Tick-borne diseases represent major public and animal health issues worldwide. Ixodes ricinus, primarily associated with deciduous and mixed forests, is the principal vector of causative agents of viral, bacterial, and protozoan zoonotic diseases in Europe. Recently, abundant tick populations have been observed in European urban green areas, which are of public health relevance due to the exposure of humans and domesticated animals to potentially infected ticks. In urban habitats, small and medium-sized mammals, birds, companion animals (dogs and cats), and larger mammals (roe deer and wild boar) play a role in maintenance of tick populations and as reservoirs of tick-borne pathogens. Presence of ticks infected with tick-borne encephalitis virus and high prevalence of ticks infected with Borrelia burgdorferi s.l., causing Lyme borreliosis, have been reported from urbanized areas in Europe. Emerging pathogens, including bacteria of the order Rickettsiales (Anaplasma phagocytophilum, “Candidatus Neoehrlichia mikurensis,” Rickettsia helvetica, and R. monacensis), Borrelia miyamotoi, and protozoans (Babesia divergens, B. venatorum, and B. microti) have also been detected in urban tick populations. Understanding the ecology of ticks and their associations with hosts in a European urbanized environment is crucial to quantify parameters necessary for risk pre-assessment and identification of public health strategies for control and prevention of tick-borne diseases.

Malaria is a challenging infection with increasing and wide-spread treatment failure risk due to resistance. With a estimated death toll of 1-3 Million per year, most cases of Malaria affect children under the age of five years in Sub-Saharan Africa. In this thesis, I analyse the current status of malaria control (focussing on diagnosis and therapy) in Burkina Faso to show how this disease burdens public health in endemic countries and to identify possible approaches to improvement. MB is discussed as a therapeutic option under these circumstances. Burkina Faso is used as a representative example for a country in Sub-Saharan Africa with high endemicity for malaria and is here portrayed, its health system characterised and discussed under socioeconomic aspects. More than half of this country’s population live in absolute poverty. The burden that malaria, especially treatment cost, poses on these people cannot be under-estimated. A retrospective study of case files from the university pediatric hospital in Burkina Faso’s capital, Ouagadougou, shows that the case load is huge, and especially the specific diagnosis of severe malaria is difficult to apply in the hospital’s daily routine. Treatment policy as proposed by WHO is not satisfactorily implemented neither in home treatment nor in health services, as data for pretreatment clearly show. In the face of growing resistance in malaria parasites, pharmacological combination therapies are important. Artemisinins currently are the last resort of malaria therapy. As I show with homology models, even this golden bullet is not beyond resistance development. Inconsidered mass use has rendered other drugs virtually useless before. Artemisinins should thus be protected similar to reserve antibiotics against multi-resistant bacteria. There is accumulating evidence that MB is an effective drug against malaria. Here the biological effects of both MB alone and in combination therapy is explored via modeling and experimental data. Several different lines of MB attack on Plasmodium redox defense were identified by analysis of the network effects. Next, CQ resistance based on Pfmdr1 and PfCRT transporters as well as SP resistance were modeled in silico. Further modeling shows that MB has a favorable synergism on antimalarial network effects with these commonly used antimalarial drugs, given their correct application. Also from the economic point of view MB shows great potential: in terms of production price, it can be compared to CQ, which could help to diminuish the costs of malaria treatment to affordable ranges for those most affected and struk by poverty. Malaria control is feasible, but suboptimal diagnosis and treatment are often hindering the achievment of this goal. In order to achieve malaria control, more effort has to be made to implement better adjusted and available primary treatment strategies for uncomplicated malaria that are highly standardised. Unfortunately, campaigns against malaria are chronically underfinanced. In order to maximize the effect of available funds, a cheap treatment option is most important, especially as pharmaceuticals represent the biggest single matter of expense in the fight against malaria. / Malaria ist eine Krankheit, die uns vor große Herausforderungen stellt. Insbesondere die weltweit verbreiteten Resistenzen, die viele Therapieoptionen nutzlos werden lassen, haben den Kampf gegen die Malaria in den letzten Jahrzehnten deutlich verkompliziert. Schätzungen gehen davon aus, dass Malaria jährlich 1 bis 3 Millionen Todesopfer fordert. Mortalität und Morbidität der Erkrankung konzentrieren sich dabei in besonderer Weise auf Kinder unter fünf Jahren in Afrika südlich der Sahara. In der hier vorgestellten Doktorarbeit analysiere ich den aktuellen Stand der Malaria-Kontrolle in Burkina Faso und zeige beispielhaft auf, warum diese Krankheit eine derart große Bürde für die Volksgesundheit darstellt und wo Ansatzpunkte zur Verbesserung der Kontrollmaßnahmen zu sehen sind, mit einem besonderen Fokus auf Diagnostik und Therapieoptionen. Dabei wird MB als Therapieoption genauer beleuchtet. Um die besonderen Gegebenheiten eines Landes wie Burkina Faso - welches hier als repräsentatives Beispiel für einen Staat mit hoher Endemizität für Malaria herangezogen wird - aufzuzeigen, wird ein Porträt des Landes und seines Gesundheitssystems insbesondere unter Sozio- Ökonomischen Gesichtspunkten gezeichnet. Burkina Faso ist ein sehr armes Land, über die Hälfte seiner Bevölkerung lebt unterhalb der Armutsgrenze. Die Kosten von Malaria sind für diese Menschen gigantisch, und insbesondere die Kosten von Medikamenten wiegen schwer. Eine retrospektive Studie aus Fallakten des