Conditional and transgenic mouse models as tools to study the role of TGFbeta, BMP signaling in skeletal development

Die TGFbeta/BMP Signaltransduktionskaskade ist wichtig für viele Entwicklungsprozesse fast aller embryonaler sowie extraembryonaler Gewebe und sie ist ebenso essentiell bei der Aufrechterhaltung der Homöostase im adulten Organismus. In vielen Mausmodellen und Zellkulturversuchen wurde gezeigt, dass Liganden dieses Signalweges in verschiedene Stadien der Knorpel- und Knochenentwicklung involviert sind. BMPs sind beispielsweise maßgeblich an der frühen Kondensation und Bildung des Knorpels und später an Proliferation und Hypertrophie der Chondrozyten beteiligt. BMPs können ektopisch Knochenbildung auslösen und das Expressionsmuster der Liganden und spezifischen Rezeptoren in der Wachstumsfuge lässt auf eine wichtige Rolle der BMPs in der Wachstumsfuge schließen. Der gezielte knock out der BMP-Rezeptoren Bmpr1a und Bmpr1b in proliferierenden Chondrozyten führt zur Ausbildung einer generellen Chondrodysplasie. Smad1, Smad5 und Smad8 sind die Mediatoren der BMP-Signalkaskade. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte die Rolle und Funktion der Smad1- und Smad5-Proteine in der Wachstumsfuge untersucht werden. Hierzu wurden konditionale Smad1-knock out-Mäuse mit einer transgenen Mauslinie gekreuzt, die die Cre-Rekombinase spezifisch in proliferierenden Chondrozyten exprimiert. Diese Mäuse wurden mit und ohne heterozygotem Smad5-Hintergrund charakterisiert. Bei einem knock out von Smad1 allein konnte ein leichte Verkürzung der Wachstumsfuge beobachtet werden, wobei prähypertrophe und hypertrophe Zone gleichermaßen betroffen waren. Dieser Phänotyp war verstärkt in Mäusen mit zusätzlichem heterozygotem Smad5-Hintergrund. Eine Verringerung der Proliferationsrate konnte zusammen mit einer verminderten Ihh-Expression nachgewiesen werden. Zusätzlich konnte anhand von Röntgenaufnahmen eine Dysorganisation der nasalen Region und ein fehlendes nasales Septum beobachtet werden. Produktion und Mineralisation der extrazellulären Matrix waren nicht beeinträchtigt. Um die Rolle der BMP- und TGFbeta-Signalkaskaden während der endochondralen Ossifikation zu vergleichen, wurden transgene Mäuse generiert, in denen die TGFbeta-Signalkaskade spezifisch in proliferierenden Chondrozyten gestört war. Zwei Mauslinien, die ähnliche Phänotypen zeigten, wurden untersucht. Esl1 ist ein TGFbeta-bindendes Protein, von dem man annimmt, dass es die TGFbeta-Signalkaskade inhibieren kann. Esl1-knock out-Mäuse sind kleiner als Wildtypmäuse und die Überexpression von Esl1 in proliferierenden Chondrozyten führt zu einer Verlängerung der Wachstumsfuge und einer verstärkten Proliferationsrate. Knorpelmarker, wie Col2a1 und Sox9 sind in diesen Mäusen herunterreguliert, während Col10a1 und Ihh als Marker für die hypertrophe und prähypertrophe Zone herunterreguliert waren. Dies führt zu der Annahme, dass mehr Zellen in die terminale Differenzierung eintreten. Bei transgenen Mäusen, in denen ein dominant-negativer (dn) TGFbeta-Rezeptor in proliferierenden Chondrozyten überexprimiert wurde, konnte eine verlängerte prähypertrophe Zone, eine erhöhte Ihh-Expression, sowie eine verstärkte Proliferationsrate beobachtet werden. Zusätzlich konnte in homozygoten Tieren ein craniofacialer Phänotyp beschrieben werden, der zu Problemen bei der Nahrungsaufnahme und damit zu einer starken Wachstumsbeeinträchtigung führte. Die BMP- und TGFbeta-Signalkaskaden haben möglicherweise antagonistische Effekte in der Wachstumsfuge. Während der Ausfall von BMP in proliferierenden Chondrozyten aufgrund einer gesunkenen Proliferationsrate zu einer Verkürzung der Wachstumsfuge führte, kann man in Mäusen mit einer Störung der TGFbeta-Signalkaskade eine verstärkte Proliferation in einer daher verlängerten Wachstumsfuge beobachten. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Generation einer transgenen Mauslinie, die die Cre-Rekombinase spezifisch in hypertrophen Chondrozyten exprimiert. Promoterstudien mit transgenen Mäusen weisen darauf hin, dass ein putatives AP1-Element, etwa 4 kb vor dem ersten Exon des Col10a1 gelegen, wichtig für die spezifische Expression in hypertrophen Chondrozyten ist. Ein Konstrukt, dass vier Kopien dieses Elements und den basalen Promoter enthält, wurde benutzt, um die Cre-Rekombinase spezifisch zu exprimieren. Diese Mauslinie befindet sich in der Testphase und erste Daten deuten auf eine spezifische Expression der Cre-Rekombinase in hypertrophen Chondrozyten hin.

