mix sehr unterschiedliche Effekte, die zudem eine deutliche Zeitabhängigkeit aufwiesen. TNFα steigerte die Antwort auf Carbachol, ein Effekt, der nach 3 d am deutlichsten nachweisbar war. Diese stimulierende Wirkung war von der Anwesenheit von Ca²⁺ im Extrazellulärraum abhängig und wurde durch La³⁺, einen Blocker von Ca²⁺-permeablen Kationenkanälen in der Plasmamembran, gehemmt. Dies zeigt, dass TNFα vor allem den Ca²⁺-Einstrom von außen in die Epithelzellen stimuliert. Komplexer waren die Veränderungen im Ca²⁺-Signaling bei Exposition der Organoide mit den drei Zytokinen, wenn sie in Kombination appliziert wurden. Die basale Ca²⁺-Konzentration war nach längerer (≥ 3 d) Zytokinexposition erniedrigt. Da dies auch in Ca²⁺-freiem extrazellulärem Medium beobachtet wurde, deutet dies auf eine verminderte basale Ca²⁺-Freisetzung aus zellulären Speichern hin. Die Antwort auf Carbachol hingegen war mit Ausnahme eines Messpunktes (1 d Zytokinmix in Ca²⁺-freiem Medium) gesteigert. Die stimulierende Wirkung des Zytokinmixes auf die Carbacholantwort wurde zu mehr als 80 % durch La³⁺ reduziert und war verbunden mit einer (numerischen) Erhöhung des kapazitativen Ca²⁺-Einstroms in Ca²⁺-Depletions-/Repletionsexperimenten. qPCR-Messungen ergaben, dass es in Gegenwart des Zytokinmixes paradoxerweise zu einer signifikanten Herunterregulation der Expression mehrerer Komponenten der cholinergen Signaltransduktion wie dem Muskarinrezeptor vom Typ M3, der α-Untereinheit von Gq-Proteinen und der Phospholipase Cβ3 kommt. Die Verstärkung des Ca²⁺-Signals durch Zytokine kann also nicht durch Änderung auf Rezeptorebene oder den direkt nachgeschalteten Signalwegen zurückgehen, sondern muss sich weiter distal abspielen. Kandidaten dafür könnten Bestandteile der Kommunikation zwischen intrazellulären Speichern und der Plasmamembran sein wie dem IP₃ -Rezeptor Typ 1 und dem Protein STIM2, deren Expression durch den Zytokin-Mix signifikant heraufreguliert wurde. Die Ergebnisse dieses Projekts zeigen, dass sich Organoide, trotz ihrer Einschränkungen, wie z.B. das Fehlen von mit dem Darmepithel in vivo interagierenden Zellen, wie etwa Immunzellen, enterischen Neuronen oder Fibroblasten, als Modell für entzündliche Darmerkrankungen eignen, um insbesondere die Langzeiteffekte von Zytokinen auf Epithelzellen zu untersuchen.
Creative Cultural Resistance and Law in Criticism: Heavy Metal Aspects
(2022-10-11) Samoylova, Pavla
The issues linked to artistic freedom of speech and expression remain at the top of discussions in contemporary academic fields. Freedom of speech is a universally recognized essential component of civil and democratic societies, declared by the Universal Declaration of Human Rights (1948) and the International Covenant on Civil and Political Rights (1966). The states-participants that targeted to prescribe and fulfil the democratic values adjusted their constitutions according to those international standards. Though the implementation of the institute of freedom of speech found different formulations in the local legal systems, their constitutions guaranteed its protection as a cornerstone of the democratic order. Any kind of censorship is formally recognized as illegal. Nevertheless, the formal declaration of freedom of speech often faces contradictions with other constitutional values, which also remain important guarantors for the democratic order and social well-being. Besides, social, political, and cultural climates can dictate certain paradigms that might influence the implementation and the prevalence of two contradicting norms. And though censorship is legally proclaimed unconstitutional, local legal systems intend to establish a set of limits on freedom of speech in order to maintain public peace, as well as social health and well-being. The scholarly attention has always been intense at the point when freedom of speech and expression were crossing over other constitutional norms, creating legal collisions and difficulties for the legal practice. Freedom of speech as a democratic value provides a free expression of diverse views and opinions, unrestrained by governmental control. Freedom of expression signifies the ability to convey certain verbal or visual messages in different forms without fear of public suppression. Art, which implies both of these freedoms, is meant to represent independent vision and interpretation of reality coming from the mind of its creator. It can inspire, motivate, and provoke versatile feelings and emotions in the perceiver, which might be positive or negative. Contemporary music as a form of art is represented by various genres and styles. Some of that found a huge popularity and adaptation in popular culture, others became alternative, forming underground scenes and subcultural movements. At the beginning of the 1960s, heavy metal appeared as a subgenre of hard rock, but soon after that established its subculture and a worldwide community. Heavy metal was always attracting young people, not willing to follow the system and express themselves differently. It was pushing society to the limit to convey the disagreement and opposition to the mainstream culture and its values. However, some of those limits are protected by law as significant guarantees of safety and balance in society. At this point, heavy metal appears as a vibrant example of the correlation and balance between freedom of artistic expression with other constitutional principles and values. The first issue is emerged by the ideological background of heavy metal culture. Appearing as opposition to the mainstream, it embraced the narratives of resistance in a diverse spectrum of human relationships. Starting from themes of death and fear to social problems and political criticism, the genre was exposing unpopular opinions, empowering and encouraging everyone to speak out about their struggles. The genre often used the benefits of shock value in order to get public attention, which strengthened its narratives of cultural resistance. The backlash from society was inevitable and even anticipated from the side of heavy metal subculture as an indicator of the successful manifestation of resistance. The following collisions between heavy metal and the church, parents, educational institutions, etc., raised the matter, how far such controversial art can go, and what values have to remain strictly protected by the state law? The second issue is directly linked to the implementation of constitutionally guaranteed freedom of speech and expression. According to the constitutional doctrine, art (including music) is free from censorship and governmental control. However, it can be limited for child protection, anti-discrimination, public peace and other policies entitled to sustain the order of a balanced and healthy functioning society. These limits are established by state laws and enforced by the government, local authorities, and judicial organs. Nevertheless, the judicial practice on freedom of speech and artistic expression is often challenged by cases that require a legal meaning of certain art, which leaves room for interpretation and could be perceived subjectively. And, heavy metal, presented as the music of resistance, is often ambiguous in its narratives. And finally, the third issue is indicated at the point when heavy metal as a form of artistic resistance is entitled to receive legal protection and yet, what boundaries it has to respect for the sake of public peace and well-being. This matter emerges from the first and the second issues combined. As a result of factual encounters between heavy metal and society, law and judicial practices have to become an arbiter providing an ultimate resolution for that antinomy. Though there are not many cases, where heavy metal as a genre was legally accused of certain offences, still there are several precedents when judges were challenged to interpret heavy metal compositions on the subject of potential noxiousness. Such cases might be even more complicated by obscurity of heavy metal culture, as well as by individual perceptions of the judges, who could be guided by commonly known stereotypes. These addressed issues indicate the novelty and the actuality of the present dissertation, which lies within interdisciplinary dimensions. It combines the knowledge of legal doctrine of freedom of speech, general sociology, sociology of moral panic, and contemporary heavy metal studies. It is necessary to acknowledge that heavy metal a musical, social, and cultural phenomenon that has never been reviewed through the prism of legal studies before, which makes this research modern and innovative.
