Huntington's disease (HD) is one of the incurable and fatal diseases. HD belongs to the monogenic neurodegenerative diseases. According to the number of the CAG repetitions in the gene coding huntingtin, the onset of the disease is in childhood (5%), in the middle age, which is the most common (90%) and in the older age (5%). Beginning of the disease is manifested by changes in behavior; including problems with coordination and movement. Later, there is a psychological change. The disease leads to death. Until now, there is no effective curative treatment. In 2009, we created a model of the transgenic minipigs (TgHD) carrying the N - terminal part of the human mutant huntingtin (mtHtt) at our Institute in Liběchov. The number of offsprings and the resemblance in physiology and morphology between the pig (Sus scrofa) and humans (Homo sapiens) give us opportunities not only to study changes not only in central nerve organs, but also in peripheral tissues. The reproductive problems of TgHD boars were observed as the first phenotypic changes. Therefore, my work focuses at first on a study of the reproduction parameters of TgHD boars as well as ultrastructural, immunocytochemical and biochemical changes in testes and spermatozoa. In PhD thesis, I described in details the reproductive defects in TgHD...

Die Recurrensparese ist eine der häufigsten Komplikationen in der Schilddrüsenchirurgie. In den letzten Jahren hat sich das intraoperative Neuromonitoring als Methode zur Identifikation und Funktionsprüfung des Nervus recurrens etabliert. Dennoch sind keine prospektiven-randomisierten Studien zum Vergleich von elektrophysiologischer Identifikation des N. recurrens zur alleinigen optischen Identifikation bekannt. Das bedeutet, dass es keinen Beweis für eine Verringerung der Recurrensparese aufgrund des Einsatzes des Neuromonitorings in der Schilddrüsenchirurgie gibt. Beim Neuromonitoring wird der Nerv mit einer Stimulationssonde elektrisch stimuliert und die evozierten Muskelaktionspotentiale des Musculus vocalis akustisch und graphisch dargestellt. Die Ableitung der Potentiale kann entweder über eine in den Musculus vocalis platzierte Nadelelektrode oder über auf dem Beatmungstubus applizierte Oberflächenelektroden erfolgen. Die Interpretation des Neuromonitoringsignals obliegt dem Chirurgen. Geringgradige Veränderungen des Neuromonitoringsignals, die möglicherweise bereits eine Nervenschädigung anzeigen, werden intraoperativ oftmals nicht erkannt oder fehlgedeutet. Die richtige Interpretation dieser könnte dem Operateur jedoch helfen, eine mögliche Recurrensparese zu vermeiden. Bisher gibt es keine Untersuchungen zur Differenzierung verschiedener Signaländerungen beim Neuromonitoring des N. recurrens. Da diese beim Menschen aus ethischen Gründen nicht durchführbar sind, entwickelten wir ein Großtiermodell. Am Beispiel des Göttinger Miniaturschweins (Minipig) sollte der Einfluss einer Druckschädigung auf die Funktion des N. recurrens beurteilt werden. Hauptaugenmerk lag hierbei auf einer frühzeitigen Erkennbarkeit im Neuromonitoringsignal und den Spätfolgen. In einer ersten Operation wurden die N. recurrentes von 15 Minipigs nach Nachweis eines intakten Neuromonitoringsignals einer 2-minütigen Druckschädigung durch eine Operationsklemme ausgesetzt. Anschließend folgte eine 3-minütige Erholungsphase. Dieser Ablauf wurde solange fortgesetzt, bis ein vollständiger Signalverlust im Neuromonitoring nachweisbar war. Nach Ablauf von 6 Monaten wurde in einer 2. Operation nach Wiedereröffnen des Situs ein einmaliges Neuromonitoring durchgeführt. Für unsere Untersuchungen verwendeten wir den Avalanche®XT Thyroid der Firma Dr. Langer Medical. Die im Neuromonitoring gemessenen Parameter waren Amplitude und Latenzzeit, die Stimulation des Nerven erfolgte jeweils über den N. vagus und den N. recurrens. In der 1. Operation beobachteten wir mit Zunahme der Wiederholungen der Druckschädigung eine stetige Abnahme der Amplitude bis zum vollständigen