Computer-Simulationen zur Strukturbildung von einzelnen Polymerketten

In dieser Arbeit wurden die Phasenübergänge einer einzelnen Polymerkette mit Hilfe der Monte Carlo Methode untersucht. Das Bondfluktuationsmodell wurde zur Simulation benutzt, wobei ein attraktives Kastenpotential zwischen allen Monomeren der Polymerkette gewirkt hat. Drei Arten von Bewegungen sind eingeführt worden, um die Polymerkette richtig zu relaxieren. Diese sind die Hüpfbewegung, die Reptationsbewegung und die Pivotbewegung. Um die Volumenausschlußwechselwirkung zu prüfen und um die Anzahl der Nachbarn jedes Monomers zu bestimmen ist ein hierarchischer Suchalgorithmus eingeführt worden. Die Zustandsdichte des Modells ist mittels des Wang-Landau Algorithmus bestimmt worden. Damit sind thermodynamische Größen berechnet worden, um die Phasenübergänge der einzelnen Polymerkette zu studieren. Wir haben zuerst eine freie Polymerkette untersucht. Der Knäuel-Kügelchen Übergang zeigt sich als ein kontinuierlicher Übergang, bei dem der Knäuel zum Kügelchen zusammenfällt. Der Kügelchen-Kügelchen Übergang bei niedrigeren Temperaturen ist ein Phasenübergang der ersten Ordnung, mit einer Koexistenz des flüssigen und festen Kügelchens, das eine kristalline Struktur hat. Im thermodynamischen Limes sind die Übergangstemperaturen identisch. Das entspricht einem Verschwinden der flüssigen Phase. In zwei Dimensionen zeigt das Modell einen kontinuierlichen Knäuel-Kügelchen Übergang mit einer lokal geordneten Struktur. Wir haben ferner einen Polymermushroom, das ist eine verankerte Polymerkette, zwischen zwei repulsiven Wänden im Abstand D untersucht. Das Phasenverhalten der Polymerkette zeigt einen dimensionalen crossover. Sowohl die Verankerung als auch die Beschränkung fördern den Knäuel-Kügelchen Übergang, wobei es eine Symmetriebrechung gibt, da die Ausdehnung der Polymerkette parallel zu den Wänden schneller schrumpft als die senkrecht zu den Wänden. Die Beschränkung hindert den Kügelchen-Kügelchen Übergang, wobei die Verankerung keinen Einfluss zu haben scheint. Die Übergangstemperaturen im thermodynamischen Limes sind wiederum identisch im Rahmen des Fehlers. Die spezifische Wärme des gleichen Modells aber mit einem abstoßendem Kastenpotential zeigt eine Schottky Anomalie, typisch für ein Zwei-Niveau System.

Visualization, manipulation and force spectroscopy of cylindrical polymer brushes

