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Der in der Therapie von metastasiertem KRK und SCCHN etablierte Antikörper Cetuximab hat als häufige Nebenwirkungen Hypocalcämie, Hypomagnesiämie und ein akneiformes Exanthem. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob die Verläufe der Serumspiegel von Magnesium und Calcium sowie das Auftreten eines akneiformen Exanthems mit Baseline Patientenmerkmalen assoziiert ist. Zusätzlich wurden diese drei Nebenwirkungen mit dem Therapieansprechen und den Überlebenszeiten (PFS und OS) korreliert. Der Abfall des Serummagnesiumspiegels war dabei über die Therapiedauer progredient. Erstmals konnte ein stärkerer Abfall des Serummagnesiums nachgewiesen werden wenn neben Cetuximab eine Chemotherapie mit einem Platinderivat benutzt wurde. Keine der Baselinecharakteristika der Patienten war mit dem Auftreten einer Hypomagnesiämie assoziiert. In der Untergruppe der Patienten mit metastasierten kolorektalen Karzinom war ein Abfall des Magnesiumwertes um mehr als 5% des Ausgangswert nach zwei Therapiewochen signifikant mit einem längeren progressionsfreien Überleben und Gesamtüberleben assoziiert. Für das Auftreten einer Hypocalcämie fand sich eine eingeschränkte Nierenfunktion vor Therapiebeginn als unabhängiger Risikofaktor. Im Mittel fiel der Calciumwert nur um 3-5% vom Ausgangswert ab und verblieb dann auf diesem Niveau. Ein Abfall des Calciumwertes nach sechs Wochen Therapie auf weniger als 93,9% des Ausgangswertes war mit einem signifikant kürzerem Gesamtüberleben assoziiert. Das Auftreten eines akneiformen Exanthems korrelierte zwar mit dem der Hypomagnesiämie, es konnten jedoch nur leichte, nicht statistisch signifikante Vorteile im Gesamtüberleben und dem progressionsfreien Überleben für die hier untersuchte heterogene Patientengruppe festgestellt werden. In der täglichen Praxis sollte unter einer Therapie mit Cetuximab regelmäßige Kontrollen des Magnesiumspiegels durchgeführt werden. Nur so kann erkannt werden, dass unspezifische Beschwerden der Patienten wie Müdigkeit nicht nur tumorbedingt sondern eventuell auch durch Cetuximabtherapie bedingt sind.

Die vorliegende Untersuchung an noch legeinaktiven Hennen (n=116; Lohmann Classic Brown) sollte mittels wiederholten Blutentnahmen vor, während und nach diversen tierexperimentellen Eingriffen in den Energiestoffwechsel der Hennen (jeweils n≥10) einen differenzierten Einblick in den Glucose- (und Energie-) Stoffwechsel und dessen hormonale Regulation ermöglichen. So wurden zu diesem Zweck unterschiedlich ausgeprägte katabole Stoffwechselsituationen induziert: nüchtern (16 h) mehrtägig hungernd (96 h), mehrtägig hungernd (96 h) und mittels mehrmaligen Phlorizininjektionen (0,4 g/kg LM s.c.) glucosuretisch. In einem Tagesprofil (8:00-20:00) wurde der Konzentrationsverlauf von Glucose, von Metaboliten des Fettstoffwechsels (FFS, ßHB) und des Proteinstoffwechsels (Harnsäure) sowie von Insulin und Glucagon erstellt. Ein während dieser katabolen Zustände jeweils durchgeführter i.v.-Glucosetoleranztest (0,5 g/kg LM) sollte Einblick in die jeweils vorherrschende Glucoseelimination aus dem Blut und in die dabei induzierten hyperglykämischen Auswirkungen auf die Ausschüttung von Insulin und Glucagon ermöglichen. Bei nüchternen Hennen sollte mittels i.v. Glucose-Mehrfachinjektionen (0,5 g/kg LM iv) und der dadurch für zwei Stunden anhaltend erhöhten Glucoseverfügbarkeit im Blut deren Auswirkungen auf die Konzentration der bereits genannte Metabolite und Hormone im Blut dargestellt werden. Um die Wirkung einer experimentell erhöhten Insulinverfügbarkeit im Energiestoffwechsel, und zwar unbeeinflusst von einer exogenen Glucosezufuhr, bei nüchternen und hungernden Tieren darstellen zu können, wurde Tolbutamid (20mg/kg LM) i.v. injiziert und dessen Auswirkungen auf den Konzentrationsverlauf der bereits genannten Metabolite und Hormone im Blut sowie auf die Glucoseelimination aus dem Blut im Toleranztest untersucht. Als Vergleichssituation für alle Ergebnisse bei den oben genannten tierexperimentellen Maßnahmen diente der Nüchtern-Zustand (16 h) der Hennen. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: 4-tägiges Hungern führt im Tagesprofil zu einem tendenziellen Anstieg der Blutglucose (12,09 mmol/l bei nüchternen Tieren vs 12,95 mmol/l bei hungernden Tieren) sowie zu einer Erhöhung der Konzentrationen von Insulin (0,56 μg/l vs 1,32 μg/l) und Harnsäure (214,9 μmol/l vs 321,7 μmol/l). Der Spiegel von ßHB (1,97 mmol/l vs 2,4 mmol/l) ist nurgeringfügig höher und der Spiegel der FFS (0,775 mmol/l vs 0,605 mmol/l) ist geringfügig niedriger im Vergleich zu nüchternen Tieren, während der Glucagonspiegel (531,8 ng/l vs 510,7 ng/l) unverändert ist. Eine durch Glucosurie verschärfte viertägige Hungersituation führt zu niedrigeren Glucose- (12,23 mmol/l) und Insulinspiegeln (0,41μg/l), einem erhöhten FFS- (0,633 mmol/l) und Harnsäurespiegel (391,6 μmol/l) und einem stark erhöhten ßHB-Spiegel (6,55 mmol/l). Glucagon ist unverändert (497,3 ng/l). Offensichtlich nutzen massiv hungernde Tiere nach 4 Tagen Hungern überwiegend Fettreserven (FFS-Oxidation) als Energiequelle, wodurch der metabolische Glucoseverbrauch erheblich reduziert werden kann. Dies zusammen mit einer deutlichen Steigerung der Gluconeogenese aus Aminosäuren dürfte dazu beitragen, dass die Glucosehomeostase auf Nüchtern-Niveau gehalten werden kann. Von hormoneller Seite wird dies offensichtlich durch einen konstanten Glucagonspiegel bei gleichzeitiger Insulinresistenz gefördert. Unterstützt wird diese Vorstellung eines durch die FFSOxidation (hohe Ketogeneserate) getragenen Energiestoffwechsels und einer durch die Gluconeogenese ganz maßgeblich getragenen Glucosehomeostase durch die Ergebnisse der glucosuretisch verschärften Hungersituation. Im Glucosetoleranztest bei nüchternen Hennen zeigt sich ein schneller Anstieg der Glucose- (12,14 mmol/l auf 26,21 mmol/l) und der Insulin- (0,93 μg/l auf 4,1μg/l) Konzentration im Blut sowie ein vorübergehender Abfall von Glucagon (547,6 ng/l auf 168,9 ng/l), FFS (0,609 mmol/l auf 0,318 mmol/l) und ßHB (0,91 mmol/l auf 0,48 mmol/l). Der Harnsäurespiegel ist unverändert. 4-tägiges Hungern ebenso wie glucosuretisches Hungern verursacht eine signifikant verzögerte Glucoseelimination (T1/2 von 8,64 min auf 12,47 min bzw. 12,3 min). Die Lipolyse-hemmende Wirkung der induzierten Hyperinsulinämie, erkennbar am Abfall des FFS-Spiegel, ist bei den hungernden sowie den hungernden und glucosuretischen Tieren vermindert (52 % bzw. 59 %). Wegen der vorübergehenden i.v. erhöhten Glucoseverfügbarkeit sinkt der Spiegel von ßHB bei hungernden Tieren auf das Nüchternniveau ab (25 %). Bei glucosuretischen Tieren ist die iv-induzierte Glucoseverfügbarkeit zusätzlich belastet, so dass der stark erhöhte ßHB-Spiegel nur mäßig (58 %) gesenkt wird. Der Harnsäurespiegel lässt sich bei keinem der induzierten Stoffwechselzustände durch die Glucoseinjektion beeinflussen. Eine durch Glucose-Mehrfachinjektionen erhöhte i.v. Glucoseverfügbarkeit bei nüchternen Tieren verursacht im nachfolgenden Glucosetoleranztest ein erniedrigtes Insulinmaximum (3,11 μg/l ), aber eine nur geringgradig verzögerte Glucoseelimination aus dem Blutplasma(T1/2 8,83 min vs 8,64 min). Im Vergleich zu ausschließlich nüchternen Hennen führen wiederholte Glucosegaben zu einer Absenkung der Spiegel von ßHB und FFS. Auch der Glucagonspiegel erfährt eine deutliche Absenkung. Tolbutamid induziert ebenso wie beim Mensch auch beim Huhn eine vorübergehende Hyperinsulinämie. Auch wenn im Vergleich zum Glucosestimulus das Insulinmaximum schwächer ausgeprägt ist, wird im Hungerzustand doch ebenfaqlls eine Reduktion in der Insulinantwort sichtbar im Vergleich zu nüchternen Tieren. Die gleichzeitige Senkung des Blutzuckerspiegels ist nur mäßig (50 % des Ausgangswertes bei nüchternen Tieren, 58 % bei hungernden Tieren). Trotz der geringeren Insulinausschüttung nach Tolbutamidapplikation wird der Glucagonspiegel ähnlich wie im Glucosetoleranztest abgesenkt. Eine zusätzliche hemmende Wirkung auf die Glucagonsekretion durch Tolbutamid scheint möglich. Der Spiegel der FFS im Blutplasma nach Tolbutamidgabe wird analog zu den Ergebnissen nach Glucoseinjektion durch den jeweiligen Insulinkonzentrationsanstieg gesenkt, wobei wiederum dieser Effekt bei den hungernden Tieren geringer ausfällt. Dies zusammen mit der nur mäßigen Insulinwirkung auf den Glucosespiegel kann als weiterer Beleg für das Vorhandensein einer Insulinresistenz im Hungerzustand gewertet werden. Der Befund, dass der ßHB-Spiegel trotzt weitgehend unveränderter Glucoseverfügbarkeit nach 30 min sinkt und erniedrigt bleibt, lässt eine Hemmung der Ketogenese durch Tolbutamid möglich erscheinen. Alle Ergebnisse werden unter Einbindung des bisher publizierten Kenntnisstandes zum Energiestoffwechsel und dessen hormonaler Regulation beim Huhn diskutiert. Dabei deuten viele Fakten, auch aus der vorliegenden Untersuchung, darauf hin, dass der Stoffwechsel des Huhnes „Glucagon-getragen“ ist. So überschreiten im Blut die Spiegel von Glucagon die von Insulin oftmals deutlich, was vermuten lässt, dass Vögel normalerweise in einer katabolen, Glucose sparendenden Stoffwechselsituation leben, vergleichbar mit der bei diabetischen, hungernden oder körperlich aktiven Säugetieren. Wahrscheinlich resultiert aus dieser speziellen Stoffwechselsituation heraus der besonders hohe Normal-Blutzuckerspiegel der Vögel und gleichzeitig die Fähigkeit, auch unter diversen Belastungen des Energiehaushaltes (z.B. nüchtern, hungernd, glucosuretisch) den Glucosespiegel unverändert hoch zu halten.

