Podcasts about zellzahl

Zellzahlen reduzieren durch neue EinstreukonzepteMöchtest du weniger Euterentzündungen und eine geringere Zellzahl? Dann höre dir diese Podcastfolge an, in der ich mit Petra Philipps-Wiemann unter anderem über neue Einstreukonzepte spreche. Hier ein kurzer Überblick: Melkprozess und Fütterung Ein sauberer Melkprozess und hochwertige Fütterung, gute Silagen, sind essenziell für gesunde Euter. Vorsorge von innen Antioxidative Stoffe wie Selen und Melonenextrakt stärken die Zellgesundheit und reduzieren Mastitisrisiken. Vorsorge von außen Die richtige Einstreu ist wichtig. Wir sprechen über Häckselstroh, Kalk und mikrobielle Einstreu, die eine positive Mikroflora fördert und pathogene Keime reduziert. Fazit: Fütterung, Melkhygiene und passende Einstreukonzepte sind entscheidend, um Euterentzündungen vorzubeugen und deine Kühe gesund zu halten. Viel Erfolg im Stall! Dein Christian Völkner Links zur Eutergesundheit und Mastitisprävention:8 Sofortmaßnahmen zum senken der Zellzahl Wird Hitzestress unterschätzt? Eutergesundheit durch Zahlenkenntnis verbessern 4 Schritte für mehr Erfolg im Silomanagement Basiswissen Siliermittel Wann macht Siliermittel Sinn? _______________________ Werbung: Kontakt Dr. Petra Philipps-Wiemann (Lallemand Animal Nutrition) E-Mail: pphilipps-wiemann@lallemand.com Telefon: +49 (0) 151 40708209 Direkter Draht zum Lallemand-Team Mikrobielles Einstreuprodukt EAZYBED PRO EAZYBED PRO trägt zur Aufrechterhaltung der Einstreuqualität, zur Verbesserung der Stallumgebung und der Luftqualität bei. Außerdem verbessert es die Konsistenz von Mist und Gülle. Es kann auf alle Arten von Einstreu aufgetragen werden und kann als Einstreuprodukt für alle Tierarten verwendet werden: Wiederkäuer, Schweine, Geflügel. Nachdem es mit EAZYBED PRO zunächst in England und Irland gute Erfahrungen gab, wird es ab sofort nun auch im DACH-Raum verstärkt angeboten. Infos zu EAZYBED PRO YouTube Erfahrungsvideo (Englisch) YouTube Erfahrungsvideo Nr. 2 (Englisch) YouTube Erfahrungsvideo Nr. 3 (Englisch)

Wie ist deine Zellzahl?Jeder kennt diese Frage vom Kollegen. Doch wie können wir tiefgründiger die eigene Eutergesundheit beurteilen? Darüber spreche ich mit dem Herdenmanager Benjamin Ziegler. Er ist für 1300 Kühe verantwortlich und beschäftigt sich intensiv mit zahlreichen Fragen um die Milchviehhaltung. Über 1200 Artikel hat er seit 2013 in seinem lesenswerten Kuhblog veröffentlicht.6 Tipps […]

Wie ist deine Zellzahl?Jeder kennt diese Frage vom Kollegen. Doch wie können wir tiefgründiger die eigene Eutergesundheit beurteilen? Darüber spreche ich mit dem Herdenmanager Benjamin Ziegler. Er ist für 1300 Kühe verantwortlich und beschäftigt sich intensiv mit zahlreichen Fragen um die Milchviehhaltung. Über 1200 Artikel hat er seit 2013 in seinem lesenswerten Kuhblog veröffentlicht.6 Tipps […]

Impulse zum senken deiner Zellzahl Hier geht es um meine persönlichen Erfahrungen mit dem Senken der Zellzahl. Die Melkanlagenreinigung sollte auch Beachtung finden. Bei Roboterbetrieben gibt es hin und wieder Ärger mit der Zwischendesinfektion. Evtl. macht zur Überprüfung eine Tupferprobe aus dem Zitzenbecher Sinn. Meine 8 Maßnahmen um Senken der Zellzahl+2 mal täglich die Spalten hinter […]

Impulse zum senken deiner Zellzahl Hier geht es um meine persönlichen Erfahrungen mit dem Senken der Zellzahl. Die Melkanlagenreinigung sollte auch Beachtung finden. Bei Roboterbetrieben gibt es hin und wieder Ärger mit der Zwischendesinfektion. Evtl. macht zur Überprüfung eine Tupferprobe aus dem Zitzenbecher Sinn. Meine 8 Maßnahmen um Senken der Zellzahl+2 mal täglich die Spalten hinter […]

Vorteile von SCHRIFTLICHEn ARBEITSANWEISUNGenVerschiedene Personen erledigen die Arbeit genau gleich.Arbeit wird konstanter und hochwertiger ausgeführt.Besseres Arbeitsergebnis, zum Beispiel: geringere Zellzahl, höhere TageszunahmenDiskussionsgrundlage wird geschaffenZiel der einzelnen Arbeitsschritte wird klarVerbindlichkeit wird gefördertSchnellere und bessere Einweisung neuer MitarbeiterHinterfragen von eingefahren Verhaltensweisen wird gefördertNachteile und Hürden VON SCHRIFTLICHEN ARBEITSANWEISUNGENErstellung benötigt ZeitOftmals mangelnde Akzeptanz bei langjährigen Mitarbeitern und Familienmitgliedern […]

Vorteile von SCHRIFTLICHEn ARBEITSANWEISUNGenVerschiedene Personen erledigen die Arbeit genau gleich.Arbeit wird konstanter und hochwertiger ausgeführt.Besseres Arbeitsergebnis, zum Beispiel: geringere Zellzahl, höhere TageszunahmenDiskussionsgrundlage wird geschaffenZiel der einzelnen Arbeitsschritte wird klarVerbindlichkeit wird gefördertSchnellere und bessere Einweisung neuer MitarbeiterHinterfragen von eingefahren Verhaltensweisen wird gefördertNachteile und Hürden VON SCHRIFTLICHEN ARBEITSANWEISUNGENErstellung benötigt ZeitOftmals mangelnde Akzeptanz bei langjährigen Mitarbeitern und Familienmitgliedern […]

Endotheliale Vorläuferzellen bei Patienten mit Diabetes mellitus sind dysfunktional. Bisher fehlen jedoch wirkungsvolle Therapien, um diese Funktionsstörung zu rekonstituieren. Da Adiponectin positive Effekte auf die Endothelfunktion hat, wurden in der vorliegenden Arbeit die funktionellen Auswirkungen einer Behandlung von endothelialen koloniebildenden Zellen (endothelial colony-forming cells; ECFC) mit globulärem Adiponectin (gAcrp), der aktiven Domäne des Adiponectins, untersucht. ECFC wurden aus Peripherblut von Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 (dmECFC) isoliert und mit ECFC von jungen, gesunden Probanden (yECFC) sowie gleichaltrigen Probanden ohne Diabetes mellitus (hECFC) verglichen. Die Zellen wurden über 48 Stunden mit gAcrp behandelt und anschließend hinsichtlich Zellzahl, Zellzyklus und Migrationsfähigkeit untersucht. Zur Evaluation in vivo wurden menschliche ECFC in normoglykämische, athyme NMRI nu/nu Mäuse, sowie in Mäuse mit Streptozotocin-induzierter Hyperglykämie injiziert, die zuvor einer einseitigen Hinterlaufischämieoperation unterzogen wurden. Während dmECFC im Vergleich zu yECFC und hECFC eine funktionelle Beeinträchtigung zeigten, verbesserte gAcrp deren Proliferation und Migration signifikant. Diese Effekte waren allerdings bei hECFC ausgeprägter als bei dmECFC und sind über den Cyclooxygenase-2- Weg vermittelt. Besonders hervorzuheben ist jedoch, dass eine deutliche und anhaltende Verbesserung der in vivo-Neovaskularisation im Vergleich zu unbehandelten dmECFC beobachtet werden konnte, wenn die Tiere mit gAcrp-vorbehandelten Zellen behandelt wurden. Dieser Behandlungserfolg stellte sich sowohl unter normoglykämischen, als auch unter hyperglykämischen Bedingungen ein. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass eine Vorbehandlung von ECFC mit gAcrp deren Funktionalität in vitro und in vivo unter normoglykämischen, wie auch unter hyperglykämischen Bedingungen verbessert. Eine Zelloptimierung mittels gAcrp vor Zelltherapie könnte also ein neuartiger Ansatz sein, um der funktionellen Beeinträchtigung von ECFC bei Diabetikern zu begegnen.

