Hintergrund: Elastischer Ohrknorpel ist eine potentielle Quelle fuer autologe Zellen um die luminalen Oberflaechen von links ventrikularen assist systemen (LVAD''s) zu besiedeln zu dem Zweck die Biokompatibilitaet dieser Systeme zu verbessern. Wir prueften dieses Potential der Ohrknorpelzellen in vitro und in vivo in einem Tiermodel (Kalb). Methoden: In vitro, Elastischer Knorpel wurde von dem Ohr eines Kalbes unter Lokalanaesthesie gewonnen, isoliert, und in Gewebekultur gezuechtet. Chondrocytes wurden immunocytochemisch analysiert, transferriert in Zellkulturmedium, zweimal umgesetzt, und auf die blutkontaktierenden, luminalen Oberflaechen von vier LVAD''s (HeartMate(R); Thermo Cardiosystems, Inc., Woburn, MA) gesiedelt. Die beschichteten Zelloberflaechen wurden preconditioniert unter Flussbedingungen in vitro, um die Zellhaftung an den luminalen Oberflaechen der LVAD''s zu beguenstigen. Die Effiezienz der Zellbesiedelung und der kumulative Zellverlust unter Flussbedingungen in vitro wurden quantifiziert. In vivo, eine der vier chondrocyte-beschichteten und preconditionierten LVAD''s wurde in das Kalb implantiert, welches urspruenglich Ohrknorpelspender diente. Das LVAD wurde fuer sieben Tage betrieben, dann explantiert und pathologisch und histologisch evaluiert unter der Benutzung eines Scanningelektronenmikroskopes und eines Transmissionelektronenmikroskopes. Resultate: Die luminalen Oberflaechen von vier LVAD''s wurden mit autologen Ohrknorpelzellen besiedelt. Die Effiezienz der Zellbesiedelung betrug 95.11± 4.23% (n = 4). Der kumulative Zellverlust unter Flussbedingungen in vitro war geringer als 12% (n = 4). Nach sieben Tagen der in vivo Implantation zeigten die luminalen Oberflaechen des implantierten LVAD eine intakte, fest haftende Zellbesiedelung. Es wurden keine Thromboembolien waehrend der Nekropsie festgestellt. Schlussfolgerungen: Ohrknorpel stellt eine einfach und schnell erreichbare Quelle fuer autologe Ohrknorpelzellen dar, dessen Collagen Typ II und andere wichtige Bestandteile der extrazellulaeren Matrix sie dazu befaehigt, fest an den luminalen Oberflaechen der LVAD''s zu haften. Die hier beschriebene einfache Methode der Knorpelgewinnung und der Zellisolierung kann benutzt werden, um eine autologe Zellbeschichtung von LVAD''s und anderen implantierbaren kardiovaskulaeren Systemen vorzunehmen mit dem Ziel die Biokompatibilitaet dieser zu verbessern. Unsere erfolgreiche Feasibilitystudie in einem Kalbmodel fordert weitere in vivo Studien. / Background: Auricular elastic cartilage is a potential source of autologous cells for lining the luminal surfaces of left ventricular assist devices (LVAD''s) to improve long-term biocompatibility. We evaluated this potential in vitro and in vivo in a calf model. Methods: In vitro, auricular cartilage was harvested from the anesthetized ear of a calf, isolated, and cultured on tissue culture dishes. Primary chondrocytes were typed by immunocytochemistry, transferred into culture media, passaged twice, and seeded onto the blood-contacting luminal surfaces of four LVAD''s (HeartMate(R); Thermo Cardiosystems, Inc., Woburn, MA). The seeded cell linings were preconditioned under flow conditions in vitro to promote cell adhesion to the luminal surfaces. Seeding efficiency and cumulative cell loss under flow conditions in vitro were quantitated. In vivo, one of the