The Ph.D. thesis deals with the conformational study of individual cylindrical polymer brush molecules using atomic force microscopy (AFM). Imaging combined with single molecule manipulation has been used to unravel questions concerning conformational changes, desorption behavior and mechanical properties of individual macromolecules and supramolecular structures. In the first part of the thesis (chapter 5) molecular conformations of cylindrical polymer brushes with poly-(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) side chains were studied in various environmental conditions. Also micelle formation of cylindrical brush-coil blockcopolymers with polyacrylic acid side chains and polystyrene coil have been visualized. In chapter 6 the mechanical properties of single cylindrical polymer brushes with (PNIPAM) side chains were investigated. Assuming that the brushes adopt equilibrium conformation on the surface, an average persistence length of lp= (29 ± 3) nm was determined by the end-to-end distance vs. contour length analysis in terms of the wormlike chain (WLC) model. Stretching experiments suggest that an exact determination of the persistence length using force extension curves is impeded by the contribution of the side chains. Modeling the stretching of the bottle brush molecule as extension of a dual spring (side chain and main chain) explains the frequently observed very low persistence length arising from a dominant contribution of the side chain elasticity at small overall contour lengths. It has been shown that it is possible to estimate the “true” persistence length of the bottle brush molecule from the intercept of a linear extrapolation of the inverse square root of the apparent persistence length vs. the inverse contour length plot. By virtue of this procedure a “true” persistence length of 140 nm for the PNIPAM brush molecules is predicted. Chapter 7 and 8 deal with the force-extension behavior of PNIPAM cylindrical brushes studied in poor solvent conditions. The behavior is shown to be qualitatively different from that in a good solvent. Force induced globule-cylinder conformational changes are monitored using “molecule specific force spectroscopy” which is a combined AFM imaging and SMFS technique. An interesting behavior of the unfolding-folding transitions of single collapsed PNIPAM brush molecules has been observed by force spectroscopy using the so called “fly-fishing” mode. A plateau force is observed upon unfolding the collapsed molecule, which is attributed to a phase transition from a collapsed brush to a stretched conformation. Chapter 9 describes the desorption behavior of single cylindrical polyelectrolyte brushes with poly-L-lysine side chains deposited on a mica surface using the “molecule specific force spectroscopy” technique to resolve statistical discrepancies usually observed in SMFS experiments. Imaging of the brushes and inferring the persistence length from a end-to-end distance vs. contour length analysis results in an average persistence length of lp = (25 ± 5) nm assuming that the chains adopt their equilibrium conformation on the surface. Stretching experiments carried out on individual poly-L-lysine brush molecules by force spectroscopy using the “fly-fishing” mode provide a persistence length in the range of 7-23 nm in reasonable accordance with the imaging results. In chapter 10 the conformational behavior of cylindrical poly-L-lysine brush-sodium dodecyl sulfate complexes was studied using AFM imaging. Surfactant induced cylinder to helix like to globule conformational transitions were observed.

Rod-coil copolymer structures

Skalenargumente werden verwendet, um Rod-Coil Copolymere mit fester Zusammensetzung von steifen Stäbchen und flexiblen Ketten zu studieren. In einem selektiven Lösungsmittel, in dem sich nur die Ketten lösen, bildet ein Rod-Coil Multiblock zylinderförmige Micellen aus aggregierten Stäbchen verbunden durch Kettenstücke. Die Stäbchen aggregieren, um Energie zu gewinnen. Dieser Prozeß wird durch den Entropieverlust der flexiblen Ketten ausgeglichen. Das Adsorptionsverhalten von Aggregaten aus parallel aneinandergelagerten, einzelnen Rod-Coil Diblöcken in selektivem Lösungsmittel wird anhand von erweiterten Skalenbetrachtungen diskutiert. Wenn ein solches Aggregat mit den Stäbchen parallel zur Oberfläche adsorbiert, verschieben sich die Stäbchen gegeneinander. Zusätzlich werden die Stabilität der adsorbierten Aggregate und andere mögliche Konfigurationen untersucht. Um einen Rod-Coil Multiblock mit variabler Zusammensetzung zu studieren, wird eine Feldtheorie entwickelt. Jedes Segment kann entweder steif oder flexibel sein. Das System zeigt drei Phasenzustände, offene Kette, amorphe Globule und flüssig-kristalline Globule. Beim Übergang von amorpher zu flüssig-kristalliner Globule steigt der Anteil an steifen Segmenten rapide an. Dieser Übergang wird durch die isotrope Wechselwirkung zwischen den steifen Segmenten und die anisotrope Oberflächenenergie der Globule verursacht.

Wirkmechanismen der trifunktionalen Antikörper catumaxomab und ertumaxomab in humanen Tumorsphäroid-Kokulturen

