Charakterisierung und Weiterentwicklung eines Systems zur antibiotikafreien Plasmidstabilisierung und Sekretion heterologer Antigene über das Hämolysin a-Sekretionssystem in attenuiereten Salmonella-Stämmen. Ziel ist die Entwicklung tumorspezifischer Vakzine. / Characterization and further development of a system for antibiotic-free plasmid stabilization in attenuated salmonella strains and secretion-enabling of heterologous antigens via the hemolysin a-secretion system. Goal is the development of tumor-specific vaccines.

Techn. Hochsch., Diss., 2001--Aachen.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte der Übergang von amorphen AlCuLi-Schichten in die quasikristalline Phase untersucht werden. Dafür wurden die atomaren Struktur und der elektrische Widerstand an in-situ hergestellten amorphen (Al[5,5]Cu[1])[100-x] Li[x]- Schichten im Temperaturbereich 2 K < T < 500 K gemessen. Zur Herstellung der hoch reaktiven dünnen Schichten wurde unter Ar-Reinstgasatmosphäre und Ultrahochvakuum präpariert. Die Messergebnisse entstanden ebenfalls unter UHV-Bedingungen. In amorphem (Al[5,5]Cu[1])[100-x] Li[X] positionieren sich die Atome in die Friedelminima des Paarpotentials. Bis ca. 26 at% Li geschieht dies überwiegend über einen Hybridisierungseffekt der Elektronen aus dem Valenzband in die unbesetzten Cu-d-Zustände. Ab 26 at% Li wird das zunehmend durch eine Erhöhung der Atomzahldichte erreicht. Um die Verkleinerung des Atomvolumens zu erreichen, gibt das Li sein äußeres Elektron ab und verringert damit seinen Radius. Das Maximum in der Interferenzfunktion I(K) bei größeren K-Werten verschiebt parallel zum Durchmesser der Fermikugel 2kF und ist dadurch als elektronisch induziert zu erkennen. Es zeigen sich elektronische Transporteigenschaften, die auch schon bei anderen Systemen beobachtet werden konnten (NaSn, AlCuFe). Im Bereich mit mehr als 50at% Li verschwindet die Dichteanomalie wieder und die Atome befinden sich auch ohne Änderung des Volumens nahe den Friedelminima. Allerdings verliert die Legierung dabei an Stabilität. Das System verhält sich hier ähnlich wie vergleichbare Edelmetall-Polyvalentelement-Legierungen.

Zugl.: Konstanz, Universiẗat, Diss., 2008 u.d.T.: Wagner, Simone: Lokale Austauschnetzwerke.

Freie Univ., Diss.--Berlin, 2000. / Zsfassung in engl. Sprache.

Ziel dieser Arbeit war es klinische und radiologische Ergebnisse nach offener oder minderinvasiver perkutaner sowie nach frühzeitiger oder zeitverzögerter additiv ventraler Stabilisierung von Typ AOSpine A3 Frakturen des thorakolumbalen Überganges miteinander zu vergleichen.

The global soil resources are significantly threatened by pollution. In addition to the existing burden of contaminants in agricultural soils, the increasing anthropogenic input of metal(loid)s, further referred to as trace elements (TE), presents a major public health concern, since it endangers the food security of a rising human population. However, the growing demand for agricultural commodities will increase the pressure on fertile soils. In this context, steering the needed agricultural extensification towards arable TE-contaminated soils (TECS) could protect highly biodiverse or carbon stock land and, thereby, help reach global sustainability targets. The sustainable crop production on TECS requires effective and non-destructive measures to control relevant pollutant linkages. These are offered by gentle remediation options (GRO), the practical adoption of which is scarce across Europe as yet. This study provides different approaches of GRO applied to an agricultural soil in a characteristic post-mining region (Freiberg, Saxony (Germany)) in practical adoption (chapter 2) and under semi-controlled conditions (chapters 3 and 4). Due to severe topsoil contamination by metals (Cd, Pb, and Zn) and As, the pollutant linkages of concern at the study site are food-chain transfer, leaching to the groundwater, and tilling-related dust emissions. The overall aim was to find best management practices for coupling soil remediation with the production of marketable biomass. This was attempted via (i) in situ stabilization, alone (chapter 4.1) or combined with phytoexclusion (chapter 2), (ii) labile TE phytoextraction (chapter 3), and (iii) (aided) phytostabilization (chapter 4.2). Soil remediation by GRO was assessed with scientifically established (DGT, soil solution; chapter 4.1) and/or legally relevant chemical soil extractions (NH4NO3-solution; chapters 2 to 4) and pH measurements. Additionally, earthworms