Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung des Zentralen Nervensystems. Die Bedeutung der B-Zellen bei der MS-Pathogenese ist in den letzten Jahren zunehmend in den Vordergrund gerückt. Das Wirkprinzip des humanisierten monoklonalen Antikörpers Ocrelizumab beruht auf der selektiven Depletion CD20-exprimierender B-Zellen. Ocrelizumab ist seit 2018 für die schubförmig remittierende und primär progrediente Verlaufsform der MS zugelassen. Bisher ist wenig über die Medikamenteneffekte unmittelbar nach den Infusionen bekannt. Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der akuten Veränderungen von immunologischen und Routine-Laborparametern und deren klinische Relevanz in Gegenüberstellung zu den langfristigen Veränderungen. Wir überwachten die infusionsassoziierten Reaktionen und die Vitalparameter Temperatur, Blutdruck und Herzfrequenz von 68 MS-Patientinnen und Patienten (Pat.) während der Ocrelizumab-Infusionen im ersten Behandlungsjahr. Es wurden jeweils Routine-Laborparameter wie Blutbild, Leberenzyme, Nierenfunktion, Akute-Phase-Proteine und die Komplementaktivierung erhoben und eine umfangreiche durchflusszytometrische Analyse der peripheren Immunzellen vor und nach der Prämedikation mit Methylprednisolon und nach der Ocrelizumab-Gabe durchgeführt. Darüber hinaus wurden zu jedem Untersuchungszeitpunkt 13 Serumzytokine mittels eines Bead-basierten Assays quantifiziert. In unserer Studie traten vorwiegend milde infusionsassoziierte Reaktionen am häufigsten im Rahmen der ersten Infusion (35 %) auf. Zwei Pat. erlitten eine akute Überempfindlichkeitsreaktion. Die Vitalparameter veränderten sich während der Infusionen nicht signifikant. Die pro-inflammatorischen Serumzytokine IL-6 und TNF-α stiegen nach der ersten Infusion deutlich an. Auch IL-1ß, IL-4, IL-12, IL-17A und IFN-ɣ wiesen bei den ersten Infusionen höhere Konzentrationen auf als im Verlauf. Eine direkte Korrelation zwischen den Zytokinanstiegen und der klinischen Symptomatik ließ sich nicht herstellen. Leber- und Nierenwerte wurden durch die Ocrelizumab-Therapie nicht signifikant beeinflusst, ebenso wie die Akute-Phase-Proteine CRP und PCT. Unmittelbar nach den Infusionen stiegen die Leukozyten und neutrophilen Granulozyten jeweils an, während die eosinophilen und basophilen Granulozyten und die Monozyten abfielen. Langfristig blieben diese Zellzahlen jedoch stabil. Weitere Zellen des angeborenen Immunsystems wie die natürlichen Killerzellen und die dendritischen Zellen zeigten unspezifische Veränderungen. Obwohl in unserer Studienpopulation nur von wenigen und leichten Infektionen berichtet wurde, wiesen 80 % der Pat. nach der ersten Medikamentengabe eine Lymphopenie auf. Allerdings war die Lymphozytenzahl unserer Pat. im Durchschnitt bereits zu Beginn der Therapie niedrig. Zwischen den Infusionszyklen beobachteten wir eine Erholung der Lymphozyten. Aufgrund des Wirkmechanismus von Ocrelizumab fiel die durchschnittliche B-Zellzahl nach der ersten Infusion auf Werte nahe 0 Gpt/l. Auch alle anderen CD20-positiven B-Zellsubpopulationen wurden sofort depletiert. Unter fortlaufender Therapie blieb die B-Zellzahl weiterhin sehr gering, die Zusammensetzung des BZ-Kompartiments änderte sich im Therapieverlauf aber nicht. Die Zahl der zirkulierenden T-Zellen nahm bei jedem Infusionszyklus ebenfalls signifikant ab. Funktionelle Veränderungen in weiteren untersuchten T-Zellpopulationen fanden sich nicht, die T-Zell-Zusammensetzung blieb stabil. Die T-Zellen erholten sich zwischen den Infusionszyklen, langfristig kam es nicht zu einer Abnahme der Zellzahl. Wie wir zeigen konnten, führt die Therapie mit Ocrelizumab zu einem unmittelbaren Eingriff in das Immunsystem. Die Zusammensetzung der Immunkompartimente bleibt dabei weitestgehend erhalten, von einer dauerhaften zellulären Immunsuppression ist basierend auf unseren immunologischen und klinischen Ergebnissen nicht auszugehen. Die zellulären Veränderungen sind bei der Überwachung der Routine-Laborparameter