The effect of normothermic (36.2°C ± 0.6°C) cardiopulmonary bypass (CPB) on splanchnic blood flow (SBF), splanchnic oxygen transport (DO2 spl) and splanchnic oxygen consumption (VO2 spl), splanchnic lactate uptake and gastric mucosal pH (pHi) was studied in 12 male patients (ejection fraction 0.4) undergoing coronary artery bypass grafting. SBF was estimated by the constant-infusion indocyanine green (ICG) technique using a hepatic venous catheter. DO2spl, VO2spl and splanchnic lactate uptake were calculated using the Fick principle after the induction of anaesthesia, during aortic cross-clamping, after CPB, and 2 and 7 h after admission to the intensive care unit (ICU). SBF, DO2spl and VO2spl did not decrease during CPB but increased after ICU admission, whereas pHi decreased 7 h after ICU admission. Initial ICG extraction was 0.78, which decreased to 0.54 during aortic cross-clamping and remained low thereafter. During normothermic cardiopulmonary bypass there was no deterioration of global splanchnic oxygen supply. The increased arterial blood lactate concentrations were not associated with a decreased splanchnic lactate uptake and are not the result of a decreased gasrointestinal blood flow. Increased blood lactate concentrations and decreased pHi and ICG extraction fraction are consistent with a systemic inflammatory response to CPB.

Die Aktivierung von Endothelzellen durch Bakterien und ihre Produkte trägt wesentlich zur Ausbildung klinischer Symptome in bakteriellen Infektionen bei. Die Freisetzung von Chemo- und Zytokinen führt im Konzert mit der Expression von Adhäsionsmolekülen durch das Endothel zur Rekrutierung und Aktivierung von Granulozyten. Zur Regulation der Entzündungsreaktion tragen parakrine und systemische Effekte, ausgelöst durch die Liberation von vasoaktiven Substanzen und Zytokinen durch Endothelzellen, bei. Der Zusammenbruch der endothelialen Barrierefunktion, gekennzeichnet durch den Verlust der Permselektivität der endothelialen Grenzschicht, verursacht Ödembildung. In dieser Arbeit wurde die molekulare Interaktion von Bakterien und ihren Produkten mit Endothelzellen untersucht. Effekte auf die Rekrutierung von Granulozyten und die endotheliale Barrierefunktion wurden charakterisiert. Dabei konnten aktivierte Signalwege identifiziert werden. Darauf basierend folgte die Entwicklung erster therapeutischer Ansätze. Zusammengefasst erbrachten diese experimentellen Untersuchungen neue Erkenntnisse zum Verständnis der Bakterien-Endothel Interaktion. / Activation of endothelial cells by bacteria and their products contributed significantly to clinical signs of bacterial infections. Liberation of chemo- and cytokines in concert with expression of adhesion molecules by the endothelium resulted in recruitment of granulocytes. Paracrine and systemic effects of vasoactive agents and cytokines secreted by endothelial cells contributed the regulation of inflammation. Loss of endothelial barrier function induced edema formation. This postdoctoral lecture qualification addressed the molecular interaction of bacteria and their products with endothelial cells. The recruitment of granulocytes, the regulation of endothelial barrier function and activated signalling pathways in endothelial cells were analyzed. Based on these experiments new therapeutic strategies have been tested. In summary, extended these experimental investigations the understanding of bacterial-endothelial interaction.

Fragestellung: Die Symptome einer drohenden und die tatsächlich eingetretene Frühgeburt stehen am Ende eines pathophysiologischen Prozesses, der bislang ungenügend verstanden wird. So verwundert es nicht, wenn bisherige Präventions- und Therapiestrategien unzureichende Erfolge in der Prävention der Frühgeburtlichkeit gebracht haben. Ähnliches ist für die intrauterine Wachstumsretardierung festzustellen, die wohl das Ergebnis eines sehr früh in der Schwangerschaft beginnenden Prozesses darstellt. Es gibt eine Reihe von Studien, die die Bedeutung psychosozialer Bedingungen für den Verlauf von Schwangerschaft und Geburt belegen. Entscheidende Defizite bisheriger Untersuchungen liegen zum einen in der Vernachlässigung wichtiger psychosozialer Einflussfaktoren (insbesondere Ängste, Kindheitserfahrungen, soziale Netze und Partnerschaft) zum anderen beschränkt das retrospektive Design die Aussagekraft. Material und Methode: In der vorliegenden prospektiven Studie wurde 589 Frauen in der 16. - 22. SSW mittels eines im Projekt entwickelten Fragebogens untersucht. Von 508 Einlingsschwangeren konnten später Daten zum Schwangerschafts- und Geburtsverlauf aus den medizinischen Unterlagen entnommen werden. Zur Datenreduktion wurden Faktorenanalysen mit der Hauptkomponentenmethode und anschließender Varimax-Rotation gerechnet und die ermittelten Faktoren einer Reliabilitätsprüfung unterzogen. Als statistisches Auswertungsverfahren wurde die logistische Regression eingesetzt. Ergebnisse: Die vorliegende Untersuchung erbrachte erste interessante