Ziel: war die Untersuchung, ob sich die Aktivität entzündlich rheumatischer Erkrankungen in ausgewählten Parametern des Energiestoffwechsels von PBMC (periphere mononukleäre Zellen des Blutes) reflektiert. Methoden: Es wurden die PBMC von 30 gesunden Probanden und von 28 Patienten (16 inaktiv; 12 aktiv) mit einer Rheumatoiden Arthritis, einem Systemischen Lupus Erythematodes oder einer Vaskulititis präpariert. Aktive Patienten wurden vor und 4-5 Tage nach Beginn einer hochdosierten Glukokortikoidtherapie untersucht. Es wurde der Sauerstoffverbrauch, der Verbrauch an Sauerstoff auf einen definierten mitogenen Stimulus und einzelne Hauptenergieverbrauchende Prozesse mittels der Clark Elektrode bestimmt. Ergebnisse: Für den Sauerstoffverbrauch konnte ein geschlechtsunabhängiger Normalwert von 3.84 +/- 0.1 (alle Werte in nmol O2/min pro 10^7 Zellen) ermittelt werden. Bei inaktiven Patienten war der Sauerstoffverbrauch mit 4.18 +/- 0.28 leicht, bei aktiven Patienten mit 4.82 +/- 0.33 jedoch deutlich und signifikant (p0.05). Desweiteren wurde in stimulierten PBMC von aktiven Patienten eine signifikante Verminderung des Sauerstoffverbrauches für Kationentransportprozesse und Proteinsynthese nachgewiesen. Unter einer 4-5tägigen hochdosierten Glukokortikoidtherapie normalisierten sich die genannten Parameter wieder. Zusammenfassung: In dieser Studie konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass sich Parameter des zellulären Energiestoffwechsels von PBMC zur Einschätzung von Aktivität und Therapieerfolg entzündlich rheumatischer Erkrankungen eignen. / Objective: To investigate whether the activity of rheumatic diseases is reflected by selected parameters of cellular energy metabolism of peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Methods: PBMC were prepared from 30 healthy volunteers and from 28 patients (16 inactive; 12 active) with rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus or vasculitis. Active patients were examined prior to and 4-5 days after starting, restarting or increasing the dose of corticosteroids. Cellular oxygen consumption (as a measure of ATP production), bioenergetic cellular response to a defined stimulus and main ATP-consuming processes were measured using a Clark electrode. Results: A sex-independent normal value for oxygen consumption of 3.84 +/-0.1 (all data in nmol O2/min per 10^7 cells) was found. In inactive patients the respiration rate was slightly increased at 4.18 +/- 0.28, but was significantly increased in active patients to 4.82 +/- 0.33 (p

Es wurde Zellneubildung im erwachsenen cerebralen Cortex der Maus in Abhängigkeit von Umweltbedingungen und Aktivitätsgrad untersucht. Es war bekannt, dass eine reizreiche Umgebung und körperliche Aktivität die Neubildung von Nervenzellen im erwachsenen Hippokampus steigern. Als Zellproliferationsmarker wurde BrdU appliziert und BrdU-inkorporierende Zellen 1 Tag und 4 Wochen nach BrdU-Gabe unter Verwendung immunhistochemischer Methoden zur Detektion BrdU-inkorporierender Zellen in verschiedenen kortikalen Regionen und Schichten quantifiziert. Die phänotypische Charakterisierung BrdU+ Zellen wurde durch kombinierte Verwendung immunhistochemischer Methoden und konfokaler Mikroskopie vorgenommen. Die im adulten murinen cerebralen Cortex proliferierenden Zellen differenzierten weit überwiegend glial. Keine der kortikalen BrdU+ Zellen zeigte zweifelsfreie Zeichen einer neuronalen Differenzierung. Damit scheint die adulte Nervenzellneubildung unter physiologischen Bedingungen eine regionale Spezialität des Hippokampus und anderer Strukturen zu sein. Weder körperliche Aktivität (RUN) noch eine reizreiche Umgebung (ENR) führten 1 Tag oder 4 Wochen nach BrdU zu einem signifikanten Unterschied zur Kontrollgruppe (CTR), was die Anzahl BrdU+ Zellen im gesamten Cortex zusamengefaßt betrifft. Dagegen konnten die vorbeschriebenen Effekte von RUN und ENR auf hippokampale BrdU-inkorporierende Zellen repliziert werden. Dies ist ein starker Hinweis darauf, dass die