Identifizierung, Quantifizierung und Hemmung von ausgewählten Hefen im Wein

Hefen stellen einen großen und wichtigen Teil der Mikrobiota während der Weinbereitung dar, da ohne ihre alkoholische Fermentation die Umwandlung von Most und Wein nicht möglich wäre. Ferner ist es ihre Vielzahl an Stoffwechselprodukten, die dem Aroma des fertigen Weines eine zusätzliche Komplexität verleihen. Auf der anderen Seite steht durch den Metabolismus verschiedenster so genannter Wildhefen die Gefahr von Qualitätsabstufungen der Weine, was allgemein als „Weinfehler“ betrachtet wird. Ziel dieser Arbeit war zum einen die taxonomische Einordnung von Saccharomyces-Spezies, sowie die Quantifizierung und Hemmung von ausgewählten Wildhefen während der Weinbereitung.rnEin Teil dieser Arbeit umfasste die Identifizierung der nahverwandten Mitglieder der Saccharomyces sensu stricto-Gruppe. Durch den Einsatz des DNA-Fingerpinting-Systems SAPD-PCR konnten alle die Gruppe umfassenden Spezies anhand spezifischer Bandenmuster nachgewiesen werden, wodurch eine Einordnung dieser schwer zu differenzierenden Arten möglich war. Die Differenzierung zwischen den einzelnen Spezies war in jedem Fall deutlicher als dies die Sequenzierung der 5.8S rDNA und ihre flankierenden ITS-Regionen vermochte. Die SAPD-PCR zeichnete sich zudem durch eine geringe Muster-Varianz bei verschiedenen Stämmen einer Art aus und konnte zuverlässig unbekannte Stämme bestimmen und bereits hinterlegte Stämme neu klassifizieren. Zudem konnte mit Hilfe dieses Systems Hybride aus Saccharomyces cerevisiae und S. bayanus bzw. S. cerevisiae und S. kudriavzevii detektiert werden, wenn diese Hybride aus relativ gleichen genomischen Anteilen der Eltern bestanden. rnZusätzlich wurde ein quantitatives PCR-System entwickelt, um die Gattungen Saccharomyces, Hanseniaspora und Brettanomyces in Most und Wein detektieren und quantifizieren zu können. Die hierfür entwickelten Primer zeigten sich spezifisch für die untersuchten Arten. Durch die serielle Verdünnung definierter DNA-Mengen konnte für alle drei Systeme eine Kalibrierungskurve erstellt werden, mit Hilfe derer die tatsächlichen Quantifizierungen durchgeführt wurden. Die qPCR-Analyse lieferte ähnliche Zellzahlen wie Lebendzellzahl-Bestimmungen und wurde nicht von anderen Spezies und von Traubensaft gestört. Die maximal detektierbare Zellzahl betrug 2 x 107 Zellen/ml, während die minimale Detektionsgrenze je nach Art zwischen 1 x 102 Zellen/ml und 1 x 103 Zellen/ml lag. Allerdings konnte eine effektive DNA-Isolierung dieser geringen Zellzahlen nur erreicht werden, wenn die Zellzahl durch artfremde Hefen künstlich erhöht wurde. Die Analyse einer Most-Vergärung mit den drei Spezies zeigte schlussendlich, dass die quantitative PCR sicher und schnell Veränderungen und Sukzessionen detektiert und so ein geeignetes Mittel darstellt, um Populationsdynamiken während der Weinherstellung zu beobachten. rnDer letzte Teil dieser Arbeit befasste sich mit der Inhibierung von Schadhefen durch zellwand-hydrolysierende Enzyme. Es konnte hierbei eine endoglykosidisch wirkende β-1,3-Glucanase aus dem Bakterium Delftia tsuruhatensis isoliert werden. Diese besaß eine ungefähre Masse von 28 kDa, einen isolektrischen Punkt von ca. 4,3 und wirkte mit einer spezifischen Aktivität von 10 U/mg Protein gegen das Glucan Laminarin. Zudem zeigte das Enzym ein Temperaturoptimum von 50 °C und ein pH-Optimum bei pH 4,0. Weinparameter wie erhöhte Konzentrationen an Ethanol, Phenolen und Sulfit beeinflussten die Wirkung des Enzyms nicht oder nur wenig. Neben der allgemeinen Wirkung gegen β-1,3-Glucane konnte hier auch gezeigt werden, dass ebenso gut die β-1,3-Glucane in der Zellwand verschiedener Hefen hydrolysiert wurden. Fluoreszenz- und rasterelektronen-mikroskopische Aufnahmen von Hefezellen nach Inkubation mit der β-1,3-Glucanase zeigten zusätzlich die Zerstörung der Zelloberfläche der Hefen. Die lytische Wirkung des Enzyms wurde an verschiedenen weintypischen Hefen getestet. Hierbei zeigten sich stammspezifische Unterschiede in der Sensitivität gegenüber dem Enzym. Außerdem konnte festgestellt werden, dass sowohl Wachstumsphase als auch Medium der Hefen Einfluss auf deren Zellwand hat und somit auch auf die Wirkung des Enzyms.rn

