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Diabetes mellitus und seine schwerwiegenden Folgen im Gefäßsystem stellen ein großes Problem der heutigen Gesellschaft dar. Ein wichtiger Aspekt der Erkrankung sind die Mikro- und Makroangiopathien, die im schlimmsten Fall zum Apoplex oder Tod führen. Es existieren bereits Hinweise, dass proinflammatorische Zytokine wie TNFα an der Entstehung des Diabetes mellitus beteiligt sind. TNFα führt zu einer Aktivierung der DLK und ihrer untergeordneten Kinase JNK, was in Betazellen zur Apoptose führt. In der vorliegenden Arbeit sollte die Rolle und Regulation der DLK in Gefäßzellen untersucht werden. Zusätzlich wurde die Angiogenese bei diät-induzierter Adipositas und Diabetes melitus in einem Mausmodell untersucht. Immunhistochemische Untersuchungen zeigen, dass die DLK in Endothelien und in glatten Muskelzellen der Aorta exprimiert wird. Um die Aktivierung und somit die Phosphorylierung der DLK zu untersuchen, wurde ein spezieller Antikörper, der an S-302 der DLK bindet, bei der Immunoblotanalyse verwendet. Eine Phosphorylierung an S-302 entspricht einer Aktivierung der DLK. Eine Behandlung von humanen Endothelzellen aus der Nabelschnurvene (HUVECs) mit TNFα zeigen eine Phosphorylierung der DLK und ihrer untergeordneten Kinase JNK. Eine Aktivierung durch Leptin oder dem vaskulären Wachstumsfaktor (VEGF) konnte hingegen nicht gezeigt werden. Zusätzlich zeigt eine Behandlung mit dem JNK-Inhibitor SP600125 eine verminderteTNFα-induzierte DLK- und JNK-Phosphorylierung, was zu der Annahme führt, dass in HUVECs die Aktivierung von JNK zu einer Phosphorylierung der DLK führt. Die Untersuchungen im Tiermodell lieferten Hinweise, dass die Regulation von TNFα ein entscheidender therapeutischer Ansatzpunkt bei der Entstehung endothelialer Dysfunktion darstellt. Es wurde gezeigt, dass das Ausschalten nur eines Allels der DLK einen messbaren Unterschied in Zusammenhang mit früher Kollateralbildung nach Ischämie erbringt. In Zusammenschau der vorliegenden Ergebnisse kann festgestellt werden, dass die Regulation der DLK durch TNFα in endothlialen Zellen einen wichtigen Aspekt in der Entwicklung der endothelialen Dysfunktion darstellt und dass die DLK als kollateralfördernde Kinase eine wichtige Rolle in der Revaskularisierung nach Ischämie spielt.

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Übergewicht und Bewegungsmangel bestimmen die Diskussion, wenn es um die Gesundheit der Kinder und Jugendlichen in Deutschland geht. Die Prävalenz von Adipositas ist seit 1980 gestiegen, körperliche Leistungsfähigkeit und Bewegungsumfang, vor allem im Bereich der Alltagsaktivität, haben abgenommen. Diese Tatsachen legen nahe, dass die Entwicklung von Präventions- und Therapieprogrammen, die Bewegung und körperliche Aktivität besonders im Alltag fördern, von höchster Wichtigkeit ist. Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit der Effizienz von Bewegungsübungen im Unterricht. Die Schule stellt für Präventionsprogramme einen idealen Ort dar, weil Kinder und Jugendliche aller sozialen Schichten hier flächendeckend und frühzeitig erreicht werden können. Die Bewegungsübungen im Rahmen von kurzen Aktiv-Pausen während des Unterrichts zielen in erster Linie darauf ab, Kindern und Jugendlichen im Klassenverband Spaß und Freude an körperlicher Aktivität ohne Leistungsdruck zu vermitteln, um ihnen Bewegung wieder als attraktive Alternative zu Freizeitaktivitäten, die sitzend wahrgenommen werden, aufzuzeigen. Die Studie wurde mit 50 Schülerinnen und Schülern der Klassen fünf und sechs einer Hauptschule in Niedersachsen durchgeführt. Mithilfe von anthropometrischen Daten, v.a. BMI-Perzentilen und BMI-SDS-Werten, motorischen Tests, die die körperliche Leistungsfähigkeit abbilden sollten, und Fragebögen, die zur Darstellung des Bewegungsumfangs und der -intensität sowie der Einstellung der Studienteilnehmer und Studienteilehmerinnen zu Bewegung dienten, wurde die Effizienz des Präventionsprogramms über einen Zeitraum von 14 Wochen untersucht. Die Steigerung von Spaß und Freude an Bewegung ließ sich innerhalb der Studie zeigen, das Absinken von BMI-Perzentilen-Werten war tendenziell zu verzeichnen. Die Interventionsdauer und -intensität des Programms, die für diese Pilot-Studie verwendet wurden, reichten anscheinend nicht aus, um signifikante Veränderungen mittels der eingesetzten Methoden abzubilden. Insgesamt zeigte sich, dass die Schule sich als Setting für Programme zur Prävention von Lebensstil-assoziierten Erkrankungen wie Adipositas gut eignet, die Aktiv-Pausen gut in den Schulalltag zu integrieren sind und das Bewegungsprogramm sowohl von Schülerinnen und Schülern als auch von Lehrkräften sehr positiv bewertet wurde. Ein weiterer Einsatz der Bewegungsübungen zur Prävention von Adipositas ist in gesteigerter Intensität und Interventionsdauer und in Kombination mit einem Ernährungsprogramm gut vorstellbar. / / / / /

Organische Anionen werden aus dem Blut in die proximalen Tubuluszellen durch Organische-Anionen-Transporter 1 und 3 (OAT1 und OAT3) aufgenommen. Die Aufnahme erfolgt im Austausch gegen Dicarboxylate. In dieser Dissertation wurde die Affinität von Dicarboxylaten gegenüber humanen OAT1 und OAT3 untersucht mit dem Ziel mehr Informationen über die Struktur der Transporter zu erhalten. Es sollten Unterschiede zwischen dem OAT1 und OAT3 ermittelt werden, besonders bezüglich deren Substratspezifität. Alle Transporter wurden stabil in HEK293-Zellen exprimiert. Extrazellulär wurden Dicarboxylate als Inhibitoren gegen die 3H-p-Aminohippurat-Aufnahme (OAT1) oder 3H-Östronsulfat-Aufnahme (OAT3) zugefügt. OAT1 zeigt die höchste Affinität gegenüber Glutarat (IC50 3,3 µM), α-Ketoglutarat (IC50 4,7 µM) und Adipat (IC50 6,2 µM), gefolgt von Pimelat (IC50 18,6 µM) und Suberat (IC50 19,3 µM). Die Affinität von OAT1 gegenüber Succinat und Fumarat war gering. Der OAT3 zeigte dieselbe Dicarboxylat-Selektivität mit etwa 13-mal höheren IC50-Werten verglichen mit dem OAT1. Die Daten charakterisieren α-Ketoglutarat als hochaffines Substrat für den OAT1 und den OAT3. Die Ergebnisse deuten auf eine ähnliche Molekülstruktur der Bindungsstellen von OAT1 und OAT3 hin.

Zurzeit existieren keine validen Biomarker, welche die Krankheitsaktivität oder das Rezidiv-Risiko von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen objektivierbar machen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Biomarker des Immunmonitorings auf ihren Nutzen bei der Beurteilung der Krankheitsaktivität von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) untersucht. Hierzu wurde bei 98 Patienten mit CED, nach positivem Votum der Ethikkommission, die intrazelluläre ATP-Konzentration der CD4+-Zellen gemessen, um diese mit der Krankheitsaktivität der Patienten in Bezug zu setzen. Die Patientendaten wurden zuvor mithilfe von standardisierten Fragebögen erhoben, um daraufhin die Krankheitsaktivitätsindices CDAI, HBI und SCCAI aus den klinischen Daten zu ermitteln. Es wurde keine signifikante Korrelation zwischen der ATP-Konzentrationen und der Krankheitsaktivität der Patienten festgestellt. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass Einzelmessungen der intrazellulären ATP-Konzentration von Lymphozyten nicht die Krankheitsaktivität von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen widerspiegeln. Ein signifikanter Unterschied der intrazellulären ATP-Konzentration CD4+-Zellen wurde allerdings zwischen Patienten mit und ohne Infliximab-Therapie nachgewiesen. Die Patienten, die unter einer Infliximab-Therapie standen, hatten signifikant niedrigere intrazelluläre ATP-Konzentrationen der Lymphozyten (p<0,01, Mann-Whitney-U). Dieses Ergebnis