Viruses have undergone a coevolution with their hosts, resulting in a specific adaptation to them. Consequently, many viruses have a limited host range. Occasionally, viruses acquire an adaptive mutation, which allows infection and replication in a different species as shown recently for the human immunodeficiency virus and influenza virus. Cross-species infections are responsible for the majority of emerging and re-emerging viral diseases. However, little is known about the mechanisms that restrict viruses to a certain host species, and the factors viruses need to cross the species barrier and replicate in a different host. Cytomegaloviruses are prototypes of the beta-herpesvirus subfamily and are highly species specific. They replicate only in cells of their own or a closely related species. The molecular mechanism underlying their species specificity is poorly understood and was investigated in this study. An initial observation showed that murine cytomegalovirus (MCMV) can replicate in human 293 and 911 cells, but not in any other human cells tested. Both cell lines are transformed with adenoviral E1 genes that encode a transcriptional transactivator (E1A) and two suppressors of apoptosis (E1B-55k and E1B-19k). This has led to the hypothesis that these functions are required for MCMV replication in human cells. Further analysis revealed that normal human cells died rapidly after infection of caspase-9-mediated apoptosis. Apoptosis induced by MCMV can be suppressed by broad-spectrum caspase inhibitors, and virus replication can be rescued, indicating a major role of caspases in this process. Furthermore, over-expression of a mitochondria-localized inhibitor of apoptosis, a Bcl-2-like protein, prevented apoptosis induced by this virus. Human cells resistant to apoptosis allowed also an efficient MCMV replication. The important role of Bcl-2-like proteins for cytomegalovirus cross-species infections was subsequently confirmed by inserting the corresponding genes, and other inhibitors of apoptosis and control genes into the MCMV genome. Only recombinant viruses expressing a Bcl-2-like protein were able to replicate in human cells. A single gene of human cytomegalovirus encoding a mitochondrial inhibitor of apoptosis was sufficient to allow MCMV replication in human cells. Moreover, the same principle facilitated replication of the rat cytomegalovirus in human cells. Thus, induction of apoptosis limits rodent cytomegalovirus cross-species infection. / Viren durchliefen eine gemeinsame Evolution mit ihren Wirtsorganismen, die zu einer spezifischen Anpassung der Viren an ihren jeweiligen Wirt führte. Als Folge dessen verfügen viele Viren über ein eng begrenztes Wirtsspektrum. Gelegentlich machen Viren Veränderungen durch, die es ihnen erlauben, einen neuen Wirt zu infizieren und in ihm zu replizieren, wie dies in jüngster Vergangenheit beim humanen Immundefizienz-Virus oder beim Grippevirus geschehen ist. Spezies-übergreifende Infektionen sind für die meisten neuen und wiederauftauchenden Viruserkrankungen verantwortlich. Allerdings ist bisher wenig über die Mechanismen bekannt, die Viren auf einen bestimmten Wirt beschränken, und welche Faktoren Viren zur Überwindung der Spezies-Barriere und zur Vermehrung in einer neuen Wirtsspezies benötigen. Cytomegaloviren sind Prototypen der beta-Herpesvirus Unterfamilie und verfügen über eine ausgeprägte Spezies-Spezifität. Sie vermehren sich nur in Zellen der eigenen oder einer eng verwandten Wirtsspezies. Der molekulare Mechanismus, der dieser Spezies-Spezifität zugrunde liegt, ist noch weitgehend unbekannt und stellt deshalb das Thema dieser Arbeit dar. Initiale Beobachtungen zeigten, dass sich das Maus-Cytomegalovirus (MCMV) ausschließlich in menschlichen 293 und 911 Zellen, aber keiner anderen getesteten menschlichen Zelle vermehren ließ. Diese beiden Zelllinien sind mit Adenovirus E1-Genen transformiert, die den Transkriptions-Transaktivator E1A sowie zwei Apoptose-Inhibitoren (E1B-55k und E1B-19k) kodieren. Daher lag die Hypothese nahe, dass diese Funktionen benötigt werden, um eine MCMV-Replikation in menschlichen Zellen zu ermöglichen. Außerdem konnte gezeigt werden, dass normale menschliche Zellen nach Infektion rapide absterben, und zwar durch eine Caspase-9-vermittelte Apoptose. Die Induktion der Apoptose durch MCMV lässt sich durch Caspase-Inhibitoren unterdrücken, wodurch die virale Replikation wiederhergestellt wird. Dies deutet auf eine Schlüsselfunktion der Caspasen für diesen Prozess hin. Durch Überexpression eines mitochondrialen Apoptose-Inhibitors, d.h. eines Bcl-2-ähnlichen Proteins, in menschlichen Zellen ließ sich die Virus-induzierte Apoptose verhindern. Diese Zellen erlaubten ebenfalls eine effiziente MCMV-Replikation. Die Bedeutung Bcl-2-ähnlicher Proteine für die Spezies-übergreifende Cytomegalovirus-Infektion wurde sowohl durch die Integration korrespondierender Gene, alsauch durch die Integration anderer Inhibitioren der Apoptose oder von Kontroll-Genen in das MCMV Genom bestätigt. Nur rekombinante Viren, die ein Bcl-2-ähnliches Protein kodieren, konnten in menschlichen Zellen vermehrt werden. Ein einziges Gen des humanen Cytomegalovirus, das einen mitochondrialen Apoptose-Inhibitor kodiert, reichte aus, um eine MCMV-Replikation in menschlichen Zellen zu ermöglichen. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass dieselben Prinzipien für eine Replikation des Ratten-Cytomegalovirus in menschlichen Zellen gelten. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Induktion der Apoptose eine Spezies-übergreifende Infektion bei den Nagetier-Cytomegaloviren einschränkt.