Hinweise auf gleichgerichtete aber auch unterschiedliche Ressourcen- und Risikokonstellationen bei verschiedenen, im Kontext der Frühgeburtlichkeit bedeutsamen Komplikationen. Schwangere, die wegen drohender Frühgeburt behandelt werden, scheinen stärker sozial belastet zu sein als diejenigen, die später tatsächlich vor der vollendeten 37. SSW gebären. Ein fehlendes weibliches Netzwerk und fehlendes emotionales Verständnis des Partners sind mit beiden Komplikationen korreliert, wobei die Paarbeziehung für die tatsächliche eintretende Frühgeburt eine besondere Bedeutung hat. Eine anamnestische Belastung durch gynäkologische Störungen war ebenfalls sowohl für die drohenden wie auch die tatsächlich eingetretene Frühgeburt prädiktiv. Ausgeprägte schwangerschaftsbezogene Ängste und eine geringe allgemeine Ängstlichkeit sind weitere signifikante Prädiktoren im Modell der Frühgeburt vor der vollendeten 37. SSW. Schwangere, deren Kinder intrauterin eine Mangelentwicklung erfahren, haben in der vorliegenden Studie eine unreflektierte Ambivalenz gegenüber Schwangerschaft und Mutterrolle. Sie betonen auf bewusster Ebene die Erwünschtheit ihrer Schwangerschaft, während unbewusste negative Emotionen auf potentielle somatische Probleme projiziert werden. Ein niedriger prägravider BMI wird sowohl durch andere Untersucher wie auch durch die eigenen Ergebnisse als Risikofaktor bestätigt. Neben den bekannten somatischen Einflüssen ist auch an einen Zusammenhang im Kontext der unbewussten Ablehnung weiblicher Körperlichkeit, wie sie z.B. von Anorexiepatientinnen bekannt ist, zu denken. Schlussfolgerungen: Paarbeziehung, weibliche Netzwerke, psychosomatische Reagibilität in Hinblick auf Erkrankungen der reproduktiven Organe und Ängste verdienen zur Prävention der Frühgeburt stärkere Aufmerksamkeit. Angebote psychosozialer Unterstützung sollten frühzeitig in der Gravidität und zielgruppenspezifisch gemacht werden und die Schwangeren in ihrem Kompetenz- und Autonomieempfinden stützen. / Research question: The symptoms of preterm labour and preterm delivery stand at the end of a pathophysiological process which is understood up to now insufficiently. So it does not amaze if previous preventive and therapeutic strategies have brought inadequate successes in the prevention of preterm delivery. Similar one is to be arrested for the intrauterine fetal growth retardation which represents presumably the result of a process beginning very early in the pregnancy. Some studies give evidence for psychosocial conditions for the process of pregnancy and birth. On the one hand fundamental deficits of previous investigations are in the disregard of important psychosocial performance-influencing factors (in particular fears, biographic factors, social network and partnership), on the other hand the retrospective design limits the informative value. Material and means: In the present prospective study 589 women between 16th and 22nd week of pregnancy were examined using a questionnaire that was designed for the study. This resulted in 508 women pregnant with a single child, whose pregnancy and delivery were examined based on their medical records. Factor analysis and main component analysis with subsequent varimax rotation resulted in factors that were subject to a proof of reliability. Statistical analysis was based on logistic regression. Results: The present investigation produced first interesting indications of rectified but also different resource and risk constellations in the context of the preterm delivery. Pregnant women with preterm labour seeming to be burdened more strongly socially than those that later in fact have a preterm delivery. A missing feminine net and missing emotional understanding of the partner are correlated with both complications. The partnership has a special importance for the preterm delivery. An anamnestic load through gynaecological troubles was predictive also both for the threatening labour ones as also the preterm delivery. Marked pregnancy related fears and a small general anxiety are further significant predictors in the model of the preterm delivery. Pregnant women with intrauterine fetal retardation have in the present study an unconscious ambivalence opposite pregnancy and motherhood. On conscious tier they stress the desire of their pregnancy while unconscious negative emotions are being projected onto potential somatic problems. Compatible with other investigations a low pre-pregnancy weight was a risk factor. Next to the known somatic influences also a connection is to be thought of in the context of the unconscious refusal of feminine body as for example is known from anorectic patients. Conclusions: Partner relationship, female networks, psychosomatic reactivity in terms of diseases/disorders of the reproductive organs, and anxieties appear to be worthwhile targets in the prevention of preterm delivery. Psychosocial support should be given oriented to different target groups from early in the pregnancy.

