Techn. University, Diss., 2004--Darmstadt.

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Die Small Fiber Neuropathie (SFN) bildet eine Untergruppe der sensiblen Neuropathien, bei der die Aδ- und C-Fasern betroffen sind. Die Patienten berichten v.a. von brennenden Schmerzen und Dysästhesien, seltener auch von autonomen Funktionsstörungen. Bei fehlendem Goldstandard und normalen Nervenleitungsstudien ist die Diagnostik erschwert, da selbst nach Spezialuntersuchungen wie Hautstanzbiopsie und quantitativer sensorischer Testung (QST) viele Patienten trotz typischer Anamnese der Diagnosestellung entgehen. Wir rekrutierten 55 Patienten und 31 gesunde Kontrollen. Nach neurologischer Untersuchung und Ausschluss einer Polyneuropathie mittels Elektroneurographie wurden bei allen Studienteilnehmern Hautstanzbiopsien am Ober- und Unterschenkel zur Ermittlung der intraepidermalen Nervenfaserdichte (IENFD) entnommen sowie eine QST zur Funktionsprüfung der kleinen Nervenfasern durchgeführt. Die Studienteilnehmer wurden zudem mit cornealer confocaler Mikroskopie (CCM) und der Ableitung Schmerz-assoziierter evozierter Potentiale (PREP) untersucht. Zur autonomen Testung erfolgte die Messung der Schweißproduktion mittels quantitativem sudomotorischem Axonreflextest (QSART). Die neurologische Untersuchung zeigte in 55% der Patienten Hinweise auf eine Kleinfaserpathologie. Die distale IENFD war bei 62% der Patienten reduziert, die QST bei 22% der Patienten auffällig. Die PREP Latenzen waren in der Patientengruppe länger als bei den Kontrollen, die Amplituden niedriger. Bei der cornealen Innervation zeigte sich eine Reduktion der Nervenfaserdichte, Nervenfaserlänge und Nervenastdichte. Die in QSART gemessenen Parameter zeigten sich zu 86% unauffällig. Während nach klinischer Untersuchung, Hautbiopsie und QST in 53% der Fälle in 2 von 3 Untersuchungen eine Pathologie der kleinen Fasern festgestellt werden konnte, stieg die Rate bei zusätzlicher Anwendung von PREP und CCM auf 80% (ohne Berücksichtigung von QST). Zusammenfassend sollten die klinische Untersuchung und die Hautstanzbiopsie bei allen Patienten mit Verdacht auf SFN erfolgen. PREP und CCM sind unter den verfügbaren zusätzlichen Untersuchungen diagnostisch am wertvollsten. Wichtig ist allerdings, dass bei fehlendem Goldstandard eine SFN auch bei unauffälligen Tests nicht ausgeschlossen werden kann. Zusätzlich können die Mikroneurographie und die genetische Analyse wertvolle Hinweise auf eine Kleinfaserfunktionsstörung und deren Pathophysiologie geben. / Small fiber neuropathy (SFN) forms a subgroup of sensory neuropathies, in which the Aδ- and C-fibers are impaired. Patients mainly report burning pain and dysesthesia, less frequently also autonomic dysfunctions. In absence of a diagnostic gold standard and under normal nerve conduction studies, the diagnosis is difficult. Even after special examinations such as skin punch biopsy and quantitative sensory testing (QST), many patients are not diagnosed despite a typical pain history. We prospectively recruited 55 patients and 31 healthy controls in our study. After neurological examination and exclusion of a polyneuropathy by means of neurological examination and electroneurography, skin punch biopsies were taken from the upper and lower leg of all study participants to determine the intraepidermal nerve fiber density (IENFD). QST was performed to investigate the function of the small nerve fibers. Study participants were also examined with corneal confocal microscopy (CCM) and derivation of pain-related evoked potentials (PREP). For autonomous testing, the sweat production was measured using quantitative sudomotor axon reflex testing (QSART). Neurological examination showed hints for small fiber pathology in 55% of patients. The distal IENFD was reduced in 62% of patients, while QST was abnormal in 22% of patients. The PREP latencies were longer in the patient group than in the controls, the amplitudes were smaller. Corneal innervation showed a reduction of nerve fiber density, nerve fiber length, and nerve branch density in patients compared to controls. The parameters measured in QSART were 86% unremarkable. While after clinical examination, skin biopsy, and QST a pathology of the small fibers could be detected in 53% of the cases in 2 of 3 examinations, the rate increased to 80% with additional application of PREP and CCM (without consideration of QST). In summary, neurological examination should be performed together with skin biopsy in all patients with suspected SFN. PREP and CCM are diagnostically most valuable among the available additional examinations. However, it is important to note that in the absence of a gold standard, SFN cannot be excluded even with normal test results. In addition, microneurography and genetic analysis can provide valuable information about a small fiber dysfunction and its pathophysiology.