Wortassoziation bei Morbus Parkinson unter Verwendung von Aktionsverben und Emotionsverben
(2024) Eschenbacher, Elisabeth
Ziel der Studie war es, zu untersuchen, wie sich die Wortassoziation bei Erkrankten an Morbus Parkinson im Vergleich zu einer nicht-erkrankten Kontrollgruppe verändert, um Hinweise auf Beeinträchtigungen der emotionalen und handlungsbezogenen Sprachverarbeitung zu erhalten. Viele der Betroffenen berichten über Einschränkungen der Sprachproduktion oder des -Verständnisses, insbesondere im Umgang mit Verben, sowie Schwierigkeiten bei der Wortfindung. Für die Wortassoziationsaufgabe wurden den Teilnehmenden nacheinander 20 Aktions- und 20 Emotionsverben präsentiert, zu denen sie innerhalb von 60 Sekunden weitere Verben frei assoziierenden sollten. Die Anzahl der assoziierten Verben wurde gezählt. Es nahmen 40 Patienten mit M. Parkinson (62,5% männlich, mittleres Alter 63,6 Jahre; SD = 6,89) und 45 Kontrollpersonen (51% männlich, Alter 64,02 Jahre; SD = 5,96) teil. Die Anzahl der Bildungsjahre betrug im Mittel 10,38 Jahre (SD = 2,02) in der Parkinson- und 10,40 (SD = 2,12) in der Kontrollgruppe. Es fanden sich signifikante Unterschiede zwischen den Studiengruppen für die Anzahl der assoziierten Verben in der gegebenen Zeiteinheit: 5,84 Wörter (SD = 2,51) in der Parkinson-Gruppe und 10,15 (SD = 3,45 SD) in der Kontrollgruppe (p <0,001). Beide Gruppen assoziierten am meisten bei Aktionsverben: 6,25 (SD = 2,71) in der Parkinson-Gruppe sowie 10,78 (SD = 3,69) Wörter in der Kontrollgruppe (p < 0,001). Die wenigsten Wörter wurden bei negativen Emotionsverben assoziiert: 5,11 (SD = 2,37) in der Parkinson-Gruppe und 9,32 (SD = 3,37) in der Kontrollgruppe (p < 0,001). Die Fähigkeit zur freien Wortassoziation scheint bei Morbus Parkinson verändert zu sein, was sich in zunehmenden Wortfindungsschwierigkeiten ausdrücken könnte. Dies könnte wiederum negative Auswirkungen auf die Kommunikationsfähigkeit von Betroffenen haben. Da derzeit noch wenige der Erkrankten eine adäquate Sprachtherapie erhalten, sollte untersucht werden, ob eine frühzeitige Sprachtherapie das Auftreten von Sprachstörungen verringern könnte.
Klinische Bewährung von Einstückgussprothesen - Eine Sekundärdatenanalyse
(2024) Kaschny, Sarah
In dieser retrospektiven Studie wurde die Überlebenszeit von klammerverankerten Einstückgussprothesen untersucht und der Fragestellung nachgegangen, ob bestimmte Einflussfaktoren diese Überlebenszeit beeinflussen. Die Studie umfasste 280 Einstückgussprothesen, die bei insgesamt 204 Patienten (davon 144 männlich und 60 weiblich) eingegliedert wurden. Um die Langlebigkeit der Prothesen zu untersuchen, wurde jeweils die Überlebenswahrscheinlichkeit bis zu den Zielereignissen „Funktionsverlust“ und „erste Maßnahme exklusive 30 Tage“ berechnet. Darüber hinaus wurden für das Zielereignis „Funktionsverlust“ mögliche Ursachen eruiert und dokumentiert. Bei dem Zielereignis „erste Maßnahme“ wurde die Art der Intervention erfasst. Für die statistische Auswertung der Überlebenszeit wurde die Methode nach Kaplan-Meier angewendet und je nach statistischer Signifikanz im Log-Rank-Test sowie dem Breslow- und Tarone-Ware-Verfahren beurteilt. Als statistisch signifikant wurde definiert, wenn p < 0,05 war. Zusätzlich wurde eine multifaktorielle Analyse mit der Cox-Regression durchgeführt. Die mittlere Beobachtungsdauer der Studie lag bei 4,16 ± 3,98 Jahren. Dabei wurden insgesamt 280 klammerverankerte Einstückgussprothesen untersucht. Davon wurden 201 Prothesen bei männlichen und 79 Prothesen bei weiblichen Patienten eingegliedert. Jede neuangefertigte Prothese zählte als eigener Fall. Bei Männern kam es in 45 Fällen und bei Frauen in 20 Fällen zu einem Funktionsverlust. Die mittlere Überlebenszeit lag bei 11,37 ± 0,61 Jahren. Dabei lag die kumulative 5-Jahres-Überlebensrate bei 77,8%, die 10-Jahres-Überlebensrate bei 56,8% und die 15-Jahres-Überlebensrate bei 33%. Eine erste Maßnahme wurde bei Männern in 126 Fällen und bei Frauen in 52 Fällen notwendig. Einen statistisch signifikanten Einfluss auf die Überlebensdauer bis zum Funktionsverlust hatte der Parameter „Alter“ (p = 0,004). Mit zunehmendem Alter sank das Funktionsverlustrisiko um 2,7% pro Jahr. Bei dem Ereignis erste Maßnahme hatten die Parameter „Anzahl ersetzter Zähne“ (p = 0,019) und „Recall“ (Log-Rank-Test: p = 0,012; Tarone-Ware-Test: p = 0,029) einen statistisch signifikanten Einfluss. Mit zunehmender Anzahl an ersetzten Zähnen erhöhte sich die Wahrscheinlichkeit einer ersten Maßnahme um 8,7% je zusätzlich ersetztem Zahn. Klammerverankerte Einstückgussprothesen, welche in einem regelmäßigen Recall nachgesorgt wurden, hatten eine geringere Wahrscheinlichkeit für eine erste Maßnahme. In der Zusammenschau zeigte sich, dass klammerverankerte Einstückgussprothesen durchaus eine akzeptable Überlebenszeit aufweisen.
