An alternative B cell development program

Two major types of B cells, the antibody-producing cells of the immune system, are classically distinguished in the spleen: marginal zone (MZ) and follicular (FO). In addition, FO B cells are subdivided into FO I and FO II cells, based on the amount of surface IgM. MZ B cells, which surround the splenic follicles, rapidly produce IgM in response to blood-borne pathogens without T cell help, while T cell-dependent production of high affinity, isotype-switched antibodies is ascribed to FO I cells. The significance of FO II cells and the mechanism underlying B cell fate choices are unclear. We showed that FO II cells express more Sca1 than FO I cells and originate from a distinct B cell development program, marked by high expression of Sca1. MZ B cells can derive from the “canonical” Sca1lo pathways, as well as from the Sca1hi program, although the Sca1hi program shows a stronger MZ bias than the Sca1lo program, and extensive phenotypic plasticity exists between MZ and FO II, but not between MZ and FO I cells. The Sca1hi program is induced by hematopoietic stress and generates B cells with an Igλ-enriched repertoire. In aged mice, the canonical B cell development pathway is impaired, while the Sca1hi program is increased. Furthermore, we showed that a population of unknown function, defined as Lin-c-kit+Sca1+ (LSK-), contains early lymphoid precursors, with primarily B cell potential in vivo. Our data suggest that LSK- cells may represent a distinct precursor for the Sca1hi program in the bone marrow.

Alterazioni dell'immunità umorale nei pazienti con sarcoma di Kaposi classico: caratterizzazione dei linfociti B circolanti e delle loro sottopopolazioni

Objectives: Human Herpesvirus 8 (HHV-8) is the etiological agent of Kaposi’s Sarcoma (KS) and it is also associated with two B cell lymphoproliferative diseases: primary effusion lymphoma (PEL), and the plasmablastic form of multicentric Castelman’s disease (MCD). HHV-8 establishes persistent infection in the host with tropism for multiple cell types. In KS patients, the virus is found in tumor-spindle cells, peripheral blood monocytes, endothelial progenitor circulating cells, T and B lymphocytes. Peripheral B cells represent one of the major virus reservoir, but the consequences of HHV-8 infection of these cells have been poorly characterized. Therefore, in this study the frequency, the immunophenotypic profile and the functional activity of different peripheral B cell subsets in patients with classic KS (cKS) was analysed in order to identify potential alterations of these cells. The classic variant of KS is ideal to perform such studies, as it lacks confounding factors such as HIV or EBV infection and immunosuppression. Methods: Whole-blood samples from patients with the classical form of KS (cKS) (n=62) and healthy age and sex-matched seronegative controls (HSN) (n=43) were analyzed by multiparametric flow-cytometry to determine the frequency of B cells and their subpopulations, as well as their surface expression of immunoglobulins and activation markers. Results: The frequency of circulating B cells was significantly higher in cKS patients than in controls. In particular, the analysis of the B cell subsets revealed a higher frequency of naïve B cells (CD19+CD27-), among which transitional CD19+CD38highCD5+ and pre-naïve (CD27-CD38intCD5+ ) B cells demonstrated an expansion. Memory B cells (CD19+CD27+) did not differ between the two study groups, except from a higher frequency of CD19+CD27+IgM+IgD+ B cells, the typical phenotype of marginal zone (MZ) B cells, in cKS patients. The characterization of membrane surface activation markers showed lower levels of the activation marker HLA-DR only on CD27- B cells, while CD80 and CD86 were less represented in all the the B cells from cKS patients. Moreover, B cells from cKS patients were smaller and with less granules than the ones from controls. Conclusion: Taken together, these results clearly indicate that circulating B cells are altered in patients with cKS, showing an expansion of the immature phenotypes. These B cell alterations may be due to an indirect viral effect rather than to a direct one: the cytokines expressed in the microenvironment typical of cKS may cause a faster release of immature cells from the bone marrow and a lower grade of peripheral differentiation, as already suggested for other chronic viral infections such as HIV and HCV. Further studies will be necessary to understand how these alterations contribute to the pathogenesis of KS and, eventually, to the different clinical evolution of the disease.

