DengueTools: innovative tools and strategies for the surveillance and control of dengue

Dengue fever is a mosquito-borne viral disease estimated to cause about 230 million infections worldwide every year, of which 25,000 are fatal. Global incidence has risen rapidly in recent decades with some 3.6 billion people, over half of the world's population, now at risk, mainly in urban centres of the tropics and subtropics. Demographic and societal changes, in particular urbanization, globalization, and increased international travel, are major contributors to the rise in incidence and geographic expansion of dengue infections. Major research gaps continue to hamper the control of dengue. The European Commission launched a call under the 7th Framework Programme with the title of 'Comprehensive control of Dengue fever under changing climatic conditions'. Fourteen partners from several countries in Europe, Asia, and South America formed a consortium named 'DengueTools' to respond to the call to achieve better diagnosis, surveillance, prevention, and predictive models and improve our understanding of the spread of dengue to previously uninfected regions (including Europe) in the context of globalization and climate change. The consortium comprises 12 work packages to address a set of research questions in three areas: Research area 1: Develop a comprehensive early warning and surveillance system that has predictive capability for epidemic dengue and benefits from novel tools for laboratory diagnosis and vector monitoring. Research area 2: Develop novel strategies to prevent dengue in children. Research area 3: Understand and predict the risk of global spread of dengue, in particular the risk of introduction and establishment in Europe, within the context of parameters of vectorial capacity, global mobility, and climate change. In this paper, we report on the rationale and specific study objectives of 'DengueTools'. DengueTools is funded under the Health theme of the Seventh Framework Programme of the European Community, Grant Agreement Number: 282589 Dengue Tools.

Natural parasitism of Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera, Psyllidae) nymphs by Tamarixia radiata Waterston (Hymenoptera, Eulophidae) in Sao Paulo orange groves

Natural parasitism of Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera, Psyllidae) nymphs by Tamarixia radiata Waterston (Hymenoptera, Eulophidae) in Sao Paulo orange groves. The psyllid Diaphorina citri Kuwayama 1908 has become the main citrus pest species in the state of Sao Paulo, Brazil, after the introduction of the huanglongbing or citrus greening. This study evaluated the parasitism of 3rd, 4th and 5th instar D. citri nymphs by Tamarixia radiata (Waterston, 1922) in citrus groves under a regimen of regular insecticide applications in ten producing regions: Araraquara, Barretos, Bauru, Botucatu, Franca, Itapetininga, Jau, Limeira, Lins and Sao Joao da Boa Vista. Sixty-nine samples of new branches infested with nymphs of D. citri were collected from 2005 to 2008 in orange groves ranging from 1 to 20 years old, of the varieties Hamlin, Pera, Valencia and Natal. The parasitoid T. radiata is widely distributed in Sao Paulo orange groves, and was identified in 50 (72%) of the samples, showing a mean parasitism rate of 12.4%. The highest parasitism rate was observed in the "summer" (from January through March), with a mean of 25.7%. Nymphal parasitism was above 90% in two samples. The probable causes of the variations in parasitism of D. citri by T. radiata are discussed.

Genetic Control of Mosquitoes: population suppression strategies

Over the last two decades, morbidity and mortality from malaria and dengue fever among other pathogens are an increasing Public Health problem. The increase in the geographic distribution of vectors is accompanied by the emergence of viruses and diseases in new areas. There are insufficient specific therapeutic drugs available and there are no reliable vaccines for malaria or dengue, although some progress has been achieved, there is still a long way between its development and actual field use. Most mosquito control measures have failed to achieve their goals, mostly because of the mosquito's great reproductive capacity and genomic flexibility. Chemical control is increasingly restricted due to potential human toxicity, mortality in no target organisms, insecticide resistance, and other environmental impacts. Other strategies for mosquito control are desperately needed. The Sterile Insect Technique (SIT) is a species-specific and environmentally benign method for insect population suppression, it is based on mass rearing, radiation mediated sterilization, and release of a large number of male insects. Releasing of Insects carrying a dominant lethal gene (RIDL) offers a solution to many of the drawbacks of traditional SIT that have limited its application in mosquitoes while maintaining its environmentally friendly and species-specific utility. The self-limiting nature of sterile mosquitoes tends to make the issues related to field use of these somewhat less challenging than for self-spreading systems characteristic of population replacement strategies. They also are closer to field use, so might be appropriate to consider first. The prospect of genetic control methods against mosquito vectored human diseases is rapidly becoming a reality, many decisions will need to be made on a national, regional and international level regarding the biosafety, social, cultural and ethical aspects of the use and deployment of these vector control methods.