Universitäts-Kinderkrankenhauses in Burkina Fasos Hauptstadt Ouagadougou zeigt vor allem, dass allein die Fallzahlen überwältigend sind, und vor allem die spezifische Diagnose der schweren Verlaufsform der Malaria ist unter den vorherrschenden Bedingungen eine Mammutaufgabe. Die Behandlungsvorschriften wie von der WHO vorgegeben werden weder vom Gesundheitssystem noch von der Therapie zu Hause erfüllt, wie in den präsentierten Daten für die Vorbehandlung zeigen. Die zur Verfügung stehenden Malaria-wirksamen Therapeutika sind leider dank Resistenzentwicklung - oft durch unbedachten Masseneinsatz verursacht - sehr begrenzt. Artemisinine sind momentan das einzige Mittel gegen welches noch keine Resistenzen im Feld nachgewiesen wurden. Mittels Homologie-Modellierung zeige ich auf wie einfach eine solche Resistenzentwicklung jedoch denkbar wäre. Artemisinine sollten daher durch sehr gezielten Einsatz als ”letzter Trumpf” möglichst lange vor Resistenzentwicklung geschützt werden, ähnlich wie Reserveantibiotika gegen Multi-resistente Keime. MB ist ein hervorragender Kandidat für eine Kombinationsbehandlung gegen Malaria und eventuell eine Option, Artemisinine länger zu ”schonen”. Hier wird dieses Medikament mit bioinformatischen Mitteln genauer in seinen Wirkmechanismen beleuchtet und in Kombination mit anderen Medikamenten getestet mittels einer experimentell gestützten bioinformatischen Pathway-Modellierung. Durch diese Netzwerk-Analyse wurden verschiedene Angriffspunkte von MB auf das Redox-Netzwerk der Malariaerreger identifiziert. Daraufhin wurden CQ und SP-Resistenzen in silico simuliert. Weitere Analysen zeigten dabei, dass MB synergisitische Wirkungen mit anderen Therapeutika gegen Malaria aufzeigt, wenn sie zielgerichtet eingesetzt werden. Finanziell gesehen hat MB Potenzial, ein zweites CQ zu werden, und somit endlich wieder die Kosten der Behandlung für Menschen die in Armut leben erschwinglich zu machen. Malaria Kontrolle ist erreichbar, aber suboptimale Diagnosestellung und Behandlung behindern das Erreichen dieses Zieles. Hierfür muss eine angepasste, dezentrale und hochgradig standardisierte Primärbehandlung unkomplizierter Malaria implementiert werden und für eine bessere Verfügbarkeit dieser gesorgt werden. Leider leidet die Finanzierung der Kampagnen gegen Malaria an chronischer Unterversorgung. Um den maximalen Nutzen aus den vorhandenen Mitteln ziehen zu können ist eine günstigere medikamentöse Therapie ein entscheidender Beitrag, zumal Medikamente den größten Einzelbetrag im Kampf gegen Malaria verbrauchen.

Durch die Verwendung radioaktiver Substanzen mit ihrer schädigenden Wirkung auf den menschlichen Körper besteht in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ein fortwährendes Interesse an der Reduktion der applizierten Dosis bei gleichbleibender Qualität der Ergebnisse. Zusätzlich ist im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Systeme eine Reduktion sowohl der Akquisitions- als auch der Rekonstruktionszeit erstrebenswert. In dieser Arbeit werden zwei Möglichkeiten vorgestellt, diese Ziele durch den Einsatz von Compressed Sensing (CS) zu erreichen. Neben der Entwicklung neuartiger Rekonstruktionsalgorithmen können Filtertechniken eingesetzt werden, um eine qualitative Verbesserung rekonstruierter Bilder zu erzielen. Der Vorteil eines Filters besteht unter anderem darin, dass diese retrospektiv angewandt werden können. Es ist folglich möglich, die Qualität eines Bildes zu überprüfen und lediglich im Bedarfsfall einen Filter einzusetzen. Die Technik des CS war in den letzten Jahren Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten im Bereich der Bildgebung, insbesondere in der Magnetresonanztomographie und der Computertomographie (CT). Mit CS könnten bildgebende Verfahren wie die CT oder die PET mit weniger Messungen durchgeführt werden, wodurch sich die Messzeit und die Strahlenexposition reduziert. In der molekularen Bildgebung mit der PET ist CS jedoch weitgehend unbekannt. Im ersten Teil dieser Dissertation wird eine Methode vorgestellt, welche CS als Filtertechnik in der PET einsetzt. Den Ausgangspunkt stellt ein vollständiger, analytisch rekonstruierter Datensatz dar. Dieser wird mit einer Reihe unterschiedlicher Abtastmuster retrospektiv unterabgetastet und jeweils erneut, unter Verwendung von CS rekonstruiert. Im rauschfreien Fall würde CS stets das Originalbild liefern. Das überlagerte Rauschen führt jedoch zu Artefakten und einer Verschlechterung des Ergebnisses. CS kann nun einerseits das Rauschen vermindern. Andererseits ist es durch die Mittelung mehrerer unterschiedlicher Rekonstruktionen möglich, die Artefakte zu reduzieren. Auf diesem Weg kann die Bildqualität signifikant verbessert werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Technik sowohl für 2D, als auch für 3D Datensätze verwendet werden kann. Die größten qualitativen Verbesserungen werden erzielt, wenn der Datensatz lediglich aus wenigen Ereignissen besteht. In diesem Fall ist die Bildqualität der analytischen Rekonstruktionen extrem schlecht, die Verbesserung durch die Filtertechnik mit CS und die damit verbundene Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses jedoch am größten. Bei diesen Datensätzen können die Ergebnisse iterativer Rekonstruktionen übertroffen werden. In der Praxis wäre damit ein Einsatz speziell bei dynamischen oder getriggerten Aufnahmen denkbar. In beiden Fällen basieren die Rekonstruktionen nicht selten auf wenigen Ereignissen. Die resultierenden Bilder sind häufig von schlechter Qualität, womit eine Verbesserung durch Filterung sinnvoll ist. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Rohdaten-basierten Triggerung am Kleintier-PET sowie mit dem Einsatz von CS zur Reduktion der Rekonstruktionszeit. Frühere Veröffentlichungen zeigten bereits die Anwendbarkeit Rohdaten-basierter Triggermethoden bei humanen Datensätzen. Im Hinblick auf eine präklinische Anwendung, speziell bei Datensätzen mit dem Fokus auf Mäuseherzen, existieren jedoch nur wenige Studien. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die segmentierte Methode des Massenschwerpunkts (COMseg) eine Technik darstellt, welche die kardiale Triggerung sowohl bei Datensätzen von Ratten, als auch von Mäusen erlaubt. Ein nicht zu unterschätzender Nachteil der COMseg besteht darin, dass vor deren Anwendung die List-Mode Datei in kleine Zeitframes unterteilt und in Sinogramme sortiert werden muss. Auf jedes Sinogramm wird im Anschluss ein Rebinning Algorithmus angewandt. Dies stellt einen enormen Zeitaufwand dar, wodurch sich eine Anwendung bei größeren Studien in der Praxis als schwierig erweist. Ziel der Triggermethoden ist die Gewinnung eines Triggersignals, durch welches beispielsweise der Herzschlag in mehrere Phasen aufgeteilt werden kann. Das Triggersignal hat für gewöhnlich eine dünnbesetzte Repräsentation im Frequenzraum. Dieses Vorwissen ermöglicht den Einsatz von CS. Anstelle des vollständigen Datensatzes wurde lediglich ein Teil der Daten in kleine Zeitframes sortiert und mit der COMseg ausgewertet. Aus diesem unterabgetasteten Datensatz wird mit Hilfe von CS das vollständige Triggersignal rekonstruiert. Die Stärke der Unterabtastung entspricht in etwa dem Faktor der Reduktion der Rekonstruktionszeit. Auf diesem Weg ist es möglich, eine signifikante Beschleunigung zu erzielen. Die Anwendung dieser Technik ist jedoch nicht auf die COMseg beschränkt. Prinzipiell kann das Verfahren bei allen Methoden der Rohdaten-basierten Triggerung angewandt werden, welche es erlauben, die Abtastpunkte des Signals separat zu berechnen. Damit werden Algorithmen interessant, deren Einsatz aufgrund aufwändiger Berechnungen bislang in der Praxis nicht sinnvoll war. Zusammenfassend legen die in dieser Arbeit vorgestellten Daten nahe, dass CS ein neuartiges Werkzeug in der PET darstellen könnte, mit welchem eine Filterung von Bildern sowie eine Reduktion der Rekonstruktionszeit möglich ist. / In positron emission tomography (PET) radioactive substances are used. The exposure to ionizing radiation can cause damage to the human body. Therefore, there is an ongoing interest in reducing the amount of applied dose while keeping the quality of the results. With regard to the cost effectiveness of the systems a reduction of acquisition as well as reconstruction time is desirable. Within this work two possibilities are presented that enable achieving these objectives by using compressed sensing (CS). Filtering methods can be used beside the development of novel reconstruction algorithms to improve the quality of reconstructed images. One advantage of filters is the possibility of retrospective usage. Therewith, the image quality can be evaluated and the filter is solely applied if necessary. Over the past years, CS was the subject of several research activities in the field of imaging techniques, especially in magnetic resonance imaging and x-ray computed tomography (CT). CS could enable imaging modalities such as CT and PET to reconstruct images using fewer measurements, thus reducing scanning time and a patient's exposure to radiation. However, data on applications of CS in the molecular imaging with PET are lacking. The first part of this dissertation describes a method that uses CS as a filter in PET. The initial point is a complete and analytically reconstructed dataset. Several different sampling patterns are applied for retrospective undersampling followed by an reconstruction using CS. In the noise-free case each reconstruction would yield the original image. However, additional noise results in artefacts and in a decline of the result. On the one hand, CS is able to reduce noise. On the other hand, an averaging of several different reconstructions can reduce artefacts. Therewith, the image quality can be improved significantly. It is shown that the method could be applied to 2D as well as to 3D datasets. Best results are obtained when the dataset consists of a few events only. While the quality of analytically reconstructed images is extremely bad, the greatest improvement and therewith the maximum increase of the signal-to-noise ratio is achieved using the CS filter method. Thereby, it is possible to outperform the results of iterative reconstructions. In practice, an application to dynamic or gated acquisitions would be conceivable. Reconstructions at both acquisition modes are often based on few counts. The resulting images are commonly of bad quality, whereby an improvement using a filter is reasonable. The second part of this work deals with raw data based triggering at a small animal PET as well as the application of CS to reduce reconstruction time. Former publications already showed the practicability of raw data based triggering methods at human datasets. However, with regard to preclinical utilisation and especially to datasets that focus mice hearts, there are only few studies available. Within this work it is shown that the segmented centre of mass method (COMseg) enables cardiac gating of datasets of rats as well as mice. When applying the COMseg list-mode data have to be sub-divided into small time frames and sorted to sinograms. Afterwards, a rebinning algorithm is applied to each sinogram. The enormous expenditure of time is a disadvantage that should not be underestimated. In practice, an application to larger studies is difficult thereby. The aim of triggering methods is to yield a triggering signal which enables subdivision e.g. of the heartbeat in several phases. Usually, a triggering signal has a sparse representation in frequency space. This previous knowledge allows the application of CS. Instead of all data only a fraction of the dataset is sorted to small time frames and analysed using the COMseg. CS is used to calculate the complete triggering signal out of the undersampled one. The amount of undersampling corresponds to the reduction factor of reconstruction time. Thereby, a significant acceleration can be achieved. However, the application of this technique is not limited to the COMseg. If a raw data based triggering method calculates each sample individually, CS can be applied. Therefore, algorithms that were not practicable because of long computation times may become interesting. In summary, data of this work suggest that CS could be a novel analysis tool for filtering and reduction of reconstruction time in PET.