In der vorliegenden Arbeit wurden einige Aspekte der Angiogenese unter besonderer Berücksichtigung des Wachstumsfaktors Angiogenin untersucht. In der Sektion I der Arbeit wird ein standardisiertes Tiermodell in der Ratte vorgestellt, das die Wirkung angiogenetischer Faktoren zur Stimulierung der Angiogenese in ischämischen Geweben quantitativ erfaßt. Damit wurde ein in vivo Modell geschaffen, das die quantitative Beurteilung der therapeutischen Effekte von lokal applizierten Wachstumsfaktoren zur indirekten Revaskularisation ischämischer Gewebe erlaubt. Bereits 1,9 ng des Wachstumsfaktors Angiogenin, lokal appliziert, stimulierten 07 Tage nach Ischämieinduktion die Angiogenese signifikant. Gesamtgefäßanzahl und Kapillaren pro mm 2 waren nach Angiogeningabe signifikant höher. Langzeitbeobachtungen bis 70 Tage nach Ischämieinduktion zeigten, daß die Regulation der Angiogenese einer gedämpften sinusförmigen Schwingung entspricht, deren Amplitude und Frequenz durch Angiogeninapplikation im Vergleich zu den Kontrollen deutlich gesteigert wurde. Dieser Trend ließ sich abgeschwächt auch bei alleiniger lokaler Applikation von Collagen I ohne Gabe eines Wachstumsfaktors nachweisen. Bei dem Vergleich der Dosis-Wirkungsbeziehung von Angiogenin und basischem Fibroblasten-Wachstumsfaktor (bFGF) erwies sich Angiogenin zur Stimulation der indirekten Revaskularisation 2,5-mal potenter. 10 ng Angiogenin stimulierten signifikant die Angiogenese 07 Tage nach Applikation. 250 ng bFGF und 100 ng Angiogenin stimulierten jeweils hoch signifikant die Gefäßneubildung. Der initiale angiogenetische Effekt von bFGF und Angiogenin beruht auf der Neubildung haupt-sächlich von Kapillaren. In der Sektion II wird eine Methode zur Beschichtung kleinkalibriger Gefäßprothesen mit Wachstumsfaktoren beschrieben und ein Tiermodell in White New Zealand Kaninchen zur Testung der Offenheitsrate der Gefäßprothesen in vivo vorgestellt. Die "patency rate" der im-plantierten 5 cm langen und im Durchmesser 2 mm messenden PTFE-Prothesen war auch mit angiogenetischer Beschichtung für klinische Zwecke nicht ausreichend. Offenheitsraten von 24 Stunden wurden mit der kombinierten angiogenetischen Beschichtung der Prothesen mit 1 µg bFGF und 285 µg Angiogenin erreicht. Alle anderen Beschichtungen zeigten eine wesentlich kürzere Offenheitsrate. Prothesen mit alleiniger Angiogeninbeschichtung (285 µg) blieben 8 Stunden offen. Prothesen mit alleiniger Beschichtung mit bFGF (1 µg) waren bereits nach 6 Stunden verschlossen. Die schlechteste Offenheitsrate mit nur 2 Stunden bzw. nur 1 Stunde wiesen die nur mit Heparin (100 E) bzw. nur mit Gelatine beschichteten Prothesen auf. Die Verwendung des Matrixfaktors Gelatine als Träger der Angiogenesefaktoren zur Beschichtung der Prothesen war aufgrund seiner hohen Thrombogenität hauptsächlich für die schlechte Offenheitsrate verantwortlich. In der Sektion III wird eine Methode zur Herstellung modifizierten Angiogenins vorgestellt. Durch Phosphorylierung der Aminosäure Serin im Angiogeninmolekül durch Proteinkinase C, ließ sich ein weniger kationisches Angiogenin in vitro herstellen, daß im alkalischen Milieu (bei pH 8) instabil war. Mit der Phosphorylierung durch Proteinkinase C ließen sich Phosphorylie-rungsraten für Angiogenin von bis zu 49 % erzielen. Höhere Phosphorylierungs-raten wurden mit der Proteinkinase C bei der Phosphorylierung von Histon V S mit über 50 % und von bFGF mit 84 % erzielt. Die spezifische Aktivität der Proteinkinase C betrug 2,7 µmol/min/mg bei Histon V S als Substrat. Die Michaelis-Konstanten wurden für Angiogenin mit km = 50 µM, für bFGF mit km = 3,3 µM und für Histon V S mit km = 10,0 µM be-stimmt. Die maximale Reaktionsgeschwindigkeit lag dabei für die Phosphorylierung von Angiogenin bei vmax = 120 pmol/min/mg, von bFGF bei vmax = 100 pmol/min/mg und von Histon V S bei vmax = 66,7 nmol/min/mg. Die im Abschnitt 3 formulierten Fragen 1 12 lassen sich zusammenfassend wie folgt beantworten: 1. Ist die Wirkung angiogenetischer Faktoren in einem standardisierten Tiermodell quantifizierbar? Ja. Das an männlichen Lewis Inzuchtratten standardisierte Tiermodell erlaubt die quantitative Untersuchung der angiogenetischen Potenz von Wachstumsfaktoren zur indirekten Revaskularisierung ischämischer Gewebe in vivo. 2. Welche Langzeitwirkung hat Angiogenin in vivo bei der Revaskularisierung ischämischer Gewebe im standardisierten Tiermodell? Die initiale Stimulation der Angiogenese 07 14 Tage nach Applikation von Angiogenin besteht in der Neubildung von Kapillaren. Im weiteren Verlauf tritt die Zunahme der Prä-kapillaren in den Vordergrund. 3. Über welchen Zeitraum lassen sich im standardisierten Tiermodell in vivo angiogenetische Effekte von lokal appliziertem Angiogenin nachweisen? 1,9 ng Angiogenin stimulierten die Angiogenese 07 Tage nach Applikation signifikant (p £ 0,05). Bis 70 Tage nach der Gabe von Angiogenin war im Vergleich zu den Kontrollen eine Stimulation der Angiogenese erkennbar. 