Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 07/19
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The global burden of chronic kidney diseases remains an ongoing medical challenge. Therapies that can halt or reverse advanced renal injury are not yet available. Increasing numbers of patients progress to the end-stage renal failure and require renal replacement therapy, the latter being associated with significant mortality, a lower quality of life, and high costs for national health systems. Thus, new treatment strategies that slow down, halt or even revert progressive renal damage are requested. Chemokines and their receptors are involved in the pathogenesis of renal diseases. They mediate leukocytes and macrophages recruitment and activation during initiation as well as progression of renal inflammation. Infiltrating leukocytes are the major source for proinflammatory and profibrotic cytokines and are therefore critical for mediating fibroblast proliferation, differentiation into myofibroblasts, matrix production, and tubular atrophy. Recent advances in the understanding of the molecular mechanisms that regulate renal leukocyte recruitment suggest chemokines and chemokine receptors as novel targets for specific pharmacological intervention. The aim of the present thesis was to investigate the role of chemokine receptor CCR1 for the progression of chronic kidney diseases, e.g. Alport disease and diabetic nephropathy. Two different animal models were used: Col4A3-deficient mice and type 2 diabetic db/db mice with advanced diabetic nephropathy. We blocked CCR1 in Col4A3-deficient mice with BX417, a small molecule CCR1 antagonist, and BL5923, a novel orally available antagonist with a high specificity for human and murine CCR1 in uninephrectomized type 2 diabetic db/db mice, respectively. Treatment with BX471 (25mg/kg) from weeks 6 to 10 of life improved survival of COL4A3- deficient mice, characterized by glomerulosclerosis and subsequent progressive tubulointerstitial injury, leading to fatal end-stage renal disease (ESRD). Improvement was associated with less interstitial macrophages, apoptotic tubular epithelial cells, tubular atrophy, interstitial fibrosis, and less globally sclerotic glomeruli. BX471 reduced total renal Ccl5 mRNA expression by reducing the number of interstitial CCL5-positive cells in inflammatory cell infiltrates. Intravital microscopy of the cremaster muscle in male mice identified that BX471 or lack of CCR1 impaired leukocyte adhesion to activated vascular endothelium and transendothelial leukocyte migration, whereas leukocyte rolling and interstitial migration were not affected. Furthermore, in activated murine macrophages, BX471 completely blocked CCL3-induced CCL5 production. When CCR1 was blocked with BL5923 (60mg/kg, b.i.d), the interstitial recruitment of ex vivo labeled macrophages was markedly decreased in uninephrectomized male db/db mice with type 2 diabetes. Similarly, BL5923 orally administered from month 5 to 6 of life reduced the numbers of interstitial macrophages in uninephrectomized db/db mice. This was associated with reduced numbers of Ki-67 proliferating tubular epithelial and interstitial cells, tubular atrophy, and interstitial fibrosis in uninephrectomized db/db mice. Glomerular pathology and proteinuria were not affected by the CCR1 antagonist. BL5923 reduced renal mRNA expression of Ccl2, Ccr1, Ccr2, Ccr5, Tgf-β1, and collagen I-α1 when compared to untreated uninephrectomized male db/db mice of the same age. Thus, we identified a previously unrecognized role for CCR1-dependent recruitment of interstitial macrophages for the progression of chronic kidney disease in Alport disease and diabetic nephropathy. These data identify CCR1 as a potential therapeutic target for Alport disease and late stage diabetic nephropathy or other progressive nephropathies associated with interstitial macrophage infiltrates.