Fragestellung: Querschnittstudien konnten bei Kindern und Jugendlichen mit Deletion 22q11.2 eine Tendenz zu mit dem Alter zunehmenden Verhaltensauffälligkeiten verbunden mit einem Anstieg der elterlichen Stressbelastung zeigen. Die aktuelle Längsschnittstudie sollte diese Ergebnisse überprüfen. Methodik: Mit Hilfe der deutschen Selbsthilfegruppe KiDS 22q11 wurden alle Hauptbezugspersonen, die bereits vier Jahre zuvor an einer Befragung zu Verhaltensauffälligkeiten und Stress teilgenommen hatten, anonymisiert um die Bearbeitung verschiedener Fragebögen gebeten. Ergebnisse: 59 von 94 Hauptbezugspersonen sandten ausgefüllte Fragebögen zurück. Dabei wurden 54% aller Kinder und Jugendlichen (29 männlich, 30 weiblich, im Alter von 5,8 bis 18,9 Jahren, Mittelwert: 10,8 Jahre) von ihren Hauptbezugspersonen als verhaltensauffällig eingestuft (Gesamtwert Child Behavior Checklist [CBCL] bzw. Fragebogen über das Verhalten junger Erwachsener [YABCL]). In nahezu allen Bereichen der Child Behavior Checklist, mit der die Erfassung der Verhaltensauffälligkeiten erfolgte, kam es im Verlauf zu einer statistisch signifikanten Zunahme. Auch stieg die Stressbelastung der Hauptbezugspersonen, erfasst mittels Fragebogen Soziale Orientierungen von Eltern behinderter Kinder, im Vergleich zur Erstbefragung signifikant an, ohne dass sich jedoch die Lebenszufriedenheit signifikant verändert hätte. Das Ausmaß der elterlichen Stressbelastung korrelierte signifikant mit dem Gesamtproblemwert der CBCL. Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse der aktuellen Längsschnittstudie bestätigen die Befunde früherer Querschnittuntersuchungen hinsichtlich Verhaltensauffälligkeiten bei Kindern und Jugendlichen mit Deletion 22q11.2. Aufgrund der zunehmenden Verhaltensprobleme und der damit einhergehenden Stressbelastung ist mit einem erhöhten Beratungsbedarf der Hauptbezugspersonen und einer zunehmenden Behandlungsbedürftigkeit der Patienten zu rechnen. / Backround: Cross-sectional studies have shown a tendency to age increasing behaviour problems associated with an increase in parental stress in children and adolescents with 22q11.2 deletion. The current longitudinal study should review these results. Method: Using the German self-help group KiDS 22q11 all main caregivers who had four years earlier participated in a survey about behaviour problems and stress, were asked anonymously to answer again different questionnaires. Results: 59 of 94 primary caregivers sent back the completed questionnaires. 54% (29 male, 30 female, aged 5.8 to 18.9 years, mean 10.8 years) were classified clinical for behaviour problems by their primary caregivers (total problems scale of Child Behavior Checklist [CBCL] resp. Young Adult Behavior Checklist [YABCL]). In almost all areas of the Child Behavior Checklist occurred in the course a statistically significant increase. The stress of the main caregivers rose, recorded by questionnaire Social orientations of parents of disabled children, compared to the initial survey significantly, without any significantly change in life satisfaction. The extent of parental stress was significantly correlated with the total problems score of the CBCL. Conclusion: The results of this longitudinal study confirm the findings of previous cross-sectional studies on behaviour problems in children and adolescents with 22q11.2 deletion. Due to the increasing behaviour problems and the associated stress is to be expected with an increased need for counseling the main caregivers and an increasing need for treatment of patients.

Die Auswertung des Patientenkollektivs von 2000 bis 2004 an der Chirurgischen Universitätsklinik Würzburg ergab 63 Patienten (Gruppe 1), die einer Minoramputation und 59 Patienten die einer Minor- mit konsekutiver Majoramputation (Gruppe 2) infolge pAVK unterzogen wurden. Eine Abhängigkeit zwischen Alter und Majornachamputationsrate konnte nicht festgestellt werden, jedoch eine Tendenz beim Einfluss von Comorbiditäten wie Diabetes mellitus und dialysepflichtiger Niereninsuffizienz auf die Wundheilung und Liegedauer. Die Anzahl an durchgeführten gefäßchirurgischen Eingriffen wie PTA und Bypass-Operation lag in beiden Gruppen mit 65% bzw. 72% im Vergleich zur Literatur im Standardbereich. Eine hohe Rate an gefäßmedizinischer Diagnostik und Therapie scheint auch bei fortgeschrittener pAVK (Grad IV) erforderlich, um die Notwendigkeit von Amputationen insbesondere die Anzahl an Majoramputationen zu verringern. Bei hoher und mit Gruppe 1 vergleichbarer Interventionsrate in Gruppe 2 lässt sich allerdings auch erkennen, dass trotz Ausschöpfung dieser Massnahmen die Rate an Majoramputationen und damit des Beinverlustes hoch ist. Positiv zu werten ist, dass es bei über 50% der Amputierten ausgereicht hat, eine Amputation im Fussbereich (Minoramputation) durchzuführen. Bei diesen 63 Patienten, war bei 58 Patienten sogar nur ein Eingriff nötig. Ferner handelte es sich bei den Majoramputationen in der Mehrzahl um Unterschenkelamputation, und somit um einen nur partiellen Beinverlust . 76% der durchgeführten ersten Majoramputationen erfolgten in den ersten beiden Monaten nach vorausgegangener Minoramputation, die größte Anzahl innerhalb des ersten Monats. Auch die letzte Amputation, die definitive Versorgung, erfolgte in den meisten Fällen innerhalb der ersten beiden Monate nach Primäreingriff. Somit ist ein nur unwesentlicher Aufschub bis zur definitiven Versorgung ersichtlich. Der Versuch einer Konsolidierung der Ischämiefolgen (Gangrän) mittels Minoramputation scheint bei fortgeschrittener pAVK im Stadium IV nach Ausschöpfung der gefäßmedizinischen Diagnostika und Interventionen somit immer gerechtfertigt, und sollte wenn möglich einer Majoramputation vorgezogen werden. Die durchschnittliche Krankenhausverweildauer in der Gruppe der Minoramputationen lag bei 28 Tagen, in der Gruppe 2 der Majoramputationen bei 39 Tagen. Die Mortalitätsrate ergibt einen deutlich erhöhten Wert in der Gruppe der Majoramputationen. Die Dreijahresmortalität betrug in der Gruppe der Minoramputationen 20% und der Majoramputationen 58%. Es zeigte sich eine Zunahme der Mortalität mit zunehmender Amputationshöhe und zunehmender Zahl der Amputationen. Diese Daten lassen sich mit 52 aktuellen Literaturangaben durchaus vergleichen und beweisen die schlechte Prognose für AVK-Patienten, bei denen eine Majoramputation unausweichlich ist. Insgesamt ist es wichtig, dass ein Team aus Chirurgen, Gefäßchirurgen, Radiologen und Angiologen kooperativ zusammen arbeitet, um dem Patienten, eine für ihn beste Versorgung anbieten zu können. Hier sollte auch nicht vor einem oft höheren Patientenalter zurückgeschreckt werden, denn häufig konnte gerade bei diesen Patienten durch eine Bypass-Operation eine sonst vermutlich unumgängliche Amputation im Unter- bzw. Oberschenkelbereich verhindert werden. / This medical dissertation contains the statistical evaluation and analysis of the patient collective of the surgical ward of the university hospital of Wuerzburg, Germany, from January 2000 to December 2004 which were treated for peripheric arterial obstructive disease (PAOD). Two patient groups / samples were compared: Group 1 with 63 patients who underwent a minor amputation and Group 2 with 59 patients who underwent minor and consecutively a major amputation. A correlation beween the patiens age and the rate of major consecutive amputations was not determined. But there was a tendency of impact of comorbidities such as diabetes mellitus and kidney insufficiency with dialysis onto the wound healing progress and the length of the hospital stay.

