Direkte Zellreprogrammierung basiert auf Transkriptionsfaktoren (TFs), die die Identität bestimmter Zelltypen induzieren.Diese TF vermittelte Zellreprogrammierung ist in den meisten Zelltypen häufig durch hemmende Mechanismen limitiert.Um solche Barrieren in C. elegans zu identifizieren, verwendeten wir den zuvor charakterisierten Zinkfinger-TF CHE-1, der erforderlich ist, um glutamaterge ASE-Neuronen zu induzieren.In dieser Studie haben wir eine mögliche Barriere für die Reprogrammierung von Keimzellen zu Neuronen identifiziert und charakterisiert:die NAD+ abhängige mitochondriale Isocitratdehydrogenase 3 (IDH3).Der RNAi-Knockdown ergab in Kombination mit ektopischer Expression von CHE-1 einen konsistenten Phänotyp hinsichtlich der Expression des neuronalen ASE- Reporters in der Keimbahn. Wir konnten feststellen,dass IDH3-Knockdowns zu globalen Veränderungen der repressiven Histonmodifikationen führen.Mittels genetischer Untersuchungen identifizierten wir Mitglieder der Jumonji-Proteine sowie die a-KG-abhängigen Histon-Demethylasen, die an diesem Reprogammierungsphänotyp beteiligt sind. Durch Massenspektrometrie und weiterführenden genetische Untersuchungen haben wir festgestellt, dass Zellen bei IDH3-Mangel eine sogenannte Glutamin-Anaplerose verwenden, um den a-KG-Spiegel wieder aufzufüllen und somit einen teilweise aktiven Zitronensäurezyklus beizubehalten.Des Weiteren sind diese Prozesse erforderlich, damit die TF vermittelte Zellreprogrammierung stattfinden kann.Wir haben außerdem festgestellt, dass Signale von Zellen der somatischen Gonade diesen durch IDH3-Mangel vermittelten Zellreprogrammierungsprozess von Keimzellen ermöglichen.Daher ist anzunehmen, dass der Reprogrammierungsphänotyp in der Keimbahn nicht gewebsautonom ist. Zusammengefasst identifiziert diese Studie die Rolle der evolutionär konservierten Isocitrat-Dehydrogenase 3 (IDH3) bei der Aufrechterhaltung der Zellidentität und damit auch als Barriere für die Zellreprogrammierung. / Direct reprogramming makes use of transcription factors (TFs) that induce the identity of specific cell types. These TFs often are restricted in most cell types by inhibitory mechanisms. In order to identify these barriers in C. elegans, we used the previously described zinc-finger TF CHE-1 that is required to induce the glutamatergic ASE neuron fate. In this study, we identified and characterized a candidate barrier for reprogramming germ cells into neurons, the NAD+ dependent mitochondrial isocitrate dehydrogenase 3 (IDH3). RNAi knockdown of alpha (IDHA-1) or gamma (IDHG-1) subunit of this complex gave a consistent and reliable phenotype of the expression of ASE reporter in the germ line upon ectopic expression of CHE- 1. This study shows that idha-1 depletion-mediated reprogramming of germ cells to neurons is partially repressed in animals that lack the hypoxia-induced factor, TF HIF-1. It has been shown that mitochondrial dynamics change during differentiation. This suggests that disturbing mitochondrial function may feed-back to chromatin thus altering gene expression and allowing reprogramming. We were able to identify that knock down of idha-1 leads to global histone modification changes; and by performing a genetic screen we identified members of the Jumonji proteins, the a-KG dependent histone demethylases, involved in this conversion phenotype. By performing Mass Spectrometry and genetic screens, we have identified that cells utilize glutamine anaplerosis to replenish a-KG levels and display a partially active citric acid cycle upon IDH3 depletion; and these processes are required for the TF- mediated reprogramming to occur. Furthermore, the IDH3 depletion-mediated germ cell reprogramming is not tissue autonomous. We identified that signals from the somatic gonad enable the reprogramming process. Overall, this study identifies the role of the conserved Isocitrate Dehydrogenase 3 in cell fate safeguarding and thus as a barrier to reprogramming.

Alexandra Flocke Untersuchung von Stoffwechselparametern und Lipoproteinen im Blutserum von einlings- und zwillingsträchtigen Merino- und Schwarzköpfigen Fleischschafen im peripartalen Zeitraum Medizinische Tierklinik, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig Eingereicht im Februar 2012 (94 Seiten, 15 Abbildungen, 8 Tabellen, 199 Literaturangaben, 12 Tabellen im Anhang) Schlüsselwörter: Lipoproteine, Schaf, Stoffwechsel, Endotoxin, Ketose Problemstellung: Der Lipoproteinstatus in der kritischen Phase der Hochträchtigkeit wurde beim Schaf bisher nur wenig untersucht. Die Fähigkeit der Lipoproteine, sowohl Lipide zu transportieren und im Körper umzuverteilen, als auch ihre Rolle in der Endotoxinneutralisation machen sie zu einem wichtigen Parameter in stoffwechselbelasteten Situationen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Lipoproteinstatus zweier verschiedener Leistungsrassen zu analysieren und zu prüfen, ob und inwiefern peripartal Unterschiede bei Ein- und Zwillingsträchtigkeiten bestehen. Zusätzlich werden die Endotoxine der Tiere bestimmt und mögliche Zusammenhänge mit der Stoffwechselsituation und dem Lipoproteinstatus evaluiert. Tiere, Material und Methoden: Untersucht wurden gesunde einlingsträchtige Merinofleischschafe (MFS1), zwillingsträchtige Merinofleischschafe (MFS2) sowie zwillingsträchtige Schwarzköpfige Fleischschafe (SKF2). Im Abstand von je sieben Tagen wurden den Tieren im Zeitraum von der 5. Woche a.p. bis eine Woche p.p. Blutproben aus der V. jugularis externa entnommen. Aus dem Serum wurden die Konzentrationen von β-Hydroxybutyrat (BHB), Glucose, Freie Fettsäuren (FFS), Triacylglycerol (TG), Cholesterol, Bilirubin, Gesamtprotein (alle Hitachi 912), Insulin (RIA-Kit, Firma IBL, Hamburg), α- und β-Lipoproteine (LIPIDOPHOR All In12®, - ohne prä-β-Lipoproteine), freies Endotoxin (LAL-Test) und Anti-Lipid A Antikörper (ALAAK; ELISA) bestimmt. Ergebnisse: Die α-Lipoproteinkonzentration stieg bei den MFS1 vor dem Ablammen signifikant an und erreichte eine Konzentration von = 208,0 ± 40,1 mg/dl (1. Woche a.p.). Die MFS2 wiesen vor dem Lammen einen konstanten Verlauf zwischen = 180,4 ± 31,1 mg/dl (5. Woche a.p.) und = 196,1 ± 42,1 mg/dl (3. Woche a.p.) auf. Die SKF2 zeigten in der 5. Woche a.p. mit = 206,5 ± 39,0 mg/dl eine größtenteils signifikant höhere Konzentration gegenüber den folgenden Untersuchungszeitpunkten. Bei