Forschungskolloquium 2016

Transkript

1 Forschungskolloquium 2016 der Medizinischen Fakultät

2 Es laden ein: Dekan Professor Dr. med. Ingo B. Autenrieth Prodekan Professor Dr. med. Diethelm Wallwiener Prodekan Forschung Professor Dr. med. Thomas Gasser Professor Dr. med. Martin Röcken, Koordinator, Erweiterte Forschungskommission - Bereich Fortüne - Professor Dr. med. Christian F. Poets, Koordinator, Erweiterte Forschungskommission - Bereich AKF - Dekanat der Medizinischen Fakultät Geschäftsführung: Dr. rer. nat. Karsten Feil Bereich Forschung: Leitung: Dr. rer. nat. Sabine Garbrecht-Büttner Dr. Otto Müller André Kalmbach / Karin Schmid Geissweg 5/ Tübingen Tel.: 07071/ Fax: 07071/

3 Vorwort Liebe Kolleginnen und Kollegen, die Medizinische Fakultät lädt Sie herzlich zu ihrem Forschungskolloquium ein! Das Forschungskolloquium wird zum 21. Mal in Folge veranstaltet und bietet allen Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen der Fakultät vor allem dem wissenschaftlichen Nachwuchs, eine Plattform für den interdisziplinären Austausch und ein Angebot von fachübergreifenden wissenschaftlichen oder wissenschaftspolitischen Vorträgen. Turnusgemäß präsentieren alle Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, die aktuell durch die internen Förderprogramme der Fakultät unterstützt werden, ihre Projekte mit Postern. Herausragende Poster, das Paper of the Year in Klinischer Forschung und in der Grundlagenforschung sowie außergewöhnliche Leistungen in der Promotion werden mit Preisen honoriert. Für die Key Note lecture konnte Frau Dr. Mariola Fotin-Mleczek, Chief Scientific Officer der Firma Cure Vac, gewonnen werden. Wir wünschen Ihnen einen interessanten Nachmittag und freuen uns auf ein erfolgreiches! Der Fakultätsvorstand 3

4 4

5 am Freitag, den 15. Januar 2016 Hörsaal, Festsaal und Auditorium der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie Uhr BEGEHUNG DER POSTER UND DISKUSSION MIT DEN AUTOREN BEI KAFFEE UND GEBÄCK Uhr BEGRÜßUNG UND ERÖFFNUNG PROFESSOR DR. INGO B. AUTENRIETH DEKAN PROFESSOR DR. THOMAS GASSER PRODEKAN FORSCHUNG DR. MARIOLA FOTIN-MLECZEK, CHIEF SCIENTIFIC OFFICER, CUREVAC DISKUSSION Uhr KAFFEEPAUSE Uhr PREISVERLEIHUNGEN CARL LIEBERMEISTER PREISE PAPER OF THE YEAR POSTERPREISE KOLLOQUIUM

6 Poster Immunologie / Onkologie (1-14) 1 Structural basis of sialic acid mediated self-recognition by complement factor H Bärbel S. Blaum 1, Jonathan P. Hannan 2, Andrew P. Herbert 3, David Kavanagh 4, Thilo Stehle 1,5 1 Interfaculty Institute of Biochemistry, University of Tübingen, Tübingen, Germany 2 Department of Medicine, University of Colorado School of Medicine, Aurora, Colorado, USA 3 The School of Chemistry, University of Edinburgh, West Mains Road, Edinburgh EH9 3JJ, 4 Institute of Genetic Medicine, International Centre for Life, Central Parkway, Newcastle upon Tyne, NE1 3BZ, UK 5 Department of Pediatrics, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, Tennessee, ( ) 2 Comprehensive characterization of tumor progression from precancer to invasive breast cancer using multiparametrical imagin J. Schmitz 1, J. Schwab 1, Q. Chen 2, N. E. Hubbard 2, R. D. Cardiff 2, A.D. Borowsky 2, B. J. Pichler 1, A. M. Schmid 1 1) Werner Siemens Imaging Center, Dep. of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, UK Tübingen, Germany 2) Center for Comparative Medicine, U C Davis, USA ( ) 3 The PI3K inhibitor buparlisib has potent antitumor activity in melanoma brain metastases in vitro and in vivo. H. Niessner 1 *, J. Schmitz 4 *, G.Tabatabai 2, A. M. Schmid 4, C. Calaminus 4, T. Sinnberg 1, B. Weide 1, C. Garbe 1, L. Quintanilla-Fend 3, S. Beissert 5, B. J. Pichler 4, D. Westphal 5 * and F. Meier 1,5 * Department of Dermatology, 2 Department of Neurology and 3 Department of Pathology, University of Tübingen, Germany; 4 Werner Siemens Imaging Center, Department of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, Eberhard Karls University Tübingen, Germany; 5 Department of Dermatology, Carl Gustav Carus Medical Center, TU Dresden, Germany *These authors contributed equally to this work ( ) 4 Longitudinal in vivo monitoring of cancer cachexia development points towards browning of white adipose tissue and enhanced utilization of fatty acids in brown adipose tissue Wolfgang M. Thaiss1,2, Walter Ehrlichmann1, Tina Sartorius3, Andreas Peter3, Konstantin Nikolaou2, Bernd J. Pichler1, Manfred Kneilling1 1 Werner Siemens Imaging Center, Department of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, University of Tübingen, Germany. 2 Department of Diagnostic and Interventional Radiology, University of Tübingen, Germany 3 Department of Internal Medicine IV, Eberhard Karls University, Tübingen, Germany ( ) 5 Analyses of murine neutrophil granulocyte steady-state homeostatic regulation Bugl S, Rehband N, Malenke E, Frick JS, Wirths S, and Kopp HG Department of Medical Oncology, Hematology, Immunology, Rheumatology, and Pulmonology, South West German Comprehensive Cancer Center, University Hospital of Tuebingen, Tuebingen, Germany ( ) 6

7 6 Pathogenic fungi regulate T-cell immunity by inducing neutrophilic myeloid-derived suppressor cells through a Dectin-1/CARD9 and ROS-mediated mechanism Nikolaus Rieber1, Anurag Singh1, Hasan Öz1, Melanie Carevic1, Maria Bouzani2, Jorge Amich3, Michael Ost1, Zhiyong Ye1,4, Marlene Ballbach1, Iris Schäfer1, Markus Mezger1, Sascha N. Klimosch5, Alexander N. R. Weber5, Rupert Handgretinger1, Sven Krappmann6, Johannes Liese7, Maik Engeholm8, Rebecca Schüle8, Helmut Rainer Salih9, Laszlo Marodi10, Carsten Speckmann11, Bodo Grimbacher11, Jürgen Ruland12, Gordon D. Brown13, Andreas Beilhack3, Juergen Loeffler2 and Dominik Hartl1 1Department of Pediatrics I, University of Tübingen, Tübingen, Germany ( ) 7 HLA-background driven immunoediting in malignant melanoma Alexander Martens 1, Stefan Stevanovic 2, Claudia Müller 3, Hans-Georg Rammensee 2, Claus Garbe 1, Benjamin Weide 1 1: Department of Dermatology, Tübingen, 2: Department of Immunology, Tübingen, 3: Department of Internal Medicine, Tübingen ( ) 8 Immunomodulation by melanoma: an in vitro model with human cells Christopher Shipp, Lisa Speigl and Graham Pawelec Abt. Innere Medizin II ( ) 9 A novel nexus consisting of beta-catenin and Stat3 attenuates BRAF inhibitor efficacy and mediates secondary resistance to vemurafenib Tobias Sinnberg*$1, Elena Makino*1, Marcel A. Krueger2, Ana Velic3, Boris Macek3, Ulrich Rothbauer4,5, Nicola Groll4, Oliver Pötz4, Stefan Czemmel6, Heike Niessner1, Friedegund Meier1,7, Claus Garbe1, Birgit Schittek1 1 Department of Dermatology, Division of Dermatooncology, Eberhard-Karls-University Tuebingen, Germany; 2 Werner Siemens Imaging Center, Department of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, Eberhard-Karls-University Tuebingen, Germany; 3 Proteome Center Tübingen, Eberhard-Karls-University Tuebingen, Germany.; 4 NMI Natural and Medical Sciences Institute at the University Tuebingen, Reutlingen, Germany; 5 Pharmaceutical Biotechnology, Eberhard-Karls University Tuebingen, Germany; 6 Quantitative Biology Center (QBiC), Eberhard-Karls-University Tuebingen, Germany; 7 Department of Dermatology, Carl Gustav Carus Medical Center, TU Dresden, Germany; *These authors contributed equally to this work ( ) 10 Inhibition of deacetylation of hematopoietic-specific Lyn substrate 1 (HCLS1) as a new treatment option of myeloid leukemias B. Samareh 1, I. Zimmer 2, A. Zikic 2, H. Loghmani-Khouzani 1, O. Klimenkova 1, C. Koch 2, M. Suttorp 3, L. Kanz 1, K. Welte 4, J. Skokowa 1 1 Department of Internal Medicine II, University Hospital Tuebingen, Tuebingen, Germany, 2 Department of Molecular Hematopoiesis, Hannover Medical School, Hannover, Germany, 3 Department of of Pediatric Hematolgy and Oncology, University Hospital Carl Gustav Carus, TU Dresden, Dresden, Germany, 4 Department of Pediatric Hematology, Oncology and Bone Marrow Transplantation, University Hospital Tuebingen, Tuebingen, Germany ( ) 11 Charakterisierung von Tumor-Gefäßen in Lymphomen mittels nicht-invasiven bildgebenden CT-Perfusionsparametern: Korrelation mit histologischen und elektronenmikroskopischen Analysen Horger M, Fallier-Becker P, Fend F, Martella M, Sauter A (AKF ) 7

8 12 Immunocytokines comprising mutated IL-15 induce target cell restricted NK cell activation Cornelia Lindner1,2, Berit Lochmann1,2, Helmut Salih3, Hans-Georg Rammensee1,2 and Gundram Jung1,2 1Department of Immunology, University Tübingen, 2German Cancer Consortium (DKTK) 3Department of Internal Medicine, University Tübingen, Clinical Cooperation Unit Translational Immunology, German Cancer Research Center (DKFZ), Heidelberg (AKF ) 13 Validierung des Epitop-Detektion in Monozyten (EDIM)-Tests als personalisierte Monitoring-Option für die postoperative Verlaufskontrolle bei Patienten mit oralem Plattenepithelkarzinom Martin Grimm a, Wiebke Kraut a, Sebastian Hoefert a, Michael Krimmel a, Thorsten Biegner b, Peter Teriete c, Marcel Cetindis a, Joachim Polligkeit a, Susanne Kluba a, Adelheid Munz a, Siegmar Reinert a a Klinik- und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Universitätsklinikum Tübingen, Osianderstrasse 2-8, b Institut für Pathologie und Neuropathologie, Universitätsklinikum Tübingen, Liebermeisterstrasse 8, Tuebingen, Germany c Cancer Research Center, Sanford-Burnham Medical Research Institute, North Torrey Pines Road, La Jolla, CA 92037, USA (AKF ) 14 SIRT2 plays essential role in early hematopoiesis through deacetylation of LMO2 protein Tatsuya Morishima, Regine Bernhard, Azadeh Zahabi, Benjamin Dannenmann, Christian Lindner, Masoud Nasri, Bardia Samareh, Lothar Kanz, Karl Welte, Julia Skokowa Division of Translational Oncology, Department of Oncology, Hematology, Immunology, Rheumatology and Pulmonology, University Hospital Tübingen, Tübingen, Germanye (AKF ) 8

9 Poster Infektiologie (15-20) 15 Repulsive Guidance Molecule A (RGM-A) fördert die Entzündungsresolution während einer experimentell induzierten Peritonitis Martin Schlegel 1, Andreas Körner 1, Sibo Wiese 1, Martin Giera 2 und Valbona Mirakaj 1 1 Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Eberhard-Karls Universität Tübingen; 2 Center for Proteomics and Metabolomics, Leiden University Medical Center, Netherlands (NWG ) 16 Role of proteins of the OMP biogenesis machinery for virulence of Yersinia enterocolitica Johanna Weirich, Ina Meuskens, Ingo Autenrieth, Monika Schütz Medizinische Mikrobiologie (TÜFF ) 17 Genetic and functional dissection of host-pathogen interactions in cystic fibrosis lung disease A. Ralhan 1, L. Eichler 1, M. Mezger 1, A. Singh 1, S. Berenbrinker 1, S. Schmidt 1, L. Greiner 1, U. Graepler-Mainka 2, J. Riethmüller 2, M. Griese 3, E. Eber 4, P. Martus 5, D. Hartl 1 and A. Hector 1 1 Children s Hospital of the University of Tübingen, Department I, Pediatric Infectiology, Immunology und Cystic Fibrosis; 2 Children s Hospital of the University of Tübingen, Department I, Cystic Fibrosis Care Unit; 3 Children s Hospital of the University of Munich, Department of Pediatric Pulmonology, 4 Children s Hospital of the University of Graz, Department of Pediatric Pulmonology, Graz, Austria; 5 Institute for Clinical Epidemiology and Applied Biometry of the University of Tübingen ( ) 18 Identification, generation and characterisation of HCMV mutants potentially associated with antiviral drug-resistance Lena Fischer, Eike Imrich, Gerhard Jahn, Klaus Hamprecht, Katharina Göhring 1Institute of Medical Virology and Epidemiology of Viral Diseases, University Hospital Tübingen, Tübingen, Germany (TÜFF ) 19 Charakterisierung der Resistenzmechanismen gegen oxidiertes hbd1 und weiteren antimikrobiellen Peptiden in verschiedenen Bakterien Jan Wehkamp Innere Medizin I ( ) 20 Response to Anti-Malarial Artesunate: Host genetic factors and artesunate-related haemolytic anaemia Christina Nguetse1, Reinhold Kerb2,3, Mathias Schwab2,3, Benjamin Mordmüller1, Peter G Kremsner1, Thirumalaisamy P Velavan1* 1 Institute für Tropenmedizin, Universitätsklinikum Tübingen 2 Dr. Margarete Fischer-Bosch-Institut für Klinische Pharmakologie, Stuttgart, Germany 3 Abteilung Klinische Pharmakologie, Universitätsklinikum Tübingen ( ) 9