Entwicklung und Anwendung massenspektrometrischer Methoden zur Spurenanalytik iodhaltiger Verbindungen und aliphatischer Amine in der marinen Umwelt

In der marinen Grenzschicht beeinflussen reaktive Iodspezies wie z.B. I2 sowie aliphatische Amine eine Vielzahl atmosphärischer Prozesse, vor allem bei der Partikelneubildung spielen sie eine entscheidende Rolle. Allerdings stellt die Quantifizierung dieser Verbindungen im Spurenbereich immer noch eine große analytische Herausforderung dar. rnAus diesem Grund wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit das GTRAP-AMS (Gaseous compound trapping in artificially generated particles – aerosol mass spectrometry) entwickelt, um gasförmiges I2 und aliphatische Amine zu bestimmen. Hierbei wird ein Flugzeit-Aerosolmassenspektrometer (ToF-AMS), das ursprünglich für die on-line Charakterisierung von Aerosolen entwickelt wurde, mit einer GTRAP-Einheit gekoppelt. Im Fall von I2 werden mit Hilfe eines pneumatischen Zerstäubers a-Cyclodextrin/NH4Br-Partikel erzeugt, die mit dem gasförmigen I2 innerhalb der GTRAP-Einheit eine Einschlussverbindung bilden und dieses dadurch selektiv in die Partikelphase aufnehmen. Für die on-line Bestimmung gasförmiger aliphatischer Amine dagegen wurde Phosphorsäure als partikulärer Reaktionspartner eingesetzt. Nach Optimierung des GTRAP-AMS Systems wurde sowohl für I2 als auch für die aliphatischen Amine eine Nachweisgrenze im sub-ppb-Bereich für eine Zeitauflösung zwischen 1 und 30 min erhalten. Als erstes wurde das GTRAP-AMS System zur Charakterisierung von Permanentdenudern eingesetzt, um deren I2-Aufnahmefähigkeit und Wiederverwendbarkeit im Vergleich zu den herkömmlichen einmal verwendbaren a-Cyclodextrin Denudern zu testen.rnIm Anschluss daran wurde das GTRAP-AMS für die Bestimmung zeitlich aufgelöster I2- Emissionsraten ausgewählter Makroalgen unter dem Einfluss von Ozon eingesetzt. Die Kenntnis der Emissionsraten iodhaltiger Verbindungen der wichtigsten weltweit vorkommenden Makroalgen ist für die Modellierung der Iodchemie in der marinen Grenzschicht von besonderer Bedeutung. Die Resultate zeigen, dass verschiedene Makroalgen sowohl unterschiedliche zeitlich aufgelöste I2-Emissionsprofile als auch Gesamtemissionsraten liefern. Im Vergleich zu den iodorganischen Verbindungen ist die Gesamtemissionsrate an I2 allerdings eine bis zwei Größenordnungen größer. Dies und die deutlich kürzere atmosphärische Lebensdauer von I2 im Vergleich zu den iodorganischen Verbindungen führen dazu, dass I2 die dominierende iodhaltige Verbindung für die Bildung reaktiver Iodatome in der marinen Grenzschicht ist. rnDa über dem tropischen Atlantischen Ozean bislang jedoch nur ein geringer Anteil der IO-Konzentration durch die Oxidation von iodorganischen Verbindungen erklärt werden kann, wurden weitere Quellen für I2 erforscht. Deshalb wurden Kammerexperimente mit Mikrolagen durchgeführt, um deren Einfluss auf die I2-Freisetzung in die Atmosphäre zu untersuchen. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Anwesenheit von Mikroalgen (z.B. Coscinodiscus Wailesii) im Meerwasser zu einer erhöhten Freisetzung von I2 aus dem Meerwasser in die Atmosphäre führen kann. rnDes Weiteren wurden auch Versuche zu abiotischen Bildungswegen von I2 durchgeführt. Die Ergebnisse der Atmosphärensimulationsexperimente haben gezeigt, dass partikuläre Iodoxide durch organische Verbindungen zu I2 reduziert werden können, welches im Anschluss von der Partikelphase in die Gasphase übergehen kann und dort wieder für Gasphasenprozesse zur Verfügung steht.rn

Untersuchungen zur biotischen Bildung von Methylquecksilber aus anorganischem Quecksilber durch intestinale Sulfat-reduzierende Bakterien und die Bestimmung alkylierter Quecksilberverbindungen mittels GC-ICP-MS und Isotopenverdünnungsanalyse