Background: Syllids are a species rich annelid family possessing remarkable regenerative ability, which is not only the response after traumatic injury, but also a key step during the life cycle of several syllid taxa. In these animals the posterior part of the body becomes an epitoke and is later detached as a distinct unit named stolon. Such a sexual reproductive mode is named schizogamy or stolonization. The prostomium and the proventricle, a modified foregut structure, have been proposed to have a control function during this process, though the concrete mechanisms behind it have never been elucidated. Results: By using different experimental set-ups, histology and immunohistochemistry combined with subsequent cLSM analyzes, we investigate and document the regeneration and stolonization in specimens of Typosyllis antoni that were amputated at different levels throughout the antero-posterior body axis. The removal of the anterior end including the proventricle implies an incomplete anterior regeneration as well as severe deviations from the usual reproductive pattern, i.e. accelerated stolonization, masculinization and the occurrence of aberrant stolons. The detailed anatomy of aberrant stolons is described. A histological study of the proventricle revealed no signs of glandular or secretory structures. The ventricle and the caeca are composed of glandular tissue but they are not involved in the reproductive and regenerative processes. Conclusions: As in other investigated syllids, the proventricle region has a significant role during stolonization and reproduction processes in Typosyllis antoni. When the proventricle region is absent, anterior and posterior regeneration are considerably deviated from the general patterns. However, proventricle ultrastructure does not show any glandular component, thereby questioning a direct involvement of this organ itself in the control of reproduction and regeneration. Our findings offer a comprehensive starting point for further studies of regeneration and reproductive control in syllids as well as annelids in general.

