Ce travail de thèse concerne le développement de sources femtoseconde de forte puissance moyenne ou de forte énergie avec des matériaux pompés par diodes laser, dopés à l'ytterbium. Plus particulièrement au cours de cette thèse deux types de matrices ont été utilisés, le CALGO (CaGdAlO4) et les fluorures, possédant le potentiel de générer des impulsions courtes (100aine de femtoseconde). Les caractéristiques spectroscopiques et thermiques du CALGO dopés à l'ytterbium permettent d'envisager le développement d'oscillateur femtoseconde court de forte puissance moyenne. Dans ce contexte, la technologie des disques minces permet d'obtenir avec d'autres matrices, des résultats très intéressants. C'est pourquoi durant cette thèse le choix de maitriser cette nouvelle technologie, avec l'utilisation de ce cristal, a été fait. Dans ce cadre, des résultats très prometteurs ont été obtenus. L'oscillateur femtoseconde Yb :CALGO de plus forte puissance moyenne a en effet été développé (28 W), pour une énergie non négligeable, supérieure au µJ et une durée d'impulsions de 300 fs. Des améliorations sont à prévoir avec l'utilisation de nouveaux cristaux plus dopés et plus fins, mais d'hors et déjà les résultats obtenus sont au niveau de l'état de l'art des oscillateurs femtoseconde de forte puissance moyenne.Le cristal de CaF2 quant à lui, possède un grand intérêt pour le développement d'amplificateurs énergétiques courts, puisqu'il a la capacité de stocker beaucoup d'énergie. Deux types d'amplificateurs ont alors été développés, avec des objectifs bien différents. Le premier permet d'obtenir un fort gain (~106), avec une énergie extraite proche du mJ (amplificateur régénératif), alors que le second a pour but d'extraire le maximum d'énergie (amplificateur multipassage), dans notre cas jusqu'à 160 mJ, avec un gain plus faible (~10).Le potentiel de ces matériaux pour la génération d'impulsions courtes et/ou de forte puissance moyenne a alors été démontré.

Einleitung: Die Implantation kryokonservierter allogener Aortenklappen stellt heutzutage eine effektive operative Technik dar, um in schweren Fällen einer floriden Aortenklappenendokarditis exzellente postoperative Ergebnisse zu erzielen. Diese Studie demonstriert die Langzeitergebnisse im Deutschen Herzzentrum Berlin über einen Zeitraum von 17 Jahren. Material und Methoden: Zwischen dem 1.Januar 1987 und 31.Dezember 2003 wurden bei 203 Patienten mit florider Aortenklappenendokarditis kryokonservierte Aortenklappenallografts implantiert (in subkoronarer Implantationstechnik n=107 und durch totalen Aortenwurzelersatz n=96). Das mittlere Alter der Patienten betrug 51,3 Jahre (2-82 Jahre). Darunter waren 42 Frauen und 161 Männer. 161 Patienten zeigten präoperativ eine anuläre Aortenwurzelabszeßbildung. Ergebnisse: Die 30-Tage-Mortalität (mit Anulusabszeß) betrug insgesamt 21,1% (23,6%): bei nativer Aortenklappenendokarditis 14,9% (17,5%) und bei Prothesen-endokarditis 29,2% (29,6%). Nach 17 Jahren waren 70,4+3,6% und 78,6+6,3% (p=0,24) der Patienten mit und ohne präoperativem Anulusabszeß am Leben. Bei 12 Patienten mit Anulusabszeß trat eine Allograft-Re-Infektion auf, die aktualisierte Freiheit von Reinfektion betrug 91,6+2,4% nach 17 Jahren. Insgesamt wurden 37 Patienten reoperiert, die aktualisierte Freiheit von Reoperation betrug 75,0+3,7% nach 17 Jahren. Die aktualisierte Freiheit von Explantation der Allografts wegen Strukturalteration betrug bei den Patienten mit Anulusabszeß nach 17 Jahren 96,0+2,0%. Thrombembolische Ereignisse traten nicht auf. Die Univarianzanalyse identifizierte die Allograft-Re-Infektion (p=0,0001) und zu klein bemessene Allografts (p=0,001) als Risikofaktoren für eine Reoperation sowohl bei nativer als auch Prothesenendokarditis. Schlußfolgerung: Aortenklappenallografts zeigen bei florider Aortenklappenendokarditis mit Anulusabszeß exzellente Langzeitresultate. Die 30-Tage–Mortalität wird hinsichtlich der Schwere der Erkrankung akzeptiert und Re-Infektionen sind selten. Zu klein bemessene Allografts und Re-Infektionen sind Risikofaktoren für Reoperationen. / Objective: Cryopreserved aortic valve homografts have become an accepted valve substitute in acute aortic valve endocarditis, but long-term studies of valve function are largely unavailable. This survey represents our observations over a period of 17 years. Material and methods: Between February 9, 1987 and October 30, 2003, 203 patients with infective aortic valve endocarditis underwent allograft replacement of the aortic valve (free-hand subcoronary technique, n=107 and root replacement, n=96). The patients’ age ranged between 2 and 82 years with a mean age of 51.3 years. The survey included 42 females and 161 males. 