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Vaskuläre Komplikationen wie Atherosklerose sind bei Diabetikern weit verbreitet. Eine erhöhte Produktion reaktiver Sauerstoffspezies trägt zu einer Dysfunktion des Endothels bei Diabetes und hohen Glukosespiegeln bei. Glutathion (GSH) ist das häufigste zelluläre Thiol und stellt ein bedeutendens Antioxidans des menschlichen Organismus dar. Das Multidrug Resistance Protein 1 (MRP 1) ist im Endothel der Haupttransporter von oxidiertem GSH. Blockiert man MRP 1, so wird unter oxidativem Stress der intrazelluläre GSH-Spiegel erhalten. In dieser Arbeit wird der Einfluss von MRP 1 auf die endotheliale Funktion und Produktion reaktiver Sauerstoffspezies bei Diabetes und erhöhten Glukosespiegeln anhand von MRP 1-/- -Mäusen und Wildtyp-FVB-Tieren untersucht. Acht Wochen nach Injektion von STZ wurde die endothelabhängige Vasorelaxation an den isolierten thorakalen Aorten bestimmt. Diabetische Wildtyp-Tiere wiesen eine signifikant verminderte endothelabhängige Vasorelaxation auf. In MRP 1-/- -Tieren hingegen kam es zu keiner Beeinträchtigung der Endothelfunktion. Die endothelunabhängige Vasorelaxation war nicht signifikant unterschiedlich. STZ-induzierter Diabetes führte zu einer signifikant erhöhten Produktion von Superoxidanionen sowie Wasserstoffperoxid in Wildtyp-Tieren. Diabetische MRP 1-/- -Mäuse hingegen zeigten keinen Anstieg der Produktion reaktiver Sauerstoffspezies. Erhöhte Glukosekonzentrationen führten in vitro in humanen aortalen Endothelzellen ebenso zur erhöhten Superoxidanion-Produktion. In Zellen, in denen MRP 1 mittels siRNA herunterreguliert war, zeigte sich keine Erhöhung von Superoxidanionen. In Wildtyp-Mäusen führte Diabetes zu einer Verminderung des vaskulären GSH-Spiegels, wohingegen bei MRP 1-/- -Tieren keine Veränderung auftrat. Diese Daten weisen auf die wichtige Rolle von MRP 1 bei der unter hohen Glukosekonzentrationen auftretenden endothelialen Dysfunktion hin. MRP 1 stellt somit einen neuen Ansatzpunkt in der Behandlung der durch Diabetes ausgelösten vaskulären Dysfunktion dar. / Vascular complications and atherosclerosis are common in patients with diabetes. An increased production of reactive oxygen species contributes to endothelial dysfunction in diabetes. A major cellular defense against reactive oxygen species is Glutathione. The multidrug resistance associated protein 1 is the main transporter of oxidized glutathione in endothelial cells. Blockade of MRP 1 prevents endothelial cell dysfunction induced by reactive oxygen species. Diabetes was induced in 12 week old male MRP 1-/- mice or corresponding FVB background wildtype mice by injection of streptozotocin. Eight weeks thereafter endothelium-dependent vasorelaxation was blunted in isolated thoracic aortae. In aortae from diabetic mice lacking MRP 1, endothelium-dependent vasorelaxation was only mildly impaired. STZ induced diabetes increased aortic superoxide and hydrogen peroxide production in wildtype animals, while in aortae from MRP 1-/- mice the reactive oxygen species production was nearly unchanged by diabetic conditions. Aortic levels of reduced glutathione were diminished in diabetic FVB. Glutathione levels did not change in diabetic MRP 1-/- mice. These data indicate that MRP 1 plays an important role for endothelial dysfunction and reactive oxygen species production in diabetes and under conditions of high glucose. MRP 1 therefore may represent a therapeutic target in treatment of diabetes induced vascular dysfunction.