beiden Rassen ließ sich bei den Zwillingsmuttern nach dem Lammen ein signifikanter Abfall der α-Lipoproteinkonzentration auf = 144,3 ± 46,1 mg/dl (MFS2) bzw. = 170,2 ± 48,8 mg/dl (SKF2) feststellen. Es bestand eine gesicherte Korrelation zu Cholesterol. Die β-Lipoproteinkonzentration lag in der 1. Woche p.p. bei den Zwillingsmuttern (MFS2 und SKF2) signifikant niedriger als vor dem Lammen. Die SKF2 wiesen in der 5. und 4. Woche a.p. signifikant niedrigere Konzentrationen als die MFS1 auf. Gesicherte Korrelationen bestanden zu TG, Cholesterol und ALAAK (MFS1). Für die α-Lipoproteinkonzentration wurde ein Referenzbereich von 144,3 – 208,0 mg/dl und für die β-Lipoproteinkonzentration von 13,6 – 28,0 mg/dl bei Muttertieren der beschriebenen Rassen ermittelt. Ausgenommen die Insulinkonzentration in der 1. Woche a.p. bestanden keine signifikanten Differenzen zwischen MFS1 und MFS2. Im Vergleich der Rassen zeigten sich signifikante Differenzen in der Glucosekonzentration in der 2. Woche a.p. und in der Konzentration von Bilirubin in der 3. und 1. Woche a.p.. Die BHB-Konzentration zeigte einen konstanten Verlauf und stieg bei den MFS1 bis auf = 0,96 ± 0,36 mmol/l eine Woche p.p., bei den MFS2 auf = 0,73 ± 0,35 mmol/l und bei den SKF2 auf = 0,63 ± 0,14 mmol/l eine Woche a.p. signifikant an. Gesicherte Korrelationen bestanden zu FFS (MFS2) und Insulin (MFS2; SKF2). Die Glucosekonzentration zeigte sich bei den Zwillingsmuttern nach zunächst abfallenden Konzentrationen in der Hochträchtigkeit eine Woche p.p. signifikant höher ( = 3,63 ± 0,59 mmol/l; MFS2 und = 3,28 ± 0,42 mmol/l; SKF2) als vor dem Lammen. Gesicherte Korrelationen ließen sich zu FFS (MFS1; MFS2), BHB (MFS2) und dem Zeitpunkt der Untersuchung (MFS2; SKF2) feststellen. Die FFS-Konzentration stieg bei den SKF2 zur 1. Woche a.p. auf = 265 ± 131 μmol/l an, fiel eine Woche p.p. signifikant auf = 128 ± 95 μmol/l ab und korrelierte gesichert mit TG. Die TG-Konzentration fiel von der 1. Woche a.p. bis zur 1. Woche p.p. signifikant auf = 0,19 mmol/l (MFS1; SKF2) bzw. = 0,18 ± 0,05 mmol/l (MFS2) ab und korrelierte mit Gesamtprotein (MFS1), Cholesterol (MFS1; MFS2), β-Lipoproteinen (MFS1; MFS2) und freiem Endotoxin (MFS1). Die Cholesterolkonzentration fiel eine Woche p.p. bei den Zwillingsmuttern signifikant ab, bei den MFS1 war der Verlauf konstant. Die Bilirubinkonzentration stieg eine Woche p.p. signifikant an (MFS1; MFS2) und korrelierte mit der Konzentration von freiem Endotoxin. Das Gesamtprotein sank zum Zeitpunkt des Ablammens hin signifikant ab, erreichte jedoch eine Woche p.p. wieder seine Ausgangskonzentration. Eine gesicherte Korrelation konnte mit ALAAK festgestellt werden (MFS2; SKF2). Freies Endotoxin konnte zu jedem Zeitpunkt der Untersuchungsreihe nachgewiesen werden. Dabei lagen die festgestellten Konzentrationen bei x̃ = 0,06 – 1,30 EU/ml. Eine gesicherte Korrelation fand sich mit der Konzentration der ALAAK (MFS2). ALAAK konnten ebenfalls zu jedem Zeitpunkt in Konzentrationen von x̃ = 22,2 - 56,8 (OD-Wert) nachgewiesen werden. Fazit: Die Lipoproteinkonzentrationen in den einzelnen Gruppen zeigten sich a.p. zunächst regulativ den erhöhten peripartalen Belastungen des Lipidstoffwechsels angepasst, p.p. demonstrierte auch die Abnahme der Lipoproteinkonzentrationen das Ende der lipolytischen Aktivität bei den Schafen. Die vorliegenden Ergebnisse der Stoffwechselparameter lassen auf eine stärkere Belastung der Zwillingsmuttern schließen, welche auch die Lipoproteine mit einbezieht. Freies Endotoxin konnte auch bei gesunden Schafen zwar zu jedem Zeitpunkt nachgewiesen, eine gesicherte Korrelation mit der Lipoproteinkonzentration jedoch nicht festgestellt werden.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 4 2.1 Physiologische Gravidität des Schafes 4 2.2 Stoffwechsel von Mutterschafen in der Hochträchtigkeit 5 2.3 Stoffwechselparameter 6 2.3.1 β-Hydroxybutyrat 6 2.3.2 Glucose 7 2.3.3 Insulin 10 2.3.4 Freie Fettsäuren 12 2.3.5 Triacylglycerol 13 2.3.6 Cholesterol 14 2.3.7 Bilirubin 15 2.3.8 Gesamtprotein 17 2.4 Lipoproteine 18 2.4.1 Definition von Lipoproteinen 18 2.4.2 Stoffwechsel der Lipoproteine 21 2.4.2.1 Chylomikronen 21 2.4.2.2 Very-Low-Density-Lipoproteins 22 2.4.2.3 Low-Density-Lipoproteins 23 2.4.2.4 High-Density-Lipoproteins 24 2.4.3 Besonderheiten der Lipoproteine beim Schaf 24 2.5 Endotoxin 27 2.5.1 Definition von Endotoxin 27 2.5.2 Aufbau von Endotoxin 27 2.5.3 Herkunft und Wirkung des Endotoxins 28 2.5.4 Inaktivierung und Elimination des Endotoxins 29 2.5.5 Beziehung zwischen Endotoxin und Fettstoffwechsel 30 3 Tiere, Material und Methoden 32 3.1 Versuchsgut 32 3.2 Versuchsanordnung 33 3.3 Material 34 3.4 Methodik 34 3.4.1 Gesundheitszustand der Versuchsgruppen 34 3.4.2 Bestimmungsmethoden klinisch-chemischer Parameter 34 3.4.3 Bestimmung der Lipoproteine 35 3.4.4 Bestimmung von freiem Endotoxin 37 3.4.5 Bestimmung von Anti-Lipid A Antikörpern 38 3.5 Statistische Auswertung 39 4 Ergebnisse 41 4.1 Tierbestand 41 4.2 Stoffwechselparameter 41 4.2.1 β-Hydroxybutyrat 41 4.2.2 Glucose 44 4.2.3 Insulin 46 4.2.4 Freie Fettsäuren 48 4.2.5 Triacylglycerol 50 4.2.6 Cholesterol 52 4.2.7 Bilirubin 54 4.2.8 Gesamtprotein 56 4.3 Lipoproteine 58 4.3.1 α-Lipoproteine 58 4.3.2 ß-Lipoproteine 60 4.4 Endotoxin 62 4.5 Anti-Lipid A Antikörper 64 5 Diskussion 66 5.1 Versuchsprinzip 66 5.2 Tiere und Versuchsbedingungen 66 5.3 Methodenkritik 67 5.4 Stoffwechselparameter 68 5.4.1 β-Hydroxybutyrat 68 5.4.2 Glucose 71 5.4.3 Insulin 72 5.4.4 Freie Fettsäuren 74 5.4.5 Triacylglycerol 76 5.4.6 Cholesterol 78 5.4.7 Bilirubin 79 5.4.8 Gesamtprotein 81 5.5 Lipoproteine 83 5.5.1 α-Lipoproteine 83 5.5.2 β-Lipoproteine 86 5.6 Endotoxin 87 5.7 Anti-Lipid A Antikörper 89 6 Zusammenfassung 91 7 Summary 93 8 Literaturverzeichnis 95 9 Anhang 116 9.1 Stoffwechselparameter 116 9.1.1 β-Hydroxybutyrat 116 9.1.2 Glucose 117 9.1.3 Insulin 118 9.1.4 Freie Fettsäuren 119 9.1.5 Triacylglycerol 120 9.1.6 Cholesterol 121 9.1.7 Bilirubin 122 9.1.8 Gesamtprotein 123 9.2 Lipoproteine 124 9.2.1 α-Lipoproteine 124 9.2.2 β-Lipoproteine 125 9.3 Endotoxin 126 9.4 Anti-Lipid A Antikörper 127 / Alexandra Flocke Evaluation of metabolic parameters and lipoproteins in the serum of merino and blackhead sheep for meat production with one or two lambs in the peripartal period Large Animal Clinic for Internal