Die perioperative Entzündungsreaktion nach Hengstkastration – eine Behandlungsvergleichsstudie zwischen Flunixin und Traumeel ad us. vet.
(2025) Laves, Julia
Die Kastration von Hengsten ist einer der häufigsten chirurgischen Eingriffe in der Pferdemedizin und ist mit einem Risiko für postoperative Komplikationen, wie Wundheilungsstörungen oder die Bildung von Ödemen, verbunden. Jeder chi-rurgische Eingriff erzeugt ein Gewebetrauma, wodurch eine Akute-Phase-Reaktion (APR) im Körper ausgelöst wird. Die APR fördert die Reparatur des Gewebes und hilft, die Homöostase des Organismus wiederherzustellen. Die dabei gebildeten Akute-Phase-Proteine (APP) können im Blut gemessen werden. Bei Pferden ist das Serum-Amyloid A (SAA) ein gut untersuchtes APP. Es hat sich als geeigneter Indikator für die Entwicklung von postoperativen Komplikationen erwiesen. Ziel der klinischen Studie war es, die Wirkung von Traumeel ad us. vet. (Biologi-sche Heilmittel Heel GmbH) (TR-Gruppe, n = 28) und Flunixin-Meglumin (Phlo-goxin, SelectaVet GmbH) (FL-Gruppe, n = 29) auf die postoperative Entzündungsreaktion und die Wundheilung bei Pferden nach einer Kastration zu vergleichen. Dafür wurden Zeitraum von März 2020 bis September 2021 57 Hengste in die Studie eingeschlossen und randomisiert in die Behandlungsgruppen eingeteilt. Die Hengste wurden in der Klinik für Pferde der JLU Gießen unter Allgemeinanästhesie und mit zusätzlicher intratestikulärer Lidocain-Anästhesie bedeckt über einen inguinalen Zugang kastriert. Bei allen Pferden wurden die Wunden primär verschlossen. Die Studienmedikation wurde verblindet verabreicht und die Verblindung wurde durch die Beauftragung von Personen, die nicht an der Studie beteiligt waren, sichergestellt. Da eine Kastration ein schmerzhafter Eingriff für die Tiere ist, wurden Schmerzmessungen mit Hilfe des Horse Grimace Scales und eines modifizierten Composite Pain Scales durchgeführt. Am Tag der Kastration wurden die Pferde alle 4 Stunden kontrolliert, dann nach 24, 36, 48 und 72 Stunden. Im Anschluss an die Schmerzmessungen erfolgte eine Beurteilung der Kastrationswunden. Die Wunden wurden hinsichtlich möglicher Schwellungen, Nahtadaptation und eventueller Exsudation bewertet und fotografisch dokumentiert. Blut wurde zu drei Zeitpunkten postoperativ aus dem Venenverweilkatheter entnommen und es wurde jeweils eine hämatologische Untersuchung und eine klinisch-chemische Untersuchung durchgeführt, sowie SAA, Fibrinogen und Interleukin-1ß bestimmt. Plasma-Cortisol wurde zusätzlich als Parameter zur objektiven Beurteilung einer schmerzbedingten Stressbelastung gemessen. Bei der Auswertung der Entzündungsparameter lagen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Behandlungsgruppen vor. Wie die Ergebnisse der klinisch erhobenen Parameter deuten auch die Ergebnisse der APPs auf eine nur schwach ausgeprägte postoperative APR hin. Die im Blut gemessenen Kreatinin-Werte blieben im Referenzbereich, waren aber in der FL-Gruppe 48 und 72 Stunden postoperativ signifikant höher als in der TR-Gruppe (p = 0,0019 und p = 0,0141). Die Ergebnisse der Schmerzevaluierungen zeigten, dass keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Behandlungsgruppen vorlagen. Beide Gruppen wiesen lediglich moderate Schmerzwerte auf. Die postoperativen Plasma-Cortisol-Werte blieben bei den Patienten in beiden Gruppen niedrig und im Referenzbereich. Bei genauer Betrachtung bestand 24 Stunden postoperativ ein knapper signifikanter Unterschied (p = 0,0479) zwischen den Behandlungsgruppen mit niedrigeren Werten in der TR-Gruppe. Eine zusätzliche Schmerzmedikation war bei keinem Pferd erforderlich. Bei den Wundbeurteilungen fielen sechs Hengste im Beobachtungszeitraum mit einer Nahtdehiszenz unterschiedlichen Grades auf. Ein Pferd gehörte zur TR-Gruppe und fünf Pferde gehörten zur FL-Gruppe. Die größte Limitation der Studie ist das Fehlen einer Placebo-Gruppe, da diese aus tierschutzrechtlichen Gründen nicht genehmigt wurde. Es konnte deshalb nicht sicher nachgewiesen werden, ob die mäßige Ausprägung der APR allein auf die unterschiedlichen Behandlungsregime mit Flunixin oder Traumeel ad us. vet. zurückzuführen war oder ob das prä-, intra- und postoperative Management zusätzlich Einfluss auf den Entzündungsverlauf und das Ausbleiben behandlungsbedürftiger postoperativer Komplikationen hatte.
