An 25 Probanden im Alter zwischen 55 und 65 Jahren wurde der HSM-Satztest mit CCITT-Rauschen als Störsignal im Freifeld in der Camera Silens der HNO-Klinik Würzburg durchgeführt. Die fortlaufende subjektive Einschätzung ihrer Hörleistung beeinflusste im Verlauf des Tests den Signal/Rausch-Abstand, dessen Wert sich der 50%igen Sprachverständnisschwelle annähern sollte. Ziel dieser Arbeit ist es, diesen Zusammenhang zu überprüfen sowie signifikante Unterschiede im Diskriminationsvermögen der presbyakuten Probanden im Vergleich zu den Normalhörenden der Arbeit von Wegener nachzuweisen. Trotz der Vielzahl der beeinflussenden Faktoren auf das Sprachverständnis stimmten die gemessenen Daten gut mit den Erwartungswerten überein und das Modell erwies sich als sehr aussagekräftig. Des weiteren konnte der erwartete Diskriminationsverlust gegenüber der normalhörenden Gruppe beobachtet werden ebenso wie ein beschriebener Diskriminationsverlust für kontextarme kurze Sätze. Langfristig bietet sich die untersuchte Methodik als standardisierbarer und in hohem Masse durch Computerunterstützung automatisierbarer Sprachtest an, der erfolgreich in der Hörgeräteanpassung Verwendung finden könnte. Weitere, dieses Ziel verfolgende Studien sind bereits aufgenommen worden. / 25 people at the age of 55 to 65 years were tested in free field by means of the HSM-speech-test with CCITT-noise. Their continuous self-estimate of their performance of speech perception within 4 asymetric categories modified the speech to noise ratio of the test, thus resulting in the 50% speech reception threshold. By introducing an independent observer this relationship was examined. Furthermore the results were compared to the results of an analogue work of Wegener testing 25-year-olds. The used method proved capable of determining the speech reception threshold and made the expected differences in the performance of the older test subjects compared to the younger ones become visible. Further studies are necessary to establish an adequate test for use in the adjustment of hearing aids.

In den letzten Jahren wurden verstärkt die Auswirkungen von Androgenen auf das kardiovaskuläre System des Menschen untersucht, wobei das mögliche Wirkspektrum sowohl positive als auch negative Aspekte umfasst. Anzumerken ist jedoch, dass gerade negative Beobachtungen, wie der plötzliche Herztod von Bodybuildern nach Androgenmissbrauch, jeweils Einzelfalldarstellungen sind und klinische Studien hierzu fehlen. Epidemiologische Daten zeigen wiederum eine höhere Lebenserwartung von Männern nach Herzinfarkt im Vergleich zu Frauen. Es existieren jedoch keinerlei Angaben darüber, welchen Einfluss Androgene auf das kardiovaskuläre Remodeling nach einem Herzinfarkt haben. Dazu wurden von uns männliche Wistar-Ratten entweder orchiektomiert (ORCH), nicht orchiektomiert (PLAC) oder aber mit supraphysiologischen Dosierungen von Testosteronundecanoat (TUD) intramuskulär behandelt. Vierzehn Tage später erfolgte entweder eine Infarzierung (MI) oder Scheininfarzierung (SHAM) dieser Tiere, acht Wochen danach die kernspintomographische, echokardiographische und hämodynamische Evaluierung der linksventrikulären Funktion. Ferner wurden molekularbiologische Marker wie ANP, MHC und IGF-1 untersucht, um so das kardiale Remodeling näher zu charakterisieren. Bei den scheininfarzierten Tieren führte die Testosteronapplikation zu einer kardialen Hypertrophie (SHAM/TUD vs. SHAM/PLAC und SHAM/ORCH, p<0,02) ohne Erhöhung von ANP-mRNA. Der Quotient aus a/b-MHC war nach Testosteronbehandlung durch verstärkte Expression von a-MHC signifikant höher (SHAM/ORCH vs. SHAM/TUD, p<0,05). Als potentieller Mechanismus dieser Hypertrophieform war die Expression von IGF-1-mRNA fünffach erhöht (SHAM/PLAC und SHAM/ORCH vs. SHAM/TUD, p<0,05). Nach Infarzierung war die Infarktgrösse mit durchschnittlich 38 % und auch die infarktassoziierte Mortalität mit ca. 60% zwischen den Gruppen vergleichbar. Bei der auf das Körpergewicht bezogenen linksventrikulären Masse führte Testosteron zu einer signifikant verstärkten Hypertrophie (MI/TUD vs. MI/PLAC und MI/ORCH p<0,01), der linksventrikuläre enddiastolische Druck war unter Testosteronbehandlung niedriger (MI/TUD vs. MI/PLAC, 14±3 vs. 26±2 mmHg, p<0.02). Durch die Infarzierung erhöhte sich in allen Gruppen die Expression von ANP im Vergleich zu scheininfarzierten Tieren (SHAM vs. PLAC p<0,05), der Quotient aus a/b-MHC unterschied sich trotz testosteroninduzierter Hypertrophie innerhalb der infarzierten Gruppen nicht. Keine Unterschiede zeigten sich auch im myokardialen Kollagengehalt (MI/PLAC vs. MI/TUD vs. MI/ORCH 16.8±8% vs. 16.6±5% vs. 19.0±11%, p=ns). Chronische Testosteronbehandlung führte zu einer spezifischen kardialen Hypertrophie mit signifikanter Erhöhung des linksventrikulären Gewichtes, die nicht durch einen Anstieg von ANP als einem Marker der remodelinginduzierten Hypertrophie charakterisiert war. Ferner führte Testosteron zu einer verstärkten Expression der „schnellen“ a-MHC-Isoform, so dass der beim kardialen Remodeling sonst sinkende Quotient aus a/b-MHC unter Testosteronbehandlung nicht beobachtet wurde. Möglicherweise sind diese Effekte auf eine erhöhte Expression von IGF-1-mRNA zurückzuführen. Bei gleichzeitig erniedrigtem LVEDP als einem wichtigen Prognosefaktor der Herzinsuffizienz kann eine physiologische Form der Hypertrophie hypothetisiert werden. Testosteron scheint also am Herz ein spezifisches „physiologisches“ Hypertrophieprogramm zu induzieren, das die kardiale Funktion nach Myokardinfarkt möglicherweise langfristig positiv beeinflusst. / Effect of Testosterone on post-myocardial infarction remodeling and function Background: Men and women are differently affected by coronary artery disease, suggesting an important role of sex steroids. Moreover, testosterone (T) treatment is increasingly used in elderly males. Therefore, we examined effects of chronic anabolic T administration on left ventricular (LV) remodeling after myocardial infarction (MI). Methods: Adult male rats were treated with intramuscularly placebo, testosterone undecanoate (T), or were orchiectomized. After two weeks, animals underwent sham-operation (sham) or left coronary artery ligation. Left ventricular remodeling and function was assessed by serial magnetic resonance imaging (MRI) at weeks 2 and 8 and hemodynamic investigation at week 8. Results: In sham operated animals T administration increased serum T levels and led to cardiac hypertrophy, but not to an upregulation of ANP mRNA. The a/b-MHC-ratio was significantly higher after T treatment due to an increase in a-MHC. As a potential mechanism for this “physiologic” form of hypertrophy, IGF-1 mRNA expression was significantly increased in T treated animals. After coronary artery ligation, infarct size and mortality were similar among the groups. Left ventricular hypertrophy was enhanced by T treatment. However, in vivo LV end-diastolic pressure and wall stress were decreased by T, whereas other hemodynamic parameters (mean arterial pressure, cardiac output, etc) remained unchanged. Conclusion: Chronic anabolic T treatment led to a specific “physiologic” pattern of myocardial hypertrophy with a significant increase in LV weight, but without differences in ANP and with an upregulation in a/b-MHC, possibly mediated by IGF-1. Testosterone treatment had no detrimental effects following MI. Reduced wall stress and LVEDP may even improve long-term outcome.