FAPα ist ein Membranglykoprotein mit Dipeptidyl-Peptidase- und Typ I Kollagenase-Aktivität, das eine wichtige Rolle im Rahmen des Gewebeumbaus und der Angiogenese spielt. Die Expression von FAPα wurde für eine Reihe von Geweben gezeigt. So konnte bereits gezeigt werden, dass FAPα nach Myokardinfarkt auf humanen kardialen Fibroblasten (HCF) verstärkt exprimiert wird. Ausgehend von der Erkenntnis, dass eine im Blut zirkulierende Form von FAPα, APCE, gefunden wurde, sollte in der vorliegenden Arbeit eine mögliche Assoziation des in HCF exprimierten FAPα mit dem zirkulierenden APCE untersucht werden. Hierfür wurden ebenfalls die Signalwege, die zur Induktion von FAPα führen, näher untersucht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass das von humanen kardialen Fibroblasten exprimierte FAPα ebenfalls im Zellkulturüberstand nachgewiesen werden kann. Wie bereits beschrieben, führte eine Stimulation mit TGFβ1 zur Expression von FAPα. Diese ist abhängig von Smad-3 und konnte durch Zugabe des Inhibitors SB431542 blockiert werden. Auch Smad-2 scheint die FAPα-Expression zu beeinflussen. Ein Effekt von EGR-1, CTGF und TNFα auf die FAPα-Expression konnte hingegen nicht nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein ELISA zur Messung von humanem FAPα im Plasma erstmalig etabliert. In der Evaluation des ELISA wurden die Grenzwerte für die Detektion und Quantifizierung bestimmt, die Intra- und Intervariabilität des ELISAs berechnet und die Linearität der Wiederfindung von humanem rekombinantem FAPα bewertet, sowie die Stabilität von FAPα nach mehrfachen Einfrier-Auftau-Zyklen und nach der Lagerung bei verschiedenen Temperaturen evaluiert. Da hier nur kommerziell erwerbliche Materialien verwendet wurden, ist eine Anwendung durch Dritte leicht durchführbar. Es wurde weiterhin eine klinische Studie zur Messung der FAPα-Plasmaspiegel in 101 gesunden Blutspendern und 407 Patienten mit akutem Koronarsyndrom (ACS) sowie von 25 Patienten mit stabiler koronarer Herzerkrankung (KHK) durchgeführt. Hierbei konnten erstmals Referenzwerte für zirkulierendes FAPα im Plasma beschrieben werden. Die FAPα-Plasmaspiegel der gesunden Kontrollgruppe unterschieden sich nicht von denen der Patienten mit stabiler KHK. Bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom war die FAPα-Konzentration im Vergleich mit den FAPα-Plasmaspiegeln der Kontrollgruppe hingegen signifikant erniedrigt. Auch zeigte sich bei den Patienten mit FAPα-Spiegeln im kleinsten Quartil eine erhöhte Mortalität. Die biologische Funktion von FAPα bzw. dessen mögliche Pathophysiologie im Rahmen eines ACS sowie die mit niedrigen FAPα-Spiegeln assoziierte Mortalität sind noch unklar und bleiben Gegenstand der weiteren Forschung. / FAPα is a membrane protein with dipeptidyl-peptidase and type-I-collagenase activity involved in angiogenesis and tissue repair. A number of cells and tissues including human cardiac fibroblasts (HCF) after myocardial infarction express FAPα. Due to the recent discovery of a circulating form of FAPα, APCE, a possible association between the cell-bound form of FAPα and APCE was studied in HCF. Furthermore, the signaling pathways that lead to an induction of FAPα were analyzed. It could be demonstrated that HCF shed FAPα, which can be detected in the cell culture supernatant. Moreover, in accordance with earlier results, FAPα expression is induced by TGFβ1. This is dependent on Smad-3 and could be blocked by the inhibitor SB431542. Additionally, Smad-2, but not EGR-1, CTGF or TNFα are involved in FAPα expression. Within this work an ELISA for the quantification of FAPα in human plasma was established and the limits of detection and quantification, the intra- and interassay variability and the linearity of recovery of human FAPα were determined. Furthermore, the stability of FAPα after multiple thaw-freeze-cycles or different storage conditions was evaluated. Because of the exclusive use of commercially available products, others could easily repeat this ELISA. FAPα plasma concentrations in 101 healthy blood donors, 407 patients with acute coronary syndrome (ACS) and in 25 patients with stable coronary artery disease were quantified by ELISA. This is the first time reference values for FAPα plasma levels could be derived. There was no significant difference between healthy donors and patients with stable coronary artery disease. However, compared to the healthy control group, FAPα levels were significantly lower in patients with ACS. Importantly, ACS patients with FAPα levels in the lowest quartile showed an increased mortality. The biological function of FAPα and its possible pathophysiological role in ACS are still unclear and remain the object of future studies.