Disclosure, discrimination and desire: experiences of Black and South Asian gay men in Britain

Using findings from a qualitative investigation based on in-depth email interviews with 47 Black and South Asian gay men in Britain, this paper explores the cross-cutting identities and discourses in relation to being both gay and from an ethnic minority background. Taking an intersectional approach, detailed accounts of identity negotiation, cultural pressures, experiences of discrimination and exclusion and the relationship between minority ethnic gay men and mainstream White gay culture are presented and explored. The major findings common to both groups were: cultural barriers limiting disclosure of sexuality to family and wider social networks; experiences of discrimination by White gay men that included exclusion as well as objectification; a lack of positive gay role models and imagery relating to men from minority ethnic backgrounds. Among South Asian gay men, a major theme was regret at being unable to fulfil family expectations regarding marriage and children, while among Black gay men, there was a strong belief that same-sex behaviour subverted cultural notions related to how masculinity is configured. The paper concludes by highlighting the importance of social location, particularly education and income, when examining the intersection of ethnicity and sexuality in future research.

In-the-canal versus behind-the-ear microphones improve spatial discrimination on the side of the head in bilateral cochlear implant users

To test whether in-the-canal (ITC) microphones have an impact on spatial discrimination and speech perception by taking advantage of auricular cues.

Fully Automatic Segmentation of Brain Tumor Images using Support Vector Machine Classiffication in Combination with Hierarchical Conditional Random Field Regularization

Delineating brain tumor boundaries from magnetic resonance images is an essential task for the analysis of brain cancer. We propose a fully automatic method for brain tissue segmentation, which combines Support Vector Machine classification using multispectral intensities and textures with subsequent hierarchical regularization based on Conditional Random Fields. The CRF regularization introduces spatial constraints to the powerful SVM classification, which assumes voxels to be independent from their neighbors. The approach first separates healthy and tumor tissue before both regions are subclassified into cerebrospinal fluid, white matter, gray matter and necrotic, active, edema region respectively in a novel hierarchical way. The hierarchical approach adds robustness and speed by allowing to apply different levels of regularization at different stages. The method is fast and tailored to standard clinical acquisition protocols. It was assessed on 10 multispectral patient datasets with results outperforming previous methods in terms of segmentation detail and computation times.

A transgenic model for conditional induction and rescue of portal hypertension reveals a role of VEGF-mediated regulation of sinusoidal fenestrations

Portal hypertension (PH) is a common complication and a leading cause of death in patients with chronic liver diseases. PH is underlined by structural and functional derangement of liver sinusoid vessels and its fenestrated endothelium. Because in most clinical settings PH is accompanied by parenchymal injury, it has been difficult to determine the precise role of microvascular perturbations in causing PH. Reasoning that Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) is required to maintain functional integrity of the hepatic microcirculation, we developed a transgenic mouse system for a liver-specific-, reversible VEGF inhibition. The system is based on conditional induction and de-induction of a VEGF decoy receptor that sequesters VEGF and preclude signaling. VEGF blockade results in sinusoidal endothelial cells (SECs) fenestrations closure and in accumulation and transformation of the normally quiescent hepatic stellate cells, i.e. provoking the two processes underlying sinusoidal capillarization. Importantly, sinusoidal capillarization was sufficient to cause PH and its typical sequela, ascites, splenomegaly and venous collateralization without inflicting parenchymal damage or fibrosis. Remarkably, these dramatic phenotypes were fully reversed within few days from lifting-off VEGF blockade and resultant re-opening of SECs' fenestrations. This study not only uncovered an indispensible role for VEGF in maintaining structure and function of mature SECs, but also highlights the vasculo-centric nature of PH pathogenesis. Unprecedented ability to rescue PH and its secondary manifestations via manipulating a single vascular factor may also be harnessed for examining the potential utility of de-capillarization treatment modalities.

A pyrosequencing assay for the rapid discrimination of mitochondrial lineages in the Salmo trutta species complex

The European trout (Salmo trutta species complex) is genetically very diverse consisting of five distinct mitochondrial lineages that probably originated in the Pleistocene. Here, we describe a novel pyrosequencing protocol to generate two short sequence reads from the mitochondrial control region, which allow the unambiguous identification of all five lineages. The approach was found to be easily transferable between laboratories and should be a valuable tool for the assessment of genetic diversity in trout. Pyrosequencing-based assays for molecular species identification are expected to be generally useful whenever multiple positions in a short DNA sequence need to be assessed.

Identification, discrimination, and selective adaptation of simultaneous musical intervals

Four experiments investigated perception of major and minor thirds whose component tones were sounded simultaneously. Effects akin to categorical perception of speech sounds were found. In the first experiment, musicians demonstrated relatively sharp category boundaries in identification and peaks near the boundary in discrimination tasks of an interval continuum where the bottom note was always an F and the top note varied from A to A flat in seven equal logarithmic steps. Nonmusicians showed these effects only to a small extent. The musicians showed higher than predicted discrimination performance overall, and reaction time increases at category boundaries. In the second experiment, musicians failed to consistently identify or discriminate thirds which varied in absolute pitch, but retained the proper interval ratio. In the last two experiments, using selective adaptation, consistent shifts were found in both identification and discrimination, similar to those found in speech experiments. Manipulations of adapting and test showed that the mechanism underlying the effect appears to be centrally mediated and confined to a frequency-specific level. A multistage model of interval perception, where the first stages deal only with specific pitches may account for the results.