Die Mastitis des Rindes ist die wirtschaftlich bedeutendste Einzeltiererkrankung in der Milchwirtschaft. Staphylococcus aureus (S. aureus) und Escherichia coli (E. coli) zählen zu den wichtigsten Mastitiserregern, die jedoch zumeist sehr unterschiedliche Krankheitsbilder hervorrufen. So verursacht E. coli hauptsächlich transiente, akute klinische Mastitiden, während S. aureus als bedeutendster Verursacher chronischer bis subklinischer Mastitiden mit persistierendem Verlauf angesehen wird. In den letzten Jahrzehnten wurde die Pathophysiologie der entzündeten Milchdrüse eingehend wissenschaftlich bearbeitet. Frühe Zeitpunkte einer intramammären Infek-tion, zu denen die Pathogene zwar bereits erkannt wurden, aber noch keine klinischen Symptomen in Erscheinung getreten sind, wurden bislang in vivo noch nicht untersucht. Zu den ersten wirtsseitigen Ereignissen nach dem Eindringen und Erkennen der Patho-gene zählen Veränderungen in der Abundanz von mRNA-Transkripten immun-relevanter Gene. Vertreter dieser differentiell exprimierten Gene gehören z.B. zu den Zytokinen, Chemokinen und antimikrobiellen Peptiden. Diese sollen es dem Wirt ermöglichen, eine adäquate Immunantwort zu initiieren, welche als entscheidend für den klinischen Verlauf der Erkrankung gilt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Tiermodell zur Simulation der ersten 3 h nach dem Eindringen der Pathogene E. coli und S. aureus in das Euter etabliert. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der Untersuchung von Expressionsänderungen ausgewählter Kandidatengene nach unterschiedlich langer Erregerexposition (1-3 h) in verschiedenen Kompartimenten der Milchdrüse. Dabei wurden die Lokalisationen Zitzenzisterne (ZZ), Drüsenzisterne (DZ) und das ventrale Euterparenchym (EU) näher untersucht. Großes Augenmerk lag auf einer strengen Standardisierung der Versuchs-tiere, um die Vergleichbarkeit der erzielten Ergebnisse sicherzustellen. Der Versuch umfasste 12 erstlaktierende Kühe der Rasse Holstein-Friesian mit makelloser Allgemein- und Eutergesundheit und einer Zellzahl < 50.000/ml Milch in allen 4 Eutervierteln. Bei den Tieren wurden 3 Euterviertel jeweils sequentiell über einen Zeitraum von 1, 2 und 3 h entweder mit 5*106 CFU E. coli1303 (n = 6) oder S. aureus1027 (n = 6) intrazisternal inokuliert. Ein Kontrollviertel blieb unbehandelt und diente der Ermittlung von Basisexpressionswerten. Mit Hilfe der unterschiedlich lange inokulierten Viertel konnte ein zeitlicher Verlauf der Expressionsänderungen ausgewählter Kandidatengene extrapoliert werden. Wie erwartet traten innerhalb des dreistündigen Versuchszeitraumes keinerlei klinische Effekte bei den Versuchstieren auf. Die innere Körpertemperatur, der Leukozytengehalt im Blut, der SCC und verschiedene Milchinhaltsstoffe erfuhren keine Veränderungen, die auf die Pathogen-Exposition zurückzuführen waren. Durch wiederholte Unter-suchung von Milchproben im Versuchsverlauf wurde die bakterielle Vermehrung analysiert. Hierbei konnte eine Vervielfachung von E. coli um durchschnittlich das 30-fache festgestellt werden, wohingegen sich S. aureus innerhalb der ersten 3 h p. inoc. vergleichsweise schwach vermehrte (durchschnittlich 1,8-fach). Die beiden im Tiermodell verwendeten Bakterienstämme wurden parallel in vitro in Milch und in Nährmedium kultiviert, um deren Wachstum und Adaptationsfähigeit zu untersuchen. E. coli erreichte nach 14-stündiger Inkubation in Milch ein Maximum von 1,2*109 ± 2,5*108 CFU/ml (MW ± SD), während S. aureus mit 5,3*108 ± 8,9*108 CFU/ml (MW ± SD) eine deutlich schwächere und heterogenere Vermehrung zeigte. Im Anschluss an diese Vorinkubation in Vollmilch wurde untersucht, ob sich die Pathogene an das spezifische Wachstumsmedium Milch anpassen konnten. Nach Umsetzen in frische Vollmilch zeigten die Pathogene jedoch kein verbessertes und beschleunigtes Wachstum im Vergleich zu in standardisiertem Medium vorkultivierten Bakterien. Um die Vergleichbarkeit mit früheren Experimenten sicherzustellen, wurden E. coli und S. aureus deshalb mit Nährmedium für die in vivo-Versuche präpariert. Drei Stunden nach Inokulation des ersten Euterviertels wurden die Tiere getötet und Gewebeproben innerhalb von 20 min aus den drei zu untersuchenden Lokalisationen (ZZ, DZ, EU) der einzelnen Euterviertel gewonnen. Die Proben wurden unmittelbar nach Entnahme in Stickstoff schockgefroren und bis zur Aufarbeitung bei -80°C tiefgefroren. Im Rahmen weiterer Untersuchungen fand dann die mRNA-Extraktion sowie die Analyse der Transkript-Abundanzen entzündungsrelevanter Kandidatengene (IL6, TNF, CXCL8, CCL20, S100A9, LAP, LCN2, MX2 und CYP1A1) mittels qRT-PCR statt. Die Auswahl geeigneter Gene erfolgte sowohl anhand eines orientierenden Vorversuchs in vivo als auch anhand bekannter, in vergleichbaren in vitro-Experimenten regulierten Genen der Milchdrüsenepithelzelle. Es konnte gezeigt werden, dass die Expressionsänderungen nach Kontakt mit E. coli deutlich stärker und homogener ausfielen als nach Kontakt mit S. aureus. Bereits nach 1-stündiger Erregerexposition konnten signifikante Steigerungen der mRNA-Expression einiger Gene verzeichnet werden. Dies galt vor allem für die Chemokine CCL20 und CXCL8 sowohl nach Exposition mit E. coli, als auch mit S. aureus. Für die Zytokine IL6 und TNF konnte eine rasche mRNA-Expressionssteigerung nach 1-stündiger intramammärer Inokulation von E. coli nachgewiesen werden, während eine Regulation im Euter mit S. aureus inokulierter Tiere erst nach 2 h und vergleichsweise schwächer eintrat. Die antibakteriell wirkenden Faktoren S100A9 und LAP waren den Chemo-kinen und Zytokinen zeitlich nachgeschaltet, wurden aber nur nach Exposition mit E. coli deutlich hochreguliert. Im Gegensatz zu in vitro-Untersuchungen mit Milch-drüsenepithelzellen konnte für die Gene LCN2, MX2 und CYP1A1 keine nennenswerte Regulation nach Inokulation mit E. coli und S. aureus festgestellt werden. Des Weiteren fiel auf, dass die untersuchten Kandidatengene invariant stärker in ZZ und DZ heraufreguliert wurden, als im EU. Meist ähnelten sich ZZ und DZ in Stärke und Verlauf der Expressionsänderung. Im ventralen Euterparenchym dagegen konnte nach Inokulation von E. coli nur für die Gene IL6, TNF, CXCL8 und S100A9 eine vergleichsweise schwache, aber statistisch signifikante Steigerung der mRNA-Expression aufgezeigt werden. Nach Inokulation mit S. aureus konnte in dieser Lokalisation keine Hochregulation der untersuchten Kandidatengene festgestellt werden. Das in dieser Arbeit etablierte Tiermodell zeigt erstmalig in vivo die frühe patho-genspezifische und kompartimentabhängige Regulation immunrelevanter Gene im Eutergewebe der Milchkuh auf. Es bietet damit eine gute Basis für holistische Ansätze zur Untersuchung sehr früher Ereignisse bei der Wirt-Pathogen-Interaktion. Mittelfristig soll hiermit aufgeklärt werden, welche wirts- und pathogenseitigen Mechanismen zur Entstehung akuter und chronischer Mastitiden führen und welche Faktoren persistente Infektionen der Milchdrüse fördern oder verhindern. Detaillierte Kenntnisse über solche frühen Ereignisse ebnen den Weg, Ansätze für eine verbesserte Mastitis-Diagnostik, -Prophylaxe und -Therapie bei der bovinen Mastitis zu finden.

Das Ovine Herpesvirus-2 (OvHV-2) ist der Erreger des Schaf-assoziierten Bösartigen Katarrhalfiebers (SA-BKF), einer meist tödlich verlaufenden, lymphoproliferativen Erkrankung, die weltweit bei Rindern und anderen Ungulaten vorkommt. Die meisten der in Bayern beobachteten Fälle von SA-BKF bei Rindern sind auf eine gemeinsame Haltung mit Schafen zurückzuführen, die das Virusreservoir des OvHV-2 darstellen. Wie stark die Virusinfektion in bayerischen Schafherden verbreitet ist, konnte bisher nur vermutet werden. Für Rinder fehlten fundierte Daten über die Häufigkeit und Bedeutung möglicher subklinischer Infektionen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden in 20 bayerischen Mischbetrieben die jeweiligen Prävalenzen von OvHV-2-Infektionen im Schaf- und Rinderbestand mittels eines kompetitiven ELISA und einer seminested PCR ermittelt und umfassende anamnestische Daten zu den Betrieben erhoben. Es wurden zwei Studiengruppen zu je zehn Betrieben mit und entsprechend ohne klinische, virologisch bestätigte BKF-Fälle bei Rindern zwischen Januar 2007 und Dezember 2009 gebildet. Alle untersuchten Schafherden waren zu einem großen Anteil OvHV-2-infiziert. In Betrieben der Gruppe 1, in denen klinische Fälle von BKF bei Rindern auftraten, lag die mediane Seroprävalenz BKF-Virus-spezifischer Antikörper der einzelnen Schafherden bei 100 % und die Prävalenz der mittels Genomnachweis festgestellten OvHV-2-Infektionen betrug 92 %. In den Schafherden der Gruppe 2 wurden dagegen nur eine Seroprävalenz von 73 % und eine OvHV-2-Genom-Prävalenz von 58 % festgestellt. Ebenso ergaben die Untersuchungen der Rinder einen klaren Unterschied zwischen den beiden Studiengruppen. In Betrieben der Gruppe 1 lagen die Seroprävalenzen bei 24 % und ausschließlich in Betrieben dieser Gruppe war bei 13 Rindern OvHV-2-DNA im Blut nachweisbar. Die Rinderbestände der Gruppe 2 waren nur zu 16 % seropositiv für BKF-Erreger-spezifische Antikörper und das Blut keines der Tiere reagierte in der PCR. Dass vor allem in den untersuchten Mischbetrieben, in denen ein besonders enger und auch direkter Kontakt zwischen Schafen und Rindern bestand, sowohl die Seroprävalenzen bei den Rindern, als auch die Anzahl der Rinder mit nachweisbarer OvHV-2-DNA im Blut relativ hoch waren, lässt auf einen ursächlichen Zusammenhang schließen. Außerdem traten in diesen Mischbetrieben, die zudem sehr hohe OvHV-2-Prävalenzen in den Schafherden hatten, auch subklinische OvHV-2-Infektionen bei elf Rindern auf. Diese Tiere zeigten bei wiederholter Untersuchung auch bis zu eineinhalb Jahren nach initialer Diagnose keine mit BKF assoziierbaren klinischen Symptome. Der auf die Zellzahl normierte Gehalt an OvHV-2-Genomkopien in den Blutproben dieser Rinder, wie interessanterweise auch der Schafe, lag in einem Bereich von 1,7 x 10-4 bis 1,7 x 10-1 OvHV-2-Genomkopien. In Blutproben von Rindern mit klinischem BKF dagegen lag der relative OvHV-2-Genomgehalt deutlich höher. In den Organproben eines akut an BKF erkrankten Rindes schließlich wurde der höchste relative OvHV-2-Genomgehalt in den Lymphknoten und der Milz nachgewiesen. Der relative OvHV-2-Genomgehalt von in vitro kultivierten, mit Con A stimulierbaren Lymphozyten eines subklinisch infizierten Rindes stieg im Laufe von zehn Wochen deutlich an, fiel jedoch nach einem Peak bei 8,4 x 102 wieder ab. Durch die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen liegen erstmals Prävalenzdaten zu OvHV-2-Infektionen in selektierten bayerischen Rinder- und Schafherden vor. Die Ergebnisse zeigen, dass die meisten untersuchten Schafe tatsächlich mit OvHV-2 infiziert sind und dass subklinische OvHV-2-Infektionen des Rindes in Bayern durchaus vorkommen. Da über diese Form der Infektion bei Rindern noch wenig bekannt ist und generell das Vorkommen der OvHV-2-Infektionen in Bayern unterschätzt wird, besteht ein weiterer Forschungs- und Aufklärungsbedarf.

