Background: Using a nude rat model of site-specific metastatic bone disease (MBD), we developed a semiquantitative histological score for rapid assessment of lytic lesions in bone. This provides additional information to conventional histological measurement by clarifying the extent and location of metastatic infiltration and the tumor growth pattern. The score can also be used to assess the action of bisphosphonates on bone metastases. Materials and Methods: Male nude rats (n = 12 per group) were inoculated with the human breast cancer cell line MDA-MB-231 via the femoral artery. Following appearance of radiographically visible osteolytic lesions on day 18, the animals received phosphate-buffered saline (PBS; controls) or ibandronate (IBN, 10 µg P/kg) daily until day 30. Whole body radiographs were obtained on days 18 and 30, and osteolytic areas (OA) were determined by radiographic computer-based analysis (CBA). On day 30, MBD was assessed in both tibias using conventional histological CBA and the new scoring system. Results: Metastatic tumor area correlated with the total sum of the new score in both PBS- (r = 0.762) and IBN-treated animals (r = 0.951; p < 0.001). OA correlated well with the total sum in both groups (r = 0.845 and 0.854, respectively; p < 0.001). Conclusion: Significant reduction of bone marrow and cortical infiltration of tumor cells with IBN suggested local control of metastases. / Hintergrund: Mit Hilfe eines etablierten Tiermodells zur Erzeugung lokalisationsspezifischer Knochenmetastasen in der Nacktratte wurde ein semiquantitatives histologisches Graduierungssystem zur schnellen Bewertung osteolytischer Knochenmetastasen entwickelt. Das Graduierungssystem liefert hinsichtlich der Metastasenlokalisation, deren Ausmaß und Infiltrationsmuster wertvolle Zusatzinformationen zu den konventionellen histologischen Untersuchungsmethoden. Damit kann beispielsweise auch die pharmakologische Wirkung von Bisphosphonaten auf die Knochenmetastasierung beurteilt werden. Material und Methoden: Männlichen Nacktratten (n = 12 pro Gruppe) wurden Zellen der humanen Brustkrebszellinie MDA-MB-231 in die Oberschenkelarterie inokuliert. Ab dem Auftreten radiologisch erkennbarer Osteolysen 18 Tage nach Inokulation erhielten die Tiere bis zum Studienende (Tag 30) täglich entweder eine subkutane Applikation einer Phosphat-Puffer-Lösung (Kontrollgruppe) oder Ibandronat (IBN, 10 µg P/kg; Behandlungsgruppe). Konventionelle Röntgenaufnahmen wurden an den Tagen 18 und 30 nach Tumorinokulation angefertigt und die Osteolysenflächen mittels Computerauswertung bestimmt. Nach Studienende wurde der Metastasenbefall in beiden Tibiae sowohl konventionell histologisch als auch mittels des neuen Graduierungssystems ausgewertet. Ergebnisse: Die Metastasenfläche korrelierte mit der kummulativen Punktsumme des Graduierungssystems sowohl in der Kontrollgruppe (r = 0,762; p < 0,001) als auch in der Ibandronat- Gruppe (r = 0,951; p < 0,001). Ebenso war die Osteolysenfläche eng mit der Punktesumme in beiden Gruppen korreliert (r = 0,845 und 0,854; p < 0,001). Schlussfolgerung: Die signifikante Reduktion von Knochenmark- und Kortikalisbefall durch IBN deuten auf eine gute lokale Kontrolle des Metastasenwachstums hin. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Studijní program: Filosofie a dějiny přírodních věd MUDr. Jan Hrudka Nádory v dějinném a kulturním kontextu v novověku Tumours in historical and social context in the modern period Disertační práce Školitel / Supervisor: Prof. RNDr. Stanislav Komárek, Dr. Praha, 2017 SUMMARY: The PhD thesis called Tumours in historical and social context in the modern period is an attempt to describe a change of medical thinking in modern period; science and medicine turns from antique humoral pathology, explaining all diseases as an imbalance of the four body humours, to pathological anatomy and experimental physiology. In the point of view of pathological anatomy, the viscera of diseased person are no more "screen" or "mirror" of the disease, but it becomes directly the "stage" or "theatre" of the acting disease. This shift in the thought may be labelled as movement from humoralism to localism or ontologism; the disease isn't just abnormal amount of some natural juice any more, but becomes new original entity. This change undergoes the understanding of tumours and cancerous disease as well. Instead of antique understanding tumours as precipitates of black bile, the cell theory occurs in the 19th century. This theory explains tumours as a mass of cells undergoing excessive...