10 Poster Diabetes / Vaskuläre Medizin (21) 21 Prognostic impact of Macrophage migration inhibitory factor in patients with nonischemic heart failure undergoing endomyocardial biopsy Karin A. L. Mueller 1,2, Johannes Schwille 1, Saskia Vollmer 1, Erik Ehinger 2, Reinhard Kandolf 3, Karin Klingel 3, Ulrich Kramer 4, Meinrad Gawaz 1, Tobias Geisler 1, Iris I. Mueller 1 1 Medizinische Klinik III, Kardiologie und Kreislauferkrankungen, Universitätsklinikum Tübingen 2 La Jolla Institute of Allergy and Immunology, 9420 Athena Circle, La Jolla, CA 92037, USA 3 Abteilung für Molekularpathologie, Universitätsklinikum Tübingen 4 Abteilung für Radiologie, Universitätsklinikum Tübingen ( ) 10

11 Poster Medizintechnik (22 25) 23 Dual wavelength TD-PCI-system for cataract classification of intraocular lenses G. Mieskes, H. Al-Mohamedi, A. Werner, M. Leitritz and T. Bende Department für Augenheilkunde (AKF ) 25 Antibiotic selection pressure determination through sequence-based metagenomics Matthias Willmann, Mohamed El-Hadidi, Daniel H. Huson, Monika Schütz, Christopher Weidenmaier, Ingo B. Autenrieth and Silke Peter (TÜFF ) Poster Neurowissenschaften (26 49) 26 Arithmetic fact retrieval anatomical evidence from statistical voxel-based lesion analysis U. Mihulowicz1, K. Willmes2, H.-O. Karnath1, E. Klein2,3 1Division of Neuropsychology, Center of Neurology, Hertie-Institute for Clinical Brain Research, University of Tuebingen, Germany; 3Section of Neuropsychology, Department of Neurology, University Hospital RWTH Aachen, Germany; 4Knowledge Media Research Center, IWM-KMRC, Tuebingen, Germany ( ) 27 A novel approach to assess an extended biochemical profile of the human brain by the means of fast and efficient in-vivo proton Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging at 9.4 Tesla G. L. Chadzynski 1, 2, P. Ehses 1, 2, J. Bause 2, G. Shajan 2, R. Pohmann 2, K. Scheffler 1, Biomedical Magnetic Resonance, Eberhard-Karls University of Tübingen, Tübingen, Germany, 2 - High-Field Magnetic Resonance Center, Max Planck Institute for Biological Cybernetics Tübingen, Germany. ( ) 28 Neuronal intracellular Ca2+ stores contribute to in vivo network dysfunction in a mouse model of Alzheimer s disease Bianca Brawek, Chommanad Lerdkrai, Nithi Asavapanumas, Olga Garaschuk Institute of Physiology II, Eberhard Karls Universität Tübingen ( ) 11

12 30 Functional and Metabolic Brain Imaging in Small Animals to Elucidate Oxygen Metabolism and Resting State Networks Mario Amend, André Thielcke, Bernd J. Pichler and Hans F. Wehrl Department of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, Werner Siemens Imaging Center, University Hospital Tübingen, Eberhard Karls University Tübingen, Germany (NWG ) 31 The influence of D-cycloserine on declarative learning after sleep Alizadeh Asfestani M 1, Schwidetzky J 1, Soekadar S 3, Born J 1,2, Feld GB 1, Inostroza Parodi M 1 1 University of Tübingen, Institute of Medical Psychology and Behavioral Neurobiology 2 University of Tübingen, Center for Integrative Neuroscience 3 University of Tübingen, Department of Psychiatry and Psychotherapy ( ) 32 Pathomechanisms of acquired epilepsy autoimmune disorders associated with anti- NMDA receptor and anti-lgi1 autoantibodies Niturad C. 1, Elsen G. E. 1, Molina B. 1, Wolking S. 1, Reichel B. 1, Maljevic S. 1, Wandinger K.P. 2, Bien C. 3, Koch H. 1, Lerche H. 1, Dihné M. 4 1 Hertie-Institute for Clinical Brain Research, Department of Neurology and Epileptology, University of Tuebingen, Germany; 2 Institute for Clinical Chemistry and Department of Neurology, University Hospital Schleswig- Holstein, Lübeck, Germany 3 Epilepsy Center, Krankenhaus Mara, Bethel, Germany 4 Department of Neurology, St. Lukas Klinik, Solingen, Germany ( ) 33 Strukturelle Hochfeld-MRT-Bildgebung bei Epilepsie Pascal Martin*, Gisela Hagberg, Joana Loureiro, Jonas Bause, Michael Erb, Holger Lerche*, Klaus Scheffler, Niels Focke* *Abteilung für Epileptologie und Neurologie, Universitätsklinik Tübingen Max-Planck-Insitut für biologische Kybernetik Tübingen ( ) 34 Aquaporin 4 expression depends on the localization of benign subependymoma S. Noell1, A.F. Mack2, R. Ritz3, M. Nieser4, R. Beschorner4, P. Fallier-Becker4. 1Department of Neurosurgery, University of Tuebingen, Germany 2Institute of Clinical Anatomy and Cell Analysis, University of Tuebingen, Germany 3Department of Neurosurgery, Villingen-Schwenningen, Germany 4Institute of Pathology and Neuropathology, University of Tuebingen, Germany (TÜFF ) 35 Importance of electrophysiological and imaging methods in the diagnostics of retinitis pigmentosa Ditta Zobor, Susanne Kohl, Bernd Wissinger, Eberhart Zrenner Forschungsinstitut für Augenheilkunde, Universität Tübingen (TÜFF ) 36 Differentiation and characterization of induced pluripotent stem cell (ipsc) derived olfactory receptor neurons (ORNs) Moritz Klingenstein, Stefanie Raab, Eva Küppers, Stefan Liebau and Leonhard Linta Institute of Neuroanatomy and Developmental Biology, Eberhard Karls University Tübingen, Tübingen, Germany ( ) 12

13 37 Examining egocentric spatial representations referenced to head and body in the healthy brain Andreas Schindler and Andreas Bartels Vision and Cognition Lab, Werner Reichardt Centre for Integrative Neuroscience, University of Tübingen ( ) 38 The role of loss of function of glucocerebrosidase in Parkinson's disease David C. Schöndorf, Lukas K. Schwarz, Dina Ivanyuk, Maria Zarani, Thomas Gasser, Michela Deleidi Parkinson Genetik Unit, Hertie Institute for Clinical Brain Research, University of Tübingen ( ) 39 Breaking a system Disturbed neural plasticity along the gene-environment axis in the pathomechanistic unfolding of Parkinson s disease Thomas Hentrich, Zinah Wassouf, Nicolas Casadei, Olaf Rieß, Julia Schulze-Hentrich Institut für Medizinische Genetik und Angewandte Genomik ( ) 40 How sleep modifies interactions between attention and perception Laura Herde1 & Karsten Rauss1, 1Institute of Medical Psychology and Behavioral Neurobiology, Faculty of Medicine, University of Tübingen, Germany ( ) 41 Exploring the biological correlates of manic- and depressive-like behavior in rats Lucas Bortolotto Rizzo1,2 and Nadja Freund1 1 Department of Psychiatry, University of Tübingen, Tübingen, Germany ² Department of Psychiatry, Federal university of Sao Paulo, Sao Paulo, Brazil ( ) 43 Love goes through the stomach: Oxytocin s regulatory impact on eating behavior an fmri study Maartje S. Spetter 1, Mario Haberstroh-Hess 1,2,3, Matthias Thienel 1,2,3, Manfred Hallschmid 1,2,3 1 )Department of Medical Psychology and Behavioral Neurobiology, University of Tübingen, German 2 )Institute for Diabetes Research and Metabolic Diseases (IDM) of the Helmholtz Center Munich at the University Tübingen, Germany 3 ) German Center for Diabetes Research (DZD e.v.) ( ) 45 Mechanisms of Solute Carrier Mutations in Epileptic Encephalopathy N. Winter 1,2, F. Lang 2 and H. Lerche 1 1 Abt. für Neurologie mit Schwerpunkt Epileptologie, Hertie-Institut für Klinische Hirnforschung, Universität Tübingen, Tübingen 2 Institut für Physiologie I, Universität Tübingen, Tübingen ( ) 46 Einfluss von Emotionaler Intelligenz auf die Ironiewahrnehmung Heike Jacob 1, Benjamin Kreifelts 1, Sophia Nizielski 2, Astrid Schütz 3, Dirk Wildgruber 1 1 Abteilung Allgemeine Psychiatrie und Psychotherapie mit Poliklinik, Tübingen 2 Institut für Psychologie, Technische Universität Chemnitz 3 Lehrstuhl für Persönlichkeitspsychologie und Psychologische Diagnostik, Universität Bamberg ( ) 13

14 47 Multi-spectral segmentation: Validation with age effects and first results in focal epilepsy Raviteja Kotikalapudi *, Pascal Martin *, Benjamin Bender #, Niels Focke *# * Department of Epileptology and Neurology, University Hospital Tübingen Department of Neuroradiology, University Hospital Tübingen # contributing equally (AKF ) 48 Eine Eine Proof-of-Principle Pilotstudie: Visuell-akustisches Feedbacktraining zur Kontrolle der Sprachmotorik bei postlingual ertaubten Patienten Finkel, S., Mohr, K., Werner, A.S., Tropitzsch, A., Braun, K., Friese, N., Braun, C. Zenner, P., Birbaumer, N., Kleber, B. (AKF ) 49 Fixational eye movements in shape discrimination: towards a simple and sensitive test for the early detection of retinal diseases Iliya V. Ivanov (AKF ) 14

15 Poster weitere Themengebiete (50 60) 51 Epigenetic Dysregulation in Alcohol Addiction C. Brückmann, V. Nieratschker Research Group Molecular Psychiatry, Department of Psychiatry and Psychotherapy ( ) 52 In vivo Genkorrektur mittels modifizierter mrna-nukleasen am murinen Modell der Surfactant Protein-B Defizienz A. Dewerth, A.J. Mahiny, L.E. Mays, M. Alkhaled, B. Mothes, E. Malaeksefat, B. Loretz, J. Rottenberger, D.M. Brosch, P. Reautschnig, P. Surapolchai, F. Zeyer, A. Schams, M. Carevic, M. Bakele, M. Griese, M. Schwab, B. Nürnberg, S. Beer-Hammer, R. Handgretinger, D. Hartl, C.M. Lehr, M.S. Kormann ( ) 53 Induktion der körpereigenen Novosynthese des low-density Lipoprotein Rezeptors als neuartige Therapiestrategie zur Behandlung der familiären Hypercholesterinämie T. Michel, D. Luft, H. P. Wendel, S. Krajewski Abteilung für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie, klinisches Forschungslabor ( ) 54 Lagebedingte Schädelfehlformen Krankheitsbild, Diagnostik, Therapie S. Kluba¹, W. Kraut¹, J. Peters¹, B. Calgeer¹, K. Hass-Lude², M. Krimmel¹, S. Reinert¹ ¹Klinik und Poliklinik für MKG-Chirurgie ²Universitäts-Kinderklinik, Abteilung Neuropädiatrie, Entwicklungsneurologie, Sozialpädiatrie (TÜFF ) 55 Akzeptanz und Effekte der autorisierten Täuschung in Studien der Placeboforschung mit Jugendlichen und ihren Eltern K. Weimer, A. Delorme, D. Watolla, B. Horing, P. Enck Innere Medizin VI - Psychosomatische Medizin und Psychotherapie, Universitätsklinikum Tübingen ( ) 56 MitoPsy Charakterisierung des mitochondrialen Phänotyps am Beispiel der Schizophrenien an Patienten-basierten in vitro Zellmodellen Richard Wüst, MD; Julia Fitzgerald, PhD; Katharina Stegen, M.Sc.; Andreas Fallgatter, MD; Christian Plewnia, MD; Rejko Krüger, MD Abteilung: Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie - in Kooperation mit dem Hertie-Institut für klinische Hirnforschung ( ) 57 Cholin und polyunsaturierte Fettsäuren in der Muttermilch nach Frühgeburt Christoph Maas1, Axel Franz1,3, Anna Shunova1, Michaela Mathes1, Christine Bleeker1, Julia Bürkle1, Marketa Kovarova2, Erwin Schleicher2, Wolfgang Bernhard1 Abt. für 1Neonatologie und 2Innere Medizin IV, 3Center for Pediatric Clinical Studies, Medizinische Fakultät, Eberhard-Karls-Universität, Tübingen (AKF ) 58 Translation of a new functional test to determine the tumour radiation sensitivity in the clinics Apostolos Menegakis, Chiara De Colle, Ala Yaromina, Joerg Hennenlotter, Arnulf Stenzl, Marcus Scharpf, Falko Fend, Susan Noell, Marcos Tatagiba, Sara Brucker, Diethelm Wallwiener, Simon Boeke, Umberto Ricardi, Michael Baumann, Daniel Zips Presenting author: Apostolos Menegakis, Department of Radiation Oncology, Hoppe-Seyler straße 3, 72076, Tuebingen (AKF ) 15