four preconditioned, autologous chondrocyte-lined LVAD''s was implanted into the tissue-donor calf; run for 7 days; explanted; and finally evaluated grossly, by scanning electron microscopy, and by transmission electron microscopy. Results: Autologous chondrocytes were seeded onto the luminal surfaces of the four LVAD''s. The seeding efficiency was 95.11± 4.23% (n = 4). Cumulative cell loss during preconditioning under flow conditions in vitro did not exceed 12% (n = 4). After 7 days of in vivo implantation, the luminal surfaces of the implanted LVAD demonstrated an intact, strongly adherent cellular lining. There was no evidence of thromboembolic events at necropsy. Conclusions: Auricular elastic cartilage is a ready and easily accessible source of chondrocytes whose ability to produce collagen II and other important extracellular matrix constituents allows them to adhere strongly to the luminal surfaces of LVAD''s. The simple method of isolating and expanding auricular chondrocytes presented here could be used to provide autologous cell linings for LVAD''s and other cardiovascular devices to improve their long-term biocompatibility. Our successful short-term feasibility study in a calf model warrants further study in vivo.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Neste trabalho apresentamos uma investigaÃÃo dos compostos RVO4 (onde R = Sm, Ho, Yb e Lu) e La1-xCexPO4 (onde x = 0,00, 0,04, 0,16, 0,22, 0,32 e 1,00) atravÃs da tÃcnica de espalhamento Raman. Medidas de espalhamento Raman polarizadas foram realizadas nos compostos RVO4 para obter uma descriÃÃo dos fÃnons a temperatura ambiente melhor do que aquelas publicadas anteriormente na literatura. Observamos que a freqÃÃncia da maioria dos fÃnons aumenta com o aumento do nÃmero atÃmico (Z) de R. Este comportamento resulta da contraÃÃo da rede quando R vai de La atà Lu. Por outro lado, devido Ãs dimensÃes e forma dos compostos La1-xCexPO4, medidas de espalhamento Raman nÃo-polarizadas foram usadas para obter seus espectros de fÃnons a temperatura ambiente. Nenhuma mudanÃa apreciÃvel foi observada, indicando que a rede do composto LaPO4 nÃo sofre modificaÃÃes considerÃveis por causa da dopagem de Ce. Contudo alguns fÃnons extras ou adicionais foram observados. A origem desses modos advÃm, provavelmente, da ativaÃÃo de modos infravermelho causadas por quebras de regras de simetria. / In this work we present a Raman investigation of RVO4 (where R = Sm, Ho, Yb and Lu) and La1-xCexPO4 (where x = 0,00, 0,04, 0,16, 0,22, 0,32 and 1,00) compounds. Polarized Raman scattering measurements were carried out in the RVO4 compounds to obtain a better description of the room temperature phonons than those previously reported in literature. We observe that the frequencies of most of phonons increase with increasing atomic number (Z) of R. This behavior results from the lattice contraction when R goes from La to Lu. On the other hand, due to their dimensions and shape, unpolarized Raman scattering was used to investigate the room temperature phonon spectra of La1-xCexPO4 compounds. No appreciable changes were observed, indicating that the LaPO4 lattice is not substantially modified by Ce doping. However, some extra or additional phonons were observed. The origin of these modes comes probably from the activation of infrared modes due to the breakdown of symmetry rules.