Introduction: Cyanoacrylate gluing technique is the least strenuous treatment of varicose trunks which does not necessitate tumescent anaesthesia and post procedural stocking compression. In response to the long-term unavailability of commercial kits with N-butyl-2-cyanoacrylate (Histoacryl) in the Czech Republic, we used a modified technique, which is based on the technique of endovascular treatment of AV malformations in the brain and uses a mixture of cyanoacrylate and Lipiodol to clog. We evaluated the success of the method, complications and clinical improvement of chronic venous insufficiency. Parts of the work are histological findings of collected samples of veins at various time intervals. In an in vitro experiment, we compared the bond strength of a bonded shear to a tear device. The adhesive mix values used were compared with those of commercially available adhesives for this purpose. Patients and methods: Fifty-six limbs in 49 patients suffering from great saphenous vein or small saphenous vein insufficiency in combination with symptomatic chronic venous insufficiency and complicating comorbidities were treated with a modified endovascular cyanoacrylate glue application technique. A histopathological examination was conducted on vein samples from six. In each patient a sample of the...

Eine Lungenkontusion entsteht abseits militärischer Auseinandersetzungen überwiegend infolge eines stumpfen Thoraxtraumas, wie z. B. durch einen Verkehrsunfall oder Sturz aus großer Höhe. Durch Schädigung der Alveolarepithel- und Kapillarendothelzellen wird die alveolokapilläre Membran zerstört und die Surfactantsynthese und Ödem-Elimination gestört. Ein sich rasch entwickelndes Lungenödem, Parenchymblutungen und der Alveolarkollaps beeinträchtigen den Gasaustausch und reduzieren die Compliance der Lunge. Im geschädigten Lungengewebe werden pro- und anti-inflammatorische Prozesse angestoßen, welche sich über die beeinträchtigte Barriere der alveolokapillären Membran systemisch ausbreiten können. Eine invasive maschinelle Beatmung ist bei bis zu 75 % der Patienten mit stumpfem Thoraxtrauma vorrübergehend notwendig. Eine Lungenkontusion ist ein unabhängiger Risikofaktor für die Entwicklung eines Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) und einer Pneumonie. Die zusätzliche Schädigung durch einen beatmungsinduzierten Lungenschaden (VILI) sollte während der Behandlung unbedingt vermieden werden. Die Auswirkungen verschiedener lungenprotektiver Beatmungskonzepte bei Patienten mit Lungenkontusion wurden bisher wissenschaftlich nicht hinreichend untersucht. Die Erkenntnisse über Beatmungseinstellungen, welche mit einer geringen Schädigung des Lungengewebes oder Reduktion der Mortalität assoziiert sind, stammen hauptsächlich aus Studien, die ein heterogenes ARDS-Patientenkollektiv betrachteten. Zu diesen Einstellungen zählen z. B. ein niedriges Tidalvolumen, ein niedriger Beatmungsdruck, die Anwendung eines positiven endexspiratorischen Druckes (PEEP) und ein niedriger Driving Pressure (ΔP). Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass die Pathophysiologie des Lungenschadens bei ARDS-Subtypen differiert. So zeigen sich bei den häufigsten Ursachen des ARDS, der Sepsis und der Pneumonie, andere Muster als bei posttraumatischem ARDS. Auch klinische Beobachtungen deuten darauf hin, dass die üblicherweise angewendeten lungenprotektiven Beatmungseinstellungen, besonders in der frühen Phase nach einem Trauma, die Gasaustauschstörung und Lungenbelüftung nicht optimal verbessern und z. B. bei einer begleitenden metabolischen Azidose oder einem Schädel-Hirn-Trauma aufgrund einer permissiven Hyperkapnie nicht vorteilhaft sind. In der vorliegenden Versuchsreihe wurden die Auswirkungen einer 24-stündigen maschinellen Beatmung mit einem von drei Beatmungskonzepten an 24 Schweinen mit experimentellem Thoraxtrauma verglichen. Das Tierversuchsvorhaben wurde durch die Tierschutzbehörde der Landesdirektion Leipzig nach §8 des Tierschutzgesetztes (Registriernummer TVV 38/11 und 38/11.1) genehmigt und unter Einhaltung der ARRIVE (Animals in Research: Reporting in Vivo Experiments)-Richtlinien für Tierversuche in der Klinik für Pferde der veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig durchgeführt. Ein rechtsseitiges Thoraxtrauma wurde standardisiert durch ein