Fragestellung Die Prognose eines akuten Hirninfarktes bei Verschluss einer proximalen Hirnarterie ist trotz der intravenösen Thrombolyse mit rtPA ungünstig. Kann die kombinierte pharmaco-mechanische Rekanalisation von proximalen Gefäßverschlüssen bei akutem Hirninfarkt zu einer Verbesserung des klinischen Ergebnisses führen? Methoden Wir analysierten retrospektiv 66 konsekutiv aufgenommene Patienten (36m, 30w; mittleres Alter 61 Jahre (23-86 Jahre), die von 2010 bis 2012 kombiniert pharmako-mechanisch intra-arteriell behandelt wurden. 32 Patienten wiesen einen kombinierten ACI-/M1-Verschluss, 23 einen M1-Verschluss und 11 eine Basilaristhrombose auf. Mittlerer NIHSS lag bei 23. 57 Patienten erhielten eine kombinierte pharmaco-mechanische Therapie, 3 Patienten wurden lediglich pharmakologisch und 6 Patienten rein mechanisch rekanalisiert. Rekanalisierung bei 35 Patienten mit einem Stent-Retriever (32 Patienten mit pREset, 3 Patienten mit SOLITAIRE) erfolgt. Bei 46 Patienten wurde rtPA und bei 32 Patienten Tirofiban als Bridging Verfahren eingesetzt. Eine Stentanlage erfolgte in 28,78% der Fälle. Ergebnisse Die erzielten Rekanalisationsraten lagen bei 89,4% bei einer mittleren Dauer der Intervention von 96 Minuten (53,03% unter 90 Min.). Ein günstiges klinisches Ergebnis nach mRS (mRS 0-2) wurde bei 48% der Patienten erreicht. Die Rate an symptomatischen intrazerebralen Blutungen lag bei 4,55%. Die Mortalität war 19,7%. Die multivariate Regressionsanalyse ergab als modifizierbare Prediktoren für ein günstiges Outcome die Dauer bis zur Rekanalisation und die Gabe von rtPA. Schlussfolgerungen Die kombinierte endovaskuläre pharmako-mechanische Therapie kann die Mortalität und Morbidität von Schlaganfallpatienten mit Verschlüssen einer proximalen Hirnarterie reduzieren. / Background The prognosis of ischemic stroke due to occlusion of proximal intracranial arteries is poor, even with intravenous rt-PA thrombolysis. Can a combined pharmaco-mechanical thrombolysis lead to a better Outcome in this patients? Materials and methods We analysed 66 consecutive patients (36m, 30f; mean age 61, range 23 - 86 years), treated with a combined pharmaco-mechanical intra-arterial thrombolysis from 2010 to 2012. 32 patients presented with ICA and MCA tandem occlusions, 23 with occlusion of the main trunk of the MCA, and 11 of the BA. The mean NIH-Stroke-Scale (NIHSS) at admission was 23. 57 patients underwent combined pharmaco-mechanical thrombolisys, 3 patients were only pharmacological and 6 patients only mechanical recanalised. In 35 patients were Stent-Retriever-Systems utilized (32 patients pREset, 3 patients SOLITAIRE). A bridging therapie with rtPA was in 46 patients used and with tirofiban in 32 patients. Stenting were performed as well in 28,78%. Results The Rekanalizationrate was 89,4%. The mean duration of the intervention was 96 minutes (53,03% under 90 minutes). After rehabilitation had 48% of our patient a favorable outcome measured with the mRS (mRS 0-2).The procent of sICH in our patients was 4,55. The Mortality was 19.7%. The modifiable Predictors for a favorable Outcome detected with a multivariate logistic regression analysis were the time to recanalisation and the bridging therapy with rtPA. Conclusion The combined intra-arterial pharmaco-mechanical thrombolysis may reduce mortality and morbidity after occlusions of the proximal intracranial arteries in acute stroke patients.

