Freie Universiẗat, Diss., 2006--Berlin. / Dateiformat: zip, Dateien im PDF-Format.

Zugl.: Berlin, Freie Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Berlin, Freie Universiẗat, Diss., 2009.

Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1) ist ein multifunktionales Zell-Zell Adhäsionsprotein, das in eine Vielzahl an zellulären Prozessen involviert ist, wie zum Beispiel der Differenzierung von Geweben, der Tumorsuppression, Metastasierung, Angiogenese und Apoptose. Außerdem hat es modulierende Eigenschaften auf die angeborene und erworbene Immunantwort. In der vorliegenden Arbeit charakterisierte ich initial die Lokalisation und die CEACAM1-exprimierenden Zelltypen im Auge und bestimmte quantitativ die Expression von Ceacam1 in der Retina und Choroidea zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Es zeigte sich hierbei, dass Ceacam1 zu allen untersuchten Zeitpunkten, sowohl während der Entwicklung als auch im adulten retinalen und choroidalen Gewebe nachweisbar war. Mittels Immunhistochemie konnte die Expression von CEACAM1 im Corneaepithel, den Gefäßen der Iris und des Ziliarkörpers, im nicht-pigmentierten Epithel des Ziliarkörpers, sowie in den retinalen und choroidalen Gefäßen nachgewiesen werden. Durch Doppelfärbung mit Kollagen IV konnte die endotheliale Expression von CEACAM1 in den Endothelzellen der Gefäße bestätigt werden. Im zweiten Teil meiner Arbeit untersuchte ich die Funktion von CEACAM1 im Auge und verglich dazu wildtypische Retinae mit Cc1-/--Retinae. Es zeigten sich keine offensichtlichen morphologischen Veränderungen der retinalen Schichten und die anschließend durchgeführten morphometrischen Analysen der Schichtdicken der retinalen Neurone zeigte keine Anzeichen einer Neurodegeneration. Allerdings waren in Cc1-/--Retinae kleine Zysten und IBA1 positive, phagozytisch aktive Zellen im subneuroretinalen Raum, also dem Bereich zwischen RPE und den Außensegmenten der Photorezeptoren zu erkennen. Die anschließend durchgeführten Expressionsanalysen immunmodulierender Faktoren und von Mitgliedern des TGF-β-Signalwegs in retinalen und choroidealen Proben wildtypischer und Cc1-/--Mäusen zeigten keine veränderte Expression für Iba1, Ccl2 sowie Tnf-α. Jedoch konnten signifikant erhöhte Werte für TGF-β1 in der Gruppe der 2-4 als auch der Gruppe der 9 Monate alten Cc1-/--Retinae im Vergleich zu wildtypischen Retinae nachgewiesen werden. Basierend auf den Daten der vorliegenden Arbeit kann geschlussfolgert werden, dass die Deletion von CEACAM1 unter physiologischen Bedingungen die Struktur der Retina und Choroidea nicht offensichtlich beeinflusst. Allerdings führt die Deletion zu erhöhten Tgfβ1 Spiegeln in der Retina und zur Aktivierung und Akkumulation von IBA1 positiven Zellen im subneuroretinalen Raum. / Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (Ceacam1, Cc1) is a multi-functional cell– cell adhesion protein, involved in the differentiation and arrangement of tissue three-dimensional structure, tumor suppression, metastasis, angiogenesis and apoptosis. Moreover, it has been shown to modulate innate and adaptive immune responses. Amongst others, it is expressed in vascular endothelial cells during vascular development and in adult blood vessels that are activated by angiogenic processes. In this study, we aimed to learn about the function of Ceacam1 in the eye. We therefore characterized the cell type specific expression of Ceacam1 in the ocular tissues, analyzed its retinal and choroidal expression at different developmental time points and studied the ocular morphology of Ceacam1- knockout (Cc1-/-) mice. Finally, we analyzed the molecular expression levels of immune modulating factors and members of the TGF-β signaling family in retinal and choroidal tissues of Cc1-/- mice. Our data show that Ceacam1 is expressed in developing and mature retinal and choroidal endothelial cells. Furthermore, its deletion promotes the accumulation of phagocytic active and Iba1-positive cells in the subretinal space and significant upregulated TGF-β1 expression levels in the retina.