161 had infected aortic root with ring abscesses. Results: The hospital mortality of patients with native and prosthetic endocarditis complicated by periannular abscess was 14.9% (17.5%) and 29.2 % (29.6%) respectively making an overall hospital mortality of 21.2% (23.6%). 17 years patient survival in patients with and without periannular abscess was 70.4+3.6% and 78.6+6.3% (p=0,24) respectively. There were 12 events of recurrent endocarditis in patients with periannular abscess, giving an actuarial freedom of 91.6+2.4% at 17 years. Reoperation was performed in 37 patients for a variety of reasons, and overall freedom from reoperation was 75.0+3.7% at 17 years. Freedom from explantation for structural valve deterioration was 96.0+2.0% at 17 years for patients with periannular abcess. No thrombembolic event was evident. Univariable analysis identified recurrent endocarditis (p=0.0001) and undersized allograft (p=0.001) as risk factors for reoperation for both native and prosthetic aortic valve endocarditis. No risk factors for hospital mortality were found. Conclusion: Aortic allograft offers an excellent long-term clinical result in patients with infective aortic valve endocarditis with associated periannular abscess. Operative mortality is acceptable based on the severity of aortic pathology, with low evidence of recurrent endocarditis and no thrombembolic events. Undersized allograft and recurrent infection are risk factors for reoperation.

Anfang der 90er Jahre entwickelten sich neue pharmakologische Behandlungsstrategien des akuten Myokardinfarktes durch GP IIb/IIIa- Rezeptorantagonisten. Der optimale Zeitpunkt der Administration und die Wahl des Therapieregimes ist Diskussionsstoff. Ziel dieses Konzeptes ist es, mit der Verlagerung des Therapiebeginns in die Prähospitalphase die Zeit bis zur Reperfusion des Infarktareals zu minimieren. Die Schaffung einer Hotline zum Kardiologen bietet dem Notarzt fachlichen Rat. Bestehen keine logistischen Hindernisse innerhalb von 60 Minuten wird eine Herzkatheteruntersuchung, bei Überschreiten wird die Kombinationslysetherapie mit interventioneller Versorgung des Infarktgefäßes binnen 24 Stunden durchgeführt. Ziel der Datenanalyse war nachzuweisen, ob die Sterblichkeit von bis zu 15% im Vergleich zu Registerstudien gleicher Konzeption niedriger und die Krankenhausverweildauer von 12 Tagen kürzer ist. Im Erfassungszeitraum wurden 347 Patienten, davon 254 Männer (73%) und 93 Frauen (27%) behandelt. Das Alter im Median betrug 62 Jahre. 57 (16%) Patienten wurden prähospital lysiert, 81 (20%) inhospital. 218 (63%) wurden mittels primärer interventioneller Therapie behandelt. Die Aufenthaltsdauer im Krankenhaus aller Patienten betrug 6 Tage. Der Aufenthalt im Median auf der Intensivstation betrug in der Gruppe der lysierten Patienten 1,0 Tage (prähospital 0,8 vs inhospital 1,3 Tage), in der primären Herzkathetergruppe 0,9 Tage. 8 MACE traten auf. Die Kankenhausmortalität betrug 6,3 %, in der Gruppe der mittels Lyse behandelten Patienten 9,3% (prähospital 12,3%, inhospital 6,9%) und in der primär interventionell versorgten Gruppe 4,6%. Die Mortalität der initial hämodynamisch stabilen Patienten lag unter 3%. Die 180 Tage Mortalität betrug gesamt 10,8%, in der Lyse Gruppe 11,7% (prähospital 14,0% vs. inhospital 9,9%) und 9,2% in der interventionell behandelten Gruppe. Zu keinem Zeitpunkt bestanden signifikante Unterschiede. Die aggressive Therapie des akuten Myokardinfarkts beinhaltet diesen Daten zufolge kein Risiko für die Patienten und zeigt im Vergleich zu