Als Ansatzpunkte für Therapien nach neuropathologischen Ereignissen wie einem Schädel-Hirn-Trauma (SHT) werden zunehmend Gliazellen, unter ihnen die Astrozyten, die in einer engen funktionellen Beziehung zu Neuronen stehen, betrachtet. Sie können bei einer Schädigung des zentralen Nervensystems (ZNS) abhängig von Art und Ausmaß der Schädigung mit zellulärer Aktivierung, der Astrogliose, reagieren. Es wurde gezeigt, dass nach traumatischer Schädigung im Gehirn Adenosin-5‘-triphosphat (ATP) in erhöhten Konzentrationen freigesetzt wird und im extrazellulären Raum als Ligand an Purinrezeptoren bindet. Nach traumatischer Schädigung konnte im ZNS von Ratten und Menschen nachgewiesen werden, dass unter anderem der P2Y1-Rezeptor (P2Y1R) verstärkt exprimiert wird. Ziel dieser Arbeit war es, die mögliche Beteiligung des P2Y1R sowohl an der Astrogliose als auch an der Apoptose im Mausgehirn nach einem SHT zu untersuchen, um das Verständnis für die Abläufe nach einer solchen Verletzung zu verbessen und mögliche neue Ansatzpunkte für die pharmakologische Therapie der Schäden eines SHT in den Fokus zu stellen. Als Modell diente dabei eine Stichkanalverletzung mit gleichzeitiger intrazerebraler Applikation von P2Y1R Liganden in Wildtyp (WT) und P2Y1R-defizienten knockout (KO) Mäusen. Mittels immunhistochemischer Methoden wurden die astrogliotischen und apoptotischen Prozesse nach traumatischer Schädigung quantifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Stimulation von P2Y1R durch Agonisten (ADPβS, MRS2365) die SHT-induzierte Antwort von Astrozyten sowie apoptotische Prozesse verstärkt. Im Gegensatz dazu wird dieser Effekt unter dem Einfluss von Antagonisten (PPADS, MRS2500) unterdrückt. Diese Befunde sprechen dafür, dass die Aktivierung des P2Y1R maßgeblich an der reaktiven Astrogliose und an der Apoptose nach einem SHT beteiligt ist. Die funktionellen Konsequenzen der Stimulation dieser Rezeptoren im Hinblick auf pharmakologische Therapiestrategien nach einem SHT werden kritisch diskutiert.

Das Mammakarzinom ist weltweit die häufigste krebsbedingte Todesursache bei Frauen. Fortschritte in der Therapie ermöglichen zwar eine Verlängerung der Lebens- dauer, jedoch kommt es dadurch vermehrt zur Bildung von Metastasen im zentralen Nervensystem (ZNS). Die Diagnostik und Behandlung von ZNS-Metastasen sind be- grenzt und die Lebensqualität sowie Lebensdauer der Betroffenen nimmt bei zerebraler Metastasierung rapide ab. Ziel aktueller Forschungsprojekte ist daher, Biomarker zu identifizieren, die Hinweise auf eine Brustkrebserkrankung oder Metastasierung liefern. So soll eine kostengünstige, risikoarme und minimalinvasive Methode etabliert werden, die zuverlässige Daten über die Prognose und dementsprechende Therapien erbringt. Diese Arbeit hatte daher die Absicht, mithilfe von qPCR Expressionsprofile von miRNAs aus Serumproben von Brustkrebspatientinnen zu erstellen und deren Funktion als prog- nostische Biomarker für eine Metastasierung ins ZNS zu erweisen. Anhand von Metas- tasierung und Rezeptorstatus wurden die Proben in Untergruppen eingeteilt und statis- tisch mit einer gesunden Kontrollgruppe verglichen. Insgesamt zeigte sich bei 26 miRNAs eine signifikante Dysregulation der Expression bei mindestens einer der Untergruppen. Insbesondere bei ZNS-Metastasen war das Expres- sionsmuster bei miRNA-122-5p, miRNA-296-5p, miRNA-490-3p und miRNA-576-3p sig- nifikant erhöht, während die Expression von miRNA-130a-3p, miRNA-148b-3p und miRNA-326 signifikant reduziert war. Basierend auf den Übereinstimmungen unserer Er- gebnisse mit den Daten bisheriger Forschungsprojekten wiesen vier miRNAs eine po- tenzielle Funktion als Biomarker für Metastasen auf: miRNA-122-5p, miRNA-490-3p und miRNA-130a-3p, miRNA-326. Bei ZNS-Metastasen zeigten besonders miRNA-122-5p und miRNA-490-3p statistisch relevante Veränderungen. Um den Einfluss von miRNAs auf den gesamten Körper darzustellen, wurde mithilfe ver- schiedener Datenbanken nach entsprechenden Zielgenen und Signalwegen für die 26 identifizierten miRNAs recherchiert. Neben dem Einfluss auf Stoffwechselwege und Er- krankungen, zeigte sich bei acht Targets ein Zusammenhang mit der Entstehung von Krebs. Ergänzend zur Identifikation von miRNA-Expressionsprofilen wurden Zellkulturversuche mit zerebralen Endothel- (cerebEND) und Brustkrebszellen (4T1) durchgeführt. Verwendet wurden zwei cerebEND- und eine 4T1-Zellreihe von Mäusen, von