Hintergrund: Die diabetische Makroangiopathie ist die Hauptursache diabetischer Morbidität und Mortalität. Mit einer hoch innovativen MRT-Technik wurde in dieser Studie der vaskuläre Status (außer Koronararterien) von 65 langjährigen Typ 1 und Typ 2 Diabetiker erfasst, um das Screening-Potential der Methode zu untersuchen und Prädiktoren einer vaskulären Multimorbidität bei Diabetes zu identifizieren. Methodik: Das an einem 1,5 Tesla oder 3,0 Tesla eingesetzte Protokoll umfasste eine MRT-Bildgebung des Schädels, eine kardiale Funktions- und Vitalitätsbildgebung, eine kontrastverstärkte Ganzkörper-MR-Angiografie sowie Weichteiluntersuchungen der Unterschenkel und Füße. Die Prävalenz der gefundenen Komplikationen wurde erfasst und mit vorbekannten Befunden verglichen. Die in der Angiografie gefundene Atherosklerose wurde in jedem Gefäß in 6 Stufen kategorisiert und hieraus ein Gesamtscore errechnet. Die Assoziation dieses Scores mit einer KHK (klinisch) und anderen klinischen und biochemischen Parametern wurde untersucht (Generalized Linear Model, alters- und geschlechtsadjustiert, SAS 9.1). Ergebnisse: Im MRT zeigte sich eine sehr hohe Prävalenz vaskulärer Komplikationen. Zusätzlich waren je nach Untersuchungsgebiet 50-100% der entdeckten Läsionen Neudiagnosen, wobei fast alle vorbekannten Befunde im MRT gesehen wurden. In der Assoziation des Atherosklerosescores zeigte sich Alter (p=0,0008) und männliches Geschlecht (p=0,03) signifikant mit dem Score assoziiert (r²=0,23). Nach Alters- und Geschlechtskorrektur war der Score mit unabhängig festgestellter KHK (r²=0,32; p=0,005), Retinopathie (r²=0,31; p=0,007), Serumkreatinin (r²=0,34; p=0,007) sowie nur grenzwertig mit der Diabetesdauer (r²=0,26; p=0,07) assoziiert. Schlussfolgerung: Mit einer kardiovaskulären MRT-Ganzkörperuntersuchung ließen sich in unserem Kollektiv von langjährigen Diabetikern zuverlässig bekannte und zahlreiche unbekannte vaskuläre Läsionen nachweisen. Ein auf dem MRT-Befund basierender Atherosklerosescore war nach Korrektur für Alter und Geschlecht signifikant mit wichtigen, in einer Einmalmessung sinnvoll zu bestimmenden, kardiovaskulären Risikofaktoren und Prädiktoren sowie mit einer vorbekannten KHK assoziiert. Die Ganzkörper-MRT-Untersuchung ist eine viel versprechende Methode, um für wissenschaftliche und klinische Fragestellungen einen umfassenden vaskulären Status bei Diabetikern zu erheben.
Das Ziel dieser Arbeit ist der experimentelle Vergleich verschiedener Munitionsarten bezüglich ihrer wundballistischen Wirkung und Wirksamkeit nach Durchschuss von Verbundglasseitenscheiben eines Personenkraftfahrzeuges unter Schusswinkeln von 30, 45 und 90. Im Mittelpunkt der Untersuchungsreihe stand vor allem die Geschosswirkung unter den jeweiligen Schusswinkeln und in diesem Zusammenhang die Frage nach einer eventuellen Handlungsunfähigkeit einer nach Durchschuss der Glasscheibe getroffenen Person. Es wurden folgende 9 mm Luger Munitionen zur wundballistischen Untersuchung verwendet: die Deformationsmunitionen A1, A4, A5, ST, GS, GSb, P.E.P., SeCa, .45ACP HP,PTP/s und die Nicht – Deformationsmunitionen .45 ACP VM, MsVG, DM41, PTP und SX2.
Es werden die Aufgaben und Tätigkeitsbereiche der Ärztlichen Stellen beschrieben und die Arbeitsweise der Ärztlichen Stelle der Bundeswehr mit einer Auswertung der durchgeführten Prüfungen dargestellt.