und der Lymphozytensubpopulationen zu beachten, während die Akute-Phase-Proteine weiterhin zuverlässige Aussagen liefern. Die infusionsassoziierten Reaktionen fallen moderat aus, möglicherweise liegt ihnen der mäßig ausfallende Zytokinanstieg zugrunde. Da die Vitalparameter die infusionsassoziierten Reaktionen nicht zuverlässig anzeigen konnten, empfehlen wir in erster Linie eine klinische Überwachung der Patienten.:Inhaltsverzeichnis III Tabellenverzeichnis V Abbildungsverzeichnis VI Abkürzungsverzeichnis IX 1. Einleitung 1 1.1 Multiple Sklerose: Definition und Epidemiologie 1 1.2 Ätiologie 2 1.3 Immunpathogenese 2 1.3.1 Angeborene Immunabwehr 3 1.3.2 Erworbene Immunabwehr 5 1.4 Klinik 8 1.5 Diagnostik 10 1.6 Therapie 13 1.6.1 Schubtherapie 13 1.6.2 Verlaufsmodifizierende Therapie 13 1.6.3 Symptomatische Therapie 18 2. Zielsetzung 19 3. Material und Methoden 21 3.1 Material 21 3.1.1 Chemikalien 21 3.1.2 Grundmedien und Medienzusätze 21 3.1.3 Lösungen und Puffer 22 3.1.4 Antikörper 22 3.1.5 Sonstige Materialien 24 3.1.6 Geräte 25 3.2 Methoden 26 3.2.1 Patientinnen und Patienten 26 3.2.2 Medikamentengabe 26 3.2.3 Infusionsassoziierte Reaktionen und Vitalwerte 27 3.2.4 Blutuntersuchungen 27 3.2.5 Statistische Auswertung 31 4. Ergebnisse 33 4.1 Patientinnen- und Patientencharakteristika 33 4.2 Infusionsassoziierte Reaktionen, Nebenwirkungen und Infektionen 34 4.3 Vitalparameter während der Infusion 35 4.4 Routine-Laborparameter 36 4.4.1 Blutbild 36 4.4.2 Klinische Chemie 40 4.4.3 Akute-Phase-Proteine 42 4.4.4 Komplement und LDH 43 4.4.5 Immunstatus und Lymphozyten-Subtypisierung 45 4.5 Immunphänotypisierung mittels Durchflusszytometrie 47 4.5.1 B-Zellen 48 4.5.2 T-Zellen 52 4.5.3 Natürliche Killerzellen 58 4.5.4 Monozyten 60 4.5.5 Dendritische Zellen 62 4.6 Apoptose 65 4.6.1 B-Zellen 65 4.6.2 T-Zellen 66 4.6.3 Weitere Zelltypen 67 4.7 Zytokine 67 4.7.1 Pro-inflammatorische Zytokine 68 4.7.2 Anti-inflammatorische Zytokine 71 4.7.3 T-Zell-spezifische Zytokine 72 5. Diskussion 75 6. Zusammenfassung 87 7. Summary 89 Literaturverzeichnis XI Anlage 1 XXVIII Anlage 2 XXIX / Multiple sclerosis is a chronic inflammatory disease of the central nervous system. The role of B cells in the pathogenesis of multiple sclerosis has increasingly come to the fore in recent years. Ocrelizumab, a humanized monoclonal antibody, selectively depletes CD20-expressing B cells. The drug was approved for the relapsing-remitting and primary progressive forms of multiple sclerosis in 2018. Up to now, little is known about the effects immediately following the infusion of ocrelizumab. The aim of this study was to investigate acute changes in immunologic and routine laboratory parameters and their clinical relevance in comparison to long-term changes. Therefore, we monitored infusion-associated reactions and the vital signs temperature, blood pressure, and heart rate of 68 multiple sclerosis patients during ocrelizumab infusion in the first year of treatment. Routine laboratory parameters such as blood count, liver enzymes, renal function, acute phase proteins, and complement activation were measured. Additionally, a detailed flow cytometric analysis of peripheral immune cells was performed before and after premedication with methylprednisolone and after ocrelizumab administration. At each time point, 13 serum cytokines were quantified using a bead-based assay. In our study, infusion-associated reactions were mainly mild and occurred most frequently (35 %) during the first administration of ocrelizumab. Two patients suffered from an acute hypersensitivity reaction. There were no relevant changes in vital signs. Proinflammatory serum cytokine levels of IL-6 and TNF-α clearly rose after the first ocrelizumab infusion. The levels of IL-1ß, IL-4, IL-12, IL-17A and IFN-ɣ were also detected higher after the first few infusions compared to follow up. However, serum cytokine levels of our patients did not directly correlate with clinical symptoms. Liver