Alkylierte Quecksilberspezies sind hundertfach toxischer als anorganisches Quecksilber (Hg) und werden in der Nahrungskette mit zunehmender Trophieebene im Gewebe von Tieren und dem Menschen akkumuliert. Aufgrund der Relevanz für die Umwelt und den Effekt auf die menschliche Gesundheit kommt der biotischen Transformation von anorganischem Hg zu Monomethylquecksilber (MeHg) eine große Bedeutung zu. Es ist bekannt, dass Sulfat-reduzierende Bakterien zu den Hauptproduzenten von MeHg gehören. Darüber hinaus gibt es jedoch nur wenige Untersuchungen über die biologischen Mechanismen und die Zusammenhänge in terrestrischen und insbesondere in intestinalen Systemen. Die vorliegende Arbeit leistet daher einen wichtigen Beitrag zur Abschätzung des Potentials zur Hg-Methylierung durch intestinale Bakterien und vertieft die Kenntnisse zu der damit verbundenen Akkumulation der organischen Schwermetallverbindung im Gewebe des Kompostwurms Eisenia foetida (E. foetida). rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde erstmals unter Anwendung der Gas Chromatographie mit induktiv gekoppelter Massenspektrometrie (GC-ICP-MS) und Isotopenverdünnungsanalyse verschiedene Kulturen intestinaler Sulfat-reduzierender Bakterien auf die Bildung von organischem Monomethylquecksilber aus Hg(II) untersucht. Da in komplexen bakteriellen Nährlösungen mit hohem Sulfidgehalt Matrixeffekte auftreten und die Analyse von MeHg im Ultraspurenbereich erschweren können, erfolgte die Probenvorbereitung mittels der Methanol-Kaliumhydroxid-Extraktion unter Verwendung eines Maskierungsreagenzes und der Derivatisierung mit Natriumtetrapropylborat. Das Detektionslimit für MeHg in bakteriellen Nährlösungen betrug 0,03 ng/mL. Die Wiederfindung von zertifiziertem Referenzmaterial ERM® CE-464 Tuna Fish war sehr gut und lag in einem Bereich zwischen 98 – 105%. rnDie Resultate der Untersuchung von 14 verschiedenen Rein- und Anreicherungskulturen Sulfat-reduzierender Bakterien zeigten, dass neun Kulturen innerhalb von 12 h nach einer Inkubation mit 0,1 mg/L Hg2+ im Durchschnitt 100 bis 1200 pg/mL MeHg produzierten. Darunter waren zwei Desulfovibrio sp. Stämme, die Spezies Desulfovibrio piger, Desulfovibrio giganteus, Desulfovibrio termitidis, Desulfotomaculum ruminis, Desulfobulbus propionicus sowie Anreicherungskulturen aus dem Intestinaltrakt einer Zygoptera-Larve Zy1 und E. foetida EF4. Die Fähigkeit zur Hg-Methylierung durch eine Spezies der Ordnung Desulfotomaculum aus der Gruppe der Gram-positiven Firmicutes wurde hiermit erstmals beobachtet.rnWeiterhin wurde gezeigt, dass im Intestinaltrakt von E. foetida im Gegensatz zu mikrobiellen Bodenproben eine signifikante biotische Methylierung von Hg(II) durchgeführt wird. Dass diese Transformationen in hohem Maße von der intestinalen Region ausgeht und somit zur Akkumulation von MeHg im Gewebe beiträgt, konnte durch weiterführende Experimente mittels Laserablations-ICP-MS an histologischen Gefrierschnitten des Invertebraten darge-stellt werden. rn