Signalverlust, sowohl bei Stimulation über den N. recurrens, als auch über den N. vagus. Die Latenzzeit blieb stets konstant. In der 2. Operation konnte bei fast allen Minipigs ein positives Neuromonitoringsignal abgeleitet werden, wobei die Amplitudenhöhe bei Stimulation über den N. recurrens nicht signifikant, bei Stimulation über den N. vagus jedoch signifikant kleiner als vor Beginn der Druckschädigung war. Die Latenzzeiten waren sowohl bei Stimulation über den N. recurrens als auch über den N. vagus hoch signifikant länger als vor der initialen Druckschädigung. Hier demonstrieren wir, dass eine akute Druckschädigung des N. recurrens für den Operateur im Neuromonitoringsignal in einer Abnahme der Amplitude bis hin zum Signalverlust erkennbar ist, während die Latenzzeit einen akuten Druckschaden nicht anzeigt. Eine verlängerte Latenzzeit, die zu Beginn einer Schilddrüsenoperation über den N. vagus gemessen wird, könnte Hinweis auf das Vorliegen einer vorausgegangenen Nervenschädigung sein, wie sie z. B. beim Ersteingriff verursacht worden sein kann. Ein vollständiger Signalverlust zu Ende einer Operation muß aber kein Indiz für eine permanente Recurrensparese sein. Dies zeigt sich in der hohen, 93-prozentigen Signalantwort des Nerven nach Ablauf von sechs Monaten. Zu einer restitutio ad integrum kam es dennoch nicht, was die Höhenminderung der Amplitude im Vergleich zu der des ungeschädigten Nerven erkennen lässt. Mit dem intraoperativen kontinuierlichen Neuromonitoring könnte ein akuter Druckschaden, der sich im EMG ausschließlich in einer Amplitudenminderung darstellt, frühzeitig erkennbar und behebbar sein. Wie sich andere Formen der Nervenschädigung im Neuromonitoring darstellen müssen weitere Untersuchungen zeigen. / Introduction: Paralysis of the RLN is a major complication of thyroid surgery, possibly caused by the pressure of forceps or clamps. The aim of this study was to investigate the regeneration potential of RLN after the compression of the nerve, without disrupt-ing its continuity, using neuromonitoring. Methods: In a 1st operation, the RLN and Nervus vagus of adult Goettingen minipigs (GMP, 20-35 kg, n=15) were dissected free, and the neuromonitoring parameters (amplitude, threshold and lag time of sig-nal) were measured. Injury of the RLN was induced using a “bulldog” clamp (2 min clamping, 3 min regeneration phase; 3 repetitions until the neuromonitoring signal disappeared). When the signal was no longer detectable, after the 15 min compres-sion treatment, the operation was finished. The functional studies (see above) were repeated in a 2nd operation 6 months later. Results: (1) After the 1st operation, acute clamping of the RLN led to the reduction of the amplitude of the neuromonitoring sig-nal; the lag time and the threshold of signal remained constant during compression of the RLN. Complete restitution of the signal was observed during the first regeneration phase (3 min). Repeated clamping led to complete disappearance of the signal. (2) During the 2nd operation, i. e., after 6 months of regeneration, the neuromonitoring signals of both RLN and N. vagus were detected in 93% of the GMP. No statistical differences (p=0.17) were noticed between the amplitude of the RLN before the nerve injury (1st operation) and after nerve regeneration (2nd operation). A significant increase in the lag time (LT) (p<0.0005) was shown for both RLN and N. vagus. Con-clusions: The acute compression of RLN can only be detected by observing the am-plitude of the neuromonitoring signal. Restitutio ad integrum can occur after a short clamping period, and thus, RLN injury may be overseen during conventional neuro-monitoring. The regeneration of the RLN after a complete loss of the signal is possi-ble, but one of the important considerations is the preservation of the RLN continuity. The increased LT observed in repeated operations is evidence of previous nerve in-jury, and it probably shows the axonal demyelinisation of RLN.