served as ecotoxicological endpoints (chapter 4.1). Initial soils, earthworms, vegetative and generative biomass produced from each approach, as well as the investigated soil additives, including fertilizers, were microwave-assisted chemically digested (HNO3, H2O2, aqua regia) prior to analysis. All environmental samples were analyzed for TE by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Nutrient concentrations in soil additives and selected plant samples were analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The measured TE concentrations were evaluated against applicable European and/or national thresholds. At field (chapter 2), the repeated fertilization with superphosphate and/or lime marl basically attenuated the chemical TE availability over a three years crop rotation of Brassica napus, Triticum aestivum, and Hordeum vulgare. In turn, the simultaneous phytoexclusion by low-accumulating cultivars (LAC) effectively decreased the Cd concentrations in cereal grains (by averagely 21 % in wheat and 39 % in barley). However, straw metals´ accumulation or grain As uptake partly revealed opposing trends among LAC and high-accumulating cultivars (HAC). As investigated under semi-controlled conditions (chapter 3), a sunflower (Helianthus annuus L. mutant inbred line M7 (R3B-F-U/R13M10A; test series R13F-MP)), modified towards enhanced labile TE phytoextraction by chemical mutagenesis, proved less advantageous as pre-crop for winter wheat (Triticum aestivum L. cv. Tiger) than the regionally common winter oilseed rape (Brassica napus L. cv. Lorenz). This resulted from soil alkalinization by rape, whereas sunflower mobilized more TE than it depleted from the rhizosphere. Within in situ stabilization approaches under semi-controlled conditions, a Fe- /Al-rich drinking water treatment residue (WTR), soil-applied at a rate of 1 % (m/m) prior to cultivation of wheat (Triticum aestivum L. cv. Tiger; chapter 4.1) or Szarvasi-1 (Elymus elongatus subsp. ponticus cv. Szarvasi-1; chapter 4.2), decreased the chemical availability of As, Cd, and Pb by up to 77 % , 46 %, and 61 %, respectively. Thereby, it immobilized these hazardous TE increasingly effective over time and better than a Mn-rich WTR or lime marl. The bioassays with wheat and earthworms (Dendrobaena veneta L.) showed, however, that the habitat function for biocenoses benefited more from the Fe-/Al-rich WTR when it was applied at a lower application rate (0.5 % m/m). This resulted from dose-dependent P fixation and TE entries induced by the WTR, to which Szarvasi-1 appeared insensitive. Unlike As, the availability of Cd and Zn to biota in amended soils could not be predicted by any of the applied chemical methods due to endpoint-specific binding of competing cations to the biotic ligand (plant roots, earthworm tissue), and a preferential translocation of Zn over Cd in planta. Among all studied plants, the perennials Szarvasi-1 and cup plant (Silphium perfoliatum L.; chapter 4.2) best excluded the present mixture of TE in shoots, whereby the latter exhibited growth depression. However, only grain biomass of barley and rape, and partly of low-accumulating wheat, produced at the study site presented legally compliant animal feed based on European limit values for Cd and As. Given the investigated measures´ restricted efficacy to assure forage safety, a land-use change e.g. towards the perennial Szarvasi-1, which provides a continuous plant cover at low tillage and input requirements, possibly accompanied by the monitored reuse of an Fe- /Al-rich WTR, could most promisingly control all above-stated pollutant linkages. Revenues could be generated from energy conversion or valorization in the fibrous material sector. The waste recycling of WTR in TECS, though promising, requires proper characterization, eventual process optimization, and further studies regarding long-term stability to ensure legal compliance and environmental safety. Future research and breeding efforts regarding low Cd cultivars in particular could greatly contribute to safe food or forage production at the majority of moderately contaminated sites.:Table of contents Danksagung VI Abstract VII Zusammenfassung X List of Figures XIV List of Tables XVIII Abbreviations XXII 1 Introduction 1 1.1 The contamination of agricultural soils with trace elements - a global challenge to be tackled at local scale 1 1.2 The study site 5 1.3 Objectives 7 1.4 Structure of the thesis 8 2 Field assessment of conventional fertilizers