Messungen von salpetriger Säure und Eispartikeln im Nachlauf von Flugzeugen

Ziel dieser Arbeit war der Aufbau und Einsatz des Atmosphärischen chemischen Ionisations-Massenspektrometers AIMS für boden- und flugzeuggetragene Messungen von salpetriger Säure (HONO). Für das Massenspektrometer wurden eine mit Gleichspannung betriebene Gasentladungsionenquelle und ein spezielles Druckregelventil entwickelt. Während der Instrumentenvergleichskampagne FIONA (Formal Intercomparisons of Observations of Nitrous Acid) an einer Atmosphären-Simulationskammer in Valencia (Spanien) wurde AIMS für HONO kalibriert und erstmals eingesetzt. In verschiedenen Experimenten wurden HONO-Mischungsverhältnisse zwischen 100 pmol/mol und 25 nmol/mol erzeugt und mit AIMS interferenzfrei gemessen. Innerhalb der Messunsicherheit von ±20% stimmen die massenspektrometrischen Messungen gut mit den Methoden der Differenziellen Optischen Absorptions-Spektrometrie und der Long Path Absorption Photometrie überein. Die Massenspektrometrie kann somit zum schnellen und sensitiven Nachweis von HONO in verschmutzter Stadtluft und in Abgasfahnen genutzt werden.rnErste flugzeuggetragene Messungen von HONO mit AIMS wurden 2011 bei der Messkampagne CONCERT (Contrail and Cirrus Experiment) auf dem DLR Forschungsflugzeug Falcon durchgeführt. Hierbei konnte eine Nachweisgrenze von < 10 pmol/mol (3σ, 1s) erreicht werden. Bei Verfolgungsflügen wurden im jungen Abgasstrahl von Passagierflugzeugen molare HONO zu Stickoxid-Verhältnisse (HONO/NO) von 2.0 bis 2.5% gemessen. HONO wird im Triebwerk durch die Reaktion von NO mit OH gebildet. Ein gemessener abnehmender Trend der HONO/NO Verhältnisse mit zunehmendem Stickoxid-Emissionsindex wurde bestätigt und weist auf eine OH Limitierung im jungen Abgasstrahl hin.rnNeben den massenspektrometrischen Messungen wurden Flugzeugmessungen der Partikelsonde Forward Scattering Spectrometer Probe FSSP-300 in jungen Kondensstreifen ausgewertet und analysiert. Aus den gemessenen Partikelgrößenverteilungen wurden Extinktions- und optische Tiefe-Verteilungen abgeleitet und für die Untersuchung verschiedener wissenschaftlicher Fragestellungen, z.B. bezüglich der Partikelform in jungen Kondensstreifen und ihrer Klimawirkung, zur Verfügung gestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss des Flugzeug- und Triebwerktyps auf mikrophysikalische und optische Eigenschaften von Kondensstreifen untersucht. Unter ähnlichen meteorologischen Bedingungen bezüglich Feuchte, Temperatur und stabiler thermischer Schichtung wurden 2 Minuten alte Kondensstreifen der Passagierflugzeuge vom Typ A319-111, A340-311 und A380-841 verglichen. Im Rahmen der Messunsicherheit wurde keine Änderung des Effektivdurchmessers der Partikelgrößenverteilungen gefunden. Hingegen nehmen mit zunehmendem Flugzeuggewicht die Partikelanzahldichte (162 bis 235 cm-3), die Extinktion (2.1 bis 3.2 km-1), die Absinktiefe des Kondensstreifens (120 bis 290 m) und somit die optische Tiefe der Kondensstreifen (0.25 bis 0.94) zu. Der gemessene Trend wurde durch Vergleich mit zwei unabhängigen Kondensstreifen-Modellen bestätigt. Mit den Messungen wurde eine lineare Abhängigkeit der totalen Extinktion (Extinktion mal Querschnittsfläche des Kondensstreifens) vom Treibstoffverbrauch pro Flugstrecke gefunden und bestätigt.

Entwicklung und Evaluierung von Methoden zur zeitnahen Identifizierung weinrelevanter Mikroorganismen

Hefen der Gattung Saccharomyces und Milchsäurebakterien sind bei der Weinbereitung von besonderer Bedeutung. Neben der alkoholischen Gärung sind Hefen an der Ausbildung von Aromastoffen beteiligt. Milchsäurebakterien spielen eine Rolle beim biologischen Säureabbau (malolaktische Fermentation), können jedoch aufgrund ihrer Stoffwechseleigenschaft weitere Aromamodifikationen bewirken. Die Zusammensetzung der mikrobiellen Flora zu verschiedenen Zeitpunkten der Weinbereitung hat einen direkten Einfluss auf die Qualität der Weine, welche sich sowohl positiv als auch negativ verändern kann. Daher ist die zuverlässige Identifizierung und Differenzierung verschiedener Mikroorganismen auf Art- aber auch Stamm-Ebene während der Vinifikation von Bedeutung.rnDer erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Differenzierung von Hefearten der Gattung Saccharomyces, welche mit Hilfe konventioneller Methoden nicht eindeutig identifiziert werden können. Unter Verwendung des DNA-Fingerprintverfahrens Specifically Amplified Polymorphic DNA (SAPD)-PCR sowie der Matrix-Assisted-Laser-Desorption/Ionization-Time-Of-Flight-Mass-Spectrometry (MALDI-TOF-MS) war eine Differenzierung dieser taxonomisch sehr nah verwandten Arten möglich. Weiterhin konnten interspezifische Hybridstämme detektiert werden. In diesem Zusammenhang wurde der Hybridcharakter des Stammes NCYC 3739 (S. cerevisiae x kudriavzevii) entdeckt. Um die Elternspezies eines Hybridstamms zuverlässig zu bestimmen, sind weiterführende Genanalysen notwendig. Hierzu konnte eine Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus (RFLP)-Analyse verschiedener genetischer Marker erfolgreich herangezogen werden.rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde weiterhin ein Schnellidentifizierungssystem zum Nachweis weinrelevanter Milchsäurebakterien entwickelt. Mit Hilfe der Sequence Characterized Amplified Region (SCAR)-Technik konnten artspezifische Primer generiert werden, welche auf der Grundlage charakteristischer Fragmente der SAPD-PCR abgeleitet wurden. Durch die Anwendung dieser Primer in einer Multiplex-PCR-Reaktion war die Detektion verschiedener, einerseits häufig in Wein vorkommender und andererseits potentiell an der Ausbildung von Weinfehlern beteiligter Milchsäurebakterien-Arten möglich. Die ermittelte Nachweisgrenze dieser Methode lag mit 10^4 - 10^5 Zellen/ml im Bereich der Zelltiter, die in Most und Wein anzutreffen sind. Anhand der Untersuchung verschiedener Weinproben von Winzern in Rheinhessen wurde die Praxistauglichkeit dieser Methode demonstriert. rnUm die gesamten Milchsäurebakterien-Population im Verlauf der Weinbereitung zu kontrollieren, kann die Denaturierende Gradienten-Gelelektrophorese herangezogen werden. Hierzu wurden in dieser Arbeit Primer zur Amplifikation eines Teilbereichs des rpoB-Gens abgeleitet, da dieses Gen eine Alternative zur 16S rDNA darstellt. Die DNA-Region erwies sich als geeignet, um zahlreiche weinrelevante Milchsäurebakterien-Arten zu differenzieren. In einigen ersten Versuchen konnte gezeigt werden, dass diese Methode für eine praktische Anwendung in Frage kommt.rnOenococcus oeni ist das wichtigste Milchsäurebakterien während der malolaktischen Fermentation und wird häufig in Form kommerzieller Starterkulturen eingesetzt. Da verschiedene Stämme unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können, ist es von Bedeutung, die Identität eines bestimmten Stammes zweifelsfrei feststellen zu können. Anhand der Analyse verschiedener O. oeni-Stämme aus unterschiedlichen Weinbaugebieten konnte gezeigt werden, dass sowohl die nested SAPD-PCR als auch die MALDI-TOF-MS genügend Sensitivität aufweisen, um eine Unterscheidung auf Stamm-Ebene zu ermöglichen, wobei die mittels nSAPD-PCR ermittelten Distanzen der Stämme zueinander mit deren geographischer Herkunft korrelierte.rnDie in der vorliegenden Arbeit entwickelten Methoden können dazu beitragen, den Prozess der Weinherstellung besser zu kontrollieren und so eine hohe Qualität des Endproduktes zu gewährleisten.rn

