Das Mammakarzinom ist die häufigste Neoplasie bei Frauen und jede 11. Frau in Deutschland erkrankt im Lauf ihres Lebens an Brustkrebs. Die Überlebensaussichten haben sich in den letzten Jahrzehnten deutlich verbessert, was auf sensiblere Untersuchungsmethoden und die Therapieoptimierung zurückzuführen ist. Eine große Rolle spielt auch der Einsatz verschiedener Prognosefaktoren. Insbesondere Alter, Lymphknotenstatus, Tumorgröße, Histologie, Hormonrezeptor- und Her2-neu-Status kommen heute routinemäßig zum Einsatz. Trotz allen Fortschritts ist Brustkrebs weiterhin die führende Todesursache unter den Krebserkrankungen bei Frauen. Große Hoffnung wird in neue Therapiemethoden gesetzt, die in den Glukosestoffwechsel eingreifen. In letzter Zeit erlangten Glykolysemarker, die als Indikatoren für den veränderten Kohlenhydratstoffwechsel in Tumorzellen dienen, wachsendes Interesse. Obwohl Brustkrebs eine bereits häufig untersuchte Tumorentität ist, ist der Einfluss des Glukosestoffwechsels auf die Fähigkeit zur Metastasierung und die Überlebenszeit unbekannt. Für diese Studie wurde eine Gruppe von 160 Patientinnen ausgewählt, die vor mehr als 13 Jahren wegen einer Brustkrebsneuerkrankung behandelt wurden. Das bei der Operation entnommene Gewebe des primären Mammakarzinoms wurde immunhistochemisch auf die Expression von Tumor-M2-PK und pAkt, zweier ausgewählter Schlüsselenzyme der Tumorglykolyse, untersucht. Mit Hilfe monoklonaler Antikörper, die spezifisch an die dimere Isoform der M2-PK und das pAkt binden, wurden von jeder Probe der Expressionsgrad dieser beiden Marker sowie der immunreaktive Score bestimmt. Die Ergebnisse der Färbungen wurden mit klinisch-pathologischen- und Überlebensdaten der Patientinnen abgeglichen, um Informationen über die prognostische Relevanz dieser Marker zu erhalten. Eine Überexpression konnte in 58% der Fälle für M2-PK- und in 70% für pAkt nachgewiesen werden. Die übermäßig starke Expression der dimeren M2-Pyruvatkinase konnte als unabhängiger Prognosefaktor für das Langzeitüberleben beim Mammakarzinom identifiziert werden und die Mortalitätsrate bei Patientinnen mit positivem M2-PK/cut-off war deutlich geringer. Bei Frauen unter 52 Jahren und im Zusammenhang mit negativem Östrogenrezeptorstatus wurde häufiger die konstitutive Akt-Aktivierung beobachtet. Die routinemäßige Bestimmung der M2-PK könnte in Zukunft bei der Entwicklung individueller Behandlungskonzepte zum Einsatz kommen und die pAkt könnte als prädiktiver Faktor für die adjuvanten Therapie des Mammakarzinoms dienen. / Breast cancer is the most frequently diagnosed malignancy among women and the leading cause of cancer death in Germany and worldwide. The probability of developing invasive breast cancer during a woman’s lifetime is approximately 1 in 11 in Germany. The chance of survival increased significantly over the past 30 years due to more sensitive diagnostic methods and optimised therapeutic strategies. Currently applied prognostic factors for clinical use are age, nodal status, tumour size, histological grade, steroid receptor and Her2-neu status. Recently, glycolytic markers gained growing interest, since they have been identified as indicators for the changed carbohydrate metabolism of tumour cells. Innovative therapeutic methods which affect the glucose metabolism evoke big hope. Even though breast cancer is a very well studied tumour entity, the influence of the glucose metabolism on the ability to metastasise and on the survival time is unknown. For this study a group of 160 patients was selected which had been treated because of primary breast cancer more than 13 years ago. The patients primary breast cancer tissues were analysed immunohistochemically for two selected key markers of tumour glycolysis. The staining results were compared with clinicopathological and survival data to gather information about the prognostic relevance of these markers. Overexpression of pAkt was detected in 58% and of M2-PK in 70% of breast cancer samples. M2-PK-expression was significantly higher in patients surviving breast cancer more than 13 years. That means strong M2-PK occurrence was identified as a favourable prognostic factor and its role in breast cancer progression has to be further explored. Permanently activated pAkt was detected in patients with negative oestrogen receptor status and an age of less than 52 years. The routinely determination of M2-PK might be applied for the development of individual therapeutic concepts in the future and pAkt could serve as predictive factor for the adjuvant therapy of breast cancer.