Untersuchungen von intrazellulären Signalwegen bei neuraler Determinierung und Differenzierung in vitro: Einfluß von GAP-43 und Bcl-2

Die PCC7-Mz1-Zellinie stellt ein geeignetes Modell dar, um frühe neurale Determinierungs- und Differenzierungsprozesse unter kontrollierten Bedingungen in vitro zu untersuchen. Aus pluripotenten Stammzellen entwickelt sich nach Behandlung mit dem Morphogen Retinsäure (RA) ein stabiles Muster aus Neuronen, Fibroblasten und Astroglia-Zellen. Parallel stirbt ein reproduzierbarer Anteil der Kultur apoptotisch. Zur näheren Aufklärung der molekularen Vorgänge während der neuralen Entwicklung wurde der Einfluß von zwei Schlüsselmolekülen - dem Proteinkinase C Substrat (PKC) GAP-43 sowie dem antiapoptotischen Bcl-2 Protein - auf die neurale Differenzierung und die damit assoziierten Apoptoseereignisse der PCC7-Mz1-Zellen untersucht. Dazu wurden stabile Zellinien, die eine Überexpression von GAP-43 bzw. von Bcl-2 aufwiesen, hergestellt. GAP-43In PCC7-Mz1-Zellen wurde die Expression von GAP-43 sowohl auf mRNA- als auch auf Protein-Ebene innerhalb von 24 Stunden nach Zugabe von RA hochreguliert. GAP-43 war bereits in noch proliferierenden neuronalen Vorläuferzellen als Substrat für PKC und als Interaktionspartner von Calmodulin funktionell. Die Überexpression von GAP-43 in PCC7-Mz1-Zellen förderte die Ausprägung des neuronalen Phänotyps. Das Differenzierungspotential der Mz-GAP-43 Klone war eingeschränkt, da sich nach Induktion mit RA aus den Stammzellen nur noch Neurone, aber keine Fibroblasten und Astroglia-Zellen mehr entwickelten. Die Determinierung für das neuronale Entwicklungsschicksal war in den Mz-GAP-43 Klonen stärker fortgeschritten als in MzN-Klonen, die durch Subklonierung aus PCC7-Mz1-Zellen generiert wurden, da die GAP-43 überexprimierenden Zellen durch Wachstum auf Laminin nicht in den pluripotenten Phänotyp revertiert werden konnten. Aufgrund der Interaktion zwischen GAP-43 und Calmodulin in Stammzellen der Mz-GAP-43 Klone kann man vermuten, daß die neuronalen Determinierungsprozesse über Ca2+/Calmodulin-abhängige Signalwege verlaufen. Da das Gen für den Transkriptionsfaktor NCNF (

Die Mastzelle als Schlüsselzelle in der natürlichen Immunität bei septischer Peritonitis: Rolle von Endothelin-1

In den letzten Jahren hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass Endothelin-1 (ET-1) eine wichtige Rolle im Rahmen bakterieller Sepsis spielt. Gleichzeitig gibt es immer mehr Hinweise, dass Mastzellen (MZ) -neben ihrer weit bekannten Funktion als Vermittler allergischer Reaktionen - zur Aufrechterhaltung der natürlichen Immunität gegen Bakterien beitragen. In der vorliegenden Arbeit wird zum ersten Mal anhand eines etablierten Mausmodells der septischen Peritonitis (durch Ligatur und Punktion des Caecums, CLP) der Frage nachgegangen, welche Rolle peritonealen MZ in der Regulation der durch ET-1-induzierten Morbidität und Mortalität zukommt.Im experimentellen Teil der Arbeit wird zunächst der Nachweis erbracht, dass ET-1 zur Mortalität nach CLP beiträgt. Durch Versuche an MZ-defizienten KitW/KitW-v Mäusen wird weiterhin gezeigt, dass MZ, zumindest zum Teil, vor der ET-1 induzierten Morbidität und Mortalität schützen. Diese Funktion erfüllen die MZ durch eine verstärkte Elimination von ET-1 aus der Bauchhöhle und einer damit einhergehenden Reduktion der lokalen toxischen ET-1 Konzentrationen.In dieser Arbeit wird erstmals ein möglicher neuer Mechanismus aufgezeigt, durch den MZ zur Immunabwehr beitragen können: Durch die Regulation lokaler Konzentrationen eines toxischen, endogenen Mediators. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen die Beteiligung von ET-1 bei septischer Peritonitis und weisen erstmals darauf hin, dass MZ in der Regulation der ET-1 vermittelten Morbidität und Mortalität eine protektive Rolle spielen.