Comparative stability studies of poly(2-methyl-2-oxazoline) and poly(ethylene glycol) brush coatings

Non-fouling surfaces that resist non-specific adsorption of proteins, bacteria, and higher organisms are of particular interest in diverse applications ranging from marine coatings to diagnostic devices and biomedical implants. Poly(ethylene glycol) (PEG) is the most frequently used polymer to impart surfaces with such non-fouling properties. Nevertheless, limitations in PEG stability have stimulated research on alternative polymers that are potentially more stable than PEG. Among them, we previously investigated poly(2-methyl-2-oxazoline) (PMOXA), a peptidomimetic polymer, and found that PMOXA shows excellent anti-fouling properties. Here, we compare the stability of films self-assembled from graft copolymers exposing a dense brush layer of PEG and PMOXA side chains, respectively, in physiological and oxidative media. Before media exposure both film types prevented the adsorption of full serum proteins to below the detection limit of optical waveguide in situ measurements. Before and after media exposure for up to 2 weeks, the total film thickness, chemical composition, and total adsorbed mass of the films were quantified using variable angle spectroscopic ellipsometry (VASE), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and optical waveguide lightmode spectroscopy (OWLS), respectively. We found (i) that PMOXA graft copolymer films were significantly more stable than PEG graft copolymer films and kept their protein-repellent properties under all investigated conditions and (ii) that film degradation was due to side chain degradation rather than due to copolymer desorption.

Performance Tuning Non-Uniform Sampling for Sensitivity Enhancement of Signal-Limited Biological NMR

Non-uniform sampling (NUS) has been established as a route to obtaining true sensitivity enhancements when recording indirect dimensions of decaying signals in the same total experimental time as traditional uniform incrementation of the indirect evolution period. Theory and experiments have shown that NUS can yield up to two-fold improvements in the intrinsic signal-to-noise ratio (SNR) of each dimension, while even conservative protocols can yield 20-40 % improvements in the intrinsic SNR of NMR data. Applications of biological NMR that can benefit from these improvements are emerging, and in this work we develop some practical aspects of applying NUS nD-NMR to studies that approach the traditional detection limit of nD-NMR spectroscopy. Conditions for obtaining high NUS sensitivity enhancements are considered here in the context of enabling H-1,N-15-HSQC experiments on natural abundance protein samples and H-1,C-13-HMBC experiments on a challenging natural product. Through systematic studies we arrive at more precise guidelines to contrast sensitivity enhancements with reduced line shape constraints, and report an alternative sampling density based on a quarter-wave sinusoidal distribution that returns the highest fidelity we have seen to date in line shapes obtained by maximum entropy processing of non-uniformly sampled data.