enzymes and kidney function remained stable. Neither immediately after infusion nor in the course of ocrelizumab therapy, the acute-phase proteins CRP and PCT were significantly affected. Leukocytes and neutrophil granulocytes rose immediately after each infusion, while eosinophil and basophil granulocytes and monocytes decreased. In the long term, these parameters remained stable. Natural killer cells and dendritic cells showed nonspecific changes. Although infrequent and only mild infections were reported in our study population, 80 % of our patients presented lymphopenia after the first ocrelizumab administration. The lymphocyte count of our patients was already low on average at the start of therapy. Between infusion cycles, we mostly observed a recovery of the lymphocyte count. Due to the mechanism of action of ocrelizumab, B cells dropped close to 0 Gpt/l after the first infusion and remained very low. All observed CD20+ B cell subpopulations showed similar behaviour and the constitution of the B cell compartment did not change over time. Circulating T cells also decreased significantly with each infusion cycle. However, T cells recovered between infusion cycles and no long-term decrease in cell number could be detected. We could not report on functional changes in T cell subpopulations and the constitution of T cell compartment remained stable over time. In summary, ocrelizumab therapy leads to a significant change in the immune system. The constitution of the immune compartments is mostly preserved. Based on our immunological and clinical results, a relevant cellular immunosuppression cannot be assumed. Cellular changes with ocrelizumab therapy need to be considered during monitoring of routine laboratory parameters and lymphocyte subpopulations, while acute-phase proteins can continue to provide reliable predictions. Ocrelizumab leads only to mild infusion-associated reactions. These reactions could be due to cytokine release, as a moderate increase in serum cytokine levels could be measured. Since vital signs did not reliably reflect infusion-related reactions, we mainly recommend to focus on clinical monitoring.:Inhaltsverzeichnis III Tabellenverzeichnis V Abbildungsverzeichnis VI Abkürzungsverzeichnis IX 1. Einleitung 1 1.1 Multiple Sklerose: Definition und Epidemiologie 1 1.2 Ätiologie 2 1.3 Immunpathogenese 2 1.3.1 Angeborene Immunabwehr 3 1.3.2 Erworbene Immunabwehr 5 1.4 Klinik 8 1.5 Diagnostik 10 1.6 Therapie 13 1.6.1 Schubtherapie 13 1.6.2 Verlaufsmodifizierende Therapie 13 1.6.3 Symptomatische Therapie 18 2. Zielsetzung 19 3. Material und Methoden 21 3.1 Material 21 3.1.1 Chemikalien 21 3.1.2 Grundmedien und Medienzusätze 21 3.1.3 Lösungen und Puffer 22 3.1.4 Antikörper 22 3.1.5 Sonstige Materialien 24 3.1.6 Geräte 25 3.2 Methoden 26 3.2.1 Patientinnen und Patienten 26 3.2.2 Medikamentengabe 26 3.2.3 Infusionsassoziierte Reaktionen und Vitalwerte 27 3.2.4 Blutuntersuchungen 27 3.2.5 Statistische Auswertung 31 4. Ergebnisse 33 4.1 Patientinnen- und Patientencharakteristika 33 4.2 Infusionsassoziierte Reaktionen, Nebenwirkungen und Infektionen 34 4.3 Vitalparameter während der Infusion 35 4.4 Routine-Laborparameter 36 4.4.1 Blutbild 36 4.4.2 Klinische Chemie 40 4.4.3 Akute-Phase-Proteine 42 4.4.4 Komplement und LDH 43 4.4.5 Immunstatus und Lymphozyten-Subtypisierung 45 4.5 Immunphänotypisierung mittels Durchflusszytometrie 47 4.5.1 B-Zellen 48 4.5.2 T-Zellen 52 4.5.3 Natürliche Killerzellen 58 4.5.4 Monozyten 60 4.5.5 Dendritische Zellen 62 4.6 Apoptose 65 4.6.1 B-Zellen 65 4.6.2 T-Zellen 66 4.6.3 Weitere Zelltypen 67 4.7 Zytokine 67 4.7.1 Pro-inflammatorische Zytokine 68 4.7.2 Anti-inflammatorische Zytokine 71 4.7.3 T-Zell-spezifische Zytokine 72 5. Diskussion 75 6. Zusammenfassung 87 7. Summary 89 Literaturverzeichnis XI Anlage 1 XXVIII Anlage 2 XXIX

