Zugl.: Würzburg, Univ., Diss., 2007

Sankt Gallen, Univ., Diss., 2003.

Zugl.: München, Universiẗat, Diplomarbeit, 1998.

Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2006 u.d.T.: Filk, C.: Zur Logik der Medienforschung

Universiẗat, Diss., 2001--Jena.

Das Tissue Engineering von Fettgewebe befasst sich mit der Herstellung von biologisch äquivalenten Gewebekonstrukten mit dem Ziel, diese in der Regenerativen Medizin zur Deckung von Weichteildefekten einzusetzen. Für die Ausreifung, Funktion und das Überleben von Adipozyten wurde die Bedeutung der Extrazellulärmatrix (EZM) zunehmend deutlich.18-20 Untersuchungen zur EZM und ihrer Einflussnahme auf die Adipogenese wurden bislang hauptsächlich an konventionellen zweidimensionalen Zellkulturen unter Verwendung von mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark (bone marrow-derived MSC), Präadipozyten der Mauszelllinie 3T3-L1 und intramuskulären Präadipozyten aus Rindern (bovine intramuscular preadipocytes, BIP) vorgenommen.23,56,69,76,115 Ziel dieser Arbeit war es Erkenntnisse über den Einfluss der EZM auf die adipogene Differenzierungsfähigkeit unter Verwendung von humanen mesenchymalen Stammzellen des Fettgewebes (human adipose-derived stem cells, hASC) zu gewinnen. Um in vitro eine natürlichere Mikroumgebung der Zellen zu generieren, wurde neben einer 2D Kultur vergleichend ein 3D Modell bestehend aus multizellulären Sphäroiden verwendet.84,85 Zudem war die Bestimmung eines stabilen Housekeeping-Gens notwendig, um valide Ergebnisse in qPCR-Analysen von Genexpressionsstudien zu gewährleisten. Die Auswertung statistischer Parameter (Standardabweichung und Interquartilsbereich) sowie die Ergebnisse dreier zur Stabilitätsprüfung eingesetzten Softwares identifizierten EF1α als robustestes HKG. Der Zusammenhang zwischen der EZM-Entwicklung und der Adipogenese wurde durch Hemmung der Kollagenentwicklung unter Verwendung von Ethyl-3,4-dihydroxybenzoat (EDHB) untersucht. Bei Betrachtung der Triglyceridsynthese mittels Histologie und quantitativer Analyse (Triglyceridassay) konnte in beiden Kultursystemen eine konzentrationsabhängige Hemmung der Adipogenese festgestellt werden. Im Unterschied zur 2D Kultur konnte der Triglyceridgehalt im 3D Modell annähernd auf das Niveau der nicht-induzierten Kontrolle gesenkt werden und damit ein tendenziell stärkerer negativer Effekt im 3D Modell demonstriert werden. In Untersuchungen zur Genexpression wurde die Expressionsrate der späten adipogenen Marker aP2 und C/EBPα maximal durch Zugabe von 0,05 mM EDHB gesenkt, wobei der Effekt in 3D erneut stärker ausgeprägt war. Bei Betrachtung der Kollagenentwicklung zeigte sich immunhistochemisch zunächst eine Adipogenese-assoziierte Entwicklung der Kollagene I, IV und VI im 2D und 3D Modell. Durch die Zugabe von EDHB ließ sich die Kollagenbildung gleichermaßen in 2D und 3D konzentrationsabhängig inhibieren. Damit konnte ein Rückgang der Synthese von drei für die Adipozyten relevanten Kollagenen zusammen mit der Störung der adipogenen Differenzierung nachgewiesen werden. Auf mRNA-Ebene hingegen war eine unterschiedliche Expression von Kollagen I und IV nachweisbar. Für Kollagen I wurde eine Abnahme der Expression bei Differenzierung der Zellen beobachtet, während die Expressionsrate von Kollagen IV erst mit Beginn der Adipogenese gesteigert wurde. Die Genexpression der untersuchten Kollagene wurde durch EDHB nicht negativ beeinflusst. Insgesamt weisen die Ergebnisse auf einen engen Zusammenhang der Kollagensynthese mit der Adipogenese hin. Inwieweit eine durch Zell-Matrix-Interaktionen ausgelöste Signaltransduktion und regulatorische Mechanismen in den Präadipozyten die Adipogenese beeinflussen, bleibt jedoch Gegenstand zukünftiger Forschung. / Adipose tissue engineering focuses on the generation of biologically equivalent tissue constructs that can be used in regenerative medicine to cover tissue defects. The relevance of the extracellular matrix (ECM) in adipocyte maturation, function, and survival has become increasingly apparent.18-20 Studies on the ECM and its influence on adipogenesis have so far mainly been performed on conventional two-dimensional cell cultures using bone marrow-derived mesenchymal stem cells (bone marrow-derived MSC), mouse cell line 3T3-L1 preadipocytes, and bovine intramuscular preadipocytes (BIP).23,56,69,76,115 The goal of the study was to gain insights into the role of the ECM on adipogenic differentiation capacity using human adipose-derived stem cells (hASC). To generate a more natural cell microenvironment in vitro, a 3D model consisting of multicellular spheroids was used in comparison to a 2D culture.84,85 Moreover, to ensure valid results in gene expression studies obtained by qPCR analyses, determination of a stable housekeeping gene was necessary. The evaluation of statistical parameters (standard deviation and interquartile range) and the results achieved by three softwares known for stability testing identified EF1α as the most robust HKG. The relationship between ECM development and adipogenesis was investigated by inhibition of collagen development using ethyl-3,4-dihydroxybenzoate (EDHB). Histological staining of lipids and quantitative analysis (triglyceride assay) revealed a concentration-dependent inhibition of adipogenesis in both culture systems. In contrast to the 2D culture, the triglyceride content in the 3D model could be reduced approximately to the level of the non-induced control, demonstrating an overall stronger inhibitory effect in the 3D model. In gene expression studies, the expression levels of the late adipogenic markers aP2 and C/EBPα were maximally decreased by addition of 0.05 mM EDHB, whereby the effect was again more pronounced in 3D. Regarding the collagen development, an adipogenesis-associated development of collagen I, IV, and VI was seen by immunohistochemical analysis in the 2D and 3D models. Addition of EDHB equally inhibited collagen formation in 2D and 3D in a concentration-dependent manner. This demonstrated a decrease in the synthesis of three collagens relevant to adipocytes along with the disruption of adipogenic differentiation. In contrast, a different expression pattern of collagen I and IV was detectable at the mRNA level. For collagen I, a decrease in expression was observed upon differentiation of the cells, whereas the expression level of collagen IV was increased only with the onset of adipogenesis. Both expression patterns were not affected by EDHB. Overall, the results indicate a close relationship of collagen synthesis with adipogenesis. However, the extent to which signal transduction triggered by cell-matrix interactions and regulatory mechanisms in preadipocytes influence adipogenesis remains the subject of future research.