denen eine ce- rebEND-Kultur zuvor in der Arbeitsgruppe Burek mit einem miRNA-210-Vektor trans- fiziert wurde. Studien belegen den Einfluss von miRNA-210 auf den mitochondrialen Stoffwechsel, Angiogenese, Reaktionen auf DNA-Schäden, Apoptose und Zellüberleben sowie auf die Proteine BRCA1, PARP1 und E-Cadherin und schreiben ihr damit eine Funktion in der Krebsentstehung und Metastasierung zu. Zur Bestimmung der Proliferation und Aktivität der transfizierten cerebEND-210-Zellen im Verhältnis zur unbehandelten Kontrolle, wurden BrdU-Proliferationsassays und MTT- Assays mit verschiedenen Zellzahlen durchgeführt. Bei der Untersuchung der Prolifera- tion zeigte sich in beiden Versuchen eine erhöhte Aktivität der cerebEND-210-Zellen, da miRNA-210 vermutlich auch hier das Zellüberleben gesichert hat. Zudem wurde die An- heftung der Brustkrebszellen an den zerebralen Endothelzellen im Adhäsionsversuchs überprüft. Hierbei wurde eine Abnahme der Adhäsion der cerebEND-210-Zellen beo- bachtet. Vermutet wird eine Veränderung des Phänotyps der Rezeptorbindungen der cerebEND-210-Zellen. Die Ergebnisse der Zellkulturversuche dienen als Grundlage für weitere Experimente. / Breast cancer is the most common cause of cancer-related death in women worldwide. Although advances in therapy allow for increased longevity, this results in increased metastasis to the central nervous system (CNS). Diagnosis and treatment of CNS metastases are limited and the quality of life and lifespan of those affected decreases rapidly with cerebral metastasis. Therefore, the goal of current research projects is to identify biomarkers that provide evidence of breast cancer disease or metastasis. Thus, a low-cost, low-risk, and minimally invasive method should be established that yields reliable data on prognosis and corresponding therapies. Therefore, this work aimed to use qPCR to establish expression profiles of miRNAs from serum samples of breast cancer patients and prove their function as prognostic biomarkers for metastasis to the CNS. Based on metastasis and receptor status, samples were divided into subgroups and statistically compared with a healthy control group. Overall, 26 miRNAs showed significant dysregulation of expression in at least one of the subgroups. Specifically, in CNS metastases, the expression pattern of miRNA-122-5p, miRNA-296-5p, miRNA-490-3p and miRNA-576-3p was significantly increased, while the expression of miRNA-130a-3p, miRNA-148b-3p and miRNA-326 was significantly decreased. Based on the agreements of our results with the data of previous research projects, four miRNAs showed potential function as biomarkers of metastasis: miRNA-122-5p, miRNA-490-3p and miRNA-130a-3p, miRNA-326. In CNS metastases, miRNA-122-5p and miRNA-490-3p in particular showed statistically relevant changes. To demonstrate the influence of miRNAs on the whole body, we searched for corresponding target genes and signaling pathways for the 26 identified miRNAs using various databases. In addition to their influence on metabolic pathways and diseases, eight targets were found to be associated with the development of cancer. Complementary to the identification of miRNA expression profiles, cell culture experiments were performed with cerebral endothelial (cerebEND) and breast cancer (4T1) cells. Two cerebEND and one 4T1 cell lines from mice were used, one cerebEND culture of which was previously transfected with a miRNA-210 vector in the Burek group. Studies demonstrate the influence of miRNA-210 on mitochondrial metabolism, angiogenesis, DNA damage responses, apoptosis and cell survival, as well as on BRCA1, PARP1 and E-cadherin proteins, thus attributing it a function in carcinogenesis and metastasis. To determine the proliferation and activity of the transfected cerebEND-210 cells relative to the untreated control, BrdU proliferation assays and MTT assays were performed with different cell numbers. Proliferation assays showed increased activity of cerebEND-210 cells in both experiments, as miRNA-210 presumably ensured cell survival in this case as well. In addition, the attachment of breast cancer cells to cerebral endothelial cells was examined in the adhesion assay. Here, a decrease in adhesion of cerebEND-210 cells was observed. A change in the phenotype of receptor binding of cerebEND-210 cells is suspected. The results of the cell culture experiments serve as a basis for further experiments.