4. Gibt es für die angiogenetische Wirkung von Angiogenin und bFGF in vivo eine Dosis-Wirkungsbeziehung? Ja. Im vorliegenden Tiermodell betrug die optimale Dosis zur Stimulation der Angiogenese für bFGF 250 ng. Für Angiogenin lag die optimale Dosis zwischen 10 und 100 ng. 5. Sind Angiogenin und bFGF in ihrer angiogenetischen Potenz gleich? Wenn nicht, worin unterscheiden sie sich? Angiogenin erwies sich als 2,5-mal stärker gefäßneubildend als bFGF im vorliegenden Tiermodell. Beide Wachstumsfaktoren stimulierten in optimaler Dosis die Angiogenese 07 Tage nach Ischämieinduktion hoch signifikant (P < 0,002). Der initiale Effekt beider Wachstumsfaktoren bestand in einer Stimulierung der Neubildung von Kapillaren. 6. Lassen sich die angiogenetische Wirkung von bFGF und Angiogenin zur indirekten Vaskularisierung nutzen? Die Anwendung von rekombinantem humanem Angiogenin und bFGF wies für beide Wachstumsfaktoren eine ausgeprägte Stimulation der indirekten Revaskularisation im verwendeten Tiermodell nach. Eine gleichartige, jedoch möglicherweise nicht gleich starke Reaktion ist bei der Anwendung dieser humanen Wachstumsfaktoren am Menschen zu er-warten. Ein Ausnutzen der angiogenetischen Potenz dieser Faktoren zur gezielten therapeutischen Stimulation der indirekten Revaskularisation beim Menschen, z. B. bei Durchblutungsstörungen des Herzens oder anderer Körperregionen erscheint sinnvoll und vielversprechend. 7. Sind angiogenetische Faktoren, insbesondere Angiogenin und bFGF allein oder in Kombination zur Verbesserung der Biokompatibilität schmallumiger synthetischer, nicht biologischer Gefäßprothesen geeignet? Bei insgesamt für klinische Zwecke noch unbefriedigender Offenheitsrate der angiogenetisch beschichteten PTFE-Prothesen mit einem Durchmesser von 2 mm war eindeutig zu erkennen, daß die Kombination von Angiogenin und bFGF der alleinigen Beschichtung mit nur einem Wachstumsfaktor oder nur mit Heparin überlegen ist. 8. Ist mit angiogenetisch beschichteten Gefäßprothesen eine Endothelialisierung der Prothese in vivo und in situ möglich? Die erzielten Resultate mit angiogenetisch beschichteten Gefäßprothesen ließen keine in vivo/in situ Endothelialisierung an den implantierten Prothesen aufgrund der schlechten Offenheitsrate von maximal 24 Stunden nachweisen. Weitere Untersuchungen mit weniger thrombogenen Matrixfaktoren in der Kombination auch mit anderen Wachstumsfaktoren werden sicher neue Erkenntnisse bringen. 9. Ist die Modifizierung des Angiogeninmoleküls durch Phosphorylierung mit Proteinkinase C in vitro möglich? Ja. Proteinkinase C war in einem optimierten Phosphorylierungsansatz unter Verwendung ihrer Stimulatoren Ca 2+ , Phosphatidylserin und Diolein in der Lage Angiogenin mit einer Effektivität von bis zu 50 % in vitro zu phosphorylieren. 10. Mit welchen Methoden läßt sich phosphoryliertes Angiogenin nachweisen? Mit der SDS-PAGE ist bei Verwendung von (g-32 P)ATP als Phosphatdonator der Phos-phorylierungsreaktion phosphoryliertes Angiogenin als 32 P-Angiogenin qualitativ und quantitativ nachweisbar. 11. Welche Methoden sind geeignet phosphoryliertes Angiogenin zu isolieren und zu reinigen? Zur Separation von niedermolekularen Verunreinigungen und von überschüssigem Phosphor sind für präparative Zwecke die SEPHADEX G25 Molekularsiebsäulenzentrifugation und die CENTRICON 10 Membranfilterzentrifugation geeignet. Mit der sauren Proteinfällung ließ sich am einfachsten die quantitative Bestimmung phosphorylierten Angiogenins durchführen. 12. Stellt die Phosphorylierung von Angiogenin durch PKC möglicherweise eine physiologische Reaktion in der Wirkungskette von Angiogenin dar? Zur Beantwortung dieser Frage sind weitere Versuche in vivo und in vitro erforderlich. Bisherige Hinweise auf die zentrale Funktion der Proteinkinase C in vielen intra/extra-zellulären Informationsübertragungsprozessen ("second messenger" Reaktionen und "signalling" Prozesse) führen aufgrund der guten Phosphorylierbarkeit von Angiogenin durch PKC zu der Vermutung, daß die Phosphorylierung von Angiogenin durch PKC auch in vivo eine Rolle spielt. Möglicherweise stellt die Phosphorylierung von Angiogenin im molekularen Wirkungsmechanismus von Angiogenin auf der zellulären Ebene z. B. bei der extra/intrazellulären Informationsübertragung, oder bei der Modifizierung der biologischen Aktivität, evtl. auch bei der Inaktivierung von Angiogenin eine zentrale Schlüsselreaktion dar. Die präsentierten Ergebnisse zeigen, daß Angiogenin ein potenter Stimulator der indirekten Revaskularisierung in vivo ist und die Wirkung im standardisierten Tiermodell an der Ratte quantitativ untersucht werden kann. Die Offenheitsrate kleinkalibriger (Æ 2 mm) PTFE-Gefäßprothesen läßt sich im entwickelten Tiermodell an White New Zealand Kaninchen in vivo testen. Die angiogenetische Beschichtung der Prothesen mit dem Matrixfaktor Gelatine als Trägersubstanz der Angiogenesefaktoren und mit Heparin, Angiogenin und bFGF als Mitogenen zeigte keine für klinische Fragestellungen akzeptable Offenheitsrate. Mit der Phosphorylierung von Angiogenin durch Proteinkinase C in vitro unter Verwendung ihrer Stimulatoren Ca 2+ , Phospholipid und Diolein konnten Phosphorylierungsraten von bis zu 50 % erzielt werden. Mit phosphoryliertem Angiogenin steht nun ein weiterer molekular veränderter Wachstumsfaktor für Untersuchungen seiner biologischen Eigenschaften und der