Résumé Cette thèse consiste en trois thèmes résumés dans les paragraphes ci-dessous. L’influence de différents groupements protecteurs du groupe hydroxyle lors des réactions d’ouverture des cis- et trans- 3-hydroxy-1,2-époxycycloalcanes a été étudiée. Il a été montré que Yb(OTf)3 constituait un catalyseur doux pour l’ouverture régiosélective de cycles afin d’obtenir les -anilino cycloalcanols correspondants avec de bons rendements. Le chauffage du milieu réactionnel dans le toluène comme solvant a permis d’augmenter la cinétique de la réaction, au dépend du rendement. La partie aniline a été régiosélectivement introduite en position vicinale du groupe hydroxyle ou éther afin d’obtenir un unique régioisomère. La même tendance a été observée avec les époxydes du 3-azidocyclohex-1-ène et du 3-carbamate correspondant. Le temps de réaction a été réduit lorsque Yb(OTf)3 a été dissous dans l’acétonitrile. Le triflate d’ytterbium (III) a également été utilisé comme catalyseur pour l’ouverture de cycle régiosélective d’aziridines non-activées sur des cyclohexanes portant des substituants azotures ou éthers de benzyle. L’ion azoture ou l’aniline forment les produits trans correspondants, donnant alors accès à des diamines vicinales avec de bons rendements. Un éther ω-alcoxy p-méthoxybenzylique racémique, inhibiteur de HDAC, a été ainsi préparé en huit étapes synthétiques (rendement total de 26%) à partir du 1-((tert-butyldiphénylsilyl)oxy)hept-6-èn-2-ol. Ceci représente un progrès par rapport à la précédente méthode (9 étapes, rendement total de 16%). La métathèse croisée se montre particulièrement efficace et pratique dans cette stratégie et l’alkylation par le trichloroacétimidate de p-méthoxybenzyle en présence de Sc(OTf)3 améliore le rendement global de la synthèse. Un aminoalcool présent dans la pactamycine et contenant le squelette carboné, les groupements fonctionnels et la stéréochimie requise a été synthétisé en 27 étapes à partir de la L-thréonine. La méthodologie décrite dans cette thèse permet la synthèse de cet intermédiaire clé à l’échelle multigramme. / Abstract Ring-opening reactions of epoxides and aziridines have been extensively studied. The influence of different protecting groups on the hydroxyl group in the ring-opening reactions of cis- and trans- 3-hydroxy-1,2-cycloalkane epoxides with aromatic amines was studied. It was shown that Yb(OTf)3 in toluene was a mild catalyst for regioselective ring-opening, to give -anilino cycloalkanols in good yields. Heating the reaction mixture accelerated the rate of the reaction, albeit at the expense of yield. The aniline moiety was regioselectively added at the carbon furthest from the hydroxyl or ether group to yield a single regioisomer. The same trend was also observed with 3-azidocyclohex-1-ene epoxides and the corresponding 3-carbamates. The reaction time became shorter when acetonitrile was used as solvent, possibly due to the homogeneous medium. Ytterbium(III) triflate has also been used as the catalyst for the regioselective ring-opening of unactivated aziridines in cyclohexanes having an azide or benzyl ether substituent. Azide ion or aniline forms the corresponding trans-products giving access to vicinal diamines in good yields. A racemic ω-alkoxy p-methoxy benzyl ether HDAC inhibitor has been prepared in 8 synthetic steps (26% overall yield) from 1-((tert-butyldiphenylsilyl)oxy)hept-6-en-2-ol. This is an improvement over the published method (9 steps, 16% overall yield). The cross-metathesis method proved to be efficient and practical in this strategy, and alkylation using p-methoxybenzyl trichloroacetimidate in the presence of Sc(OTf)3 improved the overall yield of the synthesis. An amino alcohol that contains all the core carbons, functional groups and the required stereochemistry present in pactamycin was obtained starting from L-threonine over 27 steps. The methodology described in this thesis allows for a synthesis of this key intermediate on a multigram scale.

What if an elementary particle such as an electron had an intrinsic electric dipole moment (EDM)? Existence of such an EDM would be an indication of time-reversal symmetry violation in the laws of Physics. The Standard model of Physics is considered incomplete, and theories that go beyond the standard model predict existence of such EDM’s within experimental reach. Experiments that search for their existence serve as a test bed for these theories. Use of laser-cooled Yb atoms launched in a fountain for EDM search has been proposed earlier. This thesis describes the main experimental work on generating a continuous cold beam of Yb atoms using laser cooling. Such cold beams are ideal for performing EDM experiments and have several advantages over the more common pulsed fountain. We demonstrate two ways to achieve this (i) extracting the beam from atoms trapped in 2- dimensions and (ii) deflecting the atomic beam using 1D-optical molasses. We find that the latter method gives a longitudinal temperature of 41 mK, which is a factor of 3 better than the former one. We also demonstrate the implementation of Ramsey’s separated oscillatory field technique in a thermal beam to measure the larmor precession frequency with high precision. This serves as a first step towards implementation with cold beam. Extending the work reported here, we suggest future experiment for measuring an EDM.