fallendes Gewicht induziert. Diese Methode wurde durch die Arbeitsgruppe in vorangegangen Studien entwickelt und standardisiert. Anschließend wurden die Tiere dem ARDS-Netzwerkschema mit niedrigem PEEP (ARDSnet-low), mit hohem PEEP (ARDSnet-high) oder dem Open Lung Concept (OLC) randomisiert zugeteilt und über 24 Stunden entsprechend beatmet. Bei den Schemata des ARDS-Netzwerkes handelt es sich um volumenkontrollierte Beatmungskonzepte. Es wurde ein niedriges Tidalvolumen von 6 Milliliter pro Kilogramm Körpergewicht appliziert. Je nach Oxygenierung wurden der PEEP und die inspiratorische Sauerstofffraktion (FiO2) entsprechend einer Tabelle angepasst. Begonnen wurde mit einem niedrigen PEEP von 5 oder einem höheren PEEP von 12 cmH2O und jeweils einer FiO2 von 0,3. Das OLC ist ein druckkontrolliertes Beatmungskonzept. Zu Beginn wurde die Lunge mit einem Rekrutierungsmanöver eröffnet. Anschließend wurden ein extrinsischer PEEP von 10 cmH2O, ein inspiratorischer Spitzendruck von 20 cmH2O und eine Atemfrequenz (RR) von 80 pro Minute appliziert. Durch ein Inspirations- zu Exspirations-Verhältnis von 2:1 ergab sich ein intrinsischer PEEP, welcher sich zum extrinsischen PEEP addierte. Während der Phase der gruppenspezifischen Beatmung wurden zu neun definierten Zeitpunkten u.a. arterielle und gemischt-venöse Blutgasanalysen und eine endexspiratorische Computertomographie (CT) des Thorax durchgeführt sowie hämodynamische und atemmechanischen Parameter erhoben. Für die Diagnose eines ARDS wurde die Berlin Definition verwendet. Nach der 24-stündigen Beatmung wurden die Tiere euthanasiert und u.a. Lungengewebeproben für histologische Untersuchungen entnommen. Das histopathologische Korrelat einer Lungenkontusion, eines ARDS und eines VILI ist ein diffuser Alveolarschaden (DAD). Vielfältige Schädigungsmechanismen können diese unspezifische Reaktion des Lungengewebes durch die Schädigung von Alveolarepithel- und Kapillarendothelzellen hervorrufen. Auf exsudative und proliferative Prozesse kann eine Fibrose folgen. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden einige Merkmale der exsudativen Phase in Hämatoxylin-Eosin gefärbten Lungengewebeproben lichtmikroskopisch untersucht. Hierzu wurden Schweregrad und Ausbreitung von Ödem, Infiltration von Entzündungszellen und Hämorrhagie bewertet und in einem modifizierten semiquantitativen DAD-Score zusammengefasst. Das Auftreten von hyalinen Membranen wurde qualitativ bewertet. Die histologischen Merkmale wurden durch zwei, für Beatmungsstrategie und Lungenregion verblindete Beobachter erhoben und die Ergebnisse gemittelt. Mit nicht-parametrischen Tests (Mann-Whitney-Test) wurden einzelne Parameter nach 24-stündiger gruppespezifischen Beatmung. Die Ergebnisse werden im Folgenden als Median [25. – 75. Perzentile] angegeben. Als signifikant wurden p-Werte < 0,05 erachtet. Nach 24-stündiger maschineller Beatmung ergab sich für die ARDSnet-low-Gruppe im Vergleich zur ARDSnet-high-Gruppe ein signifikant höherer DAD-Score für alle drei Kriterien, sowie ein signifikant höherer kumulierter Score („cumulative DAD-Score“) aus der Summe der Kriterien. Alle Tiere der ARDSnet-low-Gruppe entwickelten nach der 24-stündigen Beatmung ein ARDS. In der ARDSnet-high-Gruppe trat bei keinem Tier ein ARDS auf. Unter der Beatmung mit ARDSnet-low ergab sich bei signifikant niedrigerem PEEP, geringerem funktionellen Lungenvolumen und geringerer Compliance ein signifikant höherer ΔP im Vergleich zu ARDSnet-high. Die Beatmung mit dem OLC mit einem höheren PEEP rekrutierte mehr Alveolen, führte zu einem signifikant höheren funktionellen Lungenvolumen und erlaubte die Beatmung mit einem signifikant niedrigeren ΔP, im Vergleich zu ARDSnet-high. Histopathologisch zeigte sich das OLC jedoch im Vergleich zu ARDSnet-high hinsichtlich des kumulierten DAD-Scores der gesamten Lunge nicht überlegen. In der OLC-Gruppe war die Infiltration mit Entzündungszellen in der linken Lunge signifikant stärker ausgeprägt. Ein Tier der OLC-Gruppe hatte nach der 24-stündigen Beatmung ein mildes ARDS entwickelt. Ein signifikanter Unterschied in der Oxygenierung zwischen den beiden Gruppen lag jedoch nicht vor. Unter einer Beatmung mit OLC war die Decarboxylierung, im Vergleich zu ARDSnet-high signifikant höher. Die Beatmung mit dem OLC mit einem höheren PEEP rekrutierte