Neue Biomarker für maladaptives rechtsventrikuläres Remodeling
(2023) Keranov, Stanislav
In dieser Arbeit wurde die Rolle von CILP1, SPARCL1, OPN, Gal-3, FGF-23, sST-2 und GDF-15 als Biomarker für maladaptives RV-Remodeling untersucht. Die Plasmakonzentrationen der Biomarkerkandidaten wurden in Patienten mit PH, LVH und DCM sowie in herzgesunden Probanden bestimmt. CILP1 wurde zusätzlich in einem experimentellen Mausmodell mit PAB sowie in ICM-Patienten untersucht. Das Hauptziel der Arbeit war, mittels echokardiographischer, hämodynamischer und kernspinntomographischer Parameter den prädiktiven Wert der Biomarkerkandidaten für typische Merkmale des maladaptiven RV-Remodelings wie systolische RV-Dysfunktion, RV-Dilatation, RV-Fibrose und RV-PAEntkopplung zu analysieren. Darüber hinaus wurden Unterschiede zwischen Biomarkerspiegeln in Patienten mit RV- und LV-Remodeling untersucht, um eine mögliche Spezifität für RVMaladaptation zu detektieren. In der vorliegenden experimentellen Arbeit (Publikation 1) konnte nachgewiesen werden, dass RV-Druckbelastung im Mausmodell zu einer signifikanten Hochregulation der CILP1-Expression im RV führt. Des Weiteren konnte in der humanen CFB-Kultur die Assoziation von CILP1-Expression mit dem profibrotischen TGF-β1-Signalweg sowie mit anderen am maladaptiven RV-Remodeling beteiligten Signaltransduktoren wie Fibronektin 1, Periostin und Kollagen 1A2 belegt werden. Somit wurde CILP1 als potenzieller Biomarker für RV-Remodeling identifiziert. Im klinischen Teil wurden dann zum ersten Mal CILP1-Plasmakonzentrationen in Patienten mit RV- und LV-Remodeling gemessen. Die Analyse ergab eine Assoziation von hohen CILP1-Spiegeln mit RV-Dysfunktion und Dilatation sowie mit RV-PA-Entkopplung und erhöhtem NT-proBNP. Darüber hinaus war CILP1 ein guter Prädiktor für maladaptives RV-Remodeling. Ein weiteres wichtiges Ergebnis dieser Studie waren die im Vergleich zu Patienten mit DCM und LVH signifikant höheren CILP1-Spiegel in PH-Patienten. Diese Unterschiede waren bei NT-proBNP nicht zu beobachten und deuten auf eine differenzielle CILP1-Expression, was den Einsatz von CILP1 als Biomarker zur spezifischen Detektion von RV-Maladaptation ermöglichen könnte. Zur weiteren Erforschung dieser Hypothese wurden CILP1-Plasmakonzentrationen in einer kMR-Kohorte bestehend aus ICM-Patienten mit LV- und RV-Remodeling analysiert (Publikation 2). Anhand der kMR-Parameter konnten hier die Assoziationen von hohem CILP1 mit RVDysfunktion und -Dilatation, die in der ersten CILP1-Studie mittels Echokardiographie ermittelt wurden, validiert werden. Noch bedeutender war jedoch das Ergebnis, dass CILP1 in ICM lediglich mit RV-Parametern und nicht mit LV-Parametern für Dilatation und systolische Funktion assoziiert war. Zusätzlich war CILP1 ein guter Prädiktor für eine prognostisch bedeutsame niedrige RVEF, jedoch nicht für eine niedrige LVEF. Demgegenüber zeigte NT-proBNP ähnliche signifikante Assoziationen sowohl mit RV- als auch mit LV-Parametern. Dadurch wurde die Hypothese der differenziellen CILP1-Expression bei RV-Remodeling im Vergleich zu LVRemodeling ebenfalls bestätigt. Weitere Studien sollen zeigen, ob der Einsatz von RV-spezifischen CILP1-Cut-offs sich als nützliches Tool bei der Diagnostik des maladaptiven RV-Remodelings erweisen würde. In der vorliegenden klinischen Pilotstudie über SPARCL-1 in Patienten mit myokardialen Erkrankungen (Publikation 3) konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass SPARCL1-Plasmakonzentrationen in Patienten mit RV-Remodeling bei PH und maladaptivem LV-Remodeling bei DCM signifikant erhöht waren. Dabei war SPARCL-1 ein guter Prädiktor für maladaptives RV-Remodeling in PH, der signifikant mit RV-Dilatation und Dysfunktion sowie mit RV-PA-Entkopplung assoziiert war. Interessanterweise waren SPARCL-1-Spiegel bei maladaptivem RV-Remodeling höher als bei maladaptivem LV-Remodeling. Dementsprechend sollen weitere größere Studien zeigen, ob SPARCL1 eine Rolle als selektiver Biomarker für maladaptives RV-Remodeling spielen könnte. In der vorliegenden Studie über OPN und Gal-3 (Publikation 4) war OPN in DCM und LVH zwar erhöht, jedoch nicht mit Parametern von LV-Remodeling assoziiert. In PH waren hohe OPN-Spiegel mit RV-Dilatation und -Dysfunktion sowie mit RV-PA-Entkopplung assoziiert und zeigten eine gute prädiktive Kraft für RV-Maladaptation, diese erreicht jedoch nicht diejenige von NT-proBNP. Darüber hinaus war OPN nicht zu RV-Fibrose korreliert. Die Analyse liefert auch Hinweise für höhere OPN-Spiegel bei maladaptivem RV-Remodeling im Vergleich zu adaptivem oder maladaptivem LV-Remodeling. Gal-3 war kein guter Biomarkerkandidat für myokardiales Remodeling bei fehlender Korrelation mit Parametern von RV- und LV-Remodeling. In der Analyse über FGF-23 (Publikation 5) waren hohe FGF-23-Plasmaspiegel (> 117 RU/mL) in Patienten mit PH und isoliertem RV-Remodeling mit RVD, RV-Dilatation, niedrigem CI und RV-PA-Entkopplung sowie mit hohem Pulmonaldruck und -widerstand assoziiert. Diese Assoziationen waren unabhängig von der Nierenfunktion der PH-Patienten. Es gab jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen FGF-23-Konzentrationen in Patienten mit PH, LVH und DCM. Demzufolge konnte die vorliegende Arbeit FGF-23 zwar als Biomarker vom maladaptivem RV-Remodeling identifizieren, dieser besitzt jedoch keine RV-Spezifität. Schließlich waren hohe sST2- (> 38 ng/mL) und GDF-15- (> 1363 pg/mL) Plasmaspiegel (Publikation 6) mit RV-Dysfunktion, hämodynamischer Verschlechterung und RV-PA-Entkopplung sowie erhöhten pulmonalen Widerständen und NT-proBNP-Werten assoziiert. Hohes sST2 zeigte zusätzlich auch mit RV-Dilatation und erhöhten pulmonalen Drücken eine signifikante Assoziation. Beide Parameter waren ebenfalls gute Prädiktoren für schwere Herzinsuffizienz in der ROC-Analyse. sST2 und GDF-15 konnten jedoch als Biomarker nicht zwischen LV- und RV-Remodeling unterscheiden. Dementsprechend könnten sie keinen Einsatz als RVspezifische Biomarker finden. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Habilitationsarbeit, dass CILP1, SPARCL1, OPN, FGF-23, sST-2 und GDF-15 eine signifikante Assoziation mit Parametern von maladaptivem RV-Remodeling zeigen und somit als Biomarker fungieren könnten. Demgegenüber zeigen jedoch lediglich die drei Biomoleküle CILP1, SPARCL1 und OPN Hinweise für eine differenzielle Expression bei maladaptivem RV-Remodeling. Weitere Studien sollen zeigen, ob RV-spezifische Cut-offs den gezielten Einsatz dieser Biomarker zur selektiven Detektion von maladaptivem Remodeling ermöglichen könnten.
