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Untersuchungen zum Vorkommen von Salmonella Saintpaul und Campylobacter spp. bei Nutzgeflügelbeständen und weiterführende Untersuchungen der gefundenen Isolate

Untersuchungen zum Vorkommen von Salmonella Saintpaul und Campylobacter spp. bei Nutzgeflügelbeständen und weiterführende Untersuchungen der gefundenen Isolate von Schmitt,  Sabine
"Investigations on the occurence of Salmonella Saintpaul and Campylobacter spp. in poultry stocks and further investigations of the detected isolates" The aim of this study was the evaluation of the samples, which were sent to the Institut für Geflügelkrankheiten of the Freie Universität Berlin from 2008 – 2011 because of statutory Salmonella investigation of poultry flocks. Further investigations were done with isolated Salmonella Saintpaul, which are one of the most often isolated serovars in turkeys. In 2013, S. Saintpaul has been the most often isolated serovar in fattening turkeys in the EU. Also in this study, it was the most often isolated serovar in fattening turkeys from 2008 to 2010. In 2011 it was at 4th place after S. Infantis, S. Coeln and S. Typhimurium. S. Saintpaul can be a human pathogen and is frequently isolated from poultry meat samples, which is why we took a closer look at this serovar. For further discrimation of the isolates a pulsed-field-gel-electrophoresis (PFGE) protocol was established. A total of 74 S. Saintpaul isolates were examined by PFGE, of which 67 isoaltes originated from fattening turkeys and seven from laying hens. Moreover 62 of the 74 isolates were tested for antimicrobial resistance. The resistance profiles were also used for discrimination. They widely matched with manual and computer analysis of the PFGE patterns. Isolates matched from 35 – 100%, at which matching was higher the shorter the time between the sampling periods was.. Furthermore, there was a very high matching inbetween isolates from day-old-chicks over a timespan of four weeks, which were isolated from several flocks in Germany. This is most likely linked to the same origin of the chicks from the same breeder herds or via horizontal transmission at the hatchery. Unfortunately, the origin of the chicks in this study was unknown. We also found a very high match of isolates from day-oldchicks and laying hens. This indicates a common source of infection (i.e. wild birds, trucks, flock visitors, feed, etc.), what will not be solved without further investigation. Another aim of this study was the attempt to isolate Campylobacter spp. from the samples sent to us due to statutory Salmonella investigation of poultry stocks. Till now there is no statutory provision for diagnosis of Campylobacter spp. in poultry stocks so we further investigated the method used in this study by other procedures. First we performed isolation like in ISO 10727/2006 described, but instead of 10 ml of the Salmonella-preenrichement we only used 1 ml to not disturb the Salmonella diagnostics. We only found a prevalence of 18,1% in fattening turkeys and 9,4% in chickens. In fattening turkeys considerably more C. jejuni than C. coli were isolated, whereas in laying hens, it was more C. coli. This correlates to what was reported in the published literature. The very low prevalence instead contradicts the literature, why the isolation method was further checked. Therefore we established a qantitative multiplex Realtime-Polymerase chain reaction (Multiplex qPCR). We investigated retained samples of the Salmonella preenrichement for the existence of Campylobacter-DNA. Here in 58,9% of the turkey samples and 96,3% of the laying hen samples Campylobacter-DNA was found. This is correlates to the literature. It was noticed that the isolation results were worse the warmer the outside temperature had been. So we conducted storage trials to simulate the usual postal transportation of the Salmonella samples. Therefore, in the first trial we stored two different types of boot swabs for 30 Minutes, one day, two days, three days, four days and five days at different temperatures. Those swabs were scaled right after sampling and before testing to determine the weight loss. This weight loss was equalized with fluid loss. The weight loss unsurprisingly was higher the warmer the outside temperatures had been. We took a second standardized trial where we contaminated fecal samples of a negative laying hen flock with Campylobacter colonies and put the same amount of feces we found in trial one on the boot swabs. The swabs were again stored and investigated like in trial one. The trials showed that the postal transportation is really disadvantageous for the isolation of Campylobacter spp. because of the oxidative stress for the bacteria, especially at high outside temperatures. A cooled transport to the laboratory is mandatory. If the cooling chain can be maintained the transportation can also endure longer than one day without compromising the isolation outcome. Overall the isolation of Campylobacter spp. from the sent samples is not suitable for routine diagnostics. The Multiplex qPCR could be a reasonable alternative because of the rapidness of the method and the very low detection limit of Campylobacter-DNA. In addition in this study we further discriminated 54 C. jejuni isolates via sequencing of the Short Variable Region of the Flagellin A Gene (flaA-SVR). This showed a host specific as well as geographic relatedness. There was no time related relation.