Verstärkung adulter Neurogenese durch RUN und ENR im Gyrus dentatus des Hippokampus eine hippokampus-spezifische Reaktion und nicht etwa Teil einer generalisierten zentralnervösen Reaktion ist. Jedoch konnte gezeigt werden, dass körperliche Aktivität und eine reizreiche Umgebung zur lokalen Beeinflussung kortikaler Zellneubildung in bestimmten Schichten und Regionen führten. So konnten bei RUN-Tieren signifikant mehr BrdU+ Zellen in Schicht I des cingulären, motorischen und visuellen Cortex als bei CTR-Tieren gefunden werden. ENR-Tiere hatten 4 Wochen nach BrdU signifikant mehr BrdU+ Zellen in Schicht II/III des visuellen Cortex als CTR-Tiere. Die Phänotypisierung BrdU+ Zellen in diesen kortikalen Bereichen ergab, dass RUN zu einer lokalen, deutlich ausgeprägten Verstärkung der Neubildung von Mikroglia führte, während ENR tendentiell lokal kortikale Astrozytogenese verstärkte (signifikant in Schicht I des motorischen Cortex 4 Wochen nach BrdU). Damit konnte erstmals berichtet werden, dass körperliche Aktivität zelltypspezifisch die Neubildung kortikaler Mikroglia stimuliert. Dieses Ergebnis ist zunächst überraschend, da mikrogliale Proliferation und Aktivierung klassischweise im Zusammenhang mit Schadenszuständen des ZNS gesehen werden. In der Tat ist dies einer der ersten Befunde, der eine mikrogliale Reaktion mit nicht-pathologischen, vollkommen physiologischen Bedingungen in Verbindung bringt. Dies könnte einen neuen Blickwinkel auf mikrogliale Funktionen eröffnen. / The effect of physical activity and enriched environment on cell genesis in the cerebral cortex of adult mice were investigated. It is well known that living under the conditions of an enriched environment and physical activity both enhance the generation of new neurons in the adult murine hippocampus. To label proliferating cells mice were injected with bromodesoxyuridine (BrdU). The number of BrdU incorporating cells in different regions and layers of the cerebral cortex was determined 1 day and 4 weeks after BrdU administration. To characterize cortical BrdU+ cells phenotypically immunohistochemistry and confocal microscopy were used. Adult-generated cortical cells were glial cells. None of all the examined cortical BrdU+ cells showed immunoreactivity for NeuN (expressed in mature neurons) unambiguously indicating that the generation of new neurons in the adult brain is a speciality of the hippocampus and other brain structures. Physical activity (RUN) and enriched environment (ENR) did not affect the number of BrdU+ cells in all cortical regions taken together compared to control animals (CTR), both 1 day and 4 weeks after BrdU. However, the known effects of RUN and ENR on hippocampal cell genesis were replicated suggesting that the enhancement of adult hippocampal neurogenesis by RUN and ENR is a hippocampus-specific reaction and not part of a generalized reaction of the adult cns. It was shown that physical activity and enriched environment had effects on cell genesis in distinct cortical layers and regions. RUN-animals had significantly more BrdU+ cells in layer I of the cingulate, motor and visual cortex than CTR. ENR-animals had significantly more BrdU+ cells in layer II/III of the visual cortex than CTR 4 weeks after BrdU. Phenotyping of BrdU+ cells in these cortical parts revealed that RUN led to a marked increase of the generation of microglia. ENR tended to enhance astrocytogenesis in several cortical parts (reaching significance in layer I of the motor cortex 4 weeks after BrdU). This is the first report that physical activity stimulates the generation of cortical microglia in a cell-type-specific and to some degree region-specific manner. This result is surprising because microglial proliferation and activation are generally thought to occur under conditions involving damage to the nervous system. In fact, this is one of the first reports linking a microglial reaction with an entirely physiological condition. This might shed a new light on microglial function.