Retrospektive Studie (1995-1999) aus dem Institut für Röntgendiagnostik der Universität Würzburg mit insgesamt 206 Patienten. Die Offenheitsraten der insg. 535 radiologischen Interventionen (PTA, Stentimplantationen) der Becken- und Beinarterien wurden in einer statistischen Auswertung nach Kaplan-Meier dargestellt. Dabei wurden die Ergebnisse auf die unterschiedlichen Grundparameter (Alter, Geschlecht, Risikofaktoren, Fontaine-Stadium, Gefäßlokalisation, Runoff, Stenosenart, Stenosenanzahl, Interventionsart...) bezogen. / Retrospective study (1995-1999) with 206 patients at the Institut of radiological diagnostics of the University of Würzburg. The long-term results of 535 radiological interventions (angioplasty, stenting) of the iliacal- and femoropopliteal arteries were represented in a statistic evaluation of Kaplan-Meier. The patency rate was referred of the different basic parameters (age, sex, risc factors, Fontaine-classification, vascular localisation, runoff, stenosis type, stenosis number, kind of intervention...).

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Validierung der neuartigen 3D-QSAR Technik Mapping Property Distributions of Molecular Surfaces (MaP). Die Methode ist gegenüber Translation und Rotation invariant, d. h. eine Überlagerung der Moleküle, wie sie zum Beispiel für CoMFA nötig ist, entfällt. MaP basiert auf der Charakterisierung der Moleküle nach ihrer Fähigkeit Wasserstoffbrücken auszubilden, sowie ihrer Hydrophobie / Hydrophilie. Dabei werden jedoch nicht nur die atombasierten Eigenschaften, sondern auch die Oberflächeneigenschaften der Moleküle zur Charakterisierung genutzt. Diese Loslösung von der chemischen Struktur der Verbindungen erlaubt es, die für die Ligand-Rezeptor-Interaktion (bzw. Substrat-Enzym-Interaktion) wichtigen Grenzflächen zu charakterisieren. Die wichtigsten methodischen Elemente der MaP-Technik, sowie die erhaltenen Ergebnisse der untersuchten Datensätze sollen hier noch einmal in kurzer Form dargestellt werden: Die theoretische Basis des MaP-Deskriptors bilden so genannte Radialverteilungsfunktionen. Mittels dieser selektiven Distanz-Zählstatistiken (SDZS) können sowohl die Form der Moleküle, als auch die Verteilung der einzelnen Oberflächeneigenschaften zueinander, in einem einzelnen Vektor beschrieben werden. Die MaP-Variablen kodieren dabei die Größe (absolute Anzahl an Einträgen), sowie die Orientierung (Distanz) verschiedener Oberflächeneigenschaften zueinander. Die Grundlage der Oberflächeneigenschaften stellen atomare Charakteristika wie das Wasserstoffbrückenbindungspotential sowie die atomare Hydrophobie / Hydrophilie dar. Diese Eigenschaften werden den Atomen mittels einfacher Regeln (Wasserstoffbrücken) bzw. einer Substruktursuche (Hydrophobie / Hydrophilie) zugewiesen und dann auf die Oberfläche projiziert. Um die mathematische Transformation der Rohdaten in die SDZS zu ermöglichen, muss die Moleküloberfläche durch gleichverteilte Oberflächenpunkte diskretisiert werden. Da diese Anforderung von gebräuchlichen analytischen Oberflächenberechnungsmethoden, wie zum Beispiel dem GEPOL-Algorithmus, nicht erfüllt wird, wurde der GEPOL-Algorithmus so modifiziert, dass ein Zusammenhang zwischen der Oberflächengröße und der Anzahl an Oberflächenpunkten gegeben ist. Da es aufgrund dieser Diskretisierung jedoch zum Verlust der Invarianz gegenüber Translation und Rotation kommen kann, wurde der Bestimmung der Moleküloberflächen eine spezielle Technik zur Ausrichtung der Moleküle im Koordinatensystem (Kanonisierung) vorgeschaltet. Dadurch wird ein identischer MaP-Deskriptor unabhängig von der Position der Moleküle im Raum garantiert. Um den Diskretisierungsfehler der Oberflächenbestimmung weiter zu reduzieren, wurde eine unscharfe Zählweise bei der Berechnung des MaP-Deskriptors adaptiert. Diese erlaubt es, Einträge die an den Kategoriengrenzen des MaP-Vektors liegen, auf die beiden nächsten Zentren zu verteilen. Dadurch werden kleine Schwankungen in den Distanzwerten kompensiert. Zur Modellbildung werden die infomativsten Variablen (MIV) mit Hilfe der ‚Reverse-Elimination-Method’-Tabu-Suche (REM-TS) identifiziert. Die so erhaltenen MIV’s können auf die Moleküle zurückprojiziert werden, was die Interpretation der berechneten Modelle stark vereinfacht. Zur Visualisierung der Ergebnisse können die Variablen unter Zuhilfenahme der unscharfen Zählweise nochmals gefiltert werden, um die Interpretation hoch besetzter Variablen zu vereinfachen. Da es aufgrund der Variablenselektion zu einer Zufallskorrelation in der Modellbildung kommen kann, werden die erhaltenen Modelle einer strengen Validierung unterzogen. Dabei werden neben der sehr anspruchsvollen ‚Lass-mehrere-Objekte-heraus’-Kreuzvalidierung als Gütefunktion der Variablenselektion auch ein Permutationstest der Modelle sowie eine Testdatenvorhersage angewandt. Durchläuft ein Modell all diese Validierungsschritte erfolgreich, so ist die Wahrscheinlichkeit einer Zufallskorrelation sehr gering. Um die Anwendbarkeit und die Güte des MaP-Deskriptors zu überprüfen, wurden verschiedene Datensätze untersucht. Diese können entsprechend ihrer Zielsetzung in unterschiedliche Gebiete aufgeteilt werden. Der erste Datensatz (Steroide) wird in der QSAR häufig als Vergleichsdatensatz eingesetzt. Ein weiterer Datensatz umfasst strukturell sehr heterogene Substanzen, die ein augenirritierendes Potential aufweisen (ECETOC). Inhibitoren des EndothelinA-Rezeptors (ETA) bildeten einen weiteren Datensatz. Die enthaltenen Moleküle sind im Datenraum stark in Untergruppen geklustert. Weiterhin wurden konformell sehr flexible, allostere Modulatoren des muskarinischen M2-Rezeptors (M2-Modulatoren) untersucht. Dieser Datensatz diente aufgrund der hohen Flexibilität der Moleküle auch zur Überprüfung der konformellen Abhängigkeit der Methode. Die Erweiterung des Standardparametersatzes wurde mit Hilfe von Naphthylisochinolin-Derivaten (NIQ) untersucht, die eine Aktivität gegen Plasmodium falciparum aufweisen. Ein weiterer Datensatz, deren Moleküle die Öffnungswahrscheinlickeit ATP-abhängiger Kalium-Kanäle erhöht (KCO), wurde herangezogen, um den Vorteil der mathematischen Transformation der MaP-Technik gegenüber der von GRIND benutzten MACC-2-Transformation herauszustellen. Inhibitoren des nicotinischen Acetylcholin-Rezeptors (CAR) bildeten einen weiteren Datensatz für den bisher keine QSAR-Studie vorlag. Zur strukturbasierten Validierung der Methode wurden Inhibitoren der Acetylcholinesterase (APZ-Datensatz) untersucht. Hierbei wurde geprüft, ob die aus der Kristallstruktur der Acetylcholinesterase wichtigen Ligand-Enzym-Wechselwirkungen durch MaP beschrieben werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen lassen folgenden Rückschlüsse zu: Im Vergleich mit bereits etablierten 3D-QSAR-Techniken wie CoMFA, CoMSIA oder GRID/PLS führt die MaP-Technik zu vergleichbar guten Modellen (Steroide, ETA, M2-Modulatoren). Durch die Loslösung vom strukturellen Grundgerüst der Substanzen können auch strukturell diverse Datensätze gut modelliert und die relevante Information extrahiert werden (ECETOC). Dies ist mit Deskriptoren, die eine gemeinsame Ausrichtung der Moleküle benötigen (z.B. CoMFA), oft nicht möglich. Auch Datensätze, deren Objekte geklustert vorliegen, können mittels MaP gut modelliert werden. MaP ist dabei in der Lage die relevante Information sowohl zwischen, als auch innerhalb der einzelnen Gruppen zu extrahieren (ETA). Auch für Datensätze, deren Moleküle eine sehr hohe Flexibilität aufweisen, ist es möglich mit MaP gute Modelle zu erhalten (M2-Modulatoren, APZ). Hierbei ist es jedoch wichtig, zu beachten, dass MaP als 3D-QSAR-Technik gegenüber der Konformation der Moleküle nicht invariant ist. Bei der Anwendung der Methode zeigte sich jedoch, dass kleine konformelle Änderungen der Verbindungen oft einen sehr geringen Einfluss auf die Ergebnisse der Methode haben (M2-Modulatoren, APZ). Bei der Untersuchung der NIQ-Daten zeigte sich, dass unter Verwendung der MaP-Standardparameter bereits die relevanten Eigenschaften der Moleküle charakterisiert werden können. Allerdings führte eine Erweiterung dieser Parameter zu einer Vereinfachung der Interpretation der Ergebnisse. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die Modellvalidierung strikt eingehalten werden muss. Der Vorteil der mathematischen Transformation der Rohdaten (SDZS) gegenüber der von GRIND verwendeten MACC-2 Transformation konnte mittels der KCO-Daten aufgezeigt werden. Das erhaltene Modell spiegelte sehr schön die bereits bekannten Struktur-Wirkungs-Beziehungen wider. Leider ist die publizierte Datenlage in diesem Falle noch nicht ausreichend, um einen abschließenden Vergleich der beiden konkurrierenden Techniken zu ermöglichen. Beim CAR-Datensatz war MaP in der Lage, neben der bekannten, relevanten strukturellen Allylalkoholgruppe ein weiteres strukturelles Merkmal zu identifizieren. Abschließend konnte gezeigt werden, dass MaP in der Lage ist, die für die Wechselwirkung zwischen Acetylcholinesterase und Ligand wichtigen Interaktionsstellen und Charakteristika eindeutig zu identifizieren (APZ-Datensatz). Diese Eigenschaften wurden zur besseren Interpretation der Ergebnisse in die Bindetasche projiziert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen, dass die entwickelte Technik ein weites Anwendungsspektrum besitzt, leicht zu interpretieren ist und sich dabei durch ihre Robustheit auszeichnet. Vor allem aber liefert MaP aussagekräftige 3D-QSAR-Modelle. Bei der MaP-Methode handelt es sich jedoch nicht nur um einen neuen Moleküldeskriptor, sondern um eine Kombination aus Deskriptor, mathematischer Modellierung, Modellvalidierung und Modellvisualisierung. Obwohl MaP in Hinsicht auf Modellqualität und Modellinterpretierbarkeit Techniken wie zum Beispiel CoMFA in nichts nachsteht, sind aufgrund der einfachen und trotzdem hocheffizienten mathematischen Grundlagen folgende Erweiterungen denkbar: (1) als dreidimensionale Technik ist MaP von den Ausgangskonformationen der Moleküle abhängig. Findet sich im untersuchten Datensatz ein starres Molekül (M2-Modulatoren) oder aber sind Informationen über einen möglichen Bindungsmodus vorhanden, so können diese Konformationen relativ leicht erhalten werden. Da dies jedoch nicht immer der Fall ist, ist eine Erweiterung der Technik in die vierte Dimension (konformelle Flexibilität) wichtig. Dass dies prinzipiell möglich ist, konnte Hopfinger bereits zeigen. Da die mathematische Grundlage der MaP-Technik sehr einfach ist, sollte diese Art der Erweiterung in die vierte Dimension auch für MaP möglich sein. (2) Momentan ist der MaP-Deskriptor auf Verknüpfungen zwischen zwei Oberflächenpunkten beschränkt. Diese Einschränkung könnte dazu führen, dass Inkremente ein und derselben Variablen aus verschiedenen Teilen des Moleküls stammen. Wenn nur ein Teil davon Eigenschaften kodieren, die relevant für die Ligand-Rezeptor-Interaktion sind, könnte dies theoretisch zu Inkonsistenzen in dem resultierenden Modell führen. Bei den bislang untersuchten Datensätzen konnte dies noch nicht beobachtet werden. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass die MaP-Variablen zu einem gewissen Grad redundant sind, d.h. das selbe Phänomen kann durch verschiedene Variablen beschrieben werden. Von diesen redundanten Variablen werden durch die strenge Validierung diejenigen vom Suchalgorithmus der Variablenselektion identifiziert, die am wenigsten mit anderen Eigenschaften vermengt sind. Prinzipiell ist eine solche Problematik jedoch denkbar. Um die Wahrscheinlichkeit eines derartigen Phänomens weiter zu reduzieren, sollten die bisher genutzten Zweipunktverknüpfungen auf drei Punkte erweitert werden. / This thesis describes the development and validation of the novel 3D-QSAR technique Mapping Property Distributions of Molecular Surfaces (MaP). The method is invariant to translation and rotation. Hence a superimposition of the molecules prior to analysis is not necessary as opposed to field-based methods such as CoMFA. MaP characterises molecules with respect to their hydrogen bonding capabilities and their hydrophilicity / hydrophobicity. However, in contrast to atom-based approaches, MaP uses molecular surface properties for this description of the noncovalent binding forces relevant for receptor-ligand interaction. This property-based approach allows to describe the important interactions which form between the surfaces of receptor and ligand. In the following, the theoretical fundamentals of the MaP technique as well as the most important applications will be summarised. Radial distribution functions form the basis of the MaP descriptor. These are implemented as selective distance count statistics (SDCS) and allow the description of molecular shape as well as the distribution of different surface properties with a single vector. MaP variables themselves inherently encode the size of surface patches with particular properties in terms of the absolute number of counts and their relative position by the distance which separates the two properties under scrutiny. Surface properties are categorised based on atomic characteristics like the hydrogen bonding potential and the atomic hydrophobicity / hydrophilicity. Firstly, the atomic features are assigned by simple rules (hydrogen bonding) and substructure search routines (hydrophilicity / hydrophobicity), respectively. In a second step, they are projected onto the molecular surface. In order to make the mathematical transformation of the raw data into the SDCS possible, the molecular surface needs to be discretised by equally distributed surface points. Standard surface calculation algorithms like the GEPOL algorithm do not fulfil the requirement of equally distributed surface points. Consequently, the GEPOL algorithm was modified as to ensure a linear correlation between surface size and number of surface points. Unfortunately, this discretisation step bears the potential risk, that the translational and rotational invariance of the descriptor is lost. Hence, to avoid this undesirable feature of the descriptor, the molecules are canonicalised. When canonicalising a molecule its centre of mass is first translated into the origin of the coordinate system. Next a rotation matrix is computed which orients the molecules along their principal moments of inertia. These two steps render the surface (and thus the descriptor) translationally and rotationally invariant. To further reduce the discretisation error, the concept of fuzzy counts was introduced for the calculation of the MaP descriptor. Fuzzy counting means, that the two bins closest to the respective distance are incremented proportionally. That way, minor fluctuations due to the surface