Der Herzmuskel muss sich einer dynamischen und sich mechanisch verändernden Umgebung anpassen. Die Mechanosignaltransduktion ermöglicht es Zellen mechanischen Kräfte zu erfassen und durch nachgeschaltete biochemische Signalkaskaden darauf zu reagieren. Obwohl verschiedene Gewebestrukturen und Proteine damit in Verbindung gebracht wurden, wie das Herz die mechanischen Kräfte wahrnimmt, ist unser Verständnis der kardialen Mechanosignaltransduktion unvollständig. Durch Dehnung aktivierte Ionenkanäle spielen eine wichtige Rolle bei der mechanosensitiven Autoregulation des Herzens. Um die funktionelle Rolle von PIEZO1 in Kardiomyozyten zu untersuchen, habe ich daher PIEZO1 in induzierten pluripotenten Stammzellen mittels Genomeditierung deletiert. Die PIEZO1-/- Zellen wurden dann in lebensfähige, herzähnlich schlagende Kardiomyozyten differenziert. In phänotypische Analysen der elektrophysiologischer Eigenschaften, Zellmorphologie und der herzähnlichen Schlagaktivität habe ich den Effekt der PIEZO1-deletion in genomeditierten Kardiomyozyten untersucht. Die Deletion von PIEZO1 zeigte zum ersten Mal, dass es PIEZO1-abhängige dehnungsaktivierte und Kalzium-Ströme in vom Menschen stammenden differenzierten Kardiomyozyten gibt. Dies legt nahe, dass PIEZO1 eine Rolle in der Mechanosignaltransduction in Herzzellen spielt. Darüber hinaus zeigte eine RNA-Sequenz Analyse, dass der Verlust von PIEZO1 in vom Menschen stammenden differenzierten Kardiomyozyten mit der Herunterregulation von Proteinen korreliert, die für die extrazellulärer Matrix von Bedeutung sind. Diese Daten unterstreichen die Rolle von PIEZO1 in Kardiomyozyten und legen seine Bedeutung für die Organisation und Struktur der extrazellulären Matrix nahe. / The cardiac muscle has to adapt in a highly dynamic mechanical environment. Mechanotransduction is the process that allows cells to sense the mechanical forces and respond by downstream biochemical signaling cascades. Although different tissue structures and proteins have been implicated in how the heart senses the mechanical forces, yet our understanding in cardiac mechanotransduction is incomplete. Stretch-activated channels (SACs) have been suggested to play an important role in the mechanosensitive autoregulation of the heart. PIEZO1 is a stretch-activated channel and has been involved in vascularization, erythrocyte volume homeostasis and regulation of the baroreceptor reflex, yet its role in cardiac mechanotransduction has not been described. To study the functional role of PIEZO1 in cardiomyocytes I have generated a PIEZO1 knockout (KO) human induced pluripotent cell (hiPSC) line using genome editing technology. The genome edited cells were then differentiated into viable, beating cardiomyocytes. Different phenotypic analyses were conducted, including the evaluation of electrophysiological characteristics, observation of cell morphology and beating activity of the genome edited hiPSC-derived cardiomyocytes. With this approach the aim was to gain more insight into PIEZO1 function in cardiomyocytes using a reliable, efficient and reproducible human cellular model system. For the first time PIEZO1-dependent calcium transients and stretch-activated currents were observed in hiPSC-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs). This proposes a possible role of PIEZO1 as a cardiac mechanotransducer. Furthermore, RNA-seq analysis revealed that loss of PIEZO1 in hiPSC-CMs is associated with downregulation of the expression of extracellular matrix-associated proteins. These data highlight the role of PIEZO1 in cardiomyocytes and suggest its implication in extracellular matrix organization and structure.