Registerstudien ähnlicher Konzeption eine niedrigere Krankenhaussterblichkeit und eine kürzere Krankenhausverweildauer. Diese Arbeit ist der Erinnerung an meinem geschätzten Freund und Kollegen Oberarzt Dr. med. Torsten Thieme gewidmet, der viel zu früh verstorben ist. / In the early 90’s a new class of agents blocking the GPIIb/IIIa-receptors on the platelet surface was developed capable of speeding up pharmacological reopening of infarct related arteries. The optimal time of administration remains subject of discussion. Despite these advantages hospital mortality in great registries is still more than 15% and hospital stay 12 days. By January 1st, 1999 a hotline between ambulance car and the interventional cardiologist was instituted. In each case management with either immediate PCI under GPIIb/IIIa-inhibition or half dose thrombolytics and full dose GPIIb/IIIa-inhibitors, if possible, started out of hospital. The approach was to see if the mortality was lower and the hospital stay shorter than in comparable registries. During September 1999 – December 2001 347 patients aged 26 to 92 years (60 plus minus 13) were treated. Median age was 62 years. There were 93 female (27%) and 254 male patients (73%). 57 (16%) patients received out of hospital thrombolysis, 81 (20%) were treated inhospital and 218 (63%) patients underwent primary cardiac catheterization. Overall inhospital median stay was 6.0 days. The median ICU-time for all thrombolysed patient was 1,0 days (prehospital 0,8 vs inhospital 1,3 days) and in the interventionally treated group 0,9 days. In all patients .8 MACE events occurred. Overall hospital mortality was 6,3 %, in the group of thrombolysed patients 9,3% (prehospital 12,3%, inhospital 6,9%). Shock excluded mortality was below 3%. 346/347 patients reached 180 days of follow-up. 180 days mortality overall was 10,8%, for the thrombolysed group 11,7% (prehospital 14,0% vs. inhospital 9,9%) and 9,2% in the interventionally treated group. There was no statistical significant difference. The time optimized individualized treatment assignment to pharmacological therapy followed by routine facilitated PCI within 24 hours is an approach that is more aggressive than currently recommended in the guidelines, but seems to offer further improvements of outcome with no further riscs for patients with AMI in comparison to other registries. This work is published in memory of my beloved friend and colleague Torsten Thieme, MD, who died much to young.

Ziel der Untersuchung war die Ermittlung der Prävalenz schlafbezogener Atmungsstörungen (SBAS) in einer Gruppe von Herzschrittmacherpatienten. Durch Gegenüberstellung mit der in der Literatur angegebenen Prävalenz SBAS in vergleichbaren Patientengruppen ohne Herzschrittmacher sollte eine Aussage über einen möglichen Zusammenhang zwischen SBAS und schrittmacherbedürftigen Herzrhythmusstörungen getroffen werden. Dieser Zusammenhang könnte indirekt über die bekannte Koinzidenz zwischen SBAS und arterieller Hypertonie bzw. KHK bestehen. Es wurden 192 Patienten (100 Männer, 92 Frauen) der Rhythmussprechstunde des Universitätsklinikums Charité in Berlin mit einem Durchschnittsalter von 62,2 +/- 12,2 Jahren ambulant für eine Nacht untersucht. Zum Einsatz kam das tragbare Schlafapnoe-Monitoring-Gerät MESAM IV. Schlafbezogene Atmungsstörungen lagen dann vor, wenn der respiratorische Gesamtindex (RDI = respiratory disturbance index) als Summe der Apnoen und Hypopnoen pro Stunde Schlaf größer oder gleich 10 war. Anhand des RDI erfolgte eine Einteilung der Patienten in Diagnosegruppen: Gruppe A (RDI < 5, kein Vorliegen SBAS), Gruppe B (RDI >= 5 und < 10, Grenzbefund) und Gruppe C (RDI >= 10, Vorliegen SBAS). Ergebnisse (Gesamtkollektiv / Männer / Frauen): Gruppe A: 100 / 44 / 56 Patienten (52,1 / 44,0 / 60,9 %) Gruppe B: 30 / 16 / 14 Patienten (15,6 / 16,0 / 15,2 %) Gruppe C: 62 / 40 / 22 Patienten (32,3 / 40,0 / 23,9 %). Signifikant häufiger wurden SBAS (Gruppe C) bei Männern als bei Frauen nachgewiesen. Ebenso liegen das Durchschnittsalter (Gruppe A: 58,5 +/- 14,5 Jahre, Gruppe C 67,3 +/- 6,8 Jahre) sowie der durchschnittliche