Der rapide Anstieg der Bevölkerung führt zu einer dramatischen Zunahme des Brennstoff- und Energiebedarfs. Längerfristig kann die nachhaltige Energieversorgung der Menschheit nur durch erneuerbare Energiequellen gewährleistet werden. Dies motiviert die Bemühungen um alternative, sauberere Brennstofftechnologien wie z.B. die Erzeugung von Wasserstoff. Diese Arbeit untersucht die Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften von Silizium Photokathoden, durch optische Nanostrukturen, die die Reflexion mittels optischer Resonanzen reduzieren. Wir konzentrieren uns dabei auf die Entwicklung von Nanostrukturen , die optische Konzepte wie Mie-Resonanzen und periodische Indexprofilierung nutzen. Um diese optischen Nanostrukturen zu realisieren, verwenden wir zwei Herstellungsverfahren. Die Verfahren werden durch einen iterativen Ansatz optimiert, um zu den Nanostrukturen mit den gewünschten optischen Eigenschaften zu gelangen. Die erste Art von Nanostrukturen gehört zur Klasse der Meta-Oberflächen (Metasurfaces) und wird durch Elektronenstrahl- Lithographie und Top-Down-Herstellung implementiert. Die optischen Spektren dieser Strukturen werden dann mit Hilfe von Simulation und Experimenten eingehend untersucht. Die zweite Art von Nanostrukturen basiert auf Änderungen des Brechzahlprofils von dielektrischen periodischen Nanostrukturen. Diese Strukturen werden durch Maskenlithographie mittels Polystyrol-Kugeln hergestellt. Auch bei diesen Strukturen werden die optischen Eigenschaften vermessen und ihre physikalischen Bedeutung mit Hilfe von numerischen Simulationen analysiert. Um den Einfluss dieser Strukturen auf die Kurzschlussstromdichten von Silizium Photokathoden zu demonstrieren, charakterisieren wir den Photostrom, der über einen Silizium-Elektrolyt-pn-Übergang mit und ohne Nanostrukturen gemessen wird. Zusammenfassend stellen wir einen Vergleich der Antireflexionseigenschaften der beiden entwickelten Strukturen sowie eine Verbesserung der photoelektrochemischen Funktionalität vor. Daraus leiten wir Ideen für zukünftige Oberflächendesigns ab, welche die noch bestehenden Nachteile beider Strukturen überwinden. / Global fuel and energy demands continue to increase due to the rapid rise in population and the dependence of this increasing population on exisiting energy resources for its sustainance. This has led to efforts in developing cleaner fuel sources such as hydrogen generation. This thesis focuses on demonstrating the optical benefit of nanostructures to improve the optoelectronic functioning of silicon photocathodes which aid in hydrogen generation via nanostructured antireflection. We lay our focus on the development of nanostructures which utilise optical concepts such as Mie type resonances based on metasurfaces and periodic index profiling. Computational design is used to obtain structure parameters for achieving desired effects. To implement these optical effects we take aid of two methods of fabrication. These fabrication methods are optimised via iterative trials to arrive at nanostructures of high quality. The first type of nanostructures belong to the metasurface class. These are implemented by e-beam lithography and top down processing. The optical spectra are then comapred with aid of simulation and experiments. The second type of nanostructures belong to the class of gradually varying periodic nanostructures. We obtain these via iterative fabrication using colloidal mask lithography. In a subsequent step we analyse experimentally their optical spectra and with aid of simulations analyse their physical implication. To demonstrate an optical benefit of these structures on enhancing the short circuit current densities of silicon photocathodes, we characterise the photocurrent measured across the silicon-electrolyte pn-junction with and without nanostructures and evaluate this increase. In conclusion, we provide a comparison of the antireflection properties offered by the two developed structures as well as in terms of improving photoelectrochemical environment. As an outlook, we propose ideas to overcome the existing drawbacks of both structures.