Diese Arbeit hatte zum Ziel quantitative Analysen histologischer Aufnahmen der Haut nach unterschiedlichen Gesichtspunkten zu etablieren. Im ersten Abschnitt wurde die bildgestützte Quantifizierung der epidermalen Histomorphologie untersucht. Nach Sichtung und Beurteilung von 2145 hochauflösenden Fotografien HE-gefärbter Epidermis- und Vollhautmodellen jeglichen Zustands, wurde der BSGC-Score als Facettenklassifikation mit seinen insgesamt 40 Beurteilungskriterien aufgestellt. Die unterschiedlichen epidermalen Strata wurden mit Wichtungsfaktoren belegt. Die Bewertungskategorien sind mit einem Ampelsystem unterlegt. Eine Befundungsformel wurde aufgestellt. Weitere Bestandteile des BSGC-Scores sind eine Anleitung mit Bildbeilage sowie Dokumentationselemente. Die Anwendung erfolgte erfolgreich im Rahmen der Qualitätssicherung an Chargentests und zur Verlaufsbeurteilung eines In-vitro-Verbrennungsmodells aus humaner Epidermis durch Schneider et al. (2021) Der BSGC-Score dient als zügig durchführbares Evaluationstool zur Befundung von In-vitro-Epidermismodellen und nicht als diagnostisches Mittel. Der zweite Abschnitt beschäftigt sich mit der Vaskularisierung als Parameter der kutanen Wundheilung. Es wurden aSMA-IF-gefärbte Abbildungen porciner Verwundungsmodelle betrachtet und nach der Entfernung drüsiger Strukturen Gefäßanschnitte zu Beginn manuell ausgezählt. Hieraus wurden die nötigen Einstellungen für die Bildbearbeitungssoftware ImageJ ermittelt und die Abbildungen dieser anschließend zugeführt. Es erfolgte die automatisierte Quantifizierung elliptischer Formationen mit einer Größe ≥ 30 Pixel. Im nächsten Schritt wurden die Abbildungen in die Bereiche Wundrand, Wundgrund und Wundheilung unterteilt. In dem Bereich Wundheilung zeigte sich eine signifikant größere Revaskularisierung als in Wundgrund. Abschließend erfolgte der Vergleich sekundärer Wundauflagen. Der Vergleich der Quotienten Wundheilung/Wundgrund nicht-okklusiver und okklusiver Wundauflagen zeigte keinen signifikanten Unterschied in der Neovaskularisierung. Die isolierte Betrachtung der Revaskularisierung als einzelner Prozess der Wundheilung kann nicht als generelles Kriterium für die Gesamtbeurteilung dienen. Hier findet die gewählte Methodik ihre Limitation. Zukünftige Anwendungsbereiche des BSGC-Scores sind die Ausweitung auf Vollhautmodelle und andere Verwundungsmodalitäten. Eine automatisierte und durch eine KI-gestützte Befundung ist ebenfalls aufgrund des zugrundeliegenden umfangreichen Datensatzes denkbar. Auch kann eine automatisierte softwaregestützte Quantifizierung der Vaskularisierung als überblickende und zügige Beurteilung der Wundheilung sinnvoll erscheinen. / This work aimed to establish quantitative analyses of histological images of the skin according to different aspects. In the first section, image-based quantification of epidermal histomorphology was investigated. After reviewing and assessing 2145 high-resolution photographs of HE-stained epidermis and full-thickness skin models of any condition, the BSGC score was established as a facet classification with its total of 40 assessment criteria. Weighting factors were assigned to the different epidermal strata. The assessment categories are underlaid with a color system. A scoring formula was established. Further components of the BSGC score are a manual with picture supplement as well as documentation elements. It was successfully applied in the context of quality assurance on batch tests and for progression assessment of an in vitro human epidermis burn model by Schneider et al. (2021). The BSGC score serves as a rapidly feasible evaluation tool for the reporting of in vitro epidermis models and not as a diagnostic tool. The second section focuses on vascularization as a parameter of cutaneous wound healing. ASMA-IF-stained images of porcine wounding models were considered, and after removal of glandular structures, vascular formations were manually counted at baseline. From this, the necessary settings for the image processing software ImageJ were determined and the images were subsequently fed to it. Automated quantification of elliptical formations with a size ≥ 30 pixels was performed. In the next step, the images were divided into the areas of wound margin, wound bed and wound healing. The wound healing area showed significantly greater revascularization than wound bed. Finally, secondary wound dressings were compared. The comparison of the wound healing/wound bed quotients of non-occlusive and occlusive wound dressings showed no significant difference in neovascularization. The isolated consideration of revascularization as a single process of wound healing cannot serve as a general criterion for the overall assessment. This is where the chosen methodology finds its limitation. Future areas of application of the BSGC score include extension to full-thickness skin models and other wound modalities. Automated and AI-assisted scoring is also conceivable due to the extensive underlying data set. Automated software-assisted quantification of vascularization may also appear useful as an overview and expeditious assessment of wound healing.