Body-Mass-Index (Gruppe A: 24,8 +/- 3,4 kg/m2, Gruppe C 27,1 +/- 3,3 kg/m2) bei Patienten mit SBAS signifikant höher als bei Patienten ohne SBAS. Patienten mit unterschiedlichen, der Schrittmacherimplantation zugrundeliegenden, Herzerkrankungen (z. B. Sick-Sinus-Syndrom, AV-Block, Bradyarrhythmia absoluta) wiesen keine signifikanten Differenzen in der Häufigkeit SBAS auf. Gleichermaßen konnte das Vorliegen zusätzlicher kardiovaskulärer Erkrankungen und Risikofaktoren (z. B. KHK, arterielle Hypertonie, Rauchen) nicht als Einflußfaktor für das gehäufte Auftreten SBAS nachgewiesen werden. Angaben zur Prävalenz SBAS in der Literatur schwanken für die entsprechende Altersgruppe von Patienten ohne Herzschrittmacher zwischen 24 % und 73 %. Die für die Herzschrittmacherpatienten ermittelte Prävalenz der SBAS mit 32,3 % liegt innerhalb dieser großen Spannbreite. Die Untersuchungsergebnisse ergaben daher keinen Zusammenhang zwischen SBAS und schrittmacherbedürftigen Herzrhythmusstörungen. Auch konnte kein Unterschied im Auftreten SBAS in Abhängigkeit von der Art der Herzrhythmusstörung nachgewiesen werden. Weiterführende Untersuchungen (z. B. in Form einer Fall-Kontroll-Studie) erscheinen notwendig. / The study was aimed to determine prevalence of sleep-related respiratory disturbances (SRRD) in a group of pacemaker patients. It was investigated if SRRD are more prevalent in pacemaker patients compared to corresponding patients without pacemaker. This question was raised in background of the wellknown coincidence of SRRD and arterial hypertension respectively coronary heart disease. References about the prevalence of SRRD in corresponding elderly people served as standard of comparison. 192 hospital outpatients (100 men and 92 women) from rhythmological ambulance of university hospital "Charité" in Berlin were randomly selected and examined for one night by means of MESAM IV device, a Non-laboratory-monitoring-system". The mean age of these patients was 62,2 +/- 12,2 years. A respiratory disturbance index (RDI; the sum of apneas and hypopneas per hour of sleep) equal or greater than 10 was laid down for the existence of SRRD. The RDI built the basis for dividing the patients into three groups: Group A (RDI < 5, no SRRD), Group B (RDI >= 5 and < 10, borderline SRRD) an Group C (RDI >= 10, SRRD). Results (all patients / men / women): Group A: 100 / 44 / 56 patients (52,1 / 44,0 / 60,9 %) Group B: 30 / 16 / 14 patients (15,6 / 16,0 / 15,2 %) Group C: 62 / 40 / 22 patients (32,3 / 40,0 / 23,9 %). Significant differences occured in the frequency of SRRD (Group C) between men and women. Apart from that the mean age (Group A: 58,5 +/- 14,5 years, Group C: 67,3 +/- 6,8 years) as well as the Body-Mass-Index (Group A: 24,8 +/- 3,4 kg/m2, Group C: 27,1 +/. 3,3 kg/m2) were significantly higher in patients with SRRD than in patients without SRRD. No significant differences in the frequency of SRRD could be demonstrated in dependence on underlying rhythm disturbances (e. g. Sick-Sinus-Syndrom, atrioventricular block, Bradyarrhythmia absoluta). In the same manner no evidences regarding significant influences of additionally existing cardiovascular diseases or risk factors (e. g. coronary heart disease, arterial hypertension, smoking) on the appearance of SRRD were shown. References about the prevalence of SRRD in corresponding elderly people without pacemaker vary from 24 % to 73 %. The prevalence of SRRD in pacemaker patients (32,3 %) fits right in the frame of this great variety. A more frequent appearance of SRRD in patients with pacemaker than in patients without could not be proved. Equally, the underlying rhythm disturbance has apparently no correlation to SRRD. Extended studies are necessary.

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.