16 59 IMPULS: Ein Gruppenprogramm zur Reduktion von Essanfällen bei Patienten mit Binge-Eating-Störung im Rahmen einer randomisiert-kontrollierten Pilotstudie Kathrin Schag, Elisabeth Leehr, Peter Martus, Wolfgang Bethge, Sandra Becker, Stephan Zipfel, Katrin Giel (AKF ) 60 A comparative clinical study to understand the coagulopathy and systemic inflammation associated with the use of extracorporeal circulation in intensive care patients P. Schüssel1, C. Fischer1, T. Granja1, H. Häberle1, T. Prüfer1, M. Schweizer1, P. Wied1, D. Schibilsky2, H. Wendel2, C. Schlensak2, P. Rosenberger1, A. Straub1 1Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin und 2 Klinik für Thorax,- Herz- und Gefäßchirurgie; Eberhard-Karls Universität Tübingen (AKF ) 16

17 Poster IZKF-Promotionskolleg (61 100) 61 Funktionales MRT des Ruhezustandes von Menschenmit einem erhöhten Risiko an Parkinson zu erkranken Tobias Binder, Daniela Berg, Markus Hobert Neurologie, klinische Neurodegeneration (2014-2) 62 Role of dorsolateral prefrontal cortex in the cognitive control of gaze following Breu M.-S., Dicke P.W., Thier P (2014-2) 63 Identifikation von neuen Peptidepitopen des Respiratorischen Synzytial-Virus, die eine CD8+ T-Zell vermittelte Immunantwort zur Immuntherapie auslösen Daniel Burbulla, Patrick Günther, Gerhard Jahn und Kevin Dennehy Institut für Medizinische Virologie (2014-2) 64 Parakrine Effekte oder in situ Differenzierung humaner mesenchymaler Stromazellen (MSC) im Großtiermodell der Harninkontinenz Kourosch Elahi (2014-2) 65 Preclinical C57/BL6 mouse model of Pseudomonas aeruginosa colonization and infection in the healthy or immunocompromised host H. Hinkov, F. Hölzl, M. Willmann, S. Peter, K. Gronbach, J-S. Frick, I.B. Autenrieth. Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene, Universitätsklinikum Tübingen (2014-2) 66 Does a specific reading training improve reading ability and prevent secondary depression in AMD? Kaltenegger K 1, Cordey A 1, Gehrlich C 1, Eschweiler G 2, Trauzettel-Klosinski S 1 1 (Vision Rehabilitation Research Unit, Center for Ophthalmology, University of Tübingen) 2 (Geriatric Center at the University Hospital Tübingen) (2014-2) 67 Charakterisierung von Hepatozyten in einem miniaturisierten 3D-Durchflussbioreaktor Matthias Moll (2014-2) 68 Differenzierung humaner Fettgewebe-abgeleiteter mesenchymaler Stromazellen in die adipogene, osteogene und glattmuskuläre Richtung unter GMP-konformen Bedingungen Bettina Müller, Prof. Dr. Wilhelm Aicher Universitätsklinik für Urologie, Klinische Forschergruppe 273 (2014-2) 69 The role of the CC chemokines Ccl7, Ccl11 and Interleukin-9 T helper cell type 9 mediated neuronal damage Philipp Nakov, Kirsi Forsberg, Simone Burkhardt, Felix Bischof AG Bischof, Hertie Institut für klinische Hirnforschung, Abteilung Neurologie mit Schwerpunkt neurovaskuläre Erkrankungen (2014-2) 17

18 70 Hedgehog signaling inhibition potentiates the effectiveness of cytostatic agents in Ewing sarcoma 1 Karen A. Boehme, 1 Juliane Nitsch, 1 Rosa Riester, 2 Rupert Handgretinger, 2 Sabine B. Schleicher, 3 Frank Traub, 3,4 Torsten Kluba 1 Eberhard Karls University Tuebingen, Department of Orthopaedic Surgery, Laboratory of Cell Biology, Waldhoernlestraße 22, Tuebingen, Germany 2 Eberhard Karls University Tuebingen, Children s Hospital, Department of Hematology and Oncology, Hoppe-Seyler-Straße 1, Tuebingen, Germany 3 Eberhard Karls University Tuebingen, Department of Orthopaedic Surgery, Hoppe-Seyler- Straße 3, Tuebingen, Germany 4 Hospital Dresden-Friedrichstadt, Department for Orthopaedic Surgery, Friedrichstraße 41, Dresden, Germany (2014-2) 71 Einsatz des Next Generation Sequencing zum Klonalitätsnachweis in malignen Lymphoproliferationen Philipp Raisch (2014-2) 72 Korrelation zwischen genetischen Mutationen und klinischem Verlauf der Langerhanszell-Histiozytose des Kindesalters und deren Spätfolgen Priscilla Schneckenburger und Dominik Nann, Julia Steinhilber, Gisela Metzler, Rudi Borschorner, Falko Fend, Irina Bonzheim und Martin Ebinger Hämatologie/Onkologie, Klinik für Kinder- und Jugendmedizin I in Zusammenarbeit mit der AG Fend, Pathologie Tübingen (2014-2) 73 Die Kollagen Typ I, II, III und VI mrna - Expression in Abhängigkeit der räumlichen Organisationsform humaner Chondrozyten der superfiziellen Knorpelzone Jan Schröder (2014-2) 74 Lipid DNA Nanoparticles as a novel type of drug delivery platform for the treatment of retinal diseases Simmang D 1, de Vries JW 1, Gruszka A 1, Hurst J 1, Bartz-Schmidt KU 1, Schnichels S 1, Spitzer MS 1 1 Centre for Ophthalmology, University Eye Hospital, Schleichtstr. 12/1, D Tübingen, Germany (2014-2) 75 Untersuchung des Solubilisats NovaSOL Vineatrol sowie der Reinsubstanz Vineatrol als bioaktive Naturstoffe für die Behandlung des malignen Melanoms Rahel Traunecker (2014-2) 76 TMS-EEG: Evaluation of the cortical motor network in patients with tumor of the central region Lasse Wiesinger, Dr. med. Georgios Naros, Prof. Dr. med. Marcos Tatagiba Klinik für Neurochirurgie des UKT (2014-2) 77 Neutrophile Granulozyten verändern ihre Adhäsionsmolekülexpression während der Migration durch die verschiedenen Kompartimente der Lunge Julia Wohlert, Franziska M Konrad, Irene Vollmer und Jörg Reutershan Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Universitätsklinikum Tübingen (2014-2) 18

19 78 THP-1/Monozyten Überstand fördert die Funktion primärer humaner Osteoblasten Relevanz für die diabetische Frakturheilung? Sara Biermann (2015-1) 79 The importance of EMT proteins expressed in pericytes covering glioma vessels and their influence on glioma associated neovascularization Ulrike Naumann, Jakob Ehlers Hertie Institut für Klinische Hirnforschung und Zentrum Neurologie, Abt. Vaskuläre Neurologie, Labor für Molekulare Neuro-Onkologie (2015-1) 80 Evaluation epi-virotherapeutischer Kombinationstherapien zur verbesserten Behandlung Therapie-refraktärer Pankreaskarzinome Tim Patrick Ellerhoff, Susanne Berchtold, Irina Smirnow, Ulrich M. Lauer AG Lauer Virotherapie Innere Medizin I (Gastroenterologie, Hepatologie, Infektiologie) (2015-1) 81 Auswirkungen der Blockade von IL-1 hinsichtlich des Verlaufs einer CVB3 Myokarditis Cand. med. Tugsbilig Erdenesukh und Prof. Dr. med. Karin Klingel Institut für Pathologie und Neuropathologie, Abteilung Molekulare Pathologie (2015-1) 82 The Function of the Adaptor Protein SLy2 (SAMSN1) in Multiple Myeloma M. Fleischmann, F. Schmitt and S. Beer-Hammer (2015-1) 83 A new class of DNA nanoparticles as potential drug carriers for the topical treatment of ophthalmic diseases Katharina Frößl 1, Sven Schnichels 1, Jan Willem de Vries 1, Karl Ulrich Bartz-Schmidt 1, Martin S. Spitzer 1 1 Centre for Ophthalmology, University Eye Hospital, Schleichstr. 12/1, D Tübingen, Germany (2015-1) 84 Thrombozyten-spezifische Applikation der ENTPDase CD39 inhibiert die Aktivierung und Interaktion von Thrombozyten und Leukozyten im murinen Sepsis Modell C. Glück 1, T.Granja 1, D. Köhler 1, A. Streißenberger 1, X. Wang 2, J. Hohmann 2, K. Peter 2, P. Rosenberger 1, A. Straub 1 1 Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Eberhard-Karls Universität Tübingen 2 Baker IDI Heart and Diabetes Institute, Melbourne, Australia (2015-1) 85 Autismus-Spektrum-Störung: eine Störung der emotionalen oder kognitiven Komponente? Judith Herrmann (2015-1) 86 Epigenetics of BPD and the influence of psychotherapy an analysis of the methylation status of three candidate genes in Borderline disorder N. Knoblich, V. Nieratschker Research Group Molecular Psychiatry, Dept. of Psychiatry University of Tübingen (2015-1) 19

20 87 Charakterisierung des B-Zell-Rezeptors auf NFAT2-deletierten CLL-Zellen im TCL1- Mausmodell David J. Müller, Melanie Märklin, Stefan Wirths, Martin R. Müller (2015-1) 88 Der Apikoplast im Malariaparasiten als Ansatzpunkt für neue Interventionen gegen Malaria: Untersuchung der Wirkungsweise von neuen Wirkstoff-Kandidaten Lisa Boger (2015-2) 89 Rolle der Urokinase beim experimentellen nephrotischen Syndrom der Maus AG Prof. Ferruh Artunc, Sophie Daiminger (2015-2) 90 Untersuchung des Einflusses von Polymorphismen auf die Expression von Proteinen des nukleozytoplasmatischen Transports als modifizierende Faktoren der Spinozerebellären Ataxie Typ 3 cand. med. Miriam Dieterle, Prof. Dr. Olaf Rieß und Dr. Thorsten Schmidt Institut für Medizinische Genetik & Angewandte Genomik, Universitätsklinikum Tübingen (2015-2) 91 Preventing OA progression by blocking MMP activity using a novel disease-in-a-dish model Andrea Egler, Bernd Rolauffs; Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, BG-Unfallklinik und Universität Tübingen (2015-2) 92 Reorganisation motorischer Netzwerks mittels transkranieller Magnetstimulation Cornelius Kuhn; Dr. Robert Bauer; Prof. Dr. Alireza Gharabaghi (2015-2) 93 Die Rolle von Monozyten und Epithelzellen während der Laktation im Kontext der HCMV-Reaktivierung Thorsten Kussmann, Professor Dr. med. Dr. rer. nat. Klaus Hamprecht, Dr. med. Rangmar Goelz (2015-2) 94 Quantifizierung von Metaboliten des Gehirns mit Hilfe von spektroskopischer Bildgebung unter Verwendung der Semi-LASER Sequenz Simon Männlin 1, Rita Schaefer 1, Rupert Kolb 1, Benjamin Bender 1, Uwe Klose 1 1 Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie, Universitätsklinik Tübingen (2015-2) 95 Homing von mrna modifizierten EPCs am entzündeten Endothel Jana Mayer, Universitätsklinik für Thorax-, Herz-und Gefäßchirurgie Tübingen PD Dr. Avci-Adali, Prof. H. P. Wendel (2015-2) 96 Einfluss der Interaktion zwischen Akt und XLF auf das Tumorzellüberleben nach Bestrahlung Phuong Khanh Nguyen (2015-2) 97 Die Rolle von Integrinen bei der YOP-Injektion in Makrophagen Veronika Saur, Kristina Klein, PD Dr. Erwin Bohn, Prof. Dr. Ingo Autenrieth (2015-2) 20