In der vorliegenden Arbeit wurde geprüft, wie sich der Anteil an Ω-3-Fettsäuren im Gesamtfettsäuremuster von Pferden nach Fütterung von Algen, die reich an Ω-3-Fettsäuren sind, verändert. Neben Fischöl gelten Mikroalgen als Quelle für die beiden Ω-3-Fettsäuren Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA). Positive Effekte von Ω-3-Fettsäuren auf den Knochen werden diskutiert. Aufgrund dessen wurde in der hier durchgeführten Studie erstmals die Wirkung von Ω-3-Fettsäuren auf den Knochenstoffwechsel des Pferdes untersucht. Während des insgesamt 24-wöchigen Versuchs wurden dem Futter von 4 Ponies über einen Zeitraum von 12 Wochen DHA-reiche Mikroalgen (0.32g/kg KM) zugesetzt. Im Serum wurden das Gesamtfettsäuremuster und die Knochenformationsmarker, gesamtalkalische Phosphatase und Osteocalcin bestimmt. Im Urin wurden die Knochenresorptionsmarker Collagen-Crosslinks (Pyridinolin und Desoxypyridinolin) und der Calciumgehalt untersucht. Im Serum der Tiere konnte nach Zusatz der Algen zum Futter ein deutlicher Anstieg der beiden Ω-3-Fettsäuren EPA und DHA auf das 13-fache bzw. das 23-fache nachgewiesen werden. 6 Wochen nach Absetzen der Algensupplementierung wurde die DHA-Konzentration des Ausgangswertes fast wieder erreicht. Die Verabreichung der Omega-Algen führte weder bei den Markern der Knochenformation noch bei den Markern der Knochenresorption zu signifikanten Veränderungen. Es lassen sich lediglich Tendenzen feststellen. Eventuell ist eine längere Verabreichung oder eine höhere Dosierung nötig, um eine Veränderung des Knochenstoffwechsels zu erzielen.

Ziel dieser Arbeit war es, mit dem ventrikulo-koronararteriellen Bypass (VCAB) in Form eines membranbeschichteten Stents (VSTENT) eine neue Möglichkeit der myokardialen Revaskularisierung im präklinischen Modell zu untersuchen. Nach medianer Sternotomie und Freipräparieren der Koronararterie aus dem epikardialen Fettgewebe wurde bei insgesamt 20 Hausschweinen ein mit einer PTFE-Membran versehener VSTENT zwischen dem linken Ventrikel und dem Ramus interventricularis anterior der linken Koronararterie (RIVA oder LAD) transmyokardial eingesetzt. Der Blutfluss in der distalen LAD, die regionale Myokardfunktion und der intrakoronare Druck wurden bei verschiedenen proximalen Stenosegraden (75-99% Stenose) und bei Komplettokklusion der proximalen LAD unter Ruhebedingungen sowie unter Testung der funktionellen Reserve (rechts-atriales Pacing 90-130/min) gemessen. Vor Implantation des VSTENT führte die Induktion einer hochgradigen Stenose in der proximalen LAD zu einer deutlichen Abnahme des Blutflusses und der regionalen Myokardfunktion, mit einer weiteren Verminderung von Fluss und Funktion unter rechts-atrialem Pacing. Unmittelbar nach Implantation des VSTENT konnte in der distalen LAD das typische Flussmuster mit einem vorwiegend systolischen Einstrom in die Koronararterie und einem leichten diastolischen Rückfluss in den linken Ventrikel beobachtet werden. Verglichen mit dem Zustand vor Implantation des VSTENT konnte eine signifikante Zunahme des Blutflusses bei einer proximalen hochgradigen Koronarstenose und einer Komplettokklusion der LAD beobachtet werden. Die Verbesserung des Blutflusses ging einher mit einer signifikanten Zunahme der kontraktilen Myokardfunktion. Nach drei Stunden Komplettokklusion der proximalen LAD konnte der VSTENT 73% des Ausgangsblutflusses der nativen LAD erhalten, bei homogener Verteilung des regionalen myokardialen Blutflusses (fluoreszierende Mikrosphären). Die zeitgleich bestimmte regionale Myokardfunktion (Sonomikrometrie) im LAD-Gebiet betrug bei ausschließlicher Perfusion über den VSTENT im Mittel 71% des Ausgangswertes. Der Erhalt des Blutflusses und der regionalen Myokardfunktion war abhängig von der Position des VSTENT und signifikant besser bei Präsenz eines „Klappenmechanismus“, der den diastolischen Rückfluss in den linken Ventrikel vermindert. Unter Testung der funktionellen Reserve konnte bei Tieren mit Klappenmechanismus im ventrikulo-koronararteriellen Bypass eine signifikant höhere Zunahme des Blutflusses in der Koronararterie verzeichnet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass ein Stent-basierter ventrikulo-koronararterieller Bypass akut bei einer proximalen Koronarstenose bzw. Komplettokklusion, den Blutfluss in der Koronararterie und die kontraktile Myokardfunktion unter Ruhebedingungen und unter Bedingungen mit gesteigertem Sauerstoffbedarf aufrecht erhalten kann. Der chirurgische Einsatz des VSTENT könnte somit eine Alternative für die myokardiale Revaskularisation darstellen.