Das zeitgleiche Auftreten eines ischämischen Schlaganfalls sowie eines Takotsubo-Syndroms (TTS) scheint eine relevante, bisher nicht ausreichend verstandene klinische Konstellation zu sein. Die Pathologien können als über die Hirn-Herz-Achse gekoppelt verstanden werden, in die die Blut-Hirn-Schranke (BHS) als funktionale Komponente integriert ist. Das klinisch-neurologische Outcome dieses Patient:innen-Kollektivs scheint signifikant schlechter zu sein als nach solitärem ischämischen Insult. Es wurde hypothetisiert, dass die BHS in besonderem Maße kompromittiert sein könnte. Das vorwiegend weibliche, postmenopausale Patient:innenkollektiv präsentierte laborchemisch elevierte Katecholaminspiegel sowie Entzündungsparameter. Diese Konditionen wurden unter Sauerstoff-Glucose-Entzug (OGD) in vitro simuliert und resultierende Alterationen eines etablierten BHS-Modells aus murinen cEND-Zellen der cerebralen Mikrozirkulation untersucht. Die Evaluation der BHS-Integrität erfolgte anhand von spezifischen Junktionsproteinen sowie Integrinuntereinheiten. Alle Versuche wurden parallel unter Östrogen-Applikation (E2) durchgeführt, um die mögliche BHS-Protektion durch das weibliche Sexualhormon zu untersuchen. Die getrennte Applikation von Katecholaminen (KAT) sowie Entzündungsmediatoren (INF) führte gegenüber der simultanen Applikation zu einem geringeren BHS-Schaden. Dieser erschien zeitgebunden, wobei sich das Ausmaß gewissermaßen proportional zur Einwirkdauer verhielt. Auswirkungen von OGD sowie einer Reoxygenierung, im Sinne einer simulierten Reperfusion, potenzierten sich mit den Effekten von KAT/INF. Überwiegend kompromittierten OGD und KAT/INF die BHS-Integrität, wobei nach Reoxygenierung eine „Erholung“ oder ein „Reperfusionsschaden“ vorlag. Eine Protektion durch E2 war morphologisch nachweisbar, speziell gegenüber OGD, KAT/INF sowie einem „Reperfusionsschaden“. Auf Ebene der Gen- sowie Proteinexpression konnte dies nicht gezeigt werden. Die Homöostase des ZNS würde in vivo beeinträchtigt, Katecholamine sowie Entzündungsmediatoren könnten ungehindert das bereits durch die Ischämie geschädigte neuronale Gewebe erreichen. Insgesamt trägt diese Arbeit zu einem Verständnis der molekularen BHS-Veränderungen im Kontext des zeitgleichen Auftretens von TTS und einem ischämischem Insult bei. Es wurde eine experimentelle Grundlage geschaffen, um zukünftig pathogenetische Hintergründe weiter erforschen zu können. Darauf aufbauend könnten, nach weiterer in vitro- sowie in vivo-Forschung, klinische Therapiekonzepte optimiert werden. / The simultaneous occurrence of ischemic stroke and Takotsubo syndrome (TTS) seems to be a relevant clinical constellation that is not yet sufficiently understood. The pathologies can be understood as being linked via the brain-heart axis, into which the blood-brain barrier (BBB) is integrated as a functional component. The clinical and neurological outcome of these patients appears to be significantly worse than after a solitary ischemic insult. It has been hypothesized that the BBB may be compromised. The predominantly female, postmenopausal patients presented elevated catecholamine levels and inflammatory markers. These conditions were simulated in vitro under oxygen-glucose deprivation (OGD) condition. Resulting alterations were examined by using an established BBB model: cEND cells of the murine cerebral microcirculation. The BBB integrity was evaluated by investigating specific junction proteins and integrin subunits. All experiments were conducted parallel with estrogen application (E2) in order to investigate a possible BBB protection by the female sexhormone. The separate application of catecholamines (CAT) or inflammatory mediators (INF) led to less BBB damage compared to simultaneous application. This appeared to be time-bound being proportional to the duration of exposure. The effects of OGD and reoxygenation, in the sense of simulated reperfusion therapy, were potentiated by the effects of CAT/INF. Predominantly, OGD and KAT/INF compromised BBB integrity. “Recovery” or “reperfusion injury” occurred after reoxygenation. Protection by E2 was morphologically detectable, especially against OGD, CAT/INF and “reperfusion injury”. This could not be shown at the level of gene or protein expression, respectively. The homeostasis of the CNS would be impaired in vivo, catecholamines and inflammatory mediators would be able to reach the neuronal tissue that had already been damaged by ischemia. Overall, this work contributes to an understanding of the molecular changes in the BBB in the context of the simultaneous occurrence of TTS and ischemia. An experimental basis was created to enable further research into pathogenetic background. Based on this, clinical therapies could be optimized after further in vitro and in vivo research.