La technologie des lasers à gaz Argon et Hélium Cadmium ionisés est obsolète et leurs production est abandonnée. Etant donné le vaste champ des applications basées sur les longueurs d’onde (488 nm, 325 nm) générées par cette technologie, il apparait essentiel d’imaginer une solution alternative. Les travaux exposés dans ce manuscrit traitent de l’étude des solutions apportées par la conversion en fréquence des lasers à fibre dopées ytterbium fonctionnant sur leur transition 3 niveaux à 976 nm. Les conditions d’obtention d’un effet laser sur cette transition particulière où section efficace d’émission et d’absorption sont confondues sont tout d’abord explicitées. Ensuite, nous présentons le développement d’une source laser continue monofréquence à 976 nm permettant de générer plus de 35W en limite de diffraction (M²<1.1). Le doublement en fréquence de cette source fondamentale à 976 nm dans des cristaux à alternance de polarisation (PPsLT) conduit à générer plus de 4W à 488 nm (bleu) en simple passage avec un niveau de bruit d’intensité extrêmement bas (0,05%rms sur la gamme 100Hz – 10MHz).Puis, nous relatons la démonstration de plus de 760 mW à la longueur d’onde ultraviolette de 325,3 nm à partir d’une laser à fibre impulsionnel nanoseconde (5ns ; 100 kHz) triplé en fréquence dans deux étages de cristaux non linéaires (LBO 20mm type I puis type II) délivrant près de 7,6 W soit une énergie de 73μJ et une puissance crête de 14,3kW à la longueur d’onde fondamentale de 976 nm et une puissance de 2,8 W à 488 nm à la seconde harmonique. L’efficacité de conversion de l’IR vers l’UV est donc de 10%. Enfin, nous rapportons la génération de plus de 2 W à 325,3 nm en régime picoseconde (15ps ; 20MHz) par triplement en fréquence (cascade de deux LBO) d’un laser à fibre générant une puissance moyenne de 16 W à 976 nm soit une énergie de 0,8 μJ et une puissance crête de 52kW. Ce qui représente une efficacité de conversion de 12%. / Gas laser technology (Ar ion and HeCd lasers) is now largely obsolete, with new production rapidly disappearing. Given the vast application domain based around these wavelengths (488nm, 325 nm…), it seems extremely important to develop alternative solutions. The work presented in this thesis covers the study of relevant solutions via frequency conversion of Yb fiber lasers emitting on the three level transition at 976 nm. The necessary conditions for laser operation in this zone where absorption and emission peaks are superimposed are presented. Next, we present the development of a single mode, single frequency source at 976 nm giving a record 35W output power with diffraction limited performance (M2<1.1). Frequency doubling of the fundamental radiation in a PPSLT crystal allowed the generation of more than 4W of output at 488 nm in a single pass configuration with extremely low noise (0.05%RMS from 100Hz to 10MHz).Subsequently, 760 mW of output power was generated at 325 nm via frequency tripling of a multi-watt nanosecond source at 976 nm (5ns, 100 kHz). Type I and type II interactions in LBO were used in this case allowing us to demonstrate an overall conversion efficiency of 10% from IR to UV.Finally, we report on the generation of 2W of output power at 325 nm by frequency tripling of a 15 ps laser generating 16W at 976 nm, representing a pulse energy of 0.8μJ and a peak power of 52 kW (conversion efficiency of 12%).