Von August 1997 bis Ende 2011 wurden in einem zweistufigen Neugeborenen-Hörscreening-Modell über 16994 Neugeborene mit dem MB 11 BERAphon® (MAICO, Diagnostic GmbH, Berlin) getestet. Anfangs wurde unter Verwendung des Zeitgang-BERA das Screening durchgeführt. Der akustische Reiz wurde im Laufe der Zeit verändert und optimiert. Aktuell wird mit einem breitbandigen akustischen CE-Chirp™ bei einem Screeningpegel von 35 dB-nHL gearbeitet. Von April 2008 bis September 2008 wurden im Rahmen dieser Arbeit Neugeborene mit der genannten Methode gescreent. Im Juli 2008 wurde zusätzlich eine Umfrage unter Eltern durchgeführt, deren Kinder ca. zwei Jahre zuvor in der Univ.-Frauenklinik Würzburg nach Hörstörungen untersucht worden waren. Das Ziel dieser Arbeit ist, die Qualität des Neugeborenen-Hörscreening-Modells zu überprüfen und somit auch die Ermittlung der Sensitivität und Spezifität des MB 11 BERAphons®. In dieser Studie werden Ergebnisse von 583 gescreenten Neugeborenen (1166 Ohren) dargestellt. Die mittlere Messzeit betrug 42,5s (SD = ± 34,24s). Die Messzeiten lagen zwischen 16s und 178s, im Median dauerte eine Messung 28s. Die Pass-Rate nach Stufe I betrug 97,69 % und nach Stufe II, bzw. nach den Kontrollscreenings 98,95 %. Eine pädaudiologische Diagnostik und Therapie fand bei 11 Ohren (8 Kinder) statt. Es wurden somit 0,94% der Ohren richtig-positiv ermittelt. Die falsch-positiv-Rate betrug 2,41 %. 0,69 % der Kinder gelten als Drop-outs. Insgesamt wurden 96,31% als richtig-negativ eingeordnet. Eine Spezifität von 97,57 % wurde erreicht. Im zweiten Teil der Arbeit wurde eine Umfrage unter 500 Elternpaaren durchgeführt. Zur Informationsermittlung wurde ein selbst entworfener Würzburger Fragebogen sowie der LittlEARS-Fragebogen der Firma MED-EL Medical Electronics verwendet. Der Würzburger Fragebogen erwies sich als sehr gut geeignet für die Sensitivitätsstudie. Es wurde eine Rücklaufquote von 71,57 % erreicht. Die durchschnittliche Antwortdauer war 16,3 Tage. Im Median dauerte eine Antwort 6 Tage. Die aus den Umfrageergebnissen ermittelte Sensitivität beträgt 100 %. Die bereits genannten Ziele dieser Arbeit wurden erreicht. Die in Würzburg angewandte Screeningmethode erwies sich als effizient und übertrifft damit die Anforderungen an eine vom G-BA geforderte Screening-Einrichtung. / From August 1997 until the end of 2011 more than 16994 newborns were tested in a two-stage newborn hearing screening model with the MB 11 BERAphon® (MAICO, Diagnostic GmbH, Berlin). Initially, the screening was performed using the “Zeitgang”-ABR stimulus. The acoustic stimulus was changed and optimized over the years. Currently we use a broadband acoustic CE-Chirp™ stimulus at a screening level of 35 dB nHL. From April 2008 to September 2008 as part of this study newborns were screened using the above method. Additionally in July 2008, a survey among parents was conducted, whose children had been screened for hearing disorders two years before at the clinic of Gynaecology, University of Würzburg, Germany. The aim of this study is to examine the quality of the newborn hearing screening model and thus the determination of the sensitivity and specificity of the 11 MB BERAphon®. In this study, results of 583 screened newborns (1166 ears) are presented. The average measurement time was 42.5s (SD = ± 34.24s). The acquisition time varied between 16s and 178s, with a median measurement of 28s. The pass rate was 97.69% for stage I and for stage II, and after the screening control, 98.95%. A paedaudiologic diagnosis and treatment took place in 11 ears (8 children). Thus, 0.94% were determined as true-positive ears. The false-positive rate was 2.41%. 0.69% of the children are considered dropouts. Overall, 96.31% were classified as true-negative. The achieved specificity was 97.57%. In the second part, a survey among 500 parents was carried out. To gather information a self-designed “Würzburger” questionnaire and the LittlEARS questionnaire designed by MED-EL Medical Electronics were used. The “Würzburger” questionnaire turn out to be very suitable for the sensitivity study. A return rate of 71.57% was achieved. The average response time was 16.3 days. The median response time was 6 days. Determined from the survey results, a sensitivity of 100% was obtained. The aforementioned objectives of this study were achieved. The screening method applied in Würzburg was proven to be efficient and exceeds the requirements, which are demanded by the G-BA to a screening facility.