On the development of novel cocaine-analogues for in vivo imaging of the dopamine transporter status

The present thesis is concerned with the development of novel cocaine-derived dopamine transporter ligands for the non-invasive exploration of the striatal and extra-striatal dopamine transporter (DAT) in living systems. The presynaptic dopamine transporter acquires an important function within the mediation of dopaminergic signal transduction. Its availability can serve as a measure for the overall integrity of the dopaminergic system. The DAT is upregulated in early Parkinson’s disease (PD), resulting in an increased availability of DAT-binding sites in the striatal DAT domains. Thereby, DAT imaging has become an important routine diagnostic tool for the early diagnosis of PD in patients, as well as for the differentiation of PD from symptomatically similar medical conditions. Furthermore, the dopaminergic system is involved in a variety of psychiatric diseases. In this regard, DAT-selective imaging agents may provide detailed insights into the scientific understanding of the biochemical background of both, the progress as well as the origins of the symptoms. DAT-imaging may also contribute to the determination of the dopaminergic therapeutic response for a given medication and thereby contribute to more convenient conditions for the patient. From an imaging point of view, the former demands a high availability of the radioactive probe to facilitate broad application of the modality, whereas the latter profits from short-lived probes, suitable for multi-injection studies. Therefore, labelling with longer-lived 18F-fluoride and in particular the generator nuclide 68Ga is worthwhile for clinical routine imaging. In contrast, the introduction of a 11C-label is a prerequisite for detailed scientific studies of neuronal interactions. The development of suitable DAT-ligands for medical imaging has often been complicated by the mixed binding profile of many compounds that that interact with the DAT. Other drawbacks have included high non-specific binding, extensive metabolism and slow accumulation in the DAT-rich brain areas. However, some recent examples have partially overcome the mentioned complications. Based on the structural speciality of these leads, novel ligand structures were designed and successfully synthesised in the present work. A structure activity relationship (SAR) study was conducted wherein the new structural modifications were examined for their influence on DAT-affinity and selectivity. Two of the compounds showed improvements in in vitro affinity for the DAT as well as selectivity versus the serotonin transporter (SERT) and norepinephrine transporter (NET). The main effort was focussed on the high-affinity candidate PR04.MZ, which was subsequently labelled with 18F and 11C in high yield. An initial pharmacological characterisation of PR04.MZ in rodents revealed highly specific binding to the target brain structures. As a result of low non-specific binding, the DAT-rich striatal area was clearly visualised by autoradiography and µPET. Furthermore, the radioactivity uptake into the DAT-rich brain regions was rapid and indicated fast binding equilibrium. No radioactive metabolite was found in the rat brain. [18F]PR04.MZ and [11C]PR04.MZ were compared in the primate brain and the plasma metabolism was studied. It was found that the ligands specifically visualise the DAT in high and low density in the primate brain. The activity uptake was rapid and quantitative evaluation by Logan graphical analysis and simplified reference tissue model was possible after a scanning time of 30 min. These results further reflect the good characteristics of PR04.MZ as a selective ligand of the neuronal DAT. To pursue 68Ga-labelling of the DAT, initial synthetic studies were performed as part of the present thesis. Thereby, a concept for the convenient preparation of novel bifunctional chelators (BFCs) was developed. Furthermore, the suitability of novel 1,4,7-triazacyclononane based N3S3-type BFCs for biomolecule-chelator conjugates of sufficient lipophilicity for the penetration of the blood-brain-barrier was elucidated.