Natural parasitism of Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera, Psyllidae) nymphs by Tamarixia radiata Waterston (Hymenoptera, Eulophidae) in São Paulo orange groves

The psyllid Diaphorina citri Kuwayama 1908 has become the main citrus pest species in the state of São Paulo, Brazil, after the introduction of the huanglongbing or citrus greening. This study evaluated the parasitism of 3rd, 4th and 5th instar D. citri nymphs by Tamarixia radiata (Waterston, 1922) in citrus groves under a regimen of regular insecticide applications in ten producing regions: Araraquara, Barretos, Bauru, Botucatu, Franca, Itapetininga, Jaú, Limeira, Lins and São João da Boa Vista. Sixty-nine samples of new branches infested with nymphs of D. citri were collected from 2005 to 2008 in orange groves ranging from 1 to 20 years old, of the varieties Hamlin, Pera, Valencia and Natal. The parasitoid T. radiata is widely distributed in São Paulo orange groves, and was identified in 50 (72%) of the samples, showing a mean parasitism rate of 12.4%. The highest parasitism rate was observed in the "summer" (from January through March), with a mean of 25.7%. Nymphal parasitism was above 90% in two samples. The probable causes of the variations in parasitism of D. citri by T. radiata are discussed.

Antibody responses in Plasmodium falciparum malaria and their relation to protection against the disease

Protective immunity against Plasmodium falciparum may be obtained after repeated exposure to infection. Several studies indicate that immunity against the blood stages of the P. Falciparum infection is mainly antibody mediated. Protective antibodies may act either on their own, mediate antibody-dependent phagocytosis and/or cell-mediated neutralization of parasites. This thesis describes several aspects of humoral immune responses to P. falciparum infection in individuals of different age groups, different genetic background and with different degrees of malaria exposure. Several target antigens for antibody-mediated inhibition of parasite growth or invasion have been identified. One such antigen is Pf332, which appears on the surface of parasitized erythrocytes at late trophozoite and schizont stage. This surface exposure makes the antigen a possible target for opsonizing antibodies. We optimized an in vitro assay for studying cellmediated parasite neutralization in the presence of Pf332-reactive antibodies. Our data demonstrate that, Pf332 specific antibodies are able to inhibit parasite growth on their own and in cooperation with human monocytes. The P. falciparum parasites have evolved several mechanisms to evade the host neutralizing immune responses. In this thesis, we show that freshly isolated P. falciparum parasites from children living in a malaria endemic area of Burkina Faso were less sensitive for growth inhibition in vitro by autologous immunoglobulins (Ig) compared with heterologous ones. Analyses of two consecutive isolates taken 14 days apart, with regard to genotypes and sensitivity to growth inhibition in vitro, did not give any clear-cut indications on possible mechanisms leading to a reduced inhibitory activity in autologous parasite/antibody combinations. The frequent presence of persisting parasite clones in asymptomatic children indicates that the parasite possesses as yet undefined mechanisms to evade neutralizing immune responses. Transmission reducing measures such insecticide treated nets (ITNs) have been shown to be effective in reducing morbidity and mortality from malaria. However, concerns have been raised that ITNs usage could affect the acquisition of malaria immunity. We studied the effect of the use of insecticide treated curtains (ITC) on anti-malarial immune responses of children living in villages with ITC since birth. The use of ITC did neither affect the levels of parasite neutralizing immune responses nor the multiplicity of infection. These results indicate that the use of ITC does not interfere with the acquisition of anti-malarial immunity in children living in a malaria hyperendemic area. There is substantial evidence that the African Fulani tribe is markedly less susceptible to malaria infection compared to other sympatrically living ethnic tribes. We investigated the isotypic humoral responses against P. falciparum asexual blood stages in different ethnic groups living in sympatry in two countries exhibiting different malaria transmission intensities, Burkina Faso and Mali. We observed higher levels of the total malaria-specific-IgG and its cytophilic subclasses in individuals of the Fulani tribe as compared to non-Fulani individuals. Fulani individuals also showed higher levels of antibodies to measles antigen, indicating that the intertribal differences are not specific for malaria and might reflect a generally activated immune system in the Fulani.