Zur Kontrolle und Steigerung der Fruchtbarkeitsleistung von hochleistenden Milchkühen muss eine frühzeitige, sichere Methode zur Feststellung einer Trächtigkeit erfolgen. Neben der transrektalen Ultraschalldiagnostik als direkte Methode gibt es hierzu über den Nachweis boviner trächtigkeitsassoziierter Glykoproteine (bovine Pregnancy Associated Glycoproteins = bPAGs) eine indirekte, genauso früh einsetzbare Methode. Über einen Hauptversuch sollten die Praktikabilität sowie die Sensitivität und Spezifität eines laborungebundenen blutbasierten bPAG-Trächtigkeitstests unter Feldbedingungen ermittelt werden. In Teilversuchen sollten die Haltbarkeit des bPAG in kühl- und gefriergelagerten Proben beurteilt werden. Zudem sollten die Testergebnisse von unbesamten Kühen post partum (p.p.) und früh wiederbesamten Kühen unter 60 Tagen p.p. vor dem Hintergrund vorliegender Rest-bPAG-Mengen der zurückliegenden Trächtigkeit analysiert werden. Im Hauptversuch befanden sich von Juli bis Dezember 2014 109 Kühe zweier Betriebe in Mecklenburg Vorpommern. Voraussetzung war, dass sich die Tiere mindestens 60 Tage p.p. befanden, um falsch positive Ergebnisse durch noch im Blut zirkulierende bPAGs der zurückliegenden Trächtigkeit auszuschließen. Bei dem zu validierenden „IDEXX Visual Pregnancy Test“ handelt es sich um einen indirekten Antigen-Capture ELISA, welcher bPAGs im Blutserum oder im EDTA-Plasma tragender Rinder nachweist. Verlässliche Ergebnisse sind laut Herstellerangabe erstmalig ab 28 Tagen post inseminationem (p.i.) möglich. Die Testergebnisse werden visuell im Vergleich mit parallel angesetzten Positiv- und Negativkontrollen zugeordnet. Als Goldstandard wurde in der Feldstudie bei jedem Tier eine erste Trächtigkeitsuntersuchung 28 Tage p.i., eine zweite 35 Tage und eine dritte nach dem 45. Tag p.i. mit transrektaler Sonografie vorgenommen. Während der ersten beiden Befundungen erfolgte eine Blutprobenentnahme aus der V. caudalis mediana und eine Untersuchung mit dem „IDEXX Visual Pregnancy Test“. Eine dritte Blutprobenentnahme (>45 Tage p.i.) wurde veranlasst, sofern das Testergebnis am Tag 35 nicht mit dem Ergebnis der transrektalen Sonografie übereinstimmte bzw. die visuelle Zuordenbarkeit des Testergebnisses nicht eindeutig möglich war. Im Hauptversuch lag die Trächtigkeitsrate bei 51,4% (56 von 109) und 48,6% (53 von 109) nicht tragenden Tieren. Alle 56 mittels transrektaler Sonografie als tragend diagnostizierten Kühe wurden ohne Ausnahme korrekt vom Trächtigkeitstest ebenfalls als positiv getestet. Folglich betrug die Sensitivität des Tests 100%. Bei 48 von 53 sonografisch nicht für tragend befundenen Tieren stimmte dies mit dem bPAG-Bluttest überein. Fünf Probandinnen wiesen 28 Tage p.i. ein falsch positives Testergebnis auf, welches bei zwei Kühen auch bei der dritten Testdurchführung am 47. bzw. am 49. Tag p.i. unverändert eine Trächtigkeit falsch anzeigte. Somit betrug die Spezifität 90,6%. Des Weiteren wurden Gütekriterien-Validationen mittels positivem und negativem prädiktivem Wert sowie über das positive und negative Wahrscheinlichkeitsverhältnis und die Genauigkeit durchgeführt. Es resultierten jeweils sehr gute Werte hieraus. Die Teilversuche ergaben eine gute Haltbarkeit des bPAG auch bei vorheriger Kühl- oder Gefrierlagerung der Blutproben. Die bPAG aus der zurückliegenden Trächtigkeit blieben teils bis einschließlich Tag 55 p.p. nachweisbar. Der Zeitaufwand für den Bluttest betrug mindestens 175 Minuten pro Testdurchlauf; davon fielen 105 Minuten auf die eigentliche Testdurchführung. Je kleiner die Probenanzahl pro Testserie, desto teurer wird jeder einzelne Trächtigkeitstest pro Tier aufgrund der jeweils doppelt mit anzusetzenden Positiv- und Negativkontrollen. Der Trächtigkeitstest ist somit nur für größere Tierarztpraxen geeignet, die die nötige personelle Ausstattung und eine genügend große Anzahl an Trächtigkeitsuntersuchungen pro Testdurchlauf garantieren können. Aufgrund in Frage kommender falsch positiver Ergebnisse, aller Voraussicht nach dem späten embryonalen Fruchttod zuzuschreiben, wird eine direkte manuelle und/oder transrektal sonografische Nachuntersuchung zumindest aller am 28. Tag p.i. positiv getesteten Kühe nach dem 45. Tag p.i. für zwingend notwendig erachtet.