Ces travaux consistent en l’étude expérimentale et numérique des performances énergétiques d’un prototype de micro-cogénération solaire. L’installation, située sur le campus de l’Université de la Rochelle, fonctionne grâce au couplage d’un champ de capteur solaire cylindro-parabolique de 46,5 m² avec un moteur à vapeur à piston non lubrifié fonctionnant selon le cycle thermodynamique de Hirn. Le système de suivi solaire s’effectue selon deux axes et l’eau est directement évaporée au sein de l’absorbeur des capteurs cylindro-paraboliques. La génération d’électricité est assurée par une génératrice et la récupération des chaleurs fatales doit permettre d’assurer les besoins en chauffage et eau chaude sanitaire d’un bâtiment. La première partie de ces travaux présente les essais réalisés. L’objectif est de réaliser des essais complémentaires pour caractériser le concentrateur solaire, d’étudier les conditions de surchauffe de la vapeur, ainsi que le fonctionnement de l’installation complète en hiver. Ce travail a permis le développement de modèles pour le capteur cylindro-paraboliques, les essais en régime surchauffé ont montré la nécessité d’un appoint pour le fonctionnement d’une telle installation tandis que les essais avec moteur présentent des productions compatibles avec les consommations en électricité et chaleur d’un bâtiment résidentiel. La seconde partie concerne la modélisation des éléments constituant le micro-cogénérateur ainsi que l’intégration de cette installation au bâtiment à l’aide d’un logiciel de simulation thermique dynamique (TRNSYS©). Cette étude propose deux options d’intégration selon le positionnement de l’appoint de chaleur. Pour les deux configurations, des bilans hebdomadaires et annuels sont présentés permettant de discuter les avantages/inconvénients de chaque disposition. Il apparaît que le positionnement de l’appoint sur le circuit primaire permet de piloter la production électrique. L’ajout de l’appoint sur la distribution semble plus facilement réalisable mais empêche le contrôle de la production électrique. / This work consists of the experimental and numerical study of the energy performance of a prototype of solar micro-cogeneration. The facility, located on the campus of the University of La Rochelle, operates by coupling a 46.5 m² parabolic trough solar collector field with an oil-free piston steam engine operating according to the Hirn thermodynamic cycle. The solar tracking system is carried out in two axes and the water is evaporated directly into the absorber of the parabolic trough collectors. Electricity generation is provided by a generator and the recovery of fatal heat must make it possible to meet the heating and domestic hot water needs of a building. The first part of this work presents the tests performed. The objective is to carry out additional tests to characterize the solar concentrator, to study the conditions of steam overheating, as well as the operation of the complete installation in winter. This work has allowed the development of models for the parabolic trough sensor, the tests in overheated mode have shown the need for an extra charge for the operation of such an installation while the tests with motor present productions compatible with the electricity and heat consumption of a residential building. The second part concerns the modelling of the elements constituting the micro-cogenerator as well as the integration of this installation into the building using dynamic thermal simulation software (TRNSYS©). This study proposes two integration options depending on the positioning of the auxiliary heater. For both configurations, weekly and annual reviews are presented to discuss the advantages/disadvantages of each provision. It appears that the positioning of the auxiliary on the primary circuit makes it possible to control the electrical production. The addition of back-up boiler on the distribution seems more easily achievable but prevents the control of power generation.