Morphologische Untersuchung der equinen Nasennebenhöhlen und ihrer Beziehung zu den Oberkieferbackenzähnen mittels Computertomographie
(2020) Braune, Franziska
Auf die Nasennebenhöhlen des Pferdes sowie ihre Beziehung zu den Oberkieferbackenzähnen und die Übergänge der Nasennebenhöhlen, wurde bereits in der Vergangenheit in zahlreichen Studien der Fokus gelegt. Hierzu wurden neben morphologischen Studien auch vielfach bildgebende Verfahren eingesetzt; neben der CT auch die Sinuskopie sowie Röntgen und MRT. Die Nasennebenhöhlen sind beim Pferd zu einem komplizierten System ausgebildet, mit dem Kliniker häufig im Praxisalltag konfrontiert werden. Insbesondere ihre Nähe zu den Oberkieferbackenzähnen und daraus resultierende Erkrankungen wie dentogene Sinusitiden verkörpern eine Herausforderung. Hinzu kommt, dass in Bezug auf den Kontakt der Oberkieferbackenzähne mit den Nasennebenhöhlen bisweilen Uneinigkeit in der Fachliteratur herrscht. Aber auch die Morphologie der kleineren Nasennebenhöhlen sowie deren Übergänge sind bislang nur wenig beschrieben. Eines der Ziele der vorliegenden Arbeit bestand in der genaueren Untersuchung der genannten Strukturen mit Hilfe der CT. Die Ergebnisse sollten helfen, einige kontroverse Fragen, die morphologischen Verhältnisse im Pferdekopf betreffend, zu beantworten und somit für Diagnostik und Therapie weitere Informationen zu liefern. In der Literatur herrscht zusätzlich Uneinheitlichkeit über die Nomenklatur mancher Strukturen der Nasennebenhöhlen; einige Strukturen sind gar nicht benannt. Daneben ist anzumerken, dass es zwischen der deutschsprachigen und englischsprachigen Literatur Abweichungen gibt, welche zu dieser Problematik beitragen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die abweichenden Begriffe zusammenzutragen und deren Bedeutung zu klären. Insbesondere die Bulla septi sinuum maxillarium, der Steg des Canalis infraorbitalis und die Apertura maxillopalatina standen hier im Fokus. Für den knöchernen Steg des Canalis infraorbitalis wurde ein Benennungsvorschlag gemacht – Ponticulus canalis infraorbitalis (PCI). Einige Ergebnisse der morphologischen Untersuchung der vorliegenden Arbeit waren überraschend. So zeigte sich, dass in ca. einem Drittel (28%) aller untersuchten Pferdeköpfe (n= 26 Kopfhälften) der Sinus sphenoidalis getrennt vom Sinus palatinus vorlag. Bislang wurde angenommen, dass dies nur eine anatomische Variante ist, welche lediglich vereinzelt vorkommt. Es konnte zudem gezeigt werden, dass das Septum sinuum sphenoidalium jederzeit die linke von der rechten Seite trennt. Diese Erkenntnis widerspricht der Aussage vorangegangener Studien, in denen das Septum nicht immer dargestellt werden konnte. Ein weiterer Punkt ist die Knochendicke des Os praesphenoidale unterhalb des Chiasma opticum. Bei den Untersuchungen stellte sich heraus, dass bei jungen Pferden (≤ 6 Jahre) in fast der Hälfte der Fälle (45%) der Knochen < 1mm dick war. Entgegen bisheriger Beschreibungen in der Literatur wurde in fast 80% der untersuchten Köpfe bei adulten Pferden (> 6 Jahre) eine Knochendicke des Chiasma opticum von > 1mm gemessen. In Bezug auf die Apertura maxillopalatina wurde herausgefunden, dass männliche Pferde eine kürzere Öffnung besitzen als weibliche Pferde. Ferner konnte in der vorliegenden Studie gezeigt werden, dass sowohl die Höhe als auch die Breite des Sinus sphenopalatinus keiner Altersabhängigkeit unterliegen. Dies steht im Gegensatz zur Längenausdehnung dieser Nasennebenhöhle; für diese wird in anderen Quellen postuliert, dass sich mit zunehmendem Alter der Sinus sphenopalatinus auch in das Os basisphenoidale ausdehnen kann. Bisher wurden keine umfangreicheren Untersuchungen des Sinus conchae mediae mittels CT veröffentlicht; es gibt lediglich eine Studie über den Sinus conchae mediae beim Esel. Es wurde in der vorliegenden Arbeit erstmals gezeigt, dass in rund 80% der untersuchten Sinūs eine Verbindung zum Sinus maxillaris caudalis dargestellt werden konnte. Dies widerspricht der Aussage mancher Autoren, die eine alleinige Belüftung über die Nasenhöhle angeben. Des Weiteren wurde die Seitensymmetrie des Sinus conchae mediae untersucht. Hier überrascht das Ergebnis, dass die Wahrscheinlichkeit für eine morphologische Seitensymmetrie des Sinus conchae mediae mit dem Alter des Pferdes abnimmt. Bei der Untersuchung des Septum sinuum maxillarium konnte eine gleichmäßige Verteilung sowohl symmetrischer als auch asymmetrischer Verläufe in beiden Altersgruppen gefunden werden. Es zeigte sich in der vorliegenden Studie bei allen untersuchten Pferdeköpfen als durchgehend intakt. Dies widerspricht der Aussage manch anderer Autoren, die in ihren Studien feststellten, dass das Septum auch physiologisch perforiert sein kann. Es wurde des Weiteren eine Untersuchung der Anheftungspunkte des Septum sinuum maxillarium sowohl an der Maxilla als auch am PCI/Processus alveolaris durchgeführt. Dabei war der Anheftungspunkt am PCI/Processus alveolaris überwiegend mit dem M2 assoziiert, mit zunehmendem Alter der Pferde setzte das Septum sinuum maxillarium jedoch weiter kaudal an. Für junge Pferde (≤ 6 Jahre) konnte eine Verbindung sowohl mit dem M1 als auch dem M2 festgestellt werden, wohingegen bei adulten Pferden (> 6 Jahre) das Septum sinuum maxillarium generell mit dem M2 und dem M3 assoziiert war. Bezüglich des Ansatzes an der Maxilla war das Septum bei jungen Pferden (≤ 6 Jahre) überwiegend mit dem M1 assoziiert, bei adulten Pferden (> 6 Jahre) aber überwiegend mit dem M1 und dem M2. Insgesamt war der Ansatz am PCI/Processus alveolaris weiter kaudal gelegen als die Anheftungspunkte an der Maxilla. Die Aussage anderer Autoren, dass das Septum auch mit dem P4 assoziiert ist, konnte