Background: Transurethral resection leads to characteristic histological changes of tissue repair (’TUR cystitis‘), which also cause non-specific cytological changes. The aim of this study was to investigate the diagnostic sensitivity and specificity of conventional exfoliative urinary cytology in diagnosing residual urothelial carcinoma after differential transurethral resection. Patients and Methods: 417 urinary cytology specimens of all 374 patients undergoing primary (n = 326) or secondary (n = 91) transurethral resection of urothelial carcinoma of the bladder at our institution between June 1996 and December 1997 were examined. The cytology specimens were stained according to Papanicolaou’s method. The sensitivity and specificity of the cytologic diagnosis and of the tumour grading were compared with histological findings. Results: The overall sensitivity of urine cytology in tumour detection was 77.6% for primary lesions and 74.5% in the detection of residual carcinoma after transurethral resection. The diagnostic specificity was 77% and 84.3% respectively. The degree of sensitivity was dependent on tumour grade and was lower for well differentiated tumours. After transurethral resection, the sensitivity for grade 1 residual tumours was 11%, whereas it was 54% for grade 1 tumours before primary transurethral resection. Conclusions: The inflammatory changes following transurethral resection of primary bladder carcinoma cause reactive cytologic changes that make the diagnosis of well differentiated residual carcinoma more difficult. However, urinary cytology after transurethral resection has the same diagnostic accuracy for medium and poorly differentiated tumours as before primary resection and thus remains a very useful diagnostic tool. / Hintergrund: Transurethrale Resektionen von Blasentumoren führen zu histologischen Veränderungen («TUR Zystitis») im Sinne regenerativer Veränderungen, welche urinzytologisch zu diagnostischen Fehleinschätzungen führen können. Das Ziel unserer Untersuchung war der Vergleich der diagnostischen Sensitivität und Spezifität der Urinzytologie vor transurethraler Resektion mit der bei der Diagnose von Residualtumoren nach transurethraler Resektion. Patienten und Methoden: Untersucht wurden 417 urinzytologische Präparate von allen 374 Patienten, die in unserer Einrichtung zwischen Juni 1996 und Dezember 1997 einer primären (n = 326) oder sekundären (n = 91) transurethralen Resektion von Urothelkarzinomen der Harnblase unterzogen wurden. Die zytologischen Präparate wurden nach Papanicolaou gefärbt. Sensitivität und Spezifität der zytologischen Diagnostik und des Tumorgradings wurden mit den histologischen Befunden verglichen. Ergebnisse: Die Sensitivität der Urinzytologie in der primären Tumorerkennung lag bei 77,6% und die für die Diagnose von Residualtumoren nach transurethraler Resektion bei 74,5%. Die diagnostische Spezifität lag bei 77% bzw. 84,3%. Die Sensitivität war abhängig vom Differenzierungsgrad der Urothelkarzinome und war bei gut differenzierten Tumoren am niedrigsten. Nach transurethraler Resektion betrug die Sensitivität der zytologischen Diagnose für G1-Residualtumore lediglich 11%, während sie für G1-Primärtumore bei 54% lag. Schlußfolgerungen: Die entzündlichenVeränderungen nach transurethraler Resektion verursachen Veränderungen exfoliierter Urothelzellen, welche die zytologische Diagnose von residualen G1-Tumoren erschweren. Die Diagnose mäßig und schlecht differenzierter residualer Urothelkarzinome nach transurethraler Resektion hat dagegen die gleiche Sensitivität und Spezifität wie die bei primärer Untersuchung, so daß die Urinzytologie auch bei der Diagnose von Residualtumoren ein wertvolles diagnostisches Verfahren darstellt. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Die neuartige Infektionskrankheit Covid-19 breitet sich seit Dezember 2019 von Wuhan, China, in zahlreiche Länder aller Kontinente aus. Durch die rasche Verbreitung der Viruserkrankung und die schnell steigende Zahl an infizierten Personen, rief die WHO im Januar 2020 die „Gesundheitliche Notlage internationaler Tragweite“ aus. Im März desselben Jahres wurde die Situation als Pandemie deklariert. Die Infektionskrankheit wird durch das SARS-CoV-2 hervorgerufen, ein Vertreter aus der Gattung der Betacoronaviren, dessen Genom durch einzelsträngige RNA positiver Polarität (ssRNA) gekennzeichnet ist. Ein zoonotischer Ursprung des Virus aus Fledermäusen wird derzeit aufgrund hoher genetischer Übereinstimmungen als wahrscheinlichste initiale Quelle betrachtet. Die Transmission des SARS-CoV-2 erfolgt über die respiratorische Aufnahme von virushaltigem Aerosol und ruft Symptome wie Husten, Fieber, Geschmacks- und Geruchsstörungen sowie bei schwerem Verlauf auch Pneumonien mit beatmungspflichtigem ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome) hervor. Eine spezifische Therapie für Covid-19 ist bisher nicht etabliert, jedoch sind supportive Maßnahmen sinnvoll, der Einsatz von Remdesivir von