Medicine, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig Submitted in February 2012 (94 pages, 15 figures, 8 tables, 199 references, 12 tablets in the appendix) Keywords: lipoproteins, sheep, metabolism, endotoxin, ketosis Objective: The lipoprotein status in the critical phase of the peripartal period of sheep has been few reviewed. The ability of lipoproteins to transport and redistribute lipids in the organism and their capacity for endotoxinneutralisation makes them a considerable parameter in metabolic bonded situations. The objective of this research is to show the lipoprotein status of two competitive breeds and to proof if and to what extend differences between ewes with one and two lambs exist. Additionally, the endotoxic situation is assigned and possible correlations with the metabolic system and the lipoprotein status are evaluated. Animals, materials and methods: The research contains healthy merino sheep with one lamb (MFS1), merino sheep with two lambs (MFS2) and blackhead sheep with two lambs (SKF2). At intervals of seven days, blood samples out of the V. jugularis externa were taken from the animals in a period from the 5th week a.p. to one week p.p.. Concentrations in the serum of the following parameters were defined: β-hydroxybutyrat (BHB), glucose, free fatty acids (FFS), triacylglycerol (TG), cholesterol, bilirubin, total protein (all Hitachi 912), insulin (RIA-kit, IBL, Hamburg), α- and β-lipoprotein (LIPIDOPHOR All In12® - without pre-β-lipoprotein), free endotoxin (LAL-test) and anti-lipid A antibodies (ALAAK). Results: The concentration of α-lipoproteins of the MFS1 increased significantly before parturition and finally reached 208,0 ± 40,1 mg/dl (1st Week a.p.). The group of MFS2 showed a constant deviation between = 180,4 ± 31,1 mg/dl (5th Week a.p.) and = 196,1 ± 42,1 mg/dl (3rd week a.p.) before parturition. The SKF2 evidenced with a concentration of = 206,5 ± 39,0 mg/dl in the 5th week a.p. a predominantly significant higher result as during following points in time. Both groups carrying twins showed a significant decrease of the α-lipoprotein concentration down to = 144,3 ± 46,1 mg/dl (MFS2) or = 170,2 ± 48,8 mg/dl (SKF2) after parturition. There were statistically reliable correlations between the α-lipoprotein concentration and cholesterol. The β-lipoprotein concentration from both twin pregnant groups had been significantly lower one week after parturition than before parturition. The results of the SKF2 in week 5 and 4 a.p. were significantly lower than those of the MFS1. Reliable correlations could be determined with TG, cholesterol and ALAAK (MFS1). An α-lipoprotein reference range for ewes of the introduced breeds could be determined from 144,3 - 208,0 mg/dl and for β-lipoproteins from 13,6 - 28,0 mg/dl. There were no significant differences between MFS1 and MFS2 except the concentration of insulin in the 1st week a.p.. In the comparison of the different breeds, significant differences in the concentration of glucose (2nd week a.p.) and bilirubin (3rd week a.p. and 1st week a.p.) could be shown. The concentration of BHB showed a constant deviation and increased significantly to = 0,96 ± 0,36 mmol/l (MFS1; 1st week p.p.), = 0,73 ± 0,35 mmol/l (MFS2, 1st week a.p.) or = 0,63 ± 0,14 mmol/l (SKF2, 1st week a.p.), respectively. Reliable correlations existed with FFS (MFS2) and insulin (MFS2; SKF2). The concentration of glucose of the twin pregnant ewes decreased initially before parturition and increased significantly again in the 1st week p.p. ( = 3,63 ± 0,59 mmol/l; MFS2 and = 3,28 ± 0,42 mmol/l; SKF2). Reliable correlations had been determined with FFS (MFS1; MFS2), BHB (MFS2) and the time of sampling (MFS2; SKF2). Concentrations of FFS increased in the group of SKF2 to = 265 ± 131 μmol/l in the 1st week a.p., decreased again significantly to = 128 ± 95 μmol/l one week p.p. and showed a correlation with TG. The TG concentration decreased significantly from one week a.p. to one week p.p. down to = 0,19 mmol/l (MFS1; SKF2) and = 0,18 ± 0,05 mmol/l (MFS2), respectively. A reliable correlation existed between TG and total protein (MFS1), cholesterol (MFS1; MFS2), β-lipoproteins (MFS1; MFS2) and free endotoxin (MFS1). Both twin pregnant groups had a significant decrease in the cholesterol concentration one week after parturition, in contrast the group of MFS1 showed a constant deviation. The concentration of bilirubin increased significantly one week p.p. (MFS1; MFS2) and showed a reliable correlation with the concentration of free endotoxin. Total protein decreased significantly towards parturition, but reached its initial concentration again one week p.p.. A statistically reliable correlation could be determined with ALAAK (MFS2; SKF2). Free endotoxin could be detected at any point of the exploration. The observed concentrations ranged from x̃ = 0,06 – 1,30 EU/ml. A reliable correlation could be shown with the concentration of ALAAK (MFS2). ALAAK was detected as well in concentrations from x̃ = 22,2 - 56,8 (OD-value) in any taken sample. Conclusion: The lipoprotein concentrations in each group appeared a.p. initially adapted to the peripartal bonds of the increased lipid metabolism. After parturition, the decrease in lipoprotein concentrations, too, demonstrated the end of the lipolytic activity of the ewes. The results of the metabolic parameters lead to the conclusion of a stronger liability of the ewes with twins. This is also valid for the lipoproteins. Free endotoxin could be detected in healthy sheep at any time, but a reliable correlation with the concentration of lipoproteins was not visible.