Aktualisiert: 2020-07-17
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Immunhistochemische und verhaltenspharmakologische Untersuchungen zur Rolle des murinen postsynaptischen Serotonin1A-Rezeptors in der adulten Neurogenese

Immunhistochemische und verhaltenspharmakologische Untersuchungen zur Rolle des murinen postsynaptischen Serotonin1A-Rezeptors in der adulten Neurogenese von Löken,  Eva-Maria
"Immunohistochemical and behavioral studies of postsynaptic serotonin1a receptor effects on adult neurogenesis" With around 322 Million affected people worldwide and an increasing prevalence, depression is one of the most prevalent mental illnesses. The exact pathophysiological mechanisms of this disease have not been fully elucidated. In addition pharmacological therapy of depression comes along with a high non-responder rate and numerous adverse drug reactions. Further understanding of the etiology of depression is required to develop novel antidepressants with better efficacy and fewer adverse drug reactions. Studies of humans and animals suggest a dysregulation of the serotonergic system as well as alterations of adult neurogenesis in the development of depression. The 5-HT1A receptor, a subtype of the serotonin receptor family, was focussed in research and seems to play a significant role in the etiopathology of depression and the regulation of adult neurogenesis. The 5-HT1A receptor is presynaptically located as an autoreceptor on serotonergic neurons in the raphe and postsynaptically as a heteroreceptor in the projection regions of serotonergic neurons such as the hippocampus. The well-established transgenic mouse model with an overexpression of postsynaptic 5-HT1A receptor (OE mouse) offers a good possibility to specifically investigate the effects of this receptor on adult neurogenesis, depression-like behavior, and hippocampus-dependent learning. Previous studies with OE mice indicate an antidepressant and proneurogenic effect of the postsynaptic 5-HT1A receptor. However, in these studies untreated or one-time treated mice were tested and, thus, compensatory mechanisms cannot be excluded. The present study aimed at analyzing the effects of chronic 5-HT1A receptor activation on adult neurogenesis, depression-like behavior and hippocampusdependent learning in OE mice compared to wildtype (WT) mice. Furthermore, it is known that the serotonergic system is involved in the regulation of exerciseinduced adult neurogenesis. However, the proneurogenic effect in exercise-induced adult neurogenesis has not been related to any serotonin receptor-subtype yet. In this study, the involvement of the postsynaptic 5-HT1A receptor in exercise-induced adult neurogenesis was analyzed in the OE model. Both male and female mice were tested due to gender-specific differences in the prevalence and pathophysiology of the 5 HT1A receptor in depression as well as gender-specific differences in OE mice found in previous studies. After chronic 8-OH-DPAT or vehicle administration and in vivo labeling with BrdU, immunohistochemical studies for quantification of cell proliferation and survival in the dentate gyrus of male and female OE and WT mice were carried out. For analyzing exercise-induced adult neurogenesis a subgroup of both OE and WT mice had access or no access to a running wheel, respectively. Depression-like behavior of chronic 8-OH-DPAT or vehicle-treated OE and WT mice and untreated control animals was studied using the forced swim test and sucrose preference test. Differences in hippocampus-dependent learning of OE and WT animals were tested in the novel object recognition test and the novel object location test. Voluntary wheel running was able to increase cell proliferation and survival in WT and OE mice. Considering the reduced distance traveled by OE mice, postsynaptically located 5-HT1A receptors are assumed to mediate a proliferative effect in exercise-induced adult neurogenesis. Chronic 5-HT1A receptor activation did not result in increased cell proliferation or survival in either the transgenic mouse model or in WT animals. Female OE mice even showed a lower survival rate after chronic 5-HT1A receptor activation compared to WT animals and, correspondingly, depression-like behavior. The studies on hippocampus-dependent learning revealed no differences between OE and WT animals or the different treatment groups according to the results of cell survival. It is assumed that, in addition to 5-HT1A receptor desensitization after chronic receptor activation, mainly stress-causing factors such as injection and isolation were responsible for the present results. In conclusion, the results of our study, together with the results of a recent study on stress behavior of the OE mouse, indicate an increased stress sensitivity of the OE mouse. An interaction of sex hormones with postsynaptic 5-HT1A receptors as well as a decreased basal brain 5-HT concentration in female OE animals may result in a reduced cell survival rate and depression-like behavior of female OE animals following chronic 5-HT1A receptor activation. An analysis of stress response, the measurement of stress hormone concentrations such as corticosterone in blood and the determination of basal brain 5-HT concentrations in female transgenic mice are required to strengthen this assumption.
Aktualisiert: 2020-07-23
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Johann Heinrich Jung-Stilling (1740-1817) und die kameralistische Tierheilkunde in Deutschland

Johann Heinrich Jung-Stilling (1740-1817) und die kameralistische Tierheilkunde in Deutschland von Heuer,  Karin
"Johann Heinrich Jung-Stilling (1740-1817) and cameralistic veterinary medicine in germany" This ergobiographical study examines an exceptional personality in the history of veterinary medicine: the pietistic author and cameralist Johann Heinrich Jung, also known as Stilling. It begins with an account of Jung`s life, notably his path to becoming a professor of cameralism in Kaiserslautern, Heidelberg and Marburg. The second section addresses the Pietism of the time, political absolutism in fragmented Germany, the 18th century Enlihgtenment movement, and the cameral sciences. Jung`s literary writing is placed in the context. His autobiography is discussed, as are his pietistic devotional books and his specialist works, which are of particular interest here: these are Jung`s writings on cameralism and his medical, veterinary and economic works. The primary focus is on the treatment of veterinary medicine within the framework of his occupation as a professor of cameral sciences. With regard to his life history, the early death of his mother is noteworthy and is elaborated upon. This circumstance caused Jung to have the inusual experience of growing up almost completely isolated from his peers. His father involved him – a sensitive child – completely in his strictly religious everday life. This left biographical traces and had a distinct influence on his pietistic faith. The concept of providence is a common theme