Knochengewebe besitzt die einzigartige Fähigkeit sich nach einem Bruch komplett zu regenerieren. Dennoch zeigen 10-15% der Patienten einen gestörten Heilungsverlauf. Das Immunsystem spielt eine entscheidende Rolle in der Frakturheilung. Im Rahmen der hier präsentierten Doktorarbeit wurde der Einfluss der CD4+ regulatorischen T-Zellen (Treg) auf die Knochenheilung untersucht. In einem Maus-Osteotomie-Modell wurde die zeitliche und räumliche Verteilung ausgewählter Immun- und Knochenzellen im osteotomierten Knochen untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass Immunzellen im gesamten Heilungsverlauf in der Frakturzone zu finden waren und oft eine direkte Kolokalisation mit den Knochenzellen aufwiesen. Diese Ergebnisse zeigen deutlich die starke Interaktion beider Systeme. Ein adaptiver Transfer muriner Treg vor Setzen der Osteotomie diente als immunmodulatorischer Ansatz zur Verbesserung des Frakturheilungsprozesses. Tiere mit einem unerfahrenen Immunsystem (SPF-Haltung) zeigten eine verbesserte Heilung nach Treg-Transfer. Mäuse mit einem erfahrenen Immunsystem (semi-sterile Haltung) zeigten einen kontroversen Heilungserfolg: eine Hälfte der Mäuse heilte signifikant besser und die andere Hälfte signifikant schlechter. Die Schlechtheiler zeigten eine höhere Ratio von CD8+ Effektoren zu Treg im Vergleich zu den Gutheilern. In einer darauffolgenden Proof-of-concept-Studie konnte gezeigt werden, dass eine prä-OP definierte Ratio von CD8+ Effektoren zu Treg mit dem Heilungserfolg nach Osteotomie korrelierte. Im Rahmen dieser Doktorarbeit konnte ein potentiell positiver Einfluss von CD4+ Treg auf den Frakturheilungsprozess bestätigt werden. Dennoch wurde auch der enorme Einfluss des prä-OP Immunstatus auf den Heilungserfolg deutlich. Für die Klinik ist es also im Rahmen einer Immuntherapie umso wichtiger Patienten-basierte Therapieformen zu entwickeln, bei denen der individuelle Immunstatus eines jeden Patienten vor Anwendung der Therapie berücksichtigt wird. / Bone tissue possesses the remarkable capacity to fully regenerate after injury. However, in 10-15% of patients, unsuccessful bone repair is still a present problem. Components of the adaptive immune system play an indispensable role in bone regeneration. The here presented PhD thesis focused on the interaction of CD4+ regulatory T cells (Treg) during fracture healing. In a murine osteotomy model, the spatiotemporal distribution of immune and bone cells was analyzed within the healing bone. Cells of the immune system were detectable throughout the whole healing cascade in the injured area und showed often a direct co-localization with bone cells. These results highlight the interconnectivity of immune and bone cells during regeneration. By adoptive transfer of murine CD4+ Treg prior to osteotomy, an immunomodulatory approach to improve bone healing was conducted. Mice possessing an unexperienced immune system (SPF housing) showed a consistent improved healing outcome after adoptive Treg transfer. However, mice with a more experienced immune system (semi-sterile housing) receiving an adoptive Treg transfer demonstrated a controversial healing outcome: half of the mice showed a significantly improved and the other half a significantly poorer healing outcome. In the mice with a poorer healing outcome, a higher ratio of CD8+ effector T cells and Treg was observed. In a following proof of concept study, a pre-osteotomy defined ratio of CD8+ effector T cells and Treg could predict the healing outcome after adoptive Treg transfer and osteotomy. A potential positive impact of Treg in bone repair was confirmed in this study. However, the tremendous impact of the environment and thereby of the immune status prior to immunomo-dulation was also clearly demonstrated. Hence, for the clinic, it is even more important to develop and to apply patient based immunomodulatory treatment approaches considering the individual immune status of each patient prior to treatment.