Seit Veröffentlichung der Studien von G. Van den Berghe et al. im Jahre 2001 galt es die strikte Blutzuckereinstellung in normoglykämische Bereiche bei Schwerverletzten anzustreben. Die intensivierte Insulintherapie wurde daraufhin von verschiedensten Fachgesellschaften in Leitlinien und Therapieregimen integriert, so auch auf der neurochirurgischen ITS der Universitätsklinik Leipzig. Kurze Zeit später erschienen große multizentrische Studien, die den Benefit der intensivierten Insulintherapie in Frage stellten und sogar von einer signifikant höheren Letalität bei strikt normoglykäm eingestellten Patienten berichteten. Daher wird in dieser Studie die zwiespältige aktuelle Datenlage zum Anlass genommen, die Beziehungen zwischen Blutzuckereinstellung und ITS-Regime sowie die Auswirkungen hyperglykämischer Stoffwechselsituationen und mögliche Bedeutung des Blutglukosespiegels respektive der intensivierten Insulintherapie speziell für Patienten mit isoliertem mittelschwerem und schwerem Schädel-Hirn-Trauma zu evaluieren. Mit Hilfe der Integration wird erstmalig ein Verfahren zur Blutglukosedarstellung verwendet, dass durch die Flächenberechnung (Area under the Curve (AUC-BG)) ein Abbild von Höhe und Dauer der Hyperglykämie schafft. Es konnte gezeigt werden, dass die Blutzuckereinstellung mit dem klinischen Verlauf, krankheitsspezifischen Therapiekonzepten, Komplikationen und dem Outcome der Patienten korreliert und positiv Einfluss nimmt. Von besonderem Interesse war die Auswirkung auf den Hirndruck und die Notwendigkeit von Dekompressionskraniektomien, als auch auf Infektionsereignisse, die kontrollierte Beatmung, Ernährungsform und das Outcome. Nach Einführung der intensivierten Insulintherapie wurde ein Vergleich mit konventionell therapierten Patienten herbeigeführt. Es wurden vergleichende Analysen zwischen der retrospektiven (n = 65, konventionelle Insulintherapie, Blutzucker < 10,0 mmol/l [< 180 mg/dl]) und prospektiven Gruppe (n = 65, intensivierte Insulintherapie, Blutzucker 4,4 – 6,1 mmol/l [80 – 110 mg/dl]) bezüglich Blutzuckerfläche, Intensivverlauf und Outcome durchgeführt. Nach 1:1-Matching hinsichtlich Alter und Geschlechterzugehörigkeit waren die beiden Therapiegruppen homogen und es zeigten sich keine Unterschiede bezüglich der Aufnahmecharakteristik. Schädelhirntraumatisierte Patienten profitierten von einer intensivierten Insulintherapie im Vergleich zur Kontrollgruppe, auch wenn es nicht gelang, den Blutzuckerspiegel entsprechend der initiierten Therapierichtlinie signifikant hin zur Normoglykämie zu senken. Die positiven Effekte zeigten sich deutlich in Bezug auf die Infektionsrate und Ernährungsform. Die intensivierte Insulintherapie senkte den Hirndruck und die Rate risikobehafteter Dekompressionskraniektomien mit einem deutlicheren Trend zu besseren Outcomemesswerten. Vor allem Patienten mit einem besseren initialem GCS und Nicht-Diabetiker scheinen von einer guten Blutzuckereinstellung zu profitieren. Hypoglykämien (Blutzucker ≤ 3 mmol/l) traten entgegen der Vermutung dabei nicht gehäuft auf und stellten somit kein Gegenargument einer derartigen Therapie dar. Die Senkung des Blutzuckers in einen moderaten, therapeutischen Bereich sollte das Mindestziel in der Gesamttherapie von Patienten mit einem mittelschweren und schweren Schädel-Hirn-Trauma sein, wobei ein Konsens über den optimal therapeutischen Blutzuckerzielbereich bisher noch nicht gefunden wurde und somit weitere Untersuchungen gerechtfertigt sind.

Schädel-Hirn-Traumata sind die häufigste Ursache von Tod und Behinderung bei jungen Erwachsenen und oftmals ein Grund für Erwerbsunfähigkeit. Deshalb sind das Verständnis der zugrundeliegenden Pathomechanismen und die Entwicklung von Rehabilitationsstrategien von höchster Wichtigkeit. Einer der Hauptschädigungsmechanismen sind diffuse axonale Schädigungen. Diese treten insbesondere in frontalen Hirnregionen auf und führen entsprechend zu einer Beeinträchtigung exekutiver Funktionen und Veränderungen im Verhalten noch Jahre nach dem Ereignis. Unsere Studie mit Patienten im chronischen Stadium zielte auf eine genauere Charakterisierung frontaler Funktionen nach Schädel-Hirn-Trauma. In einem ersten behavioralen Experiment setzten wir zwei Paradigmen ein, die einerseits mit dem frontolateralen (Stroop-Interferenz-Aufgabe) und andererseits mit dem frontomedianen Kortex (Aufgabe zur Unterdrückung von Handlungsimitation) assoziiert sind (Schroeter et al., 2007). Die Patienten waren spezifisch in der Aufgabe zur Unterdrückung von Handlungsimitation als Hinweis auf eine Alteration des anterioren frontomedianen Kortex beeinträchtigt. Die Defizite waren hierbei eng mit Veränderungen des Verhaltens und der posttraumatischen Amnesie, die das Outcome nach Schädel-Hirn-Trauma vorhersagt, verbunden. In einem zweiten fMRT-Experiment überprüften wir die Hypothese einer frontomedianen Dysfunktion mittels eines Paradigmas, das spezifisch frontomediane Strukturen beansprucht. Hierbei wurden evaluative Urteile mit semantischen Gedächtnisinhalten kontrastiert („Angela Merkel ist eine gute Bundeskanzlerin“ vs. „Angela Merkel ist Bundeskanzlerin“). Die Ergebnisse bestätigen, dass Patienten nach Schädel-Hirn-Trauma durch persistierende frontomediane Beeinträchtigungen charakterisiert sind. Unsere Ergebnisse stimmen gut mit der Literatur überein, welche Defizite bei der „Theory of Mind“ und sozialen Kognition, die ebenfalls wesentlich mit dem frontomedianen Kortex verbunden sind, berichtet. Die Studie trägt zum Verständnis der Pathomechanismen nach Schädel-Hirn-Trauma bei. Frontomediane Alterationen scheinen wesentlich für die Langzeitfolgen verantwortlich zu sein. Deshalb sollten frontomediane Funktionen in der Diagnostik, insbesondere zur Einschätzung der Prognose, und der Rehabilitation eine stärkere Beachtung finden.