mehr Alveolen, führte zu einem signifikant höheren funktionellen Lungenvolumen und erlaubte die Beatmung mit einem signifikant niedrigeren ΔP, im Vergleich zu ARDSnet-high. Bei Schweinen mit einer experimentellen Lungenkontusion konnte eine maschinelle Beatmung mit ARDSnet-low die Entwicklung eines ARDS nicht abwenden und war mit einem höheren histologischen Lungenschaden als eine Beatmung mit ARDSnet-high assoziiert. Die Beatmung mit ARDSnet-high steigerte rasch das funktionelle Lungenvolumen, verbesserte den Gasaustausch, war mit einem geringeren histologischen Lungenschaden im Vergleich zu einer Beatmung mit ARDSnet-low assoziiert und verhinderte die Ausbildung eines ARDS. Die maschinelle Beatmung mit OLC führte zu einem höheren Grad der Rekrutierung von Alveolen und besseren Decarboxylierung als ARDSnet-high. Die Oxygenierung war vergleichbar gut. Der histologische Lungenschaden unter einer Beatmung mit dem OLC war jedoch nicht geringer, die Ergebnisse deuten eher auf schädigende Effekte hin. Die vorgestellten Daten entstammen einem Tierexperiment und können nicht uneingeschränkt auf den Menschen übertragen werden. Dennoch können die Ergebnisse Orientierung bei der Auswahl geeigneter Beatmungseinstellungen für Patienten in der frühen Phase nach Lungenkontusion geben. Die Auswirkungen einer maschinellen Beatmung mit ARDSnet-high in Kombination mit einem Rekrutierungsmanöver nach Lungenkontusion müssen durch weiterführende Untersuchungen evaluiert werden.:1 Abkürzungsverzeichnis 3 2 Vorbemerkung 4 3 Einführung 5 3.1 Lungenkontusion 5 3.1.1 Pathophysiologie der Lungenkontusion 5 3.1.2 Klinik und Diagnostik der Lungenkontusion 6 3.1.3 Therapie und Prognose der Lungenkontusion 6 3.1.4 Das Acute Respiratory Distress Syndrome als Komplikation der Lungenkontusion 7 3.2 Beatmungsinduzierter Lungenschaden 9 3.3 Herleitung der Methodik 10 3.3.1 Lungenprotektive Beatmungsstrategien 10 3.3.2 Diffuser Alveolarschaden 13 3.3.2.1 Probengewinnung und histologische Prozessierung 15 3.3.2.2 Diffuse Alveolar Damage Score 15 3.3.2.3 Regionale Analyse des Diffuse Alveolar Damage Scores 16 3.3.3 Das Schwein als Tiermodell 17 3.4 Wissenschaftliche Zielsetzung 19 4 Publikationsmanuskript 20 4.1 Supplemental Digital Content 1 32 4.2 Supplemental Digital Content 2 43 5 Zusammenfassung der Arbeit 46 6 Anlagen 50 7 Literaturverzeichnis 52 8 Anhang 59 8.1 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 59 8.2 Darstellung des eigenen wissenschaftlichen Beitrags 60 8.3 Teilnahmebescheinigung der Vorlesung: „Gute Wissenschaftliche Praxis“ der medizinischen Fakultät der Universität Leipzig 63 8.4 Nachweis Grundkurs Versuchstierkunde 64 8.5 Wissenschaftlicher Lebenslauf 65 9 Danksagung 66

Mesosaurier, kleine Reptilien aus dem Unteren Perm, gelten als die frühesten aquatischen Reptilien. Trotz ihrer kurzen Existenz und begrenzten Verbreitung bieten sie wichtige Einblicke in die frühe Amnioten-Evolution. Diese Arbeit fasst vier Artikel zusammen, die Aspekte der Anatomie, Ontogenese und Ökologie von Mesosauridae beleuchten. Kapitel 1 behandelt die Knochenhistologie und Pachyosterosklerose in Mesosaurierknochen, was auf eine vollständig aquatische Lebensweise hinweist. Wir identifizieren auch eine große intraspezifische Variation, die möglicherweise durch unregelmäßige Probenahmeorte beeinflusst wird. Kapitel 2 untersucht die morpho¬logische Variation bei Mesosauriern und deren Umwelt-verteilung basierend auf ihrer Größe. Ontogenetische Veränderungen stehen im Zusammenhang mit dem Wechsel des Ablagerungsmilieus und deuten auf Veränderungen in Ernährung und Lebensraum mit dem Wachstum hin. In Kapitel 3 wird die kaudale Autotomie bei Mesosauriern überprüft und das Vorhandensein kaudaler Bruchebenen bestätigt. Wir schlagen eine stärker von den Extremitäten angetriebene Fortbewegung vor. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass kaudale Autotomie ursprünglich in einer breiten Gruppe von Reptilien vorhanden war, anstatt konvergent in verschiedenen Linien entstanden zu sein. Kapitel 4 beschreibt auf Grundlage von Mesosaurier-Exemplaren vier grundlegende axiale Entwicklungs-modelle bei Amnioten und rekonstruiert ihren ursprünglichen Zustand in der Klade. Diese Muster bleiben im Laufe der Zeit relativ stabil, obwohl regionale Einflüsse möglich sind. Diese Erkenntnisse beleuchten wichtige Aspekte der Mesosaurier-Paläontologie und unterstreichen ihre Bedeutung für die Erforschung der Evolution früher Amnioten. / The enigmatic mesosaurs were small, reptiles that lived during the Lower Permian period and were the earliest known reptiles to return to living in water. Despite their short existence and restricted geographical distribution, mesosaurs can provide important evidence about the early evolution of amniotes and the colonization of aquatic environments. This thesis regroups four articles published in peer-reviewed journals that investigate aspects of the anatomy, ontogeny, and ecology of Mesosauridae. In Chapter 1, my co-authors and I study bone histology and pachyosterosclerosis in the long bones, vertebrae, and ribs of mesosaurs. Thin sections show a high degree of osteosclerosis in their bones, supporting a fully aquatic lifestyle. We also recover a large intraspecific variation in Mesosauridae, albeit possibly due to irregular sampling locations. In Chapter 2 we examine morphological variation in mesosaurs and the environmental distribution of individuals as a function of size. We highlight ontogenetic changes in mesosaurs associated with a transition across depositional environments, which suggest that mesosaurs underwent diet and life environment change with growth. In Chapter 3, we review the information on caudal autotomy in mesosaurs. We confirm the presence of caudal fracture planes in the clade and propose a more limb-driven propulsion than previously considered. Our results also suggest that caudal autotomy was ancestrally present in a large radiation of reptiles, rather than a feature evolved convergently in multiple lineages. In Chapter 4, based on data in mesosaur specimens, we describe four axial developmental patterns in amniotes and reconstruct their ancestral condition in the clade. We demonstrate that these patterns are relatively stable throughout time, albeit possibly affected by regionalization. These new elements reveal crucial aspects of mesosaur paleontology and substantiate their significance for studying the evolution of early amniotes.

Les lipides de la couche cornée, la partie externe de la peau, sont connus pour jouer un rôle très important au niveau de la perméabilité de celle-ci. Une modification des propriétés de perméabilité est observée lors de certaines maladies cutanées, dont le psoriasis. La première partie du projet consistait à la caractérisation physicochimique de substituts sains et psoriasiques produits par la méthode d'auto-assemblage. Nos résultats ont permis de montrer que les substituts psoriasiques lésionnels présentent une couche cornée plus désorganisée que les contrôles. Nous avons également posé l'hypothèse que les propriétés de la peau non-lésionnelle des patients pourraient varier selon la gravité de la pathologie. De plus, des systèmes lipidiques modèles de la couche cornée ont été étudiés pour tenter d'établir le mécanisme d'action de l'acide oléique qui facilite la pénétration de molécules à travers la peau. Nos résultats démontrent une déstabilisation des membranes par l'acide oléique.

To investigate and assess bone regeneration in sheep in combination with new implant materials classical histological staining methods as well as immunohistochemistry may provide additional information to standard radiographs or computer tomography. Available published data of bone defect regenerations in sheep often present none or sparely labeled histological images. Repeatedly, the exact location of the sample remains unclear, detail enlargements are missing and the labeling of different tissues or cells is absent. The aim of this article is to present an overview of sample preparation, staining methods and their benefits as well as a detailed histological description of bone regeneration in the sheep tibia. General histological staining methods like hematoxylin and eosin, Masson-Goldner trichrome, Movat’s pentachrome and alcian blue were used to define new bone formation within a sheep tibia critical size defect containing a polycaprolactone-co-lactide (PCL) scaffold implanted for 3 months (n = 4). Special attention was drawn to describe the bone healing patterns down to cell level. Additionally one histological quantification method and immunohistochemical staining methods are described.