21 98 Sildenafil verstärkt den zytostatischen Effekt von Doxorubicin bei kindlichen epithelialen Lebertumoren in vitro Yannick M. Schmidt, Evi Schmid, Steven W. Warmann (2015-2) 99 Ex vivo gene therapy of keratinocyte cultures derived from XLRP-3 patients I. P. Seitz 1,2, K. Achberger 3, S. Kohl 2, S. Bolz 2, S. Liebau 3, M. D. Fischer 1,2 1 University Eye Hospital, Tübingen 2 Institute for Ophthalmic Research, Tübingen 3 Institute of Neuroanatomy, Tübingen (2015-2) 100 Mechanismen der immunmodulatorischen Wirkung von myeloiden Suppressorzellen (MDSC) im Nabelschnurblut M.Vogelmann, N. Köstlin, B. Spring, C.F. Poets, Ch. Gille (2015-2) 101 Die Rolle von Interferon-kappa und Sp100 Proteinen bei Cottontail Rabbit Papillomavirus induzierten Tumoren in vivo Cand. med. Marcel Wurdak; Prof. Dr. Frank Stubenrauch (2015-2) 21

22 22

23 Zusammenfassungen der Poster 23

24 Poster im Themenbereich Immunologie / Onkologie

25 1 Impaired sialic acid recognition by complement factor H is a cause of atypical hemolytic uremic syndrome Bärbel S. Blaum 1, Jonathan P. Hannan 2, Andrew P. Herbert 3, David Kavanagh 4, Thilo Stehle 1,5 1 Interfaculty Institute of Biochemistry, University of Tübingen, Tübingen, Germany 2 Department of Medicine, University of Colorado School of Medicine, Aurora, Colorado, USA 3 The School of Chemistry, University of Edinburgh, West Mains Road, Edinburgh EH9 3JJ,UK 4 Institute of Genetic Medicine, International Centre for Life, Central Parkway, Newcastle upon Tyne, NE1 3BZ, UK 5 Department of Pediatrics, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, Tennessee, USA Complement factor H (FH) promotes down-regulation of the complement alternative pathway (AP) in the fluid phase and on healthy host cells. To distinguish friend from foe, FH recognizes host-specific glycan self markers on mammalian cells. There is long-standing evidence that one group of FH self markers is formed by sialic acid bearing glycans. The structural diversity of sialylated glycans and the low affinity of the (transient) FH-sialic acid interaction have, however, hampered its structural and biochemical investigation. With a combination of NMR spectroscopy and protein crystallography, we defined the specificity of the FH-sialic acid interaction and solved an atomic structure of the C-terminal FH recognition domains (19-20) in complex with sialylated glycans and the complement C3b thioester containing domain (TED) [1]. The structure of this ternary complex suggests that sialic acid and the C3b TED together recruit FH to self-cells to which C3b is attached, initiating proteolytic degradation of C3b on the cellular glycocalyx and on basement membranes, both of which are rich in sialic acid. FH residues that are genetically linked to a rare yet serious hereditary disease, atypical hemolytic uremic syndrome (ahus), cluster in the sialic acid binding site, suggesting that sialylated glycans have a critical role for complement homeostasis in the kidney glomerulus. Our findings are in agreement with the functional analysis of ahus-associated FH mutations/snps in which red blood cells serve as a sialylated cellular platform to evaluate AP-mediated lysis [2]. We also found that removal of sialic acid from cells that are normally non-activators of the AP leads to activation of the AP only in the presence of another complement regulator, properdin. This observation adds further evidence to the idea that properdin may act as direct activator of the complement AP in addition to its well-known function as stabilizer of the AP C3-convertase (C3bBb). [1] Blaum B.S. et al., Nat. Chem. Biol. 2015, 11; [2] Ferreira V.P. et al., J. Immunol. 2009, 182,

26 2 Comprehensive characterization of tumor progression from precancer to invasive breast cancer using multiparametrical imaging J. Schmitz 1, J. Schwab 1, Q. Chen 2, N. E. Hubbard 2, R. D. Cardiff 2, A.D. Borowsky 2, B. J. Pichler 1, A. M. Schmid 1 1) Werner Siemens Imaging Center, Dep. of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, UK Tübingen, Germany 2) Center for Comparative Medicine, U C Davis, USA One of the challenges in oncology is the monitoring of heterogeneous tumors and their progression. In contrast to biopsy-based diagnosis, molecular imaging modalities have the potential to non-invasively provide whole-lesion information. Besides different tumor phenotypes, different tumor stages are a major part of the heterogeneous lesion structure. To investigate the heterogeneous tumor development we employed the Tg(PyV-mT)-MIN-O model which mimics multistep cancer progression from hyperplasia, to carcinoma in situ (CIS) and invasive carcinoma (IC). The tumors were characterized by a variety of PET biomarkers, addressing tumor metabolism as well as hypoxia and angiogenesis, combined with MRI and advanced analysis approaches. Pre- and lactating mammary glands (MGs) as well as muscle tissue served as important control for the disease model. Female FVB/N mice were transplanted with MIN-O tissue at the age of 3 weeks and measured longitudinally 3, 7, 10 and 13 weeks post transplantation. The anesthetized animals were injected i.v. with 10±2 MBq of [ 18 F]FDG, [ 11 C]Chol, [ 11 C]Meth, [ 18 F]FMISO and [ 68 Ga]RGD at consecutive days. Anatomical MRI was subsequently fused with the PET data. Mean value and Gaussian Mixture Model (GMM) analyses were performed. In an additional study 2 mice for each tracer were measured on day 16±1 of their pregnancy and day 5±1 of lactation to assess the pre- and lactating MGs. The tracer uptake of the prelactating MGs was lower than the uptake of all lesion stages for [ 18 F]FDG, [ 11 C]Chol and [ 11 C]Meth. However, the uptake in the early neoplastic outgrowths (3w) of [ 18 F]FDG and [ 11 C]Chol ([ 18 F]FDG: 3.0±0.9 %ID; [ 11 C]Chol: 2.1±0.8 %ID) showed comparable uptake to the lactating MGs ([ 18 F]FDG: 2.9±0.2 %ID and [ 11 C]Chol: 1.7±0.2 %ID). [ 11 C]Meth revealed initial increased uptake at this early stage and a drop down at the middle stage (7w). [ 18 F]FDG and [ 11 C]Meth then showed steady increase from w7 to w13, while the [ 11 C]Chol uptake stayed stable. Statistical analysis against the lactating control MGs (Dunnetts-Test, Bonferroni corrected with : ) revealed significant increased uptake for [ 11 C]Meth in w10 and w13. GMM of [ 18 F]FDG, [ 11 C]Chol and [ 11 C]Meth showed the appearance of different uptake populations over time. Whereas the highest populations of the [ 18 F]FDG and [ 11 C]Meth showed up very late in tumor progression and increased towards late stage carcinoma, the highest [ 11 C]Chol population appeared already early and remained stable. Transferring the GMM in vivo results to parametric maps of the tumors and correlating these maps to autoradiography confirmed that the highest uptake population of [ 18 F]FDG and [ 11 C]Meth correlated best with the outgrowth of IC, whereas the highest [ 11 C]Chol uptake population identified the middle stage CIS. [ 68 Ga]RGD as well as [ 18 F]FMISO revealed uptake at the level of the prelactating MGs, with an increase of [ 68 Ga]RGD at w13. GMM analysis confirmed for both tracers a single (background) population from w3-w10 and the appearance of a second population at w13, visualizing late hypoxia and a late angiogenic switch during tumor progression indicating a correlation with malignancy transformation. The later stage lesions showed a mixture of hyperplasia, CIS and IC, making the GMM analysis crucial to distinguish their respective subpopulations. The increase of IC over time correlates with [ 18 F]FDG and [ 11 C]Meth, whereas the stable CIS proportion is represented by [ 11 C]Chol. The in vivo monitoring of the angiogenic switch was feasible applying advanced GMM imaging analysis. In conclusion the tumor development, including the stages of hyperplasia, CIS and IC can be portrait by multimodal PET/MRI and advanced analysis. Its clinical applicability in tumor diagnosis is currently under investigation. 26

27 3 The PI3K inhibitor buparlisib has potent antitumor activity in melanoma brain metastases in vitro and in vivo. H. Niessner 1 *, J. Schmitz 4 *, G.Tabatabai 2, A. M. Schmid 4, C. Calaminus 4, T. Sinnberg 1, B. Weide 1, C. Garbe 1, L. Quintanilla-Fend 3, S. Beissert 5, B. J. Pichler 4, D. Westphal 5 * and F. Meier 1, 5 * Department of Dermatology, 2 Department of Neurology and 3 Department of Pathology, University of Tübingen, Germany; 4 Werner Siemens Imaging Center, Department of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, Eberhard Karls University Tübingen, Germany; 5 Department of Dermatology, Carl Gustav Carus Medical Center, TU Dresden, Germany *These authors contributed equally to this work Despite recent advances in treating metastatic melanoma, therapies are less effective in patients with brain metastases than extracerebral metastases. This highlights the role of the brain environment on tumor progression and drug resistance and the need for brainspecific therapies. We showed in our previous study that the PI3K-AKT survival pathway is hyperactivated in melanoma brain but not extracerebral metastases. In addition, astrocyteconditioned medium led to activation of AKT in melanoma cells in vitro. We thus explored the use of the PI3K inhibitor buparlisib (BKM120) as an antitumor agent for melanoma brain metastases. We found that buparlisib inhibited AKT activation and cell growth and induced apoptosis in metastatic melanoma cell lines and freshly isolated brain melanoma cells independent of their BRAF, NRAS or KIT mutation status. Additionally, buparlisib could also inhibit hyperactivated AKT and induce apoptosis in melanoma cells stimulated with astrocyte-conditioned medium. The growth of tumors induced by injecting human BRAF- and NRAS-mutant metastatic melanoma cells in the brain of mice was significantly inhibited by buparlisib. Together, these results emphasize the role of targeting the PI3K pathway as a potential priority in drug development for melanoma brain metastases.. 27

28 4 Longitudinal in vivo monitoring of cancer cachexia development points towards browning of white adipose tissue and enhanced utilization of fatty acids in brown adipose tissue Wolfgang M. Thaiss 1,2, Walter Ehrlichmann 1, Tina Sartorius 3, Andreas Peter 3, Konstantin Nikolaou 2, Bernd J. Pichler 1, Manfred Kneilling 1 1 Werner Siemens Imaging Center, Department of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, University of Tübingen, Germany. 2 Department of Diagnostic and Interventional Radiology, University of Tübingen, Germany 3 Department of Internal Medicine IV, Eberhard Karls University, Tübingen, Germany Introduction: Cancer cachexia (CC) is a devastating concomitant effect in a variety of malignancies with loss of weight, fat and muscle tissue. Recent advances identified brown adipose tissue (BAT) and browning of white adipose tissue (WAT) as main drivers for energy expenditure. Here, we aimed to longitudinal monitor CC development in two established mouse models in order to identify changes in glucose and fatty acid metabolism with ex vivo verification. Methods: C57BL/6 wild-type mice were injected with B16 melanoma or Lewis Lung Cells (LLC) subcutaneously or sham treated (n=3 per group). We performed 18 F-FDG-PET measurements of tumor bearing mice 6, 11 and 18 days after injection and 18 F-fluoro-6-thiaheptadecanoic acid ( 18 F-FTHA-PET) measurements after 10 and 16 days. 10 min static PET scans were acquired with a small animal PET scanner 1 hour after 18 F-FDG injection (8.14 ± 0.9 SD MBq); 10 min static PET scans 30 minutes after 18 F-FTHA injection (9.9 ± 2 SD MBq). Tumor volume and regions of interest were determined based on T2 weighted MRI images (using a 7T small animal MRI). Finally, we performed biodistribution studies and analyzed cachexia-related serum markers. Results: As fundamental basis, weight development over time corrected for tumor weight confirmed the cachectic phenotype (19.8 ± 1.4 g in B16, 19.5 ± 0.4 g in LLC and 20.9 ± 0.3 g in control animals). PET analysis displayed a significantly increase in 18 F-FDG uptake over time in LLC (4.4 ± 1.5 %ID/cc (day 6), 8.2 ± 2.4 %ID/cc (day 11) to 7.6 ± 0.4 %ID/cc (day 18, p<0.05) while the 18 F-FTHA tumor uptake did not change significantly over time. 18 F-FTHA uptake increased ~25% from day 10 (3.4 ± 0.2 %ID/cc) to 16 (4.3 ± 0.5, day 16) in the BAT of B16 melanoma bearing mice and LLC bearing mice (day 10: 2.6 ± 0.2 %ID/cc; day 16: 3.7 ± 0.2), while no change was observed in controls (day 10: 3.2 ± 0.1 %ID/cc, day 16: 3.2 ± 0.8). 18 F-FDG uptake in the BAT did not exhibit these differences. Biodistribution analysis revealed increased 18 F-FDG uptake in inguinal WAT (7.5 ± 3 %ID/cc (LLC), 2.0 ± 1.3 %ID/cc (control), p<0.05) as correlate for browning of WAT during cachexia development. Serum parameters were strongly increased for cholesterol, LDL, TAG, and GOT in cachectic animals. Conclusion: 18 F-FDG uptake increased significantly over time in CC development while no significant difference in 18 F-FTHA uptake was detected. Inguinal white adipose tissue showed higher FDG uptake over time as correlate for browning of WAT. Fatty acid uptake increased over time in brown adipose tissue in B16 melanoma bearing mice compared to controls. Taken together, we demonstrate first noninvasive evidence of WAT browning in cancer cachexia and changes in fatty acid metabolism as correlate for energy expenditure. 28