Die steigende Überlebensrate in der Neonatologie ist insbesondere in der Gruppe der sehr kleinen Frühgeborenen mit einem Geburtsgewicht unter 1500 g, den sogenannten very low birth weight infants (VLBW), zu beobachten und vor allem auf Fortschritte in der Neugeborenenintensivpflege zurückzuführen. Ein Problem, das nach wie vor eine Herausforderung an die moderne Medizin darstellt, ist die hohe Infektionsanfälligkeit dieser unreifen Neugeborenen, die als Folge der eingeschränkten Immunabwehr anzusehen ist. Da frühe klinische Zeichen einer neonatalen Infektion bzw. Sepsis sehr diskret und unspezifisch sind, der schnellstmögliche Therapiebeginn jedoch deutlich den Krankheitsverlauf beeinflusst, ist eine frühzeitige Diagnosestellung unabdingbar. Da nach Forschungsergebnissen der letzten Jahre das Krankheitsbild Sepsis zunehmend als Endothelerkrankung angesehen wird, bei der es durch endotheliale Dysfunktion zu mikrozirkulatorischen Veränderungen kommt, könnte ein Monitoring der Hautmikrozirkulation von Frühgeborenen helfen, neonatale Infektionen frühzeitig zu diagnostizieren. Zur Erfassung der hautmikrozirkulatorischen Parameter verwendeten wir OPS-Imaging, eine neue nicht-invasive Technik, die mittels polarisiertem Licht und Epi-Illumination die Entstehung von Mikrozirkulationsbildern ohne den Einsatz von Fluoreszenzfarbstoffen ermöglicht. Im Mittelpunkt unseres Interesses standen die klinische Anwendbarkeit und das diagnostische Potential von OPS-Imaging. Unsere Studiengruppe umfasste 25 Frühgeborene mit einem Gestationsalter < 30 SSW, die während des ersten Lebensmonats beobachtet und retrospektiv in drei Gruppen unterteilt wurden. In Gruppe 1 befanden sich 14 Frühgeborene mit einer laborchemisch bestätigten Infektion (PosInf: CRP > 0,5 mg/dl und/oder IL-6 > 10 pg/ml), Gruppe 2 bestand aus sieben Frühgeborenen, bei denen sich der klinische Infektionsverdacht laborchemisch nicht bestätigte (NegInf: keine Erhöhung der laborchemischen Infektionsparameter) und Gruppe 3 umfasste die vier gesunden Kinder. Täglich wurden Funktionelle Gefäßdichte (FVD), Erythrozytenfließgeschwindigkeit (RBC Vel) und Gefäßdurchmesser (Diam) zu vergleichbaren Zeitpunkten bestimmt. Bei den Infektionen wurde der Beginn der Antibiotikatherapie als Tag 0 definiert, die Auswertung konzentrierte sich auf fünf Tage vor (Tag – 5 bis Tag – 1) und fünf Tage nach Infektionsbeginn (Tag + 1 bis Tag + 5). Es ließ sich generell eine hohe interindividuelle und intraindividuelle Variabilität aller mikrozirkulatorischen Parameter während des ersten Lebensmonats feststellen. Überdies fiel die FVD am Ende der vierten Lebenswoche gegenüber der FVD am Ende der ersten Lebenswoche signifikant ab (Mittelwert Lebenstag 7 – 9 versus Mittelwert Lebenstag 27 – 29: p = 0,0028). In insgesamt 26 Fällen wurde während der Laufzeit der Studie auf Grund eines Infektionsverdachtes eine antibiotische Therapie eingeleitet. Eine gewisse Häufung der laborchemisch bestätigten Infektionen zeigte sich in der zweiten Lebenswoche der Kinder, von Lebenstag 8 bis Lebenstag 15 (10 von 17 Infektionen, entsprechend (59% der Fälle). Es handelte sich definitionsgemäß ausschließlich um late-onset-Formen einer neonatalen Infektion und außerdem um klinische Infektionsfälle, d. h. es ließ sich zwar eine Erhöhung der Infektionsparameter CRP und IL-6 nachweisen, jedoch war kein Erregernachweis in Blut-, Urin- oder Liquorkultur möglich. Das Geburtsgewicht der Frühgeborenen korrelierte signifikant mit dem Auftreten einer echten Infektion, wobei ein höheres Geburtsgewicht das Infektionsrisiko minderte. Die Funktionelle Gefäßdichte war bei den laborchemisch bestätigten Infektionen (Gruppe 1) einen Tag vor der Infektion signifikant niedriger als noch fünf Tage vor der Infektion (Tag – 5: 231 [187 – 236] cm/cm2 versus Tag – 1: 234 [190 – 257] cm/cm2; p = 0,0127). Dies konnte in der NegInf-Gruppe (Gruppe 2) nicht beobachtet werden (p= 0,58). Bei der Erythrozytenfließgeschwindigkeit wurde kein Unterschied zwischen Tag – 5 und Tag – 1 gefunden, es zeigte sich lediglich eine Reduktion der RBC Vel während Infektion, ohne jedoch statistische Signifikanz zu erreichen (Mittelwert Tag – 5 bis Tag – 1: 306 [297– 334] μm/sec versus Mittelwert Tag 0 bis Tag + 5 280 [283 – 317] μm/sec, p = 0,2). Beim Gefäßdurchmesser ließen sich keine infektionsassoziierten Veränderungen nachweisen. Die Funktionelle Gefäßdichte der laborchemisch bestätigten Infektionen (PosInf) korrelierte am Tag 0 signifikant mit dem Hämoglobinwert des Kindes an Tag 0, die RBC Vel korrelierte invers mit dem Schwestern-Score an Tag 0. Weitere Korrelationen mit hämatologischen oder hämodynamischen Parametern fanden sich nicht. Die OPS-Imaging-Technik ließ sich nebenwirkungsfrei bei allen 25 Frühgeborenen anwenden. Es konnten qualitativ hochwertige Bilder der dermalen Mikrozirkulation erhoben werden, wobei Artefaktbildung und ein Verminderung des Hämatokritwertes um 25% des Ausgangswertes zu einer Einschränkung der Bildqualität geführt haben könnten. Druck- und Bewegungsartefakte, sowie ausgeprägte Lanugobehaarung erfordern wiederholte Lagekorrekturen der Sondenspitze und erneute Fokussierung. Da der Applikationsdruck nicht sicher kontrollierbar ist, können durch den Sondendruck Gefäße komprimiert werden und als Folge die RBC Vel vermindert gemessen wird und die FVD durch scheinbar nicht-perfundierte Areale unterschätzt wird. Der von Pries und Mitarbeitern erarbeitete Lösungsansatz für Druck- und Bewegungsartefakte ließ sich jedoch wegen der Empfindlichkeit der Frühgeborenenhaut und auf Grund nicht vorhandenen Studienmaterials nicht anwenden. Darüber hinaus besteht bei der klinischen Anwendung das Problem der fraglichen Vergleichbarkeit der Daten zu unterschiedlichen Messzeitpunkten. Im Gegensatz zum Tiermodell besteht auf Grund von Gefäßvariabilität und Größe der zu untersuchenden Hautregion keine Möglichkeit, identische Gefäße zu verschiedenen Messzeitpunkten gezielt zu identifizieren. Es müssen daher in der klinischen Anwendung wesentlich mehr Daten ermittelt werden, um statistische Signifikanz zu erreichen. Grundsätzlich gilt, dass wir mittels OPS-Imaging infektionsassoziierte Mikrozirkulationsstörungen bei Frühgeborenen nachweisen konnten. Die hohe inter- und intraindividuelle Variabilität der mikrozirkulatorischen Parameter unserer Frühgeborenen im ersten Lebensmonat machte jedoch die Definition eines Absolutwertes unmöglich, mittels dessen sich generelle Aussagen über den Gesundheitszustand eines Kindes treffen ließen. Ein mikrozirkulatorisches Monitoring mit täglichen intraindividuellen Vergleichen der Funktionellen Gefäßdichte könnte trotzdem zu einer Reduktion von Blutentnahmen und Antibiotikagaben führen, da sich Veränderungen nur bei laborchemisch bestätigten Infektionen (PosInf) zeigten und nicht bei den Infektionsverdachtsfällen (ohne laborchemische Bestätigung, NegInf). Eine gewisse Routine im Umgang mit dem Gerät und in der Auswertung ist jedoch erforderlich, um das mikrozirkulatorische Monitoring mit möglichst geringem Zeitaufwand in den Stationsalltag zu integrieren. Die Entwicklung einer speziell bei Frühgeborenen anwendbaren Apparatur zur Reduktion von Druck- und Bewegungsartefakten würde sicherlich dazu beitragen. Eine Weiterentwicklung der on-line-Auswertung ist ebenfalls erstrebenswert, da sie unmittelbare Rückschlüsse auf mikrozirkulatorische Veränderungen erlaubt und mittels einer permanenten Sonde ein kontinuierliches Monitoring der Hautmikrozirkulation ermöglichen würde.