Hintergrund: In dieser retrospektiven Studie soll der Einfluss von Rauchen, Alter und systemischer Medikation auf den Behandlungserfolg einer Anti-VEGF Therapie bei altersbedingter Makuladegeneration (AMD) über einen Zeitraum von 24 Monaten untersucht werden. Patienten und Methode: 100 Patienten mit choroidalen Neovaskularisationen bei AMD wurden in die Studie eingeschlossen. Best korrigierter Visus (BV), Anzahl der Injektionen in 24 Monaten sowie Rauchgewohnheiten und systemische Medikation wurden für die Analysen berücksichtigt. Ausschlusskriterium war ein BV < 0,1 zu Beginn der Behandlung. Resultate: 42 Raucher (inkl. 31 Exraucher) mit 23,5 Packyears (Py) im Median wurden identifiziert. Je mehr Py ein Patient rauchte, umso niedriger war sein BV nach der letzten Injektion (p = 0,009). Je mehr Zigaretten pro Tag ein Raucher rauchte, umso mehr Injektionen erhielt er in 24 Monaten (p = 0,0042). Bluthochdruckpatienten hatten einen niedrigeren BV nach der letzten Injektion (p = 0,045). Schlussfolgerungen Rauchen ist nicht nur ein Risikofaktor für die Entwicklung einer AMD, sondern auch für die Effektivität der Anti-VEGF Therapie. Auch unter sozioökonomischen Gesichtspunkten ist dies ein weiterer Grund, Patienten zur Aufgabe des Rauchens aufzufordern. / Background: To investigate the influence of smoking, age and systemic medication on the effectiveness of an anti-VEGF therapy in patients with exsudative age-related macular degeneration (AMD). Patients and methods: A total of 100 patients were included in the retrospective analysis. Data included best-corrected visual acuity (BCVA) and number of injections in 24 months. Subjects with BCVA < 0.1 at baseline were rejected. All patients were interviewed about smoking habits and current systemic medication. Results: The study comprised 42 smokers (including 31 past-smokers) with a median of 23.5 packyears (py). The more py a patient had smoked, the lower BCVA was after the last injection (p = 0.009). The more cigarettes per day a smoker had smoked the more injections he had received (p = 0.0042). Patients with arterial hypertension had a lower BCVA after the last injection (p = 0.045). Conclusions: Smoking is not only a risk factor for the development of AMD but also for the effectiveness of an anti-VEGF treatment. Also from a socio-economic point of view AMD patients should be instructed to quit smoking.

Hintergrund In einer retrospektiven Studie in der Augenklinik Würzburg wurde die Ranibizumabtherapie bei Patienten mit altersabhängiger Makuladegeneration (AMD) im klinischen Alltag ausgewertet. Methoden Patientenakten von Patienten mit AMD, die im Jahr 2007 mit der Ranibizumabtherapie begannen, wurden untersucht. Daten wurden bis zum Ende der Behandlung und/oder Nachbeobachtung bis 2009 gesammelt. Der primäre Endpunkt war das Verhältnis der Patienten, die weniger als 15 Buchstaben (bzw. 0,3 logMAR Einheiten) an Visus verloren zwischen Beginn und nach 12 Monaten. Ergebnisse 375 Patienten wurden einbezogen, nur 298 Patienten beendeten die Untersuchung nach einem Jahr. Nach 12 Monaten verloren 72% der Patienten weniger als 15 Buchstaben. Die Sehschärfe verbesserte sich bis 12 Wochen nach der ersten Injektion und verschlechterte sich danach wieder. Patienten mit mehr als 3 Injektionen profitierten mehr als Patienten mit weniger Injektionen. Durchschnittlich wurden 4,25 Injektionen innerhalb eines Jahres gegeben. Der durchschnittliche Rückgang der Netzhautdicke betrug 50 µm. Schlussfolgerung Intravitreale Injektionen von Ranibizumab in der Augenklinik Würzburg führten zu einer Visusverbesserung. Der Visusgewinn konnte nach 3 Monaten nicht gehalten werden. Bessere Reinjektionskriterien, mehr OCT Untersuchungen und besseres Nachsorgemanagement sollten entwickelt werden. / Background Real-life ranibizumab therapy used in patients with wet age related macular degeneration (AMD) was assessed in a retrospective study in Augenklinik Würzburg Methods Medical records of patients with AMD, who started ranibizumab treatment in 2007, were evaluated. Data were collected until the end of treatment and/or monitoring until 2009. The primary end point was the proportion of patients losing fewer than 15 letters (0,3 logMAR units) from baseline visual acuity at 12 months. Results 375 patients were included, only 298 patients finished one-year examination. At 12 months 72% of the patients lost fewer than 15 letters. Visual acuity improved until 12 weeks after first injection and was not maintained afterwards. Patients with more than 3 Injections profited more than patients with less injections. In average, there were 4,25 injections given in one year. The average decrease in retinal thickness was 50µm. Conclusions Intravitreal administration of ranibizumab in Augenklinik Würzburg improved vision acuity. The vision gain was not maintained after 3 months. Criteria for reinjection, more oct examinations and better control management must be developed.

Thesis (Ph. D.)--University of Hong Kong, 2007. / Title proper from title frame. Also available in printed format.

Thesis (Ph. D.)--University of Hong Kong, 2006. / Title proper from title frame. Also available in printed format.