A novel enzyme immunoassay specific for ABCA1 protein quantification in human tissues and cells

ATP-binding cassette transporter A1 (ABCA1) mediates the transport of cholesterol and phospholipids from cells to lipid-poor HDL and maintains cellular lipid homeostasis. Impaired ABCA1 function plays a role in lipid disorders, cardiovascular disease, atherosclerosis, and metabolic disorders. Despite the clinical importance of ABCA1, no method is available for quantifying ABCA1 protein. We developed a sensitive indirect competitive ELISA for measuring ABCA1 protein in human tissues using a commercial ABCA1 peptide and a polyclonal anti-ABCA1 antibody. The ELISA has a detection limit of 8 ng/well (0.08 mg/l) with a working range of 9-1000 ng/well (0.09-10 mg/l). Intra- and interassay coefficient of variations (CVs) were 6.4% and 9.6%, respectively. Good linearity (r = 0.97-0.99) was recorded in serial dilutions of human arterial and placental crude membrane preparations, and fibroblast lysates. The ELISA measurements for ABCA1 quantification in reference arterial tissues corresponded well with immunoblot analysis. The assay performance and clinical utility was evaluated with arterial tissues obtained from 15 controls and 44 patients with atherosclerotic plaques. ABCA1 protein concentrations in tissue lysates were significantly lower in patients (n = 24) as compared with controls (n = 5; 9.37 +/- 0.82 vs. 17.03 +/- 4.25 microg/g tissue; P < 0.01). The novel ELISA enables the quantification of ABCA1 protein in human tissues and confirms previous semiquantitative immunoblot results.

Differential GPS as a monitoring tool on Volcano Santa Ana (Illamatepec) and the Coatepeque Caldera, El Salvador

We used differential GPS measurements from a 13 station GPS network spanning the Santa Ana Volcano and Coatepeque Caldera to characterize the inter-eruptive activity and tectonic movements near these two active and potentially hazardous features. Caldera-forming events occurred from 70-40 ka and at Santa Ana/Izalco volcanoes eruptive activity occurred as recently as 2005. Twelve differential stations were surveyed for 1 to 2 hours on a monthly basis from February through September 2009 and tied to a centrally located continuous GPS station, which serves as the reference site for this volcanic network. Repeatabilities of the averages from 20-minute sessions taken over 20 hours or longer range from 2-11 mm in the horizontal (north and east) components of the inter-station baselines, suggesting a lower detection limit for the horizontal components of any short-term tectonic or volcanic deformation. Repeatabilities of the vertical baseline component range from 12-34 mm. Analysis of the precipitable water vapor in the troposphere suggests that tropospheric decorrelation as a function of baseline lengths and variable site elevations are the most likely sources of vertical error. Differential motions of the 12 sites relative to the continuous reference site reveal inflation from February through July at several sites surrounding the caldera with vertical displacements that range from 61 mm to 139 mm followed by a lower magnitude deflation event on 1.8-7.4 km-long baselines. Uplift rates for the inflationary period reach 300 mm/yr with 1σ uncertainties of +/- 26 – 119 mm. Only one other station outside the caldera exhibits a similar deformation trend, suggesting a localized source. The results suggest that the use of differential GPS measurements from short duration occupations over short baselines can be a useful monitoring tool at sub-tropical volcanoes and calderas.

Statistical analysis of personal radiofrequency electromagnetic field measurements with nondetects

Exposimeters are increasingly applied in bioelectromagnetic research to determine personal radiofrequency electromagnetic field (RF-EMF) exposure. The main advantages of exposimeter measurements are their convenient handling for study participants and the large amount of personal exposure data, which can be obtained for several RF-EMF sources. However, the large proportion of measurements below the detection limit is a challenge for data analysis. With the robust ROS (regression on order statistics) method, summary statistics can be calculated by fitting an assumed distribution to the observed data. We used a preliminary sample of 109 weekly exposimeter measurements from the QUALIFEX study to compare summary statistics computed by robust ROS with a naïve approach, where values below the detection limit were replaced by the value of the detection limit. For the total RF-EMF exposure, differences between the naïve approach and the robust ROS were moderate for the 90th percentile and the arithmetic mean. However, exposure contributions from minor RF-EMF sources were considerably overestimated with the naïve approach. This results in an underestimation of the exposure range in the population, which may bias the evaluation of potential exposure-response associations. We conclude from our analyses that summary statistics of exposimeter data calculated by robust ROS are more reliable and more informative than estimates based on a naïve approach. Nevertheless, estimates of source-specific medians or even lower percentiles depend on the assumed data distribution and should be considered with caution.