in der vorliegenden Studie nicht bestätigt werden. Die Bulla septi sinuum maxillarium konnte in der vorliegenden Arbeit jederzeit mittels CT dargestellt werden. Sie ragte bei jungen Pferden (≤ 6 Jahre) nicht über den M3 hinaus; in 27% der Untersuchungen war sie mit dem M3 assoziiert, in den meisten Fällen jedoch mit dem M2 (73%). Bei adulten Pferden (> 6 Jahre) war die Bulla septi sinuum maxillarium in den meisten Fällen mit dem M3 assoziiert (85%), bzw. ragte über diesen hinaus (13%). Somit ist die relative Position der Bulla septi sinuum maxillarium bei älteren Pferden deutlich weiter kaudal gelegen als bei jüngeren Pferden. Entgegen der Aussage vieler anderer Autoren wurde gezeigt, dass der P4 beim Pferd durchaus regelmäßig in Kontakt mit dem Nasennebenhöhlensystem steht und dass der M1, insbesondere bei jungen Pferden (≤ 6 Jahren), einen Kontakt zum kaudalen Nasennebenhöhlensystem aufweist. Des Weiteren wurde gezeigt, dass die Zähne M2 und M3 in deutlich über 60% der Pferde mit permanentem Gebiss, eine Verbindung zum Sinus conchae ventralis und damit zum rostralen Sinussystem aufweisen. Die CT erwies sich als gutes bildgebendes Werkzeug, welches jedoch bei der Darstellung anatomischer Strukturen im Submillimeterbereich an ihre Grenzen stößt. Nomenklatorische Widersprüchlichkeiten und Missverständnisse konnten aufgeklärt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern sowohl anatomisch als auch klinisch relevante Erkenntnisse über die anatomisch-morphologischen Gegebenheiten der Nasennebenhöhlen des Pferdes sowie insbesondere die mit ihnen in Verbindung stehenden Oberkieferbackenzahnwurzeln.
Morphologische Untersuchungen zum Nervus infraorbitalis und Nervus alveolaris inferior des Pferdes mittels Computertomographie
(2023) Braune, Johannes
Zusammenfassung Die klinische Relevanz des Canalis infraorbitalis beim Pferd ist unumstritten. Aus diesem Grunde sind in der Vergangenheit zahlreiche Studien zur Morphologie des Canalis infraorbitalis, seine Beziehungen zu benachbarten Strukturen, wie den Nasennebenhöhlen und den Oberkieferbackenzähnen, durchgeführt worden. Für entsprechende Untersuchungen wurden verschiedene bildgebende Verfahren eingesetzt - neben der Sinuskopie und dem Röntgen auch die CT und die MRT. Insbesondere die CT etablierte sich in den letzten zwei Jahrzehnten zu einem wertvollen Diagnostikum. Die Nützlichkeit der CT zur Beschreibung anatomischer Gegebenheiten im Pferdeschädel wurde in der vorliegenden Arbeit einmal mehr bestätigt - selbst kleinere nervale Strukturen konnten, zum Teil nach vorheriger Sichtbarmachung durch spezielle Software-Werkzeuge, sicher identifiziert und beschrieben werden. Der enorme Wissenszuwachs der letzten Jahre hilft, mit dem Canalis infraorbitalis assoziierte Pathologien besser verstehen und behandeln zu können. Dennoch sind einige wichtige Detailinformationen zur Morphologie des Canalis infraorbitalis offen - beispielsweise über das Vorhandensein verschiedener dorso-ventraler Längsverläufe des Kanals. Die vorliegende Arbeit liefert dazu Ergebnisse und bestätigen eine größere morphologische Variabilität (auch im Vergleich zweier Schädelhälften eines Individuums), als bisher angenommen. In Bezug auf die Frage, bis zu welchem Alter ein direkter Kontakt zwischen einer Alveole eines Oberkieferbackenzahns und dem Canalis infraorbitalis beim Pferd bestehen kann, liefert die vorliegende Arbeit neue Erkenntnisse. Es konnten Angaben über den Querschnitt des Canalis infraorbitalis auf jeder Zahnposition der untersuchten Pferde gemacht werden. Die knöcherne Lamelle, die den Canalis infraorbitalis bei erwachsenen Pferden trägt, ist bislang nicht offiziell in der NAV (2017) benannt worden; daher wird sie in der vorliegenden Arbeit als „Ponticulus canalis infraorbitalis“ (PCI) bezeichnet. Der PCI trennte die entsprechenden NNH-Kompartimente jederzeit vollständig voneinander und zeigte dabei eine große Seitenvariabilität bei erwachsenen Pferden (AG 2). Zusätzliche Vergleichsdaten liefert die vorliegende Arbeit in Bezug auf die Position des Foramen infraorbitale in Relation zu den Oberkieferbackenzähnen, die denjenigen anderer Autoren teilweise widersprechen: Das Foramen infraorbitale war bei allen Untersuchungen entweder mit Triadan 07 und/oder 08 assoziiert und bei erwachsenen Pferden (AG 2) generell weiter kaudal gelegen als bei Jungpferden (AG 1). Zum Canalis mandibulae und dem zugehörigen Nerven Nervus alveolaris inferior, gibt es in der Literatur weit weniger Studien als zum Canalis infraorbitalis. Dabei ist auch dieser Nerv von klinischer Bedeutung. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen eine deutlichere anatomische Variabilität des Längsverlaufs des Nervus alveolaris inferior in Relation zu den Unterkieferbackenzahnwurzeln, als bisher in der Literatur beschrieben. Insgesamt 10 verschiedene Verlaufsvarianten des Nervus alveolaris inferior konnten beschrieben werden. Auch konnten in 15% der Untersuchungen asymmetrische Längsverlaufe des Nervus alveolaris inferior im Seitenvergleich eines Individuums festgestellt werden. Generell war der Nervus alveolaris inferior bei Jungpferden (AG 1) mittels CT einfacher zu identifizieren als bei erwachsenen Pferden (AG 2). Zusätzlich nahm die Sichtbarkeit des Nervus alveolaris inferior generell im kaudalen Verlaufsabschnitt ab, da in diesem Bereich seltener eine knöcherne Lamelle im Unterkiefer des untersuchten Pferdes im CT darstellbar war. Deshalb wurden in der vorliegenden Arbeit zudem HU-Messwerte für den Nervus alveolaris inferior erhoben, die als Vergleichsdaten herangezogen werden können, um den Nervus alveolaris inferior in Fällen schwieriger Sichtbarkeit im CT von anderen Gewebearten sicher unterscheiden zu können.
