The effects of certain NSAIDs were determined on agonist-evoked responses recorded from rat neurones maintained in vitro using electrophysiological techniques. Initially, the rat isolated vagus and optic nerves were employed. Alphaxalone, pentobarbitone, propofol and the NSAID, mefenamic acid (MFA), potentiated GABA-evoked responses of the vagus nerve. Propofol (1-100µM) selectively potentiated GABA and glycine-evoked responses of the rat vagus and optic nerves, but had little effect on nicotinic acetylcholine-, a,β-methylene-ATP or 5-hydroxytryptamine-mediated responses. The interaction between MFA and ligand-gated receptors was investigated further using voltage-clamped rat hippocampal neurones maintained in culture. MFA (3-100µM) selectively, concentration-dependently and reversibly potentiated GABA-evoked responses, consistent with the observations made using the vagus nerve. MFA (3-100|aM) however had little or no effect on glycine, AMPA, kainate or NMDA-receptor mediated responses. A final series of experiments investigated the site and molecular mechanism of the interaction between MFA and the GABA-gated chloride ion channel. The potentiating effects of MFA (and other fenamates) were not the result of prostaglandin synthesis inhibition, since other NSAIDs did not modulate the GABA(_A) receptor (GR). The actions of MFA were not mediated via the benzodiazepine site of the GR, nor where they due to inhibition of GABA- uptake or membrane perturbation. The modulatory effects of MFA were not use-dependent, but the potentiating effects of MFA were voltage-dependent, where the potentiation was 3-fold greater at -100mV than at +40mV, with no change in the equilibrium potential for GABA. MFA activated a current, in the absence of GABA. Hippocampal neurones varied in sensitivity to modulation by MFA and the anticonvulsant, loreclezole, which may indicate a degree of sub- unit selectivity. These data are discussed in relation to the possible site and mechanism of action of fenamates at the GR, their similarities with other positive modulators of the GR and the neurophysiological implications of these findings.

Das idiopathische Parkinsonsyndrom (auch Morbus Parkinson (MP)) ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung. Definiert ist die Erkrankung durch die motorischen Symptome: einer Bradykinese zusammen mit einem Rigor und/oder Tremor. Pathogenetisch kommt es bei der Erkrankung zu einer Degeneration dopaminerger Neurone der Substantia nigra pars compacta, wodurch es letztlich zum Auftreten der parkinsontypischen motorischen Symptome kommt (S3-Leitlinie Parkinson 2016, Masuhr und Neumann 2007). Nach der weit verbreiteten Theorie von Braak und Kollegen beginnt die Erkrankung im dorsalen Kern des Nervus vagus (NV). Dort findet sich als erstes die parkinson-typische Proteinablagerung, das a-Synuclein (a-Syn) (Braak et al. 2003). Der NV stellt eine Verbindung zwischen dem enterischen und dem zentralen Nervensystem dar und innerviert alle parasympathischen Organe vom Halsbereich bis zur linken Kolonflexur. Laut der Theorie aszendiert das a-Syn aus dem enterischen Nerven-system über den NV und breitet sich im Verlauf der Erkrankung über den Hirnstamm und das Mittelhirn weiter nach kranial aus. Aufgrund der Tatsache, dass der NV in der frühen Pathogenese des MP einen gro-ßen Stellenwert hat, wäre eine in vivo Erfassung einer NV-Pathologie im Rahmen einer möglichen Früherkennung oder frühen Diagnosestellung wünschenswert. Eine Möglichkeit könnte in der Nervensonographie bestehen, mit der in vivo und nicht-invasiv Nerven erfasst und die Nervenquerschnittsfläche (cross-sectional area, CSA) berechnet werden können. Dies wurde auch schon für den NV gezeigt, aller-dings gibt es bis dato nur wenige Arbeiten mit zum Teil sehr großen Schwankungen bezüglich seiner CSA (López-Hernández und García-Escrivá 2014; Cartwright et al. 2008). Wir stellten die Hypothese auf, dass eine axonale Degeneration des NV zu einer Veränderung der CSA führt. Ziel dieser Arbeit war es, die Validität der Nervensonographie des NV zu untersu-chen und altersabhängige Referenzwerte an gesunden