Würzburg, University, Diss., 2007.

Zugl.: Berlin, Freie Universiẗat, Diss., 2009.

Regensburg, Univ., Diplomarb., 2005.

Um realistische Risikoabschätzungen von karzinogenen und genotoxischen Expositionen besser bewerten zu können, bedarf es Untersuchungen von Kombinationen welche sich von der Einzellstoffbetrachtung loslöst. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit bestand darin, herauszufinden, ob die Gentoxizität einer Kombination in ihrer Stärke vom erwarteten Effekt der normalen Additivität abweicht, wenn die Kurven der Dosis – Wirkungsbeziehung der Einzelkomponenten nicht lineare Verläufe zeigen. Dabei muss zwischen Dosisaddition und Wirkaddition der Kombinationen unterschieden werden, das heißt ob die Einzelkomponenten einen untereinander ähnlichen oder unabhängigen Wirkmechanismus verfolgen. Für nicht lineare Dosis – Wirkungsbeziehungen differieren also die Kurvenverläufe zwischen Dosisaddition und Wirkaddition und bilden einen möglichen Bereich der Additivität zwischen ihnen (auch: „Hülle der Additivität“). Nur Reaktionen welche außerhalb dieses Bereiches ablaufen, dürfen als synergistische oder antagonistische Effekte bezeichnet werden. Diese Überlegungen wurden überprüft mit der Analysierung von Mikrokernen, induziert in L5178Y Maus – Lymphom – Zellen durch die methylierenden Substanzen Methylmethansulfonat (MMS) und Methyl-Nitroso-Urea (MNU), sowie dem Topoisomerase II Inhibitor Genistein (GEN). Alle drei Chemikalien erzeugen reproduzierbare sublineare Dosis – Wirkungsbeziehungen. Für die Analyse der Kombinationseffekte wurden diese Substanzen in drei binären Mixturen miteinander gemischt. Für MMS + MNU war der Effekt vereinbar mit Dosisaddition und lag signifikant höher als der vorkalkulierte Effekt der Netto – Wirkung. Für MMS + GEN lag der gemessene Effekt über der Wirkaddition, jedoch unter der Dosisaddition. Für MNU + GEN lag der gemessene Effekt unterhalb der Wirkaddition und deutete damit auf einen echten Antagonismus hin. In Unkenntnis des sublinearen Dosis – Wirkungsverhaltens der Einzelsubstanzen wäre ein synergistischer Effekt von MMS mit beiden Substanzen MNU und GEN fälschlicherweise vorausgesagt worden. Der beobachtete Unterschied zwischen MMS und MNU und deren jeweiligen Kombination mit GEN wäre mit einer stark vereinfachten Interpretation der DNA - Methylierung nicht vorausgesagt worden. Ursachen könnten eine doch zu unterschiedliche Form der DNA – Methylierung und / oder epigentische Faktoren sein. Zusammenfassend kann man sagen, dass Kenntnisse der Nichtlinearität von Dosis – Wirkungskurven der einzelnen Substanzen ausschlaggebend für die Analyse von Synergismus oder Antagonismus in deren Kombinationen ist. Weiterhin ist ein Vorwissen über tiefere mechanistische Vorgänge hilfreich für eine Vorhersage von ähnlichen oder unabhängigen Wirkprozessen. / Distinction between dose addition and response addition for the analysis of the toxicity of mixtures may allow differentiation of the components regarding similar versus independent mode of action. For nonlinear dose responses for the components, curves of dose addition and response addition differ and embrace an "envelope of additivity." Synergistic or antagonistic interaction may then be postulated only if the mixture effect is outside this surface. This situation was analyzed for the induction of micronuclei in L5178Y mouse lymphoma cells by the two methylating agents methyl methanesulfonate (MMS) and N-methyl-N-nitrosourea (MNU) and the topoisomerase-II inhibitor genistein (GEN). All three chemicals reproducibly generated sublinear (upward convex) dose-response relationships. For the analysis of mixture effects, these genotoxic agents were investigated in the three binary combinations. Statistical testing for dose addition along parallel exponential dose responses was performed by linear regression with interaction based on the logarithm of the number of cells that contain micronuclei. For MMS+MNU, the mixture effect was compatible with dose addition (i.e., significantly larger than calculated for the addition of net responses). For MMS+GEN, the measured effect was larger than for response addition but smaller than for dose addition. For MNU+GEN, the measured effect was below response addition, indicative of true antagonism. In the absence of knowledge on the sublinear dose-response relationships for the individual components, a synergistic effect of MMS on both MNU and GEN would have been postulated erroneously. The observed difference between MMS and MNU when combined with GEN would not have been predicted on the basis of a simplistic interpretation of DNA methylation as the mode of action and may be due to differences in the profile of DNA methylations and/or epigenetic effects. We conclude that knowledge of nonlinearities of the dose-response curves of individual components of a mixture can be crucial to analyze for synergism or antagonism and that an in-depth mechanistic knowledge is useful for a prediction of similarity or independence of action.

Zugl.: Regensburg, Universiẗat, Diss., 2008.

Als die häufigste tödliche Tumorerkrankung weltweit ist das Lungenkarzinom mit einer sehr schlechten Prognose verbunden. Eine Behandlungsoption für Lungenadenokarzinome, die eine aktivierende EGFR-Mutation aufweisen, ist der orale EGFR-TKI Gefitinib (Iressa®, ZD1839). Die Resistenzentwicklung von Tumoren gegen diese Therapie stellt ein großes klinisches Problem dar. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Dosis-Wirkungs-Beziehung von Gefitinib, sowie die Entwicklung von Resistenzen in einem etablierten humanen 3D Lungentumormodell zu untersuchen und dieses Testsystem für eben diese Fragestellungen zu validieren. Vorliegende Arbeit bestätigt, dass pharmakologische Untersuchungen in Zellkulturen häufig zu einer Überschätzung des Behandlungserfolges führen. Das verwendete Modell entspricht mehr den in vivo Bedingungen. In dieser Arbeit wurden zwei ATP-Zellvitalitätsassays für die statischen 3D Lungentumormodelle etabliert und erfolgreich angewendet. Dabei zeigte sich eine konzentrationsabhängige Wirkung von Gefitinib auf das Wachstum, die Proliferation, die Apoptose, die Markerexpression sowie die Signalwegsaktivierungen. Im statischen 3D Lungentumormodell lag der IC50-Wert zwischen 0,05-0,1 µM Gefitinib welches den Werten aus klinischen Beobachtungen entspricht. Auch der in der Klinik bereits nach wenigen Stunden eintretende zeitliche Effekt von Gefitinib konnte in unserem Modell bestätigt werden. Eine dynamische Kultivierung der Lungentumorzellen, mit von Scherkräften verursachtem schnellerem Zellwachstum, führte zu einer weiteren Annährung an die klinischen Gegebenheiten. Das Netzwerk der Gefitinib-Wirkung auf die EGFR-Signalkaskade wurde in unserem Modell charakterisiert. Die Betrachtung einer resistenten Zell-Subpopulation zeigte einen Resistenzmechanismus über eine Epitheliale-Mesenchymale-Transition. Zusätzlich wurde versucht, eine neue medikamenten-resistente Zell-Subpopulation zu generieren. Das beschriebene 3D Lungentumormodell ermöglicht richtungsweisende Untersuchungen zu Dosis-Wirkungs-Beziehung von Gefitinib. Ansätze für eine weitere Optimierung des Modells wurden herausgearbeitet. / Lung cancer is the deadliest proliferative disease worldwide and associated with a poor prognosis. One option for treatment of adenocarcinomas of the lung with an activating epidermal growth factor receptor (EGFR) mutation is the oral EGFR-tyrosine kinase inhibitor (TKI) Gefitinib (Iressa®, ZD1839). The development of resistances against EGFR-TKIs is a predominant clinical threat. The aim of this dissertation was to further explore the relations of dose and impact of Gefitinib and the development of resistances in an established three dimensional (3D) human lung cancer model. The models accuracy was analysed. This study confirmed that pharmacological testing in cell cultures often leads to an overestimation of the treatment while our model represents in vivo conditions in a more accurate way. Initially two ATP-cell viability assays were established and successfully used in the static 3D lung cancer model. Gefitinib had a concentration-dependent impact on cell growth, proliferation, apoptosis, the expression of markers and the activation of signalling pathways. In the static 3D lung cancer model the half maximal inhibitory concentration was reached between 0.05 µM and 0.1 µM Gefitinib. The effect of Gefitinib was apparent after several hours. These findings confirmed clinical observations. To mimic the clinical setting further the lung cancer cells were cultivated under dynamic conditions which lead to shear forces and a resulting rise in cell growth. In our model we characterized the network of the EGFR signalling pathways. Exploration of a resistant subpopulation of adenocarcinoma cells revealed an epithelial-mesenchymal transition of the cells. The generation of another resistant subpopulation was attempted. The described 3D lung cancer model can be used for an indicatory analysis of Gefitinib and its properties. Options for further improvement were explored.