Adipokine als neuroendokrinologischer Pathway zwischen viszeraler Adipositas und ängstlicher und depressiver Symptomatik
(2024) Stappenbeck, Julian
Einleitung: Epidemiologische Studien weisen auf eine Assoziation zwischen psychischen Störungen und Adipositas hin. Zum einen werden Stigmatisierungserfahrungen und körperliche Einschränkungen als Ursache vermutet, andererseits kann auch eine bei psychischen Störungen chronisch aktivierte HHN-Achse Stoffwechselstörungen und Adipositas begünstigen. Darüber hinaus wird angenommen, dass im viszeralen Fettgewebe sezernierte Adipokine auf endokrinologischer Basis Einfluss auf das psychische Befinden ausüben können. Untersucht wurden die Adipokine Adiponectin, Progranulin, Adipsin und Resistin. Das Ziel bestand darin, Zusammenhänge zwischen psychischen Störungen, Adipositas und Adipokinen zu identifizieren. Methodik: Es wurden die anthropomorphen Daten, die Serumadipokinkonzentrationen und die depressive sowie die ängstliche Symptomatik von 312 Patienten verglichen, die an einem Programm zur Gewichtsreduktion teilnahmen oder sich einer bariatrischen Operation unterzogen. Die Teilnahme an der konservativen Intervention war ab einem BMI ≥ 30 kg/m2 möglich, eine adipositaschirurgische Behandlung ab einem BMI von ≥ 40 kg/m2 oder ≥ 35 kg/m2 mit Begleiterkrankungen. Daten wurden vor der Intervention sowie 12 Monate danach erhoben. Resultate: Es zeigte sich ein Haupteffekt bezogen auf die anthropomorphen Messwerte der Adipositas, die allesamt abnahmen. Die Adiponectinkonzentration nahm zu, während die Konzentration der drei anderen Adipokine abnahm. Die psychosomatische Belastung nahm ab. Es gibt Hinweise dafür, dass die Adiponectinkonzentration bei Patienten mit depressiver Symptomatik niedriger war. Eine stärkere Abnahme des Fettgewebes ging mit einer stärkeren Adiponectinabnahme einher. Dieser Effekt war besonders deutlich bei Patienten mit depressiver Symptomatik. Außerdem korrelierte eine stärkere Abnahme des Fettgewebes mit einer stärkeren Abnahme der Angstsymptomatik. Diskussion: Hinsichtlich der Beziehung zwischen Adipositas und psychischen Störungen gibt es Hinweise dafür, dass ergänzend zu den vermuteten Wirkmechanismen auch ein endokrinologischer Pathway in Form des Adipokins Adiponectin bestehen könnte. Wenngleich die Zusammenhänge nicht gleich stark und einheitlich waren, ist Adiponectin ein Faktor, der in weiteren Studien zum Thema ‚Adipositas und psychische Störungen‘ berücksichtigt werden sollte. Außerdem sollten bei allen Programmen zur Gewichtsreduktion psychosomatische Belastungen abgefragt werden, um diese während und nach der Intervention zu berücksichtigen und die Behandlung nachhaltiger zu gestalten.
Entwicklung von Methoden zur harmonisierten Empfindlichkeitstestung von Avibacterium gallinarum, Avibacterium paragallinarum, Bordetella avium, Mycoplasma („Mycoplasmopsis“) bovis und Mycoplasma („Mycoplasmoides“) gallisepticum im Mikrodilutionsverfahren
(2025) Gütgemann, Franziska Elisabeth
Die Ausbreitung antibiotikaresistenter Krankheitserreger in der Human- und Veterinärmedizin gibt weltweit Anlass zur Sorge. Die Anwendung standardisierter antimikrobieller Empfindlichkeitstests (AST) ist ein wichtiges Hilfsmittel, um eine gezielte Therapie von Infektionen durchführen zu können. Auch wenn für viele bakterielle Erreger bereits anerkannte AST-Standardmethoden zur Verfügung stehen, fehlen diese für einige bakterielle Erreger. Dies galt auch für die tierpathogenen Bakterienspezies Av. gallinarum, Av. paragallinarum, B. avium, M. bovis und M. gallisepticum. Ziel dieser Arbeit war es daher, für diese fünf Spezies geeignete Methoden zur standardisierten AST im Bouillon-Mikrodilutionsverfahren zu entwickeln, die einen routinemäßigen Einsatz in veterinärdiagnostischen Laboratorien ermöglichen und quantitative Empfindlichkeitsdaten in Form von minimalen Hemmkonzentrations (MHK)-Werten) bestimmen. Zu Beginn der Arbeiten wurden für alle fünf Bakterienspezies-Isolate für die Durchführung der Untersuchungen akquiriert. Mit Ausnahme von M. gallisepticum wurden anhand von Makrorestriktionsanalysen jeweils fünf epidemiologisch nicht verwandte Testisolate für nachfolgende Arbeitsschritte identifiziert. Um ein geeignetes Medium für die Bouillon-Mikrodilutionstests zu finden, wurden anschließend umfangreiche Wachstumsexperimente mit verschiedenen Medien durchgeführt. Alle getesteten Av. gallinarum- und B. avium-Isolate zeigten ein gutes Wachstum in der Kationen-adjustierten Mueller-Hinton-Bouillon (CAMHB), die vom Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) für die AST schnell wachsender Mikroorganismen empfohlen wird. Av. paragallinarum zeigte nur in CAMHB plus 1 % Hühnerserum + 0,0025 % NADH (CAMHB+CS+NADH) ausreichendes Wachstum, ein Medium, welches für die standardisierte AST des eng verwandten Erregers G. parasuis vorgeschlagen