Longitudinal bar buckling behavior

Reinforced concrete columns might fail because of buckling of the longitudinal reinforcing bar when exposed to earthquake motions. Depending on the hoop stiffness and the length-over-diameter ratio, the instability can be local (in between two subsequent hoops) or global (the buckling length comprises several hoop spacings). To get insight into the topic, an extensive literary research of 19 existing models has been carried out including different approaches and assumptions which yield different results. Finite element fiberanalysis was carried out to study the local buckling behavior with varying length-over-diameter and initial imperfection-over-diameter ratios. The comparison of the analytical results with some experimental results shows good agreement before the post buckling behavior undergoes large deformation. Furthermore, different global buckling analysis cases were run considering the influence of different parameters; for certain hoop stiffnesses and length-over-diameter ratios local buckling was encountered. A parametric study yields an adimensional critical stress in function of a stiffness ratio characterized by the reinforcement configuration. Colonne in cemento armato possono collassare per via dell’instabilità dell’armatura longitudinale se sottoposte all’azione di un sisma. In funzione della rigidezza dei ferri trasversali e del rapporto lunghezza d’inflessione-diametro, l’instabilità può essere locale (fra due staffe adiacenti) o globale (la lunghezza d’instabilità comprende alcune staffe). Per introdurre alla materia, è proposta un’esauriente ricerca bibliografica di 19 modelli esistenti che include approcci e ipotesi differenti che portano a risultati distinti. Tramite un’analisi a fibre e elementi finiti si è studiata l’instabilità locale con vari rapporti lunghezza d’inflessione-diametro e imperfezione iniziale-diametro. Il confronto dei risultati analitici con quelli sperimentali mostra una buona coincidenza fino al raggiungimento di grandi spostamenti. Inoltre, il caso d’instabilità globale è stato simulato valutando l’influenza di vari parametri; per certe configurazioni di rigidezza delle staffe e lunghezza d’inflessione-diametro si hanno ottenuto casi di instabilità locale. Uno studio parametrico ha permesso di ottenere un carico critico adimensionale in funzione del rapporto di rigidezza dato dalle caratteristiche dell’armatura.

2,3-Divinyl- und 2-Aryl-3-vinylindole als Bausteine zu Carbazolen und Versuche zur photochemischen und Ultraschall-induzierten 1,6-Elektrocyclisierung

Es wurden neue funktionalisierte Carbazole und anellierte Benzo[a]carbazole als potentielle pharmakologische Therapeutika durch 1,6-pi-Elektrocyclisierung auf photo-chemischem, thermischem und sonochemischem Weg synthetisiert und die Synthesemethoden der 1,6-pi-Elektrocyclisierung sowie der 2,3-Divinylindole und der 2-Aryl-3-vinylindole als entsprechende Ausgangsprodukte validiert und evaluiert. Es gelang weder das nach den Woodward-Hoffmann-Regeln erwartete primäre Cyclisierungsprodukt mit Indolochinodimethanstruktur noch die Existenz des in einer photochemischen Abfangreaktion daraus resultierenden Cycloprodukts NMR-spektroskopisch nachzuweisen, um den stereochemischen Verlauf der Cyclisierung vorherzusagen. Ergebnisse der quantenchemischen Berechnungen der Eduktmoleküle (AO-Koeffizienten der MO's, HOMO/LUMO-Energien) sowie der Übergangszustandsgeometrien der Cyclisierungen decken sich mit den experimentellen Daten. Divinyl- und 2-Aryl-3-vinylindole sind als Systeme mit Hexatriensymmetrie aufzufassen, deren Cyclisierungsverhalten sich mit den Woodward-Hoffmann-Regeln beschreiben läßt. Im Vergleich der verschiedenen 1,6-pi-Elektrocyclisierungsmethoden zeigte sich, daß die photochemische Variante eine elegante Synthesemethode darstellt, um funktionalisierte Carbazole und Benzo[a]carbazole mit unterschiedlichen pharmakologischen Aktivitäten unter schonenden Reaktionsbedingungen mit den vergleichbar höchsten Ausbeuten zu erhalten. Demgegenüber lieferten die Ultraschallreaktionen keine nachweisbaren Cyclisierungsprodukte. Die thermische Cyclisierung führte zur Gruppe der 1,2-Dihydrocarbazole. Sie bildeten sich in einer Folgereaktion durch [1,5s]-H-Verschiebung aus dem primär entstandenen Woodward-Hoffmann-Cyclisierungsprodukt. In abschließenden DNA-Bindestudien mit verschiedenen Testsystemen zeigte keine der synthetisierten Testsubstanzen DNA-Bindungsaktivität.