A major argument for incorporating deciduous tree species in coniferous forest stands is their role in the amelioration and stabilisation of biogeochemical cycles. Current forest management strategies in central Europe aim to increase the area of mixed stands. In order to formulate statements about the ecological effects of mixtures, studies at the stand level are necessary. In a mixed stand of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and silver birch (Betula pendula Roth) in the Ore Mountains (Saxony, Germany), the effects of these two tree species on chemical and microbial parameters in the topsoil were studied at one site in the form of a case study. Samples were taken from the O layer and A horizon in areas of the stand influenced by either birch, spruce or a mixture of birch and spruce. The microbial biomass, basal respiration, metabolic quotient, pH-value and the C and N contents and stocks were analysed in the horizons Of, Oh and A. Significantly higher contents of microbial N were observed in the Of and Oh horizons in the birch and in the spruce-birch strata than in the stratum containing only spruce. The same was found with respect to pH-values in the Of horizon and basal respiration in the Oh horizon. Compared to the spruce stratum, in the birch and spruce-birch strata, significantly lower values were found for the contents of organic C and total N in the A horizon. The findings of the case study indicated that single birch trees have significant effects on the chemical and microbial topsoil properties in spruce-dominated stands. Therefore, the admixture of birch in spruce stands may distinctly affect nutrient cycling and may also be relevant for soil carbon sequestration. Further studies of these functional aspects are recommended.

Am Schwerionensynchrotron der GSI Darmstadt wurde die Produktion von K- und pi-Mesonen in Proton-Kern-Kollisionen ("pA") experimentell untersucht. Verschiedene Targetkerne (C, Au), Strahlenergien (1.6, 2.5, 3.5 GeV) und Beobachtungswinkel (32°-64°) ergaben eine reichhaltige Systematik und gestatteten Extrapolationen auf totale Wirkungsquerschnitte. In der Arbeit werden Vergleiche der einzelnen Messungen miteinander und mit pA-Messungen anderer Gruppen angestellt und diskutiert. Die Einordnung zwischen pp- und AA-Daten und der Vergleich mit theoretischen Vorhersagen ermöglicht grundlegende Aussagen über das Verhalten von K-Mesonen in Kernmaterie, sogenannte Medium-Effekte.

