In my dissertation on 'Security Cooperation as a Way to Stop the Spread of Nu-clear Weapons? Nuclear Nonproliferation Policies of the United States towards the Federal Republic of Germany and Israel, 1945-1968', I study the use of security assistance as nonproliferation policy. I use insights of the Structural Realist and the Rational Institutionalist theories of International Relations to explain, respectively, important foreign policy goals and the basic orientation of policies, on the one hand, and the practical workings and effects of security cooperation on states’ behavior, on the other hand. Moreover, I consider the relations of the United States (US) with the two states in light of bargaining theory to explain the level of US ability to press other states to its preferred courses of action. The study is thus a combination of theory proposing and testing and historic description and explanation. It is also policy-relevant as I seek general lessons regarding the use of security cooperation as nonproliferation policy. I show that the US sought to keep the Federal Republic of Germany (FRG) from acquiring nuclear weapons in order to avoid crises with Moscow and threats to the cohesion of NATO. But the US also saw it as necessary to credibly guarantee the security of the FRG and treat it well in order to ensure that it would remain satisfied as an ally and without own nuclear weapons. Through various institutionalized security cooperation schemes, the US succeeded in this – though the FRG did acquire an option to produce nuclear weapons. The US opposed Israel’s nuclear weapon ambitions in turn because of an expectation that Arab states’ reactions could otherwise result in greater tension and risks of escalation and a worse balance-of-power in the area. But as also a US-Israel alliance could have led to stronger Arab-Soviet ties and thus a worse balance-of-power, and as it was not in US in-terest to be tied to Israel’s side in all regional issues, the US was not prepared to guarantee Israel’s security in a formal, credible way like it did in West Germany’s case. The US failed to persuade Israel to forgo producing nuclear weapons but gradually, an opaque nu-clear status combined with US arms sales that helped Israel to maintain a conventional military advantage over Arabs emerged as a solution to Israel’s security strategy. Because of perceptions that Israel and the FRG had also other options than cooperation with the US, and because the US ability to punish them for unwanted action was limited, these states were able to offer resistance when the US pressed its nonproliferation stance on them. / In meiner Doktorarbeit ‘Security Cooperation as a Way to Stop the Spread of Nuclear Weapons? Nuclear Nonproliferation Policies of the United States towards the Federal Republic of Germany and Israel, 1945-1968’ forsche ich die Anwendung von Sicherheitshilfe als Nukleare Nichtverbreitungspolitik. Ich benutze Erkenntnisse der strukturell-realistischen und rational-institutionalistischen Theorien der Internationalen Beziehungen um respektive einerseits wichtige aussenpolitische Ziele und die grundlegende Orientierung der Politik, und andererseits Praxis und die Wirkungen der Sicherheitskooperation auf das Verhalten der Staaten zu erläutern. Überdies studiere ich die Beziehungen der Vereinigten Staaten der America (USA) zu der Bundesrepublik Deutschland (BRD) und Israel aus der Perspektive der Verhandlungstheorie, um zu erklären, wie weit die USA fähig waren, die beiden anderen Staaten zu drängen, nach seinen Prefärenzen zu verhalten. Die Studie ist also eine Kombination von Theorie-Vorschlägen und Theorie-Testen und von historischer Beschreibung und Erläuterung. Die Studie ist auch relevant für Politik: ich suche allgemeine Lehren über die Benutzung von Sicherheitskooperation als Nichtverbreitungspolitik. Ich zeige, dass um Krisen mit Moskau und Drohungen gegen die Kohäsion der NATO zu meiden, die USA zu verhindern versucht haben, dass die BRD eigene Kernwaffen schaffen würde. Aber die USA haben gleichzeitig eingesehen, dass es nötig war, die Sicherheit der BRD glaubhaftig zu garantieren und die BRD gut zu behandeln, um zu gewährleisten, dass sie zufrieden als eine Allierte und ohne eigene Kernwaffen bleiben würde. Dieses is der USA durch verschiedene institutionalisierte Anordnungen für Sicher-heitskooperation gelungen – obwohl die BRD sich eine Option angeschafft hat, Kernwaffen zu produzieren. Die USA waren gegen Israel’s Kernwaffenambitionen wegen der Erwartung, dass die Reaktionen der Arabstaaten sonst zu verstärkten Spannungen und Risiken der Eskalation und zu einem verschlechterten Machtgleichgewicht in der Region führen könnten. Aber weil auch eine US-Israel Allianz zu einem stärkeren Arab-Soviet Band und deswegen zu einen verschlechterten Machtgleichgewicht hätte führen können, und da es nicht im Interesse der USA war, in allen regionalen Fragen auf der Seite Israel’s gebunden zu bleiben, waren die USA nicht bereit, wie im Fall von der BRD, die Sicherheit Israel’s auf einer formalen, glaubhaften Weise zu garantieren. Die USA sind daran gescheitert, Israel davon zu überzeugen, auf Kernwaffenproduktion zu verzichten, aber graduell ist ein opaker Kernwaffenstatus, verbunden mit amerikanischen Waffen-verkaufen, die dem Israel geholfen haben, eine konventionelle militärische Überlegenheit über die Araber zu behalten, als eine Lösung zu Israel’s Sicherheitsstrategie entstanden. Wegen der Erkenntnisse, dass Israel und die BRD auch andere Optionen als die Kooperation mit der USA hatten, und weil die Fähigkeit der USA beschränkt war, die zwei Staaten wegen nichterwünschten Aktionen zu bestrafen, waren diese fähig, sich zu widersetzen, als die USA versucht haben, sie zu ihrer Einstellung der Nichtverbreitung zu drängen.