The Effect of Preservative Interventions on the Chemical- Physical and Structural Characteristics of Panel Painting

This work studies the impact of two traditional Romanian treatments, Red Petroleum and Propolis, in terms of real efficiency and consequence on the wooden artifacts. The application of these solutions is still a widely adopted and popular technique in preservative conservation but the impact of these solutions is not well known. It is important to know the effect of treatments on chemical-physical and structural characteristics of the artifacts, not only for understanding the influence on present conditions but also for foreseeing the future behavior. These treatments with Romanian traditional products are compared with a commercial antifungal product, Biotin R, which is utilized as reference to control the effectiveness of Red Petroleum and Propolis. Red Petroleum and Propolis are not active against mould while Biotin R is very active. Mould attack is mostly concentrated in the painted layer, where the tempera, containing glue and egg, enhance nutrition availability for moulds. Biotin R, even if is not a real insecticide but a fungicide, was the most active product against insect attack of the three products, followed by Red Petroleum, Propolis and untreated reference. As for colour, it did not change so much after the application of Red Petroleum and Biotin R and the colour difference was almost not perceptible. On the contrary, Propolis affected the colour a lot. During the exposure at different RH, the colour changes significantly at 100% RH at equilibrium and this is mainly due to the mould attack. Red Petroleum penetrates deeply into wood, while Propolis does not penetrate and remains only on the surface. However, Red Petroleum does not interact chemically with wood substance and it is easy volatilized in oven-dry condition. On the contrary Propolis interacts chemically with wood substance and hardly volatilized, even in oven-dry condition and consequently Propolis remains where it penetrated, mostly on the surface. Treatment by immersion has impact on wood physical parameters while treatment by brushing does not have significant impact. Especially Red Petroleum has an apparent impact on moisture content (MC) due to the penetration of solution, while Propolis does not penetrate so much and remains only on surface therefore Propolis does not have so much impact as Red Petroleum. However, if the weight of the solution penetrated in wood is eliminated, there is not significant difference in MC between treated and untreated samples. Considering physical parameters, dimensional stability is an important parameter. The variation of wood moisture content causes shrinkages/swelling of the wood that polychrome layer can only partially follow. The dimension of wooden supports varied under different moisture conditioning; the painted layer cannot completely follow this deformation, and consequently a degradation and deterioration caused by detachment, occurs. That detachment affects the polychrome stratification of the panel painting and eventually the connections between the different layer compositions of the panel painting.

Untersuchungen zur induzierbaren Expression des Adhäsionsmoleküls E-Selektin und dessen potentieller Bedeutung bei der Tumormetastasierung