Ein neuer Ansatz der immunologischen Krebstherapie ist die Verwendung der bispezifischen, trifunktionalen Antikörper catumaxomab (anti-EpCAM x anti-CD3) und ertumaxomab (anti-Her2/neu x anti-CD3). Die Bispezifität besteht in der Bindung eines Tumor-assoziierten Antigens (EpCAM bzw. Her2/neu) und des CD3 Moleküls auf der Oberfläche von T-Zellen. Darüber hinaus stellt die Interaktion des Fc-Teils mit FcγRI/IIa/III positiven akzessorischen Immunzellen die dritte Funktion der Antikörper dar. Diese einzigartige Kombination ermöglicht theoretisch die Ausbildung eines Tri-Zell-Komplexes. In klinischen Studien konnte bereits die Wirksamkeit beider Antikörper nachgewiesen werden. Die eigentlichen Wirkmechanismen der trifunktionalen Antikörper jedoch sind noch nicht ausreichend bekannt. Um die Wechselwirkung zwischen den stark EpCAM- und schwach Her2/neu-positive FaDu- sowie den stabil mit humanem Her2/neu transfizierten FaDu E593-Tumorzellen, peripheren Blutmonozyten (PBMC) und trifunktionalen Antikörpern systematisch zu untersuchen wurde ein 3D-Tumormodell, die so genannten multizellulären Tumorsphäroide (MCTS), angewandt. Als Endpunkte zur Beurteilung der Therapieeffizienz dienten das Volumenwachstum der Sphäroide, sowie die Klonogenität und die Zellvitalität. Zur Beurteilung der PBMC-Penetration in die Sphäroide erfolgten immunhistochemische Färbungen und molekularbiologische Nachweise der Abwehrzellantigene. Entsprechend wurden in den Sphäroiden die Proliferationsrate über eine Ki67-Färbung sowie die Apoptoserate über eine FragEL-Markierung identifiziert. Die Aktivität der PBMC wurde durch die Bestimmung ausgewählter Zytokine (ELISA) und der Zellzahl aus den Medienüberständen charakterisiert. Die an den FaDu- und E593-Sphäroiden erzielten Ergebnisse zeigten, dass catumaxomab und ertumaxomab eine konzentrations- und zeitabhängige Abnahme des Sphäroidvolumens bewirkten. Die Schrumpfung der Tumorsphäroide ging mit einer Reduktion des proliferativen und mit einer Steigerung des apoptotischen Tumorzellanteils einher. Die histologischen Befunde weisen darauf hin, dass die Volumenreduktion durch eine gesteigerte Anzahl infiltrierender Leukozyten bedingt ist. Auf verschiedenen Methoden basierende Analysen der Immunzellsubtypen zeigten eine dominierende Infiltration von zytotoxischen T-Zellen in die Tumorsphäroide. Der Aktivitätsnachweis der T-Zellen wurde über die Detektion der IL-2 mRNA und des sekretierten Zytokins erbracht. Einen zusätzlichen Hinweis auf eine zelluläre Immunantwort liefert das Zytokinmuster mit hohen Konzentrationen an IFN-γ. Der direkte Vergleich beider Antikörper zeigte, dass der anti-tumorale Effekt abhängig von der Antigenexpression auf den Tumorzellen war. Die Analyse von Medienüberständen wies auf eine mehrheitlich höhere Zytokinausschüttung in Gegenwart des Tumorantigens hin. Sphäroid-Kokulturen, die mit dem parentalen anti-EpCAM Antikörper behandelt wurden, zeigten keine Volumenreduktion. Im Gegensatz dazu führte der parentale CD3-Antikörper, das CD3- und Tumorzell-bindende catumaxomab F(ab')2 Fragment oder eine Kombination beider parentaler Antikörper zu einer anti-tumoralen Wirkung, die jedoch nicht so stark war wie die des trifunktionalen Antikörpers catumaxomab. Demnach ist für catumaxomab gezeigt, dass für die Effektivität des Antikörpers die Trifunktionalität unabdingbar ist. Daraus leitet sich ab, dass die Aktivierung der Abwehrzellen durch kostimulatorische Signale notwendig ist und über die Tumorantigenbindung Mechanismen wie ADCC (antibody-dependent cellular cytotoxicity) zum Tragen kommen. Die Experimente mit gleichzeitiger Gabe von trifunktionalen Antikörpern und Immunsuppressiva haben gezeigt, dass eine Kombination beider Agenzien möglich ist. Die Konzentrationen sind jedoch sorgfältig derart zu wählen, dass die Zytokinausschüttung und die damit verbundenen Nebenwirkungen reduziert sind, ohne dass die anti-tumorale Wirkung der Antikörper maßgeblich beeinflusst wird. T-Zellen bedienen sich nach Aktivierung für die rasche Proliferation einer gesteigerten aeroben Glykolyse. Unter Behandlung der Kokulturen mit catumaxomab konnte im Vergleich zu anderen immunstimulatorischen Agenzien die größte Steigerung der Laktatproduktion bzw. der Azidifizierungs- und Sauerstoffverbrauchsrate detektiert werden. Diese Effekte weisen auf eine metabolische Aktivierung der PBMC durch catumaxomab hin. Das von den Tumorzellen abgegebene Laktat kann die Immunzellen jedoch inhibieren. Daher wäre die Kombination mit Glykolyseinhibitoren ein möglicher Ansatz, um die Therapieeffizienz weiter zu steigern. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass eine Komedikation der trifunktionalen Antikörper mit Chemotherapeutika zu einer gesteigerter Wirkung führte. Insgesamt liegt die Zukunft der Immuntherapien wohl in der Kombination mit anderen Wirkstoffklassen, die anti-tumorale Effekte verstärken oder immunsupprimierende Mechanismen inhibieren.