Einleitung: Die Pathogenese chronisch entzündlicher Atemwegserkrankungen ist mit zunehmender Schädigung und fibrotischen Umbauvorgängen und daraus resultierenden Einschränkungen physiologischer Funktionen verbunden. Bei der Recurrent Airway Obstruction (RAO) des Pferdes sind solche strukturellen Veränderungen häufig assoziiert mit Verdickung der Atemwegswand, subepithelialer Fibrose und Obstruktion der Atemwege. Bei RAO besteht die Standardtherapie darin, die Bronchokonstriktion mit β2-Agonisten und die Entzündung mit Glucocorticoiden aufzuhalten. In den letzten Jahrzehnten konnte jedoch gezeigt werden, dass nicht alle Patienten mit der empfohlenen Therapie ausreichend behandelt werden können und neue Ansatzpunkte der Therapie gefunden werden müssen. Daher konzentrieren sich neuere Forschungsarbeiten auf strukturelle Alterationen in den Atemwegen, das sogenannte Airway-Remodelling. Zielsetzung: In der vorliegenden Arbeit sollen zunächst primäre equine Bronchialfibroblasten (EBF) isoliert, charakterisiert und kultiviert werden. Im nächsten Schritt sollen in diesen Zellen die β2-Rezeptorexpression und –eigenschaften charakterisiert werden. Anschließend soll die Eignung dieser Zellen als Zellmodell zur Untersuchung der zellulären Proliferation und Transformation sowie der Regulation der de-novo-Synthese von extrazellulärer Matrix und deren Beeinflussung durch β2-Agonisten und Glucocorticoide allein oder in Kombination sowie TGF-β überprüft werden. Material und Methoden: Mittels enzymatischer Verdauung mit 0,25 % Trypsin werden die EBF aus den Bronchien von 10 gesunden Schlachtpferden isoliert und in DMEM kultiviert. Diese Zellen werden morphologisch, immunzytochemisch und funktionell in deren Eigenschaften in An- oder Abwesenheit von fetalem bovinem Serum (FBS) oder Pferdeserum (HS) charakterisiert. Die Dichte und Subtypverteilung von β-Adrenozeptoren wird mittels Radioligandbindungsstudien mit [125I]-(-)-Iodocyanopindolol in Gegenwart von Rezeptorsubtyp-selektiven β-Antagonisten (β2: ICI 118,551 und β1: CGP 20712A) in EBF untersucht. Der Einfluss von β2-Agonisten auf die Proliferation und Differenzierung der EBF sowie die Kollagensynthese wird mittels [3H]-Thymidineinbauassay, Bestimmung von Gesamtprotein und α-Smooth Muscle Aktin (α-SMA) mit Lowrymethode und Western Blot-Analyse bzw. [3H]-Prolininkorporationsassay ermittelt. Die statistische Signifikanz wird über einen t-Test für verbundene Stichproben oder eine One-Way-ANOVA mit nachfolgendem Dunnett’s Test ermittelt und das Signifikanzniveau wird P ≤ 0,05 festgelegt. Ergebnisse: EBF können im DMEM-Medium nur in Gegenwart von Serum langfristig wachsen und kultiviert werden. In serum-freiem Medium und unter vorübergehendem Serumentzug können EBF nicht anhaften bzw. lösen sie sich ab. Die Effekte von FBS und HS auf EBF sind allerdings unterschiedlich. FBS fördert die Zellproliferation und -verdopplungsrate sowie die Zellpassage bis zur Passage 20 signifikant besser als HS (max. 9 Passagen). Unter FBS entwickeln EBF eine für Fibroblasten charakteristische spindelförmige Morphologie aber eine schwache α-SMA-Expression, während unter HS die Zellen eine atypische, polygonale Morphologie zeigen, jedoch mit signifikant hohem α-SMA und Proteingehalt. Radioligandenbindungsstudien zeigen, dass EBF lediglich den β2-Adrenozeptorsubtyp mit einer maximalen Rezeptorendichte (Bmax) von 5037 ± 494 Bindungsstellen/Zelle exprimieren. Die Behandlung der EBF mit β-Agonisten (Clenbuterol, Salbutamol, Isoproterenol) führt konzentrationsabhängig zur Abnahme dieser Anzahl der Rezeptoren mit unterschiedlicher Wirkungsstärke (Clenbuterol > Salbutamol > Isoproterenol), wobei Dexamethason diese nicht verändert. Diese Agonisten sowie auch Dexamethason hemmen die Proliferation der EBF, und dies kann in Gegenwart von ICI 118,551 aber nicht von CGP 20712A gehemmt werden, was auf den Einfluss des β2-Adrenozeptors hinweist. β2-Agonisten und Dexamethason gemeinsam resultieren in einer verstärkten Hemmung der EBF-Proliferation. Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) stimuliert die Transformation von EBF zu Myofibroblasten mit einer erhöhten Expression von α-SMA in EBF, welches eher durch Dexamethason als durch Clenbuterol gehemmt wird. Die Kollagensynthese wird nur durch Dexamethason signifikant gehemmt. Schlussfolgerung: Das erstmalig etablierte EBF-Kulturmodell dient der Erforschung von Signalwegen und neuen Arzneimitteltargets im Zusammenhang mit der Pathogenese der equinen RAO insbesondere dem Atemwegs-Remodelling. So kann gezeigt werden, dass die Verwendung von β2-Agonisten allein oder in Kombination mit Glucocorticoiden eine Hemmung der Proliferation und Transformation von EBF in vitro bewirkt. Dies deutet auf einen zusätzlichen therapeutischen Nutzen von Clenbuterol und Glucocorticoiden hin und impliziert die Notwendigkeit eines frühzeitigen Einsatzes dieser Pharmaka bei der RAO des Pferdes.

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International Atomic Energy Agency (IAEA) safeguards are one method of proliferation resistance which is applied at most nuclear facilities worldwide. IAEA safeguards act to prevent the diversion of nuclear materials from a facility through the deterrence of detection. However, even with IAEA safeguards present at a facility, the country where the facility is located may still attempt to proliferate nuclear material by exploiting weaknesses in the safeguards system. The IAEA's mission is to detect the diversion of nuclear materials as soon as possible and ideally before it can be weaponized. Modern IAEA safeguards utilize unattended monitoring systems (UMS) to perform nuclear material accountancy and maintain the continuity of knowledge with regards to the position of nuclear material at a facility. This research focuses on evaluating the reliability of unattended monitoring systems and integrating the probabilistic failure of these systems into the comprehensive probabilistic proliferation resistance model of a facility. To accomplish this, this research applies reliability engineering analysis methods to probabilistic proliferation resistance modeling. This approach is demonstrated through the analysis of a safeguards design for the Example Sodium Fast Reactor Fuel Cycle Facility (ESFR FCF). The ESFR FCF UMS were analyzed to demonstrate the analysis and design processes that an analyst or designer would go through when evaluating/designing the proliferation resistance component of a safeguards system. When comparing the mean time to failure (MTTF) for the system without redundancies versus one with redundancies, it is apparent that redundancies are necessary to achieve a design without routine failures. A reliability engineering approach to probabilistic safeguards system analysis and design can be used to reach meaningful conclusions regarding the proliferation resistance of a UMS. The methods developed in this research provide analysts and designers alike a process to follow to evaluate the reliability of a UMS.

