Beim Tissue Engineering werden Erkenntnisse aus der Medizin, Biologie und Chemie mit Methoden der Ingenieurwissenschaften kombiniert, um biologische Ersatzgewebe herzustellen. Das Konzept besteht darin, aus körpereigenen Zellen einen vitalen und funktionalen Gewebeersatz zu fertigen. Hierbei werden körpereigene Zellen auf ein resorbierbares Gerüst transplantiert, in vitro zu einer stabilen Struktur gefestigt, um letztendlich ein vitales Ersatzgewebe implantieren zu können. Die Konstrukte für die menschliche Herzchirurgie sollten in das umgebende Gewebe einwachsen und haben das Potential sich wie gesundes Gewebe zu entwickeln und mitzuwachsen. / Tissue engineering combines knowledge from the fields of medicine, biology and chemistry with the methods of engineering to create artificial tissue. The concept is to produce vital and functional tissue from endogenous cells. These are seeded on to an absorbable scaffold and consolidated to form a stable structure in vitro, with the aim of eventually being able to produce substitute tissue for implantation. The constructs for human cardiac surgery need to embed into the surrounding tissue and, just like natural tissue, to have the potential to grow and develop.

Große Arterien spalten sich wiederholt und bilden so arterielle Bäume. Die Menge des Blutflusses bestimmt, welche Teilgefäße stabilisiert oder entfernt werden, weshalb arterielle Bäume normalerweise physisch voneinander getrennt sind. Manchmal formen sich aber kleine Gefäßverbindungen zwischen arteriellen Bäumen, Kollaterale, und bilden eine bedeutende Ausnahme vom Konzept der blutflussvermittelten Netzwerkoptimisierung. Die Funktion von Kollateralen und Mechanismen, die sie stabilisieren sind bisher nicht erforscht. Kollaterale sind von medizinischem Belang, da sie im Falle einer Gefäßverstopfung als natürlicher Bypass fungieren und so eine Ischämie effizient mildern. Ziel der vorliegenden Arbeit war, das grundlegende Verständnis über die Bildung und Stabilisierung von Kollateralen zu verbessern, indem die generelle Rolle von rabep2 während der Blutgefäßentwicklung untersucht wurde, einem Gen welches kürzlich mit unterschiedlicher Kollateraldichte und Schwere von Schlaganfällen bei Mäusen assoziiert wurde. In meinen Studien untersuchte ich auch RABEP1, ein Protein welches hohe strukturelle Ähnlichkeit mit RABEP2 aufweist, um zu verstehen ob beide Proteine ähnliche Funktionen in der Blutgefäßentwicklung haben. Ich nutzte Knock-downs von rabep1 und rabep2 im Zebrafisch und in HUVEC, um die Rollen der Gene in der Entwicklung und Stabilisierung vorhandener Gefäße zu untersuchen. Dabei fand ich heraus, dass beide Proteine für die ordnungsgemäße Bildung und den Erhalt von Blutgefäßen im Zebrafisch essenziell sind. Mithilfe des knock-down in HUVEC analysierte ich, welche zellulären Mechanismen des Endothels durch RABEP1 und RABEP2 kontrolliert werden und so die schweren vaskulären Defekte im Zebrafisch bedingen. Zusammenfassend zeigt meine Arbeit, dass ein penibles Gleichgewicht zwischen RABEP1 und RABEP2 Expression notwendig ist, um eine ordnungsgemäße Funktion der Endothelzellen und eine korrekte Entwicklung und Erhaltung des Blutgefäßsystems zu gewährleisten. / Major arteries form individual arterial trees by branching repeatedly. Vascular adaption through blood flow-mediated network remodelling removes vessel segments with poor flow, leading to physical separation of individual arterial trees. Sometimes small vessel connections between arterial trees, called collaterals, are formed and stabilized. Collaterals normally receive low levels of blood flow and therefore represent notable exceptions to the concept of blood-flow mediated network optimisation. The function of collaterals, and mechanisms that form and stabilize them, are not yet understood. Collaterals are of major clinical importance, as they can rapidly enlarge its diameter and act as natural bypass in case of occlusion, thereby efficiently temper the severity of ischemia. The present work aimed to advance the fundamental understanding of how collateral vessels are formed and stabilized, by investigating the role of rabep2 on the developing vasculature, a gene that has recently been associated with differences in collateral density and stroke severity in mice. In my approaches, I included RABEP1, which shares high structural similarity to RABEP2, to investigate whether both proteins share similar functions. I used knock-downs of rabep1 and rabep2, both in zebrafish and Human Umbilical Vein Endothelial Cell (HUVEC), to investigate their specific role during development and maintenance of blood vessels. With these approaches, I discovered that both proteins are essential for proper establishment and maintenance of the zebrafish vasculature. The knock-down in HUVEC helped me to dissect cellular mechanisms of endothelial cells in which RABEP1 and RABEP2 play crucial roles, in order to gain a deeper understanding of the mechanisms causing the severe defects in zebrafish vasculature. Together, I showed that a tight equilibrium of RABEP1 and RABEP2 expression is needed for proper function of endothelial cells and proper development and maintenance of the vasculature.

Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung von Algorithmen und Methoden mit dem Ziel, Archäologen bei der täglichen wissenschaftlichen Arbeit zu unterstützen. Im Teil I werden Ideen präsentiert, mit denen sich die extrem zeitintensive und stellenweise stupide Funddokumentation beschleunigen lässt. Es wird argumentiert, dass das dreidimensionale Erfassen der Fundobjekte mittels Laser- oder Streifenlichtscannern trotz hoher Anschaffungskosten wirtschaftlich und vor allem qualitativ attraktiv ist. Mithilfe von nicht fotorealistischen Visualisierungstechniken können dann wieder aussagekräftige, aber dennoch objektive Bilder generiert werden. Außerdem ist speziell für Gefäße eine vollautomatische und umfassende Merkmalserhebung möglich. Im II. Teil gehen wir auf das Problem der automatisierten Gefäßklassifikation ein. Nach einer theoretischen Betrachtung des Typbegriffs in der Archäologie präsentieren wir eine Methodologie, in der Verfahren sowohl aus dem Bereich des unüberwachten als auch des überwachten Lernens zum Einsatz kommen. Besonders die letzteren haben sich dabei als überaus praktikabel erwiesen, um einerseits unbekanntes Material einer bestehenden Typologie zuzuordnen, andererseits aber auch die Struktur der Typologie selbst kritisch zu hinterfragen. Sämtliche Untersuchungen haben wir beispielhaft an den bronzezeitlichen Gräberfeldern von Kötitz, Altlommatzsch (beide Lkr. Meißen), Niederkaina (Lkr. Bautzen) und Tornow (Lkr. Oberspreewald-Lausitz) durchgeführt und waren schließlich sogar in der Lage, archäologisch relevante Zusammenhänge zwischen diesen Fundkomplexen herzustellen. / The topic of the dissertation at hand is the development of algorithms and methods aiming at supporting the daily scientific work of archaeologists. Part I covers ideas for accelerating the extremely time-consuming and often tedious documentation of finds. It is argued that digitizing the objects with 3D laser or structured light scanners is economically reasonable and above all of high quality, even though those systems are still quite expensive. Using advanced non-photorealistic visualization techniques, meaningful but at the same time objective pictures can be generated from the virtual models. Moreover, specifically for vessels a fully-automatic and comprehensive feature extraction is possible. In Part II, we deal with the problem of automated vessel classification. After a theoretical consideration of the type concept in archaeology we present a methodology, which employs approaches from the fields of both unsupervised and supervised machine learning. Particularly the latter have proven to be very valuable in order to assign unknown entities to an already existing typology, but also to challenge the typology structure itself. All the analyses have been exemplified by the Bronze Age cemeteries of Kötitz, Altlommatzsch (both district of Meißen), Niederkaina (district of Bautzen), and Tornow (district Oberspreewald-Lausitz). Finally, we were even able to discover archaeologically relevant relationships between these sites.

Cytochrom P450 (CYP)-Enzyme hydroxylieren und epoxydieren Arachidonsäure (AA) zu bioaktiven Metaboliten wie 20-Hydroxyeicosatetraensäure (20-HETE) und Epoxyeicosatriensäuren (EETs). Diese CYP-abhängigen Eicosanoide fungieren als Mediatoren bei der Regulation der Gefäß-, Nieren- und Herzfunktion. Hauptziel der vorliegenden Arbeit war es, die Identität der 20-HETE bildenden CYP-Isoformen in der Mausniere aufzuklären. Ein weiterer Schwerpunkt war die Bestimmung von Veränderungen im Metabolismus CYP-abhängiger Eicosanoide in Tiermodellen des akuten Nieren- und Herzversagens. Zur Identifizierung der 20-HETE bildenden CYP-Isoform wurde die Substrat- und Wirkungsspezifität von Cyp4a10, Cyp4a12a, Cyp4a12b und Cyp4a14, sowie ihre geschlechts- und stammspezifische Expression charakterisiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass Cyp4a12a die 20-HETE Synthase der Mausniere ist. Cyp4a12a wird durch Androgene induziert und seine Expressionshöhe ist für geschlechts- und stammspezifische Unterschiede in der 20-HETE Bildung verantwortlich. Im Rattenmodell des Ischämie/Reperfusions (I/R)-induzierten Nierenschadens wird eine 20-HETE Freisetzung durch I/R induziert. Wir konnten zeigen, dass der I/R-Schaden durch Hemmung der 20-HETE Bildung signifikant reduziert wird. Im Rattenmodell der Herzinsuffizienz (SHHF) ist das Herzversagen mit einer Variante des EPHX2 Gens assoziiert. EPHX2 kodiert für die lösliche Epoxidhydrolase (sEH), die den Abbau von EETs katalysiert. Wir konnten zeigen, dass die Genvariation zu signifikant höheren sEH-Aktivitäten im Herzen (3-fachen) und in der Niere (30-fachen) führt, im Vergleich zu Rattenstämmen, die keine Herzinsuffizienz entwickeln. Die vorliegende Arbeit unterstreicht die pathophysiologische Bedeutung von Veränderungen im Metabolismus von 20-HETE und EETs. Daher erscheint es vielversprechend, den CYP-Eicosanoid Stoffwechsel als neuen Angriffspunkt für die pharmakologische Behandlung