Die peroxisomalen ABC-Transporter Pxa1p und Pxa2p sind Halbtransporter. Genetische Studien ergaben Hinweise, dass sie zur Bildung aktiver Transporter heterodimerisieren und am Import von langkettigen Fettsäuren in die Peroxisomen von S. cerevisiae beteiligt sind. Es wurden epitopmarkierte Varianten der Proteine als Komplex isoliert. Damit wurde gezeigt, dass Pxa1p und Pxa2p ein stabiles Heterodimer bilden. Zur Charakterisierung der ATP Bindeeigenschaften wurden die Transporter mit 8-azido-[alpha-32P]-ATP inkubiert und kovalent verknüpft. Dabei konnte gezeigt werden, dass Pxa1p und Pxa2p eine unsymmetrische Bindung des ATP Analogons aufweisen. Pxa2p bindet deutlich mehr azido-ATP als Pxa1p, bei sehr ähnlichen Dissoziationskonstanten. Die reduzierte ATP Bindung von Pxa1p spiegelt sich durch degenerierte Sequenzmotive der an der ATP Bindung beteiligten Sequenzen wieder. Die isolierten ABC-Transporter wurden für ATPase Messungen eingesetzt. Sie zeigten eine basale ATPase Aktivität, die durch Zugabe langkettiger Coenzym A aktivierter Fettsäuren, wie Oleoyl-CoA und Palmitoyl-CoA stimulierbar war. Eine Lysin Mutation im Walker A Motiv von Pxa1p hatte keine Funktionalitätseinbuße zur Folge. Dieselbe Mutation bei Pxa2p führte im Wachstumstest auf Festmedium mit Ölsäure als Kohlenstoffquelle zu einem deutlich verlangsamten Wachstum. Diese Ergebnisse korrespondieren mit der beobachteten unsymmetrischen ATP Bindung von Pxa1p und Pxa2p, da bei dem schwächer bindenden Pxa1p die Mutation wirkungslos blieb. Keine Übereinstimmung war bei den ATPase Aktivitätsmessungen der aufgereinigten Mutanten zu verzeichnen. Beide Mutanten zeigten eine unbeeinträchtigte ATPase Aktivität. Die ABC-Transporter wurden in Proteoliposomen eingebaut und für Transportmessungen mit einem Spin-Label markierten Oleoyl-CoA verwendet. Die Transportmessungen zeigten einen ATP abhängigen Transport, woraus geschlossen wurde, dass Pxa1p-Pxa2p tatsächlich Coenzym A Ester langkettiger Fettsäuren transportiert. / The peroxisomal ABC-transporters Pxa1p and Pxa2p are half transporters. Previous genetic investigations have demonstrated that Pxa1p and Pxa2p have to dimerise in order to build a functional transporter, which is very likely involved in the import of long chain fatty acids into peroxisomes of S. cerevisiae. In this work, tagged versions of the proteins were purified as a complex. This proved for the building of a stable hetero dimer. For characterisation of the ATP binding properties, the transporters were incubated and cross linked with 8-azido-[alpha-32P]-ATP. This revealed an asymmetric binding of the ATP analogue. Pxa2p binds much more azido-ATP, than Pxa1p, while the dissociation constants are rather similar. The poorer ATP binding of Pxa1p is reflected by degenerated sequence motifs in the nucleotide binding fold. The purified ABC-transporters have been used for ATPase assays. They showed a basal ATPase activity, which could be stimulated by addition of long chain fatty acid CoAs, like oleoyl-CoA and palmitoyl-CoA. Mutants with a lysine mutation in the walker A motive of Pxa1p led to no functional impairment, while the corresponding lysine mutation in Pxa2p led to reduced growth on agar plates with oleic acid as sole carbon source. The result corresponds with the ATP binding properties of Pxa1p. Because of the poorer ATP binding, even in the wild type protein, the mutation was not supposed to have a big influence. No accordance was found in respect to the ATPase measurements of the isolated mutant proteins. Both mutants revealed unaffected ATPase activity. The purified ABC-transporters were reconstituted in proteoliposomes and used for translocation assays of a spin-labelled oleoyl-CoA derivative. The measurements revealed an ATP dependent transport of the oleoyl-CoA analogue. This led to the conclusion, that Pxa1p-Pxa2p is indeed the transporter of long chain acetyl CoA esters, which were transported in an ATP dependent manner.

In dieser Dissertation versuche ich, die zentralen Nitrogen-heterocyclischen Kerne, die Seitenketten und deren Position zu variieren. Als synthetische Strategie wurden Palladium-katalysierte Kupplungsreaktionen verwendet, um Seitenketten und Aryl-Substituenten einzuführen. Halogensubstituierte Diarylheterocyclen sind wichtige Intermediate in der Synthese der allgemeine Strukture. Die Einführung der gewünschten Seitenketten durch Carbon-Carbon und Carbon-Nitrogen-Bindungsknüpfung wurde durch Sonogashira-Kupplung, Heck-Kupplung und Buchwald-Hartwig-Aminierung erzielt. Mit der Sonogashira-Reaktion kann eine funktionalisierte Alkynylgruppe in die heterocyclischen Kerne effektiv und bequem eingeführt werden. Eine anschliessende katalytische Hydrierung der Alkynylgruppe führt zu funktionalisierten Alkyl substituierten Diarylheterocyclen. In der vorliegenden Arbeit wurden mehr als 180 Substanzen synthetisiert. Unter ihnen sind ungefähr 130 neue Substanzen. 86 von ihnen passen in die allgemeine Strukture. / In the present thesis, I tried to vary the central nitrogen-heterocyclic cores, the functionalised side chains and its position of attachment. As a synthetic strategy, palladium-catalyzed coupling reactions were used to introduce side chains and aryl substituents into the central heterocycle. In this way the utility of such reactions to heterocyclic systems, which were neglected so far, could be figured out. Halogen substituted diaryl heterocycles are important intermediates in the synthesis of general structures. The introduction of the desired side chains by Carbon-Carbon bond formation reactions was achieved by Sonogashira coupling and Heck coupling. Buchwald-Hartwig amination and nucleophilic substitution were used to establish side chains which are connected to the core heterocycle by heteroatom-Carbon bonds. Sonogashira reaction turned out to be the most effective and convenient method to introduce functionalized alkynyl group into the heterocyclic cores. In the present work, more than 180 compounds were synthesized. Among them, about 130 compounds are new products. 86 of them fit into the general structure.