Studies of the hyperfine splitting in hydrogen are strongly motivated by the level of accuracy achieved in recent atomic physics experiments, which yield finally model-independent informations about nuclear structure parameters with utmost precision. Considering the current status of the determination of corrections to the hyperfine splitting of the ground state in hydrogen, this thesis provides further improved calculations by taking into account the most recent value for the proton charge radius. Comparing theoretical and experimental data of the hyperfine splitting in hydrogen the proton-size contribution is extracted and a relativistic formula for this contribution is derived in terms of moments of the nuclear charge and magnetization distributions. An iterative scheme for the determination of the Zemach and magnetic radii of the proton is proposed. As a result, the Zemach and magnetic radii are determined and the values are compared with the corresponding ones deduced from data obtained in electron-proton scattering experiments. The extraction of the Zemach radius from a rescaled difference between the hyperfine splitting in hydrogen and in muonium is considered as well. Investigations of forbidden radiative transitions in few-electron ions within ab initio QED provide a most sensitive tool for probing the influence of relativistic electron-correlation and QED corrections to the transition rates. Accordingly, a major part of this thesis is devoted to detailed studies of radiative and interelectronic-interaction effects to the transition probabilities. The renormalized expressions for the corresponding corrections in one- and two-electron ions as well as for ions with one electron over closed shells are derived employing the two-time Green's function method. Numerical results for the correlation corrections to magnetic transition rates in He-like ions are presented. For the first time also the frequency-dependent contribution is calculated, which has to be accounted for preserving gauge invariance. One-loop QED corrections to the magnetic-dipole transition amplitude between the fine-structure levels 2p_{3/2} and 2p_{1/2} are calculated to all orders in \alpha Z. Taking into account consistently relativistic, interelectronic-interaction, and QED corrections to the magnetic-dipole transition amplitude allows for predictions of the lifetimes of the states (1s^2 2s^2 2p)^2P_{3/2} in B-like ions and (1s^2 2s 2p)^3P_2 in Be-like ions with utmost precision. The results of corresponding calculations are compared with experimental data obtained in recent measurements at the Heidelberg EBIT. Finally, for He-like ions with nonzero-spin nuclei the effect of hyperfine quenching on the lifetimes of the 2^3P_{0,2} states is investigated and again compared available experimental data.

Die Eutrophierung von Fließgewässern führt besonders im Frühjahr zur Zunahme der Biomasse des benthischen Aufwuchses. Dies kann zur reduzierter Infiltration von Wasser in die Gewässersohle führen und wichtige Funktionen von Fließgewässerökosystems stören. Verschiedene Studien konnten zeigen, dass invertebrate Weidegänger (Grazer) in der Lage sind die Biomasse des Aufwuchses in Fließgewässern effektiv zu reduzieren. Diese wichtige ökologische Funktion, das benthische Grazing, kann dazu beitragen negative Effekte der Eutrophierung in Fließgewässern zu kompensieren. Relevante invertebrate Grazer sind unter anderem die Larven der Eintagsfliege Rhithrogena semicolorata, die hohe Biomassen in Fließgewässern erreichen und eine hohe Spezialisierung auf Aufwuchs zeigen. Die Larven von R. semicolorata sind während ihres einjährigen Lebenszykluses Pestiziden ausgesetzt, welche ihre Entwicklung beeinträchtigen können. Um die Effekte von Pestiziden auf die Entwicklung dieser wichtigen Grazer zu untersuchen wurden drei Expositionsszenarien in Anlehnung an reale Bedingungen im Freiland untersucht. Das erste Szenario untersucht die Effekten einer Exposition mit dem Herbizid Terbutryn auf die Grazer-Aufwuchs-Interaktion, wie sie im Herbst und zeitigen Frühjahr anzutreffen ist. Terbutryn verursachte ab 6 µg/L eine deutliche Reduktion der Aufwuchsquantität, was indirekt das Wachstum und die Fettreserven der Grazer verringerte. Die Grazer zeigten ab 0,6 µg/L eine deutliche erhöhte Drift. Da bei dieser Konzentration noch keine Effekte auf die Aufwuchsbiomasse detektiert wurde, ist dies ein Indiz für verringerte Qualität des Aufwuchses. Insektzide werden verstärkt im Frühjahr ausgebracht und beeinflussen die Entwicklung der Grazer direkt. Das zweite Szenario untersuchte die Effekte