and cultivars of annual plants 11 2.1 Management of trace element-contaminated agricultural land by in situ stabilization combined with phytoexclusion over a three years crop rotation 11 3 Exploring pre-crop effects of annual oilseeds 37 3.1 Trace elements bioavailability to winter wheat (Triticum aestivum L.) grown subsequent to high biomass plants in a greenhouse study 37 4 The potentials of drinking water treatment residues and/or perennialplants 53 4.1 Trace elements bioavailability to Triticum aestivum and Dendrobaena veneta in a multielement-contaminated agricultural soil amended with drinking water treatment residues 53 4.2 (Aided) phytostabilization of trace elements using cup plant (Silphium perfoliatum L.), or tall wheatgrass (Elymus elongatus subsp. ponticus cv. Szarvasi-1) and soilapplied drinking water treatment residues 77 5 Synthesis 91 5.1 The potential of crop management practices to mitigate food chain transfer of trace elements 91 5.2 The in situ stabilization efficacy under differential experimental conditions 96 6 Future perspectives 101 References 104 List of publications 121 Erklärung 123

Von TRAIL, FasL und APRIL, drei Mitgliedern der TNF-Liganden-Familie, ist bekannt, dass Trimerstabilität und Oligomerisierungsstatus maßgeblich das Rezeptoraktivierungspotential dieser Liganden beeinflussen. Für die immunstimulatorischen TNF-Liganden CD27L, CD40L, OX40L, 41BBL und GITRL war hingegen vor der Durchführung dieser Arbeit praktisch nicht bekannt, inwieweit Trimerbildung, Stabilisierung und Oligomerisierung wichtig für deren Aktitvität sind. Dies wurde in dieser Arbeit systematisch untersucht. CD40L besaß bereits als trimeres Molekül eine hohe Aktivität, die durch sekundäre Oligomerisierung nur wenig gesteigert wurde. Die spezifische Aktivität konnte durch Stabilisierung mit Hilfe der Tenascin-C (TNC)-Trimerisierungsdomäne nur geringfügig gesteigert werden. CD27L war als lösliches Flag-markiertes sowie als hexameres Fc-Protein selbst nach Quervernetzen nicht in der Lage, seinen Rezeptor CD27 zu binden und zu aktivieren. Die TNC-stabilisierte trimere Form des CD27L hingegen induzierte nach Oligomerisierung mit einem anti-Flag-Antikörper ein starkes Signal. Trimerer OX40L und trimerer 41BBL konnten nur in oligomerisierter Form ihre Rezeptoren aktivieren, wobei die Aktivität der TNC-stabilisierten Form signifikant stärker ausgeprägt war. GITRL aktivierte seinen Rezeptor bereits als stabilisiertes Trimer und Hexamer, die Aktivität konnte durch Quervernetzen nur gering gesteigert werden. Zusammenfassend kann man sagen, dass CD27L, OX40L und 41BBL zu der Untergruppe der TNF-Ligandenfamilie gehört, für die eine Stabilisierung des trimeren Moleküls und dessen Oligomerisierung nötig sind, um eine starke Rezeptoraktivierung zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu zeigten CD40L und GITRL bereits oligomerisierungsunabhängig eine hohe Aktivität. GITRL benötigte allerdings die Stabilisierung des trimeren Moleküls durch die TNC-Domäne, um gute Aktivität zu zeigen. Im Weiteren wurden Antikörperfragment (scFv-)-TNF-Ligand-Fusionsproteine konstruiert und untersucht, die ein Zelloberflächenantigen binden. Eine starke Zelloberflächenantigen-spezifische Aktivierung des jeweiligen Rezeptors konnte für scFv-41BBL und für scFv-OX40L gezeigt werden, wohingegen scFv-CD40L und scFv-GITRL bereits auf antigennegativen Zellen stark aktiv waren. scFv-CD27L war selbst auf antigenpositiven Zellen inaktiv. Verwendet man an Stelle des Antikörperfragments eine extrazelluläre Proteinbindedomäne, z.B. die eines TNF-Rezeptors, erhält man Fusionsproteine, die zum einen eine selektive Aktivierung der TNF-Ligandendomäne und somit die Aktivierung des korrespondierenden Rezeptors auf der Zielzelle ermöglichen, zum anderen aber durch die Bindung an den membranständigen Liganden dessen Aktitvät neutralisieren können. Für CD40-, RANK- und B7-2-FasL konnte der immobilisationabhängige Aktivierungseffekt auf entsprechenden Zelloberflächenmolekül-exprimierenden Zellen gezeigt werden. Anhand von T47D-Zellen, die durch eine autokrine CD40L-CD40-Signalschleife vor Apoptose geschützt sind, konnte gezeigt werden, dass durch die Bindung von CD40-FasL an membranständigen CD40L die CD40L-CD40-Interaktion gestört und gleichzeitig Apoptose verstärkt induziert werden kann. Das Prinzip der antigenabhängigen Aktivierung von TNF-Liganden könnte Anwendung in der Tumortherapie finden, da bei Verwendung entsprechender selektiv exprimierter Marker eine lokale