Funktionelle Charakterisierung der Protein-Kinase CK2 in der Suppression Th2-vermittelter Immunantworten durch regulatorische T-Zellen

Regulatorische T-Zellen (Tregs) leisten durch ihre suppressiven Eigenschaften einen essenziellen Beitrag zur Aufrechterhaltung der immunologischen Toleranz. Sie verhindern schädliche Immunreaktionen gegen Autoantigene, kommensale Bakterien, sowie harmlose Nahrungsmittel-bestandteile. Gleichzeitig gewährleisten sie die Entwicklung effektiver Immunantworten gegen eindringende Pathogene, wie z.B. Parasiten, Bakterien und Viren. Damit haben Tregs direkten Einfluss auf das Gleichgewicht zwischen Immunität und Toleranz. Fehler in der suppressiven Funktionsweise von Tregs begünstigen daher auf der einen Seite die Entstehung zahlreicher autoimmuner Erkrankungen und Allergien. Auf der anderen Seite können Tregs Immunreaktionen bei chronischen Infektionen reduzieren, sowie die Entstehung effektiver Immunantworten gegen Tumore hemmen. Ihre Beteiligung an der Ätiologie all dieser Krankheiten macht Tregs zu einem bedeutenden potenziellen Zielobjekt, um diese Krankheiten effektiv zu therapieren. Die Erweiterung des Grundwissens um die molekularen Mechanismen der Treg-vermittelten Suppression ist daher ein notwendiger Schritt bei der Entwicklung Treg-basierter Theraphieansätze. 2003 konnte mit Foxp3 ein Transkriptionsfaktor identifiziert werden, der maßgeblich die suppressiven Funktionen von Tregs steuert. Um weiteren Einblick in die der Suppression zugrundeliegenden Signalwege zu erhalten, wurde im Institut für Immunologie ein komparativer Kinomarray durchgeführt, anhand dessen die Casein Kinase 2 (CK2) als eine der aktivsten Kinasen in Tregs identifiziert wurde (Daten freundlicherweise von Prof. Dr. Tobias Bopp bereitgestellt). rnBasierend auf den Ergebnissen des Kinomarrays wurde in dieser Arbeit die Funktion der CK2 in Tregs untersucht. Dabei konnte in in vitro Experimenten die Treg-vermittelte Suppression durch den pharmakologische CK2 Inhibitor DMAT aufgehoben werden. Weil derartige Inhibitoren jedoch nicht absolut spezifisch die Aktivität nur einer Kinase supprimieren, wurden außerdem Mäuse mit konditionalem „knockout“ der CK2β Untereinheit spezifisch in Tregs gekreuzt (CK2βTreg-/- Mäuse). Die Analyse dieser Tiere offenbarte eine essenzielle Beteiligung der CK2 an den suppressiven Funktionen von Tregs. So entwickeln CK2βTreg-/- Mäuse mit zunehmendem Alter Splenomegalien und Lymphadenopathien, von denen in besonderem Maße die Mukosa-assoziierten Lymphknoten betroffen sind. Eine Analyse des Aktivierungsstatus der T-Zellen in den Tieren konnte zudem einen erhöhten Anteil sogenannter Effektor-Gedächtnis T-Zellen aufdecken, die charakteristische Merkmale eines Th2 Phänotyps zeigten. Erhöhte Titer des Antikörperisotyps IgE in den Seren von CK2βTreg-/- Mäusen suggerieren zusätzlich eine fehlerhafte Suppression speziell Th2-vermittelter Immunantworten durch CK2β-defiziente Tregs. In Th2-vermittelten Asthma Experimenten in vivo konnte der Verdacht der fehlerhaften Kontrolle von Th2-Antwort bestätigt werden, wobei zusätzlich aufgedeckt wurde, dass bereits unbehandelte CK2βTreg-/- Mäuse Zeichen einer Entzündungsreaktion in der Lunge aufweisen. Bei der Suche nach den molekularen Ursachen der fehlerhaften Suppression Th2-vermittelter Immunantworten durch CK2β-defiziente Tregs konnten zwei mögliche Erklärungsansätze gefunden werden. Zum einen zeigen CK2β-defiziente Tregs eine verringerte Expression von Foxp3, was, in Analogie zu Ergebnissen der Gruppe von R. Flavell (Wang Y.Y. Nature. 445, 766-770 (2007)), zu einer Konversion von Tregs zu Th2 Zellen und damit zur Entstehung eines Th2-basierten, autoimmunen Phänotyps führt. Des Weiteren weisen CK2β-defiziente Tregs eine reduzierte Expression des Transkriptionsfaktors IRF4 auf, der in Tregs entscheidend für die Kontrolle Th2-basierter Immunreaktionen ist (Zheng Y. Nature. 19; 351-356 (2009)). Die dargelegten Ergebnisse identifizieren die CK2 damit als Kinase, die entscheidend an der Treg-vermittelten Suppression speziell Th2-basierter Immunantworten beteiligt ist. Demnach könnten pharmakologische CK2 Inhibitoren beispielsweise dazu eingesetzt werden, um die Treg-vermittelte Suppression im Rahmen chronischer Parasiten-Infektionen aufzuheben. Die in CK2βTreg-/- Mäusen beobachtete Prävalenz der Funktion der CK2 für Mukosa-assoziierte Organe stellt dabei einen zusätzlichen Vorteil dar, weil systemische Nebenwirkungen, die durch die Blockade der Treg-vermittelte Suppression entstehen, zumindest in nicht-Mukosa-assoziierten Geweben nicht zu erwarten sind.rn