angiogenetischen Potenz in vivo und in vitro zur Verfügung. / The growth of new vessels is called angiogenesis. Special growth factors e.g. basic fibroblast growth factor (bFGF), vascular endothelial growth factor (VEGF) are potent stimulators of angiogenesis in vivo and in vitro. Angiogenin another angiogenic protein was isolated first by Fett et al. 1985 from human carcinoma cells. Part I: The effect of angiogenin to stimulate angiogenesis in ischemic hind legs of inbred male Lewis rats is described. In this new animal model ischemia was induced by the ligature of the femoral artery. To stimulate angiogenesis angiogenic proteins (bFGF, angiogenin) were locally applied and compared to untreated ischemic animals. Already 1.9 ng locally applied angiogenin significantly stimulated the growth of collaterals in ischemic rat hind legs which could be demonstrated already 7 days after the application of angiogenin. The best stimulation of angiogenesis was achieved by the local application of 100 ng angiogenin which was 2.5-fold more angiogenic than 250 ng bFGF in the ischemic rat legs. The angiogenic effect of angiogenin as well as of bFGF was dependent on the applied dose reaching an optimum concerning angiogenin between 10 and 100 ng and for bFGF at 250 ng. Part II: The patency of PTFE vascular grafts with different angiogenic luminal coatings was tested in an animal model. In White New Zealand rabbits the abdominal aorta was replaced by a 5 cm long PTFE vascular graft 2 mm in diameter. Angiogenin and bFGF luminal coated PTFE grafts were 24 hours patent. Angiogenin coated grafts were after 8 hours occluded by a small distal thrombus. bFGF coated grafts were occluded after 6 hours. Heparine coated grafts were totally occluded by a thrombus after only 2 hours and gelatine coated grafts were already occluded after 1 hour. Part III: Protein Kinase C (PKC) isolated from rat brain was able to phosphorylat angiogenin with an effiency reaching 49% using Ca2+, Phospholipids and Dioleins as stimulators of the reaction. Histone V S was phosphorylated to 50% and bFGF to 84% by the same PKC. The determined Michaelis-Menten- Factor was concerning angiogenin km = 50 µM, bFGF km = 3.3 µM and Histone V S km = 10 µM. The separation of phosphorylated angiogenin was possible with the method of Sephadex G25 molecular sieve centrifugation as well as with the Centricon 10 membran centrifugation. The presented results demonstrate that angiogenin is a potent angiogenic protein stimulating the formation of new collaterals which was quantitatively evaluated in a new standardized rat animal model. The stimulation of indirect revascularization by angiogenin may be of therapeutical value in the treatment of ischemic cardio-vascular diseases. The patency of PTFE vascular prostheses 2 mm in diameter can successfully be tested in an animal model in White New Zealand rabbits by replacing the abdominal aorta by a 5 cm long PTFE vascular graft. Testing variant angiogenic luminal coatings of these PTFE grafts showed that a combination of bFGF/angiogenin had the best patency. Phosphorylation of angiogenin with PKC in vitro was possible reaching an effiency of 49% by using the stimulators Ca2+, Phospholipids and Dioleins for the reaction. Phosphorylated angiogenin may be a valuable modified angiogenic protein to study its biological and angiogenic activity in vivo and in vitro and could be helpful in the evaluation of its cellular pathways and receptors. © Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.

Das Ziel dieser Arbeit war es, die Modulation der GABAergen synaptischen Transmission in den visuellen Schichten des Colliculus superior der Maus durch das Neurotrophin BDNF zu charakterisieren. Hierzu wurden bdnf+/+ und -/- Mäuse kurz vor und nach der Augenöffnung in einer die Morphologie erhaltenden Schnittpräparation elektrophysiologisch und molekularbiologisch untersucht. Das Fehlen von BDNF veränderte das Präparat hinsichtlich Neurondichte und -größe nicht. Ebenso blieben der Membranwiderstand und die Ganzzellkapazität unbeeinflusst von der chronischen Abwesenheit von BDNF. Im Gegensatz dazu zeigten sich deutliche funktionelle Defizite im Entladungsverhalten und in der GABAergen Hemmung. Durch Registrierung von Aktionspotentialen wurde demonstriert, dass BDNF für die Aufrechterhaltung der Netzwerkaktivität erforderlich ist. Durch Applikation eines GABAA-Rezeptor-Inhibitors konnte die Suppression der GABAergen Hemmung durch BDNF als zugrunde liegender Mechanismus aufgedeckt werden. Daraufhin durchgeführte Ganzzellableitungen bestätigten dies und legten einen postsynaptischen, TrkB-vermittelten Mechanismus der BDNF-Wirkung nahe. Es war möglich, den Einfluss der chronischen Abwesenheit von BDNF durch akute lokale Superfusion von BDNF vollständig aufzuheben. Die ausschließlich postsynaptische Blockade der PKC reichte aus, dies zu verhindern. Hierdurch wird unterstrichen, dass in diesem Präparat der Angriffspunkt von BDNF an der GABAergen Synapse auf der postsynaptischen Seite liegt. Um den genauen Wirkungsmechanismus von BDNF an der GABAergen Synapse zu beleuchten, wurde die mRNA-Expression der GABAA-Rezeptor-Untereinheiten alpha 1-3 