kardiovaskulärer Erkrankungen zu erschließen. / Cytochrome P450 (CYP) enzymes hydroxylate and epoxidize arachidonic acid (AA) to bioactive metabolites such as 20-hydroxyeicosatetraenoic acid (20-HETE) and epoxyeicosatrienoic acids (EETs). These CYP-dependent eicosanoids serve as mediators in the regulation of vascular, renal and cardiac function. The main objective of the present study was to identify the 20-HETE producing CYP isoforms in the mouse kidney. Another focus was to determine changes in the metabolism of CYP-dependent eicosanoids in animal models of acute renal and heart failure. To identify the 20-HETE producing CYP-isoform the substrate and reaction specificity of Cyp4a10, Cyp4a12a, Cyp4a12b and Cyp4a14, as well as their sex- and strain-specific expression were characterized. The present study shows that Cyp4a12a is the predominant AA hydroxylase in the mouse kidney. Cyp4a12a is induced by androgens and its expression determines the sex and strain-specific differences in 20-HETE generation. In a rat model of renal ischemia/reperfusion (I/R) injury, I/R triggered the release of 20-HETE and we were able to ameliorate renal injury by pharmacological inhibition of 20-HETE production. In a rat model of heart failure (spontaneously hypertensive heart failure rats, SHHF) the heart failure phenotype is associated with a variant of the EPHX2 gene. EPHX2 is coding for the soluble epoxide hydrolase (sEH) which catalyze the degradation of EETs. We found that the gene variation leads to significantly higher sEH activities in the heart (3-fold) and in the kidney (30-fold) compared to rat strains not prone to the development of heart failure. The present study emphasizes the pathophysiological relevance of changes in the biosynthesis and degradation of 20-HETE and EETs. Therefore, it appears promising to develop the CYP-eicosanoid pathway as a novel clinical target for the treatment of cardiovascular diseases.

Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung von Algorithmen und Methoden mit dem Ziel, Archäologen bei der täglichen wissenschaftlichen Arbeit zu unterstützen. Im Teil I werden Ideen präsentiert, mit denen sich die extrem zeitintensive und stellenweise stupide Funddokumentation beschleunigen lässt. Es wird argumentiert, dass das dreidimensionale Erfassen der Fundobjekte mittels Laser- oder Streifenlichtscannern trotz hoher Anschaffungskosten wirtschaftlich und vor allem qualitativ attraktiv ist. Mithilfe von nicht fotorealistischen Visualisierungstechniken können dann wieder aussagekräftige, aber dennoch objektive Bilder generiert werden. Außerdem ist speziell für Gefäße eine vollautomatische und umfassende Merkmalserhebung möglich. Im II. Teil gehen wir auf das Problem der automatisierten Gefäßklassifikation ein. Nach einer theoretischen Betrachtung des Typbegriffs in der Archäologie präsentieren wir eine Methodologie, in der Verfahren sowohl aus dem Bereich des unüberwachten als auch des überwachten Lernens zum Einsatz kommen. Besonders die letzteren haben sich dabei als überaus praktikabel erwiesen, um einerseits unbekanntes Material einer bestehenden Typologie zuzuordnen, andererseits aber auch die Struktur der Typologie selbst kritisch zu hinterfragen. Sämtliche Untersuchungen haben wir beispielhaft an den bronzezeitlichen Gräberfeldern von Kötitz, Altlommatzsch (beide Lkr. Meißen), Niederkaina (Lkr. Bautzen) und Tornow (Lkr. Oberspreewald-Lausitz) durchgeführt und waren schließlich sogar in der Lage, archäologisch relevante Zusammenhänge zwischen diesen Fundkomplexen herzustellen. / The topic of the dissertation at hand is the development of algorithms and methods aiming at supporting the daily scientific work of archaeologists. Part I covers ideas for accelerating the extremely time-consuming and often tedious documentation of finds. It is argued that digitizing the objects with 3D laser or structured light scanners is economically reasonable and above all of high quality, even though those systems are still quite expensive. Using advanced non-photorealistic visualization techniques, meaningful but at the same time objective pictures can be generated from the virtual models. Moreover, specifically for vessels a fully-automatic and comprehensive feature extraction is possible. In Part II, we deal with the problem of automated vessel classification. After a theoretical consideration of the type concept in archaeology we present a methodology, which employs approaches from the fields of both unsupervised and supervised machine learning. Particularly the latter have proven to be very valuable in order to assign unknown entities to an already existing typology, but also to challenge the typology structure itself. All the analyses have been exemplified by the Bronze Age cemeteries of Kötitz, Altlommatzsch (both district of Meißen), Niederkaina (district of Bautzen), and Tornow (district Oberspreewald-Lausitz). Finally, we were even able to discover archaeologically relevant relationships between these sites.