Ziel dieser Arbeit war es, verschiedene Aspekte der Verwendung von genetischen Markern in der genomischen Charakterisierung und Analyse von verschiedenen Tierpopulationen zu untersuchen. Zu Beginn werden die verschiedenen Anwendungsbereiche von genetischen Markern in der Tierzucht beschrieben. In der ersten Analyse wurden acht Hühnerrassen für 9‘216 Single Nucleotide Polymorphism (SNPs) und 29 Microsatelliten (Single Sequence Repeats, SSRs) typisiert. Um die Rassen zu differenzieren wurden zwei unterschiedliche Methoden herangezogen: (i) die Bayesian Model-based Clustering Analyse, die im Programm STRUCTURE (Version 2.3) implementiert ist und (ii) eine Hauptkomponenten-Analyse (Principal Component Analysis, PCA), bei der eine Differenzierung der Rassen aufgrund ihres Euklidischen Abstandes zueinander durchgeführt wurde. Die Ergebnisse der STRUCTURE Analyse zeigten, dass die Wiederholbarkeit bei SNPs, unabhängig von Ihrer Anzahl, höher war als bei den SSR. Bei der Zuordnung eines Individuums zu einer der Rassen wurden die höchsten Werte für 29 SSRs und 100 SNPs errechnet. Die PCA-basierte Methode ergab, dass 2.4 SNPs je SSR benötigt werden, um eine vergleichbare Differenzierung zu erreichen. Dieses Ergebnis ist vergleichbar mit Untersuchungen, die an Menschen oder Rindern durchgeführt wurden. Unter Verwendung aller SNPs konnte im Vergleich zu allen vorhandenen SSRs eine genetisch inhomogene Rasse detektiert werden. Aufgrund dieser Ergebnisse und der deutlich größeren Anzahl an verfügbaren SNPs verglichen mit SSRs kann davon ausgegangen werden, dass SNP-basierte Ansätze weiter an Bedeutung gewinnen werden. Des Weiteren wurde eine umfassende Kartierung von Selektionssignaturen auf den Autosomen des Göttinger Minischweins durchgeführt. Für die Suche nach Selektions-signaturen wurden die mittels des Illumina Porcine BeadChip 60K (Illumina, San Diego, USA) gewonnenen SNP Daten anhand von zwei Methoden untersucht: Zum einen wurde der Long Range Haplotype Test (LRH) angewendet, der im Softwarepacket SWEEP integriert ist. Zum anderen wurden die genomischen Anteile der drei Ausgangsrassen für jeden SNP aufgrund einer Bayes‘schen Methode geschätzt. Es konnte eine signifikante Veränderung der Anteile der Ausgangsrassen verglichen mit den berechneten pedigree-basierten Erwartungswert festgestellt werden. Hierbei fiel auf, dass die Zuteilung der Allele zu einer der drei Ausgangsrassen sowohl zwischen als auch innerhalb der Chromosomen hoch variabel ist. Es wurde angenommen, dass eine lokale Abweichung der Zusammensetzung als Hinweis darauf interpretiert werden kann, dass diese Region unter gerichteter Selektion stand. Mit Hilfe dieses Indikators und den Ergebnissen des LRH-Testes konnte eine Vielzahl von Regionen identifiziert werden, die unter Selektion standen. Einige dieser Regionen beherbergen Kandidatengene, die funktionell mit den Zuchtzielen der Göttinger Minischweine im Zusammenhang stehen, z.B. SOCS2, TXN, DDR2 und GRB10, die mit der Körpergröße in Verbindung gebracht werden, oder das PRLR Gen, das die Wurfgröße beeinflusst. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen lassen Rückschlüsse darauf zu, dass die Beziehung der Gene SOCS2 und GRB10 zu dem IGF-1 Gen der mögliche Grund für den Zwergwuchs im Göttinger Minischwein sein könnte. In einem weiteren Schritt wurden die Ergebnisse der Kartierung der Selektionssignaturen auf den Autosomen des Göttinger Minischweins validiert. Hierfür wurde die Cross Population Extended Haplotype Homozygosity (XPEHH) berechnet. Diese Methode basiert, genau wie der LRH-Test, auf dem Auffinden von Regionen ausgedehnter Haplotypenhomozygotie. Die beiden Ansätze unterscheiden sich dadurch, dass beim LRH-Test innerhalb einer Rasse und beim XPEHH im Vergleich zweier Rassen Selektionssignaturen aufgedeckt werden. Als Vergleichsrassen wurden Tiere der Rassen Göttinger Minischwein, Deutsche Landrasse und Large White mit dem Illumina Porcine BeadChip 60K (Illumina, San Diego, USA) genotypisiert. Mit Hilfe des XPEHH-Tests konnten weitere Regionen identifiziert werden, die unter Selektion standen. Aufgrund des Vergleichs von Großschweinerassen mit dem Göttinger Minischwein und dem erneuten Auffinden des SOCS2 Gens wird die Vermutung bestärkt, dass es sich hierbei um eines der wichtigsten Gene für den Zwergwuchs beim Göttinger Minischwein handelt. Zusammenfassend ergibt sich, dass SNP-basierte Ansätze einen deutlich besseren Einblick in die genomische Architektur von Populationen ermöglichen. Dadurch wird ein besseres Verständnis von Selektion und Differenzierung von Rasse auf genomischer Ebene erreicht.