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 4 2.1 Physiologische Gravidität des Schafes 4 2.2 Stoffwechsel von Mutterschafen in der Hochträchtigkeit 5 2.3 Stoffwechselparameter 6 2.3.1 β-Hydroxybutyrat 6 2.3.2 Glucose 7 2.3.3 Insulin 10 2.3.4 Freie Fettsäuren 12 2.3.5 Triacylglycerol 13 2.3.6 Cholesterol 14 2.3.7 Bilirubin 15 2.3.8 Gesamtprotein 17 2.4 Lipoproteine 18 2.4.1 Definition von Lipoproteinen 18 2.4.2 Stoffwechsel der Lipoproteine 21 2.4.2.1 Chylomikronen 21 2.4.2.2 Very-Low-Density-Lipoproteins 22 2.4.2.3 Low-Density-Lipoproteins 23 2.4.2.4 High-Density-Lipoproteins 24 2.4.3 Besonderheiten der Lipoproteine beim Schaf 24 2.5 Endotoxin 27 2.5.1 Definition von Endotoxin 27 2.5.2 Aufbau von Endotoxin 27 2.5.3 Herkunft und Wirkung des Endotoxins 28 2.5.4 Inaktivierung und Elimination des Endotoxins 29 2.5.5 Beziehung zwischen Endotoxin und Fettstoffwechsel 30 3 Tiere, Material und Methoden 32 3.1 Versuchsgut 32 3.2 Versuchsanordnung 33 3.3 Material 34 3.4 Methodik 34 3.4.1 Gesundheitszustand der Versuchsgruppen 34 3.4.2 Bestimmungsmethoden klinisch-chemischer Parameter 34 3.4.3 Bestimmung der Lipoproteine 35 3.4.4 Bestimmung von freiem Endotoxin 37 3.4.5 Bestimmung von Anti-Lipid A Antikörpern 38 3.5 Statistische Auswertung 39 4 Ergebnisse 41 4.1 Tierbestand 41 4.2 Stoffwechselparameter 41 4.2.1 β-Hydroxybutyrat 41 4.2.2 Glucose 44 4.2.3 Insulin 46 4.2.4 Freie Fettsäuren 48 4.2.5 Triacylglycerol 50 4.2.6 Cholesterol 52 4.2.7 Bilirubin 54 4.2.8 Gesamtprotein 56 4.3 Lipoproteine 58 4.3.1 α-Lipoproteine 58 4.3.2 ß-Lipoproteine 60 4.4 Endotoxin 62 4.5 Anti-Lipid A Antikörper 64 5 Diskussion 66 5.1 Versuchsprinzip 66 5.2 Tiere und Versuchsbedingungen 66 5.3 Methodenkritik 67 5.4 Stoffwechselparameter 68 5.4.1 β-Hydroxybutyrat 68 5.4.2 Glucose 71 5.4.3 Insulin 72 5.4.4 Freie Fettsäuren 74 5.4.5 Triacylglycerol 76 5.4.6 Cholesterol 78 5.4.7 Bilirubin 79 5.4.8 Gesamtprotein 81 5.5 Lipoproteine 83 5.5.1 α-Lipoproteine 83 5.5.2 β-Lipoproteine 86 5.6 Endotoxin 87 5.7 Anti-Lipid A Antikörper 89 6 Zusammenfassung 91 7 Summary 93 8 Literaturverzeichnis 95 9 Anhang 116 9.1 Stoffwechselparameter 116 9.1.1 β-Hydroxybutyrat 116 9.1.2 Glucose 117 9.1.3 Insulin 118 9.1.4 Freie Fettsäuren 119 9.1.5 Triacylglycerol 120 9.1.6 Cholesterol 121 9.1.7 Bilirubin 122 9.1.8 Gesamtprotein 123 9.2 Lipoproteine 124 9.2.1 α-Lipoproteine 124 9.2.2 β-Lipoproteine 125 9.3 Endotoxin 126 9.4 Anti-Lipid A Antikörper 127

Catosal ist ein Produkt, das weit verbreitet zur Behandlung von sekundären Keto-sen sowie zu Gebärpareseprophylaxe und Behandlung von Fruchtbarkeitsstörungen eingesetzt wird. Zielstellung: Ziel dieser Studie war es, in zwei Versuchsanordnungen (Studie 1 und Studie 2) zu prüfen, ob Catosal Einfluss auf den klinischen Allgemeinzustand und den Stoffwechsel von Milchkühen in Phasen hoher Belastung nimmt. Versuchsanordnung: Studie 1: Es wurden 30 Kühe mit linksseitiger Dislocatio a-bomasi aus dem Patientengut der Medizinischen Tierklinik Leipzig untersucht. Diese wurden alternierend den beiden Gruppen VG 1 und KG 1 zugeteilt. Der VG 1 wurde vor der Operation 25 ml Catosal intravenös verabreicht. Die KG 1 diente zur Kon-trolle und blieb unbehandelt. In den darauffolgenden Untersuchungen wurden der klinische Allgemeinzustand sowie klinisch-chemische und weitere Parameter unter-sucht. Studie 2: In die Studie wurden 79 Kühe im peripartalen Zeitraum aus einem Milchviehbetrieb in der Nähe von Leipzig einbezogen. Diese wurden alternierend drei Gruppen zugeordnet. VG 2 (n=26) wurde 10 d ante partum (ap) und 3 d post partum (pp) je 25 ml Catosal subcutan (s.c.) verabreicht. Der VG 3 (n=28) wurden 3 d pp und 5-7 d pp je 25 ml Catosal s.c. verabreicht. Die KG 2 (n=25) diente zur Kontrolle und blieb unbehandelt. Jede der drei Gruppen hatte einen Anteil von je 10 Färsen. Das Untersuchungsspektrum wurde anhand der Ergebnisse des ersten Ansatzes modifiziert. Ergebnisse Studie 1: Zwischen VG 1 und KG 1 wurden folgende Unterschiede fest-gestellt: 1) Der klinische Allgemeinzustand verbesserte sich in der VG 1. Dies ließ sich anhand der signifikanten Unterschiede (p<0,05) bei Futteraufnahme und Wie-derkauverhalten (WKV) feststellen. Die Entwicklung der Puls (PF)- und Atemfre-quenzen (AF) in der VG 1 zeigte ein tendenziell (0,1>p>0,05) früheres Erreichen des physiologischen Bereichs. 2) Der Energie-Leber-Stoffwechsel zeigte für die VG 1 ei-ne günstigere Entwicklung. Dies wurde anhand des postoperativen Verlaufs der kli-nisch-chemischen Parameter ß-Hydroxybutyrat (BHB), Glucose, freie Fettsäuren (FFS), Bilirubin, Aspartat-Aminotransferase (ASAT), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), Creatinkinase (CK) und Harnstoff deutlich, wobei für BHB, FFS, ASAT so-wie CK signifikant (p<0,05) geringere Konzentrationen/Aktivitäten in der VG 1 bestanden. Die Gruppenunterschiede von Glucose, Bilirubin und GLDH waren nicht signifikant. 3) Die Vormagenmotorik verbesserte sich post op (0,1>p>0,05). Dies spiegelte sich in der für die VG 1 zeitweise (8 h; 10 h pp: p<0,05) signifikant höheren Pansenmotorik wider. 4) Der Rückgang der Bluteisenkonzentration fiel in der VG 1 post op nicht so stark wie in der KG 1 aus und lag 24 h post op signifikant (p<0,05) über jener der KG 1. Ergebnisse Studie 2: Folgende Unterschiede konnten zwischen den Versuchsgrup-pen VG 2 und VG 3 sowie der KG 2 festgestellt werden: 5) Die Parameter des Stoff-wechsels und des klinischen Allgemeinzustands befanden sich während des gesam-ten Untersuchungszeitraums in allen drei Gruppen im physiologischen Bereich. 6) Die Parameter des Energie-Fettstoffwechsels lagen im physiologischen Bereich und zeigten keine klinisch relevanten Unterschiede zwischen den Gruppen. 7) Körperin-nentemperatur (T), PF sowie AF lagen in der Gruppe VG 23 d pp signifikant (p<0,05) unter denen der VG 3 und KG 2, in allen drei Gruppen jedoch innerhalb des physio-logischen Bereiches. 8) Bei den Mineralstoffen Eisen und Calcium (Ca) konnten in der Gruppe VG 2 3 d pp signifikant (p<0,05) höhere Konzentrationen im Blut be-stimmt werden, wobei bei Ca die geringere Milchleistung der VG 2 berücksichtigt werden musste. 9) Die geringgradig höhere Leukozytenzahl sowie die zeitweise sig-nifikant (3 d pp: VG 2:VG 3: p<0,05) geringere Konzentration an Albumin bei gleicher Gesamteiweißkonzentration im Blut ergaben einen Hinweis auf eine Verbesserung der unspezifischen Immunabwehr. 10) Die Milchleistung der VG 3 lag 45 d pp signifi-kant (p<0,05) über der von VG 2 und KG 2. Auch 100 d pp bestand dieser Unter-schied noch. 11) Die Erstbesamung fand in der VG 2 und VG 3 früher als bei der KG 2 statt (0,1>p>0,05). Bei den Kühen war der Unterschied jedoch signifikant (VG 3:KG 2: p<0,05). Schlussfolgerung: Eine Beeinflussbarkeit einzelner Aspekte des Stoffwechsels sowie des klinischen Allgemeinzustands durch Catosal konnte mit der Studie 1 belegt werden. Bezüglich der Einflüsse von Catosal auf die Leistungsfähigkeit, den Stoffwechsel und den klinischen Allgemeinzustand im peripartalen Zeitraum sind die Ergebnisse in ihrer Gesamtheit nicht eindeutig und bedürfen weiterer Untersuchungen.