discretisation are compensated for. Identification of the most important variables (MIV) by variable selection is one of the key data modelling steps in the MaP procedure. For this task MaP employs a reverse-elemination-method tabu-search (REM-TS). For model interpretation these MIVs are back-projected onto the molecules. To further facilitate interpretation of the graphical output, fuzzy counts can be used to filter densely populated variables. One of the major drawbacks of variable selection in data modelling is the risk of chance correlations. Consequently, a strict validation procedure is applied to the MaP models. Apart from using the highly discriminative leave-multiple-out cross-validation as objective function in variable selection, permutation testing as well as test set prediction is applied. If a model passes all tests (validation steps), the risk of a chance correlation is very low. To validate the MaP descriptor and the quality of the models obtained with it, different data sets were investigated. Depending on the problem investigated, these data sets reflect different aspects of research. The first data set comprises structurally rigid compounds (steroids). It is frequently used as a ‘benchmark’ data set for novel QSAR techniques. The molecules of the second data set are structurally very heterogenous compounds with an eye-irritating potential (ECETOC). Members of the third data set include inhibitors of the endothelin-A receptor, that are highly clustered in data space (ETA). Another set of compounds comprises conformationally very flexible allosteric modulators of the muscarinic M2 receptors (M2-modulators). Due to this high flexibility of the compounds the data set is also used to validate the conformational dependence of the method. The NIQ data set which comprises naphthylisoquinolin derivatives with an antimalarial activity against Plasmodium falciparum was used to investigate the extension of the standard parameter set. To compare the mathematical transformation used by MaP with to the one used by GRIND (MACC-2 transformation), a set of compounds which increase the opening probability of ATP dependent potassium channels (KCO) was used. Another data set consisted of inhibitors of the nicotinic acetylcholine receptor (CAR), for which hitherto no QSAR study was performed. The last data set presented (APZ) was utilised to carry out a structure-based validation of the MaP method. Here it was examined, if the important ligand-enzyme interactions can be correctly identified by MaP. For this task, inhibitors of the actylcholine esterase (AChE) were used since a broad knowledge of the actual interactions are known from the different crystal structures available for AChE. From the obtained results the following conclusions can be drawn. When compared to already established 3D-QSAR techniques like CoMFA, CoMSIA, or GRID/PLS the models obtained with the MaP technique are of similar quality (steroids, ETA, M2-modulators). With the pursued property-based approach, even data sets comprising structurally highly diverse compounds can easily be modelled and the relevant information can be extracted (ECETOC). This is in contrast to techniques that need a superpositioning step of the molecules under study (e.g. CoMFA), for which these kind of data sets are hardly accessible. Furthermore, data sets with highly clustered objects can be modelled with MaP. Here MaP is able to extract not only intercluster, but also relevant intracluster information (ETA). Data sets with conformationally highly flexible molecules can also be modelled with good results employing MaP. However, it is important to keep in mind, that MaP, as every 3D-QSAR technique, is still sensitive to the molecular conformation. Nevertheless, it was found, that minor conformational changes of the molecules under study have a low impact on the results obtained with MaP (M2-modulators, APZ). Studying the NIQ data set it was found, that when applying the default parameters, MaP is already able to characterise the most relevant properties of the molecules under study. Yet, an extension of this parameter set resulted in a simplified interpretation of the obtained models. A necessity when using such an extension, however, is the strict model validation applied within MaP. The advantage of the mathematical transformation of the raw data using SDCS (MaP) over the MACC-2 transformation (GRIND) could be highlighted with the KCO data. Here, the model obtained was in full agreement with the available structure–activity relationships. Unfortunately, a complete comparison of the two techniques is currently not possible owing to comparatively few papers published. For the CAR data set, beside the important allyl alcohol group that was already known to be relevant for biological activity, it was possible to identify an additional important structural feature of the compounds under scrutiny. Finally, MaP is able to identify the relevant features as well as the interaction sites between the AChE and the respective ligand (APZ). To make the latter results easily understandable, a projection into the binding pocket of the enzyme was performed. The findings of these studies allow the conclusion, that MaP is widely applicable, easy to interpret and very robust. Most notably however, MaP produces meaningful and sensible 3D-QSAR models. Additionally, it should be emphasised, that MaP is not just yet another molecular descriptor, but a combination of molecular descriptor, mathematical modelling procedure, model validation and model visualisation. Even though MaP is comparable to standard 3D-QSAR techniques like CoMFA in terms of model quality and model interpretability, the following extension are conceivable owing to MaP’s simple but highly efficient fundamental mathematical principles: (1) As a three-dimensional technique, MaP is dependent on the molecular conformations employed. If the data set includes a rigid molecule (M2-modulators) or if information on a possible binding mode of the molecules is available, these conformations can be obtained comparatively easy. However, since these prerequisites are not always available, an extension of MaP to the fourth dimension (conformational flexibility) is important. Hopfinger showed, that in principle such an extension is possible. With the simple mathematical fundamentals of MaP, making use of this fourth dimension should be an achievable development step. (2) Currently, MaP is restricted to connections between two surface points. A numerical artefact of this constraint is, that the same variable might be incremented by surface areas of completely different parts of the molecule. Theoretically, if only a part of these encode properties that are relevant for the ligand-receptor interactions, this could lead to inconsistencies of the resulting model. One explanation why this was not the case thus far is, that MaP-variables are redundant up to a certain degree. Put differently, the same phenomena is explained by different variables. With the strict validation criteria applied within MaP, the search algorithm currently seems to select those variables, which exhibit the lowest confounding with others. Nevertheless, the aforementioned difficulties are possible. To further reduce the probability of such a situation, the two-point approach should extended to three points.

Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen. Der erste untersucht die Eignung von LHF-Orbitalen für Multireferenzverfahren. Das Ziel dieses Teils ist eine effizientere Berechnung angeregter Zustände, was zur spektroskopischen Charakterisierung vieler organischer und bioorganischer Moleküle wichtig ist. Der zweite Teil befasst sich mit bioorganischen Fragestellungen und untersucht die Paarungseigenschaften der Purinbase Xanthin. Es wird unter anderem die unerwartet hohe Stabilität der Xanthin Selbstpaarung in Alanyl-PNA erklärt und es wird untersucht, auf welche Weise Xanthin in der DNA mutagene Fehlpaarungen mit Thymin eingehen kann. Teil1: Im Unterschied zu HF- und Standard-DFT-Methoden führt der LHF-Ansatz zu einem vollständig gebundenen Orbitalspektrum, da Coulomb-Selbstwechselwirkungen im LHF-Ansatz exakt korrigiert werden. Durch die Korrektur der Coulomb-Selbstwechselwirkungen sind im LHF-Ansatz auch die Energien der besetzten Orbitale nicht wie in Standard-DFT-Methoden zu höheren Werten verschoben, so dass das Koopmans' Theorem gültig bleibt und die besetzten LHF-Orbitale etwas kompakter als Standard-DFT-Orbitale sind. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass beide Eigenschaften deutliche Vorteile für MR-Verfahren darstellen. Die virtuellen LHF-Orbitale sind gut optimiert und erlauben eine effizienteBeschreibung sowohl angeregter Zustände als auch statischer Korrelationseffekte in MRCI und MRPT2-Ansätzen. Weiterhin führt die kompaktere Struktur der besetzten LHF-Orbitale zu einer besseren Beschreibung des kationischen Rumpfes von Rydbergzuständen. Andererseits wurden zu beiden genannten Vorteilen auch jeweils ein Beispielmolekül gefunden, in dem die Vorteile nicht zum Tragen kommen, und zu deren Beschreibung Orbitale aus HF- oder Standard-DFT-Methoden besser geeignet sind. Diese Beispiele zeigen, dass jeder Einzelfall für sich getestet werden muss, auch wenn die angeregten Zustände der meisten Moleküle sehr gut mit LHF-Orbitalen beschrieben werden können. Teil 2: Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurden die Paarungseigenschaften von Xanthin und Xanthinderivaten untersucht. Ziel dieses Teils war es, eine Erklärung für die unerwartet hohe Stabilität des Xanthin Alanyl-PNA Selbstpaarung zu finden. Weiterhin wurde untersucht, weshalb Xanthin, das in der DNA u.a. unter chemischem Stress gebildet wird, mutagene Fehlpaarungen mit der Pyrimidinbase Thymin eingehen kann. Stabilität der Xanthin Alanyl PNA: Zunächst wurde durch den Vergleich experimenteller und berechneter 13C-NMR-Spektra das Regiosomer von Xanthin bestimmt, welches zu der ungewöhnlich hohen Stabilität der Xanthin-Xanthin-Selbstpaarung in Alanyl-PNA verantwortlich ist. Zur Untersuchung der Stabilität der Xanthin-Selbstpaarung wurde ein stark vereinfachendes Modell aufgestellt,in dem die Stabilit� at der PNA-Duplexe nur über die Energiebeiträge aus den Wasserstoffbrücken (EDim) und der Basenstapelung (EStap) bestimmt wird. Die Dimerisierungs- und Stapelungsenergien unterschiedlicher Paarungen wurden mit DFT- und MP2-Methoden bestimmt. Solvenseffekte wurden über ein Kontinuummodell erfasst und der Einfluss des peptidischen Rückgrats auf die Stapelungsgeometrie wurde durch Kraftfeldmethoden berücksichtigt. Während die einzelnen Energiekomponenten aus den H-Br� ucken und der Basenstapelung keinen eindeutigen Zusammenhang zu den Schmelztemperaturen erkennen lassen, korreliert die Summe aus beiden linear mit den experimentell ermittelten Tm-Werten. Dies bedeutet, dass die Beiträge aus der Entropie, der molekularen Wasserumgebung und der Rückgratspannung sich entweder aufheben oder f� ur alle behandelten Systeme sehr ähnlich sind. Die Stabilität der Xanthin-Xanthin- und die der 2,6-Diaminopurin-Xanthin-Paarung, ergibt sich durch einen erhöhten Stapelungsbeitrag der Purinpaarungen, während die Wasserstoffbrücken der Xanthin Selbstpaarung nur wenig zur Stabilisierung des Xanthin-Xanthin und des Xanthin-Diaminopurin-Alanyl-PNA-Doppelstrangs beitragen. Paarungseigenschaften von N9-Xanthin: Zur Untersuchung der Paarungseigenschaften von N9-Xanthin wurden zun� achst H-verbrückte Homodimere von Xanthin untersucht. Hierbei wurden extreme Variationen in den Bindungsstärken der einzelnen H-Brücken gefunden, die sich zwischen -4 bis -11 kcal/mol in der Gasphase und -2.5 bis -5 kcal/mol im Solvens betragen. Durch Vergleich mit Modellsystemen konnte die starke Varianz der H-Brückenstärke auf anziehende bzw. abstoßende sekundäre elektrostatische Wechselwirkungen zurückgeführt werden. Weiterhin wurde das Homodimer von Hypoxanthin untersucht, bei dem die H-Brücken durch eine Erhöhung der Aromatizität im Pyrimidinring zusätzlich verstärkt werden, was zu einer deutlichen Stabilisierung des Dimers führt. Elektronische Effekte müssen vor allem deshalb berücksichtigt werden, da sie im Unterschied zu rein elektrostatischen Effekten deutlich weniger von der Solvensumgebung beein usst werden. Mutagenität von Hypoxanthin und Xanthin: Zur Erklärung der Mutagenität von Hypoxanthin und Xanthin wurden verschiedene neutrale und anionische Watson-Crick Basenpaarungen von Hypoxanthin und Xanthin mit Pyrimidinbasen berechnet. Hierbei wurden u. a. auch tautomere und anionische Formen von Xanthin berücksichtigt. Zur Bewertung der erhaltenen Dimerisierungsenergien wurden die Paarungen danach klassifiziert, ob ihre Geometrien mit denen der kanonischen Basenpaarungen deckungsgleich sind, oder ob sie in einer verzerrten Watson-Crick Geometrie vorliegen, was die Einbaurate in die DNA aufgrund des räumlichen Anspruchs der DNA-Polymerase vermindert. Die Rechnungen zeigen, dass Xanthin nur mit Cytosin Watson-Crick-Paarungen eingehen kann, welche jedoch nur sehr schwach gebunden sind. In der neutralen Form scheint eine dreizähnige Basenpaarung unter Beteiligung einer tautomeren Form des Xanthins etwas stabiler zu sein als die zweizähnige Paarung von Diketoxanthin mit Cytosin. Da die Dimerisierungsenergie sowohl der neutralen als auch der anionischen Basenpaarung nur wenig unter 0 kcal/mol liegt, ist der Einbau der Xanthin-Cytosin-Paarung in die DNA zwar aufgrund der günstigen Geometrie möglich, wird aber nicht durch einen Energiebeitrag aus den H-Brücken verstärkt. Die im Vergleich zur Guanin-Cytosin Paarung deutlich geringere Aromatizität von Xanthin zu Cytosin ist im Einklang mit dem experimentellen Befund, dass die Cytosin-Xanthin Paarung deulich langsamer als die Guanin-Cytosin Paarungen in die DNA eingebaut werden. Während die Rechnungen nur eine geringe Aromatizität von Xanthin zu Cytosin vorhersagen, scheint das Anion von Xanthin in der Lage zu sein, eine sehr stabile Basenpaarung mit Thymin einzugehen. Allerdings muss die Dimerisierungsenergie die schlechtere Anpassung in die Bindungstasche der DNA-Polymerase ausgleichen, da die Paarung in einer etwas verzerrten Watson-Crick Geometrie vorliegt. Insgesamt wird die Paarung daher nicht schneller in die DNA eingebaut, wie erwartet aufgrund der H-Brückenstärken, stattdessen besitzt sie eine ähnliche Einbaurate wie die geometrisch günstigere aber weniger stabile Xanthin-Cytosin Paarung. / The present work consists of two parts. The first one deals with theoretical questions and tests the performance of orbitals obtained from a self-interaction free KS method, the LHFapproach, in multireference ab initio methods. The purpose of this part is to enable a more efficient computation of excitation energies, which is important for the spectroscopic characterization of many organic and bioorganic molecules. The second part focuses on bioorganic questions and studies the base pairing properties of the purine base xanthine in order to explain, e.g., the unusually high stability of selfpairing xanthine alanyl-PNA double strands and the mutagenicity of xanthine formed in DNA. Part1: In contrast to HF- and standard DFT-methods, the LHF-approach leads to a fully bound virtual orbital spectrum, because Coulomb self interactions are exactly canceled in the LHFansatz. Furthermore, the energies of the occupied orbitals are not upshifted, like it is the case for standard DFT-methods, so that Koopmans' theorem remains valid. In line with this, also the occupied LHF-orbitals are somewhat more compact than standard DFT-orbitals. The present work shows that both properties are of great benefit for MR methods. The virtual LHF-orbitals are well optimized and allow an efficient description of excited states and static correlation in both MRCI- and MRPT2-approaches. Furthermore, the higher compactness of the occupied LHF- compared to standard DFT-orbitals leads to a better description of the center ion of Rydberg states. However, for each of the two advantages mentioned at least one example molecule has been found, for which LHF-orbitals actually perform worse than HF-and/or standard DFT-orbitals. This shows, that even though LHF virtual orbitals allow an excellent MRCI- and MRPT2-description for the electronically excited states of a large number of molecules, this cannot be generalized and their performance needs to be tested for each individual case. In the second part of the present work, the base pairing properties of