Die kongenitalen myasthenen Syndrome (CMS) bilden klinisch und pathogenetisch eine heterogene Gruppe von relativ seltenen hereditären Erkrankungen des Kindesalters. Sie werden durch unterschiedliche genetische Defekte im Bereich der neuromuskulären Endplatte verursacht und manifestieren sich mit variabler Symptomatik, bei der eine ermüdbare Muskelschwäche das herausragende Kennzeichen ist. Bisher sind zehn verschiedene Gene bekannt, deren Defekte CMS verursachen können. Dazu gehören die Gene, die für Acetylchoilinrezeptor (AChR)-Untereinheiten kodieren, das CHAT-Gen, welches für die Cholin-Acetyltransferase kodiert, das RAPSN-Gen, das SCN4A-Gen, das DOK7-Gen, sowie das COLQ-Gen und das MUSK-Gen. Der Hauptschwerpunkt dieser Arbeit lag auf der molekulargenetischen Untersuchung des COLQ-Gens und des MUSK-Gens. Im COLQ-Gen konnten wir bei 8 Patienten aus 7 unanhängigen Familien 7 verschiedene Mutationen identifizieren, 4 davon waren noch nicht beschrieben worden. Eine Missens-Mutation des COLQ-Gens (T441A) fand sich homozygot in drei unabhängigen deutschen CMS-Familien mit insgesamt vier betroffenen Personen. Dabei führt ein homozygoter Austausch (1321 A>G) im Exon 17 dazu, dass die Aminosäure Threonin, die an dieser Position innerhalb der C-terminalen Region des ColQ-Proteins über viele Speziesgrenzen konserviert ist, durch Alanin ersetzt wird. Da diese Region für die Trimerisierung von ColQ und für die Insertion der AChE/ColQ-Komplexe in der Basallamina essentiell ist, führt der Aminosäurenaustausch zu einem vollständigen Fehlen von der im synaptischen Spalt verankerten Esterase. Die Abwesenheit von AChE im synaptischen Spalt bei den Patienten mit ColQ-CMS führt dazu, dass die klinischen Symptome bei allen Erkrankten auf eine Therapie mit AChE-Hemmern nicht ansprechen oder sich sogar dramatisch verschlechtern können. Deswegen ist die genaue molekulargenetische Charakterisierung bei diesen Patienten für die richtige Therapie sehr wichtig. Das MUSK-Gen spielt eine wichtige Rolle für die Ausbildung der postsynaptischen Strukturen. Die Phosphorylierung von MuSK ist essentiell für die Aggregation der AChR an der posysynaptischen Membran. Aus diesen Gründen kam MUSK als potentielles CMS-Kandidatengen in Betracht. Wir untersuchten 10 Patienten, bei denen die übrigen bekannten CMS-Gene zuvor ausgeschlossen worden waren und konnten bei 5 von ihnen insgesamt 6 Sequenzveränderungen feststellen. Diese erwiesen sich jedoch als Polymorphismen. Eine pathogene Mutation ließ sich nicht nachweisen. Erst im Jahr 2004 wurden von einer französischen Arbeitsgruppe die ersten zwei compound heterozygoten und bis jetzt einzigen MUSK-Mutationen beschrieben. Es scheint, dass Mutationen im MUSK-Gen sehr selten ein CMS verursachen, was sich durch die essentielle Rolle der Tyrosinkinase erklären lässt. Da CMS durch unterschiedliche strukturelle oder funktionelle Veränderungen an der neuromuskulären Endplatte bedingt sind, ist eine präzise klinische und genetische Charakterisierung des CMS wichtig für alle Patienten. Genetische Beratung und pränatale Diagnostik können nur durchgeführt werden, wenn eine exakte Diagnostik auf molekularer Ebene verfügbar ist. Außerdem hat die exakte molekulargenetische Charakterisierung kongenitaler myasthener Syndrome für die betroffenen Patienten große Bedeutung, da sich daraus unterschiedliche Konsequenzen hinsichtlich Prognose, Vererbbarkeit und Behandlungsmöglichkeiten ergeben. Zusätzlich bietet die molekulargenetische Analyse die Möglichkeit, das Verständnis der pathophysiologischen Zusammenhänge der neuromuskulären Übertragung zu erweitern.