througthout his life and made him a proponent of a deeply religious determinism. During his studies of medicine (1770-1772) in Strasbourg, he found his way into circles of Enlightenment thinkers – with Johann Wolfgang von Goethe being particulary worthy of mention here – which resulted in his literary breakthrough. Inspired by this freethinking movement, there was a phase in which he permitted himself less dogmatic, more progressive and non-pietistic thoughts. Encouraged by Goethe to write and publish his literary works, he did so up until old age. Jung was already well known during his lifetime. His religiously grounded determinism and his inability to deal with a criticism hampered not only his further literay development, but also his production of impartial subjectspecific and scientific work: there was a virtually irreconcilable contradiction between, on the one hand, his belief in providence and, on the other hand, rationally founded research abilities and innovativebess. As a professor of cameral sciences, Jung gathered all the knowledge available about each subject with extraordinary diligence and conscientiousness, an wrote his own textbooks based on this information. However, he succeeded only to a limited extent in producing independent and scientifically durable results that went beyond compilations. This study focuses particulary on Jung`s veterinary works, and a clear dependence on other authors was detected. The word-for-word similarities between writings by Jung and the content of textbooks by Johann Christian Polycarp Erxleben and Louis Vitet are striking. Given his fame, there is much academic discussion of Jung: Oskar Walzel described Jung as a medical amateur; Wilhelm Stieda criticised his inadequate scientific approach and his insufficient knowledge of contemporary economic literature; Heinrich Webler rebuked him for his superficiality; and Wilhelm Roscher reproached him for his eclecticism and his fondness for state absolutism. Maria Schwarz` academic “attempt at rehabilitation” failed because it was influenced by her family connections to Jung and, above all, tendencies, which clearly show her work was published during the period of National Socialism. Andre Wakefield`s work »The Disordered Police State: German Cameralism as Science and Practice« contains the most vehement critism of the cameral sciences and its practitioners. He chides the German cameralists, including Jung, for their shallow theory construction and their paltry results. He criticises cameralism for being a fraudulent system that, instead of aligning the interests of the “Kammer” and the state, actually concealed the facts of the prince`s fiscal and income policy.2147 At the same time, however, Wakefield draws attention to the enormous range of disciplines that were covered by the cameral sciences, though he also stresses in his study the low standard of German cameralism. The extensive writings of the proponents of economics according to Adam Smith and the scientific theorists of mercantilism in France had a considerably broader foundation – despite their scientific and theoretical fixation on the tasks of the state and confinement to the economic interests of the territorical princely houses – and took account of trade and technical production. This dissertation explores the critical elements in Jung`s works and discusses them without “throwing the baby out with the bath water” a criticism that can be levelled against Wakefield.
Aktualisiert: 2020-07-17
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In-vivo Quantifikation der Gentamicinfreisetzung aus einer Implantatbeschichtung im Rattenmodell

In-vivo Quantifikation der Gentamicinfreisetzung aus einer Implantatbeschichtung im Rattenmodell von Nast,  Sophie
Die intramedulläre Osteosynthese der Tibia mit einem Marknagel ist eine häufig angewandte Methode zur Frakturstabilisierung bei unfallchirurgischen Operationen. Jedes Material, welches in den Körper implantiert wird, stellt jedoch ein erhöhtes Risiko für eine bakterielle Oberflächenbesiedlung dar (Gristina et al., 1988). Dies begünstigt die Entstehung von tiefen Wundinfektionen (Jansen & Peters, 1993). Implantatassoziierte Infektionen gehören noch immer zu den schwerwiegendsten Komplikationen bei der Frakturversorgung. Mithilfe einer biodegradierbaren Implantatbeschichtung lassen sich Wirkstoffe zur kontrollierten Freigabe in einen polymeren Trägerstoff einarbeiten (Lucke et al., 2003). Das Implantat kann dadurch als sogenanntes „Drug-Delivery-System“ fungieren (Fuchs et al., 2011). Mit Hilfe eines solchen Systems kann eine lokale antibiotische Wirkung im Frakturgebiet erzielt werden, wodurch das Risiko einer bakteriellen Kolonisation reduziert wird (Lucke et al., 2003). Darüber hinaus lassen sich mögliche unerwünschte Arzneimittelwirkungen einer systemischen antibiotischen Applikation durch eine lokale antibiotische Therapie einschränken. Die vorliegende Arbeit umfasst eine detaillierte in-vitro und in-vivo Analyse der Wirkstofffreisetzung bzw. –anreicherung des in die Polymerbeschichtung Poly(D,L-Laktid) eines Titankirschnerdrahtes eingearbeiteten antibiotischen Wirkstoffs Gentamicin. Für die in-vivo Studie wurden gentamicinbeschichtete Titankirschnerdrähte in den Tibiamarkraum von Ratten implantiert und nach verschiedenen Zeitpunkten, über eine Dauer von 42 Tagen, entnommen. Zur Darstellung der in-vivo Freisetzungskinetik erfolgte eine Quantifizierung der Gentamicinkonzentration auf dem Implantat, im Knochen, im Endost, in der Niere sowie im Serum der Ratten. Weiterhin erfolgten röntgenologische, histologische und immunhistologische Analysen, die es ermöglichten Kenntnis über die Verteilung und Anreicherung von Gentamicin in den oben genannten Geweben zu erlangen. Die Freisetzungskinetik des lokal verabreichten antibiotischen Wirkstoffs Gentamicin zeigte in-vitro und in-vivo einen ähnlichen Verlauf. Sowohl in-vitro als auch in-vivo erfolgte ein initialer Anstieg der Gentamicinfreisetzung. Zum Untersuchungszeitpunkt „eine Stunde“ nach Implantation der Titankirschnerdrähte konnten die höchsten Gentamicinkonzentrationen in allen analysierten Geweben und auf den Titankirschnerdrähten ermittelt werden. Über den gesamten Untersuchungszeitraum von einer Stunde bis 42 Tage konnte der Wirkstoff Gentamicin im Endost nachgewiesen werden, wobei bis zum Zeitpunkt „vier Stunden“ nach Implantation der Titankirschnerdrähte eine antimikrobiell wirksame Gentamicinkonzentration erreicht wurde. Die radiologische Untersuchung der Tibia zeigte keine Anzeichen einer destruktiven Veränderung des Knochens durch das Implantat und dessen Beschichtung. Dies weist auf eine gute Biointegrität von Implantat und Beschichtung hin. Die immunhistochemische Färbung mit der Avidin- Biotin- Complex- Methode zeigte eine Akkumulation des Gentamicins im Bereich der Nierenrinde, was vermutlich auf die renale Elimination des Wirkstoffes zurückzuführen ist. Das zum Ausschluss einer Toxizität des aus der Polymerbeschichtung freigesetzten Gentamicins histologisch untersuchte Nierengewebe, zeigte keine Anzeichen entzündlicher oder nekrotischer Prozesse. Da die renale Exkretionsrate im Rahmen der vorliegenden Arbeit nicht ermittelt wurde, erfolgte keine Berechnung der absoluten in-vivo freigesetzten Gentamicinkonzentration. Die Kombination der verschiedenen Methoden zur Quantifizierung und Darstellung von Gentamicin in den Geweben, wie sie in dieser Arbeit verwendet wurden, erlauben es, Informationen über die Akkumulation und die Aktivität des lokal freigesetzten Antibiotikums über den gesamten Untersuchungszeitraum zu sammeln. Aufgrund der beschriebenen Gefahr der Ausbildung einer bakteriellen Infektion infolge einer Tibiafraktur, als auch nach Frakturstabilisierung, ist eine schnellstmögliche lokale antibiotische Aktivität notwendig. Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass durch den Einsatz von Poly(D,L- Laktid) beschichteten Titankirschnerdrähten, mit dem inkorporierten Wirkstoff Gentamicin, in den ersten vier Stunden postoperativ antimikrobiell wirksame Gentamicinkonzentrationen im Operationsgebiet erreicht werden können. Ferner wurden radiologisch sowie histologisch keine Anzeichen unerwünschter Arzneimittelwirkungen des Gentamicins in den untersuchten Geweben nachgewiesen. Mit Poly(D,L- Laktid) und Gentamicin beschichtete Osteosynthesematerialien scheinen somit für eine perioperative Antibiotikaprophylaxe, gegebenenfalls ergänzend zu einer systemischen Antibiotikatherapie, geeignet zu sein.
Aktualisiert: 2020-07-23
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Betrachtung ausgewählter Variablen des Energiestoffwechsels bei Rindern mit Dermatitis Digitalis

Betrachtung ausgewählter Variablen des Energiestoffwechsels bei Rindern mit Dermatitis Digitalis von Vögely,  Janine
"Analysis of selected blood parameters of the energy metabolism in cattle with digital dermatitis" Digital Dermatitis (DD) is a multifactorial, infectious bovine claw disease, mainly affecting dairy cows that are kept in loose housing systems. DD usually manifests as a circumscribed inflammation of the skin just above the coronary band. The acute stage of these lesions causes a considerable reduction of animal-wellbeing and loss in production. In human medicine, an inflammation of the oral cavity- Periodontal Disease- shows noticeable similarities in etiological bacteria and in the influence of environmental risk factors on the course of the disease. Because of these similarities and with the fact that many patients with periodontal disease also suffer from "metabolic syndrome" (MS), this study analyzed selected blood parameters of the bovine energy metabolism in healthy animals, animals with DD and animals with claw diseases of non-infectious origin. A pilot study was carried out previously to the main study. In the main study, examination of claws and sampling of blood took place on five dairy farms in the German region of Brandenburg, to provide indications for the involvement of metabolism in the pathogenesis of DD, similar to the observations made in human periodontal disease and MS. Different stages of DD were diagnosed in 1075 of 1587 examined animals. Prevalence of disease varied between the different farms from 39.5% to 89.9%. The percentage of animals with one affected hind limb was 23.2% in total and varied between 19.1% and 32.7% on the different farms. The percentage of animals affected on both hind limbs was 44.6% in total and ranged between 18.5% to 66.7%, depending on the farm. Two of the five farms had concrete flooring walking pens and straw bedding in the cubicles, while the other three had rubber flooring walking pens and rubber mattresses in the cubicles. The farms with concrete flooring showed a prevalence of DD at 41.6%, while the farms with rubber flooring showed a prevalence of 86,2%. DD on both hind limbs was found in 21.7% and 60.7% of animals, respectively. In this study, the crude ratios for animals becoming infected with DD are 8.67 fold higher (p=0.000) when they are held in cubicle housing systems with rubber surface walking pens and beds than for animals that are kept on concrete floors and straw bedding. Blood samples from 300 animals were taken and analyzed to determine the serum concentration (SK) of non-esterified fatty acids (NEFA), ß-hydroxybutyrate (ß-HBS), glucose, triglycerides and cholesterol and to compare them between groups and farms. They were categorized in three groups (FG) regarding their claw health, as diagnosed in the trimming chute, and in four groups regarding their state of lactation. Claw health groups consisted of animals affected by DD in the acute M2-stage (FG 2 = DD-group), animals that showed lameness because of a non-infectious claw disease (FG 1=lame-group) and a group of animals with no claw disease at all (FG 3 =healthy-group). State of lactation was determined by days after calving (d p.p.) and categorized in groups of 14-70 d p.p., 71-150 d p.p., 151-250 d p.p. and over 250 d p.p. The comparison of mean values of SK revealed substantial differences for all blood parameters between the five herds. Also, the results of the generalized linear models showed that the factor "farm" significantly influenced the SK of all blood parameters analyzed. The mean values of SK for NEFA, triglycerides and cholesterol differed significantly between the different states of lactation (p=0.000; p= 0.033; p=0.000), which can be explained by the physiological changes in metabolism throughout the lactation period. In the pilot-study, the SK for NEFA were significantly higher (p=0,0) in the blood of cows within FG 2 (DD) compared to those of FG 1 (lame) and FG 3 (healthy) group. In the present study, SK for NEFA between 0.4 and 0.6 mmol/l is associated with a higher risk for lameness (OR=13.5 / p=0.006) an DD (OR=9.4 / p=0.012). Animals of FG 2 (DD) showed lower mean values for SK of Glucose (p=0.052) This difference was more pronounced in the group of animals in early lactation (p=0.011). Higher SK for NEFA and lower SK for Glucose in lame cows can be a result of reduced feed intake and reduced energy consumption due to lower activity. A pain-related stress reaction could also be a cause of higher SK for NEFA. Another cause for increased incidence of lameness and DD in animals with higher SK for NEFA and lower SK for Glucose could be the influence of negative energy balance (NEB) on the Immune system and healing of wounds. Animals of FG 2 (DD) had higher mean values for SK of cholesterol than healthy or lame animals, without being statistical significant. The cholesterol transport could be influenced by inflammatory conditions. The results of this study show no clear role of the selected blood parameters of the energy metabolism on the pathogenesis of DD. Further research is necessary to assess the results of this study. Overall there were remarkable differences in mean SK of the analyzed blood parameters and in DD prevalence between herds, that emphasize the importance of management practices and housing conditions for metabolism an animal health.