Synthesis and evaluation of 18-F-radiopharmaceuticals within the serotonergic receptor system for molecular imaging

Molecular imaging technologies as Positron Emission Tomography (PET) are playing a key role in drug discovery, development and delivery due to the possibility to quantify e.g. the binding potential in vivo, non-invasively and repetitively. In this context, it provides a significant advance in the understanding of many CNS disorders and conditions. The serotonergic receptor system is involved in a number of important physiological processes and diseases such as depression, schizophrenia, Alzheimer’s disease, sleep or sexual behaviour. Especially, the 5-HT2A and the 5-HT1A receptor subtypes are in the focus of fundamental and clinical research due to the fact that many psychotic drugs interact with these neuronal transmembrane receptors. This work describes the successful development, as well as in vitro and in vivo evaluation of 5-HT2A and 5-HT1A selective antagonistic PET-radiotracers. The major achievements obtained in this thesis are: 1. the development and in vitro evaluation of several 5-HT2A antagonistic compounds, namely MH.MZ (Ki = 9.0 nM), (R)-MH.MZ (Ki = 0.72 nM) and MA-1 (Ki = 3.0 nM). 2. the 18F-labeling procedure of these compounds and their optimization, whereby radiochemical yields > 35 % in high specific activities (> 15 GBq/µmol) could be observed. Synthesis time inclusive secondary synthon synthesis, the radioactive labeling procedure, separation and final formulation took no longer than 120 min and provided the tracer in high radiochemical purity. 3. the in vivo µPET evaluation of [18F]MH.MZ and (R)-[18F]MH.MZ resulting in promising imaging agents of the 5-HT2A receptor status; from which (R)-[18F]MH.MZ seems to be the most promising ligand. 4. the determination of the influence of P-gp on the brain biodistribution of [18F]MH.MZ showing a strong P-gp dependency but no regional alteration. 5. the four-step radiosynthesis and evaluation of [18F]MDL 100907 resulting in another high affine tracer, which is, however, limited due to its low radiochemical yield. 6. the development and evaluation of 3 novel possible 5-HT2A imaging agents combining structural elements of altanserin, MDL 100907 and SR 46349B demonstrating different binding modes of these compounds. 7. the development, the labeling and in vitro evaluation of the novel 5-HT1A antagonistic tracer [18F]AH1.MZ (Ki = 4.2 nM).

In-vivo-Tumorbiologie mittels 68 Ga-PET: Beurteilung der p-Glykoprotein-Aktivität in Weichgewebe-Tumoren sowie Diagnose und Therapie von Knochenmetastasen