Über die Hälfte aller malignen Pleuraergüsse sind durch solide Tumore des Mamma- und Bronchialkarzinoms bedingt und stellen eine Fernmetastasierung dar. Trotz therapeutischer Maßnahmen wie der Pleurodese mit Talkum ist die Prognose der Patienten schlecht und ihre mittlere Überlebenszeit beträgt nur wenige Monate. Deswegen sind innovative und effiziente Therapiestrategien für die Therapie der Pleurakarzinose dringend notwendig. In dieser Arbeit wurden maligne Pleuraergüsse (MPE) von Mamma- und Bronchialkarzinompatienten auf zellulärer und molekularer Ebene charakterisiert. Die zelluläre Zusammensetzung der malignen Pleuraergüsse und die Expression prognose-, therapie- und chemoresistenzassoziierter Antigene wurden mittels immunhistochemischer Methoden nachgewiesen. Die Charakterisierung der Ergüsse zeigte eine patienten- und tumorbedingte zelluläre und molekulare Heterogenität. Dabei unterschieden sich die malignen Pleuraergüsse bezüglich der Ergussmenge, der aus den Ergüssen isolierten Zellzahl, ihrer zellulären Zusammensetzung, der Beschaffenheit der Pleurakarzinomzellen (Einzelzellen, Aggregate) und ihrer Antigenexpression. Die Analyse des Hormonrezeptorstatus ergab einen signifikanten Verlust des Östrogen- (p=0,002) und Progesteronrezeptors (p=0,0005) auf den Pleurakarzinomzellen im Vergleich zum korrespondierenden Primärtumor. Therapierelevante Antigene aber wie z.B. das epitheliale Antigen EpCAM, das Glykoprotein MUC-1 und der Wachstumsfaktorrezeptor EGF-R waren auf mehr als 70 % der MPE beim Mamma- und Bronchialkarzinom vertreten. In dieser Arbeit wurde daraufhin in einer ex vivo Studie die Wirksamkeit des bispezifischen Antikörpers MT110 gegen das Antigen EpCAM und den T-Zellrezeptor CD3 als Therapiestrategie für die Behandlung maligner Pleuraergüsse gestestet. Der Anteil der antikörpervermittelnden spezifischen Lyse der EpCAM-positiven Pleurakarzinomzellen wurde mit Hilfe der Durchflußzytometrie (FACS) bestimmt. Die MT110 abhängige Aktivierung der CD4- und CD8-positiven T-Zellen wurde über die Antigene CD25, Granzym B und die Ausschüttung immunmodulierender Zytokine nachgewiesen (FACS). Die ex vivo Therapie der MPE beim Mammakarzinom ergab eine dosisabhängige signifikante spezifische Lyse der Targetzellen nach 48 h und 72 h mit 10 ng/ml und 1000 ng/ml MT110 (48 h, p = 0,03; 72 h, p = 0,016). Bei einer Behandlungsdauer von 72 h erzielte MT110 in einer Konzentration von 1000 ng/ml eine spezifische Lyse der EpCAM-positiven Zellen von 57 % ± 29.5 % (MW ± stabwn). Die ex vivo Therapie der MPE beim Bronchialkarzinom führte zu einer durchschnittlichen spezifischen Lyse von 30 ± 38 %, die nicht signifikant war (72h, 1000 ng/ml). Der späte Aktivierungsmarker CD25 war nach 48h und 72h mit 1000 ng/ml MT110 auf den CD4- und CD8-positiven Pleuraergusszellen der Mammakarzinompatienten (p=0,03; p=0,016) und Bronchialkarzinompatienten (nicht signifikant) verstärkt exprimiert. Der erhöhte Nachweis von TNF-α (p = 0,016) und IFN-γ (p = 0,03) in den Mediumüberständen der MPE beim Mammakarzinom deutete auf eine TH-1 vermittelte Immunantwort hin. Die ex vivo Therapie der MPE mit MT110 zeigte, dass das epitheliale Antigen EpCAM ein geeignetes Zielantigen für die molekulare Therapie der Pleurakarzinose darstellt. Der bispezifische Antikörper MT110 bewirkte eine zielgerichtete spezifische Lyse der Pleurakarzinomzellen durch die Stimulation der autologen Immunzellen im malignen Erguss. Mögliche Einflüsse auf die Höhe der antikörperspezifischen Lyse sind das Vorhandensein von Aggregaten im Erguss, das Verhältnis der Effektor- und Targetzellen, sowie die Stimulierbarkeit der T-Lymphozyten. Die Wirkungsweise des Antikörpers MT110 muss in Zukunft für ein größeres Patientenkollektiv getestet werden. Der Antikörper befindet sich seit April 2008 in einer klinischen Phase I und wird bei Patienten mit EpCAM-positiven, lokal fortgeschrittenen, rezidivierten oder metastasierten Karzinomen auf Verträglichkeit und Antitumoraktivität hin untersucht. Zukünftige klinische Studien sind nötig, um die Wirksamkeit von MT110 bei Patientinnen mit MPE beim Mamma- und Bronchialkarzinom zu bestätigen.

Zellkulturen humaner mesenchymaler Stammzellen (hMSC) enthalten überwiegend drei Subpopulationen: spindelige fibroblastenähnliche Zellen, große abflachte Zellen und kleine hoch proliferative Zellen, die sogenannten rapidly self-renewing cells (RS-Zellen). Ziel dieser Studie war zunächst die Isolation dieser RS-Zellen auf Einzelzellniveau und ihre anschließende klonale Expansion auf eine für Folgeexperimente hohe Zellzahl. Das Hauptziel war das Stammzellkriterium der Plastizität für eine RS-Zelle durch Differenzierung in die adipogene, osteogene und chondrogene Richtung ausgehend von einer Zelle nachzuweisen. HMSCs der Fa. Cambrex (USA) wurden entsprechend den Herstellerangaben kultiviert. Einzelne Zellen wurden mittels single cell picking isoliert und klonal expandiert sowie anschließend entweder nach Standardprotokollen adipogen, osteogen und chondrogen differenziert, oder als Kontrolle unstimuliert kultiviert. Die histologische Auswertung der Differenzierung erfolgte mit Oil Red-O- (Fettzellen), von Kossa- (Knochenzellen) und Toluidin Blau- (Knorpelzellen) Färbung. Für die chondrogene Differenzierung wurde zudem eine spezifische Immunfluoreszenzfärbung gegen Kollagen Typ-II durchgeführt. Nach Optimierung des Isolationsverfahrens mittels Einzelzellpickens konnte ausgehend von einer einzelnen Zelle die Zellzahl innerhalb von 5 Wochen auf ca. 1 Mio. Zellen expandiert werden. Die adiopogene, osteogene und chondrogene Differenzierung konnte bei den stimulierten RS-Zellen durch die oben beschriebenen histologisch Färbemethoden nachgewiesen werden. Die unstimulierten Kontrollen veränderten sich nicht. Die Versuche wurden stets mit einer heterogenen Kontrollgruppe durchgeführt. In dieser Studie ist es gelungen, ausgehend von einer einzelnen RS-Zelle, die Differenzierung in drei verschiedene Richtungen nachzuweisen. Somit konnten für die RS-Zellen erstmals die Stammzellkriterien einer hohen Replikationsrate sowie die Plastizität durch Differenzierung in drei mesenchymale Gewebetypen nachgewiesen werden. Zudem konnten für die Klassifizierung der RS-Zellen in Bezug auf Morphologie und Wachstumskinetik wichtige Erkenntnisse erbracht werden. Aufgrund ihrer Vermehrungsfähigkeit in vitro sind RS-Zellen für das tissue engineering besonders von Bedeutung. Jedoch bedarf es weiterer Studien, um das Verhalten der RS-Zellen als Subpopulation der humanen mesenchymalen Stammzellen besser zu verstehen.

Erufosin (Erucylphosphohomocholin, ErPC3) ist ein neuer Wirkstoff aus der Substanzklasse der Alkylphosphocholine, deren Angriffspunkt nicht die DNA, sondern die Zellmembran ist. Die Alkylphosphocholine lagern sich dort ein, beeinflussen die Lipidzusammensetzung, den Lipidmetabolismus und agieren durch Beeinflussung von intrazellulären Signalwegen unter anderem als Apoptoseinduktoren. Seit Januar 2004 wird mit Erufosin eine Phase I Studie durchgeführt (Dr. med. Lars Lindner, Medizinische Klinik und Poliklinik III, Klinikum Großhadern, LMU München, unpubliziert). Nach Abschluss der Studie wird sich für die folgenden Phase II Studien die Frage nach möglichen Kombinationsmöglichkeiten mit klassischer Chemotherapie oder auch Strahlentherapie stellen. Aufgrund der fehlenden myelosuppressiven Aktivität und der bislang guten Verträglichkeit (fehlende gastrointestinale Toxizität) eignet sich Erufosin insbesondere als Kombinationspartner für weitere toxische Therapieprinzipien wie z.B. Strahlentherapie. Für verschiedene andere, zum Teil bereits klinisch eingesetzte Alkylphosphocholine (Miltefosin®, Perifosin®) konnte in vitro gezeigt werden, dass sie die strahleninduzierte Apoptose verstärken und das klonogene Gesamtüberleben reduzieren, beides zum Teil sogar synergistisch. Eine Phase I Studie zum Einsatz von Strahlentherapie und Perifosin® wurde in den Niederlanden durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen eine gute Verträglichkeit der Kombinationsbehandlung (Vink, Schellens et al. 2006). In dieser Arbeit wurde anhand von Zellkulturexperimenten an 14 humanen Zelllinien von für Strahlentherapie in Frage kommenden Tumorentitäten die Kombinationswirkung von Erufosin und Strahlentherapie untersucht. Um die Bestimmung des klonogenen Überlebens zu simulieren wurde das WST1-Zellproliferationsassay verwendet. Die Tumorzellen wurden in einer 96-well-Platte ausgesät, mit Erufosin und Bestrahlung behandelt und die Zellzahl nach 5-8 Tagen Inkubation mit WST1-Reagenz gemessen. Dabei handelt es sich um eine Substanz, die von lebenden Zellen verstoffwechselt wird und der Metabolit photometrisch mit dem ELISA-Reader bestimmt werden kann. Zusätzlich wurde bei 6 Zelllinien die Auswirkung der Kombinationsbehandlung auf die frühe Apoptoseinduktion untersucht. Hierzu wurden die Zellen ausgesät, behandelt und nach 48h mit Propidiumiodid und Hoechst 33342 angefärbt. Die Auswertung erfolgte durch Auszählung der apoptotischen Zellen am Fluoreszenzmikroskop. Zur Quantifizierung der Kombinationseffekte wurde die isobolographische Analyse eingesetzt. Alle untersuchten Zelllinien zeigten in unterschiedlicher Empfindlichkeit ein Ansprechen auf Bestrahlung und Erufosin. Die Strahlenwirkung konnte durch Zugabe von Erufosin verstärkt werden, so dass das mehr Tumorzellen abstarben bzw. die frühe Apoptoseinduktion zunahm. In der isobolographischen Analyse ergaben sich subadditive bis additive Effekt. Besonders empfindlich für die Kombinationsbehandlung zeigten sich mit additiven Effekten A-549 (Bronchial-Ca), MCF-7 (Mamma-Ca), SK-LMS1 (Leiomyosarkom), NCI-H460 (Bronchial-Ca), DU-145 (Prostata-Ca), RD-ES (Ewing-Sarkom), KB (Zervix-Ca), FADU (Pharynx-Ca). Angesichts der Verstärkung des Strahleneffekts im Bezug auf Gesamtüberleben, der frühen Apoptoseinduktion bei Tumorzellen und dem bisher viel versprechenden Einsatz in der Klinik sollte die Kombination aus Erufosin und Strahlentherapie experimentell und klinisch weiter evaluiert werden.