Stoffwechsel und antioxidativer Status bei Merinofleischschafen im peripartalen Zeitraum Medizinische Tierklinik, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig Eingereicht im Juni 2010 (99 Seiten, 28 Abbildungen, 38 Tabellen, 357 Literaturangaben) Problem- und Zielstellung: Dem antioxidativen System wird im Rahmen von Stoffwech-seluntersuchungen bei Schafen nur wenig Bedeutung geschenkt, jedoch gewinnt es als Schutz- und Regulationssystem zunehmend an Bedeutung. Besonders die Trächtigkeit und die Frühlaktation bei Mutterschafen sowie die postnatale Entwicklung der Lämmer stellen enorme Anforderungen an die Energieversorgung und an das antioxidative System. Das Ziel dieser Arbeit ist, die Bewältigung dieser Anforderungen darzustellen und zu zei-gen, ob und wie stark Zwillingsträchtigkeiten ein Belastung für Mutterschafe darstellen, und ob Lämmer aus einer Zwillingsträchtigkeit möglicherweise benachteiligt sind. Tiere, Material und Methoden: Untersucht wurden insgesamt 23 trächtige Merinofleisch-schafe und zwölf Merinofleischschaflämmer. Bei 13 Muttertieren wurde sonografisch eine Einlingsträchtigkeit (M1) und bei zehn eine Zwillingsträchtigkeit (M2) festgestellt. Bei den Lämmern stammten sechs Tiere aus einer Einlingsgeburt (L1) und sechs aus Zwillingsge-burten (L2). Den Muttertieren wurden von der 5. Woche a.p. bis 1 Woche a.p. wöchentlich sowie 2 Wochen p.p., den Lämmern eine, vier und zwölf Wochen post natum Blutproben entnommen. Im Serum wurden die Konzentrationen von Betahydroxybutyrat (BHB), Glu-cose, Bilirubin, freien Fettsäuren (FFS), Gesamtprotein und Albumin, die Aktivitäten der Glutamatdehydrogenase (GLDH), sowie im Vollblut die Aktivitäten der Superoxiddismutase (SOD) und der Glutathionperoxidase (GPX) gemessen. Ergebnisse: Die SOD- und GPX-Aktivitäten stiegen gleichermaßen bei einlingsträchtigen und zwillingsträchtigen Muttertieren signifikant an. Die SOD-Aktivitäten stiegen bei M1 von 488,2 ± 28 vier Wochen a.p. auf 524,8 ± 96,1 U/g Hb eine Woche a.p. und bei M2 von 447,4 ± 65,1 fünf Wochen a.p. auf 619,4 ± 141,1 U/g Hb zwei Wochen p.p. an. Die GPX-Aktivitäten bei M1 stiegen von 782,1 ± 220,5 eine Woche a.p. auf 1037,62 ± 382,9 U/ml Hk zwei Wochen p.p.. M2 zeigten eine tendenziell niedrigere Aktivität, welche von 641,8 ± 118,4 auf 911,8 ± 168,5 U/ml Hk anstieg. Es bestanden signifikante Zusammenhänge der SOD mit FFS, BHB und Gesamtprotein sowie der GPX mit Bilirubin, FFS und GLDH. Für die SOD-Aktivität wurde ein Referenzbereich von 328,10 bis 837,25 U/g Hb und für die GPX-Aktivität von 473,38 bis 1259,05 U/ml Hk bei Muttertieren ermittelt. Ausgenommen die Glucosekonzentration eine Woche a.p. bestanden keine signifikanten Differenzen zwi-schen M1 und M2. Die BHB-Konzentrationen zeigten bis zur Lammung einen konstanten Verlauf und stiegen bei M1 eine Woche a.p. auf 0,59 ± 0,27 mmol/l sowie bei M1 und M2 zwei Wochen p.p. auf 0,76 ± 0,29 mmol/l (M1) bzw. 0,77 ± 0,25 mmol/l (M2) signifikant an. Gesicherte Korrelationen bestanden zu FFS, Gesamtprotein und Glucose. Die Gesamtprotein- und Albuminkonzentrationen verliefen über den gesamten Untersuchungszeitraum nahezu konstant. Die Albuminkonzentration sank bei M1 nach einem kontinuierlichen An-stieg von einer Woche a.p. (37,2 ± 2,9 g/l) zu zwei Wochen p.p. (35,3 ± 3,6 g/l) signifikant ab. Gesicherte Korrelationen bestanden zu Glucose, SOD, BHB, Bilirubin und FFS. Die Glucose- Konzentrationen stiegen bei M1 bis eine Woche a.p. auf 4,84 ± 1,17 mmol/l sig-nifikant an, korrelierten neben den Proteinen mit Bilirubin und fallen 2 Wochen p.p. wieder auf ihren Ausgangswert ab, der bei M2 konstant blieb. Die Bilirubinkonzentrationen verlie-fen konstant, die der FFS fielen nach einem Anstieg eine Woche a.p. (M1) signifikant ab. Die GLDH-Aktivitäten zeigten a.p. einen konstanten Verlauf und p.p. einen signifikanten Anstieg auf 20,61 ± 14,11 U/l bei M2. Zwischen L1 und L2 bestanden zu keinem Zeitpunkt signifikante Unterschiede. Die SOD zeigte abnehmende Aktivitäten mit zunehmendem Lebensalter, - bei L1 von 757,7 ± 94,4 eine Woche p.p. auf 597,8 ± 255,0 U/g Hb 4 Wochen p.p. und bei L2 von 487,17 ± 353,3 auf 464,0 ± 330,9 U/g Hb. Sie korrelierte gesichert mit Albumin und Glucose in der ersten Lebenswoche. Die GPX-Aktivitäten stiegen mit zunehmendem Lebensalter bei statistisch gesicherter Korrelation mit Glucose von 724,3 ± 199,8 auf 1011,5 ± 132,9 U/ml Hk bei L1 und von 693,3 ± 120,8 auf 1052,0 ± 146,9 U/ml Hk bei L2. Für Lämmer wurden als Refe-renzwerte 43,00 bis 932 U/g Hb für die SOD bzw. 406,00 bis 1321,00 U/ml Hk für die GPX berechnet. Die Albumin- und BHB-Konzentrationen stiegen zur vierten bzw. zwölften Le-benswoche an, die Glucose-, Bilirubin- und FFS-Konzentrationen im Serum sanken zur 12. Lebenswoche ab. Die Gesamtproteinkonzentration und die Aktivität der GLDH verlie-fen konstant. Es bestanden signifikante Korrelationen zwischen BHB und Gesamtprotein, FFS, GLDH sowie zwischen Gesamtprotein und Glucose, Albumin sowie FFS. Des Weite-ren bestanden gesicherte Korrelationen zwischen Bilirubin und FFS sowie FFS und GLDH. Fazit: Die Aktivitäten der antioxidativen Enzyme SOD und GPX sowie die Konzentrationen der klinisch-chemischen Parameter zeigen mit dem Anstieg der SOD-Aktivität von 447 auf 619 U/g Hb bei M2 einerseits die peripartalen Belastungen und andererseits mit dem An-stieg der GPX-Aktivität von 782 auf 1038 U/g Hk bei M1 die Kompensations- und Regel-mechanismen bei dieser Belastungssituation auf. Die Untersuchungen entsprechen dem Zustand einer ausgeglichen Energiebilanz und gesundheitlich stabilen Bedingungen. Ein Einfluss der Lämmerzahl auf das antioxidative System bzw. den Stoffwechsel kann weder bei Mutterschafen noch bei Lämmern statistisch signifikant belegt werden. / Metabolism and antioxidative