A major therapeutic challenge is the increasing incidence of chronic disorders. The persistent impairment or loss of tissue function requires constitutive on‐demand drug availability optimally achieved by a drug delivery system ideally directly connected to the blood circulation of the patient. However, despite the efforts and achievements in cell‐based therapies and the generation of complex and customized cell‐specific microenvironments, the generation of functional tissue is still unaccomplished. This study demonstrates the capability to generate a vascularized platform technology to potentially overcome the supply restraints for graft development and clinical application with immediate anastomosis to the blood circulation. The ability to decellularize segments of the rat intestine while preserving the ECM for subsequent reendothelialization was proven. The reestablishment of a functional arteriovenous perfusion circuit enabled the supply of co‐cultured cells capable to replace the function of damaged tissue or to serve as a drug delivery system. During in vitro studies, the applicability of the developed miniaturized biological vascularized scaffold (mBioVaSc‐TERM®) was demonstrated. While indicating promising results in short term in vivo studies, long term implantations revealed current limitations for the translation into clinical application. The gained insights will impact further improvements of quality and performance of this promising platform technology for future regenerative therapies. / Eine kontinuierlich steigende Inzidenz chronischer Krankheiten stellt eine immer größer werdende therapeutische Herausforderung dar. Der anhaltende Funktionsverlust von Geweben erfordert die bedarfsgerechte Verfügbarkeit von Wirkstoffen, deren kontinuierliche Bereitstellung und Verteilung über die Blutzirkulation von implantierbaren Pharmakotherapie‐Produkten gelöst werden kann. Trotz der Fortschritte und Erfolge mit Zelltherapien sowie der Nachbildung der Zell‐eigenen Nischen konnten bisher noch keine funktionellen Gewebe für die medizinische Anwendbarkeit hergestellt werden. Diese Studie zeigt die Möglichkeit zur Herstellung einer vaskularisierten Plattform‐ Technologie um die Beschränkung der Nährstoff‐Versorgung zu überwinden für die Entwicklung von Transplantaten für die klinische Anwendung und deren sofortige Anastomose an die Blutzirkulation. Die Möglichkeit Rattendarmsegmente zu dezellularisieren, die Extrazellulärmatrix und das interne Gefäßsystem dabei jedoch zu erhalten um diese Strukturen wiederzubesiedeln wurde bewiesen. Das Wiederherstellen des funktionellen arteriovenösen Perfusionskreislaufs ermöglichte die Versorgung von Ko‐kultivierten Zellen um damit funktionalen Gewebeersatz bzw. ‐modelle aufzubauen oder als Medizin‐ Produkt Einsatz zu finden. In vitro‐Studien zeigten eindrucksvoll Reife und Anwendbarkeit des hier entwickelten miniaturisierten, biologischen, vaskularisierten Scaffold (mBioVaSc‐TERM®). Während in in vivo‐Studien zunächst vielversprechende Ergebnisse erzielt wurden, zeigten Langzeit Implantationen die aktuellen Grenzen zur Translation in die klinische Anwendung. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dazu dienen Qualität und Funktionalität dieser vielversprechenden Plattform‐Technologie zu verbessern um zukünftige regenerative Therapien zu ermöglichen.

Es wurde überprüft, ob sich Zusammenhänge zwischen der Tumordurchblutung und Vaskularisation nachweisen lassen, ob Unterschiede in der Durchblutung zwischen malignen und benignen Herdbefunden der Brust gemessen werden können, ob sich aus der Tumordurchblutung und Vaskularisation Aussagen zur Prognose der Patientin ableiten lassen und ob sich die Durchblutung und Vaskularisation unter der präoperativen Chemotherapie bei Mammakarzinomen ändert. Die CD war im direkten Vergleich nicht der Mammographie und der konventionellen B-Bild-Mammasonograpie überlegen. Mit verschiedenen Parametern der Kontrastmittel-Videodensitometrie, wie die Zeiten bis zum maximalen Signalanstieg (Tmax) mit dem Kontrastmittel Levovist(, konnte mit einer Spezifität von bis zu 92% sicher zwischen benignen und malignen Herdbefunden unterschieden werden. Mit der Videodensitometrie war es im Gegensatz zum konventionellen CD möglich, Veränderungen der Durchblutung von Mammakarzinomen unter einer präoperativen Chemotherapie durch die Änderung der Kontrastmittelkinetik zu erkennen. Bei den kleinlumigen Gefäßen korrelierten gefäßmorphologische Parametern mit den klassischen Prognoseparametern (Lymphknotenstatus) und der Durchblutung. Selbst unter einer effektiven Chemotherapie, die auch zu einer histologischen Regression geführt hat, veränderten sich die Vaskularisationsparameter nicht signifikant. / Various qualitative and semi-quantitative blood flow and vascularisation parameters were analyzed for their value in the fields of differential diagnosis, evaluation of prognosis, and of monitoring over the time of preoperative chemotherapy. Color Doppler sonography was not superior to other diagnostic methods for preoperative and prognostic assessment of a breast lesion. In contrast agent videodensitometry the values for Tmax were significantly higher for benign breast than for breast cancer. The combination of contrast agent and subsequent video-densitometry would be able to increase the specificity (92% in this investigation) of the diagnosis of breast cancer. Color Doppler can be used to image the blood supply in the smaller blood vessels. The vascularization and the blood flow of a breast carcinoma permits conclusions to be drawn as to the metastatic lymph-node status of a patient. There were only minimal changes of vascularisation visible even in patients with histological regression of breast cancer after preoperative chemotherapy.