Krebs ist eine der häufigsten Krankheiten und stellt eine der wichtigsten medizinischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar. Eine frühzeitige Diagnose ist dabei essentiell für eine individuell angepasste Therapie zur Verbesserung der Lebensqualität und -erwartung der Patienten. Hierbei kommen der 68Ge/68Ga-Generator und das daraus resultierende PET-Nuklid 68Ga immer stärker in den Fokus von Wissenschaft und Medizin. rnrnFür eine erfolgreiche Therapie stellt die Chemoresistenz (Multi-Drug-Resistance) zahlreicher Tumore eine schwerwiegende Komplikation dar. Für das Therapieversagen ist die Aktivierung des Transportproteins p-Glykoprotein (pGP) maßgeblich mit verantwortlich. Mit Hilfe der Schiff’schen Base [68Ga]MFL6.MZ konnte die Aktivitätsänderung von pGP unter verschiedener Beeinflussung erstmals in vivo beobachtet werden. So zeigte sich, dass sich unter azidotischen Bedingungen in Tumoren die Aktivität des pGP erhöht und somit vermehrt auch Zytostatika, die pGP-Substrate sind, aus den Tumoren transportiert werden. Durch Aufklärung der Abhängigkeit der pGP-Aktivität von dessen Signalkaskade konnte gezeigt werden, dass durch eine Blockade der MAP-Kinase p38 eine Erniedrigung der pGP-Aktivität zu verzeichnen ist. Die ebenfalls in der Signalkaskade eingebundene MAP-Kinase ERK1/2 hingegen spielt hier nur eine untergeordnete Rolle.rnrnNeben dem Versagen der Chemotherapie stellt auch die Metastasierung eines Malignoms massive Einschnitte in die Lebensqualität von Erkrankten dar. Befallen die Metastasen das Skelett eines Menschen, wird dies zumeist erst spät registriert. 68Ga-markierte Bisphosphonate bieten nun die Möglichkeit, Patienten quantitativ auf Knochenmetastasen hin untersuchen zu können. So konnten zu Beginn einfache Phosphonate wie EDTMP und DOTP nicht die nötige in vivo Stabilität bzw. hohe radiochemische Ausbeuten liefern und sind damit für die Anwendung am Menschen uninteressant. Jedoch die DOTA-basierten Bisphosphonate allen voran der Ligand BPAMD zeigen ein großes Potential. In vivo-Versuche an Ratten mit Knochenmetastasen zeigten, dass sich [68Ga]BPAMD an den Metastasen anreichert und einen sehr guten Kontrast zum gesunden Knochen darstellt. Der Tracer konnte erstmals am Menschen angewendet werden und zeigte in ausgewählten Regionen eine höhere Anreicherung als eine zuvor durchgeführte PET-Aufnahme mit [18F]Fluorid. Der Ligand BPAMD bietet außerdem den Vorteil, neben 68Ga auch andere dreiwertige Radionuklide wie das therapeutische 177Lu komplexieren zu können. Durch Studien zur Komplexbildung und Stabilität konnte auch [177Lu]BPAMD in der klinischen Anwendung erprobt werden und zeigte eine Anreicherung an den Knochenmetastasen. So ist es nun möglich, Knochenmetastasen mittels 68Ga-PET zu diagnostizieren, eine entsprechende Dosisberechnung anzustellen und anschließend mit dem gleichen Liganden eine Therapie mit [177Lu]BPAMD durchzuführen.

Synthese und Evaluierung von [18 F]-Fluormethyltosylat als prosthetische Gruppe für die 18 F-Fluormethylierung von ZNS-Liganden für die PET

Die 11C-Methylierung von Radioliganden ist eine weit verbreitete Markierungsstrategie für PET-Liganden. Aber die kurze Halbwertszeit des Kohlenstoff-11 von 20,3 Minuten limitiert seinen Nutzen. Daher ist die 18F-Fluoralkylierung eine Möglichkeit, Fluor-18, das eine Halbwertszeit von 109,8 Minuten hat, in Target-Moleküle einzuführen. Während die 18F-Fluorethylierung eine weitverbreitete Markierungsstrategie ist, wird die 18F-Fluormethylierung bisher nur selten angewendet. Eine Ursache dafür ist die geringe Stabilität der 18F-Fluormethylgruppe in vivo. Durch Substitution des Wasserstoffs in der 18F-Fluormethylgruppe durch Deuterium kann deren Stabilität jedoch deutlich erhöht werden. Dadurch kann die 18F-Fluormethylierung eine wichtige Synthesestrategie für ZNS-Liganden sein, bei denen große strukturelle Varianz zum Einführen des Fluor-18 nicht möglich ist. rnAls prosthetische Gruppen zur 18F-Fluormethylierung wurden [18F]Fluormethyltosylat und [18F]Fluor-[d2]methyltosylat mit radiochemischen Ausbeuten bis zu 50% synthetisiert. Die Reaktionsbedingungen der 18F-Fluormethylierung mit d2-[18F]FMT und die Abtrennung der Radioliganden wurden an einer Modellverbindungen und den drei Zielstrukturen [18F]Fluor-[d2]methylharmol, [18F]Fluor-[d2]methyl-MH.MZ und [18F]Fluor-[d2]methylflumazenil optimiert. Es konnten radiochemischen Ausbeuten zwischen 25 und 60% erzielt werden. rnMit allen drei ZNS-Liganden wurden Kleintier-PET-Studien durchgeführt. Das d2-[18F]FMH zeigte eine schnelle und 1,5fach höhere Anreicherung im Hirn innerhalb der ersten fünf Minuten als die Vergleichssubstanz [18F]FEH. Für d2-[18F]FM-MH.MZ wurde in vivo eine höhere spezifische Anreicherung des Radiotracers im frontalen Cortex beobachtet als bei der 18F-fluorethylierten Vergleichssubstanz. Für das [18F]Fluor-[d2]methylflumazenil konnte keine Aufnahme ins Hirn festgestellt werden, sondern es kam zur vollständigen Zersetzung des Radioliganden durch Defluorierung. d2-[18F]FMH und d2-[18F]FM-MH.MZ waren bei physiologischen Bedingungen zu mehr als 90% stabil.rn