Diese Dissertation umfasst vier Manuskripte zum Thema Risikokommunikation und medizinischen Entscheidungen. Das erste Manuskript diskutiert Unterschiede, Gemeinsamkeiten und die Anwendbarkeit von drei zentralen Ansätzen, die helfen sollen, bessere Entscheidungen zu treffen (Nudging, Social Marketing, Empowerment). Das zweite Manuskript präsentiert Ergebnisse einer Medienanalyse zur Evaluation von Zeitungs- und Internetberichten in Deutschland und Spanien über die HPV-Impfung. Basierend auf vordefinierten Standards für transparente, vollständige und korrekte Risikokommunikation, deckt die Medienanalyse Schwächen in der Berichterstattung auf. Das dritte Manuskript untersucht wie Laien relative Risikoreduktionen bzw. –erhöhungen, ein Standardformt in der Medizin, verstehen. Beide Formate führen Laien und Experten in die Irre und führen zur Überschätzung der tatsächlichen Effekte. Ein diskutierter Ausweg ist die zusätzliche Kommunikation der Basisrate. Die Ergebnisse zeigen, dass das Verständnis von relativen Risikoreduktionen (-erhöhungen) mit Basisrate von dem Präsentationsformat (Prozent- vs. Häufigkeitsformat) und der individuellen Fähigkeit im Zahlenverständnis abhängt. Teilnehmer mit geringem Zahlenverständnis profitierten von der Darstellung in Häufigkeiten; Teilnehmer mit hohem Zahlenverständnis zeigen ein besseres Verständnis unabhängig des Formats. Dennoch—selbst mit Basisrate—missverstehen viele Teilnehmer die Risikoinformation. Das vierte Manuskript untersucht wie Teilnehmer Behandlungen unter Unsicherheit auswählen. Ein Einwand gegen die Kommunikation von Unsicherheit ist die Behauptung, dass Menschen Unsicherheit in Gewinnsituationen vermeiden, in Verlustsituationen dagegen suchen. Die Ergebnisse dieser Studie in Bezug auf die Auswahl von medizinischen Behandlungen konnten diese Annahmen nicht bestätigen. Darüber hinaus wählte die Mehrheit der Teilnehmer die gleiche Behandlung, wenngleich sich die zugrundeliegende Auswahlstrategie unterschied. / This dissertation comprises four manuscripts focusing on health risk communication and medical decision making. The first manuscript discusses differences, commonalities, and the applicability of three major approaches to help patients make better decisions: nudging, social marketing, and empowerment. The second manuscript presents results of an evaluation of media coverage about the HPV vaccine of newspaper and Internet reports in Germany and Spain. Based on predefined standards for transparent, complete, and correct risk communication, the analysis revealed substantial shortcomings in how the media informed the public. The third manuscript centers on a standard format to communicate treatment benefits and harms: relative risk reductions and increases. Such formats have been found to misinform and mislead patients and health professionals. One suggestion is to always include information about baseline risk to reduce misunderstandings. Results show that even when baseline risk was communicated, it depended on the presentation format (percentage vs. frequency) and people’s numeracy skills whether they correctly interpreted the risk reduction (or increase). Low numerates benefited from a frequency format, whereas high numerates performed better independent of the format. Yet, a substantial proportion of participants still misunderstood the meaning of a relative risk reduction (or increase). The fourth manuscript investigated how laypeople choose between medical treatments when ambiguity is present. One objection against communicating ambiguity is the claim that laypeople are ambiguity averse in the domain of gains and ambiguity seeking in the domain of losses. Results did not find supporting evidence for this claim in medical treatment choice. Moreover, most participants selected the same treatment option, independent of numeracy. However, the underlying choice strategies varied between individuals.

Myosin II, das Motorprotein des kardialen Muskels, besteht aus zwei schweren und vier leichten Ketten. Der Hebelarmbereich der schweren Myosinkette (MyHC) enthält das IQ-Konsensus-Motiv für die Bindung der essentiellen leichten Myosinkette (ELC), welche wesentlich für eine normale Kraftentwicklung des Myosinmoleküls ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden fünf, mit hypertropher Kardiomyopathie assoziierte, Mutationen im humanen essentiellen ventrikulären leichten Myosinketten (hVLC1)-Gen (MYL3) untersucht (E56G, A57G, E143K, M149V, R154H). Von keiner dieser Mutationen war der Pathomechanismus bekannt. Ziel der Arbeit war es, die Effekte der Mutationen im MYL3-Gen auf Proteinstruktur und Funktion zu untersuchen und daraufhin einen möglichen Pathomechanismus zu formulieren. Dazu erfolgten Strukturanalysen (CD-Spektren, Schmelzkurven, FLIM), Versuche auf Protein- und Zellebene (Protein-Protein-Interaktionsstudien, Sorting Assay) sowie Untersuchungen in vitro (Zell-Verkürzungsmessungen, isoliert perfundierte Herzen nach Langendorff) und in vivo (Echokardiographie) im transgenen Mausmodell. / Myosin II, the motor protein of cardiac muscle, is composed of two heavy chains (MyHC) and four non-covalently linked light chains (MLC). The lever arm of the MyHC contains the IQ motif that binds the essential myosin light chain (ELC), which is necessary for the normal force production of the myosin molecule. Five with HCM associated mutations in the human ventricular essential myosin light chain (hVLC1) -gen (MYL3) were investigated in this study (E56G, A57G, E143K, M149V, R154H). The pathomechanisms of the mutations were not known. Aim of the study was i) to test the hypothesis that mutations in the ventricular essential myosin light chain affect the protein structure, the binding to the IQ motif of MyHC and the force production of the myosin molecule as well as ii) to postulate an accompanying pathomechanism. Structural analyses (circular dichroism, melting curves, fluorescence lifetime imaging microscopy), functional investigations (surface plasmon resonance spectroscopy, sorting assay) and in vivo (echocardiography) and in vitro studies in a transgenic mouse model were performed.