Aktualisiert: 2020-07-17
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Therapieplanung für die Mikrowellenablation von Lebertumoren – Evaluation ex vivo

Therapieplanung für die Mikrowellenablation von Lebertumoren – Evaluation ex vivo von Geyer,  Beatrice
Die Mikrowellenablation (MWA) ist eine minimalinvasive Therapieoption zur Behandlung bösartiger Lebertumoren. Zu den potentiellen Vorteilen der MWA gegenüber anderen Ablationsverfahren gehören ein größeres Ablationsvolumen und eine kürzere Ablationszeit. Neben vaskulären Kühleffekten und dem verwendeten MWA-System ist der therapeutische Erfolg abhängig von der Expertise des behandelnden Mediziners sowie von der Komplexität des individuellen Patientenfalles. Ziel einer computergestützen Planungssoftware ist es, die onkologische Sicherheit und Effizienz der Therapie zu verbessern. Derzeit gibt es für die MWA kein Planungssystem, das patientenindividuelle Faktoren, wie Gefäßkühleffekte, einbezieht. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, eine interdisziplinäre entwickelte Planungssoftware (TASAP) für die MWA von Lebermalignomen im Hinblick auf Gefäßkühleffekte unter standardisierten Exvivo-Bedingungen zu evaluieren. Dazu wurden 217 MWA in einem Ex-vivo-Schweineleber-Modell mit einem 40 W feedbackgesteuertem MWA-Generator mit ungekühltem Antennendesign durchgeführt. Zur Imitation eines Lebergefäßes wurden drei verschiedene perfundierte Glasröhren (3, 5 und 8 mm Außendurchmesser; im Folgenden als Kühlgefäß bezeichnet) mit vier verschiedenen Flussraten (0,10, 100 und 500 ml/min) und drei unterschiedlichen Antennen-Gefäß-Abständen (5, 10 und 20 mm) in die Leber eingebracht. Zur Etablierung einer genauen Messmethode der avitalen Ablationszone erfolgte eine histologische Aufarbeitung mithilfe von NADH-Färbungen (Vitalfärbung). Die histologischen und makroskopischen Ergebnisse wurden korreliert und ein Korrekturfaktor ermittelt. Die MWA-Läsionen wurden planimetrisch entlang der Querschnittsfläche auf Höhe des größten Nekrosedurchmessers mit dem etablierten Korrekturfaktor (r(x) + 21,2 %; 1,6 mm) orthogonal zur Antenne konturiert und vermessen. Durch die Etablierung einer Messmethode konnte die makroskopische avitale Zone (White Zone; WZ) exakt detektiert und die planimetrische Flächenvermessung optimiert werden. Als Grundlage für die TASAP diente ein numerisches Simulationsmodell, dieses wurde durch eine Versuchsreihe mit verschiedenen Energieeinträgen (12 – 24 W) kalibriert. Aufgezeichnete Generatorprotokolle wurden in die Planungssoftware integriert. Eine proximale, numerisch quantifizierte Antennenschafterwärmung wurden ebenfalls in die Software implementiert. Bei einem simulierten Energieeintrag von 16 W zeigte sich die beste Übereinstimmung von realer und simulierter Läsion mit einer medianen Flächendifferenz von 2,8 % zwischen transversaler Läsion und Simulation. Dabei wurden ein Dice-Koeffizient von 0,89 sowie ein Jaccard-Koeffizient von 0,81 ermittelt. Eine Planung von Ablationen ohne Kühlgefäße konnte mit der Planungssoftware unter der Berücksichtigung von Energieverlusten wie der Antennenschafterwärmung, mit einer Flächengenauigkeit (Schnittfläche) von 90,2 % berechnet werden. Die Flächendifferenz zwischen Läsion (179,2 mm²) und Simulation (189,4 mm²) betrug 2,8 % (p = 0,394). Durch die Verwendung verschiedener Kühlgefäße konnten bei der MWA Flächenunterschiede der Ablationsflächen durch vaskuläre Kühleffekte nachgewiesen werden. Dabei war der Einfluss der vaskulären Kühleffekte auf die Ablationsfläche ab einer Flussrate von 10 ml/min konstant hoch. Die Simulation unter dem Einfluss peripherer Kühlgefäße zeigte eine Abweichung zwischen realer Ablation und Simulation mit einer Überschätzung in der Fläche von 32,8 bis 43,1 % (abhängig vom Kühlgefäß). Bei allen 192 Versuchen zeigte sich eine Radiusdifferenz von 1,6 mm, dies entspricht einer prozentualen Differenz von 19,8 %. Diesbezüglich muss das Simulationsmodell für die klinische Anwendung weiter optimiert werden. Faktoren wie die Implementierung der Gewebeschrumpfung und des periinterventionellen Temperaturprofiles könnten die Simulation der MWA weiter verbessern. Bei der Interpretation der Ergebnisse muss berücksichtigt werden, dass die Experimente ex vivo an nativer Schweineleber durchgeführt wurden. Die Ergebnisse können indes als experimentelle, valide Grundlage für In-vivo-Versuche angesehen werden. Diese sind insofern von Bedeutung, als die präinterventionelle, simulationsbasierte Behandlungsplanung ein wertvolles Werkzeug bei der klinischen Anwendung von MWA sein kann.