Das Humane-Herpesvirus-8 (HHV-8) gehört zu den Viren, die an der Entstehung von humanen Tumoren beteiligt sind. Die zugrunde liegenden onkogenen molekularen Mechanismen sind weitgehend unbekannt. Mit Hilfe der Arraytransfektion soll eine HHV-8-Expressionsbank auf die Induktion von mit HHV-8 assoziiert bekannten Transkriptionsfaktoren untersucht werden. Dabei wurde ein modulares Reportersystem entwickelt, das die Transkriptionsaktivierung von AP-1, NF?B und p53 in der Arraytransfektion erfassen kann. Durch das Reportersystem konnte mit Hilfe der Arraytransfektion die HHV-8-Thymidinkinase als den Transkriptionsfaktor p53 induzierend ermittelt werden. Die lytisch assoziierte HHV-8-Thymidinkinase konnte in zwei funktionell getrennte Domänen unterteilt werden. Einerseits in die bekannte C-terminale Domäne mit der biochemischen Kinasefunktion und andererseits in eine neu beschriebene N-terminale Domäne. Diese ca. 200 Aminosäuren lange N-terminale Proteindomäne war allein dafür verantwortlich, dass das endogene p53-Proteinlevel erhöht, p53 als Transkriptionsfaktor induziert und p53 an Serin-392 phosphoryliert wurde. Durch das anti-apoptotische HHV-8-Protein "latency-associated nuclear antigen" (LANA) 2 ließ sich die Transkriptionsaktivierung von p53 durch die HHV-8-Thymidinkinase inhibieren, aber nicht vollständig aufheben. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die HHV-8-Thymidinkinase-Wirkung durch ein anderes HHV-8-Gen auf molekularer Ebene reguliert wird. Darüber hinaus war die N-terminale Domäne für die Veränderung der Zellmorphologie zu Zellinseln, Verminderung der Zellzahl und wahrscheinlich für die Depolarisation des mitochondrialen Potentials verantwortlich. Zusätzlich konnte in lytisch induzierten BCBL-1-Zellen gezeigt werden, dass das Transkriptionsverhalten der HHV-8-Thymidinkinase durch das viral-replikationsinhibierende Ganciclovir, in Abhängigkeit von der Inkubationsdauer, wahrscheinlich wenig oder gar nicht beeinflusst wird. Es ist daher zu vermuten, dass die HHV-8-Thymidinkinase das durch Ganciclovir nicht transkriptionsinhibierbare HHV-8-Gen ist, das durch die Umgehung viraler und zellulärer anti-apoptotischer molekularer Mechanismen den Zelltod in lytisch induzierten BCBL-1-Zellen auslösen kann. Diese Einflüsse einer Thymidinkinase sind für die humanen Gammaherpesviren einmalig und konnte für das homologe Gen des Epstein-Barr-Virus nicht beobachtet werden. Durch wahrscheinlich unterschiedliche subzelluläre Lokalisierungen wurde die Divergenz in der Funktion zusätzlich aufgezeigt. Die ermittelten Erkenntnisse dieser Arbeit können zur Entwicklung einer anti-viralen Therapie beitragen, die die lytische Vermehrung von HHV-8 begrenzt und somit die Entstehung von HHV-8 abhängigen Tumoren, wie das Kaposi-Sarkom, verhindern könnte. Zusätzlich gibt der Einfluss der HHV-8tk auf die Wirtszelle einen Einblick in die Interaktion des Virus mit dem Wirt und erlaubt wichtige Rückschlüsse auf das Zusammenspiel zellulärer und viraler molekularer Mechanismen für die Grundlagenforschung.

Die Wiederherstellung der uneingeschränkten Funktionsfähigkeit und der vollen mechanischen Belastbarkeit der Knochen und Gelenke steht nach einer Fraktur im Vordergrund. Ausgehend von den Bedürfnissen der Chirurgie nach einem bioresorbierbaren Klebstoff zur Therapie kleinerer, unbelasteter Bruchfragmente und gelenknaher Trümmerfrakturen wurde ein Zweikomponenten-Kleber auf Polysaccharidbasis (Chitosan und ox. Stärke bzw. ox. Dextran) entwickelt. Der Kleber kopiert die Klebewirkung von Muscheladhäsiven und reduziert sich dabei auf den Reaktionsmechansimus der Schiff´schen Basenbindung. Es ist gelungen, ein geeignetes in vitro Testsystem zu etablieren, mit dem Biokompatibilitätsstudien von Hartgewebeklebern rasch und in hohem Durchsatz durchgeführt werden können. In dieser Arbeit wurden drei verschiedene Klebervarianten und deren Einzelkomponenten in verschiedenen Versuchsansätzen gemäß ISO Norm 10993-5 im direkten bzw. indirekten Kontakt mit Zellen auf ihre Biokompatibilität getestet. Die Auswertung erfolgte mit geeigneten Assays, die neben der Zellzahl, die Zellaktivität (WST-I/Roche) und die Zellmembranpermeabilität (TOX- 7/Sigma) bestimmten. Versuchsansatz C mit indirektem Kleberkontakt wurde fluoreszenmikroskopisch ausgewertet. Unter den etablierten Versuchsbedingungen zeigte sich ein proliferationshemmender bzw. letaler Einfluss der Kleber auf die Zellen. Durch Modifikation der Versuchsbedingungen können nun weitere, neu entwickelte Kleberproben zunächst in vitro auf ihre biomechanische Klebewirkung und auf ihre Biokompatibilität gescreent werden, um geeignete Kombinationen für in vivo Untersuchungen auswählen zu können.

Einleitung und Ziel der Arbeit: Immunchemotherapie-Protokolle mit 5-Fluorouracil (5-FU) in Kombination mit Interleukin-2 (IL-2) und Interferon-alpha2a (IFN-alpha) zeigten eine verbesserte Ansprechrate bei Patienten mit metastasiertem Nierenzellkarzinom (NZK). Die Rolle des 5-FU im Rahmen eines synergistischen bzw. additiven Effektes ist bislang nicht geklärt. Die vorliegende Arbeit hinterfragt, ob die Gabe von 5-FU im Zusammenhang einer Immuntherapie aus immunologischer Sicht gerechtfertigt ist. Hierzu wurden die Effekte des 5-FU auf die Lymphozytenfunktion in vitro und ex vivo während der Immunchemotherapie analysiert. Methoden: Periphere Blutmononukleäre Zellen (PBMC) wurden aus dem Blut gesunder Spender isoliert und für 5 Tage mit verschiedenen NZK-Linien in Mixed lymphocyte tumor cell cultures (MLTC) koinkubiert. IL-2, IFN-alpha, 5-FU wurden allein oder in Kombination dazugegeben. Die Lymphozyten wurden im Hinblick auf Proliferation, Zytotoxizität mittels colorimetrischer Verfahren und bezüglich ihrer Aktivität in der Immunfluoreszenz analysiert. Zusätzlich entwickelten wir eine Langzeit-Kultur mit PBMC in Kokultur mit NZK-Linien und den Pharmaka nach dem Hannoveraner Protokoll (IL-2, IFN-alpha, 5-FU). Der Lymphozyten-Phänotyp und ihre Funktion wurden bei 5 Patienten mit metastasiertem NZK, die die Immunchemotherapie nach dem Hannoveraner Protokoll und bei 6 weiteren Patienten in modifizierter Form erhielten, analysiert. Ergebnisse: Die Lymphozyten-Proliferation in der MLTC war um mehr als das doppelte gesteigert nach der Gabe von IL-2 und/oder IFN-alpha. 5-FU inhibierte die Proliferation vollständig allein und in der Kombination mit IL-2 und/oder IFN-alpha. Die Zytotoxizität der aktivierten Lymphozyten war in ähnlicher Weise vermindert. Die Langzeitkultur (MLTC mit PBMC und NZK-Linien, IL-2, IFN-alpha und 5-FU) führte zu einer kontinuierlichen Lymphozyten-Proliferation und ergab einen deutlichen Anstieg der Zellzahl. Die Proliferation und die Vitalität waren nach Gabe von 5-FU vollständig aufgehoben. Nach 14-tägiger Kultur mit NZK-Linien IL-2 und IFN-alpha zeigten die aktivierten Lymphozyten eine allospezifische Zytotoxizität. Die Gabe von 5-FU führte zu einem starken Absinken der zytotoxischen Aktivität der stimulierten Zellen. Analog durchgeführte ex vivo – Analysen der Lymphozyten-Funktion aus dem Vollblut von 5 Patienten mit metastasiertem NZK, die die Immunchemotherapie erhielten, zeigten ähnliche Ergebnisse. Die Zytotoxische Aktivität der stimulierten Lymphozyten der behandelten Patienten gegen NZK-Linien stieg nach der Zytokinbehandlung erst an von 35.5% auf 62.2% allospezifische Lyse (E:T ratio 40:1)und fiel nach der Gabe von 5-FU auf weniger als 30% ab. Analog zeigten die Untersuchungen der 6 weiteren Patienten, die zuerst die Kombination aus 5-FU und IFN-alpha und anschließend IL-2 und IFN-alpha erhielten, zunächst einen Abfall der zytotoxischen Aktivität der NK-Zellen. Die Gabe von IL-2 und IFN-alpha wiederum führte zu einem Anstieg der aktivierten Lymphozyten sowie zu vermehrter zytotoxischer Aktivität der NK-Zellen. Schlussfolgerung: 5-FU führt inhibiert die Proliferation und die Zytotoxizität von aktivierten Lymphozyten auch in Kombination mit Zytokinen in vitro. Die ex vivo – Analysen der behandelten Patienten zeigen den gleichen Effekt. Ob eine Änderung der sequentiellen Applikation der einzelnen Pharmaka eine klinische Konsequenz hat, sollte in einer klinischen Studie überprüft werden.