Aktivität der humanen Meprin-Metalloproteasen unter Berücksichtigung potentieller Aktivatoren

Die Metalloproteasen Meprin α und Meprin β sind an essentiellen (patho)physiologischen Prozessen beteiligt. Um die Funktion dieser Proteasen zu verstehen, ist es von Bedeutung, sie nicht isoliert, sondern im gesamten proteolytischen Netzwerk zu betrachten.rnDie Meprine werden in einer Vielzahl von Geweben, in Leukozyten, aber auch in Krebszellen exprimiert. In der Haut konnten die beiden Enzyme in unterschiedlichen dermalen Schichten detektiert werden, wo sie u.a. an der Kollagenassemblierung durch Abspaltung der Propeptide beteiligt sind. rnIm Zuge von Proteomics Analysen konnten mehr als 3000 proteolytische Schnittstellen von fünf Astacin-Metalloproteasen (Meprin α, Meprin β, Astacin, LAST und LAST_MAM) in Peptiden und nativen Substraten identifiziert werden und somit eine Aussage über die Spaltspezifität getroffen werden. In der vorliegenden Arbeit konnten diese Spaltspezifitäten mit Hilfe von fluorogenen Substraten in vitro verifiziert werden. Bemerkenswert hierbei ist die starke Präferenz der beiden Meprine und LAST_MAM für die Aminosäuren Aspartat und Glutamat in der P1‘ Position. rnMeprine werden als Zymogene exprimiert und müssen durch proteolytische Prozessierung einer tryptischen Protease aktiviert werden. Ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit waren Aktivitätsbestimmungen beider Meprine unter Berücksichtigung potentieller Aktivatoren und Substrate. Es konnten die kallikrein-related peptidases (KLK) 4, 5 und 8 als spezifische Aktivatoren identifiziert werden, wobei nur KLK5 beide Proteasen aktiviert. Sowohl KLK4 als auch KLK8 sind lediglich in der Lage, das Propeptid von Meprin β abzuspalten. Außerdem konnte biochemisch und mittels Proteomics gezeigt werden, dass proKLK7 von Meprin β prozessiert wird. Durch N-terminale Sequenzierung wurde eine Schnittstelle zwei Aminosäuren N-terminal der eigentlichen Aktivierungsstelle identifiziert. Dieser Schritt beschleunigt die Aktivierung von KLK7, wenn durch Trypsin noch das verbliebene Dipeptid abgespalten wird. rnDa einige Vertreter der humanen kallikrein-related peptidases (KLK) als Meprin-Aktivatoren identifiziert werden konnten, sollten diese im Zuge dieser Arbeit im Modellorganismus Danio rerio untersucht werden. Durch in silico und RT-PCR Analysen konnte gezeigt werden, dass keine funktionellen KLK-Homologe im Zebrafisch codiert sind. Da somit andere tryptische Proteasen an der Aktivierung der Meprine beteiligt sein müssen, wurde die Transmembran-Serinprotease TMPRSS4 analysiert. In der Tat zeigte die Reduktion des Expressionslevels von TMPRSS4 durch Morpholino-Injektion drastische Störungen in der embryonalen Entwicklung von Zebrabärblingen. Mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie ließ sich eine Fehlbildung der epidermalen Haut bis zu einem Ablösen der Keratinozyten von dem darunter liegenden Gewebe feststellen. rn