Die Lese-Rechtschreibschwäche (LRS) ist durch eine spezifische Störung des Erlernens der Schriftsprache bei normaler Intelligenz und adäquater Unterrichtung gekennzeichnet und betrifft mindestens 4 % der Bevölkerung. Eine familiäre Belastung wird häufig beobachtet, dennoch sind Ätiologie und Pathophysiologie dieser Störung unbekannt. Immer mehr Forschergruppen haben sich in den letzten Jahren mit den Ursachen von Lese-Rechtschreibschwierigkeiten auseinandergesetzt. In zahlreichen Studien an Patienten mit einer Aphasie nach linkshemisphärischen Verletzungen der Großhirnrinde (Efron 1963, Tallal & Newcombe 1978, v. Steinbüchel et al. 1999), Kindern mit Sprachentwicklungsstörungen (Tallal & Piercy 1973), sowie Kindern und Erwachsenen mit Dyslexie (Tallal 1980, Hari & Kiesilä 1996, Überblick bei Farmer & Klein 1995) konnten Defizite in der zeitlichen Verarbeitung schnell dargebotener Stimuli nachgewiesen werden. So benötigen Legastheniker deutlich längere Interstimulusintervalle um vor allem jene Konsonanten wahrzunehmen, deren Formanten einen raschen Wechsel durchmachen. Zur Beurteilung zeitlicher Verarbeitungsmechanismen wird dabei häufig die Ordnungsschwelle bestimmt. Sie ist definiert als die Dauer eines Interstimulusintervalls, die notwendig ist, um zwei zeitlich aufeinander folgende Reize zu unterscheiden und sie in ihre zeitliche Reihenfolge zu bringen. Basierend auf diesen empirischen Beobachtungen wird der kausale Zusammenhang zwischen Zeitverarbeitungsdefiziten und Störungen der Laut- und Schriftsprache diskutiert und veranlasste einige Forschergruppen zur Entwicklung von geeigneten Trainingsmethoden. Diese hatten nicht nur das Ziel, die zeitliche Diskriminationsfähigkeit rasch aufeinander folgender Stimuli zu steigern, sondern auch gleichzeitig die laut- und schriftsprachlichen Leistungen zu verbessern (Merzenich et al. 1996, v. Steinbüchel 1995, Warnke 1993). Allerdings wird die Effektivität dieser Trainingsverfahren von einigen Autoren in Frage gestellt, zumal viele der bisher veröffentlichten Studien methodische Mängel aufweisen und eine Interpretation der Ergebnisse erschweren. In dieser Arbeit sollte nun geprüft werden, ob die zeitliche Diskriminationsfähigkeit durch ein Zeitverarbeitungstraining tatsächlich verbessert werden kann und ob dann auch Transferleistungen auf das Lesen und Rechtschreiben zu verzeichnen sind. In der vorliegenden Studie wurden leserechtschreibschwache und sprachentwicklungsgestörte Kinder der 5. Jahrgangsstufe untersucht. Es erfolgte eine zufällige Aufteilung der Stichprobe in Trainings- und Kontrollgruppe. Die zeitliche Diskriminationsfähigkeit wurde mittels Bestimmung der auditiven und visuellen Ordnungsschwelle sowie des Richtungshörens untersucht. Hierzu diente das Trainingsgerät Brain-Boy-Universal der Firma MediTECH sowohl zur Erhebung diagnostischer Daten als auch dem Training der Zeitverarbeitungsparameter. Die Datenerhebungen zur Eingangsdiagnostik, ersten und zweiten Retest wurden in drei Untersuchungsblöcke unterteilt und betrafen beide Gruppen. Zwischen Eingangstest und ersten Retest fand nur für die Trainingsgruppe die achtwöchige zusätzliche Trainingsphase der Parameter Ordnungsschwelle und Richtungshören statt. Die Erhebung des zweiten Retests erfolgte nach sechs trainingsfreien Monaten. Beide Gruppen nahmen während der gesamten Untersuchungszeit am üblichen Schul- und Förderunterricht teil. Ein Gruppenvergleich vor Trainingsbeginn ergab für die Ordnungsschwelle und das Richtungshören, sowie in den Lesetests keine signifikanten Gruppenunterschiede. Lediglich die Kontrollgruppe zeigte im Rechtschreiben signifikant bessere Testleistungen (p £ .019) im Vergleich zur Trainingsgruppe. Beim Vergleich der Verläufe wurde diese Ausgangswertdiskrepanz unter Einbezug der Kovariaten des Ausgangswertes berücksichtigt. Nach dem Training kamen wir zu folgendem Ergebnis. Durch das Zeitverarbeitungstraining wird vor allem bei Kindern mit hohen Ordnungsschwellenwerten eine deutliche Verringerung der auditiven und visuellen Ordnungsschwelle bewirkt. Dieser Trainingserfolg korreliert offenbar mit dem Training selbst und entbehrt sich einer Dauerhaftigkeit unter Trainingsabstinenz. Dagegen wird mit dem Training des Richtungshörvermögens kein Erfolg erzielt. Hinsichtlich der Rechtschreibleistungen zeigte der Gruppenvergleich vom Ausgangstest zum ersten Retest einen hoch signifikanten Unterschied. Dieser kam deshalb zustande, weil sich die Kontrollgruppe unmittelbar nach dem Training hoch signifikant verschlechterte, während gleichzeitig die Trainingsgruppe keine signifikante Veränderung zeigte. Bei der Analyse der langfristigen Veränderungen zwischen beiden Gruppen präsentierten allerdings sowohl