In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sowohl die durch TNFalpha-, als auch durch Röntgenstrahlen vermittelte Expression des Adhäsionsmoleküls E-Selektin in Endothelzellen durch kleine GTPasen der Rho-Proteinfamilie reguliert ist. Hemmung dieser kleinen G-Proteine z.B. durch HMG-CoA Reduktase-Inhibitoren (Statine) oder clostridiale Toxine führt zu verminderter Expression von E-Selektin in humanen Endothelzellen (HUVEC; EA.hy-926). Aus den in der Arbeit erhaltenen Ergebnissen kann außerdem die Schlussfolgerung gezogen werden, dass die Regulation der zytokininduzierten E-Selektin-Genexpression von der gamma-Strahlen-vermittelten Expression des E-Selektingens differiert. Für die strahleninduzierte endotheliale E-Selektin-Expression scheint beispielsweise der Transkriptionsfaktor AP-1 als ein weiterer Kontrollfaktor neben NF-kappaB zu fungieren. Des Weiteren konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass eine gesteigerte E-Selektin-Proteinexpression mit erhöhter Tumorzelladhäsion und -transmigration an bzw. durch humane Endothelzellen korreliert. Hemmung der TNFalpha- bzw. gamma-Strahlen-induzierten Expression von E-Selektin durch Statine oder Retinsäuren ist ausreichend, sowohl Tumorzelladhäsion als auch Tumorzelldiapedese zu reduzieren. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass das Adhäsionsmolekül E-Selektin eine vielversprechende Zielstruktur ist, über deren kontrollierte Beeinflussung es auch in vivo möglich sein sollte, das Risiko der Metastasierung zu reduzieren. Mit Statinen und Retinsäurederivaten wurden somit Pharmaka identifiziert, die durch Hemmung der Rho-regulierten E-Selektin-Expression der Tumorzellmetastasierung vorbeugen könnten. Um diese Hypothese in zukünftigen tierexperimentelle Studien zu bestätigen, wurde im Rahmen dieser Arbeit mit der Generierung transgener Tiermodelle begonnen.

Clostridium difficile: Entdeckung und Charakterisierung der autokatalytischen Prozessierung von Toxin B

Clostridium difficile, der Auslöser der nosokomialen Antibiotika-assoziierten Durchfälle und der Pseudomembranösen Kolitis, besitzt zwei Hauptvirulenzfaktoren: die Toxine A und B. In vorangegangenen Veröffentlichungen wurde gezeigt, dass Toxin B durch einen zytosolischen Faktor der eukaryotischen Zielzelle während des Aufnahmeweges in die Zelle gespalten wird. Nur die N-terminale katalytische Domäne erreicht das Zytosol. Hierbei wurde davon ausgegangen, dass eine Protease der Zielzelle die Spaltung katalysiert. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Spaltung von Toxin B ein intramolekularer Prozess ist, der zytosolisches Inositolphosphat der Zielzelle als Kofaktor zur Aktivierung der intrinsischen Protease benötigt. Die Freisetzung der katalytischen Domäne durch Inositolphosphat-induzierte Spaltung ist nicht nur das Prinzip des Clostridium difficile Toxin B sondern auch des Toxin A, als auch des alpha Toxin von Clostridium novyi und das Letale Toxin von Clostridium sordellii. Der kovalente Inhibitor von Aspartatproteasen 1,2-epoxy-3-(p-nitrophenoxy)propan (EPNP), wurde dazu verwendet die intrinsische Protease von Toxin B zu blockieren und ermöglichte die Identifikation des katalytischen Zentrums. EPNP modifiziertes Toxin B verliert die intrinsische Proteaseaktivität und Zytotoxizität, aber wenn es direkt in das Zytosol der Wirtszelle injiziert ist, bleibt die Toxizität erhalten. Diese ist damit der erste Bericht eines bakteriellen Toxins, das eukaryotische Signale zur induzierten Autoproteolyse nutzt, um seine katalytisch-toxische Domäne in das Zytosol der Zielzelle freizusetzen. Durch diese Ergebnisse kann das Modell der Toxin-Prozessierung nun um einen weiteren entscheidenden Schritt vervollständigt werden.