The diploma thesis Forms of internal differentiation and their application in the textbook set Berliner Platz Neu 1 deals with internal differentiation in the chosen textbook set for German as a foreign language. The thesis is devided into a theoretical and a practical part. In the theoretical part, attention is given to the importance of internal differentiation as one of the possible solution to the heterogeneity in the classroom. The thesis focuses on four main forms of internal differentiation - the methodological, social, methodical and work- organizational differentiation. Each form is further divided into subcategories which are described in details. The practical part is devoted to the actual research. Firstly, it presents theoretically the textbook set Berliner Platz Neu 1, its authors and its parts. The textbook set consist of a textbook combined with an exercise book, an additional exercise book, a teśt book and a teacher's book. The textbook set is analysed according to given criteria for didactic and social differentiation. The thesis highlights these activities in the textbook that are suitable for differentiation and comments on the possibility of further differentiation. The aim of the thesis was to find out whether and how the selected textbook set Berliner Platz Neu 1 work with...

Modern humans originated in Africa around 200,000 years ago and today have settled in nearly every corner of earth. During migrations humans became exposed to new pathogens, food sources and have encountered vastly different environments. Natural selection likely contributed to the survival under such diverse conditions by promoting the raise in frequency of advantageous alleles. Thereby natural selection leaves genetic footprints that we can identify. The thesis at hand is about understanding how natural selection has shaped different human populations by analyzing these genetic footprints. In the first study, I infer the evolutionary history of an insertion-substitution variant using present-day human genomic data. This variant is interesting because the ancestral allele encodes a previously unannotated open-reading frame for a gene with antiviral ac- tivity (IFNL4 ), while the derived allele truncates this open-reading frame and is strongly associated with improved clearance of Hepatitis C, a major health care problem. Using an approximate bayesian computation approach I infer a complex evolutionary history, where the derived, truncating allele evolved under weak positive selection in Africa, with selection strength increasing in non-African populations, especially in East Asian popu- lations where the truncating allele is nearly fixed today. Hence, the changes in selection and resulting population differences in allele frequency contribute to the variation in Hep- atitis C clearance observed across human populations today. In the second study, I use ancient human genomes to estimate genome-wide allele frequencies in the past to understand present-day population differentiation. I develop a new statistic and incorporate the genome of Ust’-Ishim, a modern human that lived 45,000 year ago in Siberia, to study to what extent natural selection and drift have contributed to human population differentiation. The results suggest that European populations carry high frequency alleles in protein-coding (genic) regions that evolved under strong, recent positive selection. Further, the genic alleles that rose in frequency recently in Europeans were already present in ancient hunter-gatherers more often than in ancient farmers. This suggests that during the colonization of Europe local, positive selection changed the frequency of advantageous alleles in hunter-gatherer populations prior to the influx of farming individuals and those alleles remained beneficial also in the later admixed populations.