The mold Aspergillus fumigatus causes life-threatening infections in immunocompromised patients. Over the past decade new findings in research have improved our understanding of A. fumigatus-host interactions. One of them was the detection of localized areas of tissue hypoxia in the lungs of mice infected with A. fumigatus. The transcription factor hypoxia-inducible factor 1α (HIF 1α) is known as the central regulator of cellular responses to hypoxia. Under normoxia, this constitutively expressed protein is degraded by oxygen-dependent mechanisms in most mammalian cell types. Interaction with pathogens can induce HIF 1α stabilization under normoxic conditions in innate immune cells. Bacterial infection models revealed that hypoxic microenvironments and signaling via HIF 1α modulate functions of host immune cells. Moreover, it was recently described that in murine phagocytes, HIF 1α expression is essential to overcome an A. fumigatus infection. However, the influence of hypoxia and the role of HIF 1α signaling for anti-A. fumigatus immunity is still poorly understood, especially regarding dendritic cells (DCs), which are important regulators of anti-fungal immunity. In this study, the functional relevance of hypoxia and HIF 1α signaling in the response of human DCs against A. fumigatus has been investigated. Hypoxia attenuated the pro-inflammatory response of DCs against A. fumigatus during the initial infection as shown by genome-wide microarray expression analyses and cytokine quantification. The up-regulation of maturation-associated molecules on DCs stimulated with A. fumigatus under hypoxia was reduced; however, these DCs possessed an enhanced capacity to stimulate T cells. This study thereby revealed divergent influence of hypoxia on anti-A. fumigatus DC functions that included both, inhibiting and enhancing effects. HIF-1α was stabilized in DCs following stimulation with A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This stabilization was partially dependent on Dectin-1, the major receptor for A. fumigatus on human DCs. Using siRNA-based HIF 1α silencing combined with gene expression microarrays, a modulatory effect of HIF-1α on the anti-fungal immune response of human DCs was identified. Specifically, the transcriptomes of HIF-1α silenced DCs indicated that HIF-1α enhanced DC metabolism and cytokine release in response to A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This was confirmed by further down-stream analyses that included quantification of glycolytic activity and cytokine profiling of DCs. By that, this study demonstrated functional relevance of HIF 1α expression in DCs responding to A. fumigatus. The data give novel insight into the cellular functions of HIF 1α in human DCs that include regulation of the anti-fungal immune response under normoxia and hypoxia. The comprehensive transcriptome datasets in combination with the down-stream protein analyses from this study will promote further investigations to further characterize the complex interplay between hypoxia, activation of Dectin-1 and HIF-1α signaling in host responses against A. fumigatus. / Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus verursacht lebensbedrohliche Infektionen in immunsupprimierten Patienten. Im letzten Jahrzehnt haben neue Forschungsergebnisse unser Verständnis der Interaktion von A. fumigatus mit seinem Wirt verbessert. Dazu zählt die Beschreibung von lokalisierten Arealen der Hypoxie im Lungengewebe von Mäusen die mit A. fumigatus infiziert wurden. Der Transkriptionsfaktor Hypoxie-induzierbarer Faktor 1α (HIF 1α) ist schon lange als der zentrale Regulator der zellulären Antwort gegenüber Hypoxie bekannt. Unter Normoxie wird dieses konstitutiv exprimierte Protein in den meisten Körperzellen durch sauerstoffabhängige Prozesse abgebaut. In angeborenen Immunzellen kann die Interaktion mit Pathogenen zu einer Stabilisierung von HIF 1α unter normoxischen Bedingungen führen. Bakterielle Infektionsmodelle haben gezeigt, dass hypoxische Mikromilieus und der HIF 1α Signalweg die Funktion von Immunzellen des Wirtes beeinflussen können. Zudem konnte kürzlich nachgewiesen werden, dass die Expression von HIF 1α in murinen Phagozyten während einer Infektion mit A. fumigtus essentiell für eine effektive Bekämpfung des Pilzes ist. Der Einfluss der Hypoxie und die Rolle von HIF 1α für die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort sind jedoch immer noch unzureichend charakterisiert. Das trifft besonders auf die für die Regulation der anti-fungalen Immunantwort wichtigen dendritischen Zellen (DCs) zu. In dieser Studie wurde die funktionale Bedeutung der Hypoxie und des HIF 1α Signalweges für die Antwort humaner DCs gegenüber A. fumigatus untersucht. Hypoxie hatte einen abschwächenden Effekt auf die initiale pro-inflammatorische Antwort von DCs gegen A. fumigatus. Dies konnte durch genomweite Microarray Expressionsanalysen sowie Zytokinbestimmungen gezeigt werden. Die Hochregulation von Markern, die mit einer Maturierung von mit A. fumigatus-stimulierten DCs assoziiert sind, war unter Hypoxie reduziert. Jedoch zeigten diese DCs eine erhöhte Fähigkeit zur Stimulation von T Zellen. Damit wurden in dieser Studie divergente Effekte der Hypoxie auf die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort humaner DCs aufgedeckt. Dies beinhaltete sowohl einen inhibierenden als auch einen verstärkenden Einfluss in Abhängigkeit der untersuchten DC Funktion. HIF 1α wurde in DCs nach Stimulation mit A. fumigatus unter normoxischen als auch hypoxischen Bedingungen stabilisiert. Diese Stabilisierung war teilweise abhängig von Dectin-1, dem wichtigsten Rezeptor für A. fumigatus auf humanen DCs. Durch eine Kombination aus RNAi-vermittelter Herunterregulation von HIF 1α und Genexpressions-Microarrays wurde ein modulierender Effekt von HIF 1α auf die anti-fungale Immunantwort humaner DCs identifiziert. Die Transkriptomanalyse von HIF 1α herunterregulierten DCs deutete darauf hin, dass HIF 1α den Metabolismus und die Zytokinfreisetzung in DCs während der Antwort auf A. fumigatus unter normoxischen als auch hypoxischen Bedingungen verstärkt. Dieser Befund wurde durch weiterführende Analysen bestätigt, die eine Quantifizierung der glykolytischen Aktivität sowie die Erstellung eines Zytokinprofils der DCs beinhalteten. Damit konnte in dieser Studie eine funktionale Relevanz der Expression von HIF 1α in DCs für die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort aufgedeckt werden. Diese Daten geben einen neuen Einblick in die zellulären Funktionen von HIF 1α in humanen DCs, die eine Regulierung der anti-fungalen Immunantwort beinhalten. Die umfassenden Transkriptom-Datensätze dieser Studie, die durch Proteinanalysen funktional ergänzt wurden, bilden die Grundlage für weiterführende Untersuchungen. Damit wird es möglich sein, das komplexe Zusammenspiel aus Hypoxie, Aktivierung von Dectin-1 und Signalübertragung über HIF 1α in der Immunantwort gegen A. fumigatus über die Ergebnisse dieser Studie hinaus noch besser zu charakterisieren.