Das impedanzwandelnde Hören ist eine wichtige Verfeinerung des Gehörsystems der Tetrapoden indem es einen Energieverlust während der Schallübertragung vermeidet. Anatomisch ist es durch eine Unterteilung des Foramen Metoticum in eine vordere Fenestra Pseudorotunda und ein hinteres Vagus Foramen charakterisiert. Dieses System trat mehrmals unabhängig in Amniota auf, und obwohl schon vorher vermutet wurde, dass es eine Homoplasie für Archosauria darstellt, wurde diese Hypothese bisher noch nicht geprüft. Demnach wurden 17 Hirnschädel Merkmale für 111 Taxa kodiert und auf einem informellen Supertrees optimiert. Die Analyse ergab, dass die Fenestra Pseudorotunda unbhängig acht Mal in Archosauria auftrat, mit fünf Umkehrungen. Während dieses Merkmal plastisch für Dinosauria ist, es trat nur einmal in Pseudosuchia auf. Eine Tree Shape-Analyse ergab, dass sechs Verschiebungen in den Diversifizierungsraten in Pseudosuchia und sieben in Dinosauria zu finden sind, von denen nur die der Ornithischia mit der Fenestra Pseudorotunda in Beziehung stehen. Viele Zustandsveränderungen erfolgen an der Basis der Dinosauria aber bei Pseudosuchia sind diese vor der Entstehung der Crocodyliformes und an der Basis der Notosuchia und Thalattosuchia konzentriert. Die Korrelationen zwischen Zustandsveränderungen und Verschiebungen sind höher in Dinosauria, während bei Pseudosuchia nur Mesoeucrocodylia eine ähnliche Anzahl aufweist. Daraus folgt, dass das impedanzwandelnde Hören nicht homolog in Archosauria ist, und dass es nicht als Schlüsselinnovation zur Erklärung der Vielfalt betrachtet werden kann, obwohl es eine Rolle in der Diversifizierung der Ornithischia spielte. Insgesamt ist die Anatomie des Hirnschädels der Dinosauria plastischer als die der Pseudosuchia. Die Positionierung des Pterygoid-Quadratum-Komplexes an die Seitenwand des Hirnschädels in Crocodyliformes stellt eine anatomische Beschränkung dar, welche nur von Notosuchia und Thalattosuchia durchbrochen wurde. / Impedance-matching hearing is considered an important refinement of the auditory system of tetrapods because it reduces energy loss during sound transmission. Anatomically, it is characterized by the sub-division of the metotic foramen into a posterior vagus foramen and an anterior fenestra pseudorotunda. Impedance-matching hearing has evolved independently in several tetrapod groups including archosaurs and although it has been suggested that it represents a homoplasy, this hypothesis has never been tested. Therefore, 17 braincase characters were coded for 111 taxa and mapped on an informal supertree. Optimization of the characters revealed that the fenestra pseudorotunda appeared eight times independently in Archosauria, with five reversals. While this character is plastic in dinosaurs, it appeared only once in pseudosuchians. A tree-shape analysis revealed that pseudosuchians had six shifts in diversification rates, while dinosaurs had seven. Of these, only ornithischian ones are correlated to the appearance of impedance-matching hearing. Many of the overall state changes occur at the origin of major dinosaurian clades, but for pseudosuchians they are concentrated prior to the origin of Crocodyliformes and at the origin of Notosuchia and Thalattosuchia. The overall number of correspondences between character state changes and shifts in diversification rates is higher for dinosaurs, whereas in Pseudosuchia only Mesoeucrocodylia has a similar amount. It is thus possible to conclude that impedance-matching hearing is not homologous for archosaurs, and that it cannot be considered a key innovation triggering diversification. However, it may have played some role in ornithischian diversification. In general, the braincase anatomy of dinosaurs is more plastic than that of pseudosuchians. The abutting of the pterygo-quadrate complex against the lateral braincase wall was a strong anatomical constraint for crocodyliforms broken only by notosuchians and thalatosuchians.