Chronic impact of topiramate on acid-base balance and potassium in childhood

Topiramate, which is commonly prescribed for seizure disorders and migraine prophylaxis, sometimes causes metabolic acidosis and hypokalemia. Since the effects of topiramate on acid-base balance and potassium levels have not been well explored in children, acid-base balance, anion gap and potassium were assessed in 24 patients (8 females and 16 males) aged between 4.6 and 19 years on topiramate for more than 12 months and in an age-matched control group. Plasma bicarbonate (21.7 versus 23.4 mmol/L; P<0.03), carbon dioxide pressure (39.7 versus 43.2mm Hg; P<0.05), and potassium (3.7 versus 4.0 mmol/L; P<0.03) were on the average lower and chloride (109 versus 107 mmol/L; P<0.03) higher in patients treated with topiramate than in controls. Blood pH, plasma sodium and the anion gap were similar in patients on topiramate and in controls. In patients on topiramate no significant correlation was observed between the dosage of this agent and plasma bicarbonate or potassium as well as between topiramate blood level and the mentioned electrolytes. In conclusion long-term topiramate treatment is associated with a mild, statistically significant tendency towards compensated normal anion gap metabolic acidosis and hypokalemia.

Craniofacial morphology in complete unilateral cleft lip and palate patients consecutively treated with 1-stage repair of the cleft

OBJECTIVE: To retrospectively evaluate the craniofacial morphology of children with a complete unilateral cleft lip and palate treated with a 1-stage simultaneous cleft repair performed in the first year of life. METHODS: Cephalograms and extraoral profile photographs of 61 consecutively treated patients (42 boys, 19 girls) who had been operated on at 9.2 (SD, 2.0) months by a single experienced surgeon were analyzed at 11.4 (SD, 1.5) years. The noncleft control group comprised 81 children (43 boys and 38 girls) of the same ethnicity at the age of 10.4 (SD, 0.5) years. RESULTS: In children with cleft, the maxilla and mandible were retrusive; the palatal and mandibular planes were more open, and sagittal maxillomandibular relationship was less favorable in comparison to noncleft control subjects. Soft tissues in patients with cleft reflected retrusive morphology of hard tissues--subnasal and supramental regions were less convex, profile was flatter, and nasolabial angle was more acute relative to those of the control subjects. CONCLUSIONS: Craniofacial morphology after 1-stage repair was deviated in comparison with noncleft control subjects. However, the degree of deviation was comparable with that found after treatment with alternative surgical protocols.