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Herkömmliche Zytostatika greifen vornehmlich in den Zellzyklus ein und somit werden Zellen mit hoher Proliferationsrate geschädigt. Allerdings fallen hierunter nicht ausschließlich Krebszellen, sondern auch gesunde, schnell proliferierende Gewebearten. Auf Grund dessen verursacht eine klassische Chemotherapie schwerwiegende Nebenwirkungen. Neuere Therapieansätze greifen daher geno- sowie phänotypischer Unterschiede zwischen malignen und gesunden Zellpopulationen auf und können selektiv den zytotoxischen Wirkstoff in die Tumorpopulation einbringen. Dazu werden sogenannte Prodrug-Konzepte verfolgt, bei denen ein möglichst „untoxisches” Prodrug gezielt im entarteten Gewebe enzymatisch zum zytotoxischen Wirkstoff (Drug) aktiviert wird. In diesem Rahmen werden Substrate für die Antibody-Directed Enzyme Prodrug Therapy (ADEPT) hergestellt. Bei diesem Konzept wird eine hohe Tumorspezifität durch Konjugate aus Enzymen und Antikörpern erlangt, indem das Immunglobulin selektiv an tumorassoziierte Antigene bindet und durch das konjugierte Enzym die Drugfreisetzung ermöglicht wird. Die natürlichen zytotoxischen Antibiotika (+)-CC 1065 und (+)-Duocarmycin SA dienen hierbei als Leitstrukturen für die Synthese entsprechender Prodrugs. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden insgesamt zwei neue Duocarmycin-analoge Prodrugs sowie neun neue seco-Drugs synthetisiert, wobei vier Vertreter eine terminale Alkinfunktion aufweisen. Für die Darstellung der Prodrugs wurden auf die Galaktose als Glykosideinheit zurückgegriffen. Zudem wurde ein neuartiges dimeres seco Drug hergestellt, das aus zwei pharmakophoren Einheiten sowie einem verbrückenden Linker mit Alkineinheit besteht. Die jeweiligen Substanzen wurden auf ihre In-vitro-Zytotoxizitäten sowie die Eignung für eine Anwendung im ADEPT-Ansatz evaluiert. Neun der neuen Duocarmycin-Analoga wurden in Form von seco- und Prodrugs wurden im Rahmen des aktivitätsbasierten Protein-Profilings untersucht. Hierbei konnte die Aldehyddehydrogenase 1 als wichtiges Angriffsziel der Duocarmycin-Familie verifiziert werden.

It has been repeatedly shown that functional magnetic resonance imaging (fMRI) triggers distress and neuroendocrine response systems. Prior studies have revealed that sympathetic arousal increases, particularly at the beginning of the examination. Against this background it appears likely that those stress reactions during the scanning procedure may influence task performance and neural correlates. However, the question how sympathetic arousal elicited by the scanning procedure itself may act as a potential confounder of fMRI data remains unresolved today. Thirty-seven scanner naive healthy subjects performed a simple cued target detection task. Levels of salivary alpha amylase (sAA), as a biomarker for sympathetic activity, were assessed in samples obtained at several time points during the lab visit. SAA increased two times, immediately prior to scanning and at the end of the scanning procedure. Neural activation related to motor preparation and timing as well as task performance was positively correlated with the first increase. Furthermore, the first sAA increase was associated with task induced deactivation (TID) in frontal and parietal regions. However, these effects were restricted to the first part of the experiment. Consequently, this bias of scanner related sympathetic activation should be considered in future fMRI investigations. It is of particular importance for pharmacological investigations studying adrenergic agents and the comparison of groups with different stress vulnerabilities like patients and controls or adolescents and adults.

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