Einleitung: Die Pathogenese chronisch entzündlicher Atemwegserkrankungen ist mit zunehmender Schädigung und fibrotischen Umbauvorgängen und daraus resultierenden Einschränkungen physiologischer Funktionen verbunden. Bei der Recurrent Airway Obstruction (RAO) des Pferdes sind solche strukturellen Veränderungen häufig assoziiert mit Verdickung der Atemwegswand, subepithelialer Fibrose und Obstruktion der Atemwege. Bei RAO besteht die Standardtherapie darin, die Bronchokonstriktion mit β2-Agonisten und die Entzündung mit Glucocorticoiden aufzuhalten. In den letzten Jahrzehnten konnte jedoch gezeigt werden, dass nicht alle Patienten mit der empfohlenen Therapie ausreichend behandelt werden können und neue Ansatzpunkte der Therapie gefunden werden müssen. Daher konzentrieren sich neuere Forschungsarbeiten auf strukturelle Alterationen in den Atemwegen, das sogenannte Airway-Remodelling. Zielsetzung: In der vorliegenden Arbeit sollen zunächst primäre equine Bronchialfibroblasten (EBF) isoliert, charakterisiert und kultiviert werden. Im nächsten Schritt sollen in diesen Zellen die β2-Rezeptorexpression und –eigenschaften charakterisiert werden. Anschließend soll die Eignung dieser Zellen als Zellmodell zur Untersuchung der zellulären Proliferation und Transformation sowie der Regulation der de-novo-Synthese von extrazellulärer Matrix und deren Beeinflussung durch β2-Agonisten und Glucocorticoide allein oder in Kombination sowie TGF-β überprüft werden. Material und Methoden: Mittels enzymatischer Verdauung mit 0,25 % Trypsin werden die EBF aus den Bronchien von 10 gesunden Schlachtpferden isoliert und in DMEM kultiviert. Diese Zellen werden morphologisch, immunzytochemisch und funktionell in deren Eigenschaften in An- oder Abwesenheit von fetalem bovinem Serum (FBS) oder Pferdeserum (HS) charakterisiert. Die Dichte und Subtypverteilung von β-Adrenozeptoren wird mittels Radioligandbindungsstudien mit [125I]-(-)-Iodocyanopindolol in Gegenwart von Rezeptorsubtyp-selektiven β-Antagonisten (β2: ICI 118,551 und β1: CGP 20712A) in EBF untersucht. Der Einfluss von β2-Agonisten auf die Proliferation und Differenzierung der EBF sowie die Kollagensynthese wird mittels [3H]-Thymidineinbauassay, Bestimmung von Gesamtprotein und α-Smooth Muscle Aktin (α-SMA) mit Lowrymethode und Western Blot-Analyse bzw. [3H]-Prolininkorporationsassay ermittelt. Die statistische Signifikanz wird über einen t-Test für verbundene Stichproben oder eine One-Way-ANOVA mit nachfolgendem Dunnett’s Test ermittelt und das Signifikanzniveau wird P ≤ 0,05 festgelegt. Ergebnisse: EBF können im DMEM-Medium nur in Gegenwart von Serum langfristig wachsen und kultiviert werden. In serum-freiem Medium und unter vorübergehendem Serumentzug können EBF nicht anhaften bzw. lösen sie sich ab. Die Effekte von FBS und HS auf EBF sind allerdings unterschiedlich. FBS fördert die Zellproliferation und -verdopplungsrate sowie die Zellpassage bis zur Passage 20 signifikant besser als HS (max. 9 Passagen). Unter FBS entwickeln EBF eine für Fibroblasten charakteristische spindelförmige Morphologie aber eine schwache α-SMA-Expression, während unter HS die Zellen eine atypische, polygonale Morphologie zeigen, jedoch mit signifikant hohem α-SMA und Proteingehalt. Radioligandenbindungsstudien zeigen, dass EBF lediglich den β2-Adrenozeptorsubtyp mit einer maximalen Rezeptorendichte (Bmax) von 5037 ± 494 Bindungsstellen/Zelle exprimieren. Die Behandlung der EBF mit β-Agonisten (Clenbuterol, Salbutamol, Isoproterenol) führt konzentrationsabhängig zur Abnahme dieser Anzahl der Rezeptoren mit unterschiedlicher Wirkungsstärke (Clenbuterol > Salbutamol > Isoproterenol), wobei Dexamethason diese nicht verändert. Diese Agonisten sowie auch Dexamethason hemmen die Proliferation der EBF, und dies kann in Gegenwart von ICI 118,551 aber nicht von CGP 20712A gehemmt werden, was auf den Einfluss des β2-Adrenozeptors hinweist. β2-Agonisten und Dexamethason gemeinsam resultieren in einer verstärkten Hemmung der EBF-Proliferation. Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) stimuliert die Transformation von EBF zu Myofibroblasten mit einer erhöhten Expression von α-SMA in EBF, welches eher durch Dexamethason als durch Clenbuterol gehemmt wird. Die Kollagensynthese wird nur durch Dexamethason signifikant gehemmt. Schlussfolgerung: Das erstmalig etablierte EBF-Kulturmodell dient der Erforschung von Signalwegen und neuen Arzneimitteltargets im Zusammenhang mit der Pathogenese der equinen RAO insbesondere dem Atemwegs-Remodelling. So kann gezeigt werden, dass die Verwendung von β2-Agonisten allein oder in Kombination mit Glucocorticoiden eine Hemmung der Proliferation und Transformation von EBF in vitro bewirkt. Dies deutet auf einen zusätzlichen therapeutischen Nutzen von Clenbuterol und Glucocorticoiden hin und impliziert die Notwendigkeit eines frühzeitigen Einsatzes dieser Pharmaka bei der RAO des Pferdes.