Escherichia coli alpha-Hämolysin: Untersuchungen zur Struktur und Porenbildung

Escherichia coli α-Hämolysin (HlyA) ist ein Prototyp der RTX-Toxine, die zu den α-porenbildenden Toxinen gehören. HlyA bildet Poren in einer Vielzahl eukaryontischer Zielzellen. Das 107 kDa große Protein besteht aus 1024 Aminosäuren, die gemeinsam mit den Proteinen für posttranslationale Modifikation und Sekretion in einem Operon codiert werden. Die N-terminale Hälfte von HlyA besteht aus mehreren amphipathischen α –Helices, die mit der Porenbildung assoziiert werden, gefolgt von der Calcium-bindenden RTX-Domäne in der C-terminalen Hälfte des Moleküls. Über den porenbildenen Mechanismus ist wenig bekannt. Die vorliegende Arbeit fokussierte sich auf die Frage, ob dieser Prozess eine Oligomerisierung mehrerer HlyA-Moleküle beinhaltet, oder ob die membranschädigende Struktur von einem Monomer gebildet wird. Drei unabhängige biochemische Methoden wurden in dem Versuch eingesetzt, HlyA-Oligomere in permeabilisierten Membranen zu detektieren. In allen drei Ansätzen wurden negative Ergebnisse erreicht, was das Konzept bestätigt, dass die Pore von HlyA von einem Monomer gebildet wird. PCR-basierte Cysteinsubstitutionen wurden durchgeführt, um den N-terminus von HlyA zu charakterisieren. Einzelne Cysteinreste wurden an 21 Positionen innerhalb der Aminosäuresequenz 13-55 eingeführt, und mit dem umgebungssensitiven Fluorophor Badan markiert. Spektrofluorimetrische Messungen zeigten, dass alle untersuchten Aminosäuren innerhalb dieser Domäne unabhängig von der porenbildenden Aktivität in die Membran inserieren. Deletionen der Aminosäuren 1-50 hatten keinen Einfluß auf die lytische Aktivität, während die Deletion der Aminosäuren 1-100 in einer fast vollständig inaktiven Toxinmutante resultierte. Die Einführung von Prolinen durch PCR-basierte Mutagenese wurde durchgeführt, um die Beteiligung vorhergesagter α-Helices innerhalb der N-terminalen Hälfte von HlyA an der hämolytischen Aktivität zu untersuchen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Struktur von mindestens vier vorhergesagten Helices bedeutend für die hämolytische Aktivität ist.

Dynamics of epithelial monolayers assessed by acoustic and impedimetric whole cell biosensors

Mit der Zielsetzung der vorliegenden Arbeit wurde die detailierten Analyse von Migrationsdynamiken epithelilaler Monolayer anhand zweier neuartiger in vitro Biosensoren verfolgt, der elektrischen Zell-Substrat Impedanz Spektroskopie (electrical cell-substrate impedance sensing, ECIS) sowie der Quarz Kristall Mikrowaage (quartz crystal microbalance, QCM). Beide Methoden erwiesen sich als sensitiv gegenüber der Zellmotilität und der Nanozytotoxizität.rnInnerhalb des ersten Projektes wurde ein Fingerprinting von Krebszellen anhand ihrer Motilitätsdynamiken und der daraus generierten elektrischen oder akkustischen Fluktuationen auf ECIS oder QCM Basis vorgenommen; diese Echtzeitsensoren wurdene mit Hilfe klassicher in vitro Boyden-Kammer Migrations- und Invasions-assays validiert. Fluktuationssignaturen, also Langzeitkorrelationen oder fraktale Selbstähnlichkeit aufgrund der kollektiven Zellbewegung, wurden über Varianz-, Fourier- sowie trendbereinigende Fluktuationsanalyse quantifiziert. Stochastische Langzeitgedächtnisphänomene erwiesen sich als maßgebliche Beiträge zur Antwort adhärenter Zellen auf den QCM und ECIS-Sensoren. Des weiteren wurde der Einfluss niedermolekularer Toxine auf die Zytoslelettdynamiken verfolgt: die Auswirkungen von Cytochalasin D, Phalloidin und Blebbistatin sowie Taxol, Nocodazol und Colchicin wurden dabei über die QCM und ECIS Fluktuationsanalyse erfasst.rnIn einem zweiten Projektschwerpunkt wurden Adhäsionsprozesse sowie Zell-Zell und Zell-Substrat Degradationsprozesse bei Nanopartikelgabe charackterisiert, um ein Maß für Nanozytotoxizität in Abhangigkeit der Form, Funktionalisierung Stabilität oder Ladung der Partikel zu erhalten.rnAls Schlussfolgerung ist zu nennen, dass die neuartigen Echtzeit-Biosensoren QCM und ECIS eine hohe Zellspezifität besitzen, auf Zytoskelettdynamiken reagieren sowie als sensitive Detektoren für die Zellvitalität fungieren können.