die Kontroll- als auch die Trainingsgruppe eine Leistungsverbesserung, welche wahrscheinlich durch den fortgeführten Schul- und Förderunterricht herbeigeführt wurde. Deshalb ist eine alleinige Rückführung auf ein Zeitverarbeitungstraining nicht möglich. Bezüglich des Lesens kann davon ausgegangen werden, dass ein Zeitverarbeitungstraining zu keiner deutlichen Steigerung der Lesegeschwindigkeit und Verbesserung der Lesesicherheit geführt hatte. Der grenzwertige Signifikanzfall betreffend des kurzfristigen Trainingseffektes auf die Lesesicherheit in einem einzigen Fehlertest (PLT-Fehler) ist unter Berücksichtigung, dass mehrere Signifikanzberechnungen erfolgten (Alpha-Fehler), nicht mehr signifikant. Schließlich lassen die Befunde der Erhebungen vom ersten zum zweiten Retest keinen Hinweis für einen anhaltenden Trainingseffekt zu, denn die Trainingsgruppe zeigte hierbei sogar eine Verschlechterung in der Lesesicherheit. Da im Gesamtverlauf vom Ausgangstest zum zweiten Retest beide Gruppen in Lesegeschwindigkeit und Lesesicherheit besser geworden sind, wird letztlich eine Leistungsverbesserung basierend auf einem Zeitverarbeitungstraining widerlegt und auf den fortgeführten Schul- und Förderunterricht zurückgeführt. Die schriftlichen Befragungen von Eltern, Lehrern und Kindern zum Thema Zeitverarbeitungstraining lieferten kein einheitliches Bild. Während die Eltern mehrheitlich den Trainingseinfluss trotz fehlender objektivierbarer Trainingseffekte vorwiegend positiv beurteilten und zudem die Fortführung eines Ordnungsschwellentrainings befürworteten, standen Lehrer und Kinder dem Training eher ablehnend gegenüber. Unser Nachweis über die Trainierbarkeit der Ordnungsschwelle erbrachte weitgehend mit der Literatur übereinstimmende Ergebnisse. Eine Stabilität der unmittelbar trainierten Zeitverarbeitungsparameter Ordnungsschwelle und Richtungshören ließ sich über einen längeren Zeitraum nicht bestätigen. Transferleistungen auf Lesen und Rechtschreiben konnten nicht beobachtet werden. Somit ist nicht davon auszugehen, dass die aufgrund von Zeitverarbeitungstherapien berichteten Verbesserungen spezifische Effekte eines Zeitverarbeitungstrainings sind. Da Therapieversuche kausaler Art weiterhin umstritten bleiben und die Lese-Rechtschreibstörung auf unspezifischen Einflussfaktoren beruht, wäre eine symptomorientierte Therapie am sinnvollsten.

Das zytotoxische Hirnödem ist eine wichtige Manifestation des zerebralen Sekundärschadens nach zerebraler Ischämie und Schädel-Hirn-Trauma. Der Analyse von Schwellungs- und Schädigungsmechanismen auf zellulärer Ebene in vivo ist durch die Komplexität der zeitgleich ablaufenden Ereignisse enge Grenzen gesetzt. Für die vorliegenden Experimente wurde deswegen ein in vitro Modell verwendet, welches die Untersuchung von C6-Gliomzellen als Einzelzellsuspension unter definierten und kontrollierten Bedingungen bei Veränderung verschiedener Parameter erlaubt. In den letzten Jahren konnten am Institut für Chirurgische Forschung anhand dieses Modells einige Mediatoren des zytotoxischen Ödems in vitro identifiziert werden. Die vorliegende Arbeit ist eine Fortsetzung der durchgeführten Untersuchungen zur Aufklärung der Mechanismen der zytotoxischen Zellschwellung. Sie befasst sich mit der Frage, welchen Einfluß freie Sauerstoffradikale (ROS) auf das Zellvolumen und die Zellvitalität von C6-Gliazellen in vitro haben. Freie Sauerstoffradikale werden unter akuten pathologischen Bedingungen vermehrt im Gehirn freigesetzt. Sie erzeugen durch ihre starke Reaktionsfähigkeit vielfältige pathophysiologische Wirkungen im Gehirn, die zur Zerstörung von Zellmembranen, Oxidation zellulärer Strukturen und DNS-Strangbrüchen führen. Für die Analyse des im Mittelpunkt stehenden Parameters Zellvolumen wurde die Durchflußzytometrie eingesetzt. Die Vitalität der Zellen wurde anhand der Trypanblau-Ausschlußmethode ermittelt. Im ersten Abschnitt dieser Arbeit wurde der Einfluß von Wasserstoffperoxid (H2O2) auf das Volumen und die Vitalität von C6-Gliomzellen untersucht. Die Zellvolumenänderung von C6-Gliomzellen durch H2O2 unterliegt einer Dosis-Wirkungsbeziehung. 0,1 mM H2O2 bewirkte über den Beobachtungszeitraum von 120 Minuten keine Volumenänderung. Ab einer Endkonzentration von 0,5 mM H2O2 kam es zu einer raschen Zellvolumenabnahme. Es folgten biphasische Verläufe der Volumenänderungen unter 0,5, 1,0 und 5,0 mM H2O2. Das Zellvolumen erreichte nachfolgend das Ausgangzellvolumen. Unter der Applikation von 5,0 mM H2O2 kam es in der zweiten Stunde des Beobachtungszeitraumes zu einer signifikanten Zellschwellung. 