In addition to occasional opportunistic colonization of the oral mucosa, Candida albicans is frequently found in carious dentin. The yeast’s potential to induce dental caries as a consequence of its pronounced ability to produce and tolerate acids was investigated. Eighty caries-active Osborne-Mendel rats were raised on an ampicillin-supplemented diet and exposed to C. albicans and/or Streptococcus mutans, except for controls. Throughout the 28-day test period, the animals were offered the modified cariogenic diet 2000a, containing 40% various sugars. Subsequently, maxillary molars were scored for plaque extent. After dissection, the mandibular molars were evaluated for smooth surface and fissure caries. Test animals exposed to C. albicans displayed considerably more advanced fissure lesions (p < 0.001) than non-exposed controls. While S. mutans yielded similar results, a combined association of C. albicans and S. mutans had no effect on occlusal caries incidence. Substituting dietary sucrose by glucose did not modify caries induction by C. albicans. However, animals fed a diet containing 20% of both sugars showed no differences to non-infected controls. Smooth surface caries was not generated by the yeast. This study provides experimental evidence that C. albicans is capable of causing occlusal caries in rats at a high rate. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Introduction Hepatitis E is a worldwide distributed disease, which is caused by the hepatitis E virus (HEV). In addition to humans, domestic pigs, wild boars, rabbits and dromedaries can be subclinically infected as reservoir animals with the zoonotic HEV genotypes 3, 4 and 7. In addition, HEV and HEV-like viruses have been described sporadically in other mammals, as well as in birds and fish, although their distinct role as reservoirs or carriers of the virus is still unclear. Aims The aim of the study was therefore to analyse in more detail the importance of different mammalian species, which do not belong to the known HEV reservoirs, for the epidemiology of HEV infections, thus enabling a better assessment of the risk of virus transmission by these animal species. Material and Methods Fourteen non-human primate species and 66 other mammal species, as well as Norway rats (Rattus norvegicus) and feeder rats (Rattus norvegicus forma domestica) from German zoos were selected for the investigations. In total 259 individual non-human primate sera and 244 individual mammalian sera of clinically healthy zoo animals were analysed for the presence of HEV-specific antibodies (ab) using a species-independent double-antigen sandwich ELISA. The non-human primate sera were additionally examined using a commercial human ELISA. Real-time reverse-transcription (RT)-PCR, nested broad-spectrum RT-PCR and a rat HEV-specific RT-PCR were used to detect the HEV genome in sera of mammals and rat liver samples. A commercial and an in-house method were used for the DNA sequencing. Results HEV-specific ab were detected in 3.9% (10/259) of the non-human primate sera (4 species) and 11.5% (28/244) of the mammalian sera (16 species). The highest detection rates were recorded with 33.3% (9/27) in porcines and with 27.0% (10/37) in carnivores. HEV-RNA was detected in a clinically healthy female Syrian brown bear (Ursus arctos syriacus) and in 8 of the investigated Norway rats. Sequence analysis identified the virus as rat HEV; the viruses from the bear and the free-ranging rats from the same zoo showed a high nucleotide sequence identity (94.6%–97.8%). Because of the small number of samples due to the small populations within the individual zoos, further statistical evaluations were not carried out. Conclusions The results show that non-human primates in zoos may be infected with HEV or HEV-like viruses; however, the low ab detection rates together with the negative genome detection argue against a high risk of virus transmission to humans. The study in other zoo-housed mammalian species was able to significantly increase the number of animal species with indications of HEV infections. In most animal species, only rare evidence and low detection rates were available, which can best be explained by “spillover-infections”. In addition to the expected high detection rate in porcine species, the high percentage of HEV antibody-positive carnivores is remarkable. Their role as possible HEV reservoir animals should therefore be clarified in further investigations. The detection of rat HEV in the serum of the bear and its high nucleotide sequence identity with the HEVs of the pest rodents provides first evidence of transmission of this virus species between rodents and carnivores.:List of content List of figures List of tables List of abbreviations 1 General introduction 1.1 Discovery of HEV 1.2 Taxonomy 1.3 Morphology 1.4 Genomic organisation 1.5 Viral replication 1.6 Hepatitis E in humans 1.7 Tools for HEV diagnosis 1.8 Therapy 1.9 Animal infections with HEV and HEV-like viruses 1.10 Experimental infections of animals 1.11 Geographical distribution 1.12 Transmission pathways 1.13 Epidemiology 1.14 Prevention 2 Aims of the study 3 Publications 3.1 Publication I 3.1.1 Summary of Publication I 3.1.2 Key messages of Publication I 3.1.3 Own contribution to Publication I 3.2 Publication II 3.2.1 Summary of Publication II 3.2.2 Key messages of Publication II 3.2.3 Own contribution to Publication II 3.3 Publication III 3.3.1 Summary of Publication III 3.3.2 Key messages of Publication III 3.3.3 Own contribution to Publication III 4 General discussion 4.1 HEV infections in various animal species 4.2 Prevalence of natural HEV infections in non-human primates 4.3 Prevalence of natural HEV infections in other zoo-housed mammals 4.4 Transmission pathways of HEV in a zoo-setting 4.5 Risk of virus transmission from zoo animals to humans 5 Conclusion and perspectives 6 Summary 7 Zusammenfassung 8 References List of animals investigated in the study List of publications Acknowledgements / Einleitung Hepatitis E ist eine durch das Hepatitis E-Virus (HEV) verursachte, weltweit verbreitete Erkrankung. Neben dem Menschen können Hausschwein, Wildschwein, Kaninchen und Dromedar als Reservoirtiere subklinisch mit den zoonotischen HEV-Genotypen 3, 4 und 7 infiziert werden. Darüber hinaus wurden HEV und HEV-ähnliche Viren vereinzelt bei weiteren Säugetieren, sowie Vögeln und Fischen beschrieben, wobei deren genaue Rolle als Reservoir oder Überträger des Virus bislang unklar ist. Ziele Ziel der Arbeit war es deshalb, die Bedeutung verschiedener Säugetierarten, die nicht zu den bekannten HEV-Reservoiren gehören, für die Epidemiologie der HEV-Infektionen besser zu erfassen und dadurch das Risiko einer Virusübertragung durch diese Tierarten besser abzuschätzen. Material und Methoden Vierzehn Affenarten und 66 weitere Säugetierarten, sowie Wanderratten (Rattus norvegicus) und Futterratten (Rattus norvegicus forma domestica) aus deutschen Zoos wurden für die Untersuchungen ausgewählt. Insgesamt wurden 259 individuelle Affenseren und 244 individuelle Säugerseren klinisch gesunder Zootiere mittels eines Spezies-unabhängigen Doppel-Antigen-Sandwich-ELISAs auf das Vorhandensein von HEV-spezifischen Antikörpern (AK) untersucht. Die Affenseren wurden zusätzlich mittels eines kommerziellen humanen ELISAs untersucht. Real-time reverse-transcription (RT)-PCR, nested broad-spectrum RT-PCR sowie eine Ratten-HEV-spezifische RT-PCR wurden für den HEV-Genomnachweis in Seren der Säuger und in Ratten-Lebern verwendet. Für die DNA-Sequenzierungen wurden eine kommerzielle und eine In-house-Methode verwendet. Ergebnisse In 3,9% (10/259) der Affenseren (4 Arten) und 11,5% (28/244) der Säugerseren (16 Arten) wurden HEV-spezifische AK nachgewiesen. Die höchsten Nachweisraten wurden mit 33,3% (9/27) in Schweineartigen und 27,0% (10/37) in Fleischfressern ermittelt. HEV-RNA wurde in einer klinisch gesunden Syrischen Braunbärin (Ursus arctos syriacus), sowie in 8 der untersuchten Wanderratten nachgewiesen. Die Sequenzanalyse identifizierte das Virus als Ratten-HEV; die Viren aus der Bärin und aus den wildlebenden Ratten desselben Zoos zeigten eine hohe Nukleotidsequenz-Identität (94,6%–97,8%). Weitergehende statistische Auswertungen wurden wegen der geringen Probenzahlen aufgrund der kleinen Populationen innerhalb der einzelnen Zoos nicht durchgeführt. Schlussfolgerungen Die Ergebnisse zeigen, dass Affen in Zoos mit HEV oder HEV-ähnlichen Viren infiziert sein können, jedoch sprechen die geringen AK-Nachweisraten zusammen mit den negativen Genomnachweisen gegen ein hohes Übertragungsrisiko auf den Menschen. Die Studie an anderen Säugetierarten in Zoos konnte die Zahl der Tierarten mit Hinweisen auf HEV-Infektionen deutlich erhöhen. Bei den meisten Tierarten lagen nur seltene Nachweise und niedrige Detektionsraten vor, die am besten durch „Spillover-Infektionen“ erklärt werden können. Neben der erwarteten hohen Nachweisrate bei Schweineartigen ist der hohe Prozentsatz an HEV AK-positiven Fleischfressern bemerkenswert, weshalb deren Rolle als mögliche HEV-Reservoirtiere in weiteren Untersuchungen geklärt werden sollte. Der Ratten-HEV-Nachweis im Serum der Bärin, sowie dessen hohe Nukleotidsequenz-Identität zu den HEVs der Schadnager geben erstmals Hinweise auf eine Übertragung dieser Virusart zwischen Nagern und Fleischfressern.:List of content List of figures List of tables List of abbreviations 1 General introduction 1.1 Discovery of HEV 1.2 Taxonomy 1.3 Morphology 1.4 Genomic organisation 1.5 Viral replication 1.6 Hepatitis E in humans 1.7 Tools for HEV diagnosis 1.8 Therapy 1.9 Animal infections with HEV and HEV-like viruses 1.10 Experimental infections of animals 1.11 Geographical distribution 1.12 Transmission pathways 1.13 Epidemiology 1.14 Prevention 2 Aims of the study 3 Publications 3.1 Publication I 3.1.1 Summary of Publication I 3.1.2 Key messages of Publication I 3.1.3 Own contribution to Publication I 3.2 Publication II 3.2.1 Summary of Publication II 3.2.2 Key messages of Publication II 3.2.3 Own contribution to Publication II 3.3 Publication III 3.3.1 Summary of Publication III 3.3.2 Key messages of Publication III 3.3.3 Own contribution to Publication III 4 General discussion 4.1 HEV infections in various animal species 4.2 Prevalence of natural HEV infections in non-human primates 4.3 Prevalence of natural HEV infections in other zoo-housed mammals 4.4 Transmission pathways of HEV in a zoo-setting 4.5 Risk of virus transmission from zoo animals to humans 5 Conclusion and perspectives 6 Summary 7 Zusammenfassung 8 References List of animals investigated in the study List of publications Acknowledgements

In addition to occasional opportunistic colonization of the oral mucosa, Candida albicans is frequently found in carious dentin. The yeast’s potential to induce dental caries as a consequence of its pronounced ability to produce and tolerate acids was investigated. Eighty caries-active Osborne-Mendel rats were raised on an ampicillin-supplemented diet and exposed to C. albicans and/or Streptococcus mutans, except for controls. Throughout the 28-day test period, the animals were offered the modified cariogenic diet 2000a, containing 40% various sugars. Subsequently, maxillary molars were scored for plaque extent. After dissection, the mandibular molars were evaluated for smooth surface and fissure caries. Test animals exposed to C. albicans displayed considerably more advanced fissure lesions (p < 0.001) than non-exposed controls. While S. mutans yielded similar results, a combined association of C. albicans and S. mutans had no effect on occlusal caries incidence. Substituting dietary sucrose by glucose did not modify caries induction by C. albicans. However, animals fed a diet containing 20% of both sugars showed no differences to non-infected controls. Smooth surface caries was not generated by the yeast. This study provides experimental evidence that C. albicans is capable of causing occlusal caries in rats at a high rate. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Der heute noch gängige Einsatz von Injektionsanästhetika bei Laborratten basiert zum großen Teil auf empirischen Daten. Auf der Grundlage des deutschen Tierschutzgesetzes sind Wissenschaftler verpflichtet, das nach dem derzeitigen Kenntnisstand schonendste Betäubungsmittel zu verwenden. Die wissenschaftlichen Daten zur intra- und postoperativen Belastung bei vielen Anästhetika sind lückenhaft. Daher wurden in dieser Studie im Sinne des „Refinements“ von Tierversuchen verschiedene Injektionsnarkosen bei 69 männlichen und weiblichen 6-8 Wochen alten Sprague-Dawley-Ratten im Rahmen einer stereotaktischen Gehirnoperation (OP) verglichen, bei der zumeist Injektionsnarkosen Verwendung finden. Die Ratten wurden entweder mit Chloralhydrat (CH: 3,6 %, 430 mg/kg intraperitoneal [i.p.] KGW), mit der vollständig antagonisierbaren Anästhesie (Medetomidin 0,15 mg/kg Körpergewicht [KGW], Midazolam 2 mg/kg KGW, Fentanyl 0,005 mg/kg KGW intramuskulär [i.m]) ohne (VAA-Gruppe) bzw. mit Antagonisierung (sog. VAA+A-Gruppe) zum OP-Ende (Atipamezol 0,75 mg/kg, Flumazenil 0,2 mg/kg, Naloxon 0,12 mg/kg subcutan [s.c.]) anästhesiert und nach Erreichen des Stadiums der chirurgischen Toleranz (cT), gekennzeichnet durch den Ausfall des Zwischenzehenreflexes an des Hintergliedmaße (ZZR hi.), einer 60-minütigen OP unterzogen. Eine weitere Gruppe erhielt eine i.p.-Bolusinjektion Propofol in einer Dosis von 120 mg/kg KGW, die sich im Rahmen von Vorversuchen als geeignet herausgestellt hatte, um bei Ratten eine Hypnose zu bewirken. Anschließend wurde Propofol zu Erzeugung und Aufrechterhaltung einer cT per Dauerinfusion i.v. (4 - 6 mg/kg/h) verabreicht. Kontrolltiere erhielten eine Injektion mit isotoner Kochsalzlösung (i.p.) ohne OP. Die Erfassung des KGWs erfolgte 3 Tage vor bis 2 Tage nach der OP. Im Vorfeld wurde jedes Tier über 3 Tage an das Tragen eines Pulsoximeterclips am Hals gewöhnt. Dies diente der Ermittlung von Basiswerte für die Atemfrequenz (AF), Herzfrequenz (AF) und die periphere Sauerstoffsättigung (SpO2)am wachen, freibeweglichen Tier am Tag der Anästhesie mittels MouseOx®-Pulsoximeter. In Narkose wurden die Tiere mittels Pulsoximeter, Reflextests (ZZR hi., Lid- [LR] und Cornealreflex [CR]) und Rektalthermometer überwacht. Die externe Wärmezufuhr wurde über eine elektrische Wärmeplatte (37 °C) vorgenommen Zu zwei Zeitpunkten erfolgten Blutabnahmen zur Bestimmung der Adrenalin- (A) und Noradrenalinwerte (NA) mittels HPLC. Der Verlust der cT wurde anhand festgelegter Kriterien bestimmt (ZZR hi. positiv, Zuckungen, lautes Vokalisieren, Zähneknirschen) und die Tiere ggf. nachdosiert. Prä- und postoperativ wurde immunreaktives Corticosteron (iCS) mittels ELISA aus Kotproben ermittelt. Zudem wurde die prä- vs. postoperative Belastung durch Etablierung eines nummerischen Scoresystems und Videoüberwachung der Tiere bewertet. 