29 5 Analyses of murine neutrophil granulocyte steady-state homeostatic regulation Bugl S, Rehband N, Malenke E, Frick JS, Wirths S, and Kopp HG Department of Medical Oncology, Hematology, Immunology, Rheumatology, and Pulmonology, South West German Comprehensive Cancer Center, University Hospital of Tuebingen, Tuebingen, Germany (Fortüne-Antrag Nr ) Polymorphonuclear neutrophil granulocytes are part of the innate immune system and represent the first barrier of immune defence against invading pathogens. The homeostatic feedback loop, which controls neutrophil numbers in the steady-state is not completely understood. The release of neutrophils from the bone marrow is tightly controlled to match peripheral needs. We have recently shown that antibody-induced peripheral neutropenia elicits a G-CSF-dependent positive feedback on marrow granulopoiesis. The sensor of peripheral neutropenia relies on highly conserved pattern recognition receptors (PRR) and TLR4/TRIF signalling. Interestingly, neutropeniadriven feedback granulopoiesis was found to be independent of lymphocytes, commensal bacteria and the adaptor protein MyD88. Granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) is one of the most important factors of neutrophil granulopoiesis, but the producing cellular compartment has not been determined yet. To gain further insight into the biology and site of production of G-CSF, we analyzed mesenchymal stroma cells (MSC) of different mouse strains. MSC were isolated from the bone marrow of C57BL/6 wild-type mice, TLR4-/- mice, hemizygous Genista mice and homozygous Genista mice. Homozygous Genista mice are genetically neutropenic. After confluence, the MSC were treated with different lipopolysaccharide (LPS) structures and analyzed on the RNA level for G-CSF, IL1-, IL1-, IRF-3, IL- 18, caspase-1 and caspase-11. The cell supernatants of LPS treated MSC were analyzed for cytokine levels (G-CSF, IL1-, IL-18). We found that cells express G-CSF and further cytokines in a toll-like receptor (TLR)-dependent manner. Moreover, we are currently analysing the influence of the intestinal microbiome on neutrophil regulation, which has not been studied in detail as of yet. Preliminary results show that adding different LPS structures to the drinking water of SPF-kept mice is sufficient to induce fate decision of marrow hematopoietic stem and precursor cells. We were successful in obtaining follow-up support for the Fortüne-junior grant from the DFG. The DFG project is funded for three years for further investigation of neutrophil homeostatic regulation. 29

30 6 Pathogenic fungi regulate T-cell immunity by inducing neutrophilic myeloidderived suppressor cells through a Dectin-1/CARD9 and ROS-mediated mechanism Nikolaus Rieber 1, Anurag Singh 1, Hasan Öz 1, Melanie Carevic 1, Maria Bouzani 2, Jorge Amich 3, Michael Ost 1, Zhiyong Ye 1,4, Marlene Ballbach 1, Iris Schäfer 1, Markus Mezger 1, Sascha N. Klimosch 5, Alexander N. R. Weber 5, Rupert Handgretinger 1, Sven Krappmann 6, Johannes Liese 7, Maik Engeholm 8, Rebecca Schüle 8, Helmut Rainer Salih 9, Laszlo Marodi 10, Carsten Speckmann 11, Bodo Grimbacher 11, Jürgen Ruland 12, Gordon D. Brown 13, Andreas Beilhack 3, Juergen Loeffler 2 and Dominik Hartl 1 Affiliations: 1 Department of Pediatrics I, University of Tübingen, Tübingen, Germany. Abstract Despite continuous contact with fungi, immunocompetent individuals do not develop pro-inflammatory anti-fungal immune responses. The underlying tolerogenic mechanisms are incompletely understood. By combining in vitro studies, mouse models and human patients, we show here that the human-pathogenic fungi Aspergillus fumigatus and Candida albicans induce a distinct subset of neutrophilic myeloid-derived suppressor cells (MDSCs), which functionally suppress T- and NKcell responses. Mechanistically, pathogenic fungi induced neutrophilic MDSCs through the pattern recognition receptor Dectin-1 and its downstream adaptor protein CARD9. Fungal MDSC induction was further dependent on reactive oxygen species (ROS) and involved caspase-8 activity and interleukin-1. Adoptive transfer and survival experiments showed that MDSCs were protective in invasive Candida albicans, but not Aspergillus fumigatus infection models in vivo. These studies define a new innate immune mechanism by which pathogenic fungi regulate host defence. 30

31 7 HLA-background driven immunoediting in malignant melanoma Alexander Martens 1, Stefan Stevanovic 2, Claudia Müller 3, Hans-Georg Rammensee 2, Claus Garbe 1, Benjamin Weide 1 1: Department of Dermatology, Tübingen, 2: Department of Immunology, Tübingen, 3: Department of Internal Medicine, Tübingen Background: Tumor mutations represent ideal targets for specific T cell responses. A prerequisite for a mutation-specific response is that a peptide containing the mutation is bound to HLA molecules allowing presentation. The affinity between the peptide and the HLA molecule is a decisive factor and dependent on the HLA-type. Tumor BRAF V600 or NRAS Q61 mutations are mutually exclusive and demarcate 4 genetically different melanoma subgroups altogether comprising about 2/3 of all melanoma patients. Patients with certain HLA-types should be able to mount an immune-response targeting neo-epitops as soon as melanoma carrying a definite mutation develops. HLA-background-driven immunoediting would become evident if certain melanoma mutations are underrepresented according to HLA-type. Aims: We aim to investigate HLA-background driven immunoediting by analysis of a) differences in the prevalence of HLA-alleles in four genetically distinct melanoma groups (BRAF V600E, BRAF V600K, NRAS Q61R, NRAS Q61K) (completed) b) differences in the distribution of BRAF V600E, BRAF V600K, NRAS Q61R, and NRAS Q61K mutations in benign nevi in patients with known HLA-background (ongoing) c) To analysis of T cell responses targeting mutations (planned) Methods: This project was approved by the Ethics Committee Tübingen (approval 548/2013BO2). High resolution HLA-Typing was performed after DNA-isolation using the cobas DNA Sample Preparation Kit (Roche) by next generation sequencing on a GS Junior Sequencer (Roche) using the GS GType HLA HR and MR Primer KITs (Roche). Clinical data (especially the mutational status) is supplied by the German Central Malignant Melanoma Registry (CMMR) database located at the Department of Dermatology. Descriptive statistical analyses covering class I as well as class II loci are performed with SPSS (IBM). Results: In total, 231 patients with BRAF V600E (57.1%), BRAF V600K (12.1%), NRAS Q61R (19.0%), and NRAS Q61K (11.7%) tumor mutations were identified. HLA-A, -B, -C, - DRB, -DQB, and DPB type was available in 229, 212, 106, 167, 114, and 88 patients, respectively. The rate of BRAF-V600E mutations was significantly lower in DQB 1*03- positive compared to DQB 1*03-negative patients (12.8% vs. 50.7%; p= ). The rate of NRAS-Q61R mutations was significantly lower in B07-positive compared to B07-negative patients (7.3% vs. 21.6%; p=0.044) but this latter association lost its significance after correction for multiple testing. Conclusions: The lower frequency of BRAF-V600E mutations in DQB 1*03-positive patients is an association which is suggestive for immunoediting. Peptide candidates covering the BRAF V600E mutation with high affinity to the HLA-DQB 1*03 are currently being identified by in-silico prediction. If candidate epitopes can be identified, these should be further investigated as targets for CD4+ T cells. 31

32 8 Immunomodulation by melanoma: an in vitro model with human cells Christopher Shipp, Lisa Speigl and Graham Pawelec Abt. Innere Medizin II Cancer is characterised by metabolic alterations in tumour cells that result in a typically hypoxic and acidic microenvironment distinct from surrounding healthy tissue. Hypoxia and low ph in the tumour microenvironment limit the anti-cancer effects of adaptive immunity, promote the differentiation and functions of immune suppressive cells and foster the release of pro-inflammatory cytokines. One of the major mechanisms of tumour-induced immune suppression is through the differentiation of Myeloid-Derived Suppressor Cells (MDSCs), which have shown to be predictive of patient survival in melanoma. We have developed an in vitro model of MDSC differentiation in melanoma using monocyte/melanoma co-cultures under conventional (20% O 2, ph neutral conditions) or experimental culture conditions consisting of hypoxia and acidity (2% O 2 and ph 6.7), which attempt to more closely model the tumour microenvironment. Heat shock proteins (HSPs) and ph regulatory proteins are up-regulated in melanoma and contribute to the occurrence of an inflamed, hypoxia and acidic tumour microenvironment which drives immunosuppression in vivo. Considering this, the hypothesis for this project is that inhibiting these pathways in tumour cells will alleviate mechanisms of tumour-induced immune suppression. The aims of this study are: 1) To investigate the differentiation of monocytes to those which are immunosuppressive, 2) To test the effect of inhibiting HSPs and ph regulatory pathways on this differentiation, 3) To compare conventional and experimental culture models with respect to aims 1) and 2). To identify melanoma cell lines capable of inducing suppressive monocytes, we cultured 20 different cell lines with monocytes and assessed the differentiation of the latter using phenotypic markers of suppression (CD14 up-regulation, HLA-DR down-regulation). From this set of 20 cell lines we selected four for further testing; two which induced an MDSC-like phenotype in monocytes and two which did not. These results were reproducible in five monocyte donors in the conventional and in the experimental culture model. Noteworthy was that monocytes in the experimental model showed HLA-DR down-regulation without melanoma cell co-culture. We next tested the hypothesis that inhibiting HSPs and ph regulatory proteins in the melanoma cell lines could prevent their induction of the differentiation of monocytes to MDSC-like cells. Treating these four melanoma cell lines with inhibitors to Heat Shock Protein 90 (HSP90) and Carbonic Anhydrase IX (CA IX) showed that inhibitors of HSP90 but not CA IX could prevent the differentiation of monocytes to those with an MDSC phenotype. HSP90 inhibition and prevention of monocyte differentiation was simultaneously accompanied by dramatically reduced levels of GM-CSF in the culture media. These results suggest that HSP90 in tumour cells is involved in GM-CSF production, which in turn drives the differentiation of suppressive monocytes. Of note were synergistic increases in the levels of GM-CSF and IL-6 in melanoma/monocyte co-cultures. Ongoing experiments are validating the observation of this HSP90/GM-CSF suppressive network in melanoma cells. 32

33 9 A novel nexus consisting of beta-catenin and Stat3 attenuates BRAF inhibitor efficacy and mediates secondary resistance to vemurafenib Tobias Sinnberg*$1, Elena Makino*1, Marcel A. Krueger2, Ana Velic3, Boris Macek3, Ulrich Rothbauer4,5, Nicola Groll4, Oliver Pötz4, Stefan Czemmel6, Heike Niessner1, Friedegund Meier1,7, Claus Garbe1, Birgit Schittek1 1 Department of Dermatology, Division of Dermatooncology, Eberhard-Karls-University Tuebingen, Germany; 2 Werner Siemens Imaging Center, Department of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, Eberhard-Karls-University Tuebingen, Germany; 3 Proteome Center Tübingen, Eberhard-Karls-University Tuebingen, Germany.; 4 NMI Natural and Medical Sciences Institute at the University Tuebingen, Reutlingen, Germany; 5 Pharmaceutical Biotechnology, Eberhard-Karls University Tuebingen, Germany; 6 Quantitative Biology Center (QBiC), Eberhard-Karls-University Tuebingen, Germany; 7 Department of Dermatology, Carl Gustav Carus Medical Center, TU Dresden, Germany; *These authors contributed equally to this work Acquired resistance to second generation BRAF inhibitors (BRAFi), like vemurafenib is limiting the benefits of long term targeted therapy for patients with malignant melanomas that harbour the V600E BRAF mutation. Since many resistance mechanisms have been described until now including overexpression of receptor tyrosine kinases (RTKs) or hyperactivation of the MAPK- or PI3K/AKT signaling pathway one potential strategy to overcome resistance in melanoma cells resistant to BRAFi would be to target important common signaling nodes. In this study we show that -catenin is stabilized and translocated to the nucleus in approximately half of the melanomas analyzed and which developed secondary resistance towards BRAFi. We further demonstrate that -catenin is involved in mediating resistance towards vemurafenib in vitro and in vivo. However, unexpectedly -catenin acts mainly independent of the TCF/LEF dependent canonical Wnt-signaling pathway in resistance development, which partly explains previous contradictory results about the role of -catenin in melanoma progression and therapy resistance. We demonstrate for the first time that - catenin interacts with Stat3 after chronic vemurafenib treatment and both together cooperate in the acquisition and maintenance of resistance towards BRAFi. 33