84 In weiteren Versuchen induzierten wir oxidativen Stress extrazellulär durch das Enzym Xanthinoxidase mit dem Substrat Hypoxanthin (HX/XOD) in den Enkonzentrationen 1 mM HX, 10 oder 20 mU/ml. HX/XOD provozierte in beiden Versuchsreihen eine prompte Abnahme des Zellvolumens auf Werte um 90% des Ausgangszellvolumens. Das Zellvolumen zeigte während des Beobachtungszeitraumes keine Rückregulation, wie in den Versuchen mit H2O2. XOD 10 mU/ml ohne HX zeigte einen ähnlichen Verlauf der Volumenänderung. Die Applikation von HX alleine bewirkte keine Volumenänderung. Mit dem Pharmakon Menadion (MQ), das Zellmembranen passieren kann, induzierten wir oxidativen Stress intrazellulär. Menadion wurde in den Enkonzentrationen 25 und 50 µM verwendet. Während nach Applikation von 25 µM Menadion keine Volumenänderung bei C6-Gliomzellen zu verzeichnen war, provozierte 50 µM Menadion eine signifikante Zellschrumpfung nach einer Latenzphase von 100 Minuten. Eine extrazelluläre Laktatazidose von 6,8 führte, wie bereits bekannt, zu einer Schwellung von C6-Gliomzellen auf 115% des Ausgangswertes. Die Zellvitalität blieb unverändert. In Kombination mit oxidativem Stress mittels HX/XOD 1/10 mM/mU/ml, zeigte sich eine dazu spiegelbildlich verlaufende Zellschrumpfung. Offensichtlich hemmen freie Radikale demnach die Mechanismen die zur azidoseinduzierten Zellschwellung führen, wie z.B. den Na+/H+-Antiporter. Diese Annahme haben wir mit dem Na+/H+-Inhibitor Amilorid bestätigt. Die radikalinduzierte Zellvolumenänderung konnte mit Amilorid fast vollständig gehemmt werden. Die Vitalität der C6-Gliomzellen zeigte in keiner der Versuchreihen eine Abnahme über den gesamten Beobachtungszeitraum. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen, dass freie Sauerstoffradikale in vitro zu einer Schrumpfung von C6-Gliomzellen führen. Die Ergebnisse legen somit den Schluß nahe, dass freie Sauerstoffradikale nicht an der Pathogenese des zytotoxischen Hirnödems beteiligt sind. Freie Sauerstoffradikale sind allerdings in der Lage, die Clearence-Funktion von Gliazellen zu stören. So konnten ROS die Aufnahme von H+-Ionen (zusammen mit der konsekutiven Aufnahme von Na+-Ionen) und die daraus folgende kompensatorische Zellschwellung hemmen. Freie Radikale scheinen also nicht direkt toxisch zu wirken, sondern über die Hemmung Astrozyten-vermittelter neuroprotektiver Mechanismen, wie z.B. die Clearence von H+ aus dem Extrazellulärraum. Weitere Untersuchungen müssen diesen Anfangsverdacht im Detail klären.

Chinidin, ein Cinchona-Alkaloid, wird heutzutage vorwiegend als Antiarrhythmikum und zur Therapie bestimmter Formen der Malaria eingesetzt. Zu seinen vielfältigen unerwünschten Wirkungen gehören sowohl reversible als auch irreversible Störungen des Gleichgewichts und des Hörens. Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe zweier unterschiedlicher etablierter Methoden, der Patch-Clamp- und der Kranielle-Fenster-Technik, die Ursachen dieser Störungen zu untersuchen. Mittels Patch-Clamp-Ableitungen wurde an isolierten vestibulären Haarzellen der Ratte der Einfluss von Chinidin auf den dominierenden Kaliumstrom dieser Zellen untersucht. Die Ableitungen ergaben sowohl an Typ I als auch an Typ II Haarzellen eine konzentrationsabhängige, reversible Hemmung der Kaliumströme dieser Zellen durch Chinidin mit Dissoziationskonstanten zwischen 240 und 280 µM. Die Hemmung des dominierenden Kaliumstromes dieser Zellen führt zu einer verminderten Repolarisationsgeschwindigkeit des Membranpotenzials nach Depolarisation über den mechanoelektrischen Transduktionskanal. Dadurch werden von den Haarzellen vermehrt exzitatorische Transmitter freigesetzt, was zu einer vestibulären Tonusimbalance und vorrübergehendem Schwindel führen kann. So lassen sich die reversiblen Effekte von Chinin und Chinidin auf das vestibuläre System erklären. Die Kranielle-Fenster-Methode erlaubte es, die Auswirkungen von lokal auf piale Gefäße appliziertem Chinidin in vivo zu beobachten. In diesem zweiten Ansatz zeigte sich eine konzentrationssabhängige Konstriktion dieser Gefäße um bis zu 13,6% des Ausgangswertes, was nach dem Hagen-Poiseuilleschen Gesetz zu einer Erhöhung des Gefäßwiderstandes um bis zu 60% führt. Diese kann zu Minderperfusionen im Bereich empfindlicher Areale (bekannt sind z.B. A. labyrinthi, Retina) führen. Zusammen mit anderen durch Chinidin ausgelösten Effekten wie einer peripheren Vasodilatation und einer damit verbundenen Orthostase sowie einer darauf folgenden reflektorischen Erhöhung des Sympathikustonus kann dies vaskulär bedingte reversible, aber vor allem auch irreversible Störungen verursachen. Kritisch anzumerken ist, dass sich mit diesen Methoden nur zwei Aspekte der Wirkungen von Chinidin analysieren lassen und die Auswirkungen auf andere Zellen und Systeme zur Toxizität nicht analysiert wurden.