Untersuchung multimerer Proteinkomplexe mit oberflächenanalytischen und röntgenspektroskopischen Methoden

Zusammenfassung rnrnIn dieser Arbeit wurden Untersuchungen an zwei verschiedenen multimeren Proteinkomplexen durchgeführt: Zum einen am Hämocyanin aus Homarus americanus mittels Röntgen-L-Kantenspektroskopie und zum anderen am α-Toxin aus Staphylococcus aureus, hinsichtlich der Interaktion an speziellen Raft-artigen Membranabschnitten, mittels AFM.rnFür das Hämocyanin aus Homarus americanus konnte ein neuer Aspekt bezüglich der Bindung von Sauerstoff aufgezeigt werden. Ein zuvor nicht in Betracht gezogener und diskutierter Einfluss von Wassermolekülen auf diesen Vorgang konnte mittels der Methode der Röntgen-L-Kantenspektroskopie dargestellt werden. Erstmals war es möglich die beiden verschiedenen Beladungszustände (Oxy-, Deoxy-Zustand) des Hämocyanin mittels dieser Methode in physiologisch ähnlicher Umgebung zu untersuchen. Vergleiche der erhaltenen L-Kanten-Spektren mit denen anorganischer Vergleichslösungen ließen auf eine Interaktion von Wassermolekülen mit den beiden Kupferatomen des aktiven Zentrums schließen. Dadurch wurde erstmals ein möglicher Einfluss des Wassers auf den Oxygenierungsprozess des Hämocyanins auf elektronischer Ebene aufgezeigt. Vergleichende Betrachtungen von Röntgenkristallstrukturen verschiedener Typ-3-Kupferproteine bestätigten, dass auch hier ein Einfluss von Wassermolekülen auf die aktiven Zentren möglich ist. Vorgeschlagen wird dabei, dass an Stelle der Überlappung der 3d-Orbitale des Kupfers mit den 2p-Orbitalen des Sauerstoffs, wie sie im sauerstoffbeladenen Zustand auftritt, im sauerstoffunbeladenen Zustand eine Wechselwirkung der 3d-Orbitale des Kupfers mit den LUMOS der Wassermoleküle möglich wird, und ein Elektronen- bzw. Ladungstransfer von den Kupfern auf die Wassermoleküle erfolgen kann. rnAFM-Untersuchungen hinsichtlich der Interaktion des α-Toxins aus Staphylococcus aureus mit oberflächenunterstützten Modellmembranen wiesen darauf hin, dass eine bevorzugte Anbindung und zumindest teilweise Integration der α-Toxine in Raft-artige Membranbereiche stattfindet. Für verschiedene ternäre Lipidsysteme konnten phasenseparierte Modellmembranen abgebildet und die unterschiedlichen Domänenformen zugeordnet werden. Der Anbindungsprozess der Toxine an diese oberflächenunterstützte Modellmembranen erfolgte dann wahrscheinlich vornehmlich an den speziellen Raft-artigen Domänen, wohingegen die Insertion der Poren vorrangig an den Grenzbereichen zwischen den Domänen auftrat. Mögliche Ursache dafür sind die räumlichen Besonderheiten dieser Grenzflächen. Membranen weisen an den Schnittstellen zwischen zwei Domänenformen eine erhöhte Unordnung auf, was sich u.a. in einer geringeren Packungsdichte der Phospholipide und dem erhöhten Freiheitsgrad ihrer Kopfgruppen bemerkbar macht. Außerdem kommt es auf Grund der Interaktion der beteiligten Membranbestandteile Sphingomyelin und Cholesterol untereinander zu einer speziellen Ausrichtung der Phosphocholin-Kopfgruppen und innerhalb der Raft-artigen Domänen zu einer erhöhten Packungsdichte der Phospholipide. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse unterstützten demnach die in der Literatur postulierte Vermutung der bevorzugten Interaktion und Integration der Toxin-Moleküle mit Raft-artigen Membrandomänen. Die Insertion der Pore erfolgt aber wahrscheinlich bevorzugt an den Grenzbereichen zwischen den auftretenden Domänen.rn