der Europäischen Arzneimittel-Agentur zugelassen und die Verwendung von systemischen Kortikosteroiden von der WHO empfohlen. Um die Basisreproduktionszahl für das SARS-CoV-2 gering zu halten, sind infektionspräventive Maßnahmen wie Mund-Nase-Bedeckung, Mindestabstand, regelmäßiger Luftaustausch und das strenge Einhalten von Hygieneregeln wirksam. Die ersten Impfstoffe für die Viruserkrankung Covid-19 stehen seit Dezember 2020 bereit. Da die Vakzine bislang begrenzt zur Verfügung stehen, ist eine frühzeitige Diagnostik und die Nachverfolgung des Infektionsgeschehens weiterhin von großer Bedeutung. Der direkte Erregernachweis des SARS-CoV-2 erfolgt durch einen Nasen-Rachen-Abstrich, der mittels RT-PCR auf replizierendes Virusgenom untersucht wird. Für die Erfassung der asymptomatisch bzw. subklinisch infizierten Personen sind neben dem Antigen-Schnelltest auch serologische Nachweisverfahren notwendig, um die reale Ausbreitung des SARS-CoV-2 nachvollziehen zu können. Ziel dieser Arbeit war es, durch zahlreiche Optimierungen ein valides Protokoll für einen SARS-CoV-2-N IgG Antikörper ELISA zu etablieren. Der Test sollte einen qualitativen Nachweis zur Detektion der SARS-CoV-2-Immunantwort gegen das Nukleokapsidprotein des Virus möglich machen. Die in das Protokoll aufgenommenen Optimierungen umfassen u. a. die Konzentration des verwendeten Antigens N-MBP, die Zusammensetzung der Beschichtungs- und Blocklösung, die Probenvolumina, die Verdünnung des Sekundärantikörpers und die Zeit der Substratinkubation für die Farbentwicklung. Für das Protokoll des SARS-CoV-2-N IgG Antikörper ELISA wurde ein Kalibrator entwickelt, um einen normierten Grenzwert für Seropositivität festlegen zu können und ein Antikörper-Konzentrationsstandard etabliert, um die Ergebnisse des Immunassays auch quantitativ interpretieren zu können. Zur Validierung des SARS-CoV-2-N IgG Antikörper ELISA wurden 73 Covid-19-Seren von Probanden mit zuvor positivem RT-PCR Testergebnis und 180 Negativkontrollseren bzw. -plasmen verwendet. Die Covid-19-Patienten zeigten eine milde bis moderate Erkrankung oder einen asymptomatischen Infektionsverlauf. Die Covid-19-Seren wurden 2 - 3 Wochen (n = 25) oder über 4 Wochen (n = 48) nach Symptombeginn bzw. positivem RNA-Test gewonnen. Die Spezifität des SARS-CoV-2-N IgG Antikörpertests betrug 99,44 % und die Sensitivität wurde mit 80,82 % ermittelt. Nach 2 - 3 Wochen entnommene Covid-19-Seren wurden dabei mit einer Sensitivität von 80,0 % und mehr als 4 Wochen nach Diagnosestellung gewonnene Seren mit einer Positivrate von 81,3 % erkannt. Weiterhin wurde die Empfindlichkeit des In-house ELISA in einer prospektiven diagnostischen Studie mit der Sensitivität von sieben kommerziellen Nukleokapsid- oder S-Glykoprotein-basierten Antikörpertests verglichen, um den Nutzen der Tests für den klinischen Einsatz bewerten zu können. Die Sensitivitäten der Antikörperassays lagen bei 64,4 - 93,2 %. Die empfindlichsten Tests erkannten 95,8 - 100 % der über 4 Wochen nach Symptombeginn gewonnenen Covid-19-Seren als positiv. Seren, die 2 - 3 Wochen nach positivem RNA-Test entnommen wurden, wurden mit einer geringeren Sensitivität erkannt, was darauf hindeutet, dass der optimale Zeitpunkt für serologische Testungen später als 3 Wochen nach Ausbruch der Infektionskrankheit liegen sollte. Antikörpertests, die das Nukleokapsid- bzw. das S-Glykoprotein als Antigen verwendeten, zeigten vergleichbare Sensitivitätswerte auf. Dies bedeutet, dass sowohl N- als auch S-basierte Antiköpertests für die serologische Diagnostik geeignet sind. Nukleokapsidprotein und S-Glykoprotein-basierte Antikörperassays zeigten außerdem Unterschiede in der Detektion einer positiven oder negativen Immunreaktion bei den untersuchten Covid-19-Seren. Eine kombinierte Auswertung von seriellen Tests unter separater Verwendung beider Antigene könnte somit die Positivrate bei der Untersuchung von Covid-19-Seren steigern.:INHALTSVERZEICHNIS ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS III 1 EINFÜHRUNG 1 1.1 SARS-CoV-2: Virale Struktur und Replikation 1 1.2 Covid-19: Pathogenese und Krankheitsbild 3 1.3 Epidemiologie und Herkunft 6 1.4 Diagnostik 8 1.5 Therapie 11 1.6 Prävention 12 1.7 Impfung 12 2 AUFGABENSTELLUNG 15 3 MATERIALIEN UND METHODEN 16 3.1 Materialien 16 3.1.1 Geräte 16 3.1.2 Chemikalien 16 3.1.3 Proteine 17 3.1.4 Seren 17 3.1.5 Immunoreagenzien 18 3.1.6 Sonstige Materialien 18 3.2 Methoden 18 3.2.1 Allgemein verwendete Lösungen 18 3.2.2 Ethikantrag 19 3.2.3 Probanden 19 3.2.4 Probenentnahme 20 3.2.5 Probenaufarbeitung 20 3.2.6 Nukleokapsidprotein (N) und Maltose-bindendes Protein (MBP) 20 3.2.7 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) 22 3.2.8 Kommerzielle Antikörpertests 23 3.2.9 Auswertung und Statistik 24 4 ERGEBNISSE 28 4.1 Optimierung des SARS-CoV-2-N IgG Antikörper ELISA 28 4.1.1 Beschichtung mit Nukleokapsid-Fusionsprotein 28 4.1.2 Einfluss der Antigenkonzentration in der Beschichtungslösung 29 4.1.3 Einfluss der Auftauhäufigkeit des N-MBP-Antigens 