Die Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung ist eine der häufigsten psychiatrischen Erkrankung des Kindesalters, die eine hohe Heritabilität aufweist und häufig bis ins Erwachsenenalter persistiert und lebenslang zu sozialen, gesundheitlichen und ökonomischen Problemen führt. Die ADHS tritt bei vielen Patienten in Kombina-tion mit anderen psychiatrischen und nicht-psychiatrischen Erkrankungen auf. In den letzten Jahren rückte zunehmend die häufig zur ADHS komorbid auftretende Adipositas in den Fokus der Forschung. Auf der Suche nach copy number variations in Zusammenhang mit ADHS, wurde eine Duplikation auf Chromosom 7p15 – dem Genlocus des NPY – entdeckt. NPY, ist ein endogenes orexigenes Peptid, welches physiologischerweise die Nahrungsaufnahme stimuliert und neben zahlreichen Effekten, wie Blutdruck- und Knochenregulation, auch in Zusammenhang mit neuropsychiatrischen Erkrankungen gebracht werden konnte. Diese Duplikation auf einem Genort, dessen Produkt für die Regulation von Energiehaushalt und Körpergewicht zuständig ist, bildete die Grundlage, eine Assoziationsuntersuchung zu NPY-Genvarianten und dem Körpergewicht bei Kindern durchzuführen. Untersucht wurden bei 269 an ADHS erkrankten Kindern und 142 gesunden Kontrollkindern die Assoziation zwischen NPY-Genvarianten (rs16147, rs16139, rs5574, rs16124) und ADHS, sowie die Assoziation zwischen NPY-Genvarianten und BMI-Perzentilen bei ADHS. Es ergab sich keine signifikante Assoziation bezüglich der aufgestellten Hypothesen. / The attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is one of the most frequent psychiatric disorders in children. It is highly heritable, often persists until adulthood and causes social, economic and health problems. While psychiatric comorbidities of ADHD have been extensively explored, in the last decade mounting evidence pointed to a possible association between ADHD and obesity. In search of copy number variations related to ADHD and this new comorbidity, a duplication on chromosome 7p15 – the gene of Neuropeptide Y (NPY) - has been identified. NPY is an orexigenic peptide, which stimulates food intake and it has also been implicated in other psychiatric diseases. Therefor we performed an association study in a case contol study design including 269 children with ADHD and 142 healthy controls. The objectiv of our investigation was to study the association between four single nucleotid polymorphisms of the NPY- gene (rs16147, rs16139, rs5574, rs16124) and ADHD, and the association between the NPY-polymorphisms and the bmi-percentiles in children with ADHD. Results: No association between the polymorphisms and ADHD in children was found. No association between bmi-percentiles and the polymorphisms was found in children with ADHD.

Das Opc-Protein ist ein Außenmembranprotein von Meningokokken, das über extrazelluläre Matrixproteine mit Integrinen der Wirtszelle interagiert. Opc ist in Menschen immunogen und induziert bakterizide Antikörper. Das Opc-Protein wurde daher als aussichtsreicher Impfstoff-Kandidat angesehen, da es außerdem relativ gut konserviert ist. Allerdings wird das Opc-Protein nicht von allen Meningokokkenstämmen exprimiert. Einerseits fehlt das opc-Gen in einigen klonalen Komplexen (z.B. ST-8, ST-11, ST-53), andererseits ist die Opc-Expression nicht konstitutiv wegen einer phasenvariablen Transkription, die auf einem Poly-Cytidin-Bereich im Promotor des opc-Gens beruht. In dieser Arbeit wurde die Präsenz des opc-Gens und die Opc-Expression in zwei großen Sammlungen deutscher Meningokokkenisolate von invasiven Erkrankungen (n=1141) und gesunden Trägern (n=792) untersucht. Das opc-Gen war bei 71% der invasiven und 77% der Trägerstämme nachweisbar. Der größte Teil der opc-Gen negativen Stämme gehörte zu den klonalen Komplexen ST-8, ST-11, ST-213, ST-231, ST-334 und ST-53. Der Anteil opc-positiver Stämme, die Opc in vitro exprimieren, war bei den invasiven Stämmen kleiner als bei den Trägerstämmen (13% vs. 29%, p<0,001, Chi-square-Test). Der größere Anteil Opc-exprimierender Trägerstämme ist u.a. am ehesten mit der Überrepräsentation von wenig pathogenen klonalen Komplexen (ST-23, ST-35, ST-198) mit einer hohen Opc-Expressionsrate zu erklären. 24 von den 176 invasiven Stämmen mit einer Anzahl von 11 - 14 Cs in der Promotor-Region, die die Opc-Expression begünstigt, zeigten weder im ELISA noch im Westernblot eine Opc-Expression. Bei 14 dieser 24 Stämme wurde als Ursache ein phasenvariabler, intragenischer Poly-Adenin-Bereich identifiziert, der zu einer Leserasterverschiebung führte. Die Vermutung mehrerer Autoren, dass die Opc-Expression mit dem klinischen Bild der Meningitis verknüpft ist, konnte mit der hier genutzten großen Stammsammlung nicht bestätigt werden. Invasive Stämme, die das Opc-Protein exprimierten, wurden genauso häufig von Patienten mit dem klinischen Bild der Meningitis isoliert wie Stämme, die das Opc-Protein nicht exprimierten (46% vs. 47%, Chi-square-Test: p<0,9). Allerdings gibt es eine starke Assoziation der Gegenwart des opc-Gens mit dem klinischen Merkmal Meningitis. Dieser Befund gibt Anlass zu der Hypothese, dass in vitro und in vivo Expression von Opc sich unterscheiden. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass das Opc-Protein nur in 19,8% aller Isolate (invasive und Trägerstämme zusammengenommen) exprimiert wurde. Es zeigte sich eine Tendenz zu häufigerer Opc-Expression in apathogenen Trägerisolaten. Das Vorhandensein des opc-Gens, nicht aber die in vitro Expression konnten mit dem klinischen Merkmal Meningitis assoziiert werden. Zusätzlich wurde ein weiterer Mechanismus der intragenischen Phasenvariation beschrieben. / Presence of opc was associated with meningitis, mostly because ST-11/ST-8 cc meningococci with low meningitis rates were consistently opc negative. On the other hand, lack of opc did not exclude meningitis. Opc was expressed in only 13% of all invasive isolates. In vitro Opc expression was not associated with meningitis. Limitation: Definite conclusion about expression in vivo is not possible with cultured isolates. Evidence for intragenic opc phase-variation was provided.