untersucht. Diese ist in Anwesenheit von BDNF höher. Demzufolge sollte eine reduzierte Expression dieser Untereinheiten in bdnf-/- Tieren zu einer verringerten Rezeptoranzahl und somit zur Sättigung postsynaptischer Rezeptoren führen. Durch die Analyse von Amplitude und Kinetik GABAerger IPSC und die Applikation von Zolpidem wurde dies bestätigt. Demnach führt die Abwesenheit von BDNF zur Aufregulation der GABAergen Inhibition, obwohl die Rezeptorzahl in der Postsynapse wahrscheinlich niedriger ist. Als zentraler Mechanismus der akuten BDNF-Wirkung kommt deshalb am ehesten eine PKC-vermittelte Phosphorylierung und nachfolgende Veränderung des Desensitisierungsverhaltens in Betracht. Außerdem muss an eine Reduktion der Öffnungswahrscheinlichkeit oder der Leitfähigkeit des Rezeptors gedacht werden. Unmittelbar vor der Augenöffnung hatte die BDNF-Defizienz keinerlei Einfluss auf die GABAerge Hemmung. Es ist also davon auszugehen, dass BDNF im CS erst nach der Augenöffnung eine wesentliche Rolle in der Modulation der GABAergen Synapsen und damit in der Kontrolle der Netzwerkaktivität spielt. Dies steht in Einklang mit der Vorstellung, dass sowohl Translation und Freisetzung als auch Transport von BDNF durch neuronale Aktivität reguliert werden. Der Ablauf der neurotrophinergen Regulation im Colliculus superior stellt sich wie folgt dar: Durch Aktivation colliculärer Afferenzen wird BDNF vermehrt freigesetzt. BDNF reduziert nun zunächst über die Modulation von Rezeptoreigenschaften die GABAerge Hemmung und disinhibiert die Netzwerkaktivität. Längerfristig kommt es über eine vermehrte Expression von GABAA-Rezeptor-Untereinheiten zum Anstieg der Rezeptorzahl, damit zur Wiederherstellung der GABAergen Hemmung und letztlich zu einer Reduktion der Netzwerkaktivität. BDNF ist also in der kritischen Zeitperiode der Augenöffnung, wenn das Mustersehen einsetzt, ein wichtiger Faktor in der Regulation neuronaler Aktivität. / The aim of the study was to characterise the influence of the neurotrophin BDNF on the GABAergic synaptic transmission in the visual layers of the mouse superior colliculus. Acute slices prepared from bdnf+/+ and -/- mice shortly before and after eye opening were employed in the experiments. The absence of BDNF altered neither the density or size of neurons nor their membrane resistance or whole cell capacity. However, registration of action potentials revealed a decreased firing rate in the absence of BDNF. Stronger disinhibition induced by application of a GABAA receptor blocker suggested an enhanced GABAergic inhibition as an underlying mechanism. This assumption was confirmed by performing whole cell experiments. Further analysis indicated a postsynaptic enhancement of GABAergic synaptic transmission in the absence of BDNF. In bdnf+/+ slices, blockade of BDNF signalling through the TrkB receptor strengthened GABAergic synaptic transmission. Contrariwise, superfusion of exogenous BDNF in bdnf-/- suppressed GABAergic synaptic transmission. An exclusively postsynaptic block of the PKC abolished the effect of BDNF application. Therefore, a BDNF induced, TrkB mediated, PKC dependent suppression of the GABAergic synaptic transmission at the postsynaptic site can be assumed. To further elucidate the mechanism of BDNF action the expression of the GABAA receptor subunits alpha 1-3 mRNA was studied. In the presence of BDNF an elevated expression was observed. A lower expression of these subunits in bdnf-/- slices could result in a reduced number of GABAA receptors. During synaptic transmission they may become saturated. Two observations support this idea: In bdnf-/- slices application of Zolpidem does not induce an increase of GABAergic IPSC amplitude as present in bdnf+/+ slices. Amplitude and decay kinetics of GABAergic IPSCs correlate in bdnf-/- but not +/+ slices. Therefore, absence of BDNF may strengthen GABAergic synaptic transmission although mediated by a reduced number of postsynaptic receptors. A BDNF induced PKC dependent receptor phosphorylation followed by a change in receptor desensitisation is most likely the underlying mechanism. Nevertheless, a reduction of the receptor opening probability or a reduced receptor conductance have to be considered as well. Shortly before eye opening BDNF deficiency had no impact on GABAergic inhibition. In accordance with the general idea that expression and release of BDNF is activity dependent, this finding suggests that BDNF controls network activity by modulating GABAergic synaptic transmission only after eye opening. Taken together, the following sequence of BDNF action in the superior colliculus during eye opening can be proposed: Activation of collicular inputs triggers an increased BDNF release. BDNF suppresses GABAergic synaptic transmission leading to a disinhibition of network activity. Later, the increased expression of GABAA receptor subunits by prolonged BDNF release results in an increased GABAA receptor number, the recovery of the GABAergic inhibition and finally a gently tuned network activity. In summary, BDNF constitutes a major regulator of neuronal activity in the critical period of eye opening marking the transition to pattern vision.