Die Analyse von Implantat-Gewebe-Wechselwirkungen basiert derzeit hauptsächlich auf histologischen Techniken. Der invasive Charakter der histologischen Präparation lässt allerdings keine Untersuchung am lebenden Tier zu. Dadurch ist es nicht möglich, den Prozess der Implantateinheilung wiederholt an einem Tier zu beobachten. Die Folgen sind eine hohe Anzahl aufzuwendender Versuchstiere und eine Vergrößerung der Messunsicherheit infolge der gestiegenen biologischen Variabilität. Nicht-invasive, bildgebende Verfahren spielen daher eine zunehmende Rolle für die Entwicklung neuer Biomaterialien. Während die Computertomographie (CT) häufig zur Untersuchung der knöchernen Implantateinheilung verwendet wird, hat sich die Nutzung der Magnetresonanztomographie (MRT) für diese Fragestellungen bisher nicht etabliert. Bei der Magnetresonanztomographie handelt es sich, analog zur Computertomographie, um ein bildgebendes Verfahren zur nicht-invasiven Erzeugung digitaler Schnittbilder. Im Gegensatz zur CT, die das Hartgewebe abbildet, wird bei der MRT das Weichgewebe detektiert, wobei keine ionisierende Strahlung verwendet wird. Der große Vorteil der MRT gegenüber anderen bildgebenden Methoden besteht darin, dass es möglich ist, das Weichgewebe auf den Schnittbildern anhand verschiedener Kontraste darzustellen. Zusätzlich können MR-spezifische Parameter quantifiziert werden, die einen direkten Rückschluss auf die Struktur zulassen. Mit diesen Kennzahlen ist es möglich, Veränderungen im Weichgewebe analysieren. Das Ziel der Arbeit war es deshalb, die Eignung und mögliche Anwendungen der Magnetresonanzto-mographie (MRT) zur Analyse der Implantat-Gewebe-Wechselwirkungen zu erörtern. Für die Untersu-chungen wurde ein NMR-Spektrometer inklusive Imaging-Zubehör verwendet. Die Dissertationsarbeit beinhaltete sowohl die Untersuchung verschiedener Materialsysteme hinsichtlich ihrer Eignung für die MRT und deren Biokompatibilität, als auch die Analyse der knöchernen Einheilung ausgewählter Biomaterialien. Diese umfasste Aussagen zur Darstellbarkeit und Abgrenzbarkeit von Strukturen und beinhaltete auch quantitativ gewonnene Messparameter. Die Ergebnisse wurden stets im Vergleich mit der Histologie diskutiert. In der Arbeit konnte dargestellt werden, dass die Überprüfung der Eignung des zu untersuchenden Materials für die MRT vor der Analytik erfolgen muss. Es wurde demonstriert, dass Metalle erheblich mit dem MR-System wechselwirken können, was in der Konsequenz zu drastischen Störungen der Bildqualität führt. Diese Effekte waren stark von den ausgewählten Messparametern abhängig. Als ein MRT-geeignetes Verbundmaterial wurde Titan-beschichtetes Polyetheretherketon (PEEK/Ti) vorgeschlagen. Die Beschichtung mit Titan führte zu einer signifikant verbesserten Biokompatibilität des Kunststoffes. Die erfolgreiche Analyse der knöchernen Einheilung mit der Magnetresonanztomographie wurde im Rahmen von zwei tierexperimentellen Studien an verschiedenen Biomaterialien gezeigt (die Analyse erfolg-te ex vivo). Die Untersuchung der knöchernen Integration eines Zahnimplantates aus PEEK/Ti hatte das Ziel, die Darstellbarkeit des Implantates und knöcherner Strukturen mit der Magnetresonanztomographie zu evaluieren. Außerdem wurde ebenfalls gezeigt, dass es anhand der MRT-Schnittbilder möglich ist, quantitative Messgrößen zur Beschreibung des Einheilprozesses zu gewinnen. Aufgrund der geringen Versuchstierzahl wurde jedoch eine breite Streuung der Messdaten festgestellt. Allerdings besitzt die Studie durch die Untersuchung eines Zahnimplantates aus Polyetheretherketon/Titan mit der MRT nicht nur Neuheitswert in der Biomaterialforschung, sondern schlägt gleichzeitig eine Brücke zur klinischen, dentalen Implantologie. Die Bewertung der Darstellbarkeit knöcherner Strukturen und der verwendeten (teils tissue-engineerten) Knochenersatzmaterialien mit MRT und Histologie und des klinischen Erfolges derselben bildeten einen Schwerpunkt der zweiten tierexperimentellen Studie (die Analyse erfolgte ex vivo). Es war möglich, mit beiden bildgebenden Verfahren zu zeigen, dass sich die verwendeten Knochenersatzmaterialien nicht für die vorgesehene Anwendung eigneten. Die Beurteilung der Übereinstimmung der quantitativ gewonnenen Parameter beider Analysenmethoden bildete den Abschluss der Arbeit. Es wurde festgestellt, dass zwischen den Messdaten stets ein syste-matischer Unterschied bestand. Nachweislich war dieser aber weniger das Resultat der ungleichen lateralen Auflösungen oder der unterschiedlichen Darstellbarkeit von Gewebestrukturen der beiden Verfahren, sondern konnte auf den Einfluss der Analyse verschiedener Schichtebenen und individueller Unterschiede bei der digitalen Quantifizierung der auswertenden Personen zurückgeführt werden. / Currently, histological techniques are used to analyse implant-tissue-interactions. However, these methods are destructive and do not allow for the investigation of living animals. Therefore, it is not possible to study the integration of biomaterials repeatedly with one animal, resulting in a large number of animals and an increase of biological variability. Non-invasive imaging techniques have gained interest in the field of biomaterials. Whereas Computed Tomography (CT) was often used to evaluate the osseous integration, the assessment using Magnetic Resonance Imaging (MRI) has not been established, yet. MRI is a non-invasive medical imaging method that detects soft tissue. In