In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals mit Hilfe von drei unterschiedlichen experimentellen Modellen der Einfluß von Adrenomedullin (ADM) auf die myokardiale Kontraktilität des Rattenherzens untersucht. Die Methodik umfaßte die Verwendung des isolierten Herzen nach Langendorff, des isolierten Papillarmuskelpräparats und der konfokalen Laserscan Mikroskopie bei adulten Kardiomyozyten. In keinem der Ansätze konnte ein direkter Effekt von ADM auf die Kontraktilität nachgewiesen werden. An isolierten adulten Kardiomyozyten hatte ADM weder Einfluß auf die systolische Zellverkürzung noch auf den gleichzeitig registrierten zytosolischen Kalziumgehalt. Auch an isolierten Papillarmuskeln verursachte ADM keine Änderung der maximalen Kraftentwicklung oder Kraftanstiegsgeschwindigkeit. Endothelin-1 wurde sowohl am Papillarmuskelpräparat als auch an isolierten, adulten Kardiomyozyten als Positiv-Kontrolle verwendet und verursachte in beiden Versuchsaufbauten einen deutlichen Anstieg der kontraktilen Parameter. Als dritte Methode wurde das isoliert perfundierte Herz nach Langendorff verwendet. Unter Gabe von ADM zeigte sich ein Abfall des koronaren Perfusionsdrucks, entsprechend den bereits bekannten vasodilatierenden Eigenschaften des Peptids. Dieser Effekt war zwar begleitet von einer Abnahme der kontraktilen Parameter der Herzen, allerdings ist am isoliert und flußkonstant perfundierten Herz eine Abnahme des koronaren Perfusionsdrucks aufgrund des Gregg-Phänomes mit einer Abnahme der Kontraktilität vergesellschaftet. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit kann daher der Schluß gezogen werden, das Adrenomedullin keinen Einfluß auf die Kontraktilität des Rattenherz hat. / The objective of this study was to investigate the influence of Adrenomedullin (ADM) on myocardial contractility of the rat heart in three different experimental models. First in the isolated rat heart preparation (Langendorf), second on the isolated papillary muscle preparation and third with confocal laserscan microscopy of isolated adult cardiomyocytes. None of these experimental models could show a direct effect of ADM on the contractility of the rat heart. In isolated adult cardiomyocytes, ADM had no influence on systolic cell shorting or on the simultaneously registered cytosolic calcium concentration. In isolated papillary muscle preparation ADM administration did not change maximal contractile force or time constants of contraction. Endothelin-1 was used as a positive control in both experimental setups and induced a marked increase in contraction parameters. In the isolated rat heart preparation (Langendorff), ADM induced a decrease of the coronary perfusion pressure, reflecting the already well described vasodilatatory properties of this peptide. This decrease was paralleled by a reduction of the contractile parameters of the heart, but in isolated rat heart preparations with constant coronary flow, a reduction of coronary perfusion pressure is always paralleled by a decrease of contractility due to the Gregg-Phenomenon. In conclusion the results of this study show that Adrenomedullin has no influence on myocardial contractility in the rat heart.

The modification of the radiation pattern and radiative lifetime of dye molecules in three-dimensional colloidal photonic crystals is studied, using high-resolution optical microscopy and spectroscopy. The experimental observations are compared to corresponding calculations of the local optical density of states. It can be concluded, that the fluorescence of the molecules is redistributed spectrally and spatially within the photonic crystal. / Mit Hilfe hochauflösender optischer Mikroskopie und Spektroskopie werden Änderungen der Abstrahlcharakteristik und strahlenden Lebensdauer von Farbstoffmolekülen in dreidimensionalen kolloidalen photonischen Kristallen untersucht. Die experimentellen Beobachtungen werden mit entsprechenden Berechnungen der lokalen optischen Zustandsdichte verglichen. Hieraus kann auf eine spektrale und räumliche Umverteilung der Fluoreszenz der Moleküle im photonischen Kristall geschlossen werden.

Gegenstand der Dissertation sind Untersuchungen zur Photolumineszenz von Silizium-Nanokristallen. Den Schwerpunkt bilden dabei die Messungen an isolierten Partikeln mittels konfokaler Mikroskopie und optischer Spektroskopie. Von einzelnen Silizium-Partikeln konnten relativ schmale, strukturierte Photolumineszenzbanden detektiert werden, die die Aussagen des Quantum-Confinement-Modells bestätigen. Ein weiteres Merkmal der Photolumineszenz von einzelnen Halbleiter-Nanopartikeln ist das so genannte Blinken. Die Erstellung von Blinkstatistiken unter verschiedenen Anregungsbedingungen ermöglichte es, die zum Blinken führenden photophysikalischen Prozesse genauer zu charakterisieren. Es wird unter anderem gezeigt, dass das reversible Bleichen der Lumineszenz von Silizium-Nanokristall-Ensemblen und porösem Silizium auf ein instationäres Blinkverhalten zurückzuführen ist. Abschließend werden Bezüge zu den astrophysikalischen Beobachtungen von der Extended Red Emission hergestellt und verschiedene Tunnel- und Random-Walk-Modelle zur Beschreibung der photophysikalischen Prozesse diskutiert.