Die funktionelle Bedeutung von MSP und Lactadherin im Rahmen der Atherosklerose

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss zweier möglicher Biomarker auf die Atherosklerose untersucht.rnMilk fat globule-EGF factor 8 (MFG-E8, Lactadherin) ist ein Glycoprotein, das vornehmlich von Makrophagen, glatten Muskelzellen und Endothelzellen sezerniert wird. MFG-E8-/--Mäuse zeigen vermehrt apoptotische Zellen in der atherosklerotischen Plaque, verstärkte Inflammationszeichen und vergrößerte Läsionen. In situ-Hybridisierung und Immunfluoreszenz zeigen eine starke Lactadherin-Expression in den Schaumzellen atherosklerotischer Plaques von Apo E-/-, Apo E-/-/GPx 1-/-und LDLR-/- Mäusen, vor allem in der Nähe des Lipid Core. Dort kolokalisiert Lactadherin mit dem Makrophagenmarker CD 68 und dem Chemokin Fraktalkin, das die MFG-E8 Sekretion stimuliert und so die Phagocytose forciert. Untersuchungen mittels RTD-PCR ergaben, dass Peritonealmakrophagen der Genotypen Apo E-/-, Apo E-/-/GPx 1-/- und GPx 1-/-, deren Gemeinsamkeit eine höhere Empfindlichkeit gegenüberrnoxidativem Stress ist, mehr Lactadherin exprimieren als andere Genotypen (B6, LDLR-/-). Die Inkubation muriner oder humaner Makrophagen mit oxLDL und eLDL hat keinen Einfluss auf die Expression der MFG-E8 mRNA. Der Kontakt mit apoptotischer Zellen hingegen erhöht die Expression signifikant. Lactadherin ist entscheidend für die effektive Phagozytose apoptotischer Zellen in der atherosklerotischen Läsion. Seine Expression wird vermutlich durch die Apoptose in der Nähe liegender Zellen und das verstärkte Vorkommen von ROS reguliert. Macrophage stimulating protein (MSP) übt Einfluss auf Migration, Proliferation und Phagocytose von Makrophagen aus. Seine Beteiligung an inflammatorischen Vorgängen und der Karzinogenese ist intensiv untersucht worden, nicht jedoch der Einfluss auf die Atherosklerose. Es ist bekannt, dass der SNP rs3197999 mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) assoziiert ist. Zudem geht er vermutlich mit einem erniedrigten Atheroskleroserisiko einher. Der Polymorphismus c2078t hat den Aminosäureaustausch R689C zur Folge. Rekombinant erzeugtes, mutantes und wildtypisches MSP induziert Migration und Proliferation bei THP-1-Makrophagen. MSPmut vermittelt dies jedoch wesentliche effektiver als MSPwt. Apoptose hingegen wird durch keine der Formen induziert. R689C führt zu einem “gain of function” des MSP-Proteins in Bezug auf die Proliferations- und Migrationsfähigkeit von Makrophagen und verändert vermutlich deren Cytokinfreisetzung. Dies führt möglicherweise zu einer erhöhten Phagocytoseeffizienz in der atherosklerotischen Läsion (erniedrigtes Atherosklerose-Risiko), und zu einer aberranten immunologischen Reaktion im Rahmen der CED (erhöhtes CED-Risiko).