34 10 Inhibition of deacetylation of hematopoietic-specific Lyn substrate 1 (HCLS1) as a new treatment option of myeloid leukemias B. Samareh 1, I. Zimmer 2, A. Zikic 2, H. Loghmani-Khouzani 1, O. Klimenkova 1, C. Koch 2, M. Suttorp 3, L. Kanz 1, K. Welte 4, J. Skokowa 1 1 Department of Internal Medicine II, University Hospital Tuebingen, Tuebingen, Germany, 2 Department of Molecular Hematopoiesis, Hannover Medical School, Hannover, Germany, 3 Department of of Pediatric Hematolgy and Oncology, University Hospital Carl Gustav Carus, TU Dresden, Dresden, Germany, 4 Department of Pediatric Hematology, Oncology and Bone Marrow Transplantation, University Hospital Tuebingen, Tuebingen, Germany G-CSFR-triggered phosphorylation and activation of the hematopoietic-specific lyn-substrate 1 (HCLS1) protein is important for the granulocytic differentiation of hematopoietic stem cells (HSCs). G- CSF also activates protein deacetylation via Nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT)/NAD + /sirtuin 1 (SIRT1) pathway. SIRT1 is NAD + -dependent protein deacetylase playing an important role in the regulation of gene transcription. Interestingly, having strong pro-differentiation effects on myeloid progenitors, both HCLS1 and NAMPT are markedly hyper-activated in myeloid leukemias, inducing proliferation and survival of undifferentiated blasts. Knowing this, we investigated whether HCLS1 could be activated by NAMPT/NAD + /SIRT1 pathway via deacetylation in HSCs. Indeed, we found that HCLS1 is deacetylated in HSCs by NAMPT/SIRT1 and that G-CSF treatment of these cells induced deacetylation and phosphorylation of HCLS1 via NAMPT/SIRT1. Moreover, we found that deacetylation of HCLS1 is important for myeloid differentiation and proliferation of HSCs. We further demonstrated that HCLS1 protein was activated by deacetylation in blasts of chronic myeloid leukemia (CML) patients, as compared to HSCs of healthy individuals. This was in line with elevated mrna and protein levels of NAMPT and HCLS1. We further investigated, whether inhibition of NAMPT-triggered deacetylation of HCLS1 has any effect on the survival and differentiation of CML blasts in vitro. We found that treatment of CML blasts with the specific NAMPT inhibitor FK866 resulted in increased acetylation of HCLS1. In addition, treatment of CML blasts with the FK866 in a dose of 10nM resulted in marked inhibition of proliferation and elevated cell death, which was consistent between different patients and was comparable to the effects of Imatinib treatment. In CFU assay in the presence of FK866 (10nM) no CFU colonies were grown. Even at a dose of 3nM FK866 drastically suppressed total colony counts. This inhibitory effect was further amplified by combination of FK866 with Imatinib. Addition of 10nM of FK866 to CFU culture medium was not toxic for CD34 + cells of healthy donors. Taken together, we demonstrated that NAMPT and HCLS1 have dose-dependent effects on hematopoietic cells and that NAMPT activates HCLS1 functions by SIRT1-triggered deacetylation. Inhibition of NAMPT in CML blasts markedly reduced their survival, proliferation and differentiation. In conclusion, we suggest a possible therapeutic application of NAMPT inhibition in the treatment of CML patients via deactivation of HCLS1 function by acetylation. This therapy could be applied in combination with Imatinib, or in Imatinib-resistant CML patients. 34

35 35

36 11 Charakterisierung von Tumor-Gefäßen in Lymphomen mittels nicht-invasiven bildgebenden CT-Perfusionsparametern: Korrelation mit histologischen und elektronenmikroskopischen Analysen Horger M, Fallier-Becker P, Fend F, Martella M, Sauter A Ziel dieser Studie ist eine gründliche Analyse des morphologischen Substrats (Tumorgefäßdichte, Tumorgefäßkaliber, Integrität der Gefäßwand, Größe der sogenannten Fensterungen, Anzahl der Endothelialzellen und Perizyten sowie derer Interaktionen [junctions]) das für die große Perfusionsvariabilität unter den Tumoren verantwortlich sein könnte. Sollte dieses Phänomen entschlüsselt werden, so können die Ergebnisse solcher in vivo Perfusionsmessungen zuverlässig in allen bereits erwähnten klinischen Kontexten angewandt werden. Vielmehr sollte der Vergleich der Ergebnisse der histologischen, immunohistiochemischen und elektronenmikroskopischen Analysen mit denen der VPCT die Richtigkeit dieser Technik untermauern und ihren Einzug in die klinische Routine befürworten. Es wird angenommen, dass der Durchlässigkeitsgrad der Tumorgefäßwand (ktrans) mit der Medikamentendistribution im Tumor korreliert und somit eine wichtige prognostische Rolle spielt. Die VPCT ist zurzeit die einzige bildgebende Technik die eine zuverlässige nichtinvasive Messung dieses Parameters zulässt. Da die Gefäßwandpermeabilität unterschiedlicher morphologischer wie auch funktioneller Faktoren unterliegt, zielt diese Studie darauf ab, eine optimale Korrelation mit der Morphologie (Gefäßwandbeschaffenheit, Anzahl von spezifischen Zellen wie Endothelialzellen, Perizyten, etc.) wie auch deren interzellulären Verbindungen und z.b. die Dicke der Basalmembran zu objektivieren. Des Weiteren könnte später anhand solcher Daten auch der Einfluss diverser moderner Therapie auf die Gefäßwandpermeabilität insbesondere im Falle von Therapieresistenzen beforscht werden. Versuche ähnlicher Art mithilfe z.b. der MRT liefern allenfalls Richtwerte (artifizielle Messeinheiten) die nicht vergleichbar und auf die physiologischen Prozesse im Tumor nicht zuverlässig anwendbar sind. Diese Messmethoden (Toft s Model) berücksichtigen nicht die arterielle Input-Funktion und werden deswegen hauptsächlich bei intraindividuellen Verlaufsstudien angewendet. 36

37 12 Immunocytokines comprising mutated IL-15 induce target cell restricted NK cell activation Cornelia Lindner 1,2, Berit Lochmann 1,2, Helmut Salih 3, Hans-Georg Rammensee 1,2 and Gundram Jung 1,2 1 Department of Immunology, University Tübingen, 2 German Cancer Consortium (DKTK) 3 Department of Internal Medicine, University Tübingen, Clinical Cooperation Unit Translational Immunology, German Cancer Research Center (DKFZ), Heidelberg The antitumor activity of chimeric or humanized antibodies, although clearly established, is often limited, and there remains an urgent medical need for the development of optimized antibody based reagents for cancer immunotherapy. One strategy to enhance the therapeutic activity of antibodies is to optimize their Fc-part by genetic engineering; another is to fuse them to cytokines, e.g. IL-2 or IL-15. lt is well established that these cytokines induce proliferation and enhance the cytolytic activity of both, natural killer (NK) cells and T cells. IL-15 seems to be superior to IL-2 for the induction of anti-tumor immunity because it does not stimulate regulatory T cells. In addition, it binds with high affinity to the IL15R expressed e.g. on dendritic cells or monocytes that present the cytokine in trans to the receptor on NK cells or T cells. This trans-presentation offers the possibility to construct target cell restricted IL-15 immunocytokines that are more specific than conventional reagents: to this end, we generated fusion proteins comprising Fc-optimized antitumor antibodies and mutated IL15 that no longer binds to IL15R (IL-15mut). Stimulation of human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) with an CD19-IL15mut immunocytokine induced strong activation and proliferation of NK cells. Moreover, CD19+ target cells were depleted more efficiently compared to the CD19 Fc optimized antibody. The activation of NK cells was target cell restricted as immunocytokines with unrelated specificity (PSMA-IL15mut recognizing prostate specific membrane antigen) did only induce marginal NK cell activation. Furthermore, fusion proteins containing wild type IL-15 were not target cell restricted. In summary, immunocytokines comprising Fc-optimized antibodies and IL15 with deficient IL-15R binding induce target cell restricted activation and proliferation of NK cells resulting in efficient target cell lysis. 37

38 13 Validierung des Epitop-Detektion in Monozyten (EDIM)-Tests als personalisierte Monitoring- Option für die postoperative Verlaufskontrolle bei Patienten mit oralem Plattenepithelkarzinom Martin Grimm a, Wiebke Kraut a, Sebastian Hoefert a, Michael Krimmel a, Thorsten Biegner b, Peter Teriete c, Marcel Cetindis a, Joachim Polligkeit a, Susanne Kluba a, Adelheid Munz a, Siegmar Reinert a a Klinik- und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Universitätsklinikum Tübingen, Osianderstrasse 2-8, b Institut für Pathologie und Neuropathologie, Universitätsklinikum Tübingen, Liebermeisterstrasse 8, Tuebingen, Germany c Cancer Research Center, Sanford-Burnham Medical Research Institute, North Torrey Pines Road, La Jolla, CA 92037, Die Etablierung nicht-invasiver, labordiagnostischer Tests zum Nachweis und zur Charakterisierung von Tumorerkrankungen mittels Biomarkern für Neoplasien, Malignität und Therapieresistenzen stellt einen entscheidenden Schritte auf dem Weg zur Krebsfrüherkennung und einer personalisierten Krebstherapie dar. Das Apo10-Epitop der Endonuklease DNaseX markiert gutartige oder bösartige Tumorzellen mit Proliferations- und Apoptosestörung und wird als hochspezifischer Biomarker verschiedenster solider und nichtsolider Tumorentitäten verwendet, der gleichzeitig mit einer reduzierten Überlebenswahrscheinlichkeit korreliert. Das Transketolase-like 1 (TKTL1) Enzym markiert hingegen Tumorzellen, die einen metabolischen Wechsel von einer Mitochondrien-basierten Energiefreisetzung (Oxidative Phosphorylierung) hin zu einer Glukosevergärung durchgeführt haben, wodurch ein Wachstum ohne Sauerstoff möglich ist, die umgebende Gewebematrix aufgelöst wird (invasives Wachstum und Metastasierung), der Angriff des körpereigenen Immunsystems supprimiert wird (Blockade der NK-Zellen) als auch eine Radikal- und Apoptoseauslösung unterdrückt werden kann (Resistenz gegenüber Strahlenund Chemotherapien). Aufgrund dessen nimmt der Malignitätsgrad der Tumorzellen zu, wodurch das Versterben von Patienten mit solchen TKTL1-positiven Tumoren massiv zunimmt. In der vorliegenden Studie wurde prospektiv die Realisierbarkeit eines personalisierten Diagnose- und Therapiekonzeptes als Proof of Concept durch den Nachweis der beiden Marker DNaseX/Apo10 und TKTL1 mittels der Epitop-Detektion In Makrophagen -Bluttest (EDIM-Technologie) demonstriert. Hierbei wurden Immunzellen (aktivierte Monozyten/Makrophagen) in Blutproben von Tumorpatienten (Mundhöhlenkarzinom, n=92) und gesunden Kontrollen (Blutspendern, n=74) mit Hilfe eines Laserbasierten, durchflusszytometrischen Verfahrens durch den Nachweis von Oberflächenmarkern (CD 14 und CD16) identifiziert und gleichzeitig intrazellulär die Präsenz prognoserelevanter Epitope der beiden Biomarker DNaseX/Apo10 und TKTL1 bestimmt. Die Sensitivität des EDIM-DNaseX- als auch des EDIM-TKTL1-Bluttests, Tumorpatienten von gesunden Kontrollen zu unterscheiden, lag jeweils zwischen 90% und 92%, die Spezifität betrug dabei zwischen 94% und 95%. Die Kombination von EDIM-Apo10- und EDIM-TKTL1-Scores erhöhte die Sensitivität auf 95% und die Spezifität auf 97%, Tumorpatienten von gesunden Kontrollen zu unterscheiden. Postoperativ gemessene EDIM-Apo10- und EDIM-TKTL1-Blutwerte von Tumorpatienten (n=45) zeigten einen Rückgang präoperativ erhöhter Werte in einen für Tumorpatienten definierten Normalbereich nach vollständiger (R0) Tumorresektion. Die vorliegenden Daten zeigen erstmalig die Möglichkeit eines personalisierten Monitorings von Tumorpatienten an drei unterschiedlichen Tumorentitäten durch eine Blutanalyse zweier standardisierter Biomarker (DNaseX/Apo10-TKTL1). Der Nachweis der beiden Biomarker in Tumorgeweben als auch der nichtinvasive Nachweis in Blutproben vor, während und nach der Therapie mittels der EDIM-Technologie eröffnet neue Optionen für eine individualisierte Prognose- und Therapiestratifikation. Der EDIM-Bluttest erlaubt damit auch eine effiziente Therapieüberwachung in der klinischen Routine bei Verlaufskontrolle (z.b. bei Verdacht auf ein Tumorrezidiv). Zukünftig kann hierdurch Patienten eine zusätzliche und 38