SO2 emissions at Volcan de Colima, 2003-2007

Volcán de Colima has been continuously erupting since the onset of dome growth in 1998. This period of unrest has had 4 prominent periods; 1998-1999, 2003, 2004-2005, and the current dome growth that began in February of 2007. Each of these episodes was marked by lava extrusion forming a dome and lava flows, followed by explosions that destroyed the dome. The Correlation Spectrometer (COSPEC) was used to determine SO2 emission rates on 164 days from May 2003 to February 2007, using both stationary ground based scans and some flight traverses. Scans were separated into the categories of explosive degassing and passive, or background degassing. These scans show variation in the SO2 flow rate from below detection limit (~3 t/d depending on environmental conditions) during background, passive emissions to a peak of 2949 t/d (34 kilograms/second) during an explosion on 9 October, 2004. Both passive and explosive degassing increased when there was lava extrusion in 2004 and with the increased explosive activity in 2005. These two different processes of degassing wax with each other when activity increases and wane together as well, indicating a parallel cyclicity in the volcanic eruption and degassing rates, where the conduit partially seals (pressurizes) between explosions. Colima’s gas and eruptive behavior is compared to similar systems such as Santiaguito and Soufrière Hills, Montserrat. About 2/3 of Colima’s SO2 degassing, amounting to 1.3 x 105 tonnes in 3.74 yrs has come in short lived small (VEI=0-1) vertical explosions that occurred at the rate of 100-3000explosions/ month, and the remaining third has occured in continuous passive degassing. Colima emits sulfur at a rate equivalent to about 0.04 to 0.08 wt % S, similar to other andesitic convergent plate boundary volcanoes. There has been an explosive destruction of the dome in every cycle for that past 5 years, and it is assumed that the current dome which began growth in February, 2007 (just at the end of this study) will be destroyed. Higher emission rates seen in the quiescence of 2006 may have eased the pressure at the time, resulting in the slow effusion of the current dome and lack of explosivity.

Comparison of calcium analysis, longitudinal microradiography and profilometry for the quantitative assessment of erosion in dentine

Erosion of dentine causes mineral dissolution, while the organic compounds remain at the surface. Therefore, a determination of tissue loss is complicated. Established quantitative methods for the evaluation of enamel have also been used for dentine, but the suitability of these techniques in this field has not been systematically determined. Therefore, this study aimed to compare longitudinal microradiography (LMR), contacting (cPM) and non-contacting profilometry (ncPM), and analysis of dissolved calcium (Ca analysis) in the erosion solution. Results are discussed in the light of the histology of dentine erosion. Erosion was performed with 0.05 M citric acid (pH 2.5) for 30, 60, 90 or 120 min, and erosive loss was determined by each method. LMR, cPM and ncPM were performed before and after collagenase digestion of the demineralised organic surface layer, with an emphasis on moisture control. Scanning electron microscopy was performed on randomly selected specimens. All measurements were converted into micrometres. Profilometry was not suitable to adequately quantify mineral loss prior to collagenase digestion. After 120 min of erosion, values of 5.4 +/- 1.9 microm (ncPM) and 27.8 +/- 4.6 microm (cPM) were determined. Ca analysis revealed a mineral loss of 55.4 +/- 11.5 microm. The values for profilometry after matrix digestion were 43.0 +/- 5.5 microm (ncPM) and 46.9 +/- 6.2 (cPM). Relative and proportional biases were detected for all method comparisons. The mineral loss values were below the detection limit for LMR. The study revealed gross differences between methods, particularly when demineralised organic surface tissue was present. These results indicate that the choice of method is critical and depends on the parameter under study.

Quantitative sequence analysis of FBN1 premature termination codons provides evidence for incomplete NMD in leukocytes

We improved, evaluated, and used Sanger sequencing for quantification of single nucleotide polymorphism (SNP) variants in transcripts and gDNA samples. This improved assay resulted in highly reproducible relative allele frequencies (e.g., for a heterozygous gDNA 50.0+/-1.4%, and for a missense mutation-bearing transcript 46.9+/-3.7%) with a lower detection limit of 3-9%. It provided excellent accuracy and linear correlation between expected and observed relative allele frequencies. This sequencing assay, which can also be used for the quantification of copy number variations (CNVs), methylations, mosaicisms, and DNA pools, enabled us to analyze transcripts of the FBN1 gene in fibroblasts and blood samples of patients with suspected Marfan syndrome not only qualitatively but also quantitatively. We report a total of 18 novel and 19 known FBN1 sequence variants leading to a premature termination codon (PTC), 26 of which we analyzed by quantitative sequencing both at gDNA and cDNA levels. The relative amounts of PTC-containing FBN1 transcripts in fresh and PAXgene-stabilized blood samples were significantly higher (33.0+/-3.9% to 80.0+/-7.2%) than those detected in affected fibroblasts with inhibition of nonsense-mediated mRNA decay (NMD) (11.0+/-2.1% to 25.0+/-1.8%), whereas in fibroblasts without NMD inhibition no mutant alleles could be detected. These results provide evidence for incomplete NMD in leukocytes and have particular importance for RNA-based analyses not only in FBN1 but also in other genes.