Die Entwicklung des grampositiven Bodenbakteriums Streptomyces ist in einem komplexen Lebenszyklus koordiniert, bestehend aus drei Stufen: vegetativem Hyphenwachstum, Luftmycelbildung und Sporulation. C-di-GMP kontrolliert die Enwicklung über zwei Effektorproteine: dem Masterregulator BldD und dem Anti-Sigmafaktor RsiG. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass das membranständige GGDEF-EAL Protein CdgC eine wichtige aktive Diguanylatzyklase (DGC) in S. venezuelae ist. Chromosomale Deletion von cdgC führte zu einer flachen, gräulichen Koloniemorphologie mit radialen Stegen und hydrophiler Oberfläche sowie zu frühzeitiger Sporulation ohne Lufthyphenbildung. Phänotypische Analysen zeigten, dass die DGC-Aktivität von CdgC essentiell ist für dessen biologische Rolle und deuten auf einen zusätzlichen Protein-spezifischen morphologischen Effekt von CdgC hin. CdgC-FLAG akkumuliert im Laufe des Lebenszyklus und scheint BldD-abhängig über eine c-di-GMP vermittelte Feedbackschleife reguliert zu werden. Frühere RNA-seq Daten, verifiziert für repräsentative Gene mittels qRT-PCR, deuten eine differentielle Expression der Bestandteile des hydrophoben Mantels als Ursache der Lufthyphendefizienz an. Konfokalmikroskopische Aufnahmen des bakteriellen Tubulin-Homologons FtsZ deuten einen c-di-GMP-sensitiven Einfluss von CdgC auf die Koordination der Zellteilung an. Zudem konnte nachgewiesen werden, dass CdgC mit sich selbst sowie drei potentiellen Membranproteinen interagiert. Demnach trägt CdgC zur Koordination von Zellteilungs- und hydrophoben Zelloberflächenproteinen bei und beeinflusst damit c-di-GMP-abhängig den Zeitpunkt der Sporenbildung. Insgesamt führt diese Studie CdgC als GGDEF-EAL-Tandemprotein mit spezifischem Knockout- Phänotyp ein, der von seiner DGC-Aktivität sowie seinem Membrananker bestimmt wird. Zudem ist CdgC, als Reaktion auf eine noch unbekannte Signalübertragungskaskade, an der Koordinierung von Zeitpunkt und Verlauf der Sporulation ausschlaggebend beteiligt. / The proliferation of Gram-positive soil bacteria Streptomyces is temporally and genetically coordinated with a complex developmental life cycle, including three main stages of differentiation: vegetative hyphal growth, formation of aerial mycelium and sporulation. The key factor of Streptomyces developmental control is c-di-GMP with to-date two identified effector proteins: the master regulator BldD and the anti-sigma factor RsiG. In this thesis, the membrane-associated GGDEF-EAL protein CdgC, was identified as a major active diguanylate cyclase (DGC) in S. venezuelae. Deletion of cdgC results in the unique flat gray colony morphology with radial wrinkles and a hydrophilic surface, that shows enhanced sporulation without forming aerial hyphae. Phenotypic analyses suggest, that the DGC activity is essential for its biological role, but hint to an additional protein specific role. The protein levels of CdgC-FLAG were found to accumulate during the life cycle of S. venezuelae. Further investigation of CdgC-FLAG in a strain carrying a DNA-binding deficient BldD_D116A allele indicated, that BldD represses the expression of CdgC in a regulatory feedback loop along with the DGCs CdgA, CdgB and CdgE. RNA‐sequencing data indicated that reduced expression levels of the major compounds of the hydrophobic sheath result in the initiation of sporulation out of the vegetative mycelium and were verified for representative examples via qRT-PCR. Confocal microscopic imaging of the bacterial tubulin homolog FtsZ indicated a contribution of CdgC via its DGC activity in coordination of the cell division. In addition, BTH screenings revealed self-interaction and identified three membrane associated interaction partners. In conclusion, this study introduces the GGDEF-EAL tandem protein CdgC, whose specific knockout phenotype is governed by its DGC activity and membrane association. CdgC seems to drive timing and mode of sporulation in response to an unknown signal to a major extend.