No description available.

No description available.

Huntington's disease is an autosomal dominant neurodegenerative disorder caused by an extended (≥36) CAG repeat in the huntingtin gene. Its hallmark is brain athrophy, but huntingtin is widely deposited in all tissues of the body, most notably in the brain and testes. Its pathogenic effect is conditioned by the formation of cytotoxic forms of aggregates and fragments, which occur in both brain and peripheral tissues. Testicular atrophy has been demonstrated in postmortem samples from human patients with Huntington's disease and in transgenic mouse models. We investigated reproductive decline in a large animal model of Huntington's disease. A transgenic (tgHD) minipig model was created by inserting a lentiviral vector into the genome of a pig. Vector contained a truncated form of the N terminal part of huntingtin gene. Boars of this transgenic line showed a reduced ability to produce offspring from 13 months of age. We confirmed apoptosis of seminiferous epithelial cells and Sertoli cells, and a production of morphologically damaged spermatozoa, which were unable to efficiently fertilize the oocyte under in vitro conditions. We found a reduction of mitochondrial metabolism parameters in the sperm of tgHD boars. These changes were not dependent on the age of the boars., It is directly related to the...

Traumatic brain injury (TBI) continues to be a widespread problem in the United States with approximately 1.7 million occurrences annually [1]. Current automotive crash test standards use the Head Injury Criterion (HIC) [2] to assess head injury potential, but this metric does not relate an impact to underlying damage. For an injury metric to effectively predict TBI, it is crucial to relate level of impact to resulting injury. The research presented in this dissertation explains the development and repeatability of two novel injury devices, impact response characterization over the course of 24 hours in the Gottingen minipig and the relationships between metabolite changes, underlying disruption, and impact kinematics, and the characterization of impact response over the course of 72 hours. The translation-input and combined translation and rotation-input injury devices were shown to be repeatable, minimizing the number of animals needed for testing. Impact response over the course of 24 hours showed axonal disruption through immunostaining and proton magnetic resonance spectroscopy. The translation-input injury group metabolite analyses revealed the initial stages of glutamate excitotoxicity while the combined-input injury group showed a clear pathway for glutamate excitotoxicity. Numerous correlative relationships and potential underlying disruption predictors were found between metabolites, immunostaining, and kinematics. The most promising predictor combination for the translation-input injury device was N-acetylaspartylglutamate/Scyllo at 24 hours compared to 1 hour and linear speed for predicting underlying light neurofilament disruption. For the combined-input injury device, the strongest predictor combination was Glutamine/N-acetylaspartylglutamate at 24 hours compared to baseline and angular acceleration for predicting underlying light neurofilament disruption. Statistically significant predictors were found between Glutamate+Glutamine/Total Creatine at 24 hours compared to baseline and all kinematics and injury metrics with an angular component for predicting heavy neurofilament disruption. Analyses over the course of 72 hours revealed persistent axonal disruption and metabolite perturbations. Overall, this dissertation and the complementary parts of this project have many societal implications. Due to the high incidence of traumatic brain injury, there is a need for prevention, mitigation, and treatment strategies. Developing a new injury metric will help improve prevention strategies, especially in the automotive, sporting, and military environments. 1 Faul, M., Xu, L., Wald, M. M., and Coronado, V. G. (2010). Traumatic Brain Injury in the United States. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Injury Prevention and Control. 2 Versace, J. (1971). A Review of the Severity Index. SAE Technical Paper. No. 710881 / Ph. D.