PTH-related protein is released into the mother's bloodstream during location: evidence for beneficial effects on maternal calcium-phosphate metabolism

Recent studies have indicated that parathyroid hormone-related protein (PTHrP) may have important actions in lactation, affecting the mammary gland, and also calcium metabolism in the newborn and the mother. However, there are as yet no longitudinal studies to support the notion of an endocrine role of this peptide during nursing. We studied a group of 12 nursing mothers, mean age 32 years, after they had been nursing for an average of 7 weeks (B) and also 4 months after stopping nursing (A). It was assumed that changes occurring between A and B correspond to the effect of lactation. Blood was assayed for prolactin (PRL), PTHrP (two-site immunoradiometric assay with sheep antibody against PTHrP(1-40), and goat antibody against PTHrP(60-72), detection limit 0.3 pmol/l), intact PTH (iPTH), ionized calcium (Ca2+), 25-hydroxyvitamin D3 (25(OH)D3) and 1,25-dihydroxyvitamin D3 (1,25(OH)2D3), alkaline phosphatase (alkP), as well as for creatinine (Cr), protein, phosphorus (P), and total calcium (Ca). Fasting 2-h urine samples were analyzed for Ca excretion (CaE) and renal phosphate threshold (TmP/GFR). PRL was significantly higher during lactation than after weaning (39 +/- 10 vs. 13 +/- 9 micrograms/l; p = 0.018) and so was PTHrP (2.8 +/- 0.35 vs. 0.52 +/- 0.04 pmol/l; p = 0.002), values during lactation being above the normal limit (1.3 pmol/l) in all 12 mothers. There was a significant correlation between PRL and PTHrP during lactation (r = 0.8, p = 0.002). Whole blood Ca2+ did not significantly change from A (1.20 +/- 0.02 mmol/l) to B (1.22 +/- 0.02, mmol/l), whereas total Ca corrected for protein (2.18 +/- 0.02 mmol/l) or uncorrected (2.18 +/- 0.02 mmol/l) significantly rose during lactation (2.31 +/- 0.02 mmol/l, p = 0.003 and 2.37 +/- 0.03 mmol/l, p = 0.002, respectively). Conversely, iPTH decreased during lactation (3.47 +/- 0.38 vs. 2.11 +/- 0.35 pmol/l, A vs. B, p = 0.02). Serum-levels of 25(OH)D3 and 1,25(OH)2D3 did not significantly change from A to B (23 +/- 2.3 vs. 24 +/- 1.9 ng/ml and 29.5 +/- 6.0 vs. 21.9 +/- 1.8 pg/ml, respectively). Both TmP/GFR and P were higher during lactation than after weaning (1.15 +/- 0.03 vs. 0.86 +/- 0.05 mmol/l GF, p = 0.003 and 1.25 +/- 0.03 vs. 0.96 +/- 0.05 mmol/l, p = 0.002, respectively) as was alkP (74.0 +/- 7.1 vs. 52.6 +/- 6.9 U/l, p = 0.003). CaE did not differ between A and B (0.015 +/- 0.003 vs. 0.017 +/- 0.003 mmol/l GF, A vs. B, NS). We conclude that lactation is accompanied by an increase in serum PRL. This is associated with a release of PTHrP into the maternal blood circulation. A rise in total plasma Ca ensues, probably in part by increased bone turnover as suggested by the elevation of alkP. PTH secretion falls, with a subsequent rise of TmP/GFR and plasma P despite high plasma levels of PTHrP.

In vivo bisphenol-a release from dental pit and fissure sealants: a systematic review

OBJECTIVE To search the literature and assess the short- and long-term release of bisphenol-A (BPA) in human tissues after treatment with dental sealants. DATA Two review authors performed data extraction independently and in duplicate using data collection forms. Disagreements were resolved by discussion with an arbiter. SOURCES Electronic database searches of published and unpublished literature were performed. The following electronic databases with no language and publication date restrictions were searched: MEDLINE (via Ovid and Pubmed), EMBASE (via ovid), Cochrane Trials Register and CENTRAL. The reference lists of all eligible studies were hand-searched. STUDY SELECTION In the absence of RCTs, six interventional and two observational studies, examining in vivo BPA release in human salivary, blood and urinary samples, were included. Due to the heterogeneity in methodology and reporting, the main synthesis of the results was qualitative. The quantitative synthesis based on the weighted Z-test could only include two studies. BPA levels identified in saliva ranged from traces below the method's detection limit to 30 μg/ml. In urine, BPA quantities spanned from 0.17 mg/g to 45.4 mg/g. BPA was not traced in any blood sample at any point of time in the relevant studies. The quantitative analysis showed evidence of BPA release one hour after sealant placement compared to the amount traced before restoration (Stouffer's z trend: <0.001). CONCLUSIONS The available evidence on this topic derived from studies that represent a moderate level of evidence. Nevertheless, the available evidence supports that BPA is released in saliva after sealant placement. CLINICAL SIGNIFICANCE From the qualititative and quantitative synthesis of studies, it is reasonable to conclude that BPA is released after placement of some dental pit and fissure sealants in the oral cavity. The biggest quantities are detected in saliva immediately after or one hour after their placement.