Synthese und Evaluierung makrozyklischer 68 Ga-MPI-Tracer auf Pyridaben-Basis

Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen weltweit zu den Hauptursachen, die zu frühzeitigem Tod führen. Pathophysiologisch liegt eine Gefäßwandverdickung durch Ablagerung arteriosklerotischer Plaques (Arteriosklerose) vor. Die molekulare Bildgebung mit den nuklearmedizinischen Verfahren SPECT und PET zielt darauf ab, minderperfundierte Myokardareale zu visualisieren, um den Krankheitsverlauf durch frühzeitige Therapie abschwächen zu können. Routinemäßig eingesetzt werden die SPECT-Perfusionstracer [99mTc]Sestamibi und [99mTc]Tetrofosmin. Zum Goldstandard für die Quantifizierung der Myokardperfusion werden allerdings die PET-Tracer [13N]NH3 und [15O]H2O, da eine absolute Bestimmung des Blutflusses in mL/min/g sowohl in der Ruhe als auch bei Belastung möglich ist. 2007 wurde [18F]Flurpiridaz als neuer Myokardtracer vorgestellt, dessen Bindung an den MC I sowohl in Ratten, Hasen, Primaten als auch in ersten klinischen Humanstudien eine selektive Myokardaufnahme zeigte. Um eine Verfügbarkeit des Radionuklids über einen Radionuklidgenerator gewährleisten zu können, sollten makrozyklische 68Ga-Myokard-Perfusionstracer auf Pyridaben-Basis synthetisiert und evaluiert werden. Die neue Tracer-Klasse setzte sich aus dem makrozyklischen Chelator, einem Linker und dem Insektizid Pyridaben als Targeting-Vektor zusammen. Struktur-Affinitätsbeziehungen konnten auf Grund von Variation des Linkers (Länge und Polarität), der Komplexladung (neutral und einfach positiv geladen), des Chelators (DOTA, NODAGA, DO2A) sowie durch einen Multivalenzansatz (Monomer und Dimer) aufgestellt werden. Insgesamt wurden 16 neue Verbindungen synthetisiert. Ihre 68Ga-Markierung wurde hinsichtlich pH-Wert, Temperatur, Vorläufermenge und Reaktionszeit optimiert. Die DOTA/NODAGA-Pyridaben-Derivate ließen sich mit niedrigen Substanzmengen (6 - 25 nmol) in 0,1 M HEPES-Puffer (pH 3,4) bei 95°C innerhalb 15 min mit Ausbeuten > 95 % markieren. Für die DO2A-basierenden Verbindungen bedurfte es einer mikrowellengestützen Markierung (300 W, 1 min, 150°C), um vergleichbare Ausbeuten zu erzielen. Die in vitro-Stabilitätstests aller Verbindungen erfolgten in EtOH, NaCl und humanem Serum. Es konnten keine Instabilitäten innerhalb 80 min bei 37°C festgestellt werden. Unter Verwendung der „shake flask“-Methode wurden die Lipophilien (log D = -1,90 – 1,91) anhand des Verteilungs-quotienten in Octanol/PBS-Puffer ermittelt. Die kalten Referenzsubstanzen wurden mit GaCl3 hergestellt und zur Bestimmung der IC50-Werte (34,1 µM – 1 µM) in vitro auf ihre Affinität zum MC I getestet. In vivo-Evaluierungen erfolgten mit den zwei potentesten Verbindungen [68Ga]VN160.MZ und [68Ga]VN167.MZ durch µ-PET-Aufnahmen (n=3) in gesunden Ratten über 60 min. Um die Organverteilung ermitteln zu können, wurden ex vivo-Biodistributionsstudien (n=3) vorgenommen. Sowohl die µ-PET-Untersuchungen als auch die Biodistributionsstudien zeigten, dass es bei [68Ga]VN167.MZ zwar zu einer Herzaufnahme kam, die jedoch eher perfusionsabhängig ist. Eine Retention des Tracers im Myokard konnte in geringem Umfang festgestellt werden.