Adipose tissue is an endocrine organ, and its homeostatic mechanisms in normal weight, overweight and obese subjects must be elucidated. We sought to determine the basal adipose tissue biology of visceral (VIF) and subcutaneous (SQF) fat depots in 8 month old Sinclair minipigs, an animal that has been shown to be physiologically similar to humans. Metabolic analysis showed a decrease in LDL, white blood cells (WBC), and lymphocyte percentages as the minipigs aged from 6 to 8 months (p <0.0001 and = 0.0046 and 0.0165 respectively). There were no significant changes in triglycerides, HDL, VLDL, and neutrophil percentages. There was a trend in insulin increase (P=0.0722). Microarray analysis was performed to determine transcriptome differences between VIF and SQF. When VIF was compared to SQF, expression of a total of 788 transcript ID’s differed: were 240 up-regulated and 548 down-regulated. Examples included hydroxysteroid 11-beta dehydrogenase 2, fatty acid synthase, IL-18, and platelet factor 4 which were all up-regulated in VIF vs. SQF. The down-regulated transcripts included estrogen receptor 1, insulin-like growth factor binding protein 5, and platelet derived growth factor D. When SQF was compared to VIF, a total of 598 transcript IDs were up or down-regulated by more than a 2 fold difference (P<0.05). From this subset of the transcriptome, we found 471 IDs were up-regulated in SQ fat, and 127 were down- regulated. Interestingly, the up-regulated genes included prostaglandin F2 receptor negative regulator, estrogen receptor 1, thrombospondin 1, lipoprotein related receptor protein 2, and platelet derived growth factor D. Down-regulated genes in SQF compared to VIF included IL-18, platelet factor 4, cyclooxygenase, and fatty acid synthase. We found no significant difference in gene expression between SQF and VIF TNF alpha, TLR 4, and adiponectin in our. Immunofluorensce (IF) assay revealed that SQF expressed more CD 163 positive (alternatively activated) macrophages than VIF, and little to no CD 68 (classically activated) positive macrophages. Additionally, VIF expressed more CD 68 positive macrophages compared to SQF. The data from this study is consistent with the human and rodent literature which states that VIF is more metabolically active and pro-inflammatory compared to SQF.

Adipose tissue is an endocrine organ, and its homeostatic mechanisms in normal weight, overweight and obese subjects must be elucidated. We sought to determine the basal adipose tissue biology of visceral (VIF) and subcutaneous (SQF) fat depots in 8 month old Sinclair minipigs, an animal that has been shown to be physiologically similar to humans.Metabolic analysis showed a decrease in LDL, white blood cells (WBC), and lymphocyte percentages as the minipigs aged from 6 to 8 months (p <0.0001 and = 0.0046 and 0.0165 respectively). There were no significant changes in triglycerides, HDL, VLDL, and neutrophil percentages. There was a trend in insulin increase (P=0.0722).Microarray analysis was performed to determine transcriptome differences between VIF and SQF. When VIF was compared to SQF, expression of a total of 788 transcript ID’s differed: were 240 up-regulated and 548 down-regulated. Examples included hydroxysteroid 11-beta dehydrogenase 2, fatty acid synthase, IL-18, and platelet factor 4 which were all up-regulated in VIF vs. SQF. The down-regulated transcripts included estrogen receptor 1, insulin-like growth factor binding protein 5, and platelet derived growth factor D. When SQF was compared to VIF, a total of 598 transcript IDs were up or down-regulated by more than a 2 fold difference (P<0.05). From this subset of the transcriptome, we found 471 IDs were up-regulated in SQ fat, and 127 were down- regulated. Interestingly, the up-regulated genes included prostaglandin F2 receptor negative regulator, estrogen receptor 1, thrombospondin 1, lipoprotein related receptor protein 2, and platelet derived growth factor D. Down-regulated genes in SQF compared to VIF included IL-18, platelet factor 4, cyclooxygenase, and fatty acid synthase. We found no significant difference in gene expression between SQF and VIF TNF alpha, TLR 4, and adiponectin in our. Immunofluorensce (IF) assay revealed that SQF expressed more CD 163 positive (alternatively activated) macrophages than VIF, and little to no CD 68 (classically activated) positive macrophages. Additionally, VIF expressed more CD 68 positive macrophages compared to SQF. The data from this study is consistent with the human and rodent literature which states that VIF is more metabolically active and pro-inflammatory compared to SQF.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第24497号 / 医博第4939号 / 新制||医||1064(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 中島 貴子, 教授 永井 純正, 教授 寺田 智祐 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM