Die Rindertuberkulose ist eine chronische Erkrankung, die von Mycobacterium (M.) bovis und M. caprae, Mitgliedern des Mycobacterium-tuberculosis-Komplex (MTC), ausgelöst wird. Tuberkulose-Erregern werden sowohl mittels kultureller als auch molekulare Untersuchungsmethoden nachgewiesen. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Sensitivität des DNA-Nachweises von Tuberkulose-Erregern zu steigern. Dafür wurden drei Fragestellung im Bereich der molekularen Mykobakterien-Diagnostik bearbeitet. I) Zur Verbesserung der Lyse der mykobakteriellen Zellwand als Voraussetzung für eine Zunahme der Freisetzung von DNA wurden im Vergleich zu einer standardisierten DNA-Isolierungsmethode vier verschiedene Lyseprotokolle (thermische, enzymatische, thermo-enzymatische und mechanische Lyse) entwickelt und mit M. bovis BCG durchgeführt. Die Verbesserung wurde anhand der cycle threshold (Ct)-Werte einer MTC-spezifischen Real-Time (rt) Polymerase-Kettenreaktion (PCR) geprüft. Zwei Lyseprotokolle (thermische und mechanische Lyse) wurden bei zehn Gewebeproben (Lymphknoten, Leber und Lunge) von zehn Tieren (acht Rinder, ein Lama und ein Luchs) mit nachgewiesener Tuberkulose ange-wendet. II) Ausserdem, wurde eine rt-PCR mit dem 16S rRNA Gen als Zielgen (16S-rt-PCR) für den direkten Nachweis von Erregern der Gattung Mycobacterium im Gewebe entwickelt. III) Ein neu entwickelter Spoligotyping-Microarray wurde mit der konventionellen Spoligoty-ping-Methode verglichen, um die neue Methode in Bezug die Sensitivität des Nachweises und des diskriminatorischen Potenzials direkt bei infizierten Gewebeproben zu analysieren. Bei der konventionellen Methode erfolgt die Hybridisierung des PCR-Produktes auf einer Nylon Membran, auf der spezifische Oligonukleotide fixiert sind. Bei der Microarray-Methode sind diese auf einem Microarray-Chip fixiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen (I) zur Lyse der Zellwand bei M. bovis BCG zeigten, dass bei der mechanischen Lyse eine Zunahme um 14 % und bei der thermischen Lyse eine Zunahme an PCR-Produkt von 6 % im Vergleich zur Standardlyse erbrachte. Bei beiden Lyseprotokollen wurde eine statistische Signifikanz von α = 1 % (Mann-Whitney-Test) im Vergleich zur Standardlyse errechnet. Bei den tuberkulösen Gewebeproben wurde bei der mechanischen Lyse eine durchschnitliche Zunahme an PCR-Produkt um circa 9 % im Vergleich zur Standardlyse erzielt. Dieser Unterschied war jedoch auf Grund der geringen Probeanzahl nicht statistisch signifikant. II) Bei der Untersuchung von 43 Mykobakterien-Spezies, sechs Mitgliedern des MTC (unter anderen M. bovis BCG) und 37 Non Tuberculous Mycobacteria (NTM) Spezies, konnten alle mit der entwickelten Real-Time PCR (16S-rt-PCR) nachgewiesen werden. DNA-Extrakte von acht nicht zur Gattung Mycobacterium gehörenden Spezies wurden mit der 16S-rt-PCR nicht erfasst. Ein Erreger der Gattung Gordonia und ei-ner der Gattung Rhodococcus wurden auf Grund ihres engen Verwandtschaftsgrades jedoch ebenfalls mit der 16S-rt-PCR detektiert. Die oben erwähnten mittels MTC-spezifischer rt-PCR (Zielgen IS 1081) als infiziert identifizierten zehn Gewebeproben, wurden mittels 16S-rt-PCR untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass beiden rt-PCR Systeme eine vergleichbare Sensitivität aufwiesen. III) Bei dem Vergleich zwischen den Spoligotyping-Methoden zeigte sich die neue Methode um einen Faktor von 100 bei der M. bovis BCG-Reinkultur und um einen Fak-tor von 10 bei DNA-Extrakten aus tuberkulösen Gewebeproben sensitiver als die konventionelle Methode. Im Rahmen dieser Arbeit hat sich der Einsatz der mechanischen Lyse für die Verbesserung der Freisetzung von mykobakterieller DNA als routinefähig erwiesen. Die entwickelte 16S-rt-PCR erwies sich als brauchbare Methode für den Nachweis von Erregern der Gattung Mycobacterium. Die Microarray-Methode stellte sich wesentlich einfacher, sensitiver und schneller dar als die konventionelle Methode. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass alle drei Ansätze dieser Arbeit einen Beitrag zur Verbesserung der molekularen Labordiagnostik der Tuberkulose leisten. / Bovine tuberculosis is a chronic disease, that results from infection of Mycobacterium (M.) bovis and M. caprae, members of Mycobacterium tuberculosis complex (MTC), respectively. The laboratory diagnosis of bovine tuberculosis is possible with culture as well as considerate fast molecular methods. The aim of this study was to improve the sensitivity of DNA detec-tion of tuberculosis-causing pathogens. Therefore, three different issues were addressed in the complex molecular procedure targeted. I) four different lytic protocols (thermal, enzymatic, thermo-enzymatic and mechanical lysis) were developed and compared to a standardized DNA isolation protocol that was performed on pure culture of Mycobacterium (M.) bovis BCG in order to improve the mycobacterial cell wall lysis leading to an increase of DNA release. The efficiencies of the lysis protocols were assessed by the resulting cycle threshold (Ct) values of a MTC-specific real time (rt) Polymerase Chain Reaction (PCR). Two lysis protocols (thermal and mechanical) were selected to fur-ther testing of ten tuberculosis-infected tissue samples (lymph nodes, liver and lungs) from ten animals (eight cattle, one lama and one lynx). II) In addition, a real time PCR using the 16S rRNA gene as target sequence was developed, which is also suitable to detect pathogens of Genus Mycobacterium on tissue samples. III) A comparison of a newly developed microarray and the conventional spoligotyping method was realised, to analyse the applicability of the microarray in relation of the sensitivity of the method and to analyse discriminatory potential directly from infected tissue samples. During the conventional spoligotyping method, the PCR product is hybridized with specific oligonucleotides, fixed on a nylon membrane. Using the newly developed method these oligonucleotides are fixed on a microarray-chip. The results I) of the mycobacterial cell wall lysis experiment with pure culture of M. bovis BCG showed an increase of 14 % by using mechanical lysis and an increase by 6 % of the PCR product by using thermal lysis compared to the standard protocol. Using the mechanical lysis as well as the thermal lysis a statistically significant (α = 1 % (Mann-Whitney-Test)) im-provement compared to the standard lysis was achieved. Mechanical lysis was performed on tuberculous tissue samples and the results of the lysis were improved by 9 % compared to the standard lysis. However, the difference between mechanical and standard lysis was not statistically significant due the small sample number. II) Forty-three different mycobacterial species, six members of MTC (among them M. bovis BCG) and 37 Non Tuberculous Mycobacteria (NTM), were detected using the newly developed real time PCR (16S-rt-PCR). Eight non-mycobacterial species were not detected using this rt-PCR, whereas one of genus Rhodococcus and one of genus Gordonia were detected by the 16S-rt-PCR due to their close genetic similarity to the genus Mycobacterium. The ten tuberculosis-infected tissue samples (see above) testing positive using a MTC-specific real time rt-PCR (target gene IS 1081) were sub-jected to the 16S-rt-PCR. Both rt-PCR systems showed a comparable sensitivity. III) By comparing the two spoligotyping-methods, the ArrayStrip™–format method was more sensitive than the conventional method by a factor of 100 applied to pure culture and by a factor of 10 when applied to DNA extracts from infected tissue samples. In conclusion, the mechanical lysis proved to be a practical method to liberate mycobacterial DNA. The newly developed rt-PCR was suitable to detect members of the genus Mycobacterium. The spoligotyping ArrayStrip™–format method appeared to be substantially easier to perform, more sensitive, and less time-consuming than the conventional method. The three methods described were suitable to improve the molecular laboratory diagnosis of tuberculosis.

O treinamento por natação leva a uma sobrecarga de volume no coração, que induz a hipertrofia cardíaca (HC) excêntrica, com aumento da massa e do diâmetro cardíaco. Neste trabalho foram investigadas as adaptações no sistema cardiovascular e na expressão de genes relacionados à HC patológica, na gênese da HC por treinamento de natação. 42 ratas wistar foram divididas em grupos: sedentário controle (SC) treinado protocolo 1 (P1) e treinado protocolo 2 (P2). O treinamento de P1 foi de 1x60min/dia, 5x/semana, por 10 semanas. O de P2 foi igual ao P1 até a 8ª semana. Na 9ª semana 2x/dia e na 10ª semana 3x/dia. Os grupos treinados, em relação ao SC, apresentaram bradicardia de repouso, melhora no desempenho físico do teste máximo e do consumo máximo de oxigênio e HC, sem alterar a pressão arterial média e a expressão dos genes do fator natriurético atrial e da alfa actina esquelética. O grupo P2 apresentou aumento no diâmetro cardíaco e redução da expressão do gene da beta miosina de cadeia pesada. Este último resultado é contrário à literatura para a HC patológica, que mostra o aumento não só da expressão deste gene como a dos outros genes estudados. Os resultados de HC de P2 assemelham-se aos encontrados em estudos recentes com atletas de modalidades de maior componente aeróbio, sendo este um bom modelo para investigação dos mecanismos envolvidos na HC destes atleta / Swimming training leads to a cardiac volume overload that induces excentric cardiac hypertrophy (CH) with an increase in cardiac mass and diameter. Cardiovascular system adaptations and expression of genes relatated with pathological CH were investigated in swimming training CH. We studied 42 wistar females, divided in sedentary control (SC) group, protocol 1 trained group (P1) and protocol 2 trained group (P2). The P1 training program was once a day for 5 times/week for 10 weeks. P2 was the same as P1 until 8th week. In 9th week it was twice a day and in 10th week 3 times a day. Trained groups, in contrast with SC, showed rest bradycardia, improvement in physical performance, maximum oxygen uptake and CH, with no alteration in the medium arterial pressure and in the expression of atrial natriuretic factor and skeletal alpha actin genes. Moreover, P2 showed an increase in cardiac diameter and decrease in the expression of beta myosin heavy chain gene. This expression result is different of patological CH literature wich shows an increase of this gene expression and also in the others genes we had investigated. P2 CH results were similar to those recently found in endurance-type athletes, sugesting this is a good model to investigate mechanisms involved in endurance-type athletes CH

Die invasive Aspergillose (IA) wird mehr und mehr zu einem lebensbedrohlichen Problem bei immunsupprimierten Patienten. Der Hauptverursacher der IA ist der Aspergillus fumigatus. Es existieren verschiedene DNS-Extraktions-Methoden und PCR Assays, um Aspergillus fumigatus DNS in Bronchiallavagen (BAL) nachzuweisen. Häufig sind diese Methoden langwierig und verdeutlichen den Bedarf an einer klinisch relevanten Methode, mit der der Aspergillus-fumigatus-DNS Nachweis schnell und zuverlässig erbracht werden kann. Wir haben eine schnelle Methode entwickelt, mit der wir quantitative Ergebnisse innerhalb sechs Stunden erhalten können. Es wurde ein Extraktionsverfahren auf mechanischer Basis (FastPrep), in Kombination mit einer real-time-PCR, basierend auf der TaqMan- Technologie, etabliert. Dazu wurde eine Aspergillus-fumigatus-spezifischeSonde entwickelt und ein Aspergillus-fumigatus-spezifisches Primerpaar eingesetzt. Durch den Einsatz einer Standardreihe wurden die Ergebnisse quantifiziert. Es wurden hauptsächlich Bronchiallavagen sowie andere Materialien von 204 Patienten untersucht. Die Patienten wurden hinsichtlich ihres Verdachtes an einer IA erkrankt zu sein, anhand bestimmter Kriterien (EORTC) in bestimmte Gruppen eingeteilt. Die Ergebnisse wurden innerhalb der einzelnen Gruppen analysiert. Bei allen 8 Patienten mit bewiesener IA gelang der Nachweis von Aspergillus-fumigatus-DNS. In dieser Gruppe konnten quantitativ die höchsten Werte gemessen werden. Des Weiteren konnte eine Rückläufigkeit der Werte mit abnehmendem Aspergillose-Verdacht, sowie nach erfolgter antimykotischer Therapie beobachtet werden. Die diagnostische Sensitivität der Methode beträgt 81,3%, die Spezifität liegt bei 93,7%. Der positive prädiktive Wert ist 72,2%, der negative prädiktive Wert beträgt 96,1%. Als zusätzlicher Baustein in einer umfangreichen Gesamtdiagnostik, kann diese Methode einen Beitrag zur Verbesserung molekularer Nachweisverfahren leisten. / Invasive aspergillosis (IA), often caused by Aspergillus fumigatus, is an important cause of death of immunocompromised patients. Several DNA-extraction methods and PCR assays are available for detecting Aspergillus fumigatus DNA in bronchoalveolar lavage (BAL) samples of patients with invasive aspergillosis. These methods are often time consuming and emphasize the need to develop a clinical relevant rapid DNA isolation assay that gives reliable results in a short time. We have developed a new and rapid method which yields results within six hours.This was achieved by combining high-speed cell disruption using a mechanical extraction procedure (FastPrep), with a real-time PCR assay based on TaqMan technology.A newly designed Aspergillus-fumigatus-specific probe and Aspergillus-fumigatus-specific primers were established. This combination also produces quantitative results by comparing the results with a DNA serial dilution used in the real-time PCR. BAL fluids and other material from 204 patients were analyzed. According to the risk for an IA, the patients were devided in different groups, using specific criteria published by the EORTC. The results were related to these groups. For all 8 patients with proven IA, the detection of Aspergillus-fumigatus-DNA succeeded. In this group, the highest amount of Aspergillus-fumigatus-DNA was detected. A decraesing quantitiy of Aspergillus-fumigatus-DNA could be detected after antifungal treatment and connected with the decreasing suspicion of an IA in the other groups. The diagnostic sensitivity of this method is 81,3%, the specifity is 93,7%. The positive predictive value is 72,2%, the negative predicitive value 96,1%. Adjunctive use of these method may be helpful in the diagnosis of IA.

Tick saliva contains a lot of biological active substances helping them to succesfully complete their feeding which is neccesary for their next development. Both proteinaceous and non-proteinaceous molecules including protease inhibitors are present in tick saliva. The biggest family of these proteases are serpins. Serpins are involved in many biological processes as blood coagulation, fibrinolysis, apoptosis or inflammation. The aim of this diploma work was to determine expression profiles of 10 serpins from nymphs of Ixodes ricinus fed for different times using quantitative real time PCR. For chosen genes (IRS 10, IRS 20) dsRNA for silencing of the gene was prepared and using RNA interference the role of these genes during tick (I. ricinus nymphs) feeding and transmission of Borrelia afzelii spirochetes, a vector of Lyme borreliosis, was evaluated.Tick saliva contains a lot of biological active substances helping them to succesfully complete their feeding which is neccesary for their next development. Both proteinaceous and non-proteinaceous molecules including protease inhibitors are present in tick saliva. The biggest family of these proteases are serpins. Serpins are involved in many biological processes as blood coagulation, fibrinolysis, apoptosis or inflammation. The aim of this diploma work was to determine expression profiles of 10 serpins from nymphs of Ixodes ricinus fed for different times using quantitative real time PCR. For chosen genes (IRS 10, IRS 20) dsRNA for silencing of the gene was prepared and using RNA interference the role of these genes during tick (I. ricinus nymphs) feeding and transmission of Borrelia afzelii spirochetes, a vector of Lyme borreliosis, was evaluated.

Bis heute ist die Ätiopathogenese der Parkinson Krankheit noch nicht geklärt. Verschiedene Abweichungen im Stoffwechsel von Betroffenen konnten zwar detektiert werden (z.B. Komplex I-Mangel, erhöhte Eisen- und 8-OHdG Werte im Gehirn), aber bis heute gibt es keine eindeutigen Hinweise, wodurch es zur Entstehung der Krankheit kommt. Da es am wahrscheinlichsten ist, dass die Krankheit multifaktoriell bedingt ist, könnten auch Mutationen der mitochondrialen DNA eine wichtige Rolle spielen. Entscheidende Hinweise darauf lieferten Experimente mit Cybrid–Zellen. Bisherige Screeninguntersuchungen des mitochondrialen Genoms konnten allerdings noch keine eindeutigen krankheitsspezifischen Mutationen nachweisen. Die Theorie, dass oxidativer Stress in Verbindung mit der Parkinsonschen Krankheit stehen könnte, fand Unterstützung, als