Histone post-translational modifications (PTMs), as the histone code assumes, are related with regulation of gene transcription, an important mechanism of cells in the differentiation process. Many PTMs are simultaneously present in histone proteins, and changes in the PTM stoichiometric ratios can have several effects, like changes in the chromatin structure leading to a transcriptionally active or repressive state. Significant progresses were made to map variations of histone PTMs by mass spectrometry (MS), and although many protocols were developed there are still some drawbacks. Incomplete and side reactions were identified, which can directly affect the quantification of histone PTMs, because both (incomplete and side reactions) can be misinterpreted as endogenous histone post translational modifications. Therefore, a protocol for derivatization of histones with no noticeable undesired reactions (<10%) was required. In this thesis a new chemical modification methodology is presented, which allows the improvement of sequence coverage by acylation with propionic anhydride of lysine residues and N-terminal (free ε- and α- amino groups) and trypsin digestion. more than 95% of complete reaction was achieved with the new derivatization methodology. This strategy (chemical derivatization of histones), in combination with bottom-up MS approach, allows the quantification of lysine methylation (Kme) and acetylation (Kac) in histones from Saccharomyces cerevisiae (S.cerevisiae), mouse embryonic stem cells (mESCs) and human cell lines. The results showed histone H3 PTM pattern as the most variable profile regarding histone Kme and Kac across the three different organisms and experimental conditions. Therefore, it was concluded that quantification of H3 PTM pattern can be used to examine changes in chromatin states when cells are subjected to any kind of perturbation.

Somatostatinrezeptoren (SSTRs) hemmen die Hormonsekretion und Proliferation in einer Vielzahl von neuroendokrinen Geweben. Eine erhöhte Dichte dieser Rezeptoren konnte im Zusammenhang mit verschiedenen Schilddrüsenpathologien nachgewiesen werden. Mittels Gallium-68 (Ga-68) DOTA-Phe(1)-Tyr(3)-Octreotid (DOTATOC) Positronen-Emissions-Tomographie (PET), einem nuklearmedizinischen Untersuchungsverfahren, ist die funktionelle Darstellung der SSTR-Expression in vivo möglich. Unser Studienziel war es, den Ga-68-DOTATOC Uptake als Korrelat für die SSTR-Dichte in gesundem und pathologisch verändertem Schilddrüsengewebe zu quantifizieren. Die Ga-68-DOTATOC PET Bilder von insgesamt 165 Patienten wurden mittels (ROI)- Technik ausgewertet und die Studienteilnehmer verschiedenen Schilddrüsenpathologiegruppen zugeordnet. Ergänzend erfolgte eine schilddrüsenspezifische Anamnese, eine Ultraschalluntersuchung der Schilddrüse, sowie die Bestimmung der Laborparameter TSH and Anti-TPO-Antikörper für jeden Studienteilnehmer. Normale Schilddrüsen, ohne eine erkennbare Pathologie, zeigten eine klar nachweisbare SSTR-Expression mit einer großen Spannweite innerhalb der ermittelten TBR-Werte. In acht Fällen war es möglich, Folgeuntersuchungen von Patienten mit normaler Schilddrüse, aber erhöhten Uptake-Werten in der Gallium-68-DOTATOC PET Untersuchung, auszuwerten (TBR>4). Der Abstand der durchgeführten Kontrollen lag im Mittel bei 11,4 Monaten mit einer Spannweite von sechs bis vierzehn Monaten. In keiner der durchgeführten Kontrolluntersuchungen konnte eine neu aufgetretene Schilddrüsenpathologie nachgewiesen werden. Eine erhöhte SSTR-Dichte (TBR>3.4) zeigte sich zudem im Fall von autonomen Adenomen, disseminierten Schilddrüsenautonomien, sowie bei den meisten Patienten (fünf von acht) mit aktiven Hashimoto-Thyreoiditiden. Vor allem die gesunden Schilddrüsen von männlichen Studienteilnehmern fielen mit erhöhten Radiotraceruptake-Werten in der durchgeführten Untersuchung auf. Diese unterschieden sich signifikant von der Gruppe weiblicher Studienteilnehmer mit normaler Schilddrüse. Patienten ohne eine nachweisbare Schilddrüsenpathologie, aber mit erhöhten Uptake-Werten (TBR>4.0), zeigten in den späteren Kontrolluntersuchungen keinen Hinweis auf eine sich entwickelnde Pathologie, speziell keine Hinweise auf eine sich entwickelnde Hashimoto-Thyreoidititis. Alle Patienten mit verschiedenen Formen der Schilddrüsenautonomie zeigen einen erhöhten DOTATOC Uptake in unserer Studie.