In der vorliegenden Arbeit sollte die Auswirkung unterschiedlicher Strahlendosen auf verschiedene Kultivierungsformen der Bronchialschleimhaut und eine Lungenkarzinomzelllinie untersucht werden. Untersuchungen zur Wirkung ionisierender Strahlen auf normales Bronchialepithel sind eher selten, obwohl die Affektion von tumorfreiem umgebendem Gewebe eine wichtige Rolle bezüglich der Nebenwirkungen einer Radiotherapie spielt. Gerade im palliativen Bereich, in dem die endoluminale Bestrahlung von Bronchus-Stenosen einen wichtigen Faktor für die Verbesserung der Lebensqualität darstellt, ist durch den engen Kontakt der Strahlenquelle zum gesunden Bronchialepithel eine Strahlenauswirkung gegeben. Die bisherige Datenlage legt eine relativ hohe Strahlentoleranz des Bronchialepithels nahe. Ob sich diese Ergebnisse bestätigen lassen, sollte anhand verschiedener Bronchial-Epithel-Kultivierungsformen untersucht werden. Primäres Ziel der Untersuchung war die Frage, ob die Art der Kultivierung einen Einfluss auf die Effektivität ionisierender Strahlen hat und ob Tumorzellen eine andere Reaktion zeigen. Die verwandten Modelle waren: - BEAS-2B Zelllinien - Primärkulturen aus Patientenmaterial - dreidimensionale Organkulturen - EPLC-32M1 Tumorzelllinien Als „handelsübliche“ Bronchialepithel-Zelllinie zur Monolayer-Kultivierung wurden die BEAS-2B-Zellen verwendet, hier handelt es sich um immortalisierte, humane bronchoepitheliale Zelllinie, die mit einem Adenovirus 12-SV40 Virus-Hybrid transfiziert war. Zwar sind viele Eigenschaften der normalen Bronchialschleimhaut in diesem Modell vorhanden, aber auch genetische Abweichungen wie Veränderungen des Chromosomensatzes sind beschrieben. Mit zunehmender Passagezahl können die Zellen auch eine kanzerogene Wirkung zeigen. Zum direkten Vergleich wurden Primärkulturen aus Patientenmaterial gewonnen, welche als Monolayer kultiviert wurden. Problematisch war hier die schwierige Kultivierbarkeit. Die dreidimensionalen Organkulturen stellen vom Aufbau her eine in vivo-nahe Kulturform dar. Zentrum der Organkultur ist ein bindegewebiger Kern, welcher von einem respiratorischen Epithel umgeben ist. Morphologisch ist das kultivierte Epithel nicht von dem in vivo zu unterscheiden. Als Tumormodell wurde eine EPLC-32M1 Zelllinie verwandt, die wie die BEAS-2B Linie und die Primärkulturen als Monolayer wachsen. Hier handelt es sich um eine squamöse Karzinom Zelllinie, deren Ursprungsgewebe ein Plattenepithelkarzinom der Lunge war. Die Ähnlichkeit zum Primärtumor ist nur noch gering ausgeprägt. Bekannterweise gehört das Plattenepithelkarzinom der Lunge zu den nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinomen, welche im Vergleich zu Kleinzellern nur eine geringe Strahlensensitivität aufweisen. Als Parameter für die Zellschädigung wurde die Lactatdehydrogenase verwandt, ein zytoplasmatisches Enzym, welches bei Zellmembranläsionen freigesetzt wird. Mit der LDH steht ein klinisch häufig eingesetzter, etablierter Parameter zu Detektion von Zellschäden zur Verfügung. Hier konnte eine Bestimmung im Kulturmedium erfolgen, wodurch Verlaufsbeobachtungen ohne Beeinflussung der Kulturen möglich waren. Ferner wurde die Zellzahlen nach Bestrahlung ermittelt, um eine Aussage über das Zellüberleben machen zu können. Zusammenfassung der Ergebnisse: - Die Organkulturen und Primärkulturen zeigten nach einer Latenz von 48 Stunden nach der Bestrahlung eine gesteigerte LDH-Aktivität, die hier gleichzeitig ihr Maximum erreichte. - Bei der BEAS-2B Linie kam es innerhalb der ersten 24 Stunden zu einem deutlichen LDH-Anstieg. - Tumorzellen zeigten ein gänzlich anderes Verlaufsmuster bezüglich der LDH. Hier kam es nach 3 Tagen zu einem kontinuierlichen Anstieg. - Die Zellzahlen im Organkulturmodell wiesen 4 Tage nach Bestrahlung keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchsgruppen auf. - Bei den Primärkulturen und den BEAS-2B Zellen fand sich in den bestrahlten Gruppen eine signifikant, nicht dosisabhängig erniedrigte Zellzahl. - Im Tumorzell-Modell war dosisabhängig eine Zellzahlminderung in den bestrahlten Gruppen zu beobachten. Schlussfolgerungen: Sowohl vom LDH-Verhalten, als auch von den Ergebnissen der Zellzahlbestimmung zeigten sich die dreidimensionalen Organkulturen wenig anfällig für die Wirkung ionisierender Strahlen. Nachdem dieses Modell die in vivo-Situation gut wiederspiegelt, unterstützen die Ergebnisse die Daten, welche eine hohe Strahlentoleranz von Bronchialepithel nahe legen. Von den übrigen Kultivierungsformen scheinen die aus Patientenmaterial gewonnenen Primärkulturen die höchste Strahlenresistenz aufzuweisen, wahrscheinlich sind hierfür Zelleigenschaften verantwortlich, die in den gentechnisch veränderten Zelllinien nicht mehr in der Art und Weise ausgeprägt sind wie in vivo. So nehmen viele intrazelluläre Faktoren wie Zytokine, Wachstumsfaktoren, Proteinkinasen oder auch Onkogene Einfluss auf die Strahlensensibilität einer Zelle. Entscheidend scheint besonders der p53- Status zu sein. Am strahlensensitivsten zeigten sich die BEAS-2B und die EPLC-32M1 Linien. Das hängt womöglich mit der Veränderung des genetischen Materials durch die Immortalisationsprozesse und die im Vergleich höhere Proliferationsrate zusammen. Möglich ist auch eine erhöhte Strahlensensibilität aufgrund des im Vergleich zu den Organkulturen schwächer ausgeprägten Zell-Zell-Kontaktes, der fehlenden dreidimensionalen Struktur und dem geringeren Anteil differenzierter Zellen. Nicht außer Acht lassen darf man individuelle Einflüsse, welche womöglich in den von Patientenmaterial stammenden Kulturen eine Rolle spielen. Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass der dreidimensionale Aufbau und die hierarchische Struktur des Bronchialepithels maßgeblich die Strahlensensibilität beeinflussen. Monolayer sind zur Untersuchung von Strahlenfolgen in vivo nur sehr bedingt geeignet. Ausblick auf zukünftige Fragestellungen: Nachdem in der vorliegenden Arbeit nur eine Tumorzelllinie untersucht wurde, wäre es von Interesse, die Auswirkung ionisierender Strahlung auf verschiedene Lungenkarzinom- Zelllinien zu vergleichen, welche in vivo deutliche Unterschiede in der Strahlenempfindlichkeit aufweisen. Anbieten würde sich hier der Vergleich mit strahlensensiblen kleinzelligen Bronchialkarzinom. Möglicherweise kann auch hier eine dreidimensionale Kultivierung von Tumorzellen aus Patientenmaterial etabliert werden, um einen größeren Zell-Zell-Kontakt im Tumor-Modell zu ermöglichen. Auch wäre hier durch die fehlenden gentechnischen Veränderungen eine bessere Vergleichbarkeit mit der in vivo- Situation möglich. Auch die Untersuchung von Ko-Kulturen aus normaler Bronchialschleimhaut und verschiedenen Bronchialkarzinomzelllinien bietet die Möglichkeit, Auswirkungen von Interaktionen zwischen Normalgewebe und Tumorgewebe nach Einwirkung ionisierender Strahlen näher zu eruieren. Dieses Modell käme der Situation beim Patienten am nächsten. Interessant wäre in diesen Modellen auch die Überprüfung weiterer Zelltod-Parameter. So könnten hier verschiedene Apoptosemarker wie zum Beispiel die Nukleosomen im Überstand verschiedener Ko-Kulturmodelle bestimmt werden, um eine bessere Aussage über das Ausmaß der Zellschädigung zu erhalten. Im Kontext mit der Untersuchung von Nukleosomen scheint auch die Bestimmung von Calcium eine sinnvolle Ergänzung darzustellen. Hier bieten sich verschiedene Möglichkeiten an, das Verhalten von Zellkulturen nach Bestrahlung, gerade hinsichtlich einer möglichen Resistenzbildung zu untersuchen.

Wachstum und Differenzierung sind zentrale Prozesse bei der Entstehung und Entwicklung des Lebens. Die Größe eines Zellverbandes wird vor allem durch die Balance zwischen Zellwachstum, Proliferation und die Apoptoserate definiert (Lupu et al. 2001). Unterschiedliche Größen von Organen können durch unterschiedliche Zellzahlen und/oder durch unterschiedliche Zellgrößen bedingt sein. So ist der Mensch beispielsweise größer als eine Maus, vor allem weil er mehr Zellen hat (Raff 1996). Im Vergleich dazu wurden bei verschiedenen Drosophila-Unterarten unterschiedliche Flügelgrößen aufgrund einer Änderung der Zellgröße entdeckt (Prout & Barker 1989). Allerdings ist bis heute nur unzureichend geklärt, wie das Wachstum durch Zellgröße und -zahl koordiniert ist und wie dadurch Struktur und Funktion von Organen bzw. Organismen entstehen. Ein zentrales regulatorisches System für die Kontrolle des Wachstums ist das GH/IGF (Wachstumshormon/Insulin-Like Growth Factor)-System. Ohne die endo- und parakrin wirksamen Komponenten GH und IGF-I ist in der Maus postnatal nahezu kein Wachstum möglich. Mäuse, die weder funktionelles GH noch IGF-I besitzen, erreichen nur 17 % der Größe und des Gewichts einer vergleichbaren adulten Maus. Damit stoßen sie an die kleinste gerade noch für ein Säugetier tolerierbare Größe (Lupu et al. 2001). Wichtige Vermittler der gewebespezifischen Wirkungen von IGF-I und -II sind die IGF-Bindungsproteine (IGFBPs). Bislang sind sechs unterschiedliche IGFBPs bekannt, die durch eine hohe Affinität für die IGFs definiert sind und damit deren biologische Wirkungen beeinflussen. Unter den IGFBPs nimmt IGFBP-2 eine besondere Stellung ein, weil es ein in vivo relevanter Inhibitor für Wachstum ist. Es konnte gezeigt werden, dass IGFBP-2 die Effekte von GH auf die Zellgröße modulieren kann. Während GH in Zona fasciculata Zellen der Nebenniere 11 Wochen alter Mäuse sowohl Zellzahl als auch Zellgröße stimulierte, wirkte sich die Koexpression von IGFBP-2 in einer Normalisierung der GH-induzierten Zellgröße, nicht jedoch der GH-induzierten Zellzahlerhöhung aus (Hoeflich et al. 2002). Dieses Modell eignet sich somit ideal, um die Regulation von Zellgröße und Zellzahl getrennt zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurden die molekularen Grundlagen dieser Veränderungen sowohl auf der Ebene des Transkriptoms, als auch der Proteine untersucht. Um Fragen zur Altersabhängigkeit der Wachstumsregulation zu bearbeiten, wurde die Untersuchung an zwei verschiedenen Altersgruppen durchgeführt.