des Insektizids lambda-Cyhalotrhin (LCH) auf die Grazer-Aufwuchs-Interaktion. LCH ist stark lipophil und adsorbiert schnell an organisches Material und Aufwüchse in Gewässer, weshalb es besonders für aufwuchsfressende Organismen bioverfügbar ist. Neben den erwarteten letalen Effekten wurden in Bereichen um 1 µg/g OC bereits subletale Effekte auf das Driftverhalten sowie das Wachstum der Grazer gefunden. Die Fettreserven waren ab ca. 0,01 µg/g OC reduziert, was auf verringerte Fraßaktivität in diesen niedrigen Konzentrationsbereichen schließen lässt. Die Analyse des Aufwuchses zeigte einen indirekt Effekt von LCH auf die Aufwuchsentwicklung, der einerseits auf die erhöhte Mortalität der Grazer aber auch auf LCH-induzierte Verhaltensänderungen zurückgeführt werden konnte. Das finale Szenario befasste sich mit den Effekten der kombinierten Exposition von Herbizid und Insektizid, wie sie im Lebenszyklus von R. semicolorata auftreten. Dabei zeigte sich entgegen der Erwartung keine erhöhte Mortalität durch die kombinierte Exposition. Die Ergebnisse weisen jedoch daraufhin, dass die Reduzierung der physiologischen Kondition der Grazer, durch die indirekten Effekte von Terbutryn, in subletalen Konzentrationsbereichen von LCH die Dauer bis zur Wiedererholung verlängert. Außerdem zeigte sich am Ende eine erhöhte Aufwuchsbiomasse, was eine reduzierte Leistung des Grazings durch die kombinierte Exposition indiziert. / The eutrophication of running water ecosystems leads especially in spring to an increase of benthic biofilms or aufwuchs, which reduces the infiltration of water into the river bed and, hence, disturb important ecological functions. Different studies already showed that invertebrate grazers of running water ecosystems are able to reduce the aufwuchs biomass effectively. This important ecological function, the benthic grazing, can therefore contribute to compensate the negative effects of eutrophication in lotic ecosystems. Relevant grazers are for instance the larvae of the mayfly Rhithrogena semicolorata, which reach high biomasses in streams and show a high feeding specialisation on aufwuchs. During their on year lasting life cycle the larvae of R. semicolorata are exposed to different pesticides, which can disturb their development. To evaluate the effects of pesticides on the development of this important grazer three exposition scenarios were performed following real exposure patterns from the environment. In the first scenarios the effects of a solely exposure with the herbicide Terbutryn on the grazer-aufwuchs-interaction was investigated, as it occurs preferably during autumn and spring. Terbutryn induced a clear reduction of aufwuchs quantity at 6 µg/L, which indirectly affected the growth and the energy storages of the grazers. Furthermore, the grazers showed an increased drift activity at 0.6 µg/L. Considering that the aufwuchs biomass was not affected at this low concentrations, the increased drift was interpreted as an indirect effect of reduced aufwuchs quantity. Inseciticides are preferably applied during spring and are able to disturb the development of grazers directly. The second scenario investigated therefore the effects of the insecticide lambda-Cyhalothrin (LCH) on the grazer-aufwuchs-interaction. LCH has a high lipophilicity and thus rapidly binds to organic matter or aufwuchs after entering aquatic ecosystems. This behaviour leads to a increased bioavailability of this substance to aufwuchs feeding organisms. Apart from the expected lethal effects, sublethal effects in form of increased drift and reduced grazer growth were found in a range of 1 µg/g OC LCH. Moreover, the energy storages of grazers were reduced at 0,01 µg/g OC, which is an indication of disturbed feeding behaviour at this low concentration. The analysis of the aufwuchs revealed additionally an indirect effect of LCH on the aufwuchs development, which was caused by increased grazer mortality and behavioural changes of the grazers induced by sublethal LCH concentrations. The final scenario aimed on the effects of a combined exposure of herbicide and insecticide, as it occurs during the life cycle of R. semicolorata. A increased mortality of grazers, due to the combinded exporsure, was not found. However, the results indicate that the reduction of the physiological condition by the indirect effect of Terbutryn extends the time until grazers recover from sublethal LCH exposure. Finally, also an increased aufwuchs biomass was found in treatments with combined exposure, indicating a reduced performance of grazers exposed to both substances.

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Phytoöstrogene sind in den vergangenen Jahren zunehmend in den Fokus der Wissenschaft gerückt, weil sie eine potentielle Alternative zur klassischen Hormonersatztherapie darstellen. Diese ist aufgrund von zum Teil drastischen Nebenwirkungen für den Einsatz von klimakterischen Beschwerden umstritten. In dieser Arbeit wird die dosisabhängige Wirkung des Phytoöstrogens Genistein an ausgewählten östrogenselektiven Organen näher untersucht. Die Versuche wurden am Modell der langzeitovarektomierten Maus durchgeführt. Es wurden 70 ovarektomierte Tiere in sieben Gruppen aufgeteilt und untersucht. Fünf der sieben Gruppen erhielten genisteinhaltiges Futter in verschiedenen Konzentrationen. Die anderen beiden Gruppen erhielten Estradiol als Zusatz oder sojafreie Diät und dienten jeweils als Positiv- und Negativkontrollgruppe. Zusätzlich gab es eine nicht ovarektomierte intakte Kontrollgruppe, die ebenfalls sojafreies Futter erhielt. Während des dreimonatigen Versuchszeitraums wurden regelmäßig Gewicht und Futterverbrauch der Tiere gemessen. Nach Ende des Versuchs wurden die Feuchtgewichte von Uterus und Herz bestimmt sowie die Genexpression am linken Ventrikel von IGF-1, ERα und Myocardin mittels PCR analysiert. Darüber hinaus wurde am Tibia-Knochen per pQCT die Messung der Spongiosadichte, des polaren Widerstandsmoments und des prozentualen Anteils der Trabekel an der Spongiosaquerschnittsfläche durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass Genistein direkt am Herz wirkt, indem es das relative Herzgewicht und die Genexpression am Herz erhöht. Genistein beeinflusst auch das Körpergewicht und das relative Gewicht des Uterus und die untersuchten Knochenparameter dosisabhängig. Genistein kann in höherer Dosierung am Uterus proliferierend wirken, jedoch nach derzeitigem Kenntnisstand weniger stark als der klassische Hormonersatztherapie-Wirkstoff E2. Genistein kann zukünftig nur dann eine Therapiealternative zur klassischen Hormonersatztherapie darstellen, wenn es gelingt, eine Dosis zu finden, bei der Genistein die gewünschten Wirkungen entfaltet, gleichzeitig aber die unerwünschte proliferierende Wirkung an Brust und Uterus sicher ausgeschlossen werden kann. Im Modell der ovarektomierten Maus scheint eine Dosis von 1 g/kg Genistein im Futter ein vielversprechender Ansatzpunkt für weitere Untersuchungen zu sein.

The modelling of volatility has long been seminal to finance and risk management in general, as it provides information on the spread of portfolio returns. In order to reduce the overall volatility of a stock portfolio, modern portfolio theory (MPT), within an efficient market hypothesis (EMH) framework, dictates that a well-diversified portfolio should have a market beta of one (thereafter adjusted for risk preference), and thus move in sync with a benchmark market portfolio. Such a stock portfolio is highly correlated with the market, and considered to be entirely hedged against unsystematic risk. However, the risks within and between stocks present in a portfolio still impact on each other. In particular, risk present in a particular stock may spill over and affect the risk profile of another stock included within a portfolio - a phenomenon known as volatility spill-over effects. In developing economies such as South Africa, portfolio managers are limited in their choices of stocks. This increases the difficulty of fully diversifying a stock portfolio given the volatility spill-over effects that may be present between stocks listed on the same exchange. In addition, stock portfolios are not static, and therefore require constant rebalancing according to the mandate of the managing fund. The process of constant rebalancing of a stock portfolio (for instance, to follow the market) becomes more complex and difficult during times of financial distress. Considering all these conditions, portfolio managers need all the relevant information (more than MPT would provide) available to them in order to select and rebalance a portfolio of stocks that are as mean-variance efficient as possible. This study provides an additional measure to market beta in order to construct a more efficient portfolio. The additional measure analyse the volatility spill-over effects between stocks within the same portfolio. Using intraday stock returns and a residual based test (aggregate shock [AS] model), volatility spill-over effects are estimated between stocks. It is shown that when a particular stock attracts fewer spill-over effects from the other stocks in the portfolio, the overall portfolio volatility would decrease as well. In most cases market beta showcased similar results; this change is however not linear in the case of market beta. Therefore, in order to construct a more efficient portfolio, one requires both a portfolio that has a unit correlation with the market, but also includes stocks with the least amount of volatility spill-over effects among each other. / MCom (Risk Management), North-West University, Potchefstroom Campus, 2013