The characterization of lipids is performed by mass spectrometry based on structure specific fragments or by accurate mass measurements of intact precursor ions. The latter method, termed ’top-down lipidomics’, is due to its robustness, simplicity and speed a valuable tool for medical research to elucidate the molecular background of lipid metabolic disorders. The current thesis aims to improve the established lipidomics methods. Therefore, a new top-down lipidomics method was introduced that increased the analysis throughput, lipidome coverage and accuracy of quantification, compared to previous approaches, by rapid successive acquisition of high resolution Fourier transform mass spectra in positive and negative ion modes. Furthermore, the characterization of molecular lipid species by utilizing high energy collisional dissociation was achieved on Orbitrap instruments. The mass accuracy of acquired MS/MS spectra increased the confidence in identification for unusual very-long chain polyunsaturated phosphatidylcholine species and a new lipid class, the maradolipids. Beyond that, effort was made to enhance the accuracy and comparability of MS/MS based bottom-up lipidomics data. In this respect, lipids with varying degree of unsaturation were analyzed and revealed discrete fragmentation properties. The technical refined lipidomics methods allowed insight into the lipid composition of lipoproteins and changes of the blood plasma induced by apheresis. Lipidomics screening of blood plasma uncovered an altered lipid pattern in consequence of impaired glucose metabolism and type 2 diabetes. The lipidomics characterization of islet allowed their quality assessment.

Vena contracta width (VCW) and effective regurgitant orifice area (EROA) are well established methods for evaluating mitral regurgitation using transesophageal echocardiography (TEE). For color-flow Doppler (CF) measurements Nyquist limit of 50–60 cm/s is recommended. Aim of the study was to investigate the effectiveness of a baseline shift of the Nyquist limit for these measurements. After a comprehensive 2-dimensional (2D) TEE examination, the mitral regurgitation jet was acquired with a Nyquist limit of 50 cm/s (NL50) along with a baseline shift to 37.5 cm/s (NL37.5) using CF. Moreover a real time 3-dimensional (RT 3D) color complete volume dataset was stored with a Nyquist limit of 50 cm/s (NL50) and 37.5 cm/s (NL37.5). Vena contracta width (VCW) as well as Proximal Isovelocity Surface Area (PISA) derived EROA were measured based on 2D TEE and compared to RT 3D echo measurements for vena contracta area (VCA) using planimetry method. Correlation between VCA 3D NL50 and VCW NL50 was 0.29 (p<0.05) compared to 0.6 (p<0.05) using NL37.5. Correlation between VCA 3D NL50 and EROA 2D NL50 was 0.46 (p<0.05) vs. 0.6 (p<0.05) EROA 2D NL37.5. Correlation between VCA 3D NL37.5 and VCW NL50 was 0.45 (p<0.05) compared to 0.65 (p<0.05) using VCW NL37.5. Correlation between VCA 3D NL37.5 and EROA 2D NL50 was 0.41 (p<0.05) vs. 0.53 (p<0.05) using EROA 2D NL37.5. Baseline shift of the NL to 37.5 cm/s improves the correlation for VCW and EROA when compared to RT 3D NL50 planimetry of the vena contracta area. Baseline shift in RT 3D to a NL of 37.5 cm/s shows similar results like NL50.