Ph.D. / Biomedical Engineering / The cardiovascular disease atherosclerosis is directly linked to the functions of the endothelium, the monolayer of endothelial cells (ECs) that line the lumen of all blood vessels. EC functions are affected by fluid shear stress (FSS), the tangential force exerted by flowing blood. In vivo FSS is determined by vascular geometry with relatively straight vessels producing high, unidirectional FSS and vessel branch points and curvatures producing low, oscillatory FSS. While these distinct FSS conditions differentially regulate EC functions, they also dramatically affect EC shape and cytoskeletal structure. High and unidirectional FSS induces EC elongation and cytoskeletal alignment, while concurrently promoting EC functions that are atheroprotective. In contrast, low and oscillatory FSS induces cobblestone-shaped ECs with randomly oriented cytoskeletal features, while simultaneously promoting EC functions that create an athero-prone vascular environment. Whether these distinct EC shapes and cytoskeletal structures influence EC functions, independent of FSS, is largely unknown. The overall hypothesis of this study is that cell shape and cytoskeletal structure regulate EC functions through mechanisms that are independent of FSS. Due to advances in surface engineering in the field of micropatterning, EC shape can be controlled independent of external forces by creating spatially localized surface cues. In this research, lanes of protein were micropatterned on glass surfaces to induce EC elongated shape in the absence of FSS. In Aim 1, micropattern-elongated EC (MPEC) shape and cytoskeletal structure were fully characterized and determined to be comparable to FSS-elongated ECs. Thus, inducing EC elongation on micropatterned lanes provides a platform for studying the functional consequences of EC shape, independent of FSS. Using this model, the following important markers of EC functions related to atherosclerosis were evaluated to determine the influence of EC shape and cytoskeletal alignment: extracellular matrix deposition (Aim 2), inflammatory function(Aim 3), and thrombotic potential (Aim 4). The results indicate that EC-elongated shape and cytoskeletal alignment participate in promoting selected EC functions that are protective against atherosclerosis, independent of FSS. Since EC shape is governed by the cytoskeleton, this data suggests that the cytoskeleton plays an active role in the regulation of EC functions that promote cardiovascular health.

Theiler's murine encephalomyelitis virus (TMEV) is classified as a Cardiovirus in the Picornaviridae family. An enteric virus, TMEV, spreads within the mouse population by the fecal-oral route. The neurovirulent GDVII strain of Theiler's virus causes a fatal encephalitis in all strains of mice following intra-cranial infection of the virus. Persistent BeAn strain of Theiler's virus causes a demyelinating disease in susceptible strains of mice, which is similar to the human disease - Multiple Sclerosis (MS). Although a well-recognized model for MS, the route of entry of the virus into the central nervous system (CNS) following natural infection has not been well understood. One of the proposed portals of entry includes the blood-brain barrier (BBB). This report indicates the ability of both the neurovirulent and the persistent strains of Theiler's virus to induce apoptosis in the functional units of the BBB - the cerebrovascular endothelial cells (CVE) both in vitro and in vivo. Induction of apoptosis in CVE was demonstrated by Annexin staining, electron microscopy, DNA fragmentation assay, Hoechst staining and by caspase-3 staining. Corresponding to results by other authors, GDVII is a stronger inducer of apoptosis in CVE compared to BeAn. Induction of apoptosis is dependent on the MOI of the virus. UV-inactivated virus is not capable of inducing apoptosis and induction of apoptosis appears to be an internal event not requiring activation of death receptors. Determining the pathway of induction of apoptosis by TMEV in CVE indicated the involvement of a Ca2+ dependent pathway for apoptosis - the calpain pathway. Involvement of calpain in apoptosis has been reported in MS. Induction of apoptosis in CVE in vivo was also demonstrated following the intra-peritoneal inoculation of Theiler's virus. Induction of apoptosis in CVE following Theiler' virus infection could lead to a breach of the BBB and entry of inflammatory cells as well as virus into the central nervous system. This finding could aid understanding the neuropathogenesis of Theiler's virus.