Tumoren entwickeln während einer Chemotherapie häufig Resistenzen gegen strukturell und funktionell unabhängige Zytostatika - ein Phänomen, das als Multidrug-Resistenz (MDR) bezeichnet wird und die Hauptursache für das Scheitern einer Chemotherapie ist. Die klassische MDR ist mit einer Überexpression des ABC-Transporters MDR1/P-gp assoziiert. Der vorliegende gentherapeutische Ansatz beinhaltet eine selektiv gegen MDR1/P-gp gerichtete und vor allem effiziente Strategie zur Überwindung des MDR-Phänotyps humaner Tumorzellen. Basierend auf der Integration verschiedener anti-MDR1 shRNA Expressionskassetten in adenovirale Gentherapievektoren, konnte mit Hilfe der RNA-Interferenz Technologie (RNAi) die MDR1/P-gp Expression selektiv inhibiert werden. Mittels des hoch effizienten Adenovirus Ad5U6/MDR-C wurde die MDR1 mRNA- sowie Protein-Expression soweit reprimiert, dass eine vollständige Aufhebung der biologischen Aktivität der Effluxpumpe MDR1/P-gp und eine Reversion des Resistenz Phänotyps gegenüber den typischen MDR1/P-g-Substraten Daunorubicin (87 % in EPP85-181RDB bzw. 66 % in EPG85-257RDB) sowie Vincristin (96 % bzw. 82 %) resultierte. Zudem wurde gezeigt, dass E1-deletierte und damit replikationsinkompetente Adenoviren in multidrug-resistenten Tumorzellen replizieren können. Damit wirkt Ad5U6/MDR-C in MDR-Tumorzellen onkolytisch. Zwar konnte die Adenovirusreplikation mit dem DNA-Synthese-Hemmer Hydroxyurea (HU) zu 94 % inhibiert werden, die anti-MDR1 Effizienz von Ad5U6/MDR-C wurde dennoch erhöht (+5 % in HeLaRDB, +12 % in EPG85-257RDB), was für eine erfolgreiche und niedrig dosierte Ad-Gentherapie multidrug-resistenter Tumoren in Kombination mit HU ausgenutzt werden kann. Außerdem wurde der entscheidende Einfluss des regulatorischen Proteins YB-1 auf die selektive Replikation von Ad5U6/MDR-C in MDR1/P-gp überexprimierenden Tumorzellen gezeigt. Eine 90 %ige Inhibition von YB-1 bedingt eine Hemmung der Adenovirusreplikation um 70 % und damit eine verringerte Effizienz der RNAi-vermittelten Inhibition von MDR1/P-gp um 40 %. Mit diesem gentherapeutischen Ansatz können die Effekte der YB-1-abhängigen und der die Zelllyse bedingenden Adenovirusreplikation sowie der anti-MDR1 shRNA vermittelten Chemosensitivierung kombiniert und zu einer verbesserten Eliminierung von MDR-Tumorzellen führen. / Simultaneous resistance of cancer cells to multiple cytotoxic drugs, multidrug resistance (MDR), is the major limitation to the successful chemotherapeutic treatment of disseminated neoplasms. The ‘classical’ MDR phenotype is conferred by MDR1/P-glycoprotein (MDR1/P-gp) that is expressed in almost 50% of human cancers. Recent developments in the use of small interfering RNAs for specific inhibition of gene expression have highlighted their potential use as therapeutic agents. DNA cassettes encoding RNA polymerase III promoter-driven siRNA-like short hairpin RNAs (shRNAs) allow long-term expression of therapeutic RNAs in targeted cells. A variety of viral vectors have been used to deliver such cassettes to mammalian cells. In this study, the construction of different adenoviruses for anti- MDR1/P-gp shRNA delivery in different human multidrug-resistant cancer cells was investigated. It could be demonstrated that MDR1/P-gp mRNA and protein expression could be completely inhibited by adenoviral delivery of anti-MDR1/P-gp shRNAs. This down regulation in mRNA and protein expression was accompanied by a complete inhibition of the pump activity of MDR1/P-gp and a reversal of the multidrug-resistant phenotype. Moreover, it could be demonstrated that MDR-tumour cells facilitate adenoviral replication of originally E1- and E3-deleted and thus replication deficient adenoviral vectors through stable relocation of the fundamental regulatory factor YB-1 to the nucleus. To analyse the impact of YB-1 on adenoviral replication, two specific in vitro MDR models were used which stably trigger YB-1 posttranscriptional gene-silencing via the RNA interference (RNAi) pathway, i.e. the MDR cell line EPG85-257RDB well as its drug-sensitive counterpart EPG85-257P. The YB-1 gene-silencing effects of 90 % were accompanied by a reduction of adenoviral gene expression of 70 %. In conclusion, the data demonstrate that an highly efficient adenoviral delivery of shRNAs can chemosensitise human cancer cells and that YB-1 is involved in the regulation of adenoviral gene expression of originally replication deficient Ad-vectors in MDR cancer cells.