Synthese und Evaluierung von 68Ga-Schiff'schen Basen zur Diagnostik der koronaren Herzerkrankung

ZusammenfassungrnDie häufigsten Todesfälle weltweit sind auf Herzerkrankungen zurückzuführen. Bei der koronaren Herzkrankheit (KHK) sammeln sich über Jahre arteriosklerotische Ablagerungen in den Herzkranzgefäßen an und führen so zu einer verminderten Durchblutung und Versorgung des Herzmuskelgewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen. Zur nuklearmedizinischen Bildgebung finden am häufigsten das SPECT-Nuklid 201Tl sowie die beiden 99mTc-Radiopharmaka Sestamibi und Tetrofosmin Anwendung. Die PET-Technik ist der SPECT-Technik in Bezug auf absolute Quantifizierung sowie Auflösung überlegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein mögliches PET-Radiopharmakon zur Diagnostik der KHK zu entwickeln. Um eine dem 99mTc-Nuklid vergleichbare Verfügbarkeit im klinischen Alltag zu erreichen, sollte als Basis des neuen Radiopharmakons das mittels Radionuklid-Generator verfügbare 68Ga dienen. Schiff’sche Basen-Verbindungen zeigten nach Komplexierung mit 67/68Ga eine deutliche Aufnahme in die Herzmuskelzellen. Auf dieser Grundlage wurden verschiedene Schiff’sche Basen-Strukturen synthetisiert. Diese unterscheiden sich einerseits durch das Substitutionsmuster der verwendeten Aldehyde und andererseits durch das verwendete Rückgrat. Alle synthetisierten Chelatoren wurden erfolgreich mit 68Ga radioaktiv markiert und konnten anschließend aufgereinigt werden. Die Evaluierung dieser Substanzen in vitro zeigte, dass sie in unterschiedlichen Medien stabil ist. Die Lipophilie der 68Ga-Verbindungen (log D) lag zwischen 0,87±0,24 und 2,72±0,14. Die Ladung der Verbindungen wurde mittels Papierelektrophorese bei pH= 7 als kationisch bestimmt. Zusätzlich fanden in vitro-Untersuchungen zur Bestimmung der Aufnahme der Komplexe in HL-1 Herzzellen statt. Um den Einfluss des Zellmembranpotentials bzw. des Mitochondrienmembranpotentials zu untersuchen, wurde ein Teil der Zellen dafür mit Valinomycin (Ionophor, zerstört das Potential) behandelt. Mittels ex vivo-Biodistributionen wurde die Organverteilung von zwei Schiff’schen Basen (68Ga-BADED-2 und 68Ga-BAPDMEN-2) mit dem routinemäßig in der Klinik eingesetzten Derivat 99mTc-Sestamibi sowie dem 18F-Flurpiridaz in Ratten verglichen. Alle Verbindungen zeigten dabei eine deutliche Herzaufnahme von mehr als 2 % der injizierten Dosis pro Gramm Gewebe. Durch in vivo-PET-Aufnahmen wurden die Zeit-Aktivitätskurven der 68Ga-Verbindungen sowie zum Vergleich des 18F-Flurpiridaz bestimmt. Die Aufnahmen lagen im Bereich von 0,63±0,15 für 68Ga-BAPEN-3 bis 2,72±0,86 für 68Ga-BADED-8.In dem zweiten Teil der Arbeit wurden die Vorteile des hochaffinen Herztracers Flurpiridaz mit dem lipophilen, positiv-geladenen Ga-Schiff’sche Base-Chelator kombiniert. Hierzu wurde zunächst das Insektizid Flurpiridaz synthetisiert und mit dem BAPEN-Rückgrat gekoppelt. Die entstandene Verbindung wurde erstmals mit 68Ga radioaktiv markiert und muss in weiterführenden Arbeiten evaluiert werden.