48 h nach der OP wurden die Ratten euthanasiert und relevante Organe und Gewebe für die histopathologische und immunhistochemische Untersuchung entnommen, um mögliche Anästhetika bedingte Irritationen sowie eine stressinduzierte Aktivierung von c-Fos-Proteinen in schmerz-assoziierten Gehirnregionen zu analysieren. Eine weitere Gruppe erhielt eine Inhalationsnarkose mit 3 % Isofluran (ISO) ohne OP und diente der Ermittlung von A und NA Basiswerten. Die AF lag bei 104 ± 1,05 Atemzüge/min, die HF bei 396 ± 2,10 Herzschläge/min und die SpO2 bei 95,7 ± 0,09 % (Angaben als Mittelwerte ± Standardfehler). Die Verwendung des MouseOx®-Pulsoximeters erwies sich als geeignete Methode zur Ermittlung von Wachwerten bei freibeweglichen Ratten. Alle CH-anästhesierten Tiere erreichten das cT-Stadium. Die Dauer der cT lag bei 49,14 ± 4,48 min, die Narkosedauer bei 155,66 ± 8,21 min. Während der Narkose zeigten die Tiere Tachykardie, Tachypnoe sowie eine geringgradig erniedrigte SpO2 und eine leichte Hypothermie. Erhöhte A/NA-Spiegel wiesen auf eine deutlich höhere intraoperative Stressbelastung in der CH-Gruppe hin. Auch iCS war in der CH-Gruppe im Vergleich zu VAA/VAA+A signifikant erhöht. Vom Tag der Anästhesie/OP auf den Folgetag verloren CH-Tiere durchschnittlich 9,4 g KGW. Postoperativ waren bei den Tieren keine bis geringe Anzeichen für Schmerz und/oder Disstress zu erkennen. Histopathologisch zeigten alle Ratten eine Peritonitis und Perihepatitis, 44 % der Tiere multifokale, akute Lebernekrosen und 22 % eine Perisplenitis. 95 % der mittels VAA anästhesierten Tiere erreichten die cT mit einer Dauer von 47,83 ± 7,05 min (VAA) bzw. 44,77 ± 5,27 min (VAA+A). Bei VAA-Tieren betrug die gesamte Narkosedauer 182,23 ± 20,58 min. Bei der VAA-Anästhesie insgesamt waren signifikante geschlechtsspezifische Unterschiede in der Latenzzeit bis zum Erreichen der 1. cT, der cT-Dauer und der Narkosedauer festzustellen. Die VAA-Anästhesie führte zu einer mittelgradiger Atemdepression und milden Hypothermie bei signifikant niedrigeren A/NA-Werten im Vergleich zu CH. Eine Nachdosierung ging mit einem vorrübergehenden signifikanten Abfall der SpO2 einher. Tiere der VAA+A-Gruppe erwachten 3,05 ± 0,21 min nach der s.c. Antagonisierung aus der Narkose. Anschließend zeigten sie starke Aufregung und Unruhe und ein verändertes Aktivitätsmuster, eine Stunde später teils Piloerektion sowie Ataxien. Die Körperkerntemperatur (KT) der VAA+A-Tiere sank innerhalb 1. Stunde nach der Antagonisierung signifikant ab. Einige Tiere wiesen eine Myositis als Folge der i.m. Applikation auf. Nach PROP-Anästhesie erreichten nur 36 % der Tiere das cT. Im Narkoseverlauf kam es bei diesen Tieren zu einer starken Beeinträchtigung der Atemfunktion. PROP-Tiere wiesen einen signifikanten Abfall der KT und Anzeichen verlängerter Sedation nach Wiedererwachen sowie die höchsten iCS-Gehalte auf. Insgesamt verstarben 4 von 11 Tieren wegen starker Atemdepression intra- oder postoperativ. Interessanterweise waren die nach ISO-Anästhesie ermittelten A/NA-Konzentrationen signifikant höher gegenüber allen Injektionsanästhesie-Gruppen. Die Ergebnisse dieser Studie belegen, dass die CH-Anästhesie mit gesteigerter Stresshormonfreisetzung einherging. Die Verwendung 3,6 %iger CH-Lösungen ist insbesondere wegen der massiven histopathologischen Befunde abzulehnen, obwohl die Tiere subjektiv ein scheinbar gutes Wohlbefinden aufwiesen. Die i.p. Applikation von Propofol erzeugte nur eine oberflächliche Anästhesie. Aufgrund der starken postanästhetischen Exzitationen sollte sie nur bedingt für kurze, nicht schmerzhafte Manipulation verwendet werden. Die initiale i.p. Propofol-Gabe mit anschließender i.v.-Infusion ist der reinen i.v. Gabe unterlegen und nicht empfehlenswert. Die VAA-Anästhesie ist für Ratten für stereotaktische OPs hingegen gut geeignet. Dabei ist eine exogene Wärmezufuhr auch nach der Antagonisierung zwingend notwendig, da das Thermoregulations-vermögen nach Wiedererwachen nicht ausreichend wiedererlangt wurde. Auf eine Belastung durch die unerwünschten Wirkungen der Antagonisierung wie Aufregung und Unruhe sowie durch die postanästhetische Hypothermie konnte nur anhand subjektiver Kriterien geschlossen werden. Hier sind weitere Untersuchungen nötig. Sofern kein Anästhesienotfall besteht, kann allerdings auf die Antagonisierung verzichtet werden, da in der Nachschlafzeit unter externer Wärmezufuhr (37 - 38 °C) kein wesentliches Risiko einer lebensbedrohlichen Hypothermie bzw. Kreislauf- und Atemdepression besteht. / Injectable anesthetics are still commonly used today, but mainly this is based on empirical data. In line with the German Animal Welfare Act, researches have to choose the least stressful anesthetic. However, scientific data about pain and distress during and after anesthesia are rare. To contribute to the refinement of animal experiments, we therefore investigated the suitability of different injectable anesthetics during a stereotactic surgery, for which kind of surgery injectable anesthetics are mostly used, in 69 male and female, 6 - 8 weeks old Sprague-Dawley rats. Rats were anesthetized with either chloral hydrate (CH: 3.6 %, 430 mg/kg intraperitoneal [i.p.]), with a complete reversible anesthesia (medetomidine 0.15, midazolam 2, fentanyl 0.0005 mg/kg intramuscular [i.m]) without (MMF) and with reversal (MMF with reversal) at the end of surgery (atipamezole 0.75, flumazenile 0.2, naloxone 0.12 mg/kg subcutaneous [s.c.]) or with propofol (PROP). The PROP-group received an i.p. bolus injection of propofol (120 mg/kg), shown to generate hypnosis in proceedings, followed by constant intravenous infusion (4 - 6 mg/kg/h) to achieve and maintain surgical tolerance (st). After reaching surgical anesthesia, indicated by loss of the pedal withdrawal reflex of the hind limb, a 60 minute surgery was undertaken. Rats with saline injection and without surgery served