Der Plötzliche Herztod ist eine der häufigsten Todesursachen in Europa, in den USA sogar die häufigste Ursache aller natürlichen Todesfälle. Ziel der experimentellen und klinischen Forschung ist das Erkennen und Verhindern ("Prediction and Prevention") der malignen Herzrhythmusstörungen. Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeit bilden die experimentellen Untersuchungen hinsichtlich der Mechanismen von Herzrhythmusstörungen. Durch die Entwicklung neuartiger Mappingsysteme konnte erstmalig gezeigt werden, dass im Tiermodell Kammerflimmern initial fokal und geordnet entsteht. Die bisherigen Untersuchungen und Daten erweitern unser Wissen zur kardialen Defibrillation und zum Entstehen von malignen Herzrhythmusstörungen, stellen aber nur einen Baustein im Gesamtverständnis des Plötzlichen Herztodes dar. Weitere begonnene oder geplante Projekte beschäftigen sich mit Herzrhythmusstörungen bei Vorliegen einer Kardiomyopathie und akuter Ischämie, sowohl im Tiermodell als auch beim Patienten. Neuartige Mappingtechnologien und Tiermodelle können helfen, die Mechanismen zu verstehen, die Therapie von Herzrhythmusstörungen zu verbessern und Therapieverfahren weiterzuentwickeln. / Sudden cardiac death is one of the leading causes of death in Europe, and the leading cause of all natural deaths in the USA. The primary aim of experimental and clinical research is the "prediction and prevention" of lethal ventricular arrhythmias. The focus of this thesis is on animal studies investigating the mechanisms of arrhythmias. Using a novel multichannel electrical cardiac mapping technique we were able to demonstrate that whatever generates fibrillation activations it locates at a small region in the LV apex. This research will widen our understanding of defibrillation and causes of lethal ventricular arrhythmias, but is still only a piece of the puzzle called sudden cardiac death. New initiated or planed project are focusing on arrhythmias in patients and animals with heart failure or acute ischemia. Novel mapping techniques and animal models might further widen our understanding of the mechanisms and might help to develop and improve therapeutic options.

Das Herzzeitvolumen ist ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Hämodynamik. Trotz des Bedarfs umfangreichen Monitorings in der heutigen Hochleistungsmedizin hat sich bisher keine Methode etablieren können, die diese Größe zuverlässig auf kontinuierlicher Basis bestimmt. Die vorliegende Arbeit untersucht in einem Großtierhämodynamikmodell am Schwein die Möglichkeit, durch Verrechnungen des rechtsventrikulären Druckes (RVP) das korrespondierende Schlagvolumen (SV) zu bestimmen und dadurch eine neue Methode zur kontinuierlichen Schlagvolumen- respektive Herzzeitvolumenbestimmung zu entwickeln. Dazu wurden bei insgesamt 16 Tieren in einem computergestützten Meßsystem kontinuierlich neben anderen wesentlichen Fluß- und Druckparametern der RVP mittels piezoresistiver Druckmessung und das SV mittel Ultraschall-Transit-Time bestimmt. Schlagvolumenvariationen wurden durch akute Änderungen der kardialen Vor- und Nachlast sowie unter Bedingungen der Koronarischämie erreicht. So wurden die Atmungsparameter variiert, die Tiere atrial und ventrikulär frequenzmoduliert, sowie unter Applikation von Dobutamin untersucht. In einer Modifikation der Pulskonturmethode wurde die Fläche unter der RVP-Kurve während der Austreibungsphase als Schlagvolumen bestimmt (SVRVP). Diese Fläche wird von der Geraden mit den Schnittpunkten des RVP zu den Zeitpunkten des Maximums und des Minimums seiner ersten Ableitung (dP/dt) begrenzt. Die errechneten Werte für SVRVP wurden zu den per Ultraschall bestimmten SV-Werten in Korrelation gesetzt. Die Regressionsanalysen zwischen SVRVP und SV zeigten einen engen linearen Zusammenhang zwischen beiden Größen bei geringen Standardfehlern. Dies traf für alle Interventionen - jeweils für sich und im Zusammenhang - gleichermaßen zu. Somit erscheint durch die aufgezeigte Verrechnung des RVP eine kontinuierliche Herzzeitvolumenmessung möglich. Anwendungsmöglichkeiten dieses einfach anzuwendenden Verfahrens ergeben sich im Monitoring auf Intensivstationen sowie im perioperativen Bereich. In erster Linie aber eröffnen sich neue Wege in der ambulanten Diagnostik und Therapieüberwachung von Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz. / Cardiac output is an important parameter of haemodynamics. Despite the need for extensive monitoring in todays hightech medicine a method that can detect this parameter reliably on a continous basis has not yet emerged. We tried to develop a new method on a haemodynamic pig model, to continously calculate the corresponding stroke volume (SV) from the right ventricular pressure curve (RVP) on the basis of the pulse contour method. Sixteen pigs were examined. RVP and SV, among other flow and pressure parameters, were continously monitored on a computer-based-system. RVP was measured by piezo-resistive pressure monitoring, SV was determined by the ultrasound-transit-time method. Variations of stroke volume were achieved by altering pre- and afterload and by inducing myocardial ischemia. The pigs were examined under varying parameters of respiration, atrial and ventricular stimulation, and application of dobutamine. In a modification of the pulse contour method the area under the RVP-curve during the ejection period was determined as stroke volume (SV_RVP). This area is limited by the straight line intersecting the RVP at the time of the maximum and minimum of its first derivative (dP/dt). The calculated data for SVRVP was correlated to the SV determined via the ultrasound-transit-time-method. The regression analysis of SV and SVRVP showed a close and linear relationship between the two parameters with a small standard error. This was true for all interventions. It is therefore possible to monitor cardiac output continously with the variation of the pulse contour method used here. This technique with little invasion may be used for monitoring on intensive care units and for the perioperative care. First of all it opens new ways in ambulatory diagnosis and optimizing medical therapy of patients with congestive heart failure.