Hyaliner Knorpel ist ein Gewebe mit geringer Selbstheilungstendenz. Neben der Orthopädie besteht auch in der Kopf-Hals-Chirurgie großer Bedarf an Knorpelgewebe zum Einsatz im Rahmen rekonstruktiver und plastischer Eingriffe. Die gängigen Methoden des Knorpelersatzes umfassen autologe und allogene Knorpeltransplantationen sowie die Verwendung alloplastischer Materialien. Diese Verfahren sind mit einigen Nachteilen, wie Infektionsübertragung und immunologischen Abstoßungsreaktionen, behaftet. Die Züchtung von autologem Knorpelgewebe aus isolierten Knorpelzellen eines Patienten mit den Methoden des Tissue Engineering stellt eine vielversprechende Alternative zu den genannten Verfahren dar. Zur Optimierung der Methoden der Knorpelzüchtung wurde in der vorliegenden Arbeit der Einfluss der Wachstumsfaktoren IGF-1 und TGFβ-2 auf tissue-engineerten Knorpel nach Kultur in vitro und anschließend in vivo untersucht. Zusätzlich wurde der Einfluss zweier vollresorbierbarer Trägermaterialien – Ethisorb-Vliese mit Standard oder reduziertem Gehalt an PDS – auf das Verhalten der gezüchteten Gewebe in vivo überprüft. Nach enzymatischer Gewinnung von Einzelzellen aus humanem Septumknorpel wurden diese in Monolayer-Kultur amplifiziert und anschließend auf Ethisorb-Vliese aufgebracht. Unter diesen dreidimensionalen Kulturbedingungen wurden die Wachstumsfaktoren in Kombination als Zusatz zum Kulturmedium verwendet. Die Zell-Copolymer-Konstrukte wurden dann für 4 und 12 Wochen subkutan in homozygote thymusaplastische Nacktmäuse implantiert, um ihr Verhalten in vivo zu untersuchen. Nach der dreidimensionalen Kultur in vitro und nach 4 bzw. 12 Wochen in vivo wurden die Konstrukte nach ihrem Resorptionsverhalten beurteilt, gewogen, histologisch und biochemisch untersucht. Dabei wurden die Zellzahl sowie der Glykosaminoglykan- und Hydroxyprolingehalt der Präparate bestimmt. Die Wachstumsfaktoren hatten in der eingesetzten Konzentration und Kombination sowie unter den verwendete Kulturbedingungen keinen eindeutig positiven Einfluss auf die gezüchteten Gewebe. Mit Ausnahme des Nassgewichts nach der Kultur in vitro, war keiner der erhobenen Parameter in der Versuchsgruppe signifikant von der Kontrollgruppe verschieden. 64 Trägermaterialien mit reduziertem Gehalt an PDS führten nach Implantation in das Versuchstier signifikant häufiger zu Resorptionen der Zell-Copolymer-Konstrukte und sind damit zur Züchtung von Knorpelgewebe mit den verwendeten Methoden wenig geeignet. Ethisorb-Vliese mit Standard PDS-Gehalt wurden dagegen als geeignete Zellträger zur Züchtung von Knorpelgewebe bestätigt. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass zur Optimierung der Kulturmethoden im Tissue Engineering von Knorpel weitere Untersuchungen über den Effekt von Wachstumsfaktoren nötig sind, im Besonderen bei der Verwendung von humanen Septumknorpelzellen.

Monolayerkulturen von Normal- und Tumorzellen verhalten sich unter Bestrahlung substantiell unterschiedlich. Wir haben ein Ko-Kultursystem (COCs), bestehend aus dreidimensionalen Organkulturen von humanem Bronchialepithels (OCs') und der GFP-transfizierten Lungenkarzinom-Zelllinie EPLC entwickelt, und können in Kombination mit der Durchflusszytometrie den DNA-Gehalt getrennt für Tumor- und Normalzellen analysieren. Damit kann die Wirkung ionisierender Strahlung auf die Proliferation, die Apoptose und die Zellzahl im Verlauf quantifiziert werden. Die humane Bronchialepithel-Zelllinie BEAS-2-B zeigt im Monolayer gesteigerte Proliferation und erhöhte Strahlensenitivität im Vergleich zum normalen Bronchialepithel in der COC. Ebenso ist die Proliferation und Strahlensenitivität der Tumorzellen, wenn als Monolayer kultiviert, erhöht im Vergleich zu Tumorzellen in COCs. Normalepithel-Zellen zeigten mit Tumorzellen in COCs kultiviert, verminderte Proliferation und, nach Bestrahlung keine gesteigerte Apoptose. Diese Daten zeigen, dass mit COCs in Verbindung mit Durchflusszytometrie die Auswirkung ionisierender Strahlung in einem In-vivo-nahen System erfassbar ist und das sowohl die räumliche Organisation als auch die Interaktion von Normal- und Tumorzellen für die Wirksamkeit einer Antitumortherapie entscheidend sind.

Krebs stellt heute in den Industrieländern die zweithäufigste Todesursache dar. In der Therapie von Krebserkrankungen spielt die Chemotherapie neben der operativen Entfernung und der Bestrahlung als systemische Behandlungsform eine wichtige Rolle. Forscher unternehmen große Bemühungen, neue und verbesserte Therapieformen gegen Krebs zu entwickeln. Diese Aktivität hat dazu geführt, dass heute zahlreiche Medikationen erhältlich sind, die gegen Krebs einsetzbar sind. In Folge dieser Entwicklungen ist die Therapiewahl schwieriger geworden. Obwohl pathologisch diagnostizierte Charakteristika eine gewisse Selektion erlauben, gehen diese Klassifizierungen nicht weit genug, um auf die individuellen Bedürfnisse des Krebspatienten einzugehen. Prätherapeutische in vitro Chemosensitivitätstests bieten die Möglichkeit, Behandlungserfolge durch eine Individualisierung der Chemotherapie für Krebspatienten zu vergrößern. Für diese Untersuchungen werden dem Patienten Tumorzellen entnommen, und ex vivo mit in Frage kommenden Therapeutika in Kontakt gebracht. Dabei lässt sich herausgefunden, welche Therapeutika eine Wirkung auf die individuellen Tumorzellen zeigen. Bis heute sind solche Testverfahren unter Onkologen umstritten und eine Integration dieser Verfahren in den medizinischen Alltag ist noch nicht realisiert. Unterschiedliche methodische Herangehensweisen existieren in der Chemosensitivitätstestung. In dieser Arbeit wurde der bestehende ChemoSelect®-Test grundlegend untersucht und optimiert. Die Optimierung diente dazu, Durchführbarkeit und Vorhersagekraft des Verfahrens zu vergrößern und eine breite Anwendbarkeit des Tests zu ermöglichen. Es konnte gezeigt werden, dass Chemosensitivitäten in bestimmten Grenzen unabhängig von der Zellzahl reproduzierbar im Test nachzuweisen sind. Mit Hilfe eines optimierten Mediums konnte der Einsatzbereich des Tests mittels einer Reduktion der erforderlichen Zellzahl vergrößert werden. Ferner konnte gezeigt werden, dass die im ChemoSelect®-Test gemessene Ansäuerungsrate mit der Proliferation der Zellen korreliert. Untersuchungen ergaben eine gute Vergleichbarkeit des Tests mit verschiedenen Proliferationstests. Für Vertreter der wichtigsten Chemotherapeutikaklassen ließen sich in vitro spezifische Wirkungen nachweisen. Basierend auf den Erkenntnissen der vorliegenden Arbeit wurde ein grundlegendes Konzept für eine klinische Validierungsstudie aufgesetzt, mit welchem innerhalb von zwei Jahren überprüft werden kann, wie hoch der prädiktive Wert des Tests ist. Ferner wurde die Möglichkeit untersucht, im Test Sensitivitäten gegenüber neuartigen, spezifisch gegen Tumorzellen gerichteten Therapeutika nachzuweisen. Als Beispiel für eine solches Therapeutikum wurde der monoklonale Antikörper Herceptin verwendet, der gegen den Her2/neu Rezeptor gerichtet ist. Im Testsystem ließ sich eine Wirkung des monoklonalen Antikörpers sowohl als Monotherapeutikum als auch in Kombination mit Chemotherapie nachweisen. Dieser Effekt war spezifisch bei Zellen zu beobachten, die sich durch eine Überexpression des Her2/neu Rezeptors auszeichneten.

Im menschlichen Vollblut können zwei Monozytensubpopulationen unterschieden werden, die „klassischen“ CD14++CD16-DR+ Monozyten und die proinflammatorischen CD14+CD16+DR++ Zellen. Letztere machen nur ungefähr zehn Prozent aller Monozyten aus und sind bei zahlreichen Erkrankungen im zentralen Blutpool stärker vermehrt als die klassischen Monozyten. Bei der Erysipelerkrankung, einer lokalisierten Hauterkrankung durch Streptokokken, konnte am Tag der Diagnosestellung (Tag 1 der Studie) eine stark erhöhte CD14+CD16+ Monozytenzellzahl mit einem Mittelwert von 150,4 ± 69,3 Zellen / µl Vollblut bei 11 Patienten gemessen werden, während ein Patient eine niedrige Zellzahl aufwies (35,4 Zellen / µl, Kontrollspender 48,7 ± 19,9 Zellen / µl). Dabei waren die klassischen Monozyten der Erysipelpatienten im Vergleich zu denen der Kontrollpersonen um den Faktor 1,7 nur mäßig erhöht. Bei vier Patienten, bei denen die CD14+CD16+ Monozyten am Tag 1 vermehrt waren, kehrten die Zellzahlen innerhalb von fünf Tagen unter antibiotischer Therapie in den Kontrollbereich zurück. Die Patienten zeigten eine beschleunigte Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit (BKS), eine erhöhte Körpertemperatur und ein erhöhtes C-reaktives Protein (CRP), sowie erhöhte Interleukin (IL-6)- und Macrophage-Colony-Stimulating-Factor (M-CSF)- Serumspiegel auf. Unter diesen klinischen Entzündungsparametern korrelierten am Tag 1 nur die Körpertemperatur und der CRP-Spiegel signifikant mit den Zellzahlen der CD14+CD16+ Monozyten. Außerdem wurde die Tumornekrosefaktor (TNF)- Produktion bei beiden Populationen mit Hilfe der Dreifarbenfluoreszenzanalyse am Durchflusszytometer untersucht, zuerst nach Stimulation von Vollblut gesunder Probanden mit Lipopolysaccharid (LPS). Dabei konnte in den proinflammatorischen Monozyten im Vergleich zu den klassischen Monozyten ein dreifach erhöhter Median der Fluoreszenzintensität für das TNF-Protein gemessen werden. Bei den Patienten wurde anschließend die intrazelluläre TNF-Bestimmung nach ex vivo Stimulation mit Lipoteichonsäure (LTA) durchgeführt, einem typischen Bestandteil der Streptokokkenzellwand. Messungen zum Vergleich der LPS- mit der LTA-Stimulation bei gesunden Probanden zeigten keinen Unterschied auf, da die TNF-Expression der proinflammatorischen Monozyten im Vergleich zu den klassischen Monozyten nach Stimulation mit LTA ebenfalls um das Dreifache erhöht war. Im Gegensatz dazu zeigten die CD14+CD16+DR++ Monozyten der Erysipelpatienten verglichen mit den entsprechenden Zellen gesunder Kontrollspender eine zweifach niedrigere TNF-Expression, wobei gleichzeitig die TNF-Expression der klassischen Monozyten unverändert blieb. Demzufolge produzierten die CD14+DR++ Monozyten der Patienten ex vivo weniger TNF als die klassischen CD14++DR+ Monozyten derselben. Diese Ergebnisse zeigen auf, dass die proinflammatorischen CD14+CD16+DR+ Monozyten bei Erysipelpatienten mengenmäßig vermehrt und selektiv tolerant gegenüber Stimulation mit Zellwandbestandteilen von Streptokokken sind.