as control. Body weight of each rat was assessed 3 days before the surgery until 2 days after surgery. Over 3 days prior anesthesia and surgery, rats were adapted to wear a collar clip for MouseOx® pulse oximeter, used to gain basal of respiratory rate (RR), heart rate (HR) and peripheral oxygen saturation (pO2) values in awake and freely moving rats. During narcosis, monitoring was conducted via pulse oximeter, reflex tests (pedal withdrawal reflex, corneal and palpebral reflex) and rectal thermometer. All animals were placed on an electrical heating pad (37 °C). Levels of adrenalin and noradrenalin (A/NA) were analyzed at two designated time points via HPLC. Movement of the body or the extremities, audible vocalizations and teeth grinding were classified as defined criteria for the loss of st. If animals lost st during surgery, they received an additional anesthetic dose. Immunoactive corticosteron (iCS) in feces was determined by ELISA immunoassay before and after surgery. Moreover, different signs of pain and distress were scored by using a numerical pain scale and including video recordings. Rats were sacrificed 48 h after surgery for histopathological and immunhistochemical examination to analyze potential irritation on abdominal organs and tissue as well as stress-induced activation of c-Fos-protein in brain regions associated with pain. Furthermore, 5 rats were deeply anesthetized with 3 % isoflurane (ISO) and immediately sacrificed for reference values of A and NA. The RR assessed by MouseOx® pulse oximeter was 104 ± 1.05 brpm with a HR of 396 ± 2.10 bpm and an pO2 of 95.7 ± 0.09 % (results present the mean ± standard error). The MouseOx® pulse oximeter was found in the present study to be suitable to measure accurate values for awake and freely moving rats. All rats undergoing CH anesthesia reached st. The duration of the st was 49.14 ± 4.48 min, duration of narcosis was 155.66 ± 8.21 min. During the whole narcosis animal showed tachypnoea, tachycardia as well as minimal depressed pO2-levels and a slightly hypothermia. Elevated levels of A/NA indicated a high intraoperative distress. In addition, iCS levels were significantly elevated in comparison to the MMF-group. CH-rats lost 9.4 g of bodyweight from day of surgery to the following day. Overall, post-surgical little or no signs of pain and distress were observed after awakening from anesthesia, but all CH-rats exhibited peritonitis and perihepatitis, 44 % acute multifocal liver necrosis and 22 % perisplenitis. 95 % in the MMF-group reached satisfactory surgical anesthesia with duration of 47.83 ± 7.05 min (MMF) or 44.77 ± 5.27 min (MMF with reversal). Without reversal, MMF anesthesia lasted 182.23 ± 20.58 min. Gender-differences were noted in the latency to st, duration of st as well as duration of narcosis. Rats undergoing MMF anesthesia showed moderate depression of respiratory function and mild hypothermia. The A/NA levels were lower than in the CH-rats. Rats that received additional doses of MMF to maintain st showed a transient significant decrease of pO2. Core body temperature decreased significantly during 1 h after reversal. Post-mortem examination revealed myositis in some of the MMF-rats. MMF-rats with reversal awaked from anesthesia after 3.05 ± 0.31 min. Afterwards the rats were restless and agitated. After 1 h some of the rats exhibited piloerection and ataxic movements. Only 36 % of PROP-rats reached sufficient surgical anesthesia, accompanied by a pronounced respiratory depression. PROP-rats exhibited a significant decrease of core body temperature and signs of prolonged sedation after awakening from anesthesia. 4 of 11 rats died from respiratory failure during or after surgery. Surprisingly, levels of A/NA after ISO inhalation anesthesia were significantly higher compared to the injection groups. The results of this study indicate that CH anesthesia is associated with an increased liberation of stress hormones. The use of a 3.6 % solution of CH has to be refused especially because of the pathohistological findings, despite animals showed subjectively a good well-being. Propofol administered as an i.p. bolus produced only hypnosis. Therefore, i.p. injections are marely useful for short and non-painful procedures. However, post-anesthetic excitations represent limitations. The initial i.p. propofol bolus followed by intravenous infusion is therefore less suitable than an absolute intravenous administration. Thus, i.p. injections cannot be recommended. The complete reversible combination MMF is considered as suitable for stereotactic surgeries of Sprague-Dawley rats. There is an urgent need to continue heating after awakening, because thermoregulation is insufficiently restored after reversal of MMF anesthesia. Distress through the undesirable effects of the reversal like agitation and restlessness and through hypothermia was presumed only by subjective criteria. Further investigations are needed here. If there is no emergency situation, reversal should be avoided. In case of permanent external heating (37 - 38 °C) there is no major risk of life-threatening hypothermia or depression of respiratory or cardiovascular function during sleeping time.