wurde. Da Mykoplasmen in der Regel keine sichtbare Trübung in der bebrüteten Bakterienkultur zeigen, wurden für die Wachstumsexperimente mit M. bovis und M. gallisepticum komplexe Spezialmedien mit einem pH-Indikator verwendet. Beide Mykoplasmen-Spezies zeigten ausreichendes Wachstum ausschließlich in der SP4-Bouillon, die vom CLSI für die AST humanpathogener Mykoplasmen akzeptiert ist. Anschließend wurden wiederholte Empfindlichkeitstests zur Ermittlung der exakten (Anforderung von fünf identischen MHK-Werten) und essentiellen (MHK-Modus, der eine Abweichung von ± 1 Verdünnungsstufe akzeptiert) MHK-Übereinstimmungen durchgeführt, um die Reproduzierbarkeit der MHK-Werte zu bewerten. Je nach getesteter Spezies wurde dazu ein Panel von 16 oder 24 antimikrobiellen Wirkstoffen einbezogen. Bei Verwendung der nicht supplementierten CAMHB und einer Inkubation von 20 h bei 35 ± 2 °C in aerober Atmosphäre wurde eine gute Homogenität der MHK-Werte von B. avium nachgewiesen. Obwohl das gleiche Medium gutes Wachstum von Av. gallinarum zeigte, wurde eine geringe Homogenität der MHK-Werte von Av. gallinarum in dem Medium festgestellt. Aus diesem Grund wurde die Eignung der CAMHB+CS+NADH analysiert, die ebenfalls gutes Wachstum von Av. gallinarum ermöglichte. In diesem Medium wurden nach einer Inkubation für 20 bis 24 h bei 35 ± 2 °C in aerober Atmosphäre homogene MHK-Werte bestimmt. Unter Verwendung des gleichen Mediums wurden auch für die eng verwandte Spezies Av. paragallinarum homogene MHK-Werte ermittelt, wobei dafür eine längere Inkubationszeit von 48 h erforderlich ist. Für die besonders anspruchsvollen Erreger M. bovis und M. gallisepticum wurden nach einer Inkubation von 72 ± 2 h bei 37 °C in aerober Atmosphäre homogene MHK-Werte in der SP4-Bouillon erzielt. Insgesamt führten diese Testbedingungen bei allen fünf Erregern zu hohen exakten und wesentlichen MHK-Übereinstimmungen, die die Anforderungen des CLSI erfüllen. Es zeigte sich, dass sich herkömmliche Qualitätskontrollstämme (QC-Stämme) für die Qualitätskontrolle der AST von Av. gallinarum, Av. paragallinarum und B. avium eignen. Ein Eignungstest dieser QC-Stämme für die Qualitätskontrolle der für M. bovis und M. gallisepticum entwickelten AST-Methode ergab, dass viele MHK-Werte außerhalb der vom CLSI akzeptierten MHK-Bereiche lagen. Aus diesem Grund wurde im nächsten Schritt die Eignung eines Typstammes für die Qualitätskontrolle gemäß der CLSI-Richtlinie M23 geprüft. Zwanzig Empfindlichkeitstests mit dem M. bovis-Typstamm DSM 22781T ergaben homogene MHK-Werte, die die CLSI-Anforderungen an einen neuen QC-Stamm erfüllen. Ein Vergleich von MHK-Werten unter Verwendung von Medienkomponenten verschiedener Hersteller zeigte eine allgemein gute Reproduzierbarkeit der MHK-Werte für alle in die Studie einbezogenen Erreger. Eine gute Eignung der für B. avium entwickelten Methode zeigte sich zudem durch die Ergebnisse einer Laborvergleichsstudie, die in Zusammenarbeit mit dem BVL durchgeführt wurde. Bei allen Erregern wurden Isolate identifiziert, die im Vergleich zu den anderen Isolaten erhöhte MHK-Werte für verschiedene Wirkstoffklassen (z.B. Aminoglykoside, Fluorchinolone, Makrolide, Tetrazykline) aufwiesen. Um die Übereinstimmung zwischen dem MHK-Wert und dem Resistenzgenotyp zu überprüfen, wurden mit Av. gallinarum-, Av. paragallinarum- und B. avium-Isolaten mit erhöhten MHK-Werten PCR-Analysen durchgeführt, um antimikrobielle Resistenzgene nachzuweisen, und es wurde eine gute Übereinstimmung festgestellt. Die Ergebnisse dieser PCR-Analysen sowie die der WGS-Analysen von Av. paragallinarum zeigten zudem, dass einige dieser Isolate mehrere Gene trugen, die eine Resistenz gegen verschiedene Wirkstoffklassen vermitteln. In dieser Arbeit gelang auch erstmals der Nachweis der folgenden Resistenzgene bei Av. gallinarum, Av. paragallinarum und/oder B. avium: aadA11, aph(3'')-Ib, blaTEM-1, catA2, dfrA14, dfrB1/2/3, floR, mcr-like, sul2, tet(B) und tet(H). Da Resistenzen bei Mykoplasmen in der Regel auf chromosomale Mutationen zurückzuführen sind, wurden mit M. bovis und M. gallisepticum keine Resistenzgenanalysen durchgeführt. Die bei M. bovis und M. gallisepticum festgestellten bimodalen oder breiten MHK-Verteilungen für Aminoglykoside, Fluorchinolone oder Makrolide sind jedoch ein Hinweis auf das Vorliegen resistenter Isolate. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die in dieser Promotionsarbeit entwickelten Bouillon-Mikrodiutionsmethoden für eine standardisierte AST der fünf tierpathogenen Erreger Av. gallinarum, Av. paragallinarum, B. avium, M. bovis und M. gallisepticum geeignet sind. In future, these methods may help to select the most suitable antibiotic in case treatment is necessary and to counteract antimicrobial resistance selection in these pathogens.

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