xanthine and xanthine derivatives were studied. The purpose of this part was to find an explanation for the unexpectedly high stability of the xanthine alanyl PNA double strand. Furthermore, it was analyzed, why xanthine, that is formed from guanine in DNA under chemical stress, is able to form mismatched base pairs with the pyrimidine base thymine. Stability of xanthine alanyl PNA: In the first step, the regioisomer present in the considered alanyl PNA was identified to be the N7-regioisomer of xanthine by a theoretical analysis of the 13C-NMR spectrum. To analyze the stability of the xanthine self-pairing, a simplified model was set up, in which the stability of the PNA double strand was explained solely by the energy contributions from H-bonding and base stacking. For that purpose, the dimerization and stacking energies for the xanthine-xanthine, guaninecytosine, adenine-thymine and xanthine-2,6-diaminopurine base pairs were computed using DFT and MP2 methods. Solvent effects were taken into account by the conductor like screening model. The influence of the peptide backbone on the stacking geometry was considered by force field optimizations. While the individual contributions from hydrogen bonding and stacking do not correlate with the melting temperature Tm, the sum of both correlates linearly with Tm. This correlation is somewhat surprising, because this means that the effects of the entropy and the molecular water environment either cancel or are similar for all systems compared. In this model, the stability of the xanthine selfpairing mainly stems from an enlarged stacking interaction, while the H-bonds give only minor contributions to the stability of the xanthine selfpaired double strand of alanyl-PNA. Base pairing properties of N9-Xanthine: The computation of the base pairing properties of N9-xanthine revealed a strong variation in the individual H-bond strengths for the selfpairing of xanthine, that range from -4 to -11 kcal/mol in the gas phase and -2.5 to -5 kcal/mol in polar solvent. By comparison with model systems it was shown that the strong variance of the H-bond strength is mainly due to attractive or repulsive secondary electrostatic interactions. For the homodimer of hypoxanthine it was shown that the increase of aromaticity in the pyrimidine ring upon dimer formation leads to a strengthening of the hydrogen bonds. Mutagenicity of hypoxanthine and xanthine: Several neutral and anionic Watson-Crick base pairs of xanthine were computed with MP2- and DFT-methods in order to explain the mutagenicity of hypoxanthine and xanthine. Also basepairs involving tautomeric forms of xanthine and hypoxanthine were considered. To evaluate the dimerization energies found, the dimers were classified into pairings that have the exact geometry of the canonical base pairs and those that realize a distorted Watson-Crick pairing mode. The computations show that a stable pairing which realizes the exact geometry of a canonical Watson Crick base pairing is only possible for the pairing of xanthine to cytosine, however, the base pairs are only weakly bound. The dimerization energies of both the neutral and the anionic pairing is around 0 kcal/mol, so that the xanthine-cytosine base pairs are incorporated into DNA solely because the base pairs fulfill the geometric demands of DNA polymerase, but it does not profit from any additional stabilization due to hydrogen bonding. The bonding that in the Watson-Crick pairing mode xanthine has almost no affinity to cytosine is in correspondence with the experimental result that the cytosine-xanthine base pair is incorporated into DNA at a much lower rate than the cytosine-guanine base pair, which has a very strong hydrogen bonding. While the affinity of xanthine to cytosine is very low, the computations predict that xanthine is able to form a stable Watson-Crick pairing with thymine. However, the pairing has a somewhat distorted Watson-Crick geometry, so that its high stability is outbalanced by the worsened fit to the binding pocket of DNA-polymerase. As a consequence, the xanthinethymine pairing is incorporated into DNA not at a faster, but only at a rate comparable to that of the xanthine-cytosine pairing.

Die Feinheit von Mahlprodukten, die durch Beanspruchung in einer Luftstrahlmühle erreicht wird, ist immer das Resultat von Zerkleinerungs- und Sichtungsprozessen in der Mahlkammer. Bei hohem Eintrag von Mahlenergie und unter dem Einfluss von großen Zentrifugalkräften in der Mahlkammer können feinste Mahlprodukte mit enger Korngrößenverteilung erzielt werden. Es ist jedoch nicht nur entscheidend, dass sehr feine, eng verteilte Mahlprodukte durch Luftstrahlmahlung geschaffen werden können. Mindestens genauso wichtig ist es, dass die Korngrößenverteilungen der Mahlprodukte reproduzierbar sind. Reproduzierbar sind die Mahlergebnisse allerdings nur dann, wenn die Abläufe in der Mahlkammer konstant gehalten werden können. Bevor Aussagen über den Mahlvorgang in der Luftstrahlmühle getroffen werden, muss eine Prozessvalidierung vorgenommen werden. Ansonsten sind keine Modellberechnungen, die einen Zusammenhang zwischen Mahleinstellungen und Korngrößenverteilungen von Mahlprodukten herstellen, möglich. Alle Untersuchungen zum Bruchverhalten von Mahlgütern wurden durchgeführt an einer Luftstrahlmühle vom Typ Fryma JMRS 80, die bereits von Rief [40] optimiert worden war. Es konnte gezeigt werden, dass hohe Mahl- und Injektordrücke auch zu hohen Kammerdrücken im stationären Betriebszustand führen. Große Gutaufgaben pro Zeiteinheit und ein breiter Mahlspalt sind dagegen mit niedrigeren Kammerdrücken verbunden. Diese Ergebnisse stimmen gut mit bereits von Muschelknautz [38, 39] und Bauer [34] gewonnenen Erkenntnissen überein. Bei hohen Mahl- und Injektordrücken sind die Strömungsgeschwindigkeiten in der Mahlkammer und damit auch der Mahlkammerdruck relativ groß. Wird dabei jedoch viel Mahlgut pro Zeiteinheit zugeführt, kommt es zu einer starken Abbremsung der Strömung, da das zirkulierende Gas durch Übertragung von Energie auf die Partikel in der Mahlkammer selbst an kinetischer Energie verliert; der Druck in der Mahlkammer sinkt. Die Größe des Mahlspalts hat Einfluss auf den Kammerdruck, da sie bestimmt, wie groß der Unterdruck und damit der Sogeffekt über dem Tauchrohr ist. Ist der Mahlspalt breit, nimmt der Sog aus der Mahlkammer ab. In der Folge verweilt das Mahlgut länger in der Kammer; die Feststoffmenge in der Mahlkammer nimmt zu. Dadurch wird die Strömung in der Mahlkammer stark abgebremst, der Druck in der Kammer sinkt. Harte Stoffe von hoher Dichte und mit elastischem Materialverhalten führen zu niedrigeren Kammerdrücken im konstanten Betriebszustand als weiche Stoffe von niedriger Dichte und mit inelastischem Materialverhalten. Mit Hilfe von Korngrößenanalysen konnte gezeigt werden, welchen Einfluss einzelne operative Parameter auf die Feinheit der Mahlprodukte haben. Am Beispiel von Ascorbinsäure, Natriumascorbat, Lactose und Natriumchlorid wurde untersucht, wie sich die Förderrate, der Mahl- und Injektordruck und die Größe des Mahlspalts auf die Produktfeinheit auswirken. Ein Vergleich der verschieden Mahlgüter ermöglichte es, abzuschätzen, inwieweit sich mechanische Eigenschaften auf den Verlauf des Mahlprozesses auswirken. Mit zunehmender Gutaufgabe pro Zeiteinheit werden die Korngrößenverteilungen der Mahlprodukte breiter und hin zu größeren Korngrößen verschoben. Steigender Mahl- und Injektordruck und ein größer werdender Mahlspalt führen dagegen zu feineren und enger verteilten Mahlprodukten. Während Förderrate und Mahl- bzw. Injektordruck die absolut zur Zerkleinerung verfügbare Energie bestimmen, nimmt die Größe des Mahlspalts eher Einfluss auf die Beanspruchungsdauer der Mahlgutpartikel. Da bei breitem Mahlspalt der Unterdruck über dem Tauchrohr und damit der Sog aus der Mahlkammer reduziert wird, nimmt mit wachsendem Mahlspalt die Verweildauer der Mahlgutpartikel in der Mahlkammer zu; das gewonnene Mahlprodukt wird feiner und enger verteilt. Experimente ergaben, dass sich Ascorbinsäure am leichtesten zerkleinern lässt, gefolgt von Natriumascorbat, Natriumchlorid und zuletzt Lactose. Je kleiner das Elastizitätsmodul und je größer die Härte und die Dichte eines Mahlguts, desto energieaufwändiger ist die Zerkleinerung. Mit Erfolg konnten die operativen Parameter Förderrate, Mahldruck und Mahlspalt mit den charakteristischen Größen der Mahlproduktverteilungen korreliert werden. Ebenso gelang es, die Materialeigenschaften Härte, Elatizitätsmodul und Dichte in die Korrelation mit einzubeziehen. Für alle mathematischen Rechenansätze wurden Modelle zweiter Ordnung gewählt, da diese nicht zu kompliziert sind und dennoch den Prozess sehr gut beschreiben. / It was the aim of this study to investigate the breaking behaviour of different materials a spiral jet mill Type Fryma JMRS 80 modified by Rief. It has been shown that high grinding and high particle feed pressures result in high pressures inside the milling chamber in the stationary state. In contrary a high feed rate and a wide slit width lead to a lower pressure. These results agree to those of Muschelknautz [38, 