No abstract available

Zugl.: Regensburg, Univ., Diss., 2008

Studienziel: Untersuchung der Dosis-Wirkung von inhalativem Stickstoffmonoxid (NO) bei Patienten mit schwerem akuten Lungenversagen (ARDS) und der diese Wirkung beeinflussenden Faktoren. Design: Prospektive, offene Beobachtungsstudie. Setting: Universitäts-Klinikum. Intensivstation. Patienten: 26 Intensivpatienten mit hohem pulmonal-vaskulärem Druck (PAP) bei zugrunde liegendem ARDS. Behandlung: Patienten mit ARDS wurden einer Therapie mit konventioneller Beatmung und Beimischung von inhalativem NO zugeführt. Das Protokoll sah die Applikation von NO in steigender Dosierung von 0,01 parts per million (ppm), 0,01 ppm, 1, 10 und 100 ppm vor. Zischen den Messungen wurden für 15 bis 20 Minuten Nullmessungen durchgeführt. Ein Anstieg des pulmonal-areriellen Sauerstoffdrucks (Pao2) um 20% wurde als "Responding" definiert. Messungen: Es wurden die Parameter des pulmonalen Gasaustausches wie PaO2, PaCo2 und CaO2 gemessen. Des Weiteren wurden die Werte für den mittleren systemischen Blutdruck (AP), den mittleren pulmonal-arteriellen Druck (PAP), den systemischen Widerstand (SVR), den pulmonalvaskulären Widerstand (PVR), die Herzfrequenz (HR), den Herzindex (CI), das Herz-Zeit-Volumen (HZV), den Wedgedruck (PCWP) und die venöse Beimischung registriert. Ergebnisse: NO verursachte einen dosisabhängigen Anstieg des Pao2 von 0,01 bis 10 ppm (p / STUDY OBJECTIVE: To determine the dose responsiveness to nitric oxide in adult patients with acute respiratory distress syndrom (ARDS), especially in those patients with pulmonary hypertension. To find factors influencing the response to NO. DESIGN: Prospective, open, nonblinded observation study. SETTING: University teaching hospital. PATIENTS: 26 ICU patients suffering from ARDS demonstrating pulmonary hypertension. INTERVENTIONS: Patients with severe acute respiratory distress syndrome received inhalation therapy with NO. Inhaled NO was sequentially titrated from 0,01 parts per million to 0,1 ppm, 1, 10, and 100 ppm at 15-minute intervals followed by a 15 to 20 min OFF interval. Changes in hemodynamics and gas exchange were monitored. An increase of at least 20 % in the oxygenation index was considered as a therapeutic response. MEASUREMENTS: Heart rate, mean arterial pressure, mean pulmonary arterial pressure, pulmonary vascular resistance (PVR), peripheral vascular resistance, cardiac index,rigt to left shunting , venous admixture and right ventricular ejection fraction were monitored throughout the study, as well as the Pao2, Cao2 and PaCo2. RESULTS: 26 patients received inhaled NO. Nitric oxide induced a dose-dependent increase in Pao2 for inspiratory nitric oxide concentrations ranging between 0.01 and 10 ppm (p