WASP plays a novel role in regulating platelet responses dependent on alphaIIbbeta3 integrin outside-in signalling

The most consistent feature of Wiskott Aldrich syndrome (WAS) is profound thrombocytopenia with small platelets. The responsible gene encodes WAS protein (WASP), which functions in leucocytes as an actin filament nucleating agent -yet- actin filament nucleation proceeds normally in patient platelets regarding shape change, filopodia and lamellipodia generation. Because WASP localizes in the platelet membrane skeleton and is mobilized by alphaIIbbeta3 integrin outside-in signalling, we questioned whether its function might be linked to integrin. Agonist-induced alphaIIbbeta3 activation (PAC-1 binding) was normal for patient platelets, indicating normal integrin inside-out signalling. Inside-out signalling (fibrinogen, JON/A binding) was also normal for wasp-deficient murine platelets. However, adherence/spreading on immobilized fibrinogen was decreased for patient platelets and wasp-deficient murine platelets, indicating decreased integrin outside-in responses. Another integrin outside-in dependent response, fibrin clot retraction, involving contraction of the post-aggregation actin cytoskeleton, was also decreased for patient platelets and wasp-deficient murine platelets. Rebleeding from tail cuts was more frequent for wasp-deficient mice, suggesting decreased stabilisation of the primary platelet plug. In contrast, phosphatidylserine exposure, a pro-coagulant response, was enhanced for WASP-deficient patient and murine platelets. The collective results reveal a novel function for WASP in regulating pro-aggregatory and pro-coagulant responses downstream of integrin outside-in signalling.

Cellular actors, Toll-like receptors, and local cytokine profile in acute coronary syndromes

Inflammation plays a key role in acute coronary syndromes (ACS). Toll-like receptors (TLR) on leucocytes mediate inflammation and immune responses. We characterized leucocytes and TLR expression within coronary thrombi and compared cytokine levels from the site of coronary occlusion with aortic blood (AB) in ACS patients.

Eosinophilic vasculitis: an inhabitual and resistant manifestation of a vasculitis

A 55-year-old woman was referred because of diffuse pruritic erythematous lesions and an ischemic process of the third finger of her right hand. She was known to have anaemia secondary to hypermenorrhea. She presented six months before admission with a cutaneous infiltration on the left cubital cavity after a paravenous leakage of intravenous iron substitution. She then reported a progressive pruritic erythematous swelling of her left arm and lower extremities and trunk. Skin biopsy of a lesion on the right leg revealed a fibrillar, small-vessel vasculitis containing many eosinophils.Two months later she reported Raynaud symptoms in both hands, with a persistent violaceous coloration of the skin and cold sensation of her third digit of the right hand. A round 1.5 cm well-delimited swelling on the medial site of the left elbow was noted. The third digit of her right hand was cold and of violet colour. Eosinophilia (19 % of total leucocytes) was present. Doppler-duplex arterial examination of the upper extremities showed an occlusion of the cubital artery down to the palmar arcade on the right arm. Selective angiography of the right subclavian and brachial arteries showed diffuse alteration of the blood flow in the cubital artery and hand, with fine collateral circulation in the carpal region. Neither secondary causes of hypereosinophilia nor a myeloproliferative process was found. Considering the skin biopsy results and having excluded other causes of eosinophilia, we assumed the diagnosis of an eosinophilic vasculitis. Treatment with tacrolimus and high dose steroids was started, the latter tapered within 12 months and then stopped, but a dramatic flare-up of the vasculitis with Raynaud phenomenon occurred. A new immunosuppressive approach with steroids and methotrexate was then introduced. This case of aggressive eosinophilic vasculitis is difficult to classify into the usual forms of vasculitis and constitutes a therapeutic challenge given the resistance to current immunosuppressive regimens.

[SPECT/CT diagnostics for skeletal infections]

CLINICAL/METHODICAL ISSUE: Skeletal infections are often a diagnostic and clinical challenge. STANDARD RADIOLOGICAL METHODS: Nuclear imaging modalities used in the diagnostic workup of acute and chronic skeletal infections include three-phase bone scintigraphy and scintigraphy with labelled leucocytes. METHODICAL INNOVATIONS: The introduction of hybrid technologies, such as single photon emission computed tomography/computed tomography (SPECT/CT) has dramatically changed nuclear medical imaging of infections. PERFORMANCE: In general SPECT/CT leads to a considerably more accurate diagnosis than planar or SPECT imaging. ACHIEVEMENTS: Given the integrated acquisition of metabolic, functional and morphological information, SPECT/CT has increased in particular the specificity of three-phase skeletal scanning and scintigraphy with labeled leucocytes.