Die GABA-ergen Neurone als Teil des GnRH-Netzwerkes spielen eine Rolle bei den Veränderungen der altersabhängigen Prozesse der Reproduktionsfunktion. Um die Regulation der gonadalen Steroide auf die Expression von GAD in reproduktionsabhängigen Regionen zu untersuchen, wurde im ersten Teil der vorliegenden Arbeit das männliche Rattenmodell gewählt. Nach der Untersuchung des endokrinen Zustands der Tiere anhand der Radioimmunoassay-Methode (RIA) wurden die zellulären Gentranskripte der beiden Isoformen von GAD, GAD65 und GAD67, mittels der Methode der in situ Hybridisierung in der POA, im Nukleus suprachiasmaticus (SCN), im mediobasalen Hypothalamus (MBH) und im Gyrus dentatus bestimmt. In allen untersuchten Regionen konnte nach der Kastration und einer anschließenden dreiwöchigen Erholungszeit kein Effekt beobachtet werden. Die Administration von Estradiol bewirkt in der POA eine signifikante Erhöhung der Expression von GAD65 und GAD67 um nahezu 40%. In den restlichen Regionen konnte dagegen kein Effekt gemessen werden. Die Testosteronbehandlung zeigte eine negative Wirkung auf die Regulation nur von GAD67: Eine 30%-ige Abnahme in der POA und eine 15%-ige im SCN. Im Gegensatz dazu trat im MBH und im Gyrus dentatus eine Verminderung der Expression nur bei GAD65 auf. Aus den hier vorgestellten Ergebnissen kann folgendes abgeleitet werden: Testosteron und Estradiol regulieren in unterschiedlicher Weise die Expression von GAD und so wiederum die inhibitorische Funktion von GABA. Da in der SCN, im MBH und im Gyrus dentatus im Gegensatz zu Estradiol eine Testosteron-Wirkung gemessen wurde, existiert eine eigene androgene Regulation von GAD. Weil die Estradiol-Zugabe eine Zunahme der Expression von GAD bewirkte und dieser Effekt von einer Abnahme der LH-Konzentration im Serum der betroffenen Tiergruppe begleitet wurde, ist die These bestätigt, dass GABA mit ihren inhibitorischen Funktionen zur Übermittlung der positiven Rückkopplung von Estradiol auf die LH-Freisetzung auf der Ebene der POA und nicht auf der Ebene der Axone agiert. Im Gegensatz zu Estradiol kann eine Progesteronbehandlung bei persistent östrischen Ratten einen LH-Peak auslösen und somit den Östrus-Zyklus wieder in Gang bringen. Aufgrund dieser Tatsache wurde im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit ein Tiermodell zur Untersuchung der molekularbiologischen altersabhängigen Veränderungen entwickelt. Dabei wurden drei Monate alte proöstrische Ratten (Y) und 12 Monate alte persistent östrische Ratten (MA) benutzt. Die MA-Ratten wurden mit Progesteron behandelt. Sowohl die MA-Ratten als auch die Y-Ratten wurden um 13 Uhr und um 17 Uhr getötet. Eine unbehandelte MA-Gruppe, deren Tiere um 10 Uhr getötet wurden, diente hier als Kontrollgruppe. Anhand der LH-Messung der untersuchten Gruppen wurde ein Kontrollwert (5 ng/ml LH) für die positive Reaktion der Tiere auf Progesteron (responding animals) festgestellt. Es konnte bei 44% der persistent östrischen Ratten ein erhöhter LH-Spiegel erfolgreich wieder erreicht werden. In den Gruppen dieses Modells entstand eine Analogie zwischen den Gruppen der behandelten MA-13-Uhr und Y-13-Uhr Tiere sowie zwischen den responding animals und den Y-17 Uhr-Tieren. Um aussagekräftige statistische Veränderungen entlang der hypothalamo-hypophysio-ovariellen Achse in individuellen Tieren zu erhalten, wurde die Taqman®-PCR und die quantitative, kompetitive RT-PCR eingesetzt. Dabei wurden die folgenden Gene untersucht: ER α und ER β, GnRH, GnRH-R, GAD65 und GAD67, sowie FSH-β. In der POA, Hypophyse und im Ovar wurde altersabhängigen Genexpression beobachtet: Eine signifikante Abnahme der Expression von ER β sowohl in der Gruppe responding animals als auch in deren analoger Gruppe wurde in der POA (34 %), Hypophyse (44 %) und im Ovar (um die 30 %) gemessen. In der Hypophyse verzeichneten die mRNA-Transkripte von ER α bei der Gruppe der behandelten mittelalten Ratten der 13 Uhr-Gruppe eine Zunahme von 55% und bei der 13-Uhr-Gruppe der jungen Ratten einen Anstieg von 153 %. Ebenso nehmen die mRNA-Konzentrationen von FSH-β sowohl bei den responding animals als auch bei deren analoger Gruppe in gleichem Masse (ungefähr 300 %) zu. Da die Veränderungen der Expression von ER β, ER α und FSH-β bei den zwei analogen Gruppen auftritt, ist zu vermuten, dass diese Gene altersabhängig expremiert und an der Zyklusregulation ursächlich beteiligt sind. Die restlichen Gene zeigten entlang der Achse keine altersrelevanten Veränderungen. Da ER β-Expressionsveränderungen in der POA, in der Hypophyse und im Ovar gemessen wurden, konnte der wichtigste Schluss der hier vorgestellten Untersuchungen gezogen werden, dass nämlich ER β für den Erhalt des Zyklus essentiell sein kann. In diesem Teil der vorliegenden Arbeit wurde ein Tiermodell zur molekular biologischen Untersuchung der altersabhängigen Veränderungen mit sehr zufriedenstellender Ausbeute zur Wiederherstellung des Östrus-Zyklus (44%) erfolgreich entwickelt. Dieses Modell ermöglichte darüber hinaus die Untersuchung einer relativ hohen Anzahl an Genen entlang der hypothalamo-hypophysio-ovariellen Achse.