Die Myasthenia Gravis (MG) ist ein Prototyp einer Antikörper-vermittelte Autoimmunerkrankung. Die Autoantikörper richten sich hauptsächlich gegen den Acetylcholinrezeptor (AChR). Welche Bedeutung TH17-Zellen für die Pathogenese der MG haben, konnte bisher noch nie direkt gezeigt werden. Mithilfe des Tiermodells Experimentelle Autoimmune Myasthenia Gravis (EAMG) sollte die Rolle der TH17-Zellen im Rahmen dieser Arbeit analysiert werden. Eine signifikante Anzahl tAChR-spezifischer CD4+ T-Zellen, die IL17 exprimieren, konnte nach der Immunisierung mit torpedo AChR in CFA in Wildtyp-Mäusen (WT) beobachtet werden. Die IL17ko Mäuse entwickelten weniger oder keine EAMG Symptome, obwohl weder die Frequenz tAChR-spezifischer CD4+ T-Zellen, die IL2, IFNgamma oder IL21 sezernierten noch der prozentuale Anteil der FoxP3+ Treg-Zellen einen Unterschied aufwiesen. Im Gegensatz dazu waren die Level pathogener anti-muriner AChR Antikörper statistisch geringer in IL17ko Mäusen, während bei anti-tAChR Antikörpertitern kein Unterschied festzustellen war. Ähnliche Resultate erbrachten TCRbeta/delta ko Mäuse rekonstituiert mit entweder WT oder IL17ko CD4+ T-Zellen. Die Depletion von Treg-Zellen mithilfe von DEREG Mäusen in der frühen Erkrankungsphase zeigte keine signifikanten Unterschiede bezüglich der analysierten Parameter. Zusammenfassend lässt sich hier festhalten, dass die Frequenz und Differenzierung Antigen-spezifischer CD4+ T-Zellen sowie der Antikörpertiter gegen den tAChR nicht durch die IL17-Defizienz im EAMG Modell beeinflusst wird. Auch hat eine frühe Treg-Zell-Depletion keinen Einfluß auf die Erkrankungsstärke. Allerdings scheint das Durchbrechen der B-Zell Toleranz, das zur Produktion von pathogenen Anti-mAChR-spezifischen Antikörpern und somit zu einer Induktion der Erkrankung führt, abhängig von IL17-produzierenden CD4+ T-Zellen zu sein. Der Einsatz von Anti-IL17-Antikörpern könnte insofern auch für die MG eine Therapieoption darstellen. / Myasthenia gravis (MG) is an antibody-mediated autoimmune disease. The autoantibodies are directed against the acetylcholine receptor (AChR). The importance TH17 cells have for MG pathogenesis has never been directly demonstrated. Therefore, the analysis of TH17 cells in the Experimental Autoimmune Myasthenia Gravis (EAMG) animal model was the aim of this work. Here, it is shown that in wildtype mice (WT) significant numbers of IL17-producing tAChR-specific CD4+ T cells could be observed after immunization with torpedo AChR in CFA. IL17ko mice developed less or no EAMG symptoms, although frequencies of tAChR-specific CD4+T cells secreting IL2, IFNgamma or IL21 as well as percentage of FoxP3+ Treg cells were similar. In contrast, pathogenic anti-murine AChR antibody levels were significantly lower in IL17ko mice, while anti-tAChR antibody levels were equal. Similar results were obtained by the reconstitution of TCR beta/delta ko mice with CD4+ T cells of either WT or IL17ko origin. For the depletion of Treg cells using DEREG mice in the initial phase of the disease no significant differences could be detected in terms of the analyzed parameters. In summary, this thesis demonstrates, that frequencies and differentiation of antigen specific CD4+ T cells as well as the level of anti-tAChR specific antibody titers are not affected by IL17-deficiency in the EAMG model. Likewise, an early Treg cell depletion seems to have no impact on disease severity. However, breaking of B cell tolerance resulting in pathogenic anti-murine AChR specific antibodies and subsequent disease induction, seems to be dependent on IL17 producing CD4+ T cells. In this respect, the application of anti-IL17 antibodies could also become a MG therapy option.