Ischemia followed by reperfusion, as happens in myocardial infarction, or the development of acute respiratory distress syndrome, are associated with a exaggerated extravasation of leukocytes into the surrounding tissue , which may cause severe bystander damage. In animal models of these diseases, pharmacological blockage of the leukocyte adhesion molecule, L-selectin (CD62L), has been shown to be partially protective by reduction or inhibition of leukocyte-mediated secondary tissue damage. The aim of this project was the development of an in vitro assay to investigate the relative effectiveness of potential L-selectin antagonists. Ideally, the assay should require low sample volumes and allow for measurements of larger series of reagents. The assay system investigated was based on the homotypic granulocyte aggregation under shear stress, which mimicks the L-selectin-dependent adhesion of leukocytes to previously arrested neutrophils on vascular endothelium. After optimizing numerous variables of the aggregation assay, the requirement of L-selectin for the homotypic granulocyte aggregation induced was demonstrated by inhibition experiments using soluble L-selectin or monoclonal antibodies directed against the lectin domain of L-selectin. Several carbohydrate polymers with L-selectin binding properties, such as the seaweed-derived fucose polymer fucoidin, high-molecular-weight dextran sulfate or heparin, also inhibited neutrophil aggregation in a dose-dependent fashion. However, despite employing a flow cytometry-based read-out technique, the assay remained extremely labor intensive, precluding investigations of extended series. Therefore, the homotypic aggregation experiments with freshly isolated human granulocytes remains a useful tool to further evaluate specific questions of L-selectin dependent adhesion processes, but it is not apt for transfer into routine laboratories.

Die Auslöser der Migräne sind weitgehend unbekannt. Eine Cortical Spreading Depression, das pathophysiologische Korrelat der Migräne Aura, führt im Tierexperiment zur Aktivierung des trigeminalen Schmerzsystems. Hieraus resultieren verschiedenste Veränderungen in der Dura mater, zu denen ein verzögerter Blutflussanstieg in der A. meningea media und die Extravasation von Plasmaproteinen gehören. Diese Ereignisse sind mit der Genese von Kopfschmerzen vereinbar. Die Infusion von Nitroglycerin führt zu der Entwicklung einer meningealen Inflammation, welche als Korrelat der verzögerten Migräneattacke nach Nitroglycerin Infusion in Patienten angesehen werden könnte. Die repetitive Gabe von Sumatriptan und Zolmitriptan hat keinen funktionell relevanten Einfluss in experimentellen Paradigmen zur Wirksamkeit von Triptanen. Zudem wird die Expression von Serotonin (5-HT1) Rezeptor mRNA in Geweben mit Relevanz zur Migräne nicht entscheidend verändert. Diese Untersuchungen zeigen neue Pathomechanismen in der Genese der Migräne auf und identifizieren damit bisher unbekannte Ziele, die zur Entwicklung innovativer medikamentöser Strategien zur Behandlung der Migräne dienen können. / The pathophysiological events which initiate a migraine attack are largely unknown. Cortical spreading depression (CSD) is supposed to be the pathophysiological correlate of the migraine aura. CSD is able to activate the ipsilateral trigeminal nerve system thereby leading to a series of events within meninges consistent with the notion of headache. In particular, CSD leads to a delayed increase of meningeal blood flow and the extravasation of plasma proteins. In an experimental animal model the infusion of glyceryl trinitrate causes delayed meningeal inflammation. The latter serves as the correlate of delayed migraine attacks after glyceryl trinitrate infusion in susceptible individuals. Protracted administration of sumatriptan and zolmitritpan does not alter the outcome in functional assays that are used to determine the efficacy of triptans. Moreover, the expression of serotonin (5-HT1) receptor mRNA is not significantly attenuated in tissues related to migraine pathophysiology. In summary, these studies shed light on the mechanism leading to migraine headache and thereby identify novel targets for the development of new anti-migraine drugs.

Die koronare Herzkrankheit ist derzeit die häufigste Todesursache auf der Welt. Die Prävention der Arteriosklerose und ihrer klinischen Manifestationen wie der koronaren Herzkrankheit sind wichtige Ziele. Das Gen des endothelialen leukozytären Adhäsionsmoleküls-1 (ELAM-1,E-Selektin) sollte auf DNA-Polymorphismen untersucht werden, um einen möglichen genetischen Hintergrund von zellulären Interaktionen, die in den arteriosklerotischen Prozeß involviert sind, zu untersuchen. Eine signifikant höhere Mutationsrate (P=0,039) wurde bei 41 Patienten mit 40 Jahren oder jünger mit einer angiographisch nachgewiesenen schweren koronaren Arteriosklerose, im Vergleich zu 51 Patienten zwischen 40 und 50 Jahren, gefunden. Assoziationsanalysen zum Vergleich der Häufigkeiten des DNA-Polymorphismus in Abhängigkeit von den Risikofaktoren (männliches Geschlecht, Myokardinfarkt in der Eigenanamnese, positive Familienanamnese, Zigarettenrauchen, Hyperlipidämie (Hypercholesterinämie, Hypertriglyzeridämie), niedriges HDL-Cholesterin, Diabetes mellitus, Adipositas und arterielle Hypertonie) zeigten nur für die Hypertriglyzeridämie und die positive Familienanamnese eine statistisch signifikante Assoziation. Diese Daten lassen den Schluß zu, daß der DNA-Polymorphismus des endothelialen leukozytären Adhäsionsmoleküls-1 mit einer frühzeitigen schweren koronaren Arteriosklerose assoziiert ist. Der gefundene Polymorphismus ist ein zusätzlicher Risikofaktor bei einer positiven Familienanmnese. / Coronary heart disease is the major cause of death in the world. Prevention of atherosclerosis and its clinical manifestations such as coronary heart disease are fundamental goals. To contribute to the analysis of the genetic background of atherosclerosis especially endothelial dysfunction we searched for DNA polymorphisms in the endothelial-leukocyte adhesion molecule-1 (ELAM-1,E-selectin). A significantly higher mutation frequency (P=0,039) was observed in 41 patients aged 40 years or less with angiographically proven severe coronary atherosclerosis compared with 51 patients aged between 40 and 50 years. Association studies with risk factors for coronary heart disease (male sex, myocardial infarction, positive family history, cigarette smoking, hyperlipidaemia (hypercholesterolaemia, hypertriglyceridaemia), low HDL cholesterol, diabetes mellitus, obesity and hypertension) showed associations only for hypertriglyceridaemia and a positive family history. These data suggest that the polymorphisms in the ELAM-1 are associated with a higher risk for premature severe coronary atherosclerosis. DNA polymorphism in the ELAM-1 gene is an additional coronary risk factor if a positive family history exists.