Background: Impaired homocysteine metabolism is associated with a number of vasculopathies including extracranial aneurysms. We analyzed the possible association of nine genetic variants of homocysteine metabolism with the occurrence of intracranial aneurysms. Methods: Caucasian patients (n = 255) treated at two German hospitals for intracranial aneurysms and local controls (n = 348) were genotyped for the following polymorphisms: methionine synthase (MTR) c.2756A→G, methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) c.677C→T, MTHFR c.1298A→C, cystathionine β-synthase (CBS) c.844_855ins68, CBS c.833T→C, dihydrofolate reductase (DHFR) c.594 + 59del19bp, glutathione S-transferase Ω-1 (GSTO1) c.428C→A, reduced folate carrier 1 (RFC1) c.80G→A and transcobalamin 2 (Tc2) c.776C→G. Results: The G-allele of the missense polymorphism Tc2 c.777C→G was found to be underrepresented in patients, suggesting that this variant may protect from the formation of cerebral aneurysms [odds ratio per two risk alleles (OR) 0.48; 95% confidence interval (CI) 0.30–0.77; p = 0.002]. We obtained borderline results for the G-allele of RFC1 c.80G→A (OR 1.64; 95% CI 1.01–2.65; p = 0.051) and the insertion allele of DHFR c.594 + 59del19bp (OR 1.61; 95% CI 1.00–2.60; p = 0.059), which were found to be overrepresented in patients. Conclusion: Polymorphisms of homocysteine metabolism are possible risk factors for the formation of intracranial aneurysms. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Im Lebensalter zunehmende Aggregationen im Gehirn wurden seit vielen Jahren beobachtet, haben jedoch erst in der letzten Zeit vermehrt das Interesse von Wissenschaftlern gewonnen, die den Grund dieser Akkumulationen aufklären möchten. Da das Gehirn über keine „klassischen“ Lymphgefäße verfügt, stellt sich die Frage, wie anfallende Abfallstoffe und Metaboliten entsorgt werden. Neben einigen Lymphgefäßen in der Dura mater scheint insbesondere ein paravaskuläres Kanalsystem den Metabolitenaustausch zwischen interstitieller Flüssigkeit und Liquor und somit einen Abtransport entlang der Hirn- und Spinalnerven zu ermöglichen. Iliff et al. (2012) bezeichneten das zwischen der Glia limitans und der Gefäßwand der zerebralen Gefäße befindliche Kanalsystem als „glymphatisches System“, da es die Funktionen des peripheren Lymphsystems übernimmt. Um den Metabolitenaustausch innerhalb des Kanalsystems sowie mit dem Liquorsystem zu ermöglichen, werden verschiedene antreibende Kräfte diskutiert. Hierzu zählen neben Diffusion und Massenfluss vor allem die Atmung und weitergeleitete systolische Gefäßpulsationen. Letztere könnten über degenerative Gefäßveränderungen zu einer Beeinträchtigung der paravaskulären Flüssigkeitsbewegung führen, was wiederum den Abtransport von Metaboliten beeinträchtigen und deren verstärkte Akkumulation verursachen würde. Eines dieser „Abfallprodukte“ ist Aβ, welches sich u.a. bei der Alzheimer-Demenz anreichert. Zu den degenerativen Gefäßwandveränderungen zählen auch Mikro-angiopathien, welche sich klinisch durch eine Vielzahl an neurologischen Pathologien manifestieren können. Um ein besseres Verständnis der kausalen Zusammenhänge zwischen Aggregationen, (Mikro-)Angiopathien und dem Metaboliten(ab)transport im Gehirn zu gewinnen war es unser Ziel, den Einfluss der Vitalfunktionen zu visualisieren. Hierzu verglichen wir die Tracerausbreitung nach intraparenchymaler Applikation in lebenden versus toten Rattenhirnen. Die Gehirne wurden 30 min und 90 min nach Injektion des fluoreszierenden Tracers Fluoro-Emerald entnommen