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erweiterung des etablierten Stu-dienmodells Xenopus laevis zur Untersuchung der Wirkung von endocrine disruptors auf die Reproduktionsbiologie von Amphibien. Um einen Einblick in die grundlegenden Mechanismen der sexuellen Differenzierung von Amphibien zu gewinnen, wurden die Konzentrationen bestimmt, mit denen androgene und estrogene Sexualsteroide während der larvalen Entwicklung in verschiedenen Stadien von Xenopus vorliegen. Parallel wurde das Auftreten der korrespondierenden Rezeptoren im Verlauf der Entwicklung untersucht, über welche die hormonelle Wirkung vermittelt wird. Auf der Basis der gewonnenen Erkenntnisse konnte eine neue Hypothese zur sexuellen Differenzierung von Amphibien entwickelt und vorgestellt werden. Sie stellt das Enzym 5alpha-Reduktase, das die Umwandlung von Testosteron in das potentere und nicht weiter aromatisierbare Androgen Dihydrotestosteron (DHT) bewerkstelligt, in den Mittelpunkt des Prozesses der Geschlechtsdifferenzierung. Abhängig von der genetisch bedingten Expression dieses Enzyms kommt es zu einem höheren oder niedrigeren Auftreten des DHT und damit zu Unterschieden im Verhältnis von DHT zu Estradiol (E2). Der Charakter dieses Verhältnisses scheint der entscheidende Auslöser für die Entwicklung eines weiblichen oder männlichen Phänotyps zu sein. In einem zweiten, anwendungsorientierten Teil wurde untersucht, in wie weit die bislang auf Laboruntersuchungen beschränkte Arbeit mit X. laevis auf Feldstudien erweiterbar ist und ob sich auf diese Weise gewonnene Daten auf die Situation heimischer Amphibien übertragen lassen. Parallele Expositionen des Krallenfrosches einerseits und des Grasfrosches (Rana temporaria) andererseits gegenüber realen Medien unter Freilandbedingungen bestätigten die hervorragende Eignung des Studienmodells X.laevis zur Beurteilung endokriner Belastungssituationen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass sich durch die Verwendung von Festphasenextrakten die endokrinen Wirkungen komplexer Matrizes unter standardisierten Laborbedingungen charakterisieren lassen. Rezeptorbindungsstudien sowie Untersuchungen zur Genexpression spezifischer Marker, histologische Betrachtungen von Gonadengewebe und die Bestimmung von Geschlechterverhältnissen ermöglichten Aussagen auf vielfältigen Nachweisebenen. Auf diese Weise konnte das Potenzial, mit dem Proben jeder Art, sowohl durch kurz- als auch durch langfristige Exposition, adverse Effekte auf das amphibische Hormonsystem hervorrufen können, umfassend und differenziert analysiert werden. / The presented work aims to contribute to the various opportunities of studying the effects of endocrine disruption on sexual differentiation in amphibians provided by the well established model Xenopus laevis. In order to gain insight into the basic mechanisms underlying the sexual differentiation in amphibians, the concentrations of androgen and estrogen sexual steroids during several stages of the larval development of Xenopus were determined. In parallel, the ocurrence of the corresponding receptors, which mediate the effects of the respective hormones, was observed. Based on the results of the studies described, a new hypothesis regarding sexual differentiation in amphibians is presented, which assignes the enzyme 5alpha-reductase as the central element of sexual development. This enzyme converts the androgen testosterone into dihydrotestosterone, which can not be aromatized into estradiol. Depending on the genetic sex of the indivual, genexpression of 5a-reductase may differ and therefore lead to a characteristic ratio of androgens and estrogens. We suggest, that this ratio might be the essential trigger for amphibians to develop into a male or a female. A second part aimed to enlarge the Xenopus model to the use in field studies and to proof the transferability of such data to the situation of endemic amphibians. Exposure in parallel of Xenopus on one hand and the green frog Rana temporaria on the other to the effluent of a bavarian wastewater treatment plant revealed the exceeding suitability of the model to asess the endocrine charge of the environment. Furthermore, the use of solid phase extracts derived from natural samples allowed the characterization of the respective endocrine potential under standardized laboratory conditions. Rezeptor binding studies, detection of genexpression of specific biomarkers, histological examination of gonadal tissue and the determination of sex ratios provided the evaluation of effects on several levels of investigation. By this means the Xenopus model offers the opportunity to assess the ability of any kind of sample to cause endocrine impacts on amphibians after short time as well as after long time exposure in a broad and at the same time differentiated way.