Diffuse großzellige B-Zell Lymphome stellen weltweit die größte Gruppe maligner B-Zell Non-Hodgkin-Lymphome dar und umfassen eine biologisch, genetisch und klinisch heterogene Gruppe lymphoider Tumoren, die als Hauptmerkmal große transformierte B-Lymphozyten mit vesikulären Kernen und prominenten Nukleoli aufweisen. Nur ungefähr 40% der Patienten zeigen ein Ansprechen auf eine konventionelle Chemotherapie. Um von einer präziseren Prognose profitieren zu können, ist eine reproduzierbare Klassifizierung dieser „inhomogenen Entität“ nicht nur für die Betroffenen wünschenswert. Dadurch könnten Krankheitsverläufe genauer vorhergesagt und die Therapie optimiert werden. Während akute Leukämien häufig mit einer Translokation assoziiert sind, zeigt sich bei B-Zell-Lymphomen ein weitaus komplexeres Bild an zytogenetischen Aberrationen. Diese werden einerseits mit der Etablierung des malignen Phänotyps, andererseits mit der Tumorprogression und der klonalen Evolution eines Tumors in Verbindung gebracht. Obwohl die meisten Neoplasien rekurrente und Tumor-spezifische klonale chromosomale Aberrationen aufweisen, ist es noch nicht gelungen, durch Etablieren genetischer „Marker“ eine zuverlässige Aussage über Verlauf und Ansprechen und damit über die Prognose dieser Erkrankung zu machen. Solche Aussagen sind bis dato nur auf Basis allgemeiner klinischer Parameter wie dem Allgemeinzustand der Patienten und der Höhe der Lactat-Dehydrogenase (LDH) im Serum gesichert möglich, die neben anderen Parametern im „International Prognostic Index“ zusammengefasst sind. Zytogenetische, molekulargenetische und in den letzten Jahren auch Hochdurchsatz-Untersuchungen, wie z.B. die Mikroarray-Technologie, haben bereits zu einem besseren Verständnis dieser molekularen Unterschiede geführt. Die WHO-Klassifikation stellt im Hinblick auf die Definition ‚biologischer’ Tumorgruppen einen deutlichen Fortschritt dar. Diese neueren Untersuchungen zeigen auf der Basis des Genexpressionsprofils von diffusen großzelligen B-Zell-Lymphomen die mögliche Unterteilbarkeit dieser diagnostischen Kategorie anhand zweier unterschiedlicher Phänotypen: GC-DLBCL zeigen eine molekulare Signatur, die vergleichbar mit normalen Keimzentrumszellen ist. Die andere Gruppe (ABC-DLBCL bzw. non-GC-DLBCL) entsteht aus Zellen, die die Keimzentrumsreaktion bereits durchlaufen haben. GC- und ABC-DLBCL-Patienten weisen bei einer Anthracyclin-haltigen Chemotherapie (z. B. CHOP) in retrospektiven klinischen Studien einen deutlichen Unterschied in der 5-Jahres-Überlebensrate auf (etwa 60% für GC-DLBCL und 35% für ABC-DLBCL). Somit scheint die Annahme, dass mindestens zwei Entitäten vorliegen, gerechtfertigt. In der vorliegenden Studie konnten das zytogenetische Aberrationsspektrum mittels eines Algorithmus anhand des Genexpressionsprofiles mit zwei verschiedenen Subgruppen – den GC-DLBCL und den non-GC-DLBCL - korreliert werden. Es entstand die bisher umfangreichste zytogenetische Charakterisierung dieser postulierten Phänotypen. Es konnte gezeigt werden, dass GC-DLBCL, die durch die Translokation t(14;18) charakterisiert sind, häufiger Zugewinne bei Chromosom 7 aufweisen, während non-GC-DLBCL mit dem Vorliegen einer Trisomie 3 und Zugewinnen bei 3p und 3q assoziiert sind. Zwei Modelle könnten eine Erklärung für die Assoziation genomischer Instabilitäten mit den unterschiedlichen Genexpressionsprofilen sein. Einerseits könnte eine gewisse Region für die Kodierung eines Schlüsselregulatorgenes verantwortlich sein, welches die Zellbiologie und damit die Genexpression verändert. Andererseits könnten die Subgruppen der DLBCL auf verschiedenem Wege entstehen und somit unterschiedliche Ereignisse für die verschiedenen Aberrationen verantwortlich sein. Es gilt nun, einerseits diese Mechanismen, die zu einer veränderten Genexpression beitragen, aufzudecken und andererseits ein diagnostisches Vorgehen zu etablieren, bei dem beispielsweise nach dem erfolgten Nachweis von Index-Aberrationen eine bestimmte molekulare Signatur überprüft wird. Es ist anzunehmen, dass molekulare Analysen in absehbarer Zeit vermehrt Einzug in den klinischen Alltag halten und therapeutische Entscheidungen mit beeinflussen werden. In Zukunft wird anhand der Expression von Schlüsselgenen die Zuordnung eines Falles in diagnostische Untergruppen erfolgen. Außerdem könnte durch Peptidblockade dieser Schlüsselgene eine zusätzliche Therapieoption bestehen – eine Vermutung, die weitere Studien erforderlich macht. / Diffuse large B-Cell Lymphoma consist of a biologically, genetically and clinically heterogenetic entity of lymphopid tumors which common feature are blastic transformed B-Lymphoytes with vesicular nuclei and prominent nucleoli. Only 40% of the patients show a remission after an anthrcyclin-containing chemotherapy regimen. To benefit from a precise diagnosis, a reproducible classification is mandatory. While leukemia often is assiciated with a single genetic alteration such as a translocation, B-Cell lymphoma show a complex pattern of zytogenetic aberrations. So far there has been no success in estabishing a genetic "marker" which allows a prognosis. Newer studies based on microarray technology show two different phenotypes though: GC-DLBCL consist of cells originating in the germinal centre while ABC-DLBL (or non-GC-DLBL) have already undergone the germinal centre reaction and show a significantly worse 5-year-overall survival. The former are associated with the t(14;18) translocation while the latter show more often trisomy 3 and gains of chromosome 3q and 3p. These results could help subtyping of genetically distinct DLBL and reveal genes playing a key role in tumorigenesis.