Zusammenfassung Freie Radikale und reaktive Sauerstoffspezies, die in zahlreichen Teilprozessen des Sauerstoffmetabolismus gebildet werden, können biologische Moleküle wie Lipide, Proteine und Nukleinsäuren nachhaltig schädigen. Der Körper verfügt deshalb über eine große Vielfalt an antioxidativen Abwehrmechanismen, um eine Schädigung zu vermeiden bzw. möglichst gering zu halten. In dieser Arbeit wurde der antioxidative Status im Blut von Kälbern und deren Müttern untersucht, wobei das Hauptaugenmerk bei den Kälbern lag. Dazu wurden bei dreißig Kühen bzw. deren Kälbern Blutproben zu bestimmten Zeitpunkten peripartal bzw. von der Geburt bis zum Alter von drei Monaten genommen und auf verschiedene für die antioxidative Kapazität im Blut relevante Parameter untersucht. Die TEAC (Trolox equivalent antioxidative capacity) wurde für Kühe und Kälber als Maß für den antioxidativen Status genommen. Darüber hinaus wurden neben den Vitaminen C und E bei den Kälbern auch das Gesamteisen und die latente Eisenbindungskapazität postnatal bis zum Alter von 79 Tagen bestimmt. Zur Charakterisierung des jeweiligen Stoffwechsel- und Gesundheitsstaus der Versuchstiere wurden auch typische Metabolite (Glucose, Bilirubin), Proteine (Gesamteiweiß, Albumin) und Enzyme (ALT, AST, GLDH, CK) im peripartalen (-30 d bis 30 d) und postnatalen (0 bis 79 d) Zeitraum erfasst. Die Untersuchung der Kuh-Proben erbrachte vor der Geburt ein signifikantes Absinken der Vitamine C und E im Blutplasma. So betrug der Vitamin-Gehalt im Mittel vor der Geburt (Tag -20) 15,4±2,5 µmol/l (Vit C) bzw. 6,7±3,1 µmol/l (Vit E) und fiel bis zum Tag der Geburt signifikant auf Werte von 10,3±2,5 µmol/l (Vit C) bzw. 3,5±1,3 µmol/l (Vit E) ab. Da die TEAC-Kurve im gesamten peripartalen Zeitraum keine Schwankungen zeigte, ist beim präpartalen Absinken der Vitamin C- und Vitamin E- Konzentrationen von einem speziellen Effekt auf die Vitamine C und E auszugehen. Möglicherweise spiegelt sich hierbei der Vitamin- Abfluss über die Kolostralmilch wieder. Bei der Betrachtung der Metabolite, Proteine und Enzymaktivitäten im Serum der Kühe konnte ein für die Transitionsperiode und das Geburtsereignis typischer Verlauf dieser Parameter beobachtet werden. So herrschten z.B. hohe Glucose- bzw. Gesamtbilrubin- Spiegel am Tag der Geburt bzw. auch bis zum 5. Tag danach. Der Gesamteiweißgehalt im Serum war kurz vor und nach der Geburt undeutlich niedriger und die Enzymaktivitäten von AST und GLDH erhöhten sich tendenziell in der ersten zehn Tagen nach der Geburt. Bei der Analyse der Kälberblutproben konnte eine deutlich schlechtere Ausgangslage bezüglich des antioxidativen Status (gemessen als TEAC) nach der Geburt im Vergleich zu den Kühen festgestellt werden. Dies hatte verschiedene Gründe: Es konnte ein Einfluss des Geburtsverlaufs gezeigt werden. Demnach hatten Kälber aus Schwergeburten im Beobachtungszeitraum durchgehend im Mittel um 15,5 % erniedrigte antioxidative Kapazität, gemessen über die TEAC-Konzentration im Plasma, als Kälber aus einfacher Geburt. Außerdem war der Abfall des TEAC-Wertes bei Schwergeburtskälbern ausgehend von einem TEAC-Wert von 0,36±0,14 µmol/l (Tag der Geburt) und 0,25±0,06 mmol/l (Tag 1) sehr viel deutlicher bzw. stärker ausgeprägt als bei Kälbern aus einfacher Geburt (von 0,33±0,04 mmol/l am Tag 0 auf 0,32±0,05 mmol/l am Tag 1). Die Hypoxie, welche beim Geburtsvorgang unweigerlich auftritt, war vermutlich bei Kälbern aus Schwergeburten ausgeprägter. Die Glucose-Konzentration im Blut der Schwergeburtskälber war in den ersten Lebenstagen zum Teil signifikant höher als bei Kälbern aus einfacher Geburt. Bei den weiteren gemessenen Parametern konnten keine Unterschiede in den Geburtsgruppen beobachtet werden. Sie zeigten einen für die neonatale Periode charakteristischen Verlauf, so war zum Beispiel die Gesamtbilirun-Konzentration nach der Geburt erhöht („Hyperbilirubinämie der Neugeborenen“) und auch die CK zeigte eine deutliche Aktivitätserhöhung zu diesem Zeitpunkt. Um den Einfluss abzuschätzen, den der Abbau des fetalen Hämoglobins auf den antioxidativen Status der Kälber hat, wurden die latente Eisenbindungskapazität, freies Eisen und das Gesamteisen im Serum der Kälber bestimmt. Mit der verwendeten Analysemethode konnte kein freies Eisen nachgewiesen werden. Die latente Eisenbindungskapazität verdreifachte sich vom Tag der Geburt (7,6±2,8 µmol/l) bis zum elften Lebenstag (20±4,4 µmol/l) und sank dann wieder auf das Niveau von 15,4±5,2 µmol/l (Tag 49) ab. Die geringen LEBK-Werte kurz nach der Geburt sind vermutlich auf die freien Eisenionen, die beim Abbau des fetalen Hämoglobins freiwerden, zurückzuführen. Die Konzentration des Gesamteisens im Serum zeigte erwartungsgemäß einen gegensätzlichen Verlauf, und sank nach der Geburt auf 60% des Ausgangswertes (16,4±6,7 µmol/l am tag 0) ab, um dann ab dem fünften Lebenstag kontinuierlich bis zum Ende des Untersuchungszeitraumes auf 26,5±3,2 µmol/l (Tag 79) anzusteigen. Es wurden die TEAC-Werte von kranken und gesunden Kälbern gegenüber gestellt. Dabei konnten keine Unterschiede im Niveau und im Verlauf der TEAC-Kurven nachgewiesen werden. Bei der geringen Anzahl an kranken Tieren (nur sechs Kälber) in dieser Untersuchung stellte sich die TEAC nicht als deutlicher prognostischer Faktor hinsichtlich der Morbidität heraus. Um eine endgültige Aussage darüber zu treffen, muss eine größere Tierzahl untersucht werden.