Probanden zu erstellen. Dafür wurden zunächst 60 gesunde Probanden sonographisch von zwei erfahrenen Neurologen mit Hilfe von zwei unterschiedlichen Ultraschallgeräten untersucht. Der NV wurde in Bezug zu anatomischen Landmarken dargestellt und seine CSA vermessen. Im zweiten Teil der Arbeit wurden 35 MP-Patienten und eine gleichaltrige Kontroll-gruppe nervensonographisch untersucht. Beide Gruppen wurden neurologisch unter-sucht und parkinsonspezifische motorische Symptome mit Hilfe des motorischen Teils der Unified Parkinson Disease Rating Scale (MDS-UPDRS-III) erhoben. Zur Erfassung nicht-motorischer Symptome wurde ein Fragebogen (NMS) verwendet, zur Einschätzung kognitiver Fähigkeiten der Montreal Cognitive Assessment-Test (MoCA) durchgeführt. Es erfolgten zudem Korrelationsanalysen mit demographi-schen Faktoren (Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht) genauso wie mit der Erkran-kungsschwere und -dauer. Die statistische Auswertung erfolgte mittels SPSS. Es ließ sich nachweisen, dass die CSA des linken NV signifikant kleiner als die des rechten war. Die wahrscheinlichste Ursache für diesen Größenunterschied stellt das unterschiedlich große Innervationsareal (rechts deutlich größer) der beiden asymmetrisch verlaufenden Nerven dar. Es konnte eine gute Geräteübereinstimmung nachgewiesen werden. Man kann also davon ausgehen, dass Messwerte unterschiedlicher Geräte gut vergleichbar sind. Darüber hinaus war die Übereinstimmung zwischen den beiden Ultraschall-Untersuchern ebenfalls als gut einzuschätzen. Daraus lässt sich schließen, dass Ergebnisse erfahrener Untersucher als vergleich-bar gewertet werden können. Im zweiten Teil der Arbeit konnte gezeigt werden, dass bei MP-Patienten sowohl die rechte als auch die linke CSA kleiner war als bei der Kontrollgruppe, wenngleich die Unterschiede klein und die Streuung groß waren. Bei den MP-Patienten ließ sich keine Korrelation zwischen der CSA und der Erkrankungsdauer oder -schwere nach-weisen, was vielleicht darin begründet ist, dass die Abnahme der CSA des NV bei Symptombeginn bereits „vollendet“ ist und sich deswegen mit zunehmender Erkran-kungsschwere nicht weiter messbar verändert. Diese Ergebnisse stehen grundsätz-lich in Einklang mit der Theorie von Braak, dass die Erkrankung enteral beginnt und der NV somit an der Pathogenese des MP beteiligt ist. Die CSA-Abnahme des NV wäre als Biomarker prinzipiell gut geeignet, da der NV sich sonographisch in vivo einfach auffinden und darstellen lässt. Jedoch reichen Sensitivität und Spezifität der NV-Sonographie nicht aus, um eine Diagnose aufgrund einer veränderten CSA zu untermauern, umgekehrt ist eine Erkrankung trotz normaler Fläche nicht auszuschließen. Auch wenn die sonographische Messung der CSA als Screening-Methode allein wahrscheinlich noch nicht ausreichend ist, so könnte sie gerade in Kombination mit parkinsontypischen motorischen und nicht-motorischen Frühsymptomen als nicht invasives, kostengünstiges und schnell durch-führbares Verfahren in Zukunft durchaus in Betracht gezogen werden und als Bio-marker fungieren.:Inhaltsverzeichnis Bibliographische Beschreibung 2 Referat 3 Inhaltsverzeichnis 4 Abkürzungsverzeichnis 7 1. Einleitung 8 1.1. Parkinson-Syndrom 8 1.2. Morbus Parkinson 9 1.2.1. Epidemiologie und Ätiologie 9 1.2.2. Histologie und Erkrankungsausbreitung 11 1.2.3. Symptome 14 1.2.4. Diagnose 17 1.2.5. Therapie 18 1.3. N. vagus 19 1.4. Ultraschall 20 1.4.1. Grundlagen 20 1.4.2. Darstellung des N. vagus mittels Ultraschalls 21 2. Aufgabenstellung 22 3. Patienten und Methoden 23 3.1. Teil 1 23 3.1.1. Probandenkollektiv 23 3.1.2. Instrumente und Durchführung 23 3.2. Teil 2 25 3.2.1. Patientenkollektiv 25 3.2.2. Instrumente und Durchführung 25 3.3. Statistik 26 4. Ergebnisse 27 4.1. Ermittlung von Referenzwerten (Teil 1) 27 4.1.1. Querschnittsfläche des N. vagus 27 4.1.2. Untersucher- und Gerätevergleich 29 4.1.3. Lokalisation des N. vagus 30 4.2. Vergleich Parkinson-Patienten mit Probanden (Teil 2) 31 4.2.1. Demographische Daten 31 4.2.2. Reduktion der Querschnittsfläche des N. vagus 32 5. Diskussion 34 5.1. Teil 1 34 5.1.1. Lagebeziehung und Referenzwertbestimmung 34 5.1.2. Untersucher- und Gerätevergleich 36 5.1.3. Erstellung der Referenzwerte 37 5.1.4. Online-/Offline-Messung 38 5.2. Teil 2 40 5.2.1. Reduktion der Querschnittsfläche 40 5.2.2. Weitere Pathomechanismen 43 5.2.3. Korrelation mit Krankheitsstadien 45 5.2.4. Korrelation mit gastrointestinalen Symptomen 46 5.2.5. Klinische Relevanz 46 5.3. Limitation und Ausblick 47 6. Zusammenfassung 48 7. Literaturverzeichnis 51 8. Anhang 60 9. Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 62 10. Lebenslauf 63 11. Publikationen 64 12. Danksagung 65