Mesenchymal progenitor cell markers in human articular cartilage: normal distribution and changes in osteoarthritis

INTRODUCTION: Recent findings suggest that articular cartilage contains mesenchymal progenitor cells. The aim of this study was to examine the distribution of stem cell markers (Notch-1, Stro-1 and VCAM-1) and of molecules that modulate progenitor differentiation (Notch-1 and Sox9) in normal adult human articular cartilage and in osteoarthritis (OA) cartilage. METHODS: Expression of the markers was analyzed by immunohistochemistry (IHC) and flow cytometry. Hoechst 33342 dye was used to identify and sort the cartilage side population (SP). Multilineage differentiation assays including chondrogenesis, osteogenesis and adipogenesis were performed on SP and non-SP (NSP) cells. RESULTS: A surprisingly high number (>45%) of cells were positive for Notch-1, Stro-1 and VCAM-1 throughout normal cartilage. Expression of these markers was higher in the superficial zone (SZ) of normal cartilage as compared to the middle zone (MZ) and deep zone (DZ). Non-fibrillated OA cartilage SZ showed reduced Notch-1 and Sox9 staining frequency, while Notch-1, Stro-1 and VCAM-1 positive cells were increased in the MZ. Most cells in OA clusters were positive for each molecule tested. The frequency of SP cells in cartilage was 0.14 +/- 0.05% and no difference was found between normal and OA. SP cells displayed chondrogenic and osteogenic but not adipogenic differentiation potential. CONCLUSIONS: These results show a surprisingly high number of cells that express putative progenitor cell markers in human cartilage. In contrast, the percentage of SP cells is much lower and within the range of expected stem cell frequency. Thus, markers such as Notch-1, Stro-1 or VCAM-1 may not be useful to identify progenitors in cartilage. Instead, their increased expression in OA cartilage implicates involvement in the abnormal cell activation and differentiation process characteristic of OA.

Verhalten der Gewichtsdifferenz von selektiv wachstumsretardierten, monochorialen Zwillingen