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.

Combined moxidectin and environmental therapy do not eliminate Chorioptes bovis infestation in heavily feathered horses

Chorioptes bovis infestation is a common cause of pastern dermatitis in the horse, with a predilection in draft horses and other horses with thick hair 'feathers' on the distal limbs. The treatment of this superficial mite is challenging; treatment failure and relapse are common. Furthermore, C. bovis infestation may affect the progression of chronic pastern dermatitis (also known as chronic proliferative pastern dermatitis, chronic progressive lymphoedema and dermatitis verrucosa) in draft horses, manifesting with oedema, lichenification and excessive skin folds that can progress to verruciform lesions. An effective cure for C. bovis infestation would therefore be of great clinical value. In a prospective, double-blind, placebo-controlled study, the efficacy of oral moxidectin (0.4 mg/kg body weight) given twice with a 3 week interval in combination with environmental treatment with 4-chloro-3-methylphenol and propoxur was tested in 19 heavily feathered horses with clinical pastern dermatitis and C. bovis infestation. Follow-up examinations over a period of 180 days revealed significantly more skin crusting in the placebo group than in the treatment group. However, no other differences in clinical signs or the numbers of mites detected were found between the two groups. The results of this study suggest that moxidectin in combination with environmental insecticide treatment as used in this study is ineffective in the treatment of C. bovis in feathered horses.

A prospective cohort study evaluating the state of medical readiness in the United States Air Force and risk factors to improve the medical readiness posture

A cohort of 418 United States Air Force (USAF) personnel from over 15 different bases deployed to Morocco in 1994. This was the first study of its kind and was designed with two primary goals: to determine if the USAF was medically prepared to deploy with its changing mission in the new world order, and to evaluate factors that might improve or degrade USAF medical readiness. The mean length of deployment was 21 days. The cohort was 95% male, 86% enlisted, 65% married, and 78% white.^ This study shows major deficiencies indicating the USAF medical readiness posture has not fully responded to meet its new mission requirements. Lack of required logistical items (e.g., mosquito nets, rainboots, DEET insecticide cream, etc.) revealed a low state of preparedness. The most notable deficiency was that 82.5% (95% CI = 78.4, 85.9) did not have permethrin pretreated mosquito nets and 81.0% (95% CI = 76.8, 84.6) lacked mosquito net poles. Additionally, 18% were deficient on vaccinations and 36% had not received a tuberculin skin test. Excluding injections, the overall compliance for preventive medicine requirements had a mean frequency of only 50.6% (95% CI = 45.36, 55.90).^ Several factors had a positive impact on compliance with logistical requirements. The most prominent was "receiving a medical intelligence briefing" from the USAF Public Health. After adjustment for mobility and age, individuals who underwent a briefing were 17.2 (95% CI = 4.37, 67.99) times more likely to have received an immunoglobulin shot and 4.2 (95% CI = 1.84, 9.45) times more likely to start their antimalarial prophylaxsis at the proper time. "Personnel on mobility" had the second strongest positive effect on medical readiness. When mobility and briefing were included in models, "personnel on mobility" were 2.6 (95% CI = 1.19, 5.53) times as likely to have DEET insecticide and 2.2 (95% CI = 1.16, 4.16) times as likely to have had a TB skin test.^ Five recommendations to improve the medical readiness of the USAF were outlined: upgrade base level logistical support, improve medical intelligence messages, include medical requirements on travel orders, place more personnel on mobility or only deploy personnel on mobility, and conduct research dedicated to capitalize on the powerful effect from predeployment briefings.^ Since this is the first study of its kind, more studies should be performed in different geographic theaters to assess medical readiness and establish acceptable compliance levels for the USAF. ^