Airway hyperresponsivness (AHR) is one of most prominent pathophysiological features of asthma. Increasing evidence suggests that vagal bronchopulmonary afferents may be involved in the development of AHR. However, the underlying mechanisms are not clear. Therefore, the purpose of this dissertation was to investigate the effect of chronic airway inflammation induced by allergen sensitization on vagal bronchopulmonary afferents. The study was carried out in an animal model of allergic asthma. Brown-Norway rats were sensitized by intraperitoneal Ovalbumin (Ova) and exposed to aerosolized Ova 3 times/week for three weeks. Control rats received the vehicle. In vivo single-fiber recording technique was applied in this study. Our results showed that chronic Ova exposure caused an elevated baseline activity of pulmonary Cfibers, and a distinctly higher sensitivity of these afferents to chemical stimulants and lung inflation. After an acute Ova inhalation challenge, the increase in baseline activity and the excitability of pulmonary C-fibers were further augmented in sensitized rats, but not in control rats. In addition, sensitivity of pulmonary myelinated afferents to capsaicin was significantly elevated after chronic airway inflammation was induced by allergen. Furthermore, immunohistochemsitry data showed that, in nodose ganglia the proportion of transient receptor potential vanilloids type 1 channels (TRPV1)-expressing bronchopulmonary neurons was significantly higher in sensitized rats than in controls. This increase of TRPV1 expression was found mainly in neurofilament-positive neurons (myelinated neurons), but this effect was absent in jugular ganglia. In conclusion, allergen-induced airway inflammation caused a pronounced sensitizing effect on vagal pulmonary non-myelinated (C-fiber) afferents and elevated the sensitivity of vagal pulmonary myelinated afferents to capsaicin. The latter was accompanied by the upregulation of TRPV1 expression in these myelinated neurons.

The American alligator (Alligator mississippiensis) is an aquatic diving reptile with a periodic breathing pattern. Previous work has identified pulmonary stretch receptors (PSR), both rapidly- and slowly-adapting, and intrapulmonary chemoreceptors (IPCs) that modulate breathing patterns in alligators. The purpose of the present study was to identify the effects of prolonged lung inflation and deflation (simulated dives) on PSR and/or IPC firing characteristics in the alligator. The effects of airway pressure, hypercapnia, and hypoxia on dynamic and static responses of pulmonary stretch receptors (PSR) were studied in juvenile alligators (mean mass = 246 g) at 24°C. Receptor activity appeared to be a mixture of slowly-adapting PSRs (SARs) and rapidly-adapting PSRs (RARs) with varying thresholds and degrees of adaptation, but no CO2 sensitivity. Dives were simulated in order to character receptor activity before, during, and after prolonged periods of lung inflation and deflation. Some stretch receptors showed a change in dynamic response, exhibiting inhibition for several breaths after 1 min of lung inflation, but were unaffected by prolonged deflation. For SAR, the post-dive inhibition was inhibited by CO2 and hypoxia alone. These airway stretch receptors may be involved in recovery of breathing patterns and lung volume during pre- and post-diving behavior and apneic periods in diving reptiles. These results suggest that inhibition of PSR firing following prolonged inflation may promote post-dive ventilation in alligators.