Ausgehend von dem geschichtlichen Pestausbruch des 14. Jahrhunderts in Europa werden 350 Jahre Geschichte der Pest als Pandemie, Epidemie, Endemie und Pest der Kinder in Deutschland, dem Kurfürstentum Sachsen und der Residenzstadt Dresden mit dem Amt Radeberg untersucht und dargestellt. Wichtig war dabei die Herausstellung, dass Pandemien durchaus die Welt verändern und der „Krieg der Mikroben, als sogenannte „Unsichtbare Feinde”, Zivilisationen immer wieder mit ihren eingefahrenen Strukturen zum Wanken bringen können. Dokumentiert wird die Sterbensgefahr durch die Pestausbrüche und deren Überlieferung in Dresdner Akten und dem Amt Radeberg, welches auch zum Fluchtort der Kurfürsten bei Pestgefahr wurde. Herausgearbeitet wurde ebenfalls die stetige Pestgefahr, die als Bedrohung durch das nahe Grenzgebiet von Böhmen ausging, durch Glaubensflüchtlinge beziehungsweise mit dem Handel auf dem Wasser- oder Landwege nach Sachsen gebracht oder durch die Heerscharen des Dreißigjährigen Krieges verbreitet wurde. Nachdem die Pest 1682 offiziell als „überwunden“ erklärt wurde, traten bis in die Jetztzeit immer wieder epidemische oder endemische Pestausbrüche auf, die zeigen - die Pest lebt weiter…

An 23 wachen Ratten wurde die dynamische Regulation der Nierengefäße als Antwort auf schwingungsförmige Änderung des renalen Perfusionsdruckes (RPP) gemessen. Es wurden der Renale Perfusionsdruck (RPP), der Nierenarterienfluss (RBF) sowie lokale Gefäßflüsse der Nierenrinde und des äußeren Nierenmark (Laser-Doppler) aufgezeichnet und daraus die entsprechende Conductance (Leitwert) der Gefäße errechnet. Der mittlere RPP wurde rampenförmig mit einer langsamen Änderungsrate gesenkt (dp/dt), wobei nach jeder absteigenden Flanke eine aufsteigende Rampe gleicher Geschwindigkeit gemessen wurde. Eine Überlagerung des RPP mit Schwingungen unterschiedlicher Frequenz (f=0,005, f=0,01 und f=0,02 Hz) bei einer Amplitude von 20 mmHg führte zu einem Anstieg von dp/dt und einem erhöhten Shearstress an der Gefäßwand (WSS). Der Einfluss der Schwingungen auf RCV war signifikant abhängig vom mittleren RPP. So war die Conductance in tieferen Druckbereichen des RPP mehrfach höher als in den Ausgangsdruckwerten. Innerhalb der absteigenden Rampen führte ein Erhöhung der Frequenz zu einem Anstieg der maximalen Amplitude des RVC des Nierengesamtflusses. Die größten Amplituden wurden bei RPP Werten zwischen 58 und 46 mmHg gemessen. Diese Abhängigkeit war bei den ansteigenden Flanken nicht gegeben. Außerdem zeigte sich in den abfallenden Versuchsteilen ein plötzlicher Phasenwechsel zwischen der RPP- und der RVC-Schwingung bei mittleren RPP-Werten zwischen 95 und 80 mmHg. Dies lässt schließen, dass oberhalb dieses Druckwertes aktive myogenen Vasokonstriktion die passiven Gefäßdilatation vollständig ausgleicht, während unterhalb dieses RPP-Wertes die Vasokonstriktion insuffizient reagiert, bis bei ca. 50 mmHg die RCV ausschließlich der passiven Vasodilatation folgt. Höhere Schwingungsfrequenzen führen durch einen Anstieg des WSS zu einer Erhöhung der Amplitude des RVC. Dies bewirkt eine Änderung der charakteristischen renalen Autoregulation des RPP. Auf diese Weise ändert sich die Effizienz der Autoregulation. / In 23 conscious rats, the dynamic features of renal vascular conductance (RVC) in response to oscillatory changes in renal perfusion pressure (RPP) were studied at different mean RPPs. RPP, renal blood flow, and regional cortical and outer-medullary fluxes (laser-Doppler) were continuously recorded and the respective RVCs calculated. Mean RPP was changed ramp-wise with a low rate of change (dp/dt), whereby a decremental ramp was immediately followed by an incremental ramp. Superimposing RPP oscillations (amplitude 20 mmHg) of different frequencies (f=0.005, f=0.01, and f=0.02 Hz) increased maximum dp/dt, and thus increased vascular wall shear stress (WSS). The impact of RPP oscillations on RVC critically depended on mean RPP. RVC oscillations were several times higher at lower mean RPPs than at control RPP During the decremental ramps, increasing the frequency led to an increase in the maximum amplitude of total RVC, and decreased mean RPP where maximum amplitude occurred from 58 to 46 mmHg. This frequency dependence was abolished during incremental ramps. Lowering mean RPP resulted in a sudden reversal of phase between RPP and RVC oscillations at mean RPP between 95 and 80 mmHg. It is concluded that, above this RPP, myogenic vasoconstriction fully counterbalances passive vasodilatation, whereas, below that RPP, myogenic constriction gradually tapers off until, at about 50 mmHg, RVC is exclusively determined by passive dilation. Higher oscillatory frequencies, assumed to be due to increased WSS, elicit a greater response in RVC amplitude as an expression of vessel compliance, and, thus change the RPP characteristics of renal autoregulation. However, the efficiency of autoregulation is thereby barely changed.