Zusammenfassung Trotz beträchtlicher Fortschritte in der antibiotischen Behandlung bakterieller Erkrankungen blieb der Krankheitsverlauf und die Sterberate der bakteriellen Meningitis, insbesondere der Pneumokokkenmeningitis, innerhalb der letzten Jahre unverändert. Mit der Erkenntnis, daß das Ausmaß der intrakraniellen Entzündung positiv mit dem Verlauf der Erkrankung korreliert, gewann die Frage nach der Rolle der Leukozyten im Rahmen des Krankheitsgeschehens zunehmend an Bedeutung. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, die Bedeutung von Granulozyten, Monozyten und des Zusammenspiels dieser beiden Zellarten im Rahmen der pathophysiologischen Abläufe während der experimentellen Pneumokokkenmeningitis aufzudecken. Insbesondere wurden Veränderungen in den Parametern intrakranieller Druck, Liquorpleozytose und Blut-Hirnschrankenstörung in der Frühphase und im fortgeschrittenen Stadium der Meningitis untersucht. Hierfür kamen zwei Tiermodelle zur Anwendung: 1) Frühphase der Erkrankung: Hierbei wurde narkotisierten Ratten durch intrazisternale Injektion von Hitze-abgetöteten Pneumokokken (HKP) eine Meningitis induziert. Anschließend wurden über einen Zeitraum von sechs Stunden kontinuierlich Blutdruck, intrakranieller Druck und Temperatur überwacht. Eine Stunde vor Versuchsende erhielten die Tiere 1 ml Evans-blau zur Quantifizierung der Blut-Hirnschrankenstörung intravenös injiziert. Nach Ablauf des Beobachtungszeitraums wurden Liquorproben zur Bestimmung der Zellzahl und Evans-blau-Konzentration und Gehirnproben zur histologischen Aufarbeitung gewonnen. 2) Fortgeschrittenes Stadium der Erkrankung (Spätphase): In diesem Modell wurde die Meningitis mittels transkutaner Injektion von Streptococcus pneumoniae Serotyp 3 in die Cisterna magna ausgelöst. 24 Stunden nach Injektion wurden auch bei diesen Tieren die Leukozytenzahl und Evans-blau Konzentration im Liquor bestimmt sowie Gehirnproben zur weiteren Aufarbeitung gewonnen. Um die Beteiligung der Granulozyten an den pathophysiologischen Veränderungen während der Früh- bzw. Spätphase der bakteriellen Meningitis untersuchen zu können, wurden die Versuchstiere mit einem gegen polymorphkernige Leukozyten gerichteten Antikörper (Rabbit Anti-Rat-PMN-Antikörper) vorbehandelt, wodurch eine nahezu vollständige Depletion der Granulozyten erreicht wurde. Um ebenso die durch Monozyten bedingten Auswirkungen während der Frühphase der Pneumokokkenmeningitis feststellen zu können, wurde eine weitere Gruppe mit λ-Carrageenan vorbehandelt, einer Substanz, deren toxische Wirkung auf mononukleäre Zellen bekannt ist. In einer dritten Gruppe schließlich wurden beide Wirkstoffe in Kombination miteinander verabreicht. Für die Frühphase der Pneumokokkenmeningitis ergaben sich folgende Ergebnisse: 1) Die intrazisternale Gabe von Hitze-abgetöteten Pneumokokken führte im Verlauf von sechs Stunden bei den Ratten zu einem Anstieg des intrakraniellen Drucks, der Liquorleukozytenzahl und zur Störung der Blut-Hirnschrankenfunktion. 2) Die Depletion neutrophiler oder monozytärer Zellen bewirkte bei den Versuchstieren eine signifikante Reduktion der Liquorpleozytose und des intrakraniellen Druckanstieges. Gemessen an der Evans-blau-Extravasation wiesen diese Tiere auch eine geringere Funktionsstörung der Blut-Hirnschranke auf. 3) Bei den zweifach-depletierten Tieren waren diese Ergebnisse noch ausgeprägter. Sie zeigten bzgl. des intrakraniellen Druckanstieges, der Liquorpleozytose und Blut-Hirnschrankenfunktion keinen wesentlichen Unterschied zu unbehandelten Kontrolltieren. Für das fortgeschrittene Stadium der Meningitis zeigte sich folgendes: Nach Depletion granulozytärer Zellen ließ sich auch hier eine deutliche Reduktion des intrakraniellen Druckanstieges, der Liquorpleozytose und der Blut-Hirnschrankenstörung erreichen. Allerdings war diese Reduktion weitaus schwächer ausgeprägt als in den vorangegangenen Untersuchungen. Derzeit liegen noch keine Langzeituntersuchungen zur Wirkdauer des gegen polymorphkernige Leukozyten gerichteten Antikörpers vor. Daher ist nur zu vermuten, daß möglicherweise ein zunehmender Wirkverlust des Antikörpers während des Experiments für diese Diskrepanz verantwortlich sein könnte. Unterstützung findet diese Annahme durch den eindeutig höheren prozentualen Anteil neutrophiler Zellen in Differentialblutbildern von Langzeitversuchen verglichen mit denjenigen der Kurzzeitversuche. Da mit Carrageenan vorbehandelte Tiere zum Teil erhebliche Blutdrucksenkungen im Laufe des Experimentes aufwiesen, war es nicht möglich, diese Substanz in den Langzeitversuchen einzusetzen. Zusammenfassend konnte mit dieser Arbeit gezeigt werden, daß Granulozyten, aber auch Monozyten eine essentielle Rolle im Hinblick auf die Ursachen pathophysiologischer Veränderungen während der Früh- und vermutlich auch der späteren Phase der Pneumokokkenmeningitis spielen. Andere Methoden zur Depletion monozytärer Zellen sollten künftig angewendet werden, um die Auswirkungen einer Monozyten-Depletion auf die fortgeschrittene Phase der Pneumokokkenmeningitis genauer untersuchen zu können. Es kommen verschiedene Mechanismen in Betracht, wie Granulozyten und Monozyten zu diesen Veränderungen führen können: 1) Neutrophile sind als Produzenten gewebezerstörender Faktoren bekannt. Ihr Waffenarsenal umfaßt eine Vielzahl toxischer Metabolite, darunter freie Sauerstoffradikale, Stickstoffmonoxid und Enzyme wie Matrix-Metalloproteinasen. In vorangegangenen Studien wurde bereits die Relevanz dieser Mediatoren für die bakterielle Meningitis belegt (z.B. Pfister et al., 1990 a,b; Koedel et al., 1995; Paul et al., 1998). Ohne Mithilfe anderer Mitglieder des Immunsystems sind Neutrophile nicht fähig zwischen fremden und wirtseigenen Antigenen zu unterscheiden; ihre „Waffen“ richten sich in diesem Fall auch gegen den eigenen Wirt. Frühere Studien zeigten, daß im Liquorraum von einem Komplementmangel ausgegangen werden muß und somit hier der zellulären Abwehr die nötige Unterstützung fehlt, um das richtige Ziel der Zerstörung preiszugeben. 2) Monozyten/Makrophagen gelten als Hauptproduzenten von IL-1 und anderen Chemokinen, die als chemotaktisches Signal für Neutrophile dienen. Sie stellen damit unverzichtbare Komplizen und Vorläufer für granulozytäre Zellen dar, da sie wesentlich an deren Immigration in den Subarachnoidalraum beteiligt sind. Ferner könnten mononukleäre Zellen durch ihre Freisetzung von Glutamat direkt an den auftretenden Schäden beteiligt sein.

Die vorliegende Arbeit erbrachte den experimentellen Nachweis, daß Hyaff®11 ein geeignetes Biomaterial für das Tissue-Engineering von humanem Knorpelgewebe ist. Es wurde gezeigt, daß aus kleinen Proben nativen Knorpelgewebes eine ausreichende Zellzahl für die Herstellung eines größeren dreidimensionalen Verbandes gewonnen werden kann. Die in vitro gebildeten Hyaff®11-Chondrozyten-Transplatate bilden in vivo ein Gewebe aus, das anhand der histologischen Kriterien weitgehend Knorpelgewebe entspricht. Offen bleiben die Fragen, ob der Prozeß der Redifferenzierung mit den vorliegenden Methoden vollständig ereicht werden kann, und ob das Biomaterial anderen überlegen in dem Nutzen für das Tissue Engineering von Knorpelgewebe ist. Weitere Studien müssen hier folgen.

Die entzündlich veränderte Epidermis unterscheidet sich von der Epidermis der normalen Haut durch das Auftreten einer zweiten dendritischen, von Langerhans Zellen (LC) abgrenzbaren Zellpopulation. Während Herkunft und Funktion dieser Inflammatorischen Dendritischen Epidermalen Zellen (IDEC) noch unbekannt sind, deuten die bislang durchgeführten immunphänotypischen Untersuchungen auf eine Monozyten-abhängige Genese hin. In der vorgelegten Arbeit wurden Untersuchungen an verschiedenen epidermalen Zellsuspensionen, sowie in vitro aus Monozyten hergestellten unreifen dendritischen Zellen (MoDC) durchgeführt, um durch eine standardisierte Untersuchung weiterführende Erkenntnisse zur Immunbiologie dieser dendritischen Zellen zu gewinnen. Zunächst konnte gezeigt werden, daß die in vitro hergestellten MoDC immunphänotypisch relativ genau den IDEC entsprechen, während der Immunphänotyp der LC deutliche Unterschiede zu dem der MoDC aufweist: Während sowohl IDEC als auch MoDC stark CD36, CD11b und CLA exprimieren, sind auf LC CD36 und CD11b nur minimal und CLA deutlich weniger stark exprimiert. Außerdem konnte gezeigt werden, daß die CD1a- Expression der MoDC mit längerer Kulturdauer stärker wird, und daß eine Zugabe von autologem Serum in die Kultur diese Ausreifung von Monozyten zu MoDC hemmt. Der zweite Teil dieser Arbeit befasste sich mit vergleichenden Zellzyklusuntersuchungen von LC und Keratinozyten aus normaler und entzündlich veränderter Haut. Hierzu wurde zunächst eine Untersuchungsmethode zur gleichzeitigen Bestimmung von Zellzyklus, CD1a- Expression und Vitalität etabliert. Es wurden verschiedene Parameter wie Zellzahl, Farbstoffkonzentration, Fixierung und Vitalfärbung an einem auf den Zellinien MOLT4 und U937 basierenden Modell optimiert, und später auf epidermale Zellsuspensionen übertragen. Dieses aus einem Zellgemisch einer CD1a-exprimierenden und einer CD1a-negativen Zellinie in seinen Anteilen frei wählbare Modell erlaubte die Optimierung der Färbetechnik und wies den vermehrten DNA-Gehalt der MOLT4-Zellen nach, was auf eine chromosomale Aberration in der MOLT4-Zellinie hindeutet. Keratinozyten und Langerhans Zellen wiesen einen normalen Zellzyklus innerhalb der normalen Haut auf, was die Resultate anderer Arbeitsgruppen bestätigte. In entzündlicher Haut war die Zellteilungsrate bei Keratinozyten und epidermalen dendritischen Zellen erhöht. Die erhöhte Zellteilungsrate der epidermalen dendritischen Zellen war bislang noch nicht untersucht worden. Schließlich wurden funktionelle Untersuchungen der immunphänotypisch nachgewiesenen kostimulatorischen Moleküle durchgeführt. Hierzu wurde die antigenpräsentierende Funktion mit der gemischten Haut-Lymphozyten-Reaktion untersucht. Durch den CD86 Antikörper konnte eine T-Zell-Proliferation in vitro effektiv gehemmt werden. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit eine Methode zur Untersuchung epidermaler dendritischer Zellen etabliert werden. IDEC ähneln in zahlreichen Aspekten den MoDC, wogegen LC deutliche Unterschiede aufweisen. Weitere Untersuchungen am Zellzyklus entzündlicher Haut, die auf die in der vorgelegten Arbeit etablierten Methode aufbauen, werden Aufschluß über die Teilungsraten von LC und IDEC geben. Anhand der Erkenntnisse über die Rezeptorexpression auf IDEC und MoDC ist eine genauere immunbiologische Einordnung der IDEC in die Gruppe der myeloiden dendritischen Zellen wahrscheinlich.