Das Ziel der Studien, die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellt werden, war es neue Informationen über die elementare Zusammensetzung des mineralisierten Knochens zu gewinnen. In einer ersten Studie wurden zwei Parameter verglichen, die beide eng mit der Knochenmineralisierung verknüpft sind. So zeigte die Gegenüberstellung des mineral/matrix Raman-Wertes und der Kalziumkonzentration gute Übereinstimmung mit theoretischen Überlegungen. Diese Methoden wurden auch verwendet um Knochengewebe von Mäusen zu charakterisieren bei denen ein genetischer Defekt zu einem Mangel von Sclerostin führte. So war es möglich nachzuweisen, dass eine hierdurch verstärkte Knochenneubildung zu einer veränderten Mineralisationskinetik des Knochens führen kann. Nachdem zukünftig Sclerostinantikörper für die Behandlung von Knochenkrankheiten eingesetzt werden sollen, haben diese Erkenntnisse große medizinische Bedeutung. Es wurde auch die Mineraldichteverteilung eines Mausmodells mit fragilem Knochen (Osteogenesis Imperfecta, OI) untersucht. Die Mäuse wurden mit Sclerostinantikörpern behandelt. Es zeige sich ein signifikanter Knochenzuwachs doch die Mineraldichteverteilung veränderte sich gleichermaßen für gesunde und für OI Mäuse. In einer Studie am humanen Knochen konnten der Zusammenhang zwischen Osteozytennetzwerk und Knochenzusammensetzung untersucht werden. Elemente wie Na, Mg und S wiesen typische Konzentrationsverteilungen auf. Die Routinen wurden auch verwendet um Mineralisationsfronten zu charakterisieren. Es zeigte sich, dass die Konzentrationen von K, Mg, Na und Cl abhängig von dem analysierten anatomischen Ort, stark voneinander abweichen. Abschließend kann gesagt werden, dass durch die Entwicklung neuer Routinen zusätzliche Erkenntnisse über die Knochenmineralisierung und Zusammensetzung gewonnen werden konnten. Die Resultate sind von medizinischer und biologischer Bedeutung und tragen zu aktuellen Debatten über die Knochenentwicklung bei. / The purpose of the presented work was to gain new insight into the elemental composition of mineralized bone matrix at different sites of human bone tissue, and in mouse models linked to human genetic diseases. Using novel tools and routines, human (femur cross sections from healthy adults and children) and murine samples (femur long-and cross sections of two mouse models) were analyzed with focus on the elemental composition. In a methodological study the consistency of matrix mineralization measured by Raman microspectroscopy (e.g. the mineral/matrix ratio) and the Calcium content (wt%Ca) as measured by qBEI was proved. Both methods were applied to a mouse model exhibiting induced bone overgrowth due to a genetic defect causing a lack of Sclerostin, which is a negative regulator for bone formation. We found changes in the mineralization kinetics depending on the anatomical site. This result is of clinical importance since Sclerostin antibodies are suggested for future treatment of diseases characterized by fragile bone. Hence, also a mouse model of a brittle bone disease (Osteogenesis Imperfecta) was analyzed with and without Sclerostin antibody treatment. A significant increase in bone mass was documented while the mineralization pattern revealed no interaction between genotype and treatment. The correlation between OLCN and the composition of the mineralized matrix was examined in the same regions of human compact bone. Characteristic distributions of the minor elements (Mg, Na, S) were found. The developed tools were also used to investigate mineralization fronts, reflecting a critical stage of bone development. Differences in the Ca/P ratio and in the concentrations of K, Mg, Na and Cl depending on the anatomical site were revealed. In conclusion, using newly developed measurement routines, it was possible to gain novel information of bone mineralization and composition. The results contribute to actively debated issues of biological and medical importance.