39 kosteneffiziente Diagnostik (im Sinne einer nicht-invasiven Biopsie / liquid biopsy ) sowie Therapieüberwachung nach chirurgischer Tumorentfernung durch den EDIM-Bluttest angeboten werden. 39

40 14 SIRT2 plays essential role in early hematopoiesis through deacetylation of LMO2 protein Tatsuya Morishima, Regine Bernhard, Azadeh Zahabi, Benjamin Dannenmann, Christian Lindner, Masoud Nasri, Bardia Samareh, Lothar Kanz, Karl Welte, Julia Skokowa Division of Translational Oncology, Department of Oncology, Hematology, Immunology, Rheumatology and Pulmonology, University Hospital Tübingen, Tübingen, Germany Nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT) is known as a rate-limiting enzyme in the biosynthesis of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ) and supplies NAD + to sirtuins (SIRTs) which are members of the NAD + -dependent class III histone deacetylase family. We already reported that NAMPT-NAD + -SIRT1 pathway is essential for granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF)-triggered granulopoiesis (Skokowa J, et al. Nat Med. 2009). In the present study, we analyzed the mechanism of NAMPT-NAD + -SIRTs-triggered hematopoiesis using a serum- and feeder-free monolayer hematopoietic differentiation system of human ips cells. We cultured ips cells in the presence or absence of the specific inhibitor of NAMPT, FK866 and found marked reduction of VEGFR2 + CD34 + early hematopoietic progenitor cells at day 6 of differentiation after inhibition of NAMPT. These data argue for the requirement of NAMPT and its downstream effectors at early stages of hematopoietic differentiation. To evaluate which of the SIRTs is essential in this process, we tested specific inhibitors of several SIRTs and found that inhibition of SIRT2 using its specific inhibitor AC93253 significantly suppressed differentiation into VEGFR2 + CD34 + early hematopoietic progenitor fraction. Furthermore, the emergence of CD43 + hematopoietic progenitor cells at day 13 was completely suppressed after inhibition of SIRT2. These results indicate that NAMPT-NAD + -SIRT2 signaling is needed for early hematopoiesis. We further evaluated downstream targets of NAMPT-NAD + -SIRT2. qrt-pcr analysis of well-known early hematopoietic genes (GATA2, RUNX1, LMO2, TAL1) revealed that mrna expression of these factors was not down-regulated after NAMPT or SIRT2 inhibition. These data suggest that these proteins might be affected by posttranscriptional modifications via NAMPT-NAD + -SIRT2-triggered deacetylation. We tested proteinprotein interaction between SIRT2 and these candidate proteins in differentiated ips cells on day 6 of culture using Duolink technique and found that RUNX1, LMO2 and TAL1 proteins interact with SIRT2 protein. To identify if these proteins could be deacetylated by SIRT2, we compared the signals from total- and de-/acetylated- candidate proteins in differentiated ips cells on day6 treated or not with SIRT2 inhibitor using Duolink-FACS technique. This analysis revealed that only LMO2 is deacetylated by SIRT2. LMO2 is known as an essential transcriptional regulator in early hematopoiesis. It is a component of TAL1 complex, which consist of LMO2, TAL1, LDB1, E47 and GATA1/2 proteins and has transcriptional activity as a complex on hematopoiesis-specific target genes as KIT, GATA1, GYPA, KLF1 and KDR. Interestingly, mrna expression levels of all these genes were markedly downregulated after inhibition of NAMPT or SIRT2. Overall, these results indicate that NAMPT induces early stages of hematopoietic differentiation by SIRT2-triggered deacetylation of LMO2. 40

41 Poster im Themenbereich Infektiologie

42 15 Repulsive Guidance Molecule A (RGM-A) fördert die Entzündungsresolution während einer experimentell induzierten Peritonitis Martin Schlegel 1, Andreas Körner 1, Sibo Wiese 1, Martin Giera 2 und Valbona Mirakaj 1 1 Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Eberhard-Karls Universität Tübingen; 2 Center for Proteomics and Metabolomics, Leiden University Medical Center, Netherlands Die akute Entzündungsreaktion ist gekennzeichnet durch ein Einwandern von Leukozyten in das geschädigte Gewebe. Die Elemination dieser Entzündungszellen ist von elementarer Bedeutung um das Gewebe in Homöostase zurückzuführen. Diese Resolution der Entzündung ist ein aktiver Prozess, der von spezialisierten Lipidmediatoren vermittelt wird. Diese proresolutionären Lipidmediatoren vermindern die Einwanderung von polymorphkernigen neutrophilen Granulozyten (PMN), reduzieren die proinflammatorischen Zytokine und stimulieren die Makrophagen zur Phagozytose von apoptotischen PMN und inflammatorischem Material. In dieser Arbeit zeigen wir, dass das Repulsive Guidance Molecule A (RGM-A) für die Entzündungsresolution in der akuten Peritonitis bedeutsam ist. RGM-A heterozygote Mäuse (RGM-A +/- ) zeigten eine vermehrte Einwanderung proinflammtorischer neutrophiler Granulozyten (PMN) und eine verminderte Auflösung der Entzündung verglichen mit WT-Tieren. Die Applikation eines RGM-A Peptids hingegen konnte in WT-Tieren das Resolutionsintervall verkürzen, die Einwanderung der PMN vermindern und die Generierung der proinflammatorischen Zytokine IL-1, IL-6, KC und TNF- begrenzen. Darüber hinaus führte die RGM-A Applikation zu einer signifikant vermehrten Generierung der proresolutionären Lipidmediatoren Lipoxin A4 (LXA 4 ), 14,15-epoxy-eicosatrienoic Säure (14,15 EET), Maresin 1 (MaR1) und Protectin Dx (PDx) in der Pertitoneallavage. Die RGM-A Applikation führte außerdem zu einer signifikanten Reduktion der LyC hi proinflammatorischen Monozyten, einem signfikanten Anstieg der Ly6C lo antiinflammatorischen Monozyten und einer vermehrte Phagozytose von apoptotischen PMN in der Peritoneallavage nach 4h, 12h, 24h und 48h. Diese antiinflammatorischen und proresolutionären Effekte konnten nicht nur bei prophylaktischer RGM-A Gabe zu Beginn der Entzündung erzielt werden, sondern auch bei späterer Applikation von RGM-A zum Höhepunkt der Inflammation. Im Gegensatz dazu konnte die RGM-A Gabe in Neogenin defizienten Tieren (Neo -/- ) die Inflammation und die Entzündungsresolution nicht beeinflussen. Die antiinflammatorischen und proresoultionären Wirkungen von RGM-A scheinen größtenteils über Neogenin vermittelt zu werden. In-vitro stimulierte RGM-A die Efferozytose humaner Makrophagen und führte zu einer vermehrten Transskription der Lipidmediatorrezeptoren GPR32 und ALX auf Makrophagen. Die Migration von M1 Makrophagen in Richtung eines inflammatorischen Stimulus konnte durch RGM-A Gabe in-vitro signifikant vermindert werden. Desweiteren förderte RGM-A auch invitro die Differenzierung von M1 Makrophagen zu anti-inflammatorischen M2 Makrophagen. Die Ergebnisse dieser Arbeit beschreiben eine zentrale Rolle des RGM-A in der akuten Peritonitis, in dem RGM-A nicht nur die Inflammation begrenzt, sondern auch die aktive Entzündungsresolution fördert und ermöglichen somit ein besseres Verständnis der Pathologie einer überschießenden oder sich nicht auflösenden Entzündungsantwort und ihrer möglichen Behandlung. 42

43 16 Role of proteins of the OMP biogenesis machinery for virulence of Yersinia enterocolitica Johanna Weirich, Ina Meuskens, Ingo Autenrieth, Monika Schütz Medizinische Mikrobiologie The trimeric autotransporter adhesin Yersinia adhesin A (YadA) and the type Ve autotransporter Invasin (Inv) are important pathogenicity factors of the human pathogen Yersinia enterocolitica (Ye). During infection YadA and Inv are mediating the binding to host cells which is then followed by the translocation of Yersinia outer proteins (Yops) via a type III secretion system. The biogenesis of the outer membrane proteins (OMP) YadA and Inv depends on the -barrel assembly machinery (BAM) (1, 2). The BAM-complex consists of the essential proteins BamA and BamD and the non-essential proteins BamB, BamC and BamE. The unfolded OMP are guided through the periplasm to the BAM-complex with the help of the periplasmic chaperones DegP, Skp and SurA. The BAM-complex then inserts the OMP into the lipid bilayer (3). The aim of this study is to find out, how factors involved in OMP biogenesis contribute to Ye virulence. We will therefore investigate if the deletion of the non-essential proteins BamB, BamC, BamE and of the periplasmic chaperones DegP, Skp and SurA affect Ye growth behaviour, cell morphology, outer membrane integrity and composition, virulence and adhesion and invasion to host cells. References 1. Lehr, U. and Schütz, M. Mol Microbiol (4): Oberhettinger, P and Schütz, M. PLoS One (10): e Selkrig, J., et al. Biophys.Acta 2013 S (13)

44 17 Genetic and functional dissection of host-pathogen interactions in cystic fibrosis lung disease A. Ralhan 1, L. Eichler 1, M. Mezger 1, A. Singh 1, S. Berenbrinker 1, S. Schmidt 1, L. Greiner 1, U. Graepler-Mainka 2, J. Riethmüller 2, M. Griese 3, E. Eber 4, P. Martus 5, D. Hartl 1 and A. Hector 1 1 Children s Hospital of the University of Tübingen, Department I, Pediatric Infectiology, Immunology und Cystic Fibrosis; 2 Children s Hospital of the University of Tübingen, Department I, Cystic Fibrosis Care Unit; 3 Children s Hospital of the University of Munich, Department of Pediatric Pulmonology, 4 Children s Hospital of the University of Graz, Department of Pediatric Pulmonology, Graz, Austria; 5 Institute for Clinical Epidemiology and Applied Biometry of the University of Tübingen Background: Lung disease determines morbidity and mortality of patients with cystic fibrosis (CF), the most common lethal autosomal-recessive disease in Caucasians. CF lung disease is characterized by a polymicrobial colonization and infection pattern. While the impact of common pathogens, such as Pseudomonas aeruginosa or Staphylococcus aureus, on disease outcome (lung function decline) has been defined in a number of clinical studies, the pathogenetic and clinical role of emerging pathogens, such as fungi or non-tuberculous mycobacteria, remains poorly understood. Aim: We seek to dissect the genetic and functional mechanisms orchestrating host-pathogen interactions in CF lung disease and to assess the impact of emerging fungal and bacterial pathogens on clinical parameters (lung function, lung disease severity, body mass index, cocolonization / co-infection, CFTR mutation, non-cftr single nucleotide polymorphisms and immunological parameters) in a large multicenter CF cohort. To study host-pathogen interactions, ex vivo samples from CF patients and healthy controls, in vitro cell culture models and an in vivo CF mouse model are used. Particularly, we focus on immune pathways that are involved in recognition and signaling of host-fungal interactions in CF lung disease. Preliminary results: In a multi-center, retrospective study comprising 770 CF patients, colonization with Haemophilus influenzae and, to a lesser extent, Staphylococcus aureus (MSSA), Candida albicans and Serratia spp. were associated with preserved lung function, while colonization with Pseudomonas aeruginosa and MRSA and, to a lesser extent, Aspergillus fumigatus and Candida glabrata were associated with a more rapid decline of lung function. Aspergillus fumigatus was the only species that increased the risk for infection with Pseudomonas aeruginosa, whereas Haemophilus influenzae, MSSA and Acinetobacter spp. showed protective associations. Mechanistically, our studies showed that the activity of the chitinase chitotriosidase, which degrades chitin in fungal cell walls, was found to be increased in serum of CF patients compared to healthy subjects and asthma patients. Serum and airway chitinase activities were positively associated with Candida albicans colonization in CF patients. Genetic analyses in CF patients revealed that CHIT1 (gene encoding chitotriosidase) deficiency correlated with a higher likelihood of being colonized with Candida albicans. utlook: These studies revealed a novel pattern of microbial risk factors for CF lung disease and identified a distinct genetic factor that predisposes for fungal colonization in CF. Further CF centers are currently recruited in order to extend this multi-center CF consortium. We expect that in 2016 our study cohort will encompass over 1000 CF patients with clinical patient data and patient samples available for at least five consecutive years (being the largest European CF cohort of this kind). Our CF biobank comprises DNA samples, serum and airway fluids (bronchoalveolar lavage, sputum) for immunological biomarker assessments. In vitro studies (primary immune cells and cultured airway epithelial cells) and in vivo animal models are conducted in parallel to further investigate the mechanisms underlying host-pathogen interactions in CF. 44