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Das humane Zytomegalievirus, ist ein ubiquitäres Pathogen, welches akute und persistierende Infektionen verursacht. Bei immunsupprimierten Patienten kann das Virus zu schweren Erkrankungen, wie Hepatitis, Pneumonie und bei kongenitaler Infektion außerdem zu Schädigungen des ZNS führen. HCMV blockiert die Zellproliferation durch einen Arrest am G1/S-Übergang des Zellzyklus, andererseits wird aber gleichzeitig die Expression S-Phase spezifischer Gene aktiviert. Teilweise lässt sich dies durch eine Virus vermittelte spezifische Inhibition der zellulären DNA-Repliaktion sowie durch eine massive Deregulation Zyklin-assozzierter Kinasen erklären. Zellkulturexperimente deuten darauf hin, dass die Zellzyklusalterationen wichtige Voraussetzungen für eine erfolgreiche Virusreplikation darstellen. Es ist hingegen nicht bekannt, welche Relevanz sie für die Virusvermehrung in vivo und das pathologische Erscheinungsbild im erkrankten Organismus besitzen. Diese Frage kann nur in einem Tiermodell sinnvoll angegangen werden. Aufgrund der Wirtsspezifität der Zytomegalieviren, ist man dabei auf die Verwendung der jeweiligen artspezifischen CMV angewiesen. Murines CMV (MCMV) und Ratten-CMV (RCMV) sind dabei die bislang bestuntersuchtesten Systeme. Das Anliegen dieser Arbeit war es zu prüfen, inwieweit die für HCMV beschriebenen Zellzyklusregulationen in MCMV und RCMV auf Zellkulturbasis konserviert sind. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl RCMV als auch MCMV einen antiproliferativen Effekt auf infizierte Zellen besitzen und ebenso wie HCMV zu einem Zellzyklusarrest führen. Nager-Zytomegalieviren können Zellen auch in der G2-Phase arretieren und in dieser Zellzyklusphase auch effizient replizieren können. Die Infektion mit Nager-CMV führt außerdem auf breiter Basis zur Veränderung Zyklin-assoziierter Kinaseaktivitäten. Allen Zytomegalieviren ist die Hemmung der zellulären DNA-Synthese am G1/S-Übergang durch die Inhibition des replication licensing, dem Beginn der DNA-Synthese gemein. Durch diese vergleichende Studie wird einerseits deutlich, dass wesentliche funktionelle Schritte der Zellzyklusregulation zwischen den Zytomegalieviren konserviert sind, aber andererseits die zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen zum Teil deutlich variieren. / Human Cytomegalovirus (HCMV) is an ubiquitous, species-specific beta-herpesvirus that, like other herpesviruses, can establish lifelong latency following primary infection. HCMV infection becomes virulent only in immunocompromised patients such as premature infants, transplant recipients and AIDS patients where the virus causes severe disease like hepatitis, pneumonitis and retinitis. Congenital infection produces birth defects, most commonly hearing loss. To develop rational-based strategies for prevention and treatment of HCMV infection, it is crucial to understand the interactions between the virus and its host cell that support the establishment and progression of the virus replicative cycle. In general, herpesviruses are known to replicate most efficiently in the absence of cellular DNA synthesis. What is more, they have evolved mechanisms to avoid the cell´s DNA replication phase by blocking cell cycle progression outside S phase. HCMV has been shown to specifically inhibit the onset of cellular DNA synthesis resulting in cells arrested with a G1 DNA content. Towards a better understanding of CMV-mediated cell cycle alterations in vivo, we tested murine and rat CMV (MCMV/RCMV), being common animal models for CMV infection, for their influence on the host cell cycle. It was found that both MCMV and RCMV exhibit a strong anti-proliferative capacity on immortalised and primary embryonic fibroblasts after lytic infection. This results from specific cell cycle blocks in G1 and G2 as demonstrated by flow cytometry analysis. The G1 arrest is at least in part caused by a specific inhibition of cellular DNA synthesis and involves both the formation and activation of the cells’ DNA replication machinery. Interestingly, and in contrast to HCMV, the replicative cycle of rodent CMVs started from G2 as efficiently as from G1. Whilst the cell cycle arrest is accompanied by a broad induction of cyclin-cdk2 and cyclin-cdk1 activity, cyclin D1-cdk4/6 activity is selectively suppressed in MCMV and RCMV infected cells. Thus, given that both rodent and human CMVs are anti-proliferative and arrest cell cycle progression we found a surprising divergence of some of the underlying mechanisms. Therefore, any question put forward to a rodent CMV model involving cell cycle regulation has to be well defined in order to extrapolate meaningful information for the human system.