Zugl.: Giessen, Univ., Diss., 2006

Die Nikotinamid N-Methyltransferase (NNMT) wurde als wichtiger Regulator des Energiemetabolismus in Fettzellen beschrieben. So bewahrt ein NNMT Knock-down Mäuse vor einer nahrungsinduzierten Adipositas und bei reduzierter NNMT-Expression in weißen 3T3-L1 Adipozyten zeigen diese einen erhöhten zellulären Sauerstoffverbrauch. Für den Adipozytenstoffwechsel ist die insulinstimulierte Glukoseaufnahme wesentlich. Um den Einfluss eines NNMT-Knock-downs auf diese zu untersuchen wurde unter Nutzung der Substratspezifitäten des prokaryotischen und eukaryotischen Isoenzyms der Glukose-6-phosphat-Dehydrogenase ein enzymatisch-photometrischer Assay zur Messung der Glukoseaufnahmerate in adhärenten weißen 3T3-L1 und braunen Adipozytenkulturen entwickelt. Mit lentiviraler Transduktion wurde in den Adipozytenkulturen ein persistenter NNMT-Knock-down induziert. Die NNMT-Aktivität wurde mit einem fluoreszenzbasierten Assay gemessen und die Glukoseaufnahmerate in deren Abhängigkeit bestimmt. Die Reduktion der NNMT-Aktivität verminderte die Glukoseaufnahmerate der 3T3-L1 Adipozyten sowohl basal, wie auch unter Insulinstimulation. Braune Adipozyten hingegen zeigten bei verringerter NNMT-Aktivität eine erhöhte insulinstimulierte Glukoseaufnahmerate, aber keinen Unterschied der basalen Glukoseaufnahmerate. Dieser differenzielle Einfluss auf die Glukoseaufnahme weißer und brauner Adipozyten stärkt die wichtige Rolle der NNMT, die ihr zur Regulation des Fettzellstoffwechsels zugeschrieben wird und enthüllt erstmals eine direkte Wirkung auf braune Adipozyten. / Nicotinamide-N-methyltransferase (NNMT) was characterized as an important regulator of energy metabolism in adipocytes. NNMT knock-down in mice protected from diet induced obesity and white 3T3-L1 adipocytes showed elevated cellular oxygen consumption at reduced NNMT expression. Insulin stimulated glucose uptake is essential for adipocyte metabolism. To analyze the influence of NNMT knock-down on insulin stimulated glucose uptake an enzymatic-photometric assay for cultured adherent white 3T3-L1 and brown adipocytes was developed, utilizing substrate specificities of prokaryotic and eukaryotic isoenzymes of glucose-6-phosphate dehydrogenase. By lentiviral transduction a persistent NNMT knock-down was induced in both adipocyte cultures. In dependence of NNMT activity, measured by a fluorescence-based assay, glucose uptake rate was determined. Reduction of NNMT activity diminished basal and insulin stimulated glucose uptake rate of 3T3-L1 adipocytes. In contrast brown adipocytes showed elevated insulin stimulated glucose uptake rate at reduced NNMT activity, but no changes in basal glucose uptake rate. The importance of NNMT in regulating adipocyte metabolism is supported by the finding of a differential influence on glucose uptake of white and brown adipocytes. For the first time a straight impact of NNMT on brown adipocytes is revealed.