Aktualisiert: 2020-07-12
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In vitro Untersuchungen zum Einfluss von Yucca schidigera und Inulin auf die Zusammensetzung und Stoffwechselaktivität der fäkalen Mikrobiota von proteinreich und -arm gefütterten Hunden

In vitro Untersuchungen zum Einfluss von Yucca schidigera und Inulin auf die Zusammensetzung und Stoffwechselaktivität der fäkalen Mikrobiota von proteinreich und -arm gefütterten Hunden von Vierbaum,  Luisa
"In vitro evaluation of the effects of Yucca schidigera and inulin on composition and metabolism of faecal microbiota of high- and low-protein fed dogs" This in vitro study aimed to evaluate the effects of Yucca schidigera powder (YSP) and inulin (I) on composition of faecal microbiota and its formation of protein fermentation metabolites (short (SCFA) and branched-chain fatty acids (BCFA), phenolic and indolic compounds, biogenic amines, ammonia and pH) by using faecal inocula from dogs fed either a low (A) or a high (B) protein diet (crude protein 201 or 377 g/kg as fed). Nine treatments for each diet were evaluated in an in vitro batch culture system over 24 h: (1) control with no addition of substrate; (2) 2,00 g/l YSP; (3) 4,00 g/l YSP; (4) 2,00 g/l YSP and 1,00 g/l I; (5) 4,00 g/l YSP and 1,00 g/l I; (6) 2,00 g/l YSP and 5,00 g/l I; (7) 4,00 g/l YSP und 5,00 g/l I; (8) 1,00 g/l I; (9) 5,00 g/l I of faecal culture of dogs fed diet A or B. Several changes in fermentation metabolites were analysed. Samples incubated with the faecal inocula of dogs fed diet B produced lower concentrations of total SCFA, acetate, propionate (p ≤ 0.001), i-valerate (p = 0.003), D-lactate (p = 0.041) and indole (p = 0.003), whereas pH (p ≤ 0.001) was increased. Supplementation of I increased the content of putrescine, D- and L-lactate, total SCFA, acetate, propionate, n-butyrate (p ≤ 0.001), while i-valerate, indole and pH (p ≤ 0.001) were reduced. Ammonia was lower (p ≤ 0.001) in samples with faecal inocula from dogs fed diet B and further reduced by the addition of I (p ≤ 0.001). Samples with faecal inocula from dogs fed diet A had a fewer quotient of ammonia and total SCFA (p = 0.003). Supplementation of YSP (p = 0.016), I (p ≤ 0.001), I in combination with diet A (p = 0.006) and YSP in combination with I (p = 0.031) led to a futher reduction of the quotient of ammonia and total SCFA. Total number of copies of all bacterial groups was increased in samples incubated with faecal inoculum from dogs fed diet A, the supplementation of I (p ≤ 0.001) and YSP (p = 0.021). Protein content of the diet as well as supplementation of I and YSP showed numerous positive effects on the abundance of the analysed bacteria. In conclusion, dietary protein concentration and the in vitro supplementation of I and YSP led to a stimulation of growth and fermentation intensity of the faecal microbiota, whereby YSP appeared to have only minor effects on the formation of protein fermentation metabolites.