31 4.1.4 Variation der Beschichtungslösung 33 4.1.5 Beschichtungs- und Probenvolumina 34 4.1.6 Blocklösung 35 4.1.7 Substratinkubationszeit 36 4.1.8 Sekundärantikörperverdünnung 38 4.1.9 Stabilisierung des Protokolls mit CANDOR®-Reagenzien 40 4.2 Validierung des SARS-CoV-2-N IgG Antikörper ELISA 42 4.2.1 Herstellung eines Kalibrators 42 4.2.2 Bestimmung der Sensitivität 44 4.2.3 Bestimmung der Spezifität 46 4.2.4 Herstellung eines Antikörper-Konzentrationsstandards 47 4.2.5 Intra-Assay und Inter-Assay-Variabilität 49 4.3 Protokoll des SARS-CoV-2-N IgG Antikörper ELISA 50 4.4 Vergleich der diagnostischen Sensitivität von SARS-CoV-2-Nukleoprotein- und Glykoprotein-basierten Antikörpertests 53 5 DISKUSSION 58 5.1 Ergebnisse der diagnostischen Validierungsstudie 58 5.2 Eignung und Verwendung des Nukleokapsidproteins als Antigen für den SARS-CoV-2 IgG Antikörper ELISA 61 5.3 Validität und Limitationen 62 5.4 Ausblick und Bedeutung des SARS-CoV-2-N IgG Antikörpertests 64 6 ZUSAMMENFASSUNG 67 LITERATURVERZEICHNIS 70 ANLAGEN 89 ERKLÄRUNG ÜBER DIE EIGENSTÄNDIGE ABFASSUNG DER ARBEIT 92 LEBENSLAUF 93 PUBLIKATIONSVERZEICHNIS 95 DANKSAGUNG 96

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Fortschreitendes Alter geht häufig mit Leistungsabnahmen in kognitiven Aufgaben einher. Eine steigende Anzahl Studien zeigt, dass regelmäßige körperliche Aktivität negativen Alterseffekten entgegenwirken kann und somit zur Erhaltung kognitiver und zerebraler Funktionen im Alter beiträgt. Die vorliegende Dissertation untersuchte im Rahmen eines Ausdauertrainings die Zusammenhänge zwischen Veränderungen in der körperlichen Fitness und Veränderungen in Gehirn und Verhalten bei älteren Erwachsenen. Studie I zeigt, dass zuvor gefundene Vergrößerungen des Hippocampus auf Änderungen der Mikrostruktur des zugrundeliegenden Gewebes zurückgeführt werden können. Die Probanden, die ihre Fitness am meisten verbesserten, zeigten auch die stärkste Verdichtung des Hippocampusgewebes. Die Verdichtung des Gewebes stand wiederum in positivem Zusammenhang mit der Veränderung im Hippocampusvolumen. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass Veränderungen im Volumen aus einer Vermehrung der Zellmembranen resultieren und nicht aus der Ausdehnung bereits vorhandener Zellen. In Studie II hingen Veränderungen in der Fitness zusammen mit Veränderungen in der Mikrostruktur eines präfrontalen Traktes der weißen Substanz, nämlich dem Forceps minor. Gleichermaßen hingen die Veränderungen in der Mikrostruktur des Forceps minor mit Veränderungen in einem zusammengesetzten Maß fluider kognitiver Fähigkeiten zusammen. Dieses Ergebnis zeigt, dass Veränderungen in der Mikrostruktur der weißen Substanz möglicherweise zu den positiven Auswirkungen von körperlicher Aktivität auf kognitive Fähigkeiten beitragen. Studie III zeigt, dass Veränderungen der Fitness positiv mit Veränderungen der neuronalen Spezifität korrelieren, welches als indirektes Maß für dopaminerge Neuromodulation angenommen wird. Zusammenfassend erweitern die Ergebnisse dieser Dissertation die Literatur über positive Effekte von körperlicher Aktivität auf Alterungsprozesse und stärken den Kenntnisstand über zugrundeliegende Mechanismen. / Advanced age has been consistently linked to performance deterioration in cognitive tasks targeting the ability to mentally manipulate information. A growing body of literature suggests that regular physical exercise alleviates the adverse effects of age and helps to preserve cognitive and cerebral capacities in old age. The present dissertation investigated associations between changes in fitness and changes in cerebral and cognitive measures within a group of older adults who participated in an exercise intervention. Paper I shows that previously reported increases in hippocampal volume can be linked to exercise-induced changes in the underlying tissue microstructure. The participants who improved most in fitness showed most increments in hippocampal tissue density. Changes in tissue density were in turn positively associated with changes in hippocampal volume. This finding suggests that volumetric changes result from an increase in the bulk of cell membranes, and not from a mere dilation of existing cells. In Paper II, changes in fitness were associated with changes in the microstructure of a prefrontal white matter tract, namely the forceps minor. Likewise, changes in forceps minor microstructure were related to changes in a composite score of fluid cognitive abilities. This result indicates that changes in white matter microstructure may contribute to the beneficial effects of exercise on cognition. Paper III demonstrates that changes in fitness are positively correlated with changes in neural specificity, presumably an indirect marker of dopaminergic neuromodulation. In summary, findings from the present dissertation extend the literature on beneficial effects of exercise on age-related deterioration and add knowledge regarding the underlying mechanisms.