Die Therapie des häufigsten primären Hirntumors bei Erwachsenen, des Glioblastoms, gestaltet sich aufgrund der relativen Resistenz gegen Bestrahlung und Zytostatika schwierig und resultiert in einer äußerst schlechten Prognose. Ziel dieser Arbeit war die Identifikation von zellulären Faktoren, die bei einer Behandlung mit dem neuartigen onkolytischen Virus Ad5-Delo3RGD (ΔE1A-13S, ΔE19K, ΔE3, zusätzliches RGD-Motiv) eine Bedeutung hinsichtlich des Ansprechens auf die Therapie haben. Dazu erfolgte nach der Transduktion von Gliomzellen mit adenoviralen Vektoren, mit unterschiedlichem E1A-Status, eine Analyse der Modulation der globalen Genexpression. Die E1A-Deletante, Ad5-Ad312, war replikationsinkompetent in Gliomzellen und hatte infolgedessen nur einen marginalen Einfluss auf Genebene und keine biologischen Effekte auf Proteinebene. Das Wildtypvirus (Ad5-wt) mit intakter und das onkolytische Virus (Ad5-Delo3RGD) mit mutierter E1A-Region induzierten eine starke Modifikation der zellulären Genexpression in Gliomzellen. Die Transduktion der Gliomzellen mit Wildtypvirus bzw. onkolytischen Virus resultierte in einer bis zu 60 %-igen Hemmung der Sekretion des Angiogenesefaktors VEGF. Fernerhin konnte in Glioblastomzellen gezeigt werden, dass Ad5-wt und Ad5-Delo3RGD eine 50 bis 60 %-ige Inhibition der Sekretion von TGF-β2, sowie eine bis zu 65 %-ige Hemmung der Transkriptionsaktivität des TGF-β-Signalwegs induzierten. Damit reprimieren besagte Viren zelluläre Faktoren, deren Expression im Gliom mit einer schlechten Prognose korreliert ist. Aufgrund dieser Daten konnte für maligne Gliome ein Modell von Ad5-Delo3RGD-Therapie relevanten zellulären Faktoren entwickelt werden, welches den Zusammenhang zwischen TGF-β2, VEGF bzw. MIR-181 und der Virotherapie verdeutlicht. Mit Hilfe dieses Modells steigt das Verständnis um die antineoplastische Aktivität des onkolytischen Virus, und ermöglicht damit eine Verbesserung der Ad5-Delo3RGD-basierten Therapie. / Glioblastoma is the most common type of brain tumor among adults. The therapy is very difficult, due to its relative resistance to radiation and zytostatica, and often results in fatal prognosis. The main objective of this thesis was the identification of cellular factors associated with therapy response to adenoviral treatment using the newly developed oncolytic virus Ad5-Delo3RGD. Therefore, after viral transduction of glioma cells with adenoviral vectors, using E1A-wildtype and -mutant viruses, an analysis of the modulation of mRNA expression profiles was conducted. The E1A deletion mutant Ad5-Ad312 was replication-deficient in glioma cells and therefore had only marginal influence of host gene transcription level and no biological effect on protein level. Both, wildtype adenovirus type 5 (Ad5-wt), with intact E1A, and oncolytic virus (Ad5-Delo3RGD), with mutated E1A, induced strong modifications of gene expression profiles in glioma cells. The transduction of glioma cells with wildtype or oncolytic virus resulted in a 60 % reduced secretion of the angionesis factor Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). In addition it was shown that Ad5-wt and Ad5-Delo3RGD induced a reduced secretion of TGF-ß2 by 50 to 60 % and a repression of the SMAD2/SMAD3/SMAD4-specific transcription activity up to 65 %. Thus the viruses inhibit cellular factors, which expression is corelated to a weak prognosis. Based on this data a new model for malign glioma was developed, which illustrates the relationship between virotherapy and the cellular factors TGF-β2, VEGF and MIR-181, which are associated with treatment response to Ad5-Delo3RGD-based therapy. The model helps to understand the basic antineoplastic activity of the oncolytic virus and therefore should help to improve Ad5-Delo3RGD-based therapy.

Fiber amplifiers with high power and high pulse energy are strongly in demand for both scientific research and industrial applications. Ytterbium-doped fiber has been an outstanding choice for its broad-gain bandwidth and excellent power conversion efficiencies. In this dissertation, we introduced a compact high power high pulsed energy laser system with chirally coupled core (3C) Yb-doped fibers as the gain media. Traditional standard fibers and photonic crystal fibers are not suitable for compact high power high pulse energy laser systems because of poor higher order modes (HOMs) management and complicated air-hole structure. Newly invented 3C silica fibers solve these problems. A helical side-core around the Yb-doped central core extracts the HOMs from the central core. By adjusting this chirally structure, the core of the 3C fiber can be enlarged and the transverse mode of the fiber can be single mode at certain wavelengths. To simulate the amplification process with high power high pulse energy better, a new modeling method based on a combination of the rate equations and the nonlinear Schrödinger equations is invented. The gain was calculated from rate equations and the pulse evolution was analyzed using nonlinear Schrödinger equation. The simulation provided a good guidance for building compact high power high pulse energy laser systems. To achieve high power and high pulse energy, the system is designed as a two-stage structure. The laser