Adult bone marrow contains a population of mesenchymal stem cells capable to self-renew and to differentiate into haematopoietic-supportive stroma, osteo, adipo- and chondrocytes. However, the identity of mesenchymal stem cells still remains uncertain. The complex population of their descendants, bone marrow mesenchymal stromal cells (BM MSCs), represents a model to study the principles of differentiation and commitment into mesodermal lineages. The experiments using BM MSCs are often hampered by their low proliferative capacity in vitro. In the present study, we established conditionally immortalized BM MSCs from tetracycline-regulated SV40 Large T-antigen transgenic mice. The identity of the conditionally immortalized BM MSCs was confirmed by marker expression, ability to support haematopoiesis and differentiation potential. The advantages of the conditional immortalization are encompassed in (1) indefinite expansion of cell populations, (2) possibility to perform cellular cloning and (3) prevention from spontaneous differentiation. We demonstrated the heterogeneity of BM MSCs and identified at least 6 types of progenitors within BM MSCs population based on their differentiation potential (“OAC”, “OA”, “OC”, “AC”, “O”, “A”). A hypothetical model of BM MSC hierarchy and the relationships between the progenitors has been proposed. We observed that the Wnt/β-catenin signaling pathway and GSK3 activity could modulate the efficiency of osteo- and adipogenic differentiation pathways, but we didn’t find evidence that the lineage commitment of BM MSCs is determined by Wnt. We elucidated the mechanism of transcriptional regulation of the adipogenic induction of BM MSCs in vitro. Our data revealed the key regulatory role of PPARγ1 during adipogenesis in BM MSCs. Furthermore, we assume that PPARγ1 is a potential trigger of the adipogenic commitment of the BM MSCs progenitors. Finally, the non-adipogenic BM MSCs progenitors were converted into the adipogenic lineage using ectopical expression of the transcription factors C/EBPα, C/EBPβ and C/EBPδ. Our findings provide a novel insight into the molecular mechanisms of BM MSCs lineage commitment.