Die Eph-Familie, welche die Eph-Rezeptoren und die ephrin-Liganden umfasst, repräsentiert die größte Subgruppe der Rezeptortyrosinkinasen. Sowohl die Eph-Rezeptoren als auch die ephrin-Liganden sind Membran-assoziierte Proteine, deren Interaktion einen Typ der Zellkontakt-vermittelten Kommunikation darstellt und vielfältigste zelluläre Funktionen beeinflusst. Die aktuellen Eph/ephrin-bezogenen Forschungsschwerpunkte liegen vor allem im Bereich der Entwicklungs- und Tumorbiologie, wie z.B. dem Einfluss der Eph-Familie auf Angiogenese und Axonaussprossung. Die Rolle des Eph/ephrin-Systems in der Entwicklung der Atherosklerose und bei Reparaturmechanismen wie der Reendothelialisierung ist jedoch noch weitgehend unerforscht. Die vorliegende Arbeit befasst sich anhand von in vitro Experimenten mit HUVEC und HUAEC mit dem Einfluss des Liganden ephrin-A1 und des Rezeptors EphA2 auf die endotheliale Proliferation und Migration als elementare Mechanismen der Reendothelialisierung.:INHALTSVERZEICHNIS I ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS V ABBILDUNGSVERZEICHNIS IX TABELLENVERZEICHNIS XI 1 EINLEITUNG 1 1.1 Die Rolle des Endothels in der Atherosklerose 1 1.2 Die Migration von Endothelzellen 6 1.3 Die Eph-Familie 9 1.4 Potentielle Funktionen der Eph-Familie in der endothelialen Proliferation und Migration 14 1.5 Zielstellung der Arbeit 16 2 MATERIAL 17 2.1 Geräte 17 2.2 Zellkulturmaterial 18 2.3 Verwendete Kulturmedien 18 2.4 Verwendete Zelllinien und E. coli Stämme 19 2.5 Verwendete Kit-Systeme 19 2.6 Verwendete Oligonukleotide 20 2.7 Verwendete Plasmide 21 2.8 Konstruierte Plasmide 23 2.9 Chemikalien 23 2.10 Puffer, Gele, Lösungen 23 3 METHODEN 24 3.1 Zellbiologische Methoden 24 3.2 Proteinbiochemische Methoden 28 3.3 Molekularbiologische und gentechnische Methoden 32 3.4 Scratch Assay 44 3.5 Beurteilung der Zellproliferation mittels BrdU-Inkorporation 44 3.6 Wundheilungsassay 45 3.7 Migrationsassay 48 3.8 Baculovirale Talin-RFP- und Aktin-GFP-Expression 49 3.9 Datenanalyse und statistische Auswertung 49 4 ERGEBNISSE 50 4.1 Molekularbiologische und proteinbiochemische Charakterisierung verschiedener Eph/ephrine in proliferierenden Endothelzellen 50 4.2 Molekularbiologische Charakterisierung von ephrin-A1, EphA2 und EphA4 unter Kontaktinhibition in HUVEC 56 4.3 Einfluss eines Zellzyklusarrests auf die Expression verschiedener ephrin-Liganden und Eph-Rezeptoren in Endothelzellen 58 4.4 Hemmung von ephrin-A1 und EphA2 mittels siRNA 63 4.5 Einfluss einer siRNA-vermittelten Hemmung von ephrin-A1 und EphA2 auf die Proliferation von HUVEC 65 4.6 Überexpression von ephrin-A1 mittels eines adenoviralen Vektors 67 4.7 Einfluss einer Überexpression von ephrin-A1 auf die Proliferation von HUVEC 68 4.8 Reinitiation von Proliferation und Migration in HUVEC mittels Scratch Assay 69 4.9 Einfluss der Modulation des ephrin-A1- sowie EphA2-Gehaltes auf das Wundheilungsverhalten von HUVEC 73 4.10 Charakterisierung des Migrationsverhaltens von HUVEC unter veränderter ephrin-A1-Expression mittels live cell imaging 75 4.11 Einfluss einer veränderten ephrin-A1-Expression auf den EphA2-Phosphorylierungsstatus 78 4.12 Grenzzonenverhalten von HUVEC an ephrin-A1-beschichteten Oberflächen 80 4.13 Fluoreszenzmikroskopische Charakterisierung fokaler Adhäsionen und des Aktin-Zytoskelettes unter modulierter ephrin A1 Expression 81 5 DISKUSSION 84 5.1 Die Eph-Familie im Kontext der Reendothelialisierung 84 5.2 Einfluss des Eph/ephrin Systems auf das Proliferationsverhalten von Zellen 86 5.3 Auswirkungen einer ephrin-A1-EphA2-Wechselwirkung auf die Proliferation 90 5.4 Einfluss der Eph-Familie auf die zelluläre Migration und Wundheilung 93 5.5 Zusammenfassende Betrachtung und Ausblick 106 6 ZUSAMMENFASSUNG 109 6.1 In deutscher Sprache 109 6.2 In englischer Sprache 111 7 LITERATURVERZEICHNIS 113 8 DANKSAGUNG 133 9 ANHANG 134 10 ERKLÄRUNGEN 138 10.1 Erklärungen zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 138 10.2 Erklärung über die Einhaltung der aktuellen gesetzlichen Vorgaben im Rahmen der Dissertation 140 / The Eph-family represents the largest subgroup of tyrosine kinase receptors. Both the Eph-receptors and the ephrin-ligands