und im Verlauf dreidimensional rekonstruiert. Darüber hinaus wurden einzelne Gewebeschnitte immunhistochemisch gefärbt. Zudem untersuchten wir die zervikalen sowie inguinalen Lymphknoten der Tiere hinsichtlich einer Traceraufnahme. Nach unserem Wissensstand erfolgte in dieser Arbeit erstmalig der Vergleich zwischen den Vorgängen in toten und lebendigen Versuchstieren. Die erhobenen Daten zeigen eine signifikant höhere Tracerverteilung im Gehirn in lebenden Tieren im Vergleich zum Gehirn toter Tiere. Dies spricht für eine wichtige Rolle der Vitalfunktionen bei diesem Vorgang. In der „lebenden“ Gruppe erfolgte der Transport entlang des Gefäßbaums und von Fasertrakten bis zur kontralateralen Hemisphäre. In der „toten“ Gruppe hingegen breitet sich der Tracer entlang der Ventrikel sowie der hippocampalen Fasertrakte aus (Abb. 2). In den immunhistochemisch untersuchten Schnitten zeigte sich in den lebenden Tieren eine Tracerakkumulation in der inneren und äußeren Basalmembran sowie entlang von Kapillaren, zum Teil auch um weit entfernt gelegene Gefäße herum. Bis auf die Region direkt um die Einstichstelle, wo es zu Parenchymverletzungen kam, breitete sich der Tracer nicht im Parenchym aus. In der „toten“ Gruppe hingegen verblieb der Tracer vor allem nahe der Injektionsstelle im Parenchym und breitete sich entlang des nächstgelegenen Ventrikels aus. Teilweise erreichte er die externe Seite der Gefäßwand. In der Lymphknotenuntersuchung von lebenden und toten Tieren zu beiden o.g. Zeitpunkten ließ sich der Tracer 90 min nach Injektion in den ipsilateralen tiefen zervikalen sowie superfiziellen zervikalen Lymphknoten in Zellen am marginalen und intermediären Sinus nur in lebenden Tieren nachweisen. Dies unterstützt die bereits zuvor erfolgte Beobachtung, dass intraventrikulär applizierte Tracer in zervikale Lymphknoten drainieren.:Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 2 1.1. Bedeutung 2 1.2. Historischer Hintergrund 3 1.3. Glymphatisches System 4 1.4. Einflussfaktoren der Flüssigkeitsbewegung im extrazellulären Raum im Gehirn 5 1.5. Liquorzirkulation 6 1.6. Drainage ins extrakranielle lymphatische System 7 1.7. Herausforderung und Untersuchungsziel 7 1.8. Vorgehen 7 1.9. Ergebnisse 9 1.10. Grenzen der Studie 11 2. Publikationsmanuskript 13 3. Zusammenfassung der Arbeit 25 4. Literaturverzeichnis 28 5. Anlagen 31 5.1. Supplementary Material 31 5.1.1. Movie 1 - 4 31 5.1.2. Supplementary Figure 1 31 5.1.3. Supplementary Figure 2 31 5.2. Darstellung des eigenen Beitrags 33 5.3. Erklärung über die Eigenständige Abfassung der Arbeit 34 5.4. Lebenslauf 35 5.5. Danksagung 37

Fragestellung: Gegenstand dieser Untersuchung ist der diagnostische Nutzen der Neuro-Biomarker S100B-Protein und Neuronenspezifische Enolase (NSE) bei leichten Schädel-Hirn-Verletzungen im Kindesalter. Es wird untersucht, ob anhand der posttraumatischen S100B- und NSE-Serum-Konzentrationen Kinder mit einer Schädelprellung und einem leichten Schädel-Hirn-Trauma (SHT) differenziert werden können. Material und Methode: In einer prospektiven, klinischen Studie werden die posttraumatischen S100B- und NSE-Serum-Konzentrationen von Kindern im Alter zwischen 6 Monaten und 15 Jahren mit einer Schädelprellung oder einem leichten SHT untersucht. Kinder mit extrakraniellen Begleitverletzungen und Begleiterkrankungen sind ausgeschlossen. Die Blutentnahme erfolgt innerhalb von 6 Stunden nach dem Trauma. Es werden 2 diagnostische Gruppen definiert: Gruppe 1: asymptomatische Schädelprellungen (Glasgow-Coma-Scale [GCS] 15 Punkte), Gruppe 2: leichte SHT (GCS 13-15 Punkte) mit klinischen Zeichen einer Gehirnerschütterung (kurze Bewusstlosigkeit, Amnesie, Übelkeit, Erbrechen, Somnolenz, Kopfschmerzen, Schwindel, Sehstörungen, Kreislaufreaktion). Die S100B- und NSE- Konzentrationen werden zwischen beiden Diagnosegruppen verglichen. Die Korrelation zwischen S100B und NSE sowie zwischen den Markern und dem Alter der Kinder, dem Zeitraum zwischen Trauma und Blutentnahme, dem GCS-Wert und dem Vorhandensein von Kopfplatzwunden wird analysiert. Ergebnisse: 148 Kinder sind in die Studie eingeschlossen (53 Kinder mit einer Schädelprellung und 95 mit einem leichten SHT). Nach Adjustierung der gemessenen Marker-Konzentrationen auf Unterschiede im Alter und Zeitraum zwischen Trauma und Blutentnahme unterscheiden sich die S100B- und NSE-Konzentrationen nicht signifikant zwischen Kindern mit einer Schädelprellung und einem leichten SHT. Zwischen den S100B- und NSE-Konzentrationen besteht eine signifikant positive Korrelation. Beide Marker korrelieren signifikant negativ mit dem Alter und dem Entnahmezeitraum. Der GCS-Wert und das Vorhandensein von Kopfplatzwunden zeigen keinen Effekt auf die Marker-Konzentrationen. Schlussfolgerung: Die posttraumatischen S100B- und NSE-Serum-Konzentrationen zeigen keinen diagnostischen Nutzen bei der Differenzierung zwischen Kindern mit einer Schädelprellung und Kindern mit einem leichten SHT. S100B und NSE sind altersabhängige Marker.

Einleitung: Mit der vorliegenden Studie wurden zum ersten Mal beim Menschen die Auswirkungen von Dehydration (Dehy) und anschließender Rehydratation (Rehy) auf cerebrale volumenregulatorische Metabolite (myo-Inosit (mI), N-Azetylaspartat+N-Azetylaspartylglutamat (tNAA), Kreatin (Cr), Glyzerophosphocholin+Phosphocholin (Cho) und Glutamat+Glutamin (Glx)) sowie auf Flüssigkeitsverschiebungen untersucht. Methoden: 14 Radsportler (26.6 (22.7/29.8) Jahre, Median und 25./75. Perzentile) wurden mittels 1H-Spektroskopie (1H-MRS) in der okzipitoparietalen grauen Substanz (GM) und parietalen weißen Substanz rechts (WMR) und links (WML) untersucht (GE Signa Horizon 3T94; PRESS: TE 30ms, TR 6000ms, VOI 8ml). Die Messungen erfolgten vor, direkt nach Dehy und nach Rehy (180min, Zufuhr von 150\% der verlorenen Körpermasse (KM)). Zusätzlich wurde durch T2-Relaxationsmessungen der Atrophieindex alpha (Verhältnis cerebrales Gewebewasser (HW) zu Liquor (CSF)) bestimmt. Resultate: Die KM der Probanden reduzierte sich durch Dehy um 3.7 (3.4/4.1)% und stieg durch Rehy wieder um 4.5 (3.7/5.3)% an (Wilcoxon: p / Introduction: In the present study the influence of Dehy on cerebral volume regulatory metabolites (myo-Inositol (mI), N-Acetyl-aspartata+N-Acetyl-aspartyl-glutamate (tNAA), Creatine (Cr), Glycerophosphocholine+Phosphocholine (Cho) and Glutamate+Glutamine (Glx)) and fluid shifts has been investigated for the first time in humans. Methods: 14 cyclists (26.6 (22.7/29.8) y, median and 25./75. percentile) have been examined with proton NMR spectroscopy in the occipito-parietal gray matter (GM) and the right (WMR) and left (WML) parietal with matter (GE Signa Horizon 3T94; PRESS: TE 30ms, TR 6000ms, VOI 8ml). Spectra were acquired before, immediately after Dehy and after rehydration (Rehy). Rehy took place during 180min and 150% of lost body weight (BW) was substituted. Additionally the atrophy index alpha (ratio between cerebral water and liquor) was assessed (T2 signal decay as a function of echo time). Results: BW of volunteers has been decreased 3.7 (3.4/4.1)% after Dehy and increased 4.5 (3.7/5.3)% after Rehy (Wilcoxon: p