Zwischen neuronaler und glialer Aktivierung, dem Energiemetabolismus und dem zerebralen Gefäßbett besteht eine enge Beziehung - als Phänomen der neurometabolischen und neurovaskulären Kopplung bekannt. Diese Korrelation von elektrischer und metabolischer Aktivität sowie dem regionalen zerebralen Blutfluß besteht räumliche und zeitliche fokussiert und ist charakteristisch für das Gehirn. Das Verständnis um die Mechanismen und Mediatoren der neurovaskulären Kopplung ist von grundlegender Bedeutung für die korrekte Interpretation moderner bildgebender Verfahren im klinischen Einsatz. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen lag in der Überprüfung der Hypothese eines frühen Sauerstoff-oder Glukose-Mangels im Gewebe unter funktioneller Stimulation als mögliches primäres Signal für eine nachfolgende vaskuläre Antwort. Anhand der Befunde kann jedoch ausgeschlossen werden, daß ein möglicherweise kurzzeitig auftretender Substratmangel im Gewebe registriert wird, und auf diesem Wege die Blutflußantwort auf funktionelle Stimulation initiiert wird. Die Frage nach dem eigentlichen Signal für die Blutflußantwort und dem primären Ort der Regulation (Arteriole, Kapillare, Venole) bleibt weiterhin ungeklärt. Die qualitative wie auch quantitative Charakterisierung des Verlaufs der Blutfluß- und Blutoxygenierungsveränderungen unter somatosensorischer Stimulation bildet die Grundlage für die Untersuchung von Veränderungen dieses Musters unter pathophyiologischen Bedingungen als sogenannter Fingerabdruck spezifischer zerebraler Schädigungen. Im Rahmen des zweiten Schwerpunkts beschäftigt sich vorliegende Arbeit mit der Rolle des Bioradikals Stickstoffmonoxid (NO) bei der neurovaskulären Kopplung. Ein im kortikalen Gewebe physiologisch vorhandener basaler NO Spiegel moduliert über die Bereitstellung einer basalen cyclischen Guanosin-3',5'-Monophosphat (cGMP) Konzentration vornehmlich in glatten Gefäßmuskelzellen die Reaktivtät zerebraler Gefäße sowohl auf globale vasodilatatorische Stimuli wie die Hyperkapnie als auch auf funktionelle Aktivität wie die Whisker-Stimulation der Ratte. Da die Bereitstellung des basalen NO / cGMP Spiegels im zerebralen Gewebe für physiologische vaskuläre Antworten von grundlegender Bedeutung ist, ist zu erwarten, daß eine Störung desselben durch pathophysiologische Vorgänge weitreichende Folgen für die adequate Versorgung aktivierter Hirnareale haben dürfte. / A tight relation exists between neuronal and glial cell activation, cerebral energy metabolism, and cerebral vasculature - a phenomenon known as neurometabolic and neurovascular coupling. The correlation of electrical and metabolic activity, and regional cerebral blood flow occurs at high temporal and spatial resolution, and is characteristic for the brain. We need to understand the physiology of neurometabolic and neurovascular coupling to fully exploit the potential of modern functional brain imaging, which utilizes vascular responses to map brain activity. Therefore, understanding the signalling cascade of regional vasodilation due to functional activation is of great importance. In the present work, we have shown that there is no evidence neither for an early deoxygenation nor for an early decrease in glucose concentration in the tissue at the onset of increased neuronal activity. The first event inducing regional cerebral blood flow increase as well as the vascular compartment, at which vasodilation starts (arteriole, capillary, venule), is still not known so far and has to be further investigated. In disease neurovascular coupling may be disturbed, while this disturbance may itself further contribute to tissue damage. Therefore a thorough elucidation of the physiology and pathophysiology of neurometabolic and neurovascular coupling may contribute to the development of treatment strategies in acute and chronic CNS disorders. Beside the mechanisms, little is known concerning the mediators of neurovascular coupling. The involvement of the highly diffusible vasodilator bioradical nitric oxide (NO) in the regulation of regional cerebral blood flow is widely accepted. In the present work, it has been shown that NO acts as a modulator rather than a mediator of vascular relaxation due to functional activation or systemic hypercapnia in the cerebral cortex, permitting vasodilation mediated by other agents. This modulation mainly occurs via a basal cyclic guanosin-3',5'-monophosphate (cGMP) production within the vascular smooth muscle cell. The basal modulatory concentration of NO / cyclic GMP may be disturbed during cerebrovascular disease, leading to a mismatch of regional cerebral blood flow and metabolic demand.