In der von der Wilhelm Sander-Stiftung geförderten Studie „Pathogenetische Bedeutung von Störungen des Oxidantien/ Antioxidantien-Gleichgewichtes bei Lungengerüsterkrankungen“, sollten die pathogenetisch relevanten oxidativen Faktoren für die Entstehung fibrotischer Lungenveränderungen identifiziert und ihr Zusammenspiel näher untersucht werden. In diesem Rahmen entstand auch diese Arbeit, die zum Ziel hatte, eine Methode zu etablieren, die extrazelluläre biologische Wirksamkeit der Sauerstoffradikale von ex vivo kultivierten Alveolarmakrophagen zu erfassen. Zudem sollte das Ausmaß der Radikalbildung von Alveolarmakrophagen bei interstitiellen Lungenerkrankungen als möglicher funktioneller Beitrag zur Fibroseentstehung gemessen werden sowie eine neue, spezifischere Methode zur Aktivitätsbeurteilung bei interstitiellen Lungenerkrankungen evaluiert werden. Es wurden insgesamt 16 Kontrollpersonen, fünf gesunde Raucher, 24 Patienten mit fibrosierender und vier Patienten mit subklinischer Alveolitis sowie sieben Patienten mit Sarkoidose, sieben Patienten mit EAA und acht Patienten nach LTx/HLTx untersucht. Lavagezellen wurden auf Plastikplatten ausgesät, AM konnten so adhärieren, die übrigen Zellen wurden abgespült und die Platten mit einer 50 µM Glutathionlösung inkubiert. Der Abfall des reduzierten Glutathions in der Testlösung wurde durch Zugabe von Ellmanns Reagenz gemessen. Zusätzlich wurden andere Parameter des Oxidantien/ Antioxidantienhaushaltes, die Zellzahl und Zelldifferenzierung in der BALF und der zelluläre Glutathionstoffwechsel, untersucht. Anhand der gewonnenen Ergebnisse werden die aufgeworfenen Fragen wie folgt beantwortet: • Es wurde eine Methode entwickelt, die den biologisch tatsächlich wirksamen Effekt der Oxidantienproduktion von Alveolarmakrophagen anhand der Oxidation des biologisch relevanten Antioxidans Glutathion mißt und somit ex vivo die extrazelluläreWirksamkeit der Oxidantienproduktion erfaßt. • Das Ausmaß der Oxidantienproduktion der Alveolarmakrophagen weist in der Zusammenschau mit den übrigen Parametern, dem Methioninsulfoxidgehalt der BALF-Proteine und der Konzentration an Glutathion in der BALF sowie der BALF-Zytologie, auf eine relevante Rolle der oxidativen Aktivität der Alveolarmakrophagen zumindest für oxidative Läsionen im Kompartiment der ELF hin. • Die oxidative Aktivität von Alveolarmakrophagen bei der ILD, der EAA und nach LTx/HLTx sind sowohl vor, als auch nach Stimulation im Vergleich zum Kontrollkollektiv signifikant erhöht. Bei gesunden Rauchern liegt eine erhöhte Stimulierbarkeit der oxidativen Aktivität der AM vor. • Die Gesamtzellzahl in der BALF, die Verminderung des AMAnteiles und die Erhöhung des PMN-Anteiles in der BALFZelldifferenzierung, die bisher zur Verlaufsbeurteilung fibrosierender Lungenerkrankungen herangezogen wurden, sind hinsichtlich oxidativer Phänomene vergleichsweise unspezifische Parameter. Mit Hilfe der Messung der oxidativen Aktivität pulmonaler Entzündungszellen kann ein Aspekt des tatsächlich wirksamen zellvermittelten Beitrags zum aktuellen Entzündungsgeschehen quantifiziert werden. • Die Befundkombination einer erhöhten spontanen und stimulierten oxidativen Aktivität kultivierter AM mit einer verminderten GSHred-Konzentration in der BALF war mit einer erhöhten Met(O)-Bildung als Ausdruck oxidativer Proteinläsionen assoziiert und fand sich bei Krankheitsbildern, die gewöhnlich mit einer progressiven Fibrose und Destruktion peripherer bronchopulmonaler Strukturen einhergehen. Dies könnte als wichtiger Hinweis auf einen Zusammenhang zwischen oxidativer Belastung und Fibrose gedeutet werden. Um die tatsächliche klinische Bedeutung oxidativer Lungenparenchymschäden zu analysieren, könnten antioxidative Therapiestrategien bei Patienten mit fibrosierenden Lungenerkrankungen eingesetzt werden. Eine entsprechende Pilotstudie mit N-acetylcytein als Glutathion-Precursor wurde bereits erfolgreich abgeschlossen (Behr et al., 1997; Behr et al., zur Publikation angenommen Oktober 2001). Seit März 2000 läuft eine entsprechende europäische Multicenterstudie (IFIGENIA).e

Ziel dieser Arbeit war es ein serologisches Testystem für die Beantwortung ökologischer Fragestellungen zur Denitrifikation zu etablieren. Für den in situ-Nachweis der Expression des denitrifizierenden Enzymsystems in Bakterien wurden spezifische monoklonale Antikörper gegen die Cu-haltige dissimilatorische Nitritreduktase (Cu-dNIR) entwickelt. Die für die Produktion der Antikörper benötigte Cu-dNIR wurde mit Hilfe zweier Ansätze präpariert. Der erste Ansatz, die Kombination verschiedener Säulenchromatografien und Reinigung über eine Polyacrylamid-Matrix, erlaubte das Enzym aus einem Bodenisolat von Ochrobactrum anthropi mit einer Ausbeute von 2,5 µg/g Zellen (Feuchtgewicht) zu gewinnen. In einem zweiten Ansatz wurde die Cu-dNIR aus Alcaligenes faecalis S6 nach Fusion mit einem 6 x His-tag in E. coli exprimiert und anschließend über eine spezifische Affinitätsmatrix aufgereinigt. Hiermit konnte eine Ausbeute von 4,5 mg/l [2,25 mg/g Zellen (Feuchtgewicht)] Bakterienkultur gewonnen werden. Mit der Cu-dNIR der beiden Präparationsansätze wurden Mäuse immunisiert und nach drei Zellfusionen 41 verschiedene Hybridomalinien etabliert, deren sezernierte Antikörper in einem ersten Screening im Chemolumineszenz-ELISA mit der für die Immunisierung benutzten CudNIR reagierten. Hieraus wurden über weitere Screeningschritte im Western-Blot zwei Antikörper zur genaueren Charakterisierung ausgewählt: Ein sehr spezifischer Antikörper (mAkdNIR1a), der ausschließlich die zur Immunisierung eingesetzte Cu-dNIR aus Ochrobactrum anthropi 1a erkennt; und ein zweiter Antikörper (mAkdNIR29) mit einem breiteren Reaktionsspektrum für Cu-dNIRs aus Bakterien unterschiedlicher phylogenetischer Herkunft. Beide Antikörper zeigten keine Kreuzreaktionen mit alternativen dissimilatorischen Nitritreduktasen des cd1-bzw. Sirohäm-Typs aus Pseudomonas aeruginosa bzw. E. coli. Die im Chemolumineszenz-ELISA bestimmte Sensitivität für mAkdNIR1a liegt bei 2 ng Cu-dNIR. Mit mAkdNIR29 konnte rekombinante Cu-dNIR bis 5 ng nachgewiesen werden. Mit dem Antikörper mAkdNIR29 konnte eine Differenzierung zwischen Reinkulturen von Alcaligenes faecalis S6, die unter denitrifizierenden bzw. nicht denitrifizierenden Bedingungen gewachsen waren, im Western Blot gezeigt werden. Weiterhin wurde der zeitliche Verlauf der Expression von Cu-dNIR in Ochrobactrum anthropi nach Shift vom aeroben in anaerobes Milieu mittels Immunofluoreszenz mit makdNIR29 auf Einzelzellniveau verfolgt. Das Maximum der Expression wurde nach 7 h erreicht. Der Verlauf der Expressionsstärke folgt der Zunahme der N2O-Produktion pro Zeiteinheit bezogen auf die Zellzahl. Die Expressionsrate der Cu-dNIR ist am stärksten während der exponentiellen Wachstumsphase. Die beiden anti-dNIR-Antikörper konnten in Kombination mit Epifluoreszenz-und Laserscanning- Mikroskopie erfolgreich zur in situ-Detektion der Expression von Cu-dNIR durch Immunofluoreszenz in Reinkulturen und Umweltproben eingesetzt werden. Der Antikörper mAkdNIR1a wurde wegen seiner Spezifität zum Nachweis von Cu-dNIR-induzierten Bakterien an Wurzeln von Weizenpflänzchen eingesetzt, die zuvor mit Ochrobactrum anthropi inokuliert worden waren. Mit dem Antikörper mAkdNIR29 wurden Cu-dNIR-induzierte Bakterien in Klärschlammproben aus zwei verschiedenen Kläranlagen detektiert. Ein Protokoll zur simultanen Markierung von denitrifizierenden Zellen von Ochrobactrum anthropi 1a mit dem Antikörper mAkdNIR1a und einer rRNS-gerichteten Oligonukleotidsonde wurde entwickelt. Immunofluoreszenzmarkierungen mit mAkdNIR29 ermöglichten die Trennung von Cu-dNIRinduzierten und Cu-dNIR-nicht-induzierten Zellen von O. anthropi mittels Durchflusszytometrie in zwei klar abgegrenzte Populationen.