verdeutlicht, dass Infliximab als TNF-α-Blocker die Immunantwort bzw. die Aktivität von Lymphozyten inhibiert. Mithilfe der intrazellulären ATP-Konzentration wäre somit evtl. ein Werkzeug gegeben, um die Effektivität der Inhibierung der lymphozytären Immunreaktion durch TNF-α-Blocker zu kontrollieren. Weiterhin wurde bei 99 CED-Patienten die Anzahl regulatorischer T-Zellen im peripheren Blut bestimmt. Hierfür wurden die Zellen mithilfe von CD4-, CD25-, CD127- und FoxP3-Antikörpern angefärbt und mittels der FACS-Analytik quantifiziert. Anschließend wurde die so ermittelte Anzahl regulatorischer T-Zellen (CD4+CD25highCD127-FoxP3+-Zellen) mit der Krankheitsaktivität der Patienten korreliert. Auch dabei wurde keine signifikante Korrelation nachgewiesen. Bei der Unterteilung der Patienten in Gruppen mit erhöhter und erniedrigter Krankheitsaktivität deutete sich ein Unterschied bezüglich der Anzahl regulatorischer T-Zellen an, der jedoch nicht signifikant war (p=0,073, Mann-Whitney-U-Test). Diese Ergebnisse führten zu der Annahme, dass sich die durchflusszytometrisch quantifizierte Anzahl regulatorischer T-Zellen ebenfalls nicht als Surrogatmarker für die Krankheitsaktivität von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen eignet. Zudem wurde postuliert, dass die Quantifizierung von Tregs keine Hilfe bei der Unterscheidung zwischen den beiden Erkrankungen Morbus Crohn und Colitis ulcerosa liefern kann. Der tendenzielle Unterschied in der Anzahl von Tregs zwischen Patienten mit niedriger und erhöhter Krankheitsaktivität zeigt jedoch, dass regulatorische T-Zellen bei der Pathogenese von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen eine Rolle zu spielen scheinen. Allerdings deutet sich auch eine Abhängigkeit von weiteren pathogenen Faktoren in der komplexen Ätiologie von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen an. Bei 35 der CED-Patienten wurde zusätzlich eine weitere Methode zur Quantifizierung regulatorischer T-Zellen angewendet. Hierbei handelte es sich um einen DNA-Methylierungsassay, welcher die regulatorischen T-Zellen anhand einer spezifischen Demethylierungsregion der DNA (TSDR) ermittelt. Diese TSDR ist bei den Tregs demethyliert, während sie bei allen anderen Zellen des Blutes methyliert ist. Die Ergebnisse dieses Assays korrelierten jedoch nicht mit der Krankheitsaktivität der Patienten und korrelierten auch nicht mit den Ergebnissen für die Anzahl regulatorischer T-Zellen aus der FACS-Analytik. Diese Tatsache könnte zum einen darauf beruhen, dass in der FACS-Analytik im Gegensatz zum DNA-Methylierungsassay auch aktivierte T-Effektorzellen quantifiziert werden, welche nur transient FoxP3 exprimieren. Zum anderen werden mittels des DNA-Methylierungsassays auch CD8+FoxP3+-Zellen quantifiziert, welche keine oder geringe regulatorischen Eigenschaften besitzen und in der Durchflusszytometrie nicht quantifiziert werden. Zudem könnte eine fehlende Korrelation zwischen den Ergebnissen der beiden Verfahren auch daran liegen, dass sich die quantifizierten Tregs aus der Durchflusszytometrie auf die Gesamtheit der CD4+-Zellen beziehen, während sich die Tregs des DNA-Methylierungsassays auf die gesamten DNA-haltigen Zellen des Vollblutes beziehen. Zur besseren Vergleichbarkeit könnte in zukünftigen Studien ein Quotient aus Tregs und CD4+-Zellen gebildet werden. Zusammenfassend hat sich im Rahmen dieser Arbeit gezeigt, dass sich weder mithilfe der intrazellulären ATP-Konzentrationen von Lymphozyten noch der Anzahl regulatorischer T-Zellen eine Aussage bezüglich der Krankheitsaktivität oder des Rezidivrisikos von CED-Patienten treffen lässt. Da die chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen derzeit nicht heilbar sind, werden weitere Surrogatmarker zum Objektivieren der Krankheitsaktivität benötigt, um Krankheitsrezidiven zeitnah entgegenwirken zu können.