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Frage nach Eignung der Technik, des Aufwands, der Schulung und der Vor- und Nachteile eines Einsatzes der Telepathologie in der Schnellschnitt-Diagnostik zu analysieren. Weltweit wurden verschiedene Telepathologiesysteme entwickelt, die zum Teil für den Schnellschnitt verwendet werden können. Auch an der Charité entstanden mit dem 1.ATM-System, 2.dem TPS-System und 3.dem TELEMIC-System, drei technisch völlig unterschiedliche Systeme. Diese Systeme wurden anhand einer retrospektiven Studie hinsichtlich ihrer Einsatzfähigkeit in der telepathologische Schnellschnitt-Diagnostik untersucht. Um die Systeme untereinander vergleichen zu können, wurden 124 histologische Schnellschnittpräparate aus dem Jahr 1999 herausgesucht (ausschließlich Brustgewebe), die von vier erfahrenen Pathologen mit jedem System erneut bearbeitet wurden. Qualitativ wurden mit dem ATM- und dem TPS-System gleichwertige Ergebnisse wie in der konventionellen Schnellschnitt-Diagnostik erreicht. Das TELEMIC-System war qualitativ aufgrund der hohen Rate von Rückweisungen den anderen Systemen und dem konventionellen Schnellschnitt deutlich unterlegen. Bei den Diagnosezeiten zeigte sich eine leichte Unterlegenheit des TPS-Systems gegenüber dem konventionellen Schnellschnitt. Da es jedoch insbesondere als Möglichkeit der Ferndiagnose eingesetzt wird, fallen die bei der konventionellen Schnellschnitt-Diagnostik nötigen Transportzeiten durch einen Kurier weg. Das ATM-System und das TELEMIC-System sind auch ohne Zurechnung der Transportzeiten zeitlich zum konventionellen Schnellschnitt vergleichbare Systeme. / Target of the available work is it, the question about suitability of the technique, the expenditure, to analyze the training and the pro and cons of an application of the Telepathologie on fresh frozen diagnostics. World-wide different Systems for telepathology were developed, which can be used partially for the fresh frozen diagnostics. At the Charité were developed three technically completely different systems: 1.ATM-System, 2.TPS system and 3.TELEMIC system, These systems were examined on the basis a retrospective study regarding their serviceability on telepathologische fresh frozen diagnostics. In order to be able to compare the systems among themselves, 124 histological fresh frozen preparations were picked out from the year 1999 (excluding chest tissues), which were again processed by four experienced pathologists with each system. Qualitatively with ATM and TPS system equivalent results as on were achieved conventional fresh frozen diagnostics. The TELEMIC system was qualitatively inferior for the other systems and the conventional fresh frozen diagnostics due to the high rate of rejections. With the diagnostic times an easy inferiority of the TPS system showed up in relation to the conventional fresh frozen diagnostics. Since it is used however in particular as possibility of the remote diagnostics, the feed times necessary with the conventional fresh frozen diagnostics are omitted by a courier. The ATM system and the TELEMIC system are also without addition of the feed times temporally to the conventional fresh frozen diagnostics comparable systems.

Met und der korrespondierende Ligand HGF/SF sind im hyperproliferativen Epithelium von Hautwunden exprimiert. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass der Rezeptor und sein Ligand in autokriner Weise wechselwirken und wichtige Funktionen für den Heilungsprozess der Haut besitzen. Unter Verwendung der Keratin 14 Cre-Rekombinase konnte ein „Knockout“ des Met-Rezeptors spezifisch in der Epidermis erzielt werden. In der Tat zeigten die Ergebnisse, dass Met für die Re-epithelisierung in Wundschlussprozessen essentiell ist, da in den an der Wundheilung beteiligten Keratinozyten keine Rekombination des Met-Gens stattgefunden hat. In Met-Mausmutanten war der Wundschlussprozess verlangsamt, denn er erfolgte ausschließlich durch wenige Keratinozyten, in denen die Cre-Rekombinase keine Rekombination bewirkte. Met konnte als erstes Gen identifiziert werden, das absolut erforderlich für Re epithelisierungsprozesse von Wunden ist. Diese Arbeit trägt daher wesentlich zum Verständnis der Regulation von Wundheilungsprozessen bei. / Met and its ligand, HGF/SF are expressed in the hyperproliferative epithelium of the wound. This suggests that receptor and ligand may act in an autocrine manner to promote wound healing in the skin. Using Keratin 14 cre recombinase, Met receptor was specifically knockout in the epidermis. In this way, it was demonstrated that Met receptor is essential for wound healing process and that keratinocytes, which contributed to the wound closure were Met-postitive. In the Met mutant mice, wound closure was slightly attenuated, but occurred exclusively by a few keratinocytes that had escaped recombination. Met is therefore the fist gene, which is absolutely required for re-epithelialization of the wound. This finding is fundamental for understanding the regulation of wound healing process.