contrast to CT the method does not require individuals to be exposed to radiation. The most important benefit of MRI is the possibility to acquire different soft tissue contrasts in situ because the various tissues have different signal intensities on MR images that can be altered by using different experimental parameters. Furthermore, it is possible to gain MR-specific properties that allow conclusions to the tissue structure. Thus, the objective of the doctoral thesis has been to investigate the suitability of MRI for the use in biometerial research and to show potential areas of application. The examinations were performed using a laboratory NMR-spectrometer inclusive imaging accessory. The thesis included an evaluation of the MR compatibility of different materials and their biocompati-bility and an analysis of the ingrowth of chosen biomaterials into bone. For that, the detection and identification of tissue structures and biomaterials was investigated with both, MRI and histology. Additionally, quantitative parameters were acquired and their comparability was assessed. It was clearly demonstrated, that metals interacted with the MR system and provoked large image distortions. These effects were strongly dependent on experimental parameters chosen. Polyetheretherketone with titanium coating (PEEK/Ti) was investigated and has been found to be MR safe. Above all, it was demonstrated that the biocompatibility of the polymer was significantly enhanced by coating with titanium. Within two animal studies the successful analysis of the osseous healing of different biomaterials with MRI was presented. To demonstrate the visibility of bony structures and biomaterials a dental implant made of PEEK/Ti was analysed. The ability to measure quantitative data in analogy to histomorphometry was shown, ditto. A large variation of the values was detected due to the limited number of animals used for the pilot study. Evaluating the displayability of bone and (to some extent tissue engineered) bone substitutes and assessing the clinical success of these materials was one main focus of the second animal study. Both, MRI and histological analysis could undeniably illustrate that all of the bone substitutes were not suitable for the chosen application. The thesis was completed with the determination of the agreement of quantitative values from both analysing methods. It was concluded that all values gained from the animal study were significantly different. It was proven that the chosen slice position and the image interpretation with two evaluators had a larger share to disagreement than the different lateral resolution of MRI and histological images or the diverging displayability of bone and bone substitutes. By investigating a MR suitable dental PEEK implant the doctoral thesis fulfils the criteria of novelty in biomaterial research. Moreover, it forges links between preclinical research and dental implantology.

Les objectifs de ce travail sont d'identifier les mécanismes biologiques impliqués dans le déterminisme de la variabilité de la fonte lipidique à la cuisson du foie gras de canard, et de définir des marqueurs de la fonte. Pour répondre à ces objectifs, nous avons choisi de conduire une caractérisation du tissu hépatique, selon son comportement ultérieur à la cuisson, basée sur une approche intégrée combinant de la biochimie, de la protéomique et de l'histologie. D'une part, l'expression différentielle des protéines hépatiques à l'abattage des animaux et au cours de la réfrigération, semble indiquer que le niveau de fonte pourrait être relié à des stades de développement de stéatose différents. Les animaux du groupe ‘Fonte faible' se distinguent de ceux du groupe ‘Fonte élevée' par un ‘profil d'accrétion' avec la surexpression de protéines du métabolisme énergétique par exemple, indiquant des mécanismes de synthèse et d'accumulation de lipides. A l'inverse, les animaux du groupe ‘Fonte élevée' présentent la surexpression de protéines de réponse au stress, ce qui pourrait indiquer un stade de stéatose plus avancé. Au cours de la réfrigération, la diminution globale de l'expression des protéines semble plus marquée dans le groupe ‘Fonte faible'. Dans le groupe ‘Fonte élevée', la surexpression de protéines du cytosquelette après réfrigération suggère un niveau de protéolyse plus important. D'autre part, les observations histologiques montrent des modifications de la morphologie des gouttelettes lipidiques dans le foie gras cru et au cours de la cuisson. Il semble que la fonte soit d'autant plus importante quand des fusions de gouttelettes lipidiques surviennent dans le produit cru. De plus, lors de la cuisson, les observations sur foies gras du groupe ‘Fonte élevée' révèlent une densification de la matrice non lipidique plus importante. Ces changements morphologiques et structuraux pourraient correspondre à un tissu plus fragile et donc plus sensible à la fonte lipidique. L'ensemble des résultats acquis dans ce projet permet de formuler une hypothèse sur le déterminisme biologique de la fonte lipidique même si certains mécanismes identifiés restent à confirmer. De plus, la relation entre l'aptitude à la stéatose et la qualité technologique du foie gras est une piste à explorer afin de mieux comprendre la variabilité de la fonte lipidique à la cuisson observée lors de la cuisson du foie gras de canard. / This work aims to identify the biological mechanisms involved in the