Clinical, laboratory and pathological findings in dogs experimentally infected with Angiostrongylus vasorum

The aim of this comparative study was to investigate the development of clinical signs and accompanying haematological, coproscopic and pathological findings as a basis for the monitoring of health condition of Angiostrongylus vasorum infected dogs. Six beagles were orally inoculated with 50 (n=3) or 500 (n=3) A. vasorum third stage larvae (L3) obtained from experimentally infected Biomphalaria glabrata snails. Two dogs were treated with moxidectin/imidacloprid spot-on solution and two further dogs with an oral experimental compound 92 days post infection (dpi), and were necropsied 166 dpi. Two untreated control dogs were necropsied 97 dpi. Prepatency was 47-49 days. Dogs inoculated with 500 L3 exhibited earlier (from 42 dpi) and more severe respiratory signs. Clinical signs resolved 12 days after treatment and larval excretion stopped within 20 days in all four treated dogs. Upon necropsy, 10 and 170 adult worms were recovered from the untreated dogs inoculated with 50 and 500 L3, respectively. Adult worms were also found in two treated dogs, in the absence of L1 or eggs. Despite heavy A. vasorum infection load and severe pulmonary changes including vascular thrombosis, only mild haematological changes were observed. Eosinophilia was absent but the presence of plasma cells was observed. Neutrophilic leucocytes showed a transient increase but only after treatment. Signs for coagulopathies were slight; nevertheless coagulation parameters were inoculation dose dependent. Ten weeks after treatment pulmonary fibrosis was still present. Infections starting from 50 L3 of A. vasorum had a massive impact on lung tissues and therefore on the health of affected dogs, particularly after prepatency, although only mild haematological abnormalities were evident.

Inflammation and atrial remodeling after a mountain marathon

Endurance athletes have an increased risk of atrial fibrillation. We performed a longitudinal study on elite runners of the 2010 Jungfrau Marathon, a Swiss mountain marathon, to determine acute effects of long-distance running on the atrial myocardium. Ten healthy male athletes were included and examined 9 to 1 week prior to the race, immediately after, and 1, 5, and 8 days after the race. Mean age was 34.9 ± 4.2 years, and maximum oxygen consumption was 66.8 ± 5.8 mL/kg*min. Mean race time was 243.9 ± 17.7 min. Electrocardiographic-determined signal-averaged P-wave duration (SAPWD) increased significantly after the race and returned to baseline levels during follow-up (128.7 ± 10.9 vs. 137.6 ± 9.8 vs. 131.5 ± 8.6 ms; P < 0.001). Left and right atrial volumes showed no significant differences over time, and there were no correlations of atrial volumes and SAPWD. Prolongation of the SAPWD was accompanied by a transient increase in levels of high-sensitivity C-reactive protein, proinflammatory cytokines, total leucocytes, neutrophil granulocytes, pro atrial natriuretic peptide and high-sensitivity troponin. In conclusion, marathon running was associated with a transient conduction delay in the atria, acute inflammation and increased atrial wall tension. This may reflect exercise-induced atrial myocardial edema and may contribute to atrial remodeling over time, generating a substrate for atrial arrhythmias.