Des résultats d’expériences cliniques de reconstruction de l’os maxillaire faites à partir de la greffe d’une "pâte osseuse" gélifiée par l’ajout de facteur tissulaire ont été le primum movens de ce travail. Cette "pâte osseuse", faite d’os en poudre et de plasma enrichi en plaquette (PRP) à laquelle on ajoute du facteur tissulaire, est un modèle à la fois de la coagulation et de la régénération osseuse. Pour analyser des effets de la coagulation, nous avons utilisé un modèle connu : la culture primaire de cellules endothéliales (HUVEC). Les effets in vitro des facteurs de coagulation, dénommés protéases de la coagulation, pris séparément, ont été bien étudiés dans ces cellules, néanmoins aucune information sur l’effet combiné de ces protéases ou du plasma en coagulation n’était connue. Nous avons mesuré la "signalisation calcium" comme réponse cellulaire aux différents agents et ces mesures de la signalisation calcium ont été complétées par la mesure d’une autre réponse biologique, à savoir la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires (IL-6 et IL-8). Pour l’étude de la régénération osseuse, la signalisation calcium a été mesurée sur une lignée d’ostéosarcomes humains (SaOS-2), stimulée par des protéases de la voie extrinsèque de la coagulation (facteur VIIa, facteur Xa et thrombine). Comme réponse biologique complémentaire, nous avons évalué l’effet des protéases d’intérêt sur l’apoptose induite par l’absence de sérum dans le milieu de culture. Les premiers travaux, réalisés sur les HUVEC, nous ont permis de montrer que le facteur Xa et la thrombine induisaient des signaux calcium différents sur ces cellules en mono couches, alors que le complexe facteur tissulaire – facteur VIIa ne provoquait aucune signalisation calcium. Nous avons également pu montrer une addition des signaux calcium induits par le facteur Xa et la thrombine. L’activation in situ du facteur Xa et de la thrombine à partir de leur zymogène a permis à la fois de confirmer les résultats précédents et de se rapprocher de l’in vivo. Finalement, au plus proche de l’in vivo, les expériences faites avec du plasma en coagulation ont également permis de détecter un signal calcium. La réponse biologique (sécrétion d’IL-6 et d’IL-8) en aval du signal calcium a confirmé les résultats calcium. En ce qui concerne la régénération osseuse étudiée à partir de SaOS-2, nous avons démontré l’expression du facteur tissulaire sur la lignée SaOS-2 et nous avons montré que le facteur VIIa, le facteur Xa et la thrombine induisaient tous des signaux calcium. Ces signaux présentaient des caractéristiques propres suivant la ou les protéase(s) utilisée(s) pour la stimulation. Les mesures ont également permis de caractériser, sur ces cellules, les récepteurs activés par les protéases d’intérêt, à savoir les "protease-activated receptors" 1 et 2 (PAR-1 et PAR-2). Comme réponse biologique, nous avons mesuré la diminution de l’apoptose induite par les protéases en absence de sérum dans le milieu de culture. Il a ainsi été montré que seule l’activation du récepteur PAR-1 permettait de diminuer l’apoptose. Finalement, nous avons caractérisé la voie suivie, qui passait par la phosphoinositide 3-kinase et la voie des MAPK Raf/MEK/ERK 1/2. En conclusion, cette thèse a permis de montrer, d’une part, que le facteur Xa et la thrombine provoquent des réponses calciques et proinflammatoires additifs dans les cellules endothéliales et, d’autre part, que le complexe facteur tissulaire – facteur VIIa, le facteur Xa et la thrombine induisent des signaux calcium caractéristiques dans les ostéosarcomes par l’activation des récepteurs PAR, l’activation de PAR-1 diminuant l’apoptose induite par l’absence de sérum dans le milieu de culture.

Transplantation of insulin producing cells is currently the only cure for type 1 diabetes. However, even though the Edmonton protocol markedly increased the success rate of pancreatic islet transplantation, the long term insulin independence is still very poor. An adequate engraftment is critical for islet graft survival and function. In the present thesis, isolated islet endothelial cells were found to have a low proliferatory and migratory capacity towards vascular endothelial growth factor (VEGF), but this could be reversed by using neutralizing antibodies to the angiostatic factors thrombospondin-1, endostatin or alpha1-antitrypsin. In the adult islet endothelial cell, VEGF may act as a permeability inducer more than an inducer of angiogenesis. p38 MAP kinase activity has been shown to serve as a switch between these properties of VEGF. Inhibition of p38 MAP kinase by daily injections of SB203580 in the early posttransplantation phase lead to a redistribution of the islet graft blood vessels from the stroma into the endocrine tissue and this was accompanied by a higher oxygen tension. Besides transports of oxygen and nutrients, beta-cells may require signals from the endothelial cells for their growth and differentiation. It was demonstrated that islet endothelial cells secrete factors, including laminin, that have positive effects on beta-cell insulin release and insulin content. Our results suggest that improved revascularization of transplanted islets may be achieved by either inhibition of angiostatic factors, or by blocking p38 MAPkinase activity, in the implanted tissue. Islet endothelial cells have a supportive paracrine role for beta-cells that might be hampered by the normally poor revascularization.