status of merino sheep for meat production in the peripartum time period Large Animal Clinic for Internal Medicine, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig Submitted in June 2010 (100 pages, 28 figures, 38 tables, 357 references) Definition of the problem and objective: Until now, the research regarding the metabol-ism of sheep focussed very little on the importance of the antioxidative system, but the significance of its function as a protective and regulative system is increasing. Especially the pregnancy and the early lactation of the ewes as well as the postnatal development of the lambs places enormous demands upon the energy supply and the antioxidative sys-tem. The objective of this study is to show how these demands are met and to determine whether a twin-pregnancy represents an additional stress for the ewes, and whether lambs from a twin-pregnancy are possibly disadvantaged. Animals, materials and methods: 23 pregnant merino ewes and twelve merino lambs were analyzed. Sonographic tests showed that 13 ewes were pregnant with one lamb (M1), and ten showed a twin-pregnancy (M2). Six of the lambs were born as single lambs (L1), six as twins (L2). Blood samples were taken from the ewes every week from the fifth until the week before the birth, as well as two weeks after birth, the blood samples from the lambs were taken one, four and twelve weeks postpartum. The concentration in the serum of the following components was measured: betahydroxybutyrate (BHB), glucose, biliru-bine, free fatty acids (FFS), total protein and albumine, the activity of the glutamatedehy-drogenasis (GLDH), as well as the activity in whole- blood of superoxidedismutasis (SOD) and glutathionperoxidasis (GPX). Results: The SOD- and GPX-activities rose significantly at the same rate for mother sheep pregnant with one lamb or with twins. The SOD-activity rose for M1 from 488,2 +/- 28 four weeks prepartum to 524 +/- 96,1 U/g Hb one week prepartum, and for M2 from 447,4 +/- 65,1 five weeks prepartum to 619,4 +/- 141,1 U/g Hb two weeks prepartum. The GPX-activity for M1 rose from 782,1 +/- 220,5 one week prepartum to 1037,62 +/- 382,9 U/ml two weeks postpartum, while M2 showed a tendency towards lower activity, which rose from 641,8 +/- 118,4 to 911,8 +/- 168,5 U/ml Hk. There were significant correlations between the SOD and the FFS, the BHB and the total protein as well as the GPX with bili-rubine, FFS and GLDH. For the ewes, an SOD-activity reference range between 328,10 and 837,25 U/g Hb was determined, and a GPX-activity reference range between 473,38 and 1259,05 U/ml Hk. There were no significant differences between M1 and M2 except for the concentration of glucose. The BHB-concentration stayed constant up to birth and then rose significantly to 0,59 +/- 0,27 mmol/l for M1 one week postpartum and for both M1 and M2 to 0,76 +/- 0,29 mmol/l (M1) and 0,77 +/- 0,25 mmol/l (M2) two weeks postpartum. A reliable correlation could be determined with FFS, total protein and glucose. The total protein and the albu-mine concentration stayed almost constant during the whole analyzed time period. After a continuous increase between one week prepartum (37,2 +/- 2,9 g/l) and two weeks post-partum (35,3 +/- 3,6 g/l), the albumine concentration dropped considerably. Here, reliable correlations could be determined with glucose, SOD, BHB, bilirubine and FFS. For the group M1, the glucose concentrations rose significantly until one week prepartum to 4,84 +/- 1,17 mmol/l, correlated with both the proteins and bilirubine, then fell back to their initial level two weeks postpartum, while they did not change for M2. The concentrations of bili-rubine stayed constant, the FFS-concentrations fell significantly after an increase one week prepartum (M1). The GLDH-activities showed a constant trend prepartum, then rose significantly postpartum to 20,61 +/14,11 U/l for M2. There were no significant differences between L1 and L2 at any time. The SOD showed decreasing activity with increasing age, from 757,7 +/- 94,4 one week prepartum to 597,8 +/- 255,0 U/g Hb four weeks postpartum for L1 and from 487,17 +/- 353,3 to 464,0 +/- 330,9 U/g Hb for L2. A reliable correlation was determined with albumine and glucose in the first week after birth. The GPX-activities rose with increasing age with a statistically reliable correlation with glucose from 724,3 +/- 199,8 to 1011,5 +/- 132,9 U/ml Hk for L1 and from 693,3 +/- 120,0 to 1052,0 +/- 146,9 U/ml Hk for L2. The calculated reference val-ues for lambs were 43,00 to 932 U/g Hb for SOD and 406,00 to 1321,00 U/ml Hk for GPX. The concentrations of albumine and BHB rose towards the fourth and respectively the twelvth week of life, the levels of glucose, bilirubine and FFS dropped towards the 12th week. The total protein concentration and the GLDH-activities stayed constant. There were significant correlations between BHB and total protein, FFS, GLDH as well as between total protein and glucose, albumine and FFS. In addition, there were reliable correlations between bilirubine and FFS and FFS and GLDH. Conclusion: The activities of the antioxidative enzymes SOD and GPX as well as the concentrations of the clinical-chemical parameters show the prepartum stress on one side with the rise of the SOD-activity from 447 to 619 U/g for the group M2, and the compensa-tion and regulation mechanisms during this stress period on the other side with the in-crease of the GPX-activity from 782 to 1038 U/g Hk for the group M1. The results of the tests correspond to the status of a well-regulated energy balance and stable health condi-tions. An influence of the number of lambs on the antioxidative system or the metabolism for both lambs and ewes can not be shown with statistical significance.