Rezeptoraktivierung erreicht und so Nebenwirkungen minimiert werden können. / Trimer stability and oligomerization status of TRAIL, FasL and APRIL, three members of the TNF ligand family, critically determine their receptor activating potential. However, detailed information for the immunostimmulatory ligands CD27L, CD40L, OX40L, 41BBL and GITRL regarding the importance of trimer formation, stabilization and oligomerization for ligand activity was lacking. These aspects were investigated systematically in this work. CD40L was highly active as a trimeric molecule. Secondary oligomerization and/or stabilization via the tenascin-C (TNC) trimerization domain slightly enhanced its specific activity. As soluble Flag-tagged and as hexameric Fc protein CD27L failed to bind and activate its cognate receptor CD27, even after crosslinking. However, the TNC stabilized form of CD27L induced a strong signal after oligomerization with anti-Flag antibody. Receptor signaling was only activated by oligomerized molecules of trimeric OX40L and 41BBL whereas the respective TNC fusion protein showed significant stronger activity. Stabilized GITRL trimers and hexamers already activated their receptor whereas oligomerization of GITRL just slightly enhanced the specific activity. Taken together, CD27L, OX40L and 41BBL belong to a TNF ligand family subgroup which requires oligomerization and stabilization of the trimeric molecule to ensure strong receptor activation. In contrast, CD40L and GITRL already display high oligomerization-independent activity, though the latter needs stabilization by the TNC domain. Furthermore, antibody fragment (scFv)-ligand fusion proteins targeting specific cell surface antigens were designed and analyzed. Strong cell surface antigen-selective TNF receptor activation was achieved for scFv-41BBL and scFv-OX40L whereas scFv-CD40L and scFv-GITRL already induced signaling in the absence of antigen-positive cells. scFv-CD27L lacked activity even on antigen-positive cells. Using an extracellular protein binding domain for example the ligand binding domain of a TNF receptor instead of an antibody fragment resulted in fusion proteins that on the one hand activate the TNF ligand domain and thus the corresponding receptor on target cells and on the other hand neutralize membrane ligand activity by binding. The effect of cell surface immobilization-mediated activation of these fusion proteins on cells expressing the corresponding target molecule was shown here for CD40-, RANK- and B7-2-FasL. The CD40-FasL fusion protein simultaneously blocked CD40L-CD40 interaction and induced strong apoptosis in T47D cells displaying an antiapoptotic autocrine CD40L-CD40 signaling loop. The principle of antigen-dependent activation of TNF ligands could be of use in tumor treatment due to the fact that tumor specific marker targeting leads to locally restricted receptor activation on antigen positive cells, promising a reduction in potential off target effects.

Für die dilatative Kardiomyopathie gibt es bisher keine kausalen Therapiemöglichkeiten. Verschiedene kardiale Autoantikörper sind an der Pathogenese der Erkrankung beteiligt. Diese können durch eine Immunadsorptionsbehandlung entfernt werden. Das Ziel dieser Studie war es, die hämodynamischen Effekte einer Immunadsorption mit nachfolgender Immunglobulin-G-Substitution zu untersuchen. Dazu wurden 18 Patienten (NYHA III-IV, linksventrikuläre Ejektionsfraktion < 30 %) eingeschlossen und zufällig der Behandlungs- oder Kontrollgruppe zugeteilt. An drei aufeinanderfolgenden Tagen erfolgte eine Immunadsorptionsbehandlung. Abschließend wurde polyklonales Immunglobulin-G substituiert. Die Behandlung wurde insgesamt viermal in monatlichen Abständen durchgeführt. Die hämodynamischen Messungen erfolgten mit Hilfe eines Swan-Ganz Thermodilutionskatheters. Nach drei Monaten waren der Herzindex und der Schlagvolumenindex in der Behandlungsgruppe signifikant angestiegen. Der systemvaskuläre Widerstand wurde signifikant gesenkt. Außerdem wurde ein Anstieg der echokardiographischen linksventrikulären Ejektionsfraktion sowie eine Reduktion des linksventrikulären endsystolischen und enddiastolischen Durchmesser Index beobachtet. Die echokardiographischen Veränderungen waren auch im Verlauf nach einem halben Jahr stabil nachweisbar. Die günstige Beeinflussung der hämodynamischen Parameter wurde zudem von einer Verbesserung der klinischen Beschwerdesymptomatik - repräsentiert durch die Einteilung nach der NYHA-Klassifikation - begleitet. Hingegen wurden in der Kontrollgruppe für alle genannten Parameter keine signifikanten Veränderungen beobachtet. Die Effekte der Immunadsorption werden hauptsächlich auf die Elimination der Autoantikörpern zurückgeführt, wenngleich andere Einflüsse - wie ein Einfluss der Immunglobulinsubstitution oder anderer immunmodulatorischer Komponenten - nicht ganz ausgeschlossen werden können. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass Immunadsorptionsbehandlungen bei dilatativer Kardiomyopathie als Ergänzung zur medikamentösen Basistherapie zur Verbesserung der Herzfunktion und zur Linderung der Beschwerdesymptomatik beitragen. / There is no causal therapy for the treatment of dilated cardiomyopathy. Various cardiac antibodies have been detected. These antibodies are extractable by immunoadsorption. The aim of the study was to assess the hemodynamic effects of immunoadsorption and subsequent immunoglobulin G substitution. 18 patients with dilated cardiomyopathy (New York Heart Association III-IV, left ventricular ejection fraction < 30%) were randomly assigned either to the treatment group or to the control group. The patients were treated by immunoadsorption on three consecutive days. After the final session polyclonal immunoglobulin G was substituted. The procedure was repeated four times at one-month intervals. Hemodynamic mesurements were made by Swan-Ganz-catheterization. After three months cardiac index and stroke volume index increased significantly. Systemic vascular resistence decreased. Although, the echocardiographic ejection fraction increased, while there was a reduction of the left ventricular endsystolic and enddiastolic diameter index. The echocardiographic changes persisted after six months. The hemodynamic changes were accompanied by an improvement regarding the New York Heart Association classes in the treatment group. In contrast, all parameters did not change throughout the six months in the control group. Presumably the hemodynamic effects result from elimimation of cardiac antibodies. Although there may be an influence of different immunmodulatory components or of the immunoglobulin G substitution, too. In conclusion, Immunoadsorption and subsequent immunoglobulin G substitution improves cardiovascular function in addition to conventional drug therapy.

Im Rahmen dieser Arbeit werden Untersuchungen der atomaren Struktur und des elektrischen Widerstands an in-situ hergestellten amorphen Na-Sn-Legierungen im Temperaturbereich 2K < T < 500K vorgestellt. Zur Herstellung der hochreaktiven duennen Schichten wird eine neu entwickelte Praeparationsmethode unter Reinstgasatmosphaere und Ultrahochvakuum benutzt. Die Messungen muessen im UHV durchgefuehrt werden. In amorphem Na-Sn gibt es zwei im Sinne von Hume-Rothery bzw. Peierls elektronisch stabilisierte Bereiche, die jeweils einer Phase zugeordnet werden koennen. In Phase I (0 <= x <= 50) koennen sich die Atome nur durch eine Erhoehung der Atomzahldichte, was einer Volumenverkleinerung entspricht, in die Friedelminima des Paarpotentials legen. Dazu gibt das Na sein aeusseres Elektron ab und verkleinert damit seinen Radius. Der zweite Peak im Strukturfaktor S(K) verschiebt hier parallel zum Durchmesser der Fermikugel und ist damit der elektronisch induzierte. Der Peak liegt sehr nahe beim Fermikugeldurchmesser. Dadurch ergeben sich starke Anomalien im elektronischen Transport, im mittleren Konzentrationsbereich macht das System sogar einen Metall-Isolator-Uebergang. In Phase II (60 <= x <= 73) liegen die Atome ohne Aenderung des Volumens in den Friedelminima. In der vorliegenden Arbeit wird davon ausgegangen, dass das Na eine Umgebung aufbaut bzw. findet, die der des reinen Na nahekommt. In Phase II ist der erste Peak in S(K) der elektronisch induzierte. Das System verhaelt sich hier aehnlich wie vergleichbare Edelmetall- Polyvalentelement-Legierungen, bei einer effektiven Valenz Z = 1.8e/a fallen der Peak und der Fermikugeldurchmesser exakt zusammen. In dieser Phase tritt aber in S(K) ein Prepeak bei kleinen Streuvektoren auf. In der elektronischen Zustandsdichte ergibt sich ein Pseudogap bei der Fermienergie und das Material wird ein schlechtes Metall. Im Ueberlappungsbereich (50 < x < 60) koexistieren beide Phasen nebeneinander. Dies wird durch ein in zwei Abstaende aufgespaltenes erstes Maximum in der Atomverteilungsfunktion deutlich. Die Atome besetzen durch ihre Umverteilung von der einen zur anderen Phase scheinbar auch die Positionen zwischen den Friedelminima.