"Diagnostik vergrößerter Halslymphknoten mit der farbkodierten Dopplersonographie und dem Power-Doppler nativ sowie nach Applikation eines neuen Ultraschallkontrastmittels" Halslymphknotenvergrößerungen kommen bei Patienten mit Malignomen im MKG- und HNO-Bereich einerseits als reaktive Lymphknotenveränderungen im Abflußgebiet des Primärtumors vor, andererseits können sie metastatisch befallen sein und damit die weitere Therapie und die Prognose der Patienten entscheidend beeinflussen. Mit der B-Bild-Sonographie allein wurden bislang keine eindeutigen Malignitätszeichen etabliert; mit der FKDS blieb die Darstellung der intranodalen Gefäßsituation im Verlauf der Lymphknotenmetastasierung unbefriedigend. Wir untersuchten in unserer Studie die Möglichkeiten, die sich mit der FKDS und dem Power-Doppler nativ und nach Applikation eines stabileren und lungengängigen Echosignalverstärkers für die Diagnostik malignitätsverdächtiger Halslymphknoten ergeben. 40 Patienten mit malignitätsverdächtigen Halslymphknoten (34 Patienten mit gesichertem Plattenepithelkarzinom im MKG- oder HNO-Bereich) wurden im B-Bild sowie in der FKDS und im PD vor und nach Applikation von LevovistR (Schering AG, Berlin) untersucht. Metastasen waren signifikant größer und häufiger rundlich als ovalär als reaktiv vergrößerte Lymphknoten. Korrelationen von Echogenität und Binnenstruktur mit der Lymphknotendignität ergaben sich nicht. Der Vaskularisationsgrad kann nicht zur Dignitätsfeststellung genutzt werden. Signifikante Korrelationen zeigten sich für die Vaskularisationsmorphologie und die Lymphknotendignität. FKDS und PD unterschieden sich nach KM signifikant bezüglich der Beurteilung der Vaskularisationsmorphologie. Nach KM konnten im Power-Doppler alle Lymphknoten bezüglich ihres Perfusionsmusters beurteilt werden. Die FKDS zeigte nach Kontrastmittelapplikation weniger gute Ergebnisse. Innerhalb der Diagnostik metastasenverdächtiger Lymphknoten empfehlen wir die Betrachtung von Größe und Form der Lymphknoten im B-Bild und die Beurteilung der Vaskularisationsmorphologie in der FKDS und im PD. Im Fall einer nicht detektierbaren Perfusion oder eines bei Hypovaskularisation nicht beurteilbaren Perfusionsmusters sollte die Applikation eines Echosignalverstärkers und die Darstellung mit dem PD erfolgen. / "Diagnosis of enlarged cervical lymph nodes with color Doppler sonography and power Doppler before and after application of a new ultrasonic contrast agent" Enlargement of cervical lymph nodes of patients with cancer of the head and neck region can be either caused by reactive changings in the region of the primary tumor or by metastasis. It is one of the most important factors for therapy and prognosis of those patients. Up to now definite criteria of malignancy couldn`t be established by B-mode sonography. Description of the intranodal vascular changes during the course of metastatic invasion keeps on being unsatisfactory by color Doppler ultrasound (US). In our study we examined the new perspectives in the diagnosis of suspected metastatic disease by color-coded US and power Doppler US before and after the injection of a stable echo enhancing agent capable of traversing the cardiopulmonary circulation. 40 patients with suspected cervical lymph node metastasis were examined (34 with squamous cell carcinoma) with B-mode US, color Doppler US and power Doppler US before and after the i.v. application of Levovist registered (Schering, Berlin, Germany). Lymph node metastases were significantly larger and more often roundly shaped than reactively enlarged lymph nodes. Significant correlations of echogenicity and morphologic structure could not be demonstrated. The degree of perfusion cannot be used for the differential diagnosis of lymph node enlargement. There was significant correlation between pattern of vascularization and lymph node dignity. Concerning the architecture of vascularization a significant differentiation of color Doppler US and power Doppler US could be observed. In contrast to color Doppler US, by power Doppler US it was possible to assess the perfusion of all lymph nodes after the application of Levovist registered. For the differential diagnosis of suspected cervical lymph node metastases we therefore recommend a sonographic examination of volume and shape by B-mode US and of pattern of vascularization by color Doppler US and power Doppler US. In case of no detectable perfusion or unclear pattern in hypoperfusion we propose echo-enhanced examination with power Doppler US.