Aktualisiert: 2020-07-09
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Identifikation signifikanter Merkmale in den stochastischen Abläufen des Waschprozesses zur Regression der Waschwirkung

Identifikation signifikanter Merkmale in den stochastischen Abläufen des Waschprozesses zur Regression der Waschwirkung von Oertel,  Christian
Der Waschprozess ist eine komplexe Kombination zahlreicher Wechselwirkungen. Zur Quantifizierung der Waschperformance dient die DIN EN 60456, welche tief greifende Rahmenbedingungen und Einschränkungen auferlegt. Die Konsequenz ist eine beherrschbare, aufwendige Messung der Waschperformance. Die vorliegende Arbeit stellt ein alternatives Verfahren vor, welches die Waschperformance der genormten Schmutzarten mit Methoden des maschinellen Lernens abschätzt, ohne dabei dauerhaft auf die Verwendung und Auswertung von EN/IEC 60456-Streifen zurückgreifen zu müssen. Hierfür wird ein skalierbarer, gläserner Prüfstand aufgebaut, welcher einerseits in der Lage ist, verschieden große Schwingsysteme zwischen 8 kg und 12 kg aufzunehmen und andererseits mit Messtechnik ausgerüstet ist, die vergleichbare Seriengeräte in puncto Genauigkeit, Abtastrate und Umfang übertrifft. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse wird dabei durch die Verifikation der Messmittel und der Waschperformance sichergestellt. Im Rahmen von Waschversuchen werden die Parameter Drehzahl und Reversierrhythmus variiert. Dabei werden die Waschperformance nach DIN EN 60456 bestimmt und zudem zahlreiche Messdaten aufgezeichnet. Die Ergebnisse dienen als Trainingsdaten für überwachte Lernprozesse, welche neben den variierten Versuchsparametern ebenfalls zahlreiche nicht-triviale Merkmale aus den Messdaten extrahieren. Die Merkmale werden mithilfe verschiedener Methoden auf die signifikanten reduziert und für alle Schmutzarten werden unterschiedliche lineare und nicht lineare Regressionsfunktionen gebildet. Die Bewertung der Modelle liefert jeweils den besten der untersuchten Ansätze zur Abschätzung der Waschperformance jeder Schmutzart. Der mittlere Fehler (RMSE) der Modelle liegt zwischen 0,008 und 0,02 und damit innerhalb einer Waschperformanceklasse (= 0;03) nach EG-Richtlinie 95/12/EG. Darüber hinaus lässt sich ein Konvergenzverhalten des Fehlers beobachten, wodurch ein genügend großer Stichprobenumfang nachgewiesen ist. Als weiterführendes Ergebnis werden für jede Schmutzart Theorien zur physikalischen Interpretation nicht-trivialer Merkmale vorgestellt, wodurch der Ansatz der Identifikation signifikanter Merkmale bestätigt werden kann. Als Ergebnisse konnten sowohl ein geeigneter Prüfstand als auch ein Verfahren zur Identifikation signifikanter Merkmale im Waschprozess erfolgreich realisiert werden.
Aktualisiert: 2020-07-30
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Trainingsanpassung und epigenetische Modifikationen in der Skelettmuskulatur

Trainingsanpassung und epigenetische Modifikationen in der Skelettmuskulatur von Lehrer,  Christin-Isabell
Skelettmuskelgewebe besitzt eine hohe Plastizität und reagiert mit einer Vielfalt von Anpassungsreaktionen auf körperliches Training. Eine möglichst genaue Kenntnis der zugrunde liegenden Mechanismen ist wichtig, um trainingsbasierte Therapiekonzepte, die bei vielen Krankheiten (wie z.B. Diabetes, Adipositas, COPD) eine Rolle spielen, neu zu entwickeln bzw. zu verbessern. In jüngster Zeit mehren sich die Hinweise darauf, dass insbesondere epigenetische Mechanismen an der Steuerung der Trainingsanpassung beteiligt sind. Dabei sind vor allem DNA-Methylierungen, Regulation der Genexpression über micro-RNAs und Histonmodifikationen, in erster Linie differentielle Histonazetylierungen und –methylierungen, zu nennen. Insbesondere gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass die Mono- bis Trimethylierung des Histons 3 an Lysin 4 (H3K4me1-3) eine entscheidende Rolle bei der Regulation der Skelettmuskel-Genexpression in Antwort auf körperliches Training spielen könnte. Im Rahmen dieser Arbeit wurde im murinen Modellsystem anhand eines Laufbandtrainings das physiologische Anpassungsmuster der Mäuse an dieses Training charakterisiert, mit spezifischem Fokus auf mögliche Veränderungen des Histon-Methylierungsmuster in der Skelettmuskulatur (M.gastrocnemius). Hierfür wurden acht Mäuse der Linie C57BL6N in zwei Gruppen zu je vier Mäusen unterteilt, wobei die eine Gruppe (Läufer) ein zehnwöchiges Laufbandtraining absolvierte und die andere Gruppe (Nichtläufer) als Kontrollgruppe diente. Um den Einfluss des Trainings auf physiologische Parameter zu bestimmen, wurden beide Gruppen vergleichend hinsichtlich des Skelettsystems, des Fettgewebes, des Herz-Kreislaufsystems, des Blutes und der Skelettmuskulatur untersucht. Insbesondere das Skelettsystem und das Blut betreffend wiesen die beiden untersuchten Gruppen Unterschiede auf. Bei der Untersuchung der Tibia zeigten sich signifikante Unterschiede (p<0,05) im Bereich der BP (größte Breite proximal) und der KD50% (kleinste Breite Diaphyse). Die BP war in der Gruppe der Läufer signifikant erniedrigt, was vermutlich durch die eher trabekuläre knochenstruktur der proximalen Epiphyse und deren Anpassung an die durch das Laufbandtraining mit Steigung hervorgerufenen axialen Kompressionskräfte zu erklären ist. Die KD50% war dagegen in der Gruppe der Läufer signifikant erhöht, was vermutlich auf eine Erhöhung der Knochendicke insbesondere im Bereich der Kortikalis zurückzuführen ist. Weitere Untersuchungen, insbesondere die Knochengeometrie betreffend, sind