are membrane-associated proteins whose interaction is a way of contact-dependent communication that influences a wide variety of cellular functions. In scientific research the Eph-family is known for its impact on developmental and tumour-biology, whereas the role of Eph-receptors and ephrin-ligands in atherosclerosis and repair mechanisms is still not well understood. The aim of the present study was to examine the influence of the ligand ephrin-A1 and its interaction with its receptor EphA2 on endothelial proliferation and migration by performing cellcultural experimentation using HUVEC and HUAEC.:INHALTSVERZEICHNIS I ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS V ABBILDUNGSVERZEICHNIS IX TABELLENVERZEICHNIS XI 1 EINLEITUNG 1 1.1 Die Rolle des Endothels in der Atherosklerose 1 1.2 Die Migration von Endothelzellen 6 1.3 Die Eph-Familie 9 1.4 Potentielle Funktionen der Eph-Familie in der endothelialen Proliferation und Migration 14 1.5 Zielstellung der Arbeit 16 2 MATERIAL 17 2.1 Geräte 17 2.2 Zellkulturmaterial 18 2.3 Verwendete Kulturmedien 18 2.4 Verwendete Zelllinien und E. coli Stämme 19 2.5 Verwendete Kit-Systeme 19 2.6 Verwendete Oligonukleotide 20 2.7 Verwendete Plasmide 21 2.8 Konstruierte Plasmide 23 2.9 Chemikalien 23 2.10 Puffer, Gele, Lösungen 23 3 METHODEN 24 3.1 Zellbiologische Methoden 24 3.2 Proteinbiochemische Methoden 28 3.3 Molekularbiologische und gentechnische Methoden 32 3.4 Scratch Assay 44 3.5 Beurteilung der Zellproliferation mittels BrdU-Inkorporation 44 3.6 Wundheilungsassay 45 3.7 Migrationsassay 48 3.8 Baculovirale Talin-RFP- und Aktin-GFP-Expression 49 3.9 Datenanalyse und statistische Auswertung 49 4 ERGEBNISSE 50 4.1 Molekularbiologische und proteinbiochemische Charakterisierung verschiedener Eph/ephrine in proliferierenden Endothelzellen 50 4.2 Molekularbiologische Charakterisierung von ephrin-A1, EphA2 und EphA4 unter Kontaktinhibition in HUVEC 56 4.3 Einfluss eines Zellzyklusarrests auf die Expression verschiedener ephrin-Liganden und Eph-Rezeptoren in Endothelzellen 58 4.4 Hemmung von ephrin-A1 und EphA2 mittels siRNA 63 4.5 Einfluss einer siRNA-vermittelten Hemmung von ephrin-A1 und EphA2 auf die Proliferation von HUVEC 65 4.6 Überexpression von ephrin-A1 mittels eines adenoviralen Vektors 67 4.7 Einfluss einer Überexpression von ephrin-A1 auf die Proliferation von HUVEC 68 4.8 Reinitiation von Proliferation und Migration in HUVEC mittels Scratch Assay 69 4.9 Einfluss der Modulation des ephrin-A1- sowie EphA2-Gehaltes auf das Wundheilungsverhalten von HUVEC 73 4.10 Charakterisierung des Migrationsverhaltens von HUVEC unter veränderter ephrin-A1-Expression mittels live cell imaging 75 4.11 Einfluss einer veränderten ephrin-A1-Expression auf den EphA2-Phosphorylierungsstatus 78 4.12 Grenzzonenverhalten von HUVEC an ephrin-A1-beschichteten Oberflächen 80 4.13 Fluoreszenzmikroskopische Charakterisierung fokaler Adhäsionen und des Aktin-Zytoskelettes unter modulierter ephrin A1 Expression 81 5 DISKUSSION 84 5.1 Die Eph-Familie im Kontext der Reendothelialisierung 84 5.2 Einfluss des Eph/ephrin Systems auf das Proliferationsverhalten von Zellen 86 5.3 Auswirkungen einer ephrin-A1-EphA2-Wechselwirkung auf die Proliferation 90 5.4 Einfluss der Eph-Familie auf die zelluläre Migration und Wundheilung 93 5.5 Zusammenfassende Betrachtung und Ausblick 106 6 ZUSAMMENFASSUNG 109 6.1 In deutscher Sprache 109 6.2 In englischer Sprache 111 7 LITERATURVERZEICHNIS 113 8 DANKSAGUNG 133 9 ANHANG 134 10 ERKLÄRUNGEN 138 10.1 Erklärungen zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 138 10.2 Erklärung über die Einhaltung der aktuellen gesetzlichen Vorgaben im Rahmen der Dissertation 140