Kombinierte Ventilations- und Inhalationsszintigraphie Während konventionelle Lungenfunktionsparameter zur Bestimmung ventilatorisch und atemmechanisch bedingten Verteilungsstörungen nur eine funktionelle Beurteilung erlauben, ermöglichen die Methoden der Ventilations- und Inhalationsszintigraphie eine regional funktionelle Zuordnung. Bei obstruktiven Lungenerkrankungen kann durch den Einsatz von Aerosolen gezielt eine Verteilungsstörung nachgewiesen werden, die um so ausgeprägter ist, je weniger sich im Szintigramm (regional) die Lungenperipherie darstellen läßt. Mit einer gleichzeitig durchgeführten Xenon-133-Ventilation kann differenziert werden, ob es sich um eine obstruktionsbedingte Minderbelüftung handelt ( Ventilations-Inhalations-Mismatch), oder ob die Belüftung bestimmter Lungenareale funktionell ausgefallen ist ( Ventilations-Inhalations-Match). Ziel unserer Untersuchung war es herauszufinden, in welcher Beziehung die regionale Darstellung der Ventilations-Inhalations-Konstellationen zu konventionellen Inhomogenitätsparametern der Lungenfunktion bei Patienten mit COPD steht und inwieweit Informationen über die Lungenfunktion hinaus erlangt werden können. Patienten: Wir untersuchten 32 Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenkrankheit (COPD) im Alter zwischen 17 und 68 Jahren. Die Untersuchung der Patienten wurde in einem möglichst beschwerdefreien Intervall unter klinischer Fragestellung durchgeführt. Methodik: Die Patienten wurden mittels folgender Methoden untersucht:1. Lungenfunktionsdiagnostik: Fluß-Volumen-Kurve, Bodyplethysmographie, FRC-Rebreathing, Diffusionsmessung und Impulsoszillometrie. 2. Szintigraphische Untersuchung: Alle Patienten wurden zur Darstellung der belüfteten Lungenabschnitte einer Xenon-133-Ventilationsszintigraphie und im Anschluß daran einer Technetium-99m-DTPA-Inhalationsszintigraphie unterzogen. Xenon-133 wurde im single-breath Verfahren mit 10 Sekunden Atemanhaltezeit verabreicht. Die Inhalation von Technetium markierten Aerosolpartikeln erfolgte mittels eines Verneblersystems. Die Patienten atmeten das Aerosol 7 Minuten langsam und ruhig ein. Die quantitative Auswertung erfolgte mittels interessierender Regionen (ROI) und eines Scores. Statische Szintigramme wurden nach einem Score in 4 Gruppen entsprechen verschiedener Ventilations-Inhalations-Konstellationstypen ( Mismatch, Match) eingeteilt. Ergebnisse: Bei Patienten mit COPD wurden nuklearmedizinisch 3 Schweregrade von Ventilationsstörungen unterschieden: geringgradiges Ventilations-Inhalations-Mismatch, ausgeprägtes Ventilations-Inhalations-Match, pathologisches Ventilations-Inhalations-Match. Im Vergleich der Schweregradeinteilung der Verteilungsstörungen durch Methoden der konventionellen Lungenfunktionsdiagnostik und der Nuklearmedizin ergibt sich eine hochsignifikante Korrelation. Von den 22 Patienten, die pathologische Lungenfunktionswerte aufwiesen, ergaben sich auch zu 95 % Veränderungen in der Szintigraphie, währenddessen zeigten von den 28 Patienten mit pathologischer nuklearmedizinischer Bewertung nur 75% pathologische Inhomogenitätsparameter. Die Methode der Ventilations- und Inhalationsszintigraphie erwies sich somit als sensitiver. / Combination of ventilation and inhalation scintigraphy While conventional parameters to determine the ventilatory and respiratory-mechanical distribution disturbances allow a functional assessment only, the methods of ventilation and inhalation scintigraphy enable a regional functional categorization. With obstructive pulmonary diseases, a disturbance of distribution can be traced with the help of aerosols, the disturbance of distribution being the more severe the less the regional periphery of the lung can be imaged in the scintigram. A simultaneous xenon-133-ventiation, which is performed in selected cases, allows to differentiate between an obstructive underventilation (ventilation-inhalation mismatch) and the functional failure of ventilation of definite areas of the lung (ventilation-inhalation match). It was the aim of our investigation to find out the relation between the regional demonstration of the different ventilation-inhalation patterns and conventional parameters of inhomogeneity in patients with COPD. Is it possible to get more informations by scitigraphic methods and is there perhaps a parameter in conventional pulmonary function that reflects the degree of the disturbance of nuclear medical measures best? Patients: We examined 32 patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) between 17 and 68 years of age. The patients were examined during a complaint-free period, so it was possible. Methodology: The following methods were applied to examine the patients: 1. Pulmonary function: flow-volume curves, bodyplethysmography, FRC-rebreathing, diffusion measuring and impulse oscillometry. 2. Scintigraphic examination: For imaging the ventilated parts of the lung, all patients underwent a xenon-133-ventilation scintigraphy followed by a technetium-99m-DTPA-inhalation scitigraphy with 10 seconds of breath-holding. The inhalation of technetium-marked particles of aerosol was enabled by mechanical atomising system. The patients inhale the aerosol for 7 minutes slowly and calmly. Quantitative evaluation was based on the regions of interest (ROI) and score. Static scitigrams were devided into 4 groups according to a score and to the different types of ventilation-inhalation patterns (match, mismatch). Results: In patients with COPD three degrees of severity of ventilation disturbances are defined by nuclear medical examinations: low-grade ventilation-inhalation mismatch, moderate ventilation-inhalation mismatch, pathological ventilation-inhalation match. A comparison of the classification of severity of distribution disturbances according to conventional pulmonary function diagnosis and nuclear medicine results in a highly significant correlation. Of the 22 patients with pathological values of pulmonary function, 95% showed pathological changes in the scintigram, whereas in the 28 patients who underwent nuclear medical examinations pathological inhomogeneity parameters were found in only 75%. Hence it follows that the method of ventilation and inhalation scintigraphy is the more sensitive one.