Zusammenhänge der visuell-vestibulären Interaktion im Kortex des Menschen sollten auf grafisch individuell rekonstruierten und entfalteten Kortexoberflächen dargestellt und in Bezug zu den bisher vor allem aus tierexperimentellen Studien gewonnenen Daten (Guldin & Grüsser, 1998) diskutiert werden. Durch die Experimente sollte ein Beitrag zu einem grundlegenden Verständnis räumlicher Orientierungsprozesse beim Menschen geleistet werden. Mittels funktioneller Kernspintomografie (fMRI) wurden fünf Probanden untersucht, welche während zweier Experimente mit jeweils einem vestibulärem sowie einem visuellen Reiz stimuliert wurden (vestibuläre kalorische Stimualtion, visuelle Bewegungsstimulation). Bei den gemessenen Probanden kam es jeweils bei mindestens einem der zwei vestibulären Datensätze (li./re. kalorische Spülung) in der Conjunction Analysis zu Überlappungen mit den dargestellten Arealen der visuellen Stimulation. Es konnte ein weitverzweigtes System von visuell-vestibulären kortikalen Arealen dargestellt werden, mit Aktivierungen des präcentralen Kortex, Teilen des Sulcus centralis, der hinteren Insel, des hinteren Sulcus Cinguli, des Sulcus intraparietalis, sowie des lateralen Okzipitallappens. Interindividuelle Unterschiede manifestierten sich in der Größe der Überlappungen und deren genauer Lokalisation im jeweiligen Sulcus. Die Ergebnisse bestätigten einen Teil der aus tierexperimentellen Studien bekannten Beobachtungen. Erstmals konnte beim Menschen eine vestibuläre Erregung des MT/MST-Komplexes, wie es im Macaque-Affen beschrieben wurde (Bremmer et al., 1999) belegt werden. Ebenso wurde die Multimodalität von MT/MST und des Arelas PIVC im humanen Kortex erstmals beschrieben. / We aimed to identify convergence between visual and vestibular afferents in the human cortex on individually unfolded cortical hemispheres by functional magnetic resonance imaging (fMRI). Furthermore analogies with studies in different non-human primates (Guldin & Gruesser, 1998) were discussed. Five normal subjects were examined with fMRI with two separate experimental paradigms. We implemented caloric vestibular stimulation as first experiment, additionally visual motion stimulation was executed. In at least one out of two vestibular datasets (right, left caloric stimulation) overlaps in the conjunction analysis with the visual motion paradigm occurred. A wide-spread system of cortical visual-vestibular convergence was shown. The activation map comprised foci in the precentral cortex, parts of the central sulcus, the posterior insula, the posterior cingular sulcus, the intraparietal sulcus and the lateral occipital sulcus. Individual differences occurred in respect to the size of convergence and specific localization within the sulci. The results partly confirm observations made in non-human primates. For the first time vestibular input to the MT/MST-complex was shown, as describe in the macaque (Bremmer et al., 1999). Additional multimodal input was seen in area PIVC.

In der vorliegenden Arbeit konnte mit der PC12 Zellinie und dem MTT Viabilitätsassay Glypikan, ein Glykosylphosphatidylinositol-verankertes Heparan Sulfat, als Rezeptor identifiziert werden, der die toxischen Effekte von [beta]-Amyloid vermittelt. Kompetitive Substanzen im Medium, enzymatische Behandlung der Zelloberfläche und Block spezifischer zellulärer Synthesewege wurden eingesetzt. [beta]-Amyloid wird eine zentrale Rolle in der Pathogenese der Alzheimer'schen Krankheit zugeschrieben. Eine Intervention auf Ebene der [beta]-Amyloid-Rezeptor Interaktion könnte einen Therapieansatz für die Alzheimer'sche Krankheit darstellen. Weitere Experimente sind notwendig, um die Rolle von Glypikan bei der Vermittlung der [beta]-Amyloid Toxizität im Alzheimer-Gehirn zu untersuchen, z.B. in der Primärkultur von Neuronen und Mikroglia oder im lebenden Hirnschnitt. Eine ähnliche anatomische Verteilung der Glypikanexpression im Rattenhirn und der neurofibrillären Bündel im Alzheimergehirn wurde gefunden. Eine mögliche Rolle für Glypikan bei der Entstehung der neurofibrillären Bündel muß im Autopsiegehirn von Alzheimerpatienten überprüft werden. / [beta]-amyloid is thought to play a major role in the pathogenesis of Alzheimer's disease. In PC12 cell culture, competitive substances in cell culture medium, enzymatic cell surface treatment und block of specific cell synthesis pathways were used to identify glypican, a GPI- anchored heparan sulfate proteoglycan, as a receptor that mediates the toxic effects of [beta]-amyloid.