Oral mucosal findings related to tobacco use and alcohol consumption: a study on Swiss army recruits involving self-reported and clinical data

PURPOSE: The aim of the present study was to assess the oral mucosal health status of young male adults (aged 18 to 24 years) in Switzerland and to correlate their clinical findings with self-reported risk factors such as tobacco use and alcohol consumption. MATERIALS AND METHODS: Data on the oral health status of 615 Swiss Army recruits were collected using a standardised self-reported questionnaire, followed by an intraoral examination. Positive clinical findings were classified as (1) common conditions and anatomical variants, (2) reactive lesions, (3) benign tumour lesions and (4) premalignant lesions. The main locations of the oral mucosal findings were recorded on a topographical classification chart. Using correlational statistics, the findings were further associated with the known risk factors such as tobacco use and alcohol consumption. RESULTS: A total of 468 findings were diagnosed in 327 (53.17%) of the 615 subjects. In total, 445 findings (95.09%) were classified as common conditions, anatomical variants and reactive soft-tissue lesions. In the group of reactive soft-tissue lesions, there was a significantly higher percentage of smokers (P < 0.001) and subjects with a combination of smoking and alcohol consumption (P < 0.001). Eight lesions were clinically diagnosed as oral leukoplakias associated with smokeless tobacco. The prevalence of precursor lesions in the population examined was over 1%. CONCLUSIONS: Among young male adults in Switzerland, a significant number of oral mucosal lesions can be identified, which strongly correlate with tobacco use. To improve primary and secondary prevention, young adults should therefore be informed more extensively about the negative effects of tobacco use on oral health.

Toward clinical X-ray phase-contrast CT: demonstration of enhanced soft-tissue contrast in human specimen

X-ray computed tomography (CT) using phase contrast can provide images with greatly enhanced soft-tissue contrast in comparison to conventional attenuation-based CT. We report on the first scan of a human specimen recorded with a phase-contrast CT system based on an x-ray grating interferometer and a conventional x-ray tube source. Feasibility and potential applications of preclinical and clinical phase-contrast CT are discussed.

Identification of problems in functioning of people with sleep disorders in a clinical setting using the International Classification of Functioning Disability and Health (ICF) Checklist

We conducted an explorative, cross-sectional, multi-centre study in order to identify the most common problems of people with any kind of (primary) sleep disorder in a clinical setting using the International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF) as a frame of reference. Data were collected from patients using a structured face-to-face interview of 45-60 min duration. A case record form for health professionals containing the extended ICF Checklist, sociodemographic variables and disease-specific variables was used. The study centres collected data of 99 individuals with sleep disorders. The identified categories include 48 (32%) for body functions, 13 (9%) body structures, 55 (37%) activities and participation and 32 (22%) for environmental factors. 'Sleep functions' (100%) and 'energy and drive functions', respectively, (85%) were the most severely impaired second-level categories of body functions followed by 'attention functions' (78%) and 'temperament and personality functions' (77%). With regard to the component activities and participation, patients felt most restricted in the categories of 'watching' (e.g. TV) (82%), 'recreation and leisure' (75%) and 'carrying out daily routine' (74%). Within the component environmental factors the categories 'support of immediate family', 'health services, systems and policies' and 'products or substances for personal consumption [medication]' were the most important facilitators; 'time-related changes', 'light' and 'climate' were the most important barriers. The study identified a large variety of functional problems reflecting the complexity of sleep disorders. The ICF has the potential to provide a comprehensive framework for the description of functional health in individuals with sleep disorders in a clinical setting.