A diet rich in polyphenols has been proposed to have beneficial health effects and to reduce risk of disease. Ellagic acid, a polyphenol common in red berries and pomegranates, has potential anti-tumorigenic effects that make it interesting to further study in different cancer cell systems. Neuroblastoma is a childhood cancer that arises during development of the peripheral nervous system. Neuroblastoma, being an embryonal tumor, show loss of function of genes controlling differentiation and apoptosis. Neuroblastoma is a heterogenic tumor disease, and highly malignant neuroblastomas are difficult to treat despite different treatment modalities, identifying a need for new and combinatory treatments. A common model for human neuroblastoma is the SH-SY5Y cell line resembling immature neuroblasts that can be differentiated in vitro with several agents including the phorbol ester 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate and the vitamin A-derivative all-trans retinoic acid. Here, the effect of ellagic acid on proliferation, cell detachment and apoptosis in non-differentiated and in vitro-differentiated SH-SY5Y cells were studied with the aim of identifying cellular target mechanisms and a possible therapeutic potential for ellagic acid. In non-differentiated cells, ellagic acid reduced cell number, inhibited cell cycle activity, and induced cell detachment and apoptosis. Apoptosis was partly mediated by the intrinsic pathway. 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate and all-trans retinoic acid both induced morphological differentiation, while only the latter induced G0/G1-arrest. Single-cell analysis revealed that 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate-treated cells continued cycling during neuritogenesis while these two read-outs were mutually exclusive in all-trans retinoic acid-treated cells. 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate- and especially all-trans retinoic acid-differentiated cells showed lower sensitivity to ellagic acid-dependent cell detachment and apoptosis. / <p>Artikel 4 ("Altered sensitivity...") ingick som manuskript i avhandlingen, nu publicerad.</p>

OBJECTIVE:Vascular smooth muscle cell (VSMC) hypertrophy and proliferation occur in response to strain-induced local and systemic inflammatory cytokines and growth factors which may contribute to hypertension, atherosclerosis, and restenosis. We hypothesize VSMC strain, modeling normotensive arterial pressure waveforms in vitro, results in attenuated proliferative and increased hypertrophic responses 48 hrs post-strain.METHODS:Using Flexcell Bioflex Systems we determined the morphological, hyperplastic and hypertrophic responses of non-strained and biomechanically strained cultured rat A7R5 VSMC. We measured secretion of nitric oxide, key cytokine/growth factors and intracellular mediators involved in VSMC proliferation via fluorescence spectroscopy and protein microarrays. We also investigated the potential roles of VEGF on VSMC strain-induced proliferation.RESULTS:Protein microarrays revealed significant increases in VEGF secretion in response to 18 hours mechanical strain, a result that ELISA data corroborated. Apoptosis-inducing nitric oxide (NO) levels also increased 43% 48 hrs post-strain. Non-strained cells incubated with exogenous VEGF did not reproduce the antimitogenic effect. However, anti-VEGF reversed the antimitogenic effect of mechanical strain. Antibody microarrays of strained VSMC lysates revealed MEK1, MEK2, phospo-MEK1T385, T291, T298, phospho-Erk1/2T202+Y204/T185+T187, and PKC isoforms expression were universally increased, suggesting a proliferative/inflammatory signaling state. Conversely, VSMC strain decreased expression levels of Cdk1, Cdk2, Cdk4, and Cdk6 by 25-50% suggesting a partially inhibited proliferative signaling cascade.CONCLUSIONS:Subjecting VSMC to cyclic biomechanical strain in vitro promotes cell hypertrophy while attenuating cellular proliferation. We also report an upregulation of MEK and ERK activation suggestive of a proliferative phenotype. Hhowever, the proliferative response appears to be aborogated by enhanced antimitogenic cytokine VEGF, NO secretion and downregulation of Cdk expression. Although exogenous VEGF alone is not sufficient to promote the quiescent VSMC phenotype, we provide evidence suggesting that strain is a necessary component to induce VSMC response to the antimitogenic effects of VEGF. Taken together these data indicate that VEGF plays a critical role in mechanical strain-induced VSMC proliferation and vessel wall remodeling. Whether VEGF and/or NO inhibit signaling distal to Erk 1/2 is currently under investigation.