Neutrophile Granulocyten wirken als einer der ersten Abwehrmechanismen gegen invasive Mikroorganismen im angeborenen Immunsystem von Mammalia. Aktiviert durch inflammatorische Signale verlassen diese Granulocyten das vaskuläre System und migrieren durch das Gewebe zum Infektionsherd. Dort binden sie die Mikroorganismen, phagozytieren und eliminieren diese schließlich mit hoher Effizienz. Humane Neutrophile Elastase (NE) ist Bestandteil der neutrophilen Granula und spielt eine entscheidende Rolle im Abbau von Virulenzfaktoren enteroinvasiver Bakterien, einschließlich der Shigella Virulenzfaktoren IpaB (invasion antigen plasmid B) und IcsA (intracellular spread A). NE gehört zu der Familie der Chymotrypsin-ähnlichen Serinproteasen, die sich durch Sequenz- und Strukurähnlichkeit auszeichnen, jedoch sehr unterschiedliche biologische Funktionen aufweisen. Cathepsin G (CG) ist wie NE eine Chymotrypsin-ähnliche Serinprotease und ebenfalls in neutrophilen Granula lokalisiert. Allerdings zeigt CG keine Aktivität gegenüber Virulenzfaktoren von Shigella. Obwohl die Kristallstrukturen von CG und NE fast identisch sind, konnten einzelne oder mehrere Aminosäuren in der Substratbindungsspalte identifiziert werden, die zwischen den beiden Enzymen differieren. Dies legte die Vermutung nahe, dass die Spezifität von NE gegenüber Virulenzfaktoren in diesen Unterschieden codiert sein könnte. Daher wurden diese Aminosäuren durch die analogen CG Aminosäuren oder durch Alanin ersetzt. Der Vergleich der funktionellen Eigenschaften der NE Mutanten mit wildtyp NE zeigte, dass die Aminosäuren an den Positionen 98 und 216-224 entscheidend für die Substratspezifität von NE sind. Die NE Mutanten N98A, 216-218 und 216-224 waren nicht mehr in der Lage, die Virulenzfaktoren IcsA und IpaB sowie das NE Peptidsubstrat abzubauen. Stattdessen haben diese Mutanten die Fähigkeit erlangt, das CG Peptidsubstrat abzubauen. Zusammenfassend konnten wir Aminosäuren in NE identifizieren, die sowohl die Spezifität von NE für das Peptidsubstrat als auch für die Virulenzfaktoren von Shigella flexneri determinieren. / Neutrophil granulocytes are one of the first lines of defense of the mammalian innate immune system against invading microorganisms. In response to inflammatory stimuli, neutrophils migrate from the blood stream to infected tissues where they bind, engulf and inactivate microorganisms efficiently. Human neutrophil elastase (NE), a neutrophil granule component, is a key host defense protein that rapidly destroys virulence factors of enteroinvasive pathogens including IpaB (invasion plasmid antigen B) and IcsA (intracellular spread A) from Shigella. NE belongs to the family of chymotrypsin-like serine proteases with sequence and structural similarity but with very different biological functions. Cathepsin G (CG) is another abundant chymotrypsin-like serine protease in neutrophil granules. However, in contrast to NE, CG does not cleave virulence factors of Shigella. The crystallographic structures of NE and CG are very similar but we identified single or multiple residues in the substrate-binding cleft to differ in these two enzymes. We hypothesized that NE specificity for bacterial virulence factors resides within these structural differences. Therefore these specific residues in NE were replaced with the analogous amino acids of CG or with alanine. By comparing the functional properties of these NE mutants to wildtype NE we were able to show that the amino acids at position 98 and 216-224 are crucial for the substrate specificity of NE. The NE mutants N98A, 216-218 and 216-224 did not cleave the virulence factors IcsA and IpaB as well as the NE peptide substrate but cleaved the CG peptide substrate. In summary, we identified residues in NE that determine the specificity of NE for the peptide substrate and for the Shigella flexneri virulence factors.