39] and Bauer [34]. High milling and high feed pressures are connected with a high flow velocity. In consequence the pressure inside the milling chamber increases. The flow velocity is reduced, if the material to be ground is transported into the milling chamber by high feed rates. Under these circumstances the concentration of solid material inside the milling chamber is high and the circulating gas is decelerated enormously. The slit width influences the pressure inside the milling chamber because it determines the size of the outlet of the mill. If there is a large slit width, the underpressure at the outlet is low. Therefore only finest particles leave the mill and the concentration of solid material inside the milling chamber is high. In consequence the flow velocity and the static pressure decrease. In order to investigate the influence of material properties, the pressures inside the milling chamber measured at constant slit width, feed rate, milling and feed pressure but at different materials are compared. The following trend was recognized: When soft and inelastic materials of low specific density are ground the pressure inside the milling chamber drops less than when hard and elastic materials of high specific density are ground. The pressure indicates the amount of energy input not spent by the acceleration and at least by the fragmentation of particles. The higher is the pressure inside the mill, the finer is the product. Then there rests a high amount of energy not necessary for the acceleration of the material that can be ground at low mechanical load. With decreasing feed rate and with increasing milling pressure the mean particle sizes of all mill products become smaller. In addition the size distributions become narrower. In contrary high feed rates and low milling pressures lead to coarse product sizes with wide particle size distributions. Feed rate, grinding and feed pressure determine the amount of energy per particle available for breakage processes, whereas the slit width determins, how long particles to be ground are stressed in the milling chamber. The slit width at the vortx finder determines the pressure drop inside the milling chamber as well as the underpressure in the vortex. A wide slit width results in a low underpressure and a low suction effect. In consequence the material can be stressed for a longer time and therefore only fine particles are discharged. These results confirm earlier findings [40]. As materials to be ground differ in their hardness, Young’s modulus and specific gravity it is expected that they differ in their breakage behaviour. Experimentally the following phenomenon could be shown: ascorbic acid can be ground best followed by sodium ascorbat, sodium chloride and lactose. Lactose is a very elastic material compared to the other three substances. Sodium chloride excels as a soft and brittle material, but it is characterised by a high specific gravity. Ascorbic acid and sodium ascorbat take an intermediate position. The material properties of these two substances differ only little. Ascobic acid is a bit more elastic but also a bit softer and of a lower density than sodium ascorbat. That means: To reach a certain particle size distribution hard and elastic materials of high density require enormous grinding energies compared with soft and inelastic materials of low density. Two approaches were made: First of all the operational parameters, namely the feed rate, the grinding pressure and the slit width, were correlated to the characteristic values of the particle size distributions of the mill products. With success even material properties such as hardness, elasticity and specific gravity could be included into the statistical calculations. The bases of all calculations are models of second order. Models of second order were chosen for two reasons: they are not too complicated and describe the grinding process quite exaclty. In order to describe the processes in the spiral jet mill by a smaller number of parameters, a second approach was made. In order to reduce the number of influencing parameters dimensionless characteristics were introduced. It was possible to connect the dimensionless charcteristics to a mathematical model of second order.

Einleitung/Zielsetzung: Chronische Abstoßung ist der Hauptgrund für die späte Transplantatdysfunktion. Derzeit ist wenig bekannt über den möglichen Einfluß der intraepithelialen Lymphozyten (IEL) auf die chronische Abstoßung nach Dünndarmtransplantation (DDTx). Deshalb wird hier die Zusammensetzung der IEL im Dünndarm (DD) und ihre Bedeutung in der Phase der Abstoßung sowie in der Phase der Toleranz nach experimenteller DDTx an der Ratte untersucht. Material und Methodik: Nach orthotoper Dünndarmtransplantation in der allogenen BN-auf-LEW Rattenstammkombination erhielten die Transplantatempfänger täglich das Immunsuppressivum FK 506 in der Dosierung von 2 mg/kg KG/Tag intramuskulär: von Tag 0 bis Tag 5 p.op. im Abstoßungsmodell (AB) und von Tag 0 bis 9 p.op. im Toleranzmodell (TOL). An den postoperataiven Tagen 3, 7, 14, 30, 60, 100 und 250 wurden die IEL (3,5 x10 hoch 6 pro DD)isoliert und durchflußzytometrisch analysiert. Ergebnisse: Im AB-Modell betrug die mittlere Transplantatüberlebenszeit 98+-2,8 Tage, während im TOL-Modell mit der im Vergleich zum AB-Modell um vier Tage verlängerten Immunsuppression Toleranz induziert wurde. Der Versuch wurde an Tag 250 ohne klinische und histologische Zeichen einer Transplanttabstoßung beendet. Der Nachweis von Toleranz wurde durch heterotop transplantierte allogene BN-Herzen an Tag 60 nach DDTx gezeigt. Die dominierende Population im intraepithelialen Kompartiment waren CD8+ ab T-Lymphozyten (64%), gefolgt von 10% CD4+ ab T-Lymphozyten und 8,5% CD8+ gd T-Lymphozyten. Mit fast 5% gehörten auch Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) zur Normalpopulation des intraepithelialen Kompartiments. Nach allogener DDTx erfolgte in beiden Modellen ein Austausch der Spenderlymphozyten durch Empfängerlymphozyten aus der Peripherie. An Tag 100 waren die IEL zu 98% empfängerspezifisch, unabhängig davon, ob sich eine Abstoßung entwickelt hat (AB) oder nicht (TOL). Während im AB-Modell die NK-Zell-Infiltration im DD-Epithel an Tag 100 ein Maximum von fast 40% erreichte, betrug ihr Anteil im Tol-Modell wie in der physiologischen Normalpopulation 5%. In der Phase der Abstoßung stieg auch der Anteil aktivierter IEL signifikant von 3% auf 20%. Hiervon entfiel ein Drittel auf die NK-Zellen. Schlußfolgerung: Während die Abstoßung im intraepithelialen Kompartiment des DD-Transplantates ein NK-Zell-dominierter Entzündungsprozeß zu sein scheint, blieben die NK-Zellen im TOL-Modell als normaler Bestandteil der IEL-Subpopulation unauffällig. / Introduction/aim: Chronic rejection (CR) is the major cause of late small bowel (SB) allograft dysfunction. Presently little is known about the possible influence of chronic rejection through intraepithelial lymphocytes (IEL). Therefore, here is investigated the composition of the IEL in the SB and their influence during the phase of CR as well as during the phase of tolerance after experimental small bowel transplantationn (SBTx) in the rat. Material and methods: After orthotopic SBTx in an allogeneic BN-to-LEW rat strain combination SB-recipients recieved a daily intramuscular injection of FK 506 at a dose of 2 mg/kg bw/day: the chronic rejection model (REJ) from day 0 to 5 p.op. and the tolerance model (TOL) from day 0 to 9 p.op.. At different postoperative days (3, 7, 14, 30, 60,. 100 and 250) IEL (3,5 x 10 up 6/SB) were isolated from the epithelium layer and three-color flow cytometric analysis was performed. Results: In the REJ-model, the mean survival time was 98 +- 2,8 days whereas SB allografts of the TOL-modell (they got a four day longer immunosuppression)showed allograft-tolerance. The experiment was ended on day 250 without any clinical and histological signs of graft-rejection. The proof of tolerance was shown by heterotopic transplanted allogeneic BN-hearts an day 60 after SBTx. The dominant populationn in the intraepithelial compartment were CD8+ ab T-lymphocytes (64%), followed by 10% CD4+ ab T-Lmphocytes und 8,5% CD8+ gd T-lymphocytes. Even natural killer (NK)-cells belonged to the normal IEL-population with nearly 5%. After allogeneic SBTx in either models an exchange of donor-lymphocytes by recipient-lymphocytes from the periphery was shown. On day 100, 98% of the IEL came from the recipient, irrespective of whether there has developed a graft rejection (REJ) or not (TOL). Whereas in the REJ-model the NK-cell infiltration in the SB epithelial layer on day 100 recieved a maximumn of nearly 40%, its amount in the TOL-model as well as in the physiological population was only 5%. In the phase of rejection also the amount of activated IEL increased from 3% to 20%. One third of it were NK-cells. Conclusions: Whereas the chronic rejection in the intreaepithel compartment of the SB-graft seams to be a NK-cell dominant inflammatory process, the NK-cells in the TOL -model remain inconspicuously as a normal part of the IEL-subpopulation.