In der vorliegenden Arbeit werden die sozioökonomischen Auswirkungen der Digitalisierung für die Bauindustrie im Kontext von Industrie 4.0 aus einer mikro-ökonomischen Perspektive adressiert. Vereint in sieben Forschungsbeiträgen und vier zentralen Themenbereichen werden 11 Forschungsfragen mittels Analysen sowie Erklärungs- und Gestaltungsansätzen beantwortet. Ausgehend von der Analyse des Status Quo wird zunächst eine branchenspezifische Begriffsdefinition von Industrie 4.0 abgeleitet, die Nutzen und Herausforderungen benannt und weitere Forschungslücken aufgezeigt. Die bauspezifische Definition impliziert, dass es sich bei Industrie 4.0 um ein Konzept handelt, welches im Kern eine kombinierte Nutzung innovativer Technologien zur Digitalisierung der internen Prozesse, der Wertschöpfungskette sowie der unternehmensübergreifenden Kooperation und Zusammenarbeit darstellt. Bedingt durch die fragmentierte Wertschöpfungskette, die Vielzahl der beteiligten Akteure sowie die strukturellen Besonderheiten der Branche stellt die Nutzung digitaler Technologien insbesondere in der Bauindustrie eine große Herausforderung dar. Dazu zählen die ökonomischen und sozialen Hemmnisse in Form von fehlenden Kosten-Nutzen-Ansätzen bei hohen Investitionskosten sowie die Veränderungen der Kompetenzanforderungen an die Mitarbeiter. Mit einer ausgewogenen Balance zwischen Praxisnähe und theoretischer Fundierung werden diese beiden Aspekte in dieser Arbeit beleuchtet. Insbesondere wird großer Wert auf das Aufzeigen konkreter Handlungsempfehlungen, die Entwicklung von Artefakten zur Anwendung in der Unternehmenspraxis sowie die Vermittlung von Erklärungsansätzen zur Verbesserung des Verständnisses realer Probleme gelegt. Neben der konsequent hohen Praxisorientierung wird auch ein multimethodisches, interdisziplinäres Vorgehen gewählt, bei dem etablierte Methoden, Theorien und Konzepte aus mehreren Disziplinen zur Beantwortung der Forschungsfragen herangezogen werden. An der Schnittstelle zwischen den Disziplinen WI, Accounting, Management Science und dem Bauwesen soll die vorliegende Arbeit eine Lücke schließen, der bisher aufgrund ihrer Interdisziplinarität nicht genügend Aufmerksamkeit gewidmet wurde.