signifikant erhöhte Produkte der Lipidperoxidation (Malondialdehyd, Lipidhydroperoide) in der Substantia nigra (Dexter et al., 1989 b, 1994) und ein abnormaler Eisenstoffwechsel in den Basalganglien des Gehirns (Dexter et al., 1987; Dexter et al., 1989a; Cadet, 2001; Hirsch et al., 1991) einiger Patienten nachgewiesen worden. Erhöhte Eisenwerte in Neuromelaninaggregationen, sowie verringerte Ferritinspiegel unterstützen diese Untersuchungen (Cadet, 2001; Dexter et al., 1987, 1989b; Riederer et al., 1989; Sofic et al., 1988). Besonders anfällig für reaktive Sauerstoffverbindungen im Gehirn ist die Substantia nigra. Zum einen kommt es während des Dopaminstoffwechsels zur Freisetzung von Wasserstoffperoxid, des weiteren enthält sie Neuromelanin, welches selektiv Metalle (z.B. Eisen) bindet. Reduziertes Eisen kann mit Wasserstoffperoxid via Fentonreaktion reagieren und das äußerst schädliche Hydroxylradikal bilden (Klein & Ackerman, 2003). Die Menge der in den Mitochondrien frei werdenden Radikale ist von einer Reihe von verschiedenen Faktoren abhängig. Umwelteinflüsse und Ernährungsfaktoren spielen dabei eine ebenso wichtige Rolle, wie der mitochondriale Stoffwechsel selbst (Adachi et al., 1993; Simic, 1991; Menegon et al., 1997). Als ein Biomarker für den oxidativen Stress hat sich in den letzten Jahren 8-Hydroxy-2’-deoxyguanosin (8-OHdG) etabliert, welches als Folge von Angriffen des Hydroxyl-Radikals auf die Doppelbindungen der DNA-Basen am häufigsten gebildet wird (Simic, 1991; Dizdaroglu et al., 1991, Kasai, 1997). 8-OHdG ist in der Lage sich mit Adenin zu paaren (ca. 1% der Fälle), was wiederum bei der nächsten Replikation zu einer Transversion von Guanin zu Thymin führt (Richter, 1992; Croteau & Bohr, 1997).

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O treinamento por natação leva a uma sobrecarga de volume no coração, que induz a hipertrofia cardíaca (HC) excêntrica, com aumento da massa e do diâmetro cardíaco. Neste trabalho foram investigadas as adaptações no sistema cardiovascular e na expressão de genes relacionados à HC patológica, na gênese da HC por treinamento de natação. 42 ratas wistar foram divididas em grupos: sedentário controle (SC) treinado protocolo 1 (P1) e treinado protocolo 2 (P2). O treinamento de P1 foi de 1x60min/dia, 5x/semana, por 10 semanas. O de P2 foi igual ao P1 até a 8ª semana. Na 9ª semana 2x/dia e na 10ª semana 3x/dia. Os grupos treinados, em relação ao SC, apresentaram bradicardia de repouso, melhora no desempenho físico do teste máximo e do consumo máximo de oxigênio e HC, sem alterar a pressão arterial média e a expressão dos genes do fator natriurético atrial e da alfa actina esquelética. O grupo P2 apresentou aumento no diâmetro cardíaco e redução da expressão do gene da beta miosina de cadeia pesada. Este último resultado é contrário à literatura para a HC patológica, que mostra o aumento não só da expressão deste gene como a dos outros genes estudados. Os resultados de HC de P2 assemelham-se aos encontrados em estudos recentes com atletas de modalidades de maior componente aeróbio, sendo este um bom modelo para investigação dos mecanismos envolvidos na HC destes atleta / Swimming training leads to a cardiac volume overload that induces excentric cardiac hypertrophy (CH) with an increase in cardiac mass and diameter. Cardiovascular system adaptations and expression of genes relatated with pathological CH were investigated in swimming training CH. We studied 42 wistar females, divided in sedentary control (SC) group, protocol 1 trained group (P1) and protocol 2 trained group (P2). The P1 training program was once a day for 5 times/week for 10 weeks. P2 was the same as P1 until 8th week. In 9th week it was twice a day and in 10th week 3 times a day. Trained groups, in contrast with SC, showed rest bradycardia, improvement in physical performance, maximum oxygen uptake and CH, with no alteration in the medium arterial pressure and in the expression of atrial natriuretic factor and skeletal alpha actin genes. Moreover, P2 showed an increase in cardiac diameter and decrease in the expression of beta myosin heavy chain gene. This expression result is different of patological CH literature wich shows an increase of this gene expression and also in the others genes we had investigated. P2 CH results were similar to those recently found in endurance-type athletes, sugesting this is a good model to investigate mechanisms involved in endurance-type athletes CH