determinism of variability of fat loss during cooking of duck ‘foie gras'. To achieve this objective, we carried out a characterization of liver tissue, according to its later behaviour during cooking, and based on an integrated approach combining biochemistry, proteomic and histology. On the one hand, the differential expressions of proteins early post mortem and during chilling indicate a different state of steatosis between the low and high fat loss groups. Livers with low fat loss during cooking were still in anabolic processes with regards to energy metabolism and protein synthesis, whereas livers with high fat loss during cooking developed cell protection mechanisms. The overall expression of proteins in the low ionic strength fraction was lower after chilling which revealed a down regulating effect of chilling on biological processes. In the high ionic strength fraction, the results showed an over expression after chilling of proteins from cytoskeleton and their associated proteins. This suggests that the variability of technological yield observed in processing plants could be explained by different state of ageing of fatty livers during chilling, most likely associated to different proteolytic pattern. On the other hand, the histological observations showed that, in raw livers, the lipid droplets were nearly spherical while after cooking, they were larger and lost their spherical shape. We also observed a decrease in the number of droplets after cooking, probably due to droplet fusion caused by the heat treatment. Fat loss during cooking was higher when there was more fusion of lipid droplets before cooking. Furthermore, it seemed that the effect of cooking on liver tissue was different between the two fat loss groups. These morphological modifications could mark a fragility of the tissue associated with a higher fat loss during cooking. All the results acquired in this work allowed us to draw a hypothesis on the biological determinism of cooking losses eventhough some of the identified mechanisms still need to be confirmed. The relationship between the potential to develop steatosis and the technological quality of ‘foie gras' deserves further studies in order to better understand the variability in fat loss during cooking observed in processing plants.

La fibrillation atriale (FA) est l’arythmie cardiaque la plus couramment rencontrée en pratique clinique. Sa pathophysiologie étant encore mal connue, elle est difficile à traiter. Plusieurs paramètres ont été décrits comme impliqués dans l’initiation de la fibrillation atriale ; cependant, les mécanismes précis d’initiation de la fibrillation atriale ne sont pas élucidés. Dans cette étude, des approches histologiques, biochimiques, transcriptomiques et génétiques seront abordées afin d’identifier les substrats intervenant dans l’initiation de la fibrillation atriale humaine. Ainsi, il a été mis en évidence des cellules interstitielles de type Cajal au sein des manchons myocardiques des veines pulmonaires pouvant être à l’origine des foyers ectopiques, une possible origine embryonnaire précoce via l’absence d’expression du gène pitx2 chez les patients en fibrillation atriale, une surexpression des voies du système nerveux autonome à la fois adrénergique et cholinergique, une modification du flux potassique du courant IKs via une intervention des protéines régulatrices KCNE et de protéines du cytosquelette musculaire. De plus, une des complications de la fibrillation atriale est la survenue d’accidents vasculaires cérébraux ; il a été montré dans cette étude une surexpression au niveau de l’oreillette gauche du facteur Von Willebrand chez les patients en fibrillation atriale ainsi qu’une augmentation du VEGF sérique dans la forme paroxystique de la fibrillation atriale. Ces nouvelles données permettent d’accroître les connaissances de la fibrillation atriale et d’envisager par la suite la possibilité de nouvelles stratégies thérapeutiques plus efficaces. / Atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmia encountered in clinical practice. As its pathophysiology is still poorly understood, it is difficult to treat. Several parameters have been described as involved in the initiation of atrial fibrillation, but the precise mechanisms of initiation of atrial fibrillation are not understood. In this study, histological, biochemical, genetic and transcriptomic approaches have been performed in order to identify the substrates involved in the initiation of human atrial fibrillation. Thus, it has been demonstrated presence of interstitial cells Cajal-like in myocardial sleeves of pulmonary veins that may be the cause of ectopic foci, a possible early embryonic origin through lack of expression of the pitx2 gene in atrial fibrillation patients, overexpression of the autonomic nervous system to both adrenergic and cholinergic pathways, a change in the flow of potassium current IKs through intervention of KCNE regulatory proteins and cytoskeletal muscle protein. In addition, a complication of atrial fibrillation is the occurrence of stroke. It has been shown at left atrial level an overexpression of Von Willebrand factor in patients with atrial fibrillation and an increase of serological VEGF in paroxysmal subtype of atrial fibrillation. These new data allow completing the knowledge on atrial fibrillation and subsequently considering the possibility of new therapeutic strategies that could be more effective.