Phäochromozytome und Paragangliome (PPGL) sind seltene neuroendokrine Tumore, die von Chromaffinzellen im Nebennierenmark (Phäochromozytome, PCC) oder vom extra-adrenalen Paraganglion (Paragangliome, PGL) ausgehen. Patienten mit PPGL zeigen in der Regel Anzeichen und Symptome, die mit der Biosynthese, Speicherung und Sekretion von Katecholaminen (Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin) zusammenhängen. Der Katecholamin-Stoffwechsel bei PPGLs wird durch den genetischen Hintergrund bestimmt. Tumoren, die auf pathogene Varianten (PVs) in Genen zurückzuführen sind, die zur Aktivierung von Hypoxie-Signalwegen führen, sind nicht in der Lage, Epinephrin zu synthetisieren, während solche, die auf PVs in Genen zurückzuführen sind, die Kinase-Signalwege aktivieren, zur Epinephrin-Synthese befähigt sind. Dieser genetisch-biochemisch-klinische Phänotyp wurde in der klinischen Forschung nachgewiesen. Der Mechanismus, der der Regulierung der Katecholamin-Biosynthese durch Tumoren aufgrund von PVs in Kinase-Signalisierungsgenen zugrunde liegt, ist jedoch nicht klar. Ziel dieser Arbeit war es, den Mechanismus der Katecholamin-Biosynthese in PPGLs aufgrund von PVs in HRAS, einem mit Kinase-Signalwegen assoziierten Gen, zu untersuchen. Darüber hinaus wurden klinische Merkmale wie Katecholamin-assoziierte Anzeichen und Symptome, die prächirurgische Diagnose und die Entwicklung einer wiederkehrenden Erkrankung bei Patienten mit PPGL untersucht. Um den Katecholamin-Stoffwechsel bei PPGL zu untersuchen, wurden Katecholamine und PNMT-Enzymaktivitäten in 251 PPGL-Geweben gemessen. Anschließend wurden zwei Hotspot-Varianten von Hras, G13R und Q61R, durch CRISPR/Cas9-basiertes Prime Editing in eine Phäochromozytom-Zelllinie (PC12) der Ratte eingeführt. Katecholamine und nachgeschaltete HRAS-Faktoren, die die Epinephrin-Biosynthese regulieren, wurden in den Zellen mit/ohne Hras-PVs gemessen. Wir fanden heraus, dass PPGLs, die auf HRAS-PVs zurückzuführen sind, einen signifikant höheren Epinephrin-Gehalt und PNMT-Enzymaktivitäten aufweisen als solche, die auf PVs in Genen zurückzuführen sind, die mit Hypoxie-Signalwegen in Verbindung stehen. In Zelllinienversuchen steigerten PVs in Hras die Pnmt-Expression zusammen mit einer erhöhten Epinephrin-Synthese. Weitere Experimente zeigten, dass Hras-PVs die Pnmt-Expression durch Phosphorylierung von SP1 über den MAPK-Signalweg hochregulieren. Darüber hinaus verringerten Hras-PVs die Glukokortikoidrezeptorspiegel, wodurch die Empfindlichkeit gegenüber der gGukokortikoid-induzierten Expression von Pnmt reduziert wurde. Drei separate klinische Projekte wurden durchgeführt, um die mit Katecholaminen verbundenen klinischen Merkmale zu verstehen. Das erste Projekt untersuchte die Unterschiede in der klinischen Behandlung und die perioperativen Komplikationen bei Patienten mit Harnblasen-Paragangliom (UBPGL), die vor der Operation diagnostiziert oder fehldiagnostiziert wurden. In diesem Projekt wurde mehr als die Hälfte (53,6 %) der Patienten mit UBPGL vor der Operation nicht diagnostiziert. Wie erwartet wurden Patienten, die vor der Operation fehldiagnostiziert wurden, kaum mit einer alpha-adrenergen Blockade behandelt, und mehr dieser Patienten erlitten während der Operation eine Bluthochdruckkrise und perioperative Komplikationen als Patienten, die vor der Operation richtig diagnostiziert wurden. Eine weitere Analyse ergab, dass bei 34,5 % der Patienten mit Katecholamin-assoziierten Symptomen und/oder Bluthochdruck vor der Operation keine UBPGL diagnostiziert wurde. Darüber hinaus wurde Bluthochdruck als unabhängiger Faktor identifiziert, der mit der präoperativen Diagnose von UBPGL assoziiert ist. Das zweite Projekt untersuchte die Unterschiede im Auftreten von Katecholamin-assoziierten Zeichen und Symptomen bei Patienten mit und ohne metastasiertem PPGL (mPPGL). Wir konnten zeigen, dass das Auftreten von Katecholamin-assoziierten Anzeichen und Symptomen bei Patienten mit mPPGL mit der Produktion von Noradrenalin verbunden war, während es bei Patienten ohne mPPGL mit Epinephrin zusammenhing. Allerdings unterschieden sich die Anzeichen und Symptome bei Patienten mit metastasiertem PPGL nicht signifikant von denen mit nicht-metastasiertem PPGL. Das dritte Projekt untersuchte das Wiederauftreten der Krankheit bei Patienten mit sporadischem PPGL. Wir konnten zeigen, dass ein noradrenerger/dopaminerger Phänotyp des Primärtumors bei Patienten mit sporadischem PPGL ein unabhängiger Prädiktor für ein Wiederauftreten der Erkrankung ist. Darüber hinaus zeigten wir, dass bei 14,7 % dieser Patienten ein Rezidiv auftrat, bei einigen sogar noch 10 oder 15 Jahre nach der Resektion des Primärtumors. Diese Arbeit zeigte anhand von klinischen Tumorgewebedaten und in vitro gentechnisch hergestellten Zellmodellen, dass die Epinephrinbiosynthese bei PPGL vorwiegend durch den genetischen Hintergrund aufgrund von PVs in HRAS reguliert wird. Klinische Studien haben gezeigt, dass das Auftreten von Anzeichen und Symptomen, die prächirurgische Diagnose und das Wiederauftreten der Erkrankung mit dem Katecholaminstoffwechsel bei Patienten mit PPGL in Zusammenhang stehen. Daher muss der Katecholaminstoffwechsel bei der klinischen Behandlung von Patienten mit PPGL unbedingt berücksichtigt werden.:Content III Abbreviations: V List of figures and tables VII Zusammenfassung 1 Summary 3 1 Introduction and outline of the thesis 5 1.1 Pheochromocytomas and paragangliomas 5 1.2 Catecholamine metabolism in PPGLs 5 1.3 Pathogenic variants in the susceptibility genes of PPGLs 7 1.4 The association between genetic pathogenic variants and catecholamine metabolism in PPGLs 8 1.5 Catecholamine-associated clinical manifestations in patients with PPGLs 12 1.6 Catecholamine metabolite testing and diagnosis of PPGLs 12 1.7 Clinical treatment of patients with PPGLs 13 1.8 Follow-up for patients with PPGL 14 1.9 Outline of the thesis 15 2 Methods and results 17 2.1 Part 1: Regulation of epinephrine biosynthesis in HRAS-mutant paragangliomas 18 2.2 Part 2: Association of catecholamine metabolism and clinical management of patients with PPGL 67 2.2.1 Publication 1: 67 Differences in clinical presentation and management between pre- and postsurgical diagnoses of urinary bladder paraganglioma: is there clinical relevance? a systematic review 67 2.2.2 Publication 2: 74 Metastatic Pheochromocytoma and Paraganglioma: Signs and Symptoms Related to Catecholamine Secretion 74 2.2.3 Publication 3: 86 Recurrent disease in patients with sporadic pheochromocytoma and paraganglioma 86 3 General discussion 95 4 Conclusion 99 5 References 100 6 Acknowledgements 108 7 List of journal articles and invited presentations 109 8 Appendix 111 / Pheochromocytomas and paragangliomas (PPGLs) are rare neuroendocrine tumors derived from chromaffin cells within the adrenal medulla (pheochromocytomas, PCCs) or extra-adrenal paraganglia (paragangliomas, PGLs). Patients with PPGL normally present signs and symptoms