Gegenstand dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung der Dynamik in dünnen Polymerfilmen anhand von einzelnen Molekülen. Zu diesem Zweck wurden dünne Filme (kleiner 100nm) hergestellt und mittels Einzelmoleküldetektion und zeitaufgelöster Einzelphotonenzählung analysiert, was eine orts- und zeitaufgelöste Untersuchung einzelner Farbstoffmoleküle ermöglicht. Ziel war es, festzustellen ob, und auf welchem Weg, die Dynamik der Umgebung in Fluktuationen der Fluoreszenzlebensdauer einzelner Moleküle sichtbar wird. Neben der Evaluierung der Untersuchungsmethoden wurden in dieser Arbeit zwei Arten von Sensormolekülen - DiD und Malachit Grün - näher untersucht. / The subject of this diploma thesis is the analysis of dynamics in thin polymer films using single molecules. Thin polymer films (less than 100nm) were produced and analysed by Single Molecule Detection (SMD) and Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). This allows a spatial and time resolved investigation of the single dye molecule. The aim was to ascertain if, and in which way, the dynamics of the environment are reflected by fluctuations of the fluorescence lifetime of the single molecule. In addition to evaluating the investigation methods two kinds of molecules - DiD and Malachite Green - were also analysed.

Background: Assessment of platelet vitality is important for patients presenting with inherited or acquired disorders of platelet function and for quality assessment of platelet concentrates. Methods: Herein we combined live stains with intra-vital confocal fluorescence microscopy in order to obtain an imaging method that allows fast and accurate assessment of platelet vitality. Three fluorescent dyes, FITC-coupled wheat germ agglutinin (WGA), tetramethylrhodamine methyl ester perchlorate (TMRM) and acetoxymethylester (Rhod-2), were used to assess platelet morphology, mitochondrial activity and intra-platelet calcium levels. Microscopy was performed with a microlens-enhanced Nipkow spinning disk-based system allowing live confocal imaging. Results: Comparison of ten samples of donor platelets collected before apheresis and platelets collected on days 5 and 7 of storage showed an increase in the percentage of Rhod-2positive platelets from 3.6 to 47 and finally to 71%. Mitochondrial potential was demonstrated in 95.4% of donor platelets and in 92.5% of platelets stored for 7 days. Conclusion: Such fast and accurate visualization of known key parameters of platelet function could be of relevance for studies addressing the quality of platelets after storage and additional manipulation, such as pathogen inactivation, as well as for the analysis of inherited platelet function disorders. / Hintergrund: Die Vitalitätsbestimmung von Blutplättchen ist sowohl für die Analyse angeborener Plättchendefekte als auch für die Qualitätsbestimmung von Plättchenkonzentraten von zentraler Bedeutung. Methoden: In der vorliegenden Arbeit stellen wir eine Methode vor, die mittels einer Kombination von Vitalfarbstoffen und konfokaler «Real time»-Mikroskopie neue Einblicke in die Vitalitätsbestimmung lebender Plättchen ermöglicht. Mittels der Zugabe von FITC-gekoppeltem Weizenkeimlektin (WGA), Tetramethylrhodamin-Methylesterperchlorat (TMRM) und Acetoxymethylester (Rhod-2) wurde bei lebenden Blutplättchen deren Morphologie, mitochondriale Aktivität und Veränderungen im Calcium-Haushalt im Rahmen der Lagerung analysiert. Für die Mikroskopie wurde ein Nipkow-System gewählt, das eine konfokale Mikroskopie lebender Zellen ermöglicht. Ergebnisse: Der Vergleich von 10 humanen Blutplättchenproben zu Beginn bzw. nach 5 und 7 Tagen Lagerung zeigte einen Anstieg der Rhod-2-positiven Plättchen von 3,6 über 47 auf 71%. Die Anzahl der Blutplättchen mit TMRM-positiven Mitochondrien hingegen lag vor der Lagerung bei 95,4% und nach den 7 Tagen Lagerung bei 92,5%. Schlussfolgerung: Die hier vorgestellte Methodik der Bildgebung zur Bestimmung vitaler Parameter von Blutplättchen eignet sich als ergänzende Analysemodalität für eine bessere Bestimmung der Blutplättchenqualität. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

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