Problemstellung: Monochoriale Zwillinge (MZ) machen nur ca. 1/3 aller Mehrlinge aus. Im Vergleich zu dichorialen weisen sie jedoch eine höhere Morbidität und Mortalität auf bedingt durch das Transfusionssyndrom, mehr Fehlbildungen und Frühgeburten. In letzter Zeit kristallisiert sich eine weitere Entität heraus, die selektive intrauterine Wachstumsretardierung (sIUWR). Ziel der Studie war es, das Verhalten dieses diskordanten Wachstums im Verlaufe der Schwangerschaft zu untersuchen. Patienten und Methode: Die Diagnose einer monochorialen Situation basiert auf der Darstellung nur einer Plazenta, dem T-Sign sowie gleichgeschlechtiger Feten. Es wurden nur biamniote MZ eingeschlossen. Von einer sIUWR spricht man, wenn folgende Kriterien erfüllt sind: 1) ein Fetus wachstumsretardiert (Abdomenumfang <5. Perzentile) und 2) Gewichtsdifferenz beider Feten >20%. Letztere berechnet sich aus der Differenz der geschätzten fetalen Gewichte dividiert durch das Gewicht des Größeren in% (Delta%). Es wurden die Delta%-Werte bei Diagnosestellung und die letzten Werte vor Geburt verglichen. Ergebnisse: Retrospektiv wurden 23 Fälle mit sIUWR eingeschlossen, davon wurden 13 Fälle longitudinal beurteilt. Das mediane Gestationsalter bei Geburt lag bei 31,4 (16,7–38,6) Wochen. Die Frühgeburtsrate betrug 85,7%, die perinatale Mortalität 11,9%. Der initiale Delta%-Wert lag bei 28±10% und stieg signifikant auf 36,4±9,9%. In allen Fällen nahm der Delta%-Wert zu. Von den Co-Zwillingen waren postnatal 20% auch small for gestational age. Schlussfolgerungen: Bei MZ mit sIUWR ist nach unseren Erfahrungen damit zu rechnen, dass die Gewichtsdifferenz mit zunehmendem Gestationsalter steigt. Diese Zunahme erklärt sich durch eine progressive Verlangsamung der Wachstumsgeschwindigkeit des kleineren Feten. Leider lässt sich anhand der kleinen Fallzahl nicht eruieren, ob dieser D%-Wert und der Grad des Anstieges eine prognostische Bedeutung aufweist.

Determination of α_{s} from the QCD static energy

We compare lattice data for the short-distance part of the static energy in 21 flavor quantum chromodynamics (QCD) with perturbative calculations, up to next-to-next-to-next-to leading-logarithmic accuracy. We show that perturbation theory describes very well the lattice data at short distances, and exploit this fact to obtain a determination of the product of the lattice scale r0 with the QCD scale ΛMS. With the input of the value of r0, this provides a determination of the strong coupling αs at the typical distance scale of the lattice data. We obtain αs1.5  GeV0.3260.019, which provides a novel determination of αs with three-loop accuracy (including resummation of the leading ultrasoft logarithms), and constitutes one of the few low-energy determinations of αs available. When this value is evolved to the Z-mass scale MZ, it corresponds to αsMZ0.11560.00220.0021.

Determination of the strong coupling alphas from the QCD static energy

We obtain a determination of the strong coupling as in quantum chromodynamics, by comparing perturbative calculations for the short-distance part of the static energy with lattice computations. Our result reads as (1.5GeV) = 0.326±0.019, and when evolved to the scale MZ (the Z-boson mass) it corresponds to as (MZ) = 0.1156+0.0021 −0.0022.

αs from the static energy in QCD

Comparing perturbative calculations with a lattice computation of the static energy in quantum chromodynamics at short distances, we obtain a determination of the strong coupling αS. Our determination is performed at a scale of around 1.5 GeV (the typical distance scale of the lattice data) and, when evolved to the Z-boson mass scale MZ, it corresponds to .

The water vapour flux above Switzerland and its role in the August 2005 extreme precipitation and flooding

The water budget approach is applied to an atmospheric box above Switzerland (hereafter referred to as the “Swiss box”) to quantify the atmospheric water vapour flux using ECMWF ERA-Interim reanalyses. The results confirm that the water vapour flux through the Swiss box is highly temporally variable, ranging from 1 to 5 · 107 kg/s during settled anticyclonic weather, but increasing in size by a factor of ten or more during high speed currents of water vapour. Overall, Switzerland and the Swiss box “import” more water vapour than it “exports”, but the amount gained remains only a small fraction (1% to 5%) of the total available water vapour passing by. High inward water vapour fluxes are not necessarily linked to high precipitation episodes. The water vapour flux during the August 2005 floods, which caused severe damage in central Switzerland, is examined and an assessment is made of the computed water vapour fluxes compared to high spatio-temporal rain gauge and radar observations. About 25% of the incoming water vapour flux was stored in Switzerland. The computed water vapour fluxes from ECMWF data compare well with the mean rain gauge observations and the combined rain-gauge radar precipitation products.