hier nötig um mögliche Veränderungen im Bereich der Kortikalis, der Diaphyse und auch der periostalen Expansion im proximalen und distalen Bereich zu verifizieren. Bei der Untersuchung der einzelnen Blutparameter zeigte sich ein deutlich signifikanter Unterschied (p<0,001) bei den weißen Blutkörperchen (WBC); diese waren bei den Läufern signifikant erniedrigt. Weiße Blutkörperchen stellen einen Bestandteil des Immunsystems dar, so dass davon ausgegangen werden kann, dass das durchgeführte Laufbandtraining zu einer Suppression von Entzündungsreaktionen führte, welche sich auch in der Auswertung des durchgeführten Zytokin-Arrays zeigte. Das durchgeführte Training hatte somit eine anti-inflammatorische Wirkung, was bereits in vorhergegangen Studien gezeigt werden konnte. Im Anschluss an das Laufbandtraining wurde der M.gastrocnemius auf Veränderungen des Histon-Methylierungsmusters (H3K4-Mono-, Di-, und Trimethylierung) hin untersucht. Zusätzlich wurde die Skelettmuskulatur der Hinterextremität von fünf weiteren, nicht in die Trainingsstudie eingeschlossenen „Testmäusen“ auf ihr Histon-Methylierungsmuster analysiert, um vergleichende Basiswerte zu erhalten. Bei der Untersuchung dieser Testmäuse zeigte sich, dass insbesondere der M.quadriceps eine deutlich höhere relative Signalstärke bei der H3K4-Dimethylierung zeigte als der Rest der untersuchten Muskulatur der Hinterextremität. Um ein genaueres Bild der physiologischen Histon-Methylierungsmuster der Skelettmuskulatur zu erhalten, sind jedoch weitere Analysen einer größeren Anzahl an Mäusen erforderlich, um statistisch signifikante Ergebnisse zu erhalten. Bei der Untersuchung der Histon-Methylierungsmuster der Mäuse aus dem Trainingsmodell zeigte sich für den M.gastrocnemius für die Gruppe der Läufer eine im Vergleich zu den Nichtläufern niedrigere relative Signalstärke für die H3K4-Dimethylierung, so dass hier von einer Anpassung an das durchgeführte Training ausgegangen werden kann. Auch hier sind jedoch weitere Untersuchungen mit einer größeren Individuenanzahl nötig, um die Anpassungen des Methylierungsmusters an körperliches Training zu untersuchen. Die Untersuchung der H3K4-Trimethylierung an murinem Muskelgewebe konnte in der vorliegenden Arbeit leider nicht erfolgen, da die Antikörper zwar in einem Vorversuch an murinen C2C12 Zellen und humanen HeLA und RMZ Zellen getestet wurden, jedoch beim murinen Muskelgewebe kein spezifisches Bandenmuster zeigten, so dass auch hier weitere Untersuchungen nötig sind. Aus den Resultaten dieser Arbeit könnten sich interessante therapeutische Implikationen ergeben, z.B. in Zusammenhang mit einer pharmakologischen Beeinflussung von Histonmethylierungsmustern.
Aktualisiert: 2020-07-12
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Numerische Strömungssimulationen in Verbindung mit Laser-Doppler-Velozimetrie-Messungen zur Bestimmung des Volumenstroms

Numerische Strömungssimulationen in Verbindung mit Laser-Doppler-Velozimetrie-Messungen zur Bestimmung des Volumenstroms von Swienty,  Andreas
Bei der Vor-Ort-Kalibrierung (VOK) von Durchflussmessgeräten mittels Laser-Doppler-Velozimetrie tritt bei gestörten, nicht rotationssymmetrischen Strömungsprofilen eine erhöhte Messunsicherheit auf. Durch die verfahrensbedingte Messung von diskreten Strömungsgeschwindigkeiten auf nur einem Pfad durch die Rohrachse und einer anschließenden Integration der Messwerte zu einem Volumenstrom entsteht eine höhere Messunsicherheit als bei der Anwendung des Verfahrens auf rotationssymmetrische Profile. Vor Ort ist eine Messung des vollständigen Geschwindigkeitsprofils aufgrund mangelnder optischer Zugänglichkeit nicht realisierbar. In dieser Arbeit wird durch numerische Simulationen der Strömung die Pfadmessung zu einem gesamten Strömungsprofil erweitert. Aus der Integration der Geschwindigkeitswerte des vollständigen Strömungsprofils wird eine Reduktion der Messunsicherheit erzielt. Kernstück dieser Arbeit sind Reynolds-averaged Navier-Stokes-Simulationen (RANS) von gestörten Rohrströmungen und der Vergleich mit Messergebnissen. Es werden dabei Strömungen durch verschiedene praxisrelevante Rohreinbauten simuliert und mit Messergebnissen von Strömungsprofilen der gleichen Geometrien verglichen. Durch die Variation von RANS-Turbulenzmodellen werden unterschiedlich stark ausgeprägte Abweichungen zum Messergebnis berechnet. Unter den verwendeten RANS-Turbulenzmodellen berechnete ein Reynoldsspannungs-Modell die Strömung zuverlässig mit einer Abweichung kleiner 7 %. In der Literatur häufig verwendete lineare Wirbelviskositätsmodelle lieferten hingegen Ergebnisse mit einer Abweichung von bis zu 14 %. Zusätzlich wird in der Arbeit ein Interpolationsverfahren zur Verbindung der vorhandenen Pfadmessungen und der Simulationsergebnisse vorgestellt. Durch die Interpolation der Simulationsergebnisse mit einem Messpfad, z. B. Messung aus der VOK, wurde die maximale Abweichung von zuvor 7 % auf kleiner 4,5 % reduziert. Mit den Erkenntnissen zur Turbulenzmodellierung und Verbindung von Mess- und Simulationsdaten wird mit einem iterativen Verfahren belegt, dass die Messunsicherheit reduziert wird. Die Bestimmung des Volumenstroms aus den integrierten Geschwindigkeitswerten des interpolierten Simulationsergebnisses reduziert die Unsicherheit im besten Fall um 2/3 im Vergleich zur Bestimmung des Volumenstroms allein aus der Integration der Pfadmessung. Im Mittel wird die Unsicherheit um die Hälfte reduziert.
Aktualisiert: 2020-07-01
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