Die Arbeit hatte zum Ziel, ein In-vitro-Infektionsmodell für den protozoären Durchfallerreger Cryptosporidium parvum zu optimieren und dahingehend zu testen, ob es für eine quantitative Beurteilung der Infektiosität von Kryptosporidienoozysten eingesetzt werden kann. Die verwendeten Oozysten wurden zuvor im Zuge einer Passagierung im Kalb vermehrt, aus dem Kot isoliert, aufgereinigt und zur Infektion einer humanen ileocaecalen Adenokarzinomzelllinie (HCT-8) verwendet Die Kultivierung erfolgte über 48 Stunden in Mikrotiterplatten mit jeweils 24 Kavitäten. Die DNA infizierter Zellen und nichtinfizierter Kontrollen wurde anschließend isoliert und die parasitenspezifische DNA in der real-time PCR quantifiziert. Die gewählten Primer-Sonden-Kombinationen erlaubten eine spezifische Amplifikation der Erreger-DNA. In der Optimierung wurden das Brilliant®QPCR Core Reagent Kit, der ABsoluteTMQPCR sowie zwei verschiedene Oligonukleotidkombinationen untersucht. Durch die Klonierung einer Sequenz im Target-Gen und die Herstellung einer Titrationsreihe aus dieser klonierten DNA gelang es, den für die Vergleichbarkeit unerlässlichen homogenen Standard zu gewinnen. Der In-vitro-Vitalitätsassay wurde außerdem auf seine praktische Anwendbarkeit hin geprüft. Es wurde einerseits eine Desinfektionsmittelprüfung mit Chlorokresol (Neopredisan®135-E), andererseits ein Versuch zur thermischen Inaktivierung, beide unter Nutzung dreier verschiedener C. parvum-Chargen (LE-06-Cp-05/0, LE-07-Cp-05/2 vom Isolat A, LE-06-Cp-05/2 vom Isolat B), vollzogen. Die Überbewertung der Infektiosität der Oozysten durch die Betrachtung der Exzystierung konnte anhand der parallel zur DNA-Quantifizierung ermittelten Exzystierungsraten gezeigt werden. Die Exzystierungshemmung lag in jedem Versuch deutlich unter den in der real-time PCR berechneten Inaktivierungsraten. Je nach verwendeter Oozystencharge lieferte die Desinfektion mit 4 % Neopredisan®135-E Inaktivierungsraten, die zwischen 90 und 100 % bei einstündiger Einwirkzeit lagen. Mit steigender Dauer der Inkubation stieg erwartungsgemäß auch der Grad der Inaktivierung. Die Anwendung der 1 %igen Verdünnung resultierte in einer deutlich gesteigerten Exzystierungsrate gegenüber der unbehandelten Kontrolle sowie in stark variierenden Inaktivierungsraten (24 - 91,5 %). Es konnte gezeigt werden, dass mit Neopredisan®135-E unter den gewählten Inkubationsbedingungen zwar eine gute, aber keine vollständige Inaktivierung der C. parvum-Oozysten erfolgt. Eine suboptimale Wirkung zeigte sich in einer hohen Varianz der Einzelmesswerte. Die Vitalitätsraten betrugen nach einstündiger Inkubation der Oozysten bei 38°C noch 100 %, nach 24 Stunden waren diese bereits auf 5 - 23 % abgesunken. Es scheint, als würden mesophile Verhältnisse die Exzystierung der Sporozoiten anregen und bei längerer Konditionierung eine Erschöpfung des Stoffwechsels der Entwicklungsstadien herbeiführen. Die Inaktivierungsrate bei 55°C lag zwischen 96 und 100 %. Bei thermophiler Konditionierung wurde in drei von sieben Fällen, nach der Inkubation in Neopredisan®135-E nur in einer der sieben Untersuchungen ein vollständiger Vitalitätsverlust beobachtet. Die vorgestellte Methode erwies sich als gut reproduzierbar, sensitiv und schnell. Die In-vitro-Kultivierung des Erregers C. parvum ließ sich mit der real-time PCR, welche eine absolute Quantifizierung erlaubte, gut in Einklang bringen. Die Verwendung der In-vitro-Kultur als lebendes System ließ eine gewisse Variabilität der Ergebnisse zwischen einzelnen Untersuchungen erwarten, die sich aber in einem akzeptablen Bereich bewegten. Eine weitere Optimierung im Sinne einer Sensitivitätssteigerung bei akzeptabler Störanfälligkeit und Variabilität ist anzustreben.

Quantifizierung zerebraler α7-nikotinischer Acetylcholinrezeptoren unter gastraler elektrischer Stimulation des Nervus vagus bei Hausschweinen

Bone healing involves a variety of different cell types and biological processes. Although certain key molecules have been identified, the molecular interactions of the healing progress are not completely understood. Moreover, a clinical routine for predicting the quality of bone healing after a fracture in an early phase is missing. This is mainly due to a lack of techniques to comprehensively screen for cytokines, growth factors and metabolites at their local site of action. Since all soluble molecules of interest are present in the fracture hematoma, its in-depth assessment could reveal potential markers for the monitoring of bone healing. Here, we describe an approach for sampling and quantification of cytokines and metabolites by using microdialysis, combined with solid phase extractions of proteins from wound fluids. By using a control group with an isolated soft tissue wound, we could reveal several bone defect-specific molecular features. In bone defect dialysates the neutrophil chemoattractants CXCL1, CXCL2 and CXCL3 were quantified with either a higher or earlier response compared to dialysate from soft tissue wound. Moreover, by analyzing downstream adaptions of the cells on protein level and focusing on early immune response, several proteins involved in the immune cell migration and activity could be identified to be specific for the bone defect group, e.g. immune modulators, proteases and their corresponding inhibitors. Additionally, the metabolite screening revealed different profiles between the bone defect group and the control group. In summary, we identified potential biomarkers to indicate imbalanced healing progress on all levels of analysis.

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Univ., Diss--Regensburg, 2002.