Zur Charakterisierung der myokardialen SR Ca2+-Transportaktivität nach experimentellem Myokardinfarkt wurde 10-15 Wochen alten Ratten die linke Koronararterie unterbunden und sechs Wochen später die Funktion und Expression der Ca2+-ATPase des sarkoplasmatischen Retikulums untersucht. Ein Teil der Tiere wurde mit dem Carnitin-Palmitoyl-Transferase-1- Inhibitor Etomoxir behandelt, der die mitochondrale Oxidation von langkettigen Fettsäuren hemmt und dadurch verstärkt Glukoseoxidation bewirkt. Diese Stoffwechselumstellung sollte die Schädigung der myokardialen Funktion und die gestörte zelluläre Ca2+-Homöostase nach Myokardinfarkt vermindern. Die mit Etomoxir behandelten Tiere wiesen nach sechs Wochen eine deutlich verminderte Infarktgröße auf. Durch die CPT-1-Hemmung entstand eine starke biventrikuläre Hypertrophie. Darüber hinaus ergaben sich Hinweise auf den Erhalt einer normalen Wandspannung des linken Ventrikels und einer verbesserten Kontraktilität gegenüber der unbehandelten Gruppe. Unter Etomoxir zeigte die für die diastolische Ca2+ Senkung verantwortliche ATP-abhängige Ca2+-Rückbindung in das SR verbesserte Transportraten. Damit korrelierte der immunchemisch gemessene erhöhte SERCA2a-Proteinspiegel. Die Ergebnisse lassen vermuten, daß es infolge einer Behandlung mit Etomoxir nach Myokardinfarkt zu einer verbesserten Zellstoffwechsellage des ischämisch nicht irreversibel geschädigten Myokards kommt. Dafür scheint die verstärkte Glukoseoxidation bei Hemmung der Oxidation langkettiger Fettsäuren im Herzmuskel verantwortlich zu sein. Die Größe des infarzierten Areals wird begrenzt, dadurch lassen sich zum Teil verbesserte hämodynamische Parameter und gesteigerte SR Ca2+-Transportraten und SERCA2a-Proteinspiegel erklären. Auf die Hämodynamik hat sicherlich auch die durch Etomoxir erfolgte myokardiale Hypertrophie einen wesentlichen Einfluß. Für weitere Studien bleibt abzuklären, durch welchen Mechanismus Etomoxir seine verbessernde Wirkung nach Myokardinfarkt entfaltet. Außerdem ist zu prüfen, ob nach akutem Myokardinfarkt beim Menschen mit dem Prinzip der chronischen Verschiebung der myokardialen Substratverwertung von Fettsäure- nach Glukoseoxidation eine verbesserte Überlebensrate und das Hinauszögern bzw. Verhindern einer Dekompensation des Herzens zu erreichen ist. / To characterise the activity of sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ after myocardial infarction the left coronary artery of 10-15 week old male rats was ligated; six weeks later function and expression of the SR Ca2+-pump ATPase (SERCA2a) transport in the surviving myocardium was investigated. Part of the animals were treated with the carnithin palmitoyltransferase-1 (CPT-1) inhibitor etomoxir (8mg/kg/d for six weeks) to decrease the oxidation of long chain fatty acids. Due to the drug-induced shift from fatty acid to carbohydrate utilization an attenuated myocardial dysfunction and an improved SR Ca2+ handling homeostasis in the surviving myocardium could be expected. The etomoxir treated rats showed a decreased infarct size six weeks after coronary ligation. Due to CPT-1 inhibition a significant biventricular hypertrophy was observed. In addition, the treatment normalized elevated LVEDP and improved contractility. Compared to sham-operated controls treatment with etomoxir caused an enhanced SR Ca2+ uptake activity that correlated with increased immunoreactive SR Ca2+-ATPase levels. The results suggest that chronic inhibition of CPT-1 after myocardial infarction improves the metabolism of reversible damaged tissue. It appears that increased oxidation of glucose and inhibition of long chain fatty acid oxidation is responsible for this effect. Limitation of the infarct size induces improvement of haemodynamic parameters, increases SR Ca2+ uptake and protein levels of SERCA2a. Further studies are required to find out whether etomoxir is able to delay the development of congestive heart failure in humans and whether it could decrease mortality in patients after myocardial infarction.