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Zur Kontrolle und Steigerung der Fruchtbarkeitsleistung von hochleistenden Milchkühen muss eine frühzeitige, sichere Methode zur Feststellung einer Trächtigkeit erfolgen. Neben der transrektalen Ultraschalldiagnostik als direkte Methode gibt es hierzu über den Nachweis boviner trächtigkeitsassoziierter Glykoproteine (bovine Pregnancy Associated Glycoproteins = bPAGs) eine indirekte, genauso früh einsetzbare Methode. Über einen Hauptversuch sollten die Praktikabilität sowie die Sensitivität und Spezifität eines laborungebundenen blutbasierten bPAG-Trächtigkeitstests unter Feldbedingungen ermittelt werden. In Teilversuchen sollten die Haltbarkeit des bPAG in kühl- und gefriergelagerten Proben beurteilt werden. Zudem sollten die Testergebnisse von unbesamten Kühen post partum (p.p.) und früh wiederbesamten Kühen unter 60 Tagen p.p. vor dem Hintergrund vorliegender Rest-bPAG-Mengen der zurückliegenden Trächtigkeit analysiert werden. Im Hauptversuch befanden sich von Juli bis Dezember 2014 109 Kühe zweier Betriebe in Mecklenburg Vorpommern. Voraussetzung war, dass sich die Tiere mindestens 60 Tage p.p. befanden, um falsch positive Ergebnisse durch noch im Blut zirkulierende bPAGs der zurückliegenden Trächtigkeit auszuschließen. Bei dem zu validierenden „IDEXX Visual Pregnancy Test“ handelt es sich um einen indirekten Antigen-Capture ELISA, welcher bPAGs im Blutserum oder im EDTA-Plasma tragender Rinder nachweist. Verlässliche Ergebnisse sind laut Herstellerangabe erstmalig ab 28 Tagen post inseminationem (p.i.) möglich. Die Testergebnisse werden visuell im Vergleich mit parallel angesetzten Positiv- und Negativkontrollen zugeordnet. Als Goldstandard wurde in der Feldstudie bei jedem Tier eine erste Trächtigkeitsuntersuchung 28 Tage p.i., eine zweite 35 Tage und eine dritte nach dem 45. Tag p.i. mit transrektaler Sonografie vorgenommen. Während der ersten beiden Befundungen erfolgte eine Blutprobenentnahme aus der V. caudalis mediana und eine Untersuchung mit dem „IDEXX Visual Pregnancy Test“. Eine dritte Blutprobenentnahme (>45 Tage p.i.) wurde veranlasst, sofern das Testergebnis am Tag 35 nicht mit dem Ergebnis der transrektalen Sonografie übereinstimmte bzw. die visuelle Zuordenbarkeit des Testergebnisses nicht eindeutig möglich war. Im Hauptversuch lag die Trächtigkeitsrate bei 51,4% (56 von 109) und 48,6% (53 von 109) nicht tragenden Tieren. Alle 56 mittels transrektaler Sonografie als tragend diagnostizierten Kühe wurden ohne Ausnahme korrekt vom Trächtigkeitstest ebenfalls als positiv getestet. Folglich betrug die Sensitivität des Tests 100%. Bei 48 von 53 sonografisch nicht für tragend befundenen Tieren stimmte dies mit dem bPAG-Bluttest überein. Fünf Probandinnen wiesen 28 Tage p.i. ein falsch positives Testergebnis auf, welches bei zwei Kühen auch bei der dritten Testdurchführung am 47. bzw. am 49. Tag p.i. unverändert eine Trächtigkeit falsch anzeigte. Somit betrug die Spezifität 90,6%. Des Weiteren wurden Gütekriterien-Validationen mittels positivem und negativem prädiktivem Wert sowie über das positive und negative Wahrscheinlichkeitsverhältnis und die Genauigkeit durchgeführt. Es resultierten jeweils sehr gute Werte hieraus. Die Teilversuche ergaben eine gute Haltbarkeit des bPAG auch bei vorheriger Kühl- oder Gefrierlagerung der Blutproben. Die bPAG aus der zurückliegenden Trächtigkeit blieben teils bis einschließlich Tag 55 p.p. nachweisbar. Der Zeitaufwand für den Bluttest betrug mindestens 175 Minuten pro Testdurchlauf; davon fielen 105 Minuten auf die eigentliche Testdurchführung. Je kleiner die Probenanzahl pro Testserie, desto teurer wird jeder einzelne Trächtigkeitstest pro Tier aufgrund der jeweils doppelt mit anzusetzenden Positiv- und Negativkontrollen. Der Trächtigkeitstest ist somit nur für größere Tierarztpraxen geeignet, die die nötige personelle Ausstattung und eine genügend große Anzahl an Trächtigkeitsuntersuchungen pro Testdurchlauf garantieren können. Aufgrund in Frage kommender falsch positiver Ergebnisse, aller Voraussicht nach dem späten embryonalen Fruchttod zuzuschreiben, wird eine direkte manuelle und/oder transrektal sonografische Nachuntersuchung zumindest aller am 28. Tag p.i. positiv getesteten Kühe nach dem 45. Tag p.i. für zwingend notwendig erachtet.