Scanning Acoustic Microscopy (SAM) stellt ein nicht invasives Bildgenerierungs- und Bildanalysesystem dar mit einer Auflösung ähnlich der des Lichtmikroskops, die eine Darstellung von mikroskopischen Strukturen ohne Anwendung von Färbetechniken erlaubt. Aufgrund dieser Eigenschaften wird SAM ein großes Potential zur histomorphometrischen und biomechanischen Charakterisierung von Knochengewebe zugesprochen. In dieser Untersuchung sollten die Anwendungsmöglichkeiten von SAM zur Darstellung und Beurteilung von neu gebildetem Knochen bei osteologischen Fragestellungen erarbeitet werden. Des Weiteren wurde SAM bezüglich Bildgenerierung und Histomorphometrie mit der Mikroradiographie - einer Standardmethode zur histomorphometrischen Untersuchung von kalzifiziertem Knochengewebe - qualitativ und quantitativ verglichen, um die Validität von SAM zu prüfen. Der Forschungsschwerpunkt liegt derzeit auf der Möglichkeit zur Charakterisierung der elastomechanischen Eigenschaften von Knochengewebe. Deshalb wurde zudem ein Versuchansatz entwickelt, um durch eine Grauwertanalyse anhand bereits erstellter Bilder die elastomechanischen Eigenschaften des Knochengewebes zu untersuchen. Die 42 transversalen, unentkalkten Knochenschnitte stammten aus einem Segmentdefektmodell der Schafstibia, aufgefüllt mit Bone Morphogenetic Protein-7 und autogenem Knochenmark. Nach Einbettung in Methylmetacrylat wurden die Präparate mittels konventioneller Mikroradiographie und SAM dargestellt. Anschließend erfolgten die Beurteilung von 40 SAM-Bildern bezüglich der qualitativen Abbildung des neu gebildeten und kortikalen Knochens sowie der qualitative und quantitative Ver-gleich der durch SAM und MR gewonnenen Bilder. Dabei wurden die beiden Methoden durch Messung der neu gebildeten Knochenfläche histomorphometrisch analysiert. Zuletzt wurde die Möglichkeit zur Charakterisierung der elastomechanischen Eigenschaften von Knochengewebe durch eine Grauwertanalyse zweier Abbildungen eines identischen Knochenschnittes bei unterschiedlichen Scan-Parametern betrachtet. 83 SAM überzeugte als Bildgenerierungsverfahren, um Knochengewebe auf mikroskopischer Ebene darzustellen. Dabei konnte durch Anwendung geeigneter Scan-Parameter eine deutliche Abgrenzbarkeit von neu gebildetem zu kortikalem Knochen erreicht werden. Im qualitativen Vergleich von SAM und MR erlaubte die Ultraschallmikroskopie Bilder höherer Auflösung sowie eine differenzierte Grauwertdarstellung gemäß der akustischen Eigenschaften. Die durch SAM und MR erhobenen Werte korrelierten sehr gut miteinander, es konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Methoden erhoben werden. Die Beurteilung der elastomechanischen Eigenschaften über eine Grauwertanalyse erbrachte uneinheitliche Ergebnisse, da identische Knochenstrukturen je nach verwendeten Scan-Parametern in unterschiedlichem Helligkeitsverhältnis abgebildet wurden. SAM stellt eine viel versprechende Methode dar, um Knochengewebe nicht invasiv zu visualisieren und zu charakterisieren. SAM ermöglicht eine neue Qualität der Bildgebung basierend auf den akustischen bzw. elastomechanischen Eigenschaften des untersuchten Gewebes. Dies qualifiziert SAM zu einer einzigartigen Methode, die eine hoch aufgelöste Abbildung von Knochen- und Weichteilgewebe erlaubt. Die vielfältige Darstellung eines identischen Präparates durch SAM erweitert das Beurteilungsspektrum deutlich. Im Vergleich zur Mikroradiographie stellt SAM eine äquivalente Methode für histomorphometrische Messungen dar und kann diese durchaus ersetzen, insbesondere auch aufgrund der qualitativen Vorteile der Abbildung. Allerdings ist SAM derzeit wegen der noch zeitintensiven Bilderzeugung nicht in dem Umfang anwendbar wie die MR. Eine zukünftige Anwendung von SAM zur Beurteilung elastomechanischer Eigenschaften von Knochengewebe scheint möglich, ist derzeit aber limitiert durch zahlreiche Faktoren wie fehlende Standardisierung der Messungen, der Größe des erfassbaren Knochengewebes sowie dessen Inhomogenität, aber auch uneinheitlicher Ergebnisse zur Validität der Messung und deren Aussagekraft sowie Relevanz. Diese Studie liefert bedeutsame Erkenntnisse für die Grundlagenforschung, um die Anwendbarkeit des SAM bei osteologischen Fragestellungen zu erweitern und zu optimieren.