Anlass dieser Studie war die Erfassung und Beurteilung radiologischer Genauigkeit in Thoraxübersichtsaufnahmen bei der Diagnostik von ARDS und Pneumonie. Dazu wurden von 84 Patienten (35 mit ARDS, 46 Patienten mit zusätzlicher Pneumonie) drei aufeinander folgende Aufnahmen befundet und hinsichtlich verschiedener radiomorphologischer Merkmale qualitativ, quantitativ und statistisch analysiert. Es konnte nachgewiesen werden, daß es für eine sichere Befundung von Röntgenthoraces keine statistisches Korrelat gibt (p > 0.6). Die Irrtumswahrscheinlichkeit für falsch positive und falsch negative Ergebnisse lag bei 78% und entsprach dabei den Angaben in der Literatur. Die Ergebnisse unterstreichen zudem die Feststellung, daß auch Serienaufnahmen nicht zur Verbesserung der diagnostischen Sicherheit führen, die Wertigkeit von Röntgenthoraxaufnahmen beim ARDS daher nur im Rahmen einer allgemeinen Verlaufsbeurteilung zu sehen ist. / In addition to general clinical factors involved in the course of ARDS, the aspect of pneumonia superimposed on ARDS, its incidence, the predisposing factors and the underlying sources of infection were to be analysed and the reasons for the different radiological interpretation of this disease reported in literature and practice were to be established. Three consecutive radiographic chest views of 84 patients (35 with ARDS, 49 with ARDS and primary or secondary pneumonia) which were optically and statistically comparable as regards their radiological features were reviewed and evaluated comparatively by discriminance analysis. The study showed that no statistical correlate exists (p > 0.6) for a reliable interpretation of adiographic chest views with regard to ARDS and/or ARDS with additional pneumonia. Furthermore, the results underline the fact that even a series of films obtained within a 24-hour interval cannot help to improve the diagnostic safety and that, consequently, radiographic chest views are of value only for a general assessment of the course of ARDS, whether with or without accompanying pneumonia.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Mechanismen zu identifizieren, die an der Induktion von Zellwachstum und/oder Zelltod von Kardiomyozyten beteiligt sind. Zunächst wurde ein Modell entwickelt, das es erlaubt, genregulatorische Elemente in vivo zu identifizieren. Es wurden die verschiedenen Variablen, die die Expression in vivo ins Myokard injizierter Reportergenplasmide regulieren, analysiert. Es stellte sich heraus, daß die Injektion von Reportergenkonstrukten ins Myokard des Hundes ein ausgezeichnetes Modell darstellt zur Analyse der Genregulation im Myokard großer Säugetierspezies. Mit Hilfe dieses Modells gelang durch Injektion von ANF (atrialer natriuretischer Faktor)-Promotorkonstrukten mit anschließendem aortic banding die Identifizierung einer AP1-Bindungsstelle im Promotor des ANF-Gens als cis-regulatorisches Element, das für die Aktivierung des ANF-Gens bei der Druckhypertrophie verantwortlich ist. Zur Identifizierung von Faktoren, die für den Zellzyklusarrest von Kardiomyozyten verantwortlich sind, wurde der ubiquitär exprimierte Transkriptionsfaktor E2F-1 in isolierte Kardiomyozyten mittels adenoviralem Gentransfer eingebracht. Die Überexpression von E2F-1 in Kardiomyozyten führte zur Induktion von programmiertem Zelltod (Apoptose). Die Apoptose wurde in Anwesenheit von Insulin-like Growth Factor-I (IGF-I) supprimiert und es konnte nun gesteigerte DNA-Synthese beobachtet werden. Es zeigte sich weiterhin, daß die Zellzyklusinhibitoren p21CIP1 und p27KIP1 eine besondere Rolle bei der Aufrechterhaltung des Zellzyklusarrestes von Kardiomyozyten spielen, denn in der Anwesenheit von IGF-I verschwanden in Kardiomyozyten, die E2F-1 exprimierten, diese Faktoren aus den Komplexen, die sie mit Zyklinen und zyklin-abhängigen Kinasen (cdks) bilden. Um zu verstehen, über welche Faktoren Apoptose in Kardiomyozyten induziert und über welche intrazellulären Signalwege sie vermittelt wird, wurden isolierte Kardiomyozyten mit freien Sauerstoffradikalen (ROS) exponiert, von denen bekannt ist, daß sie in bestimmten Zellen in einem bestimmten Dosisbereich Apoptose erzeugen können. Obwohl beides, H2O2 und O2-, zur Induktion von Apoptose in Kardiomyozyten führt, werden jeweils unterschiedliche intrazelluläre Signalwege aktiviert. So führt H2O2 zur Freisetzung von mitochondrialem Cytochrom C, was mit einer Translokation von Bax an die Mitochondrien und seiner Interaktion mit dem anti-apoptotischen Faktor Bcl-2 einhergeht. Dies führt zur Aktivierung der Caspase 3. O2- hingegen führt zur Aktivierung der Caspase 6 und Spaltung von Lamin A. / The aim of the study was to elucidate mechanisms controlling death and growth of cardiomyocytes. First, a model was developed suitable to identify regulatory gene sequences in vivo. Multiple variables controlling expression of reportergene constructs injected into the heart were investigated. The results showed that injection of reportergene constructs into the heart of dogs is an appropriate model to analyse regulation of gene expression in vivo in large mammals. Using this approach reportergene constructs harboring the promoter of the ANF (atrial natriuretic factor)-gene were injected in dog hearts which were subjected to pressure overload by aortic banding. Serial mutations of the promoter region revealed an AP-1 like sequence to be of importance for the induction of this gene in pressure overload hypertrophy. In order to identify factors responsible for the cell cycle arrest of cardiomyocytes the transcription factor E2F-1 was overexpressed in isolated cardiomyocytes using adenoviral gene transfer. In cardiomyoccytes the overexpression of E2F1- was followed by apoptosis. Apoptosis was suppressed in the presence of insulin-like growth factor-I (IGF-I) and the re-induction of DNA synthesis could be observed. Cyclin dependent inhibitors (cdi) p21CIP1 and p27KIP1 appear to play an important role in the maintenance of the cell cycle arrest in cardiomyocytes, since these factors dissappeared from cyclin complexes in the presence of IGF-I. In order to understand how apoptosis is induced in cardiomyocytes and which intracellular signalling cascades may be involved, isolated cardiomyocytes were exposed to reactive oxygen species (superoxide anion (O2-) or hydrogen peroxide (H2O2)). Both O2- and H2O2 induced apoptosis in cardiomyocytes dose-dependently. However, different intracellular signalling cascades were activated. Cytochrome C was released by H2O2, but not by O2-. Release of cytochrome c was followed by translocation of Bax from the cytosol to mitochondria where it was interacting with anti-apoptotic Bcl-2 leading to the subsequent activation of caspase-3. O2- lead to an activation of caspase-6 which was followed by the cleavage of lamin A.