Epidemiologische Studien zeigen, daß eine regelmäßige Einnahme von Acetylsalicylsäure und eine ballaststoffreiche Ernährung die Inzidenz und Mortalität des kolorektalen Karzinoms senken. Ein Großteil der protektiven Ballaststoffeffekte wird der kurzkettigen Fettsäure Butyrat zugeschrieben, die durch bakterielle Fermentation von nicht-resorbierbaren Kohlenhydraten im Kolon entsteht. Butyrat und Acetylsalicylsäure modulieren eine Reihe von Faktoren, die den Zellzyklus und Apoptose regulieren. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß Acetylsalicylsäure und Butyrat in Kombination den Zellzyklusinhibitor p21 in Kolonkarzinomzellen synergistisch induzieren. / Aspirin and butyrate effect a growth arrest and an inductction of apoptosis in colorectal cancer cells. In this work it could be shown, that butyrate and aspirin in combination enhance the effects on the induction of the cdk inhibitor p21 compared with aspirin and butyrate alone.

In der vorliegenden experimentellen Studie wurden verschiedene BMP-Wildtypen und gentechnisch modifizierte Bone Morphogenetic Proteins in vivo im Kalottentrepanationsdefekt bei adulten Ratten hinsichtlich ihrer osteogenen Potenz untersucht. Für alle Proteine wurde ein equiner Kollagen-Träger verwendet. Sowohl quantitativ als auch qualitativ die beste Knochenbildung im Vergleich zu rhBMP-2 lieferte die BMP-2 Mutante K12E, bei der die Aminosäure Lysin 12 gegen Glutamat ausgetauscht und somit der basische Charakter im Proteinstrang reduziert wurde. Auch T3 und T4, die jeweils durch ein bzw. zwei zusätzliche basische Tripletts im N-terminalen Segment eine verstärkte Heparinbindungsaffinität besitzen, zeigten in vivo eine größere osteogene Potenz als rhBMP-2. Eine deutlich geringere osteogene Potenz ließ sich sowohl bei GDF-5 als auch BMP-6 feststellen. Die Varianten GDF-5 Chimär (B2GDF-5) und BMP-2-6 (B2BMP-6), die jeweils die N-terminale Sequenz von BMP-2 bis Lysin 12 fusioniert mit GDF-5 bzw. BMP-6 enthalten, zeigten keine veränderte biologische Aktivität im Vergleich zu GDF-5 bzw. BMP-6. In eukaryonten Zellen exprimiertes CHOBMP-2 zeigte quantitativ sowie qualitativ vergleichbare Knochenbildung wie rhBMP-2. Die angewendete Inhalationsnarkose mit Isofluran erwies sich als ein gut steuerbares Narkoseverfahren, dass apparativ etwas aufwendiger ist als herkömmliche Injektionsnarkosen. Mit Isofluran, einem nebenwirkungsarmen, rasch anflutendem bzw. eliminierbarem Narkosegas konnten ausreichende Narkosetiefen erreicht werden. Durch eine selbst konstruierte Atemmaske ließ sich eine gute Passform, eine Minimierung entweichender Gase sowie eine gute Lagerung der Versuchstiere erzielen. Die eingesetzte Pulsoximetrie erwies sich als eine effektive, wenig aufwendige Möglichkeit, die Narkose adäquat zu überwachen. / The osteoinductive properties of different natural BMP-proteins and BMP-2 variants were evaluated in standardized calvarial defects in rats. Equine bone derived collagen was used as a carrier. The highest amount of new bone formation was achieved by the variant K12E in which an n-terminal lysine was substituted by glutamate, reducing the basic character of the protein. T3 and T4, two BMP-variants with an increased heparin binding capacity showed similar good results. Less new bone formation compared to natural BMP-2 was observed for GDF-5 and BMP-6. No differences in bone formation compared with the wildtypes was found for the chimeric variants of BMP-2 and GFD-5 (B2GDF-5) and BMP-2 and BMP-6 (B2BMP-6) in which the n-terminal sequence of BMP-2 is fused with GDF-5 respectively BMP-6. CHOBMP-2 which was produced in a mammalian cell line induced bone formation similar to BMP-2 expressed in e. coli. The inhalation anaesthesia with isoflurane used in this study proved to be a reliable method, which only demands little additional efforts compared with the commonly used injection anaesthesia. Isoflurane is a narcotic gas with little side-effects. It is quickly distributed in the tissue and allows a deep narcosis and analgesia. The fast elimination facilitates a quick recovery. With our newly designed mask a tight fit, with a minimum of gas loss was achieved. The use of puls oximetry allowed an accurate and a cost effective method for monitoring anaesthesia depth.

Die vorliegende Arbeit untersucht die seit langem bekannte "Zweigleisigkeit" bei der Behandlung von Miet- und Darlehenswucher. Während bei letzterem der Darlehensvertrag totalnichtig ist und der Darlehensgeber nicht einmal marktübliche Zinsen beanspruchen kann, wird beim Mietwucher entgegen dem Gesetzeswortlaut von §§ 138, 134 BGB, 5 WiStG geltungserhaltend reduziert. Der Vermieter erhält also den gerade noch zulässigen Mietzins. Im Gegensatz zu bereits vorhandenen Abhandlungen zu dieser Problematik liegt der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit in der ausführlichen Darstellung der maßgeblichen Rechtsprechung hierzu sowie der historischen Entwicklung des Mietpreisrechts speziell im Hinblick auf die Anwendung des Instruments der geltungserhaltenden Reduktion. Die Arbeit schließt mit eigenen Vorschlägen zur Behandlung der beiden Wucherfälle. Favorisiert wird eine differenzierte Einzelfallbetrachtung anhand von § 139 BGB sowie die verstärkte Anwendung von Schadensersatzansprüchen und von Zurückbehaltungsrechten zugunsten des Mieters.