Effects of tributyltin on the immune system of Japanese flounder (Paralichthys olivaceus)

Effects of tributyltin (TBT) which has been used for antifouling paint of ship's hulls and fishing nets on the immune system in Japanese flounder (Paralichthys olivaceus) were investigated. After short-term exposure to a high level of TBT, leucocytes in the head kidney from 1-year-old flounder were examined for the proportion of neutrophils in total leucocytes. Also examined were their respiratory burst activities using flow cytometry, the reduction of nitroblue tetrazolium (NBT) and lysozyme activities. Furthermore, long-term exposures to a relatively low level of TBT using young flounder were also carried out. The proportion of neutrophils in total leucocytes prepared from head kidney in each fish exposed to TBT at 20 microg/L for 5 days and the reduction of NBT by leucocytes prepared from the same experimental conditions increase compared to the control group. The contents were 42.0+/-6.8 and 52.5+/-6.3%, respectively. Significant differences of the NBT reduction were observed between 0 and 20 microg/L TBT exposure groups. On the other hand, the respiratory burst activity of cells in the exposure group clearly showed a tendency to decrease compared to the control group. Furthermore, high level of TBT also inhibited lysozyme activity which plays an important role for the bacteriocidal procedures. However, similar results were not obtained in the exposure group with a relatively low level of TBT. To determine the immunotoxic effects of TBT, infection experiments using pathogens which are naturally occurring should be further investigated.

Significantly shorter telomeres in T-cells of patients with ZAP-70+/CD38+ chronic lymphocytic leukaemia

In contrast to other B-cell neoplasias, chronic lymphocytic leukaemia (CLL) is characterized by increased non-leukaemic T-cells. In order to assess their replicative history, telomere length was analyzed in subsets of leucocytes from CLL patients. Naive and memory T-cells from ZAP-70(+)/CD38(+) patients exhibited significantly shorter average telomere lengths than ZAP-70(-)/CD38(-) patients. Compared to the age-related percentiles of telomere length values from healthy individuals practically all values of the naive and memory T-cells from the ZAP-70(+)/CD38(+) CLL patients fell below the 50th percentile. This indicated an extensive expansion and a role for T-cells in ZAP-70(+)/CD38(+) CLL patients.

Biological materials : Part A. tuning LCST of raft copolymers and gold/copolymer hybrid nanoparticles and Part B. biobased nanomaterials

The research described in this dissertation is comprised of two major parts. The first part studied the effects of asymmetric amphiphilic end groups on the thermo-response of diblock copolymers of (oligo/di(ethylene glycol) methyl ether (meth)acrylates, OEGA/DEGMA) and the hybrid nanoparticles of these copolymers with a gold nanoparticle core. Placing the more hydrophilic end group on the more hydrophilic block significantly increased the cloud point compared to a similar copolymer composition with the end group placement reversed. For a given composition, the cloud point was shifted by as much as 28 °C depending on the placement of end groups. This is a much stronger effect than either changing the hydrophilic/hydrophobic block ratio or replacing the hydrophilic acrylate monomer with the equivalent methacrylate monomer. The temperature range of the coil-globule transition was also altered. Binding these diblock copolymers to a gold core decreased the cloud point by 5-15 °C and narrowed the temperature range of the coil-globule transition. The effects were more pronounced when the gold core was bound to the less hydrophilic block. Given the limited numbers of monomers that are approved safe for in vivo use, employing amphiphilic end group placement is a useful tool to tune a thermo-response without otherwise changing the copolymer composition. The second part of the dissertation investigated the production of value-added nanomaterials from two biorefinery “wastes”: lignin and peptidoglycan. Different solvents and spinning methods (melt-, wet-, and electro-spinning) were tested to make lignin/cellulose blended and carbonized fibers. Only electro-spinning yielded fibers having a small enough diameter for efficient carbonization ( Peptidoglycan (a bacterial cell wall material) was copolymerized with poly-(3-hydroxybutyrate), a common polyhydroxyalkanoate produced by bacteria with the objective of determining if a useful material could be obtained with a less rigorous work-up on harvesting polyhydroxyalkanoates. The copolyesteramide product having 25 wt.% peptidoglycan from a highly purified peptidoglycan increased thermal stability by 100-200 °C compared to the poly-(3-hydroxybutyrate) control, while a less pure peptidoglycan, harvested from B. megaterium (ATCC 11561), gave a 25-50 °C increase in thermal stability. Both copolymers absorbed more moisture than pure poly-(3-hydroxybutyrate). The results suggest that a less rigorously harvested and purified polyhydroxyalkanoate might be useful for some applications.