Darmstadt, Techn. Universiẗat, Diss., 2007. / Dateien im PDF-Format.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

Die Sepsis stellt auch heute noch eine der führenden Ursachen für die Mortalität und Morbidität bei Früh- und Neugeborenen dar. Die Entwicklung neuer diagnostischer oder therapeutischer Maßnahmen erfordert ein kontinuierliches Bestreben die Pathophysiologie der Neonatalen Sepsis zu verstehen. Diese Arbeit widmete sich der Untersuchung des Immunzellmetabolismus mittels Sehorse Mito-/ Glycolysis Stress Test und Western Blot. Es zeigte sich, dass die beiden zentralen Stoffwechselprozesse oxidative Phosphorylierung und Glukosemetabolismus in peripheren mononukleären Zellen aus dem Nabelschnurblut (CBMCs) – verglichen zu adulten Zellen (PBMCs) – im Ruhezustand signifikant herabgesetzt ist. Die Stimulation der Toll-like-Rezeptoren TLR 4 und 7/8 führte zur Steigerung des Glukosemetabolismus und bewies eine grundsätzliche Steigbarkeit des Metabolismus im Rahmen der Aktivierung der Immunantwort. Des Weiteren induzierte eine erhöhte Arginin-Konzentration in CBMCs im Rahmen eines in-vitro-Sepsis-Modells unter LPS-Stimulation ebenfalls eine signifikante Steigerung des Glukosemetabolismus. Dieses Ergebnis unterstreicht die immunmodulatorische Funktion der semi-essenziellen Aminosäure. Dahingegen zeigte sich kein Einfluss der Arginase-exprimierenden Myeloiden Suppressorzellen auf den Immunmetabolismus der CBMCs, wobei ihre funktionelle Heterogenität eine attraktive Basis für weitere Investigationen in Zusammenhang mit der neonatalen Sepsis bietet. Für die unverändert signifikant erniedrigte mitochondriale Oxidation in CBMCs wurde das deutlich herabgesetzte Expressionsniveau der ATP-Synthase als eine mögliche Ursache diskutiert. Zusammenfassend zeigte sich ein verminderter Metabolismus der CBMCs im Ruhezustand der Zellen, jedoch unter der TLR-Stimulation und somit bestimmten immunologischen Vorgängen wie Sepsis, sowie Erhöhung von Substraten wie Arginin eine Erhöhung der zellulären Stoffwechselvorgänge. Zukünftig könnten diese Ergebnisse beispielsweise ein Baustein bei der Investigation immunmodulatorischer Therapieansätze darstellen und unterstreichen die Relevanz für die Pathophysiologie der neonatalen Sepsis. / Sepsis is still one of the leading causes of mortality and morbidity in premature and newborn babies. The development of new diagnostic or therapeutic measures requires a continuous effort to understand the pathophysiology of neonatal sepsis. This work was devoted to the investigation of immune cell metabolism using Sehorse Mito- /Glycolysis Stress Test and Western Blot. It was shown that the two central metabolic processes - oxidative phosphorylation and glucose metabolism in peripheral cord blood mononuclear cells (CBMCs) are significantly reduced in the resting state, compared to adult cells (PBMCs). Stimulation of the Toll-like receptors TLR 4 and 7/8 led to an increase in glucose metabolism and demonstrated a fundamental increase in metabolism within the framework of activation of the immune response. Furthermore, increased arginine concentration in CBMCs also induced a significant increase in glucose metabolism in an in vitro sepsis model under LPS stimulation. This result underscores the immunomodulatory function of the semi-essential amino acid. On the other hand, there was no influence of arginase-expressing myeloid suppressor cells on the immune metabolism of CBMCs, still, their functional heterogeneity provides an attractive basis for further investigations in connection with neonatal sepsis and other cellular metabolic processes. None of the tested conditions demonstrated an increase in mitochondrial oxidation in CBMCs and the significantly reduced expression level of ATP synthase in these cells was discussed as a possible cause. In conclusion, CBMCs displayed a decreased metabolism in the resting state of the cells, but the stimulation of the TLR 4 and 7/8 and thus, certain immunological processes such as sepsis, as well as a higher concentration of substrates such as arginine, engage an increase in cellular metabolic processes. In the future, these results could be a building block in the investigation of immunomodulatory therapy approaches and underline the relevance of immunometabolism for the pathophysiology of neonatal sepsis.

Einleitung: Die Untersuchung des regionalen zerebralen Glucosestoffwechsels mittels [18F]-2-Fluor-2-desoxy-D-glucose Positronen-Emissions-Tomographie ([18F]FDG-PET) ist ein etabliertes Verfahren der molekularen Bildgebung in der Diagnostik kognitiver und affektiver Störungen. Zwischen verschiedenen Untersuchungen kann es zu intra- und interindividuellen Unterschieden im Vigilanzniveau kommen. Das Ziel dieser ersten Machbarkeitsstudie war die Untersuchung des Zusammenhangs von aktuellem Vigilanzniveau und regionalem Glucosestoffwechsel während der [18F]FDG-PET. Methoden: 14 ältere Patientinnen und Patienten mit depressiver Episode oder leichter kognitiver Beeinträchtigung (MCI, mild cognitive impairment) wurden mit simultaner Elektroenzephalographie und [18F]FDG-PET unter Ruhebedingungen untersucht. Der Zusammenhang von Vigilanzniveau und regionalem Glucosestoffwechsel wurde mittels voxelweiser einfacher linearer Regression analysiert. Ergebnisse: Der Hauptbefund war eine Zunahme des regionalen zerebralen Glucosestoffwechsels mit abnehmendem Vigilanzniveau während der [18F]FDG-PET-Untersuchung in räumlich ausgedehnten frontalen und temporalen Kortizes. Diskussion: Vigilanzbezogene Veränderungen des Glucosestoffwechsels finden sich in vergleichbaren Hirnregionen und Effektstärken wie Veränderungen des Glucosestoffwechsels bei Patientinnen und Patienten mit depressiver Störung oder MCI gegenüber Gesunden. Der Einfluss des Vigilanzniveaus auf den Glucosestoffwechsel während der [18F]FDG-PET-Untersuchung sollte in kontrollierten Studien gesunder Personen validiert werden.

Universiẗat, Diss.--Osnabrück, 1994.

Einleitung: Die Untersuchung des regionalen zerebralen Glucosestoffwechsels mittels [18F]-2-Fluor-2-desoxy-D-glucose Positronen-Emissions-Tomographie ([18F]FDG-PET) ist ein etabliertes Verfahren der molekularen Bildgebung in der Diagnostik kognitiver und affektiver Störungen. Zwischen verschiedenen Untersuchungen kann es zu intra- und interindividuellen Unterschieden im Vigilanzniveau kommen. Das Ziel dieser ersten Machbarkeitsstudie war die Untersuchung des Zusammenhangs von aktuellem Vigilanzniveau und regionalem Glucosestoffwechsel während der [18F]FDG-PET. Methoden: 14 ältere Patientinnen und Patienten mit depressiver Episode oder leichter kognitiver Beeinträchtigung (MCI, mild cognitive impairment) wurden mit simultaner Elektroenzephalographie und [18F]FDG-PET unter Ruhebedingungen untersucht. Der Zusammenhang von Vigilanzniveau und regionalem Glucosestoffwechsel wurde mittels voxelweiser einfacher linearer Regression analysiert. Ergebnisse: Der Hauptbefund war eine Zunahme des regionalen zerebralen Glucosestoffwechsels mit abnehmendem Vigilanzniveau während der [18F]FDG-PET-Untersuchung in räumlich ausgedehnten frontalen und temporalen Kortizes. Diskussion: Vigilanzbezogene Veränderungen des Glucosestoffwechsels finden sich in vergleichbaren Hirnregionen und Effektstärken wie Veränderungen des Glucosestoffwechsels bei Patientinnen und Patienten mit depressiver Störung oder MCI gegenüber Gesunden. Der Einfluss des Vigilanzniveaus auf den Glucosestoffwechsel während der [18F]FDG-PET-Untersuchung sollte in kontrollierten Studien gesunder Personen validiert werden.