that are associated with catecholamine (dopamine, norepinephrine, epinephrine) biosynthesis, storage, and secretion. Catecholamine metabolism in PPGLs is influenced by the genetic background. Tumors resulting from pathogenic variants (PVs) in genes that lead to activation of hypoxia signaling pathways are unable to synthesize epinephrine, whereas those resulting from PVs in genes that activate kinase signaling are capable of epinephrine synthesis. This genetic-biochemical-clinical phenotype has been revealed in clinical research. However, the mechanism behind the regulation of catecholamine biosynthesis in tumors due to PVs in kinase signaling genes remains unclear. Thus, this thesis aimed to investigate the mechanism of catecholamine biosynthesis in PPGLs due to PVs in HRAS, a gene associated with kinase signaling pathways. In addition, clinical features such as catecholamine-associated signs and symptoms, a presurgical diagnosis, and the development of recurrent disease in patients with PPGL were studied. To investigate the catecholamine metabolism in PPGLs, catecholamines and PNMT enzyme activities of 251 PPGL tissues were measured. Subsequently, two hotspot variants of Hras, G13R and Q61R, were introduced into a rat pheochromocytoma cell line (PC12) using CRISPR/Cas9-based prime editing. The levels of catecholamines and downstream factors of HRAS that regulate epinephrine biosynthesis were measured in the cells with/without Hras PVs. We found that PPGLs resulting from HRAS PVs had significantly higher epinephrine content and PNMT enzyme activities compared to those resulting from PVs in genes associated with hypoxia signaling pathways. Furthermore, in our cell line experiments, PVs in Hras increased Pnmt expression, along with increased epinephrine synthesis. Moreover, further experiments indicated that Hras PVs upregulated Pnmt expression through phosphorylation of SP1 via the MAPK pathway. In addition, Hras PVs decreased glucocorticoid receptor levels, thereby reducing sensitivity to glucocorticoid-induced expression of Pnmt. Three separate clinical projects were performed to better understand the clinical features associated with catecholamines. The first project investigated the differences in clinical management and per-operative complications between patients with urinary bladder paraganglioma (UBPGLs) who were correctly diagnosed and those who were misdiagnosed before surgery. In this project, more than half (53.6%) of the patients with UBPGL were not diagnosed before surgery. As expected, patients who were misdiagnosed before surgery received limited treatment with alpha-adrenergic blockade, resulting in a higher incidence of hypertension crisis during surgery and perioperative complications compared to patients diagnosed before surgery. Further analysis indicated that 34.5% of these patients presenting with catecholamine-associated symptoms and/or hypertension were not diagnosed with UBPGL before surgery. In addition, we identified hypertension as an independent factor associated with pre-surgical diagnosis of UBPGLs. The second project analyzed differences in the presentation of catecholamine-associated signs and symptoms in patients with and without metastatic PPGL (mPPGL). We showed that the presentation of catecholamine-associated signs and symptoms was associated with the production of norepinephrine in patients with mPPGL, whereas in non-mPPGL patients, it was associated with epinephrine. However, the signs and symptoms in patients with metastatic PPGLs did not significantly differ from those in patients with non-metastatic PPGL. The third project analyzed recurrent disease in patients with sporadic PPGL. We showed that a noradrenergic/dopaminergic phenotype of primary tumors was an independent predictor of recurrent disease among patients with sporadic PPGL. In addition, we showed that 14.7% of these patients experienced recurrent disease, with some cases occurring even 10 or 15 years after the resection of their primary tumors. This thesis, through the use of clinical tumor tissue data and in vitro genetically engineered cell models, indicated that epinephrine biosynthesis was predominantly regulated by the genetic background in PPGLs with PVs in HRAS. Additionally, clinical studies showed that the presentation of signs and symptoms, a pre-surgical diagnosis, and the presence of recurrent disease were associated with catecholamine metabolism in patients with PPGL. It is therefore imperative to consider catecholamine metabolism in the clinical management of patients with PPGL.:Content III Abbreviations: V List of figures and tables VII Zusammenfassung 1 Summary 3 1 Introduction and outline of the thesis 5 1.1 Pheochromocytomas and paragangliomas 5 1.2 Catecholamine metabolism in PPGLs 5 1.3 Pathogenic variants in the susceptibility genes of PPGLs 7 1.4 The association between genetic pathogenic variants and catecholamine metabolism in PPGLs 8 1.5 Catecholamine-associated clinical manifestations in patients with PPGLs 12 1.6 Catecholamine metabolite testing and diagnosis of PPGLs 12 1.7 Clinical treatment of patients with PPGLs 13 1.8 Follow-up for patients with PPGL 14 1.9 Outline of the thesis 15 2 Methods and results 17 2.1 Part 1: Regulation of epinephrine biosynthesis in HRAS-mutant paragangliomas 18 2.2 Part 2: Association of catecholamine metabolism and clinical management of patients with PPGL 67 2.2.1 Publication 1: 67 Differences in clinical presentation and management between pre- and postsurgical diagnoses of urinary bladder paraganglioma: is there clinical relevance? a systematic review 67 2.2.2 Publication 2: 74 Metastatic Pheochromocytoma and Paraganglioma: Signs and Symptoms Related to Catecholamine Secretion 74 2.2.3 Publication 3: 86 Recurrent disease in patients with sporadic pheochromocytoma and paraganglioma 86 3 General discussion 95 4 Conclusion 99 5 References 100 6 Acknowledgements 108 7 List of journal articles and invited presentations 109 8 Appendix 111

The vast majority of species that belong to the plant or animal kingdom evolved with two main strategies to counter tissue damage—scar formation and regeneration. Whereas scar formation provides a fast and cost-effective repair to exit life-threatening conditions, complete tissue regeneration is time-consuming and requires vast resources to reinstall functionality of affected organs or structures. Local environments in wound healing are widely studied and findings have provided important biomedical applications. Less well understood are organismic physiological parameters and signalling circuits essential to maintain effective tissue repair. Here, we review accumulated evidence that positions the interplay of local and systemic changes in metabolism as essential variables modulating the injury response. We particularly emphasise the role of lipids and lipid-like molecules as significant components long overlooked.

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