45 18 Identification, generation and characterisation of HCMV mutants potentially associated with antiviral drug-resistance Lena Fischer, Eike Imrich, Gerhard Jahn, Klaus Hamprecht, Katharina Göhring 1 Institute of Medical Virology and Epidemiology of Viral Diseases, University Hospital Tübingen, Tübingen, Germany Background: Human cytomegalovirus infections remain a serious complication in immunocompromised patients especially when antiviral therapy selects for drug-resistant virus strains. With only three drugs approved for systemic treatment of HCMV therapy options in the case of therapy failure are limited. While genotypic methods are invaluable for quick therapy adaption, the impact on newly emerging mutations on drug-resistance can only be determined by Marker Transfer Analysis. Prolonged use of antiviral therapy has increased the emergence of multiple mutations in one virus strain but the effect of those combinations on the overall resistance-pattern has only been assessed marginally. Methods and results: Five UL97-mutations, six UL54-mutations and two UL54/UL97- combinations were characterised. In addition two other gene regions, the UL27 open reading frame and the UL44 gene were analysed concerning possible resistance mutations in comparison to reference strains. Four mutations in the UL44-gene and eleven mutations in the UL27 gene could be detected. Up to now, 3 of the UL27 mutations and all UL44 mutations were characterised. For the generation of recombinant HCMV all mutations were introduced into the TB40/E-derived bacterial artificial chromosome (BAC) TB40-BAC KL7 - UL32EGFP by en-passant mutagenesis (Tischer et al., 2006). Phenotypic characterisation was performed by growth assays and a modified plaque reduction assay using an HFF/Arpe co-culture method. Resistance was defined as a 2-fold decrease in drug-sensitivity compared to the reference strain HCMV-TB40-Bac7-UL32-EGFP. Conclusion: The findings of this work contribute to a better understanding of antiviral drugresistance of HCMV and do not only increase the number of mutations known to confer drug-resistance but also support the notion that the phenotype of a mutation needs to be regarded in the context of its genetic background. The readout of phenotypic drug-testing could also be considerably improved by using a HFF/Arpe co-culture assay that allowed the formation of clearly distinguishable plaques. 45

46 19 Charakterisierung der Resistenzmechanismen gegen oxidiertes hbd1 und weiteren antimikrobiellen Peptiden in verschiedenen Bakterien Jan Wehkamp 46

47 20 Response to Anti-Malarial Artesunate: Host genetic factors and artesunaterelated haemolytic anaemia Christina Nguetse 1, Reinhold Kerb 2,3, Mathias Schwab 2,3, Benjamin Mordmüller 1, Peter G Kremsner 1, Thirumalaisamy P Velavan 1* 1 Institute für Tropenmedizin, Universitätsklinikum Tübingen 2 Dr. Margarete Fischer-Bosch-Institut für Klinische Pharmakologie, Stuttgart, Germany 3 Abteilung Klinische Pharmakologie, Universitätsklinikum Tübingen Abstract Parenteral artesunate (AS) is the first-line treatment for severe malaria. Recently, a number of cases of delayed haemolytic anaemia were identified following the parenteral AS treatment in travellers with severe malaria. The severe malaria in African children (SMAC) follow-up study has compared an AS simplified 3-dose with the WHO-recommended 5-dose regimen in 1046 children with severe malaria. A subset of these children from three sites (Kumasi-Ghana, Kisumu-Kenya and Lambaréné-Gabon) were sampled for pharmacogenetic and pharmacokinetic research. Our first explorative results suggests a link between delayed haemolysis and plasma levels of AS metabolites dihydroartemisinin (DHA) and DHAglucuronide (DHAG). We hypothesized that heritable genetic factors that affect erythropoiesis such as glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency (G6PDd), and other host factors are also likely related to drug-induced anaemia. We systematically investigated the role of host genetic factors for adverse drug reactions to understand the molecular and pharmacological mechanisms of AS-related haemolytic anaemia. A total of 278 African children, aged 6 to 120 months, were randomly selected from a cohort of with severe malaria and enrolled into this study. The G202A and A376G mutations responsible for the G6PDd in the African population, and the sickle cell anaemia were determined by direct sequencing of the genome regions harbouring the variants. The overall prevalence of G6PD deficiency (G6PD*A-) was 12.9%; 14.4% of children were female heterozygous (G6PD*A), while 72.7% were G6PD normal (G6PD*B). 87.9%, 3.6% and 8.2% of children had the HbAA, HbAC and HbAS genotypes, respectively. Only one female child was homozygous for HbSS. HbCC and HbSC variants were absent. Using a multivariate regression analysis, only the G6PD variants were associated with decreased haemoglobin concentrations of 2.7 g/dl in G6PD heterozygous (P<0.0001) and 1 g/dl in G6PD deficient (P=0.009) children. However, the G6PD and haemoglobin variants did not have any association with severe malarial anaemia. On admission, children with G6PDd had an increased risk of anaemia, Hb 7g/dL (OR = 4.46, 95% CI = , P = 1.7 x 10-5 ) but G6PDd and haemoglobin variants were not associated with delayed haemolysis. Taken together, this study reveals that the delayed haemolysis arisen after AS treatment is not related with G6PDd and sickle cell anaemia. This implies that the mechanism leading to this AS adverse event might be related to other host factors than the red blood cell polymorphisms. 47

48 Poster im Themenbereich Diabetes / Vaskuläre Medizin 21 48

49 21 Prognostic impact of Macrophage migration inhibitory factor in patients with nonischemic heart failure undergoing endomyocardial biopsy Karin A. L. Mueller 1,2, Johannes Schwille 1, Saskia Vollmer 1, Erik Ehinger 2, Reinhard Kandolf 3, Karin Klingel 3, Ulrich Kramer 4, Meinrad Gawaz 1, Tobias Geisler 1, Iris I. Mueller 1 1 Medizinische Klinik III, Kardiologie und Kreislauferkrankungen, Universitätsklinikum Tübingen 2 La Jolla Institute of Allergy and Immunology, 9420 Athena Circle, La Jolla, CA 92037, USA 3 Abteilung für Molekularpathologie, Universitätsklinikum Tübingen 4 Abteilung für Radiologie, Universitätsklinikum Tübingen Background: Patients with congestive heart failure (HF) due to non-ischemic cardiomyopathy (NICM) benefit from an intensified risk assessment including cardiac and inflammatory biomarkers to prevent life-threatening events like sudden cardiac death. Macrophage migration inhibitory factor (MIF) plays a pivotal role in inflammatory diseases like sepsis or atherosclerosis, but the impact of the myocardial MIF expression in NICM is unknown. Therefore, we investigated the prognostic and diagnostic value of myocardial MIF expression in consecutive patients with non-ischemic HF undergoing endomyocardial biopsy (EMB). Methods: 324 patients were prospectively enrolled in the study; the following risk factors were assessed: Myocardial MIF expression along with other established histological and immunohistochemical parameters, left ventricular ejection fraction (LVEF), left ventricular enddiastolic diameter (LVEDD), late gadolinium enhancement in contrast-enhanced cardiac magnetic resonance imaging (MRI), NYHA functional class, troponin I (TnI) and B-type natriuretic peptide (BNP). Primary study endpoint was defined as all-cause mortality, secondary endpoint was a combination of all-cause death, heart transplantation, HF-related re-hospitalization, and worsening of LVEF within 3 years of follow-up. Results: In the cohort of 324 HF patients with NICM 125 (38.6%) showed a positive MIF expression within the myocardium. MIF expression correlated with the degree of myocardial fibrosis (correlation coefficient r=0.51, p<0.001) indicating that patients with severe myocardial fibrosis present with high myocardial MIF expression. During a mean follow-up of 27.5 months, 41 (12.7%) patients reached the primary endpoint, of which 33 (80.5%) were MIF positive. 134 (41.4%) patients reached the combined study endpoint, out of these 65 (48.5%) were MIF positive. Positive MIF expression was independently associated with the occurrence of the primary (Hazard ratio (HR) 7.4, 95% confidence interval (CI) , p<0.001) and the combined endpoint (HR 7.4, 95% 2.0 CI , p=0.002). Furthermore, elevated TnI levels >0.03µg/l (HR 2.98, 95% CI , p=0.02) and age (HR 1.03, 95% CI , p=0.03) were associated with all-cause mortality. An impaired LVEF40% served as an independent predictor for patients outcome regarding the combined endpoint (HR 0.41, 95%CI , p<0.001). Conclusions: High myocardial MIF expression correlates with the degree of myocardial fibrosis and serves as an independent predictor of adverse outcome in patients during the course of NICM. Therefore, MIF might serve as a new additional biomarker in the risk stratification of HF patients with NICM undergoing EMB. 49

50 Poster im Themenbereich Medizintechnik

51 23 Dual wavelength TD-PCI-system for cataract classification of intraocular lenses G. Mieskes, H. Al-Mohamedi, A. Werner, M. Leitritz and T. Bende Abstract Purpose: To measure and characterize the size and density of intraocular lens(iol) using a Human Model Eye. particles inside an Methods: A time domain partial coherence interferometry system (TD-PCI) based on two light sources at 820 nm,673 nm and a piezoelectric motor (PI-type M-663 Compact LinearTranslation) with a spatial accuracy of up to 0.1 m. A SLD (type EXS8310, = 820 nm, Exalos, Switzerland) und a SLD (type SLD-261-MP1, = 673 nm, Superlum, Ireland) were used as light sources. With a fiber coupler both light sources coming into the measurement system, so that an equal profile for both light sources was achieved. As a model for cataract inside the IOL microparticles, of 1 and 3 microns, are randomly distributed with different densities ( beads/iol) were by Human Optics AG prepared. For detecting the transmitted scattered light of the IOL a CCD camera is used. the pointspread functions (PSF s) are analyzed. Influence of density of particles site on Refractive indices inside the IOL is evaluated by the signal processing of the TD-PCI-system. Results: The Analysis of the obtained PSF s shows that the PSF is influenced by the size and density of the particles. For 3 microns particles both radial profiles of PSF s have in our setup a crossing point between radial profiles at 1.5 mm from the center. the crossing point of the clear intraocular lens was at 5,5mm from the center. The density of the particles is linearly correlated with the amplitude of the TD-PCI-signal. High densities of particles inside the IOL had to a change further focus length. For the highest density of the 3 microns particles an increase of the focal length of 30µm was found. Conclusions: The combined setup of the two wavelengths TD-PCI-system shows a significant improvement for detecting size and density of particles inside an IOL of Human Eye. This may be used for an objective classification of cataract. 51

52 25 Antibiotic selection pressure determination through sequence-based metagenomics Matthias Willmann, Mohamed El-Hadidi, Daniel H. Huson, Monika Schütz, Christopher Weidenmaier, Ingo B. Autenrieth and Silke Peter The human gut forms a dynamic reservoir of antibiotic resistance genes (ARGs). Treatment with antimicrobial agents has a significant impact on the intestinal resistome, and leads to enhanced horizontal transfer and selection of resistance. We have followed the development of intestinal ARGs over a six-days course of ciprofloxacin (Cp) treatment in two healthy individuals by using sequenced-based metagenomics and different ARG quantification methods. Fixed- and random-effects models were applied to determine the change in ARG abundance per defined daily dose of Cp as an expression of the respective selection pressure. Among various shifts in the composition of the intestinal resistome we found in one individual a strong positive selection for class D beta-lactamases which were partly located on a mobile genetic element. Furthermore, a trend to a negative selection has been observed with class A beta-lactamases (-2.66 hits per million sample reads / defined daily dose; p = 0.06). By 4 weeks after the end of treatment, the composition of ARGs returned toward their initial state but to a different degree in both subjects. We present here a novel analysis algorithm for the determination of antibiotic selection pressure which can be applied in clinical settings to compare therapeutic regimes regarding their effect on the intestinal resistome. This information is of critical importance for clinicians to choose antimicrobial agents with a low selective force on their patients intestinal ARGs, likely resulting in a diminished spread of resistance and a reduced burden of hospital-acquired infections with multidrug resistant pathogens. 52

53 Poster im Themenbereich Neurowissenschaften

54 26 Arithmetic fact retrieval anatomical evidence from statistical voxel-based lesion analysis U. Mihulowicz 1, K. Willmes 2, H.-O. Karnath 1, E. Klein 2,3 1 Division of Neuropsychology, Center of Neurology, Hertie-Institute for Clinical Brain Research, University of Tuebingen, Germany; 3 Section of Neuropsychology, Department of Neurology, University Hospital RWTH Aachen, Germany; 4 Knowledge Media Research Center, IWM-KMRC, Tuebingen, Germany Cognitive mechanisms involved in even simple arithmetic, such as 2 3 are still under debate. Different specific mechanisms have been suggested for arithmetic fact-retrieval in different arithmetic operations. However, the neural correlates underlying arithmetic factretrieval in these operations (multiplication, addition, subtraction) are still underspecified. In the present study we aimed to investigate the neuronal bases of arithmetic fact retrieval and whether different operations share the same processing pathways. We systematically assessed arithmetic fact retrieval in a group of acute stroke patients (n=45) with left- or righthemispheric brain lesions. Lesion sites significantly related to impaired performance on single-digit arithmetic tasks were identified only in the left-brain damaged group. There were no significant lesion-behaviour correlations in the right-brain damaged patients group. Deficits in multiplication and addition were related to subcortical/white matter brain regions differing from those for subtraction problems, corroborating the notion of distinct processing pathways for different arithmetic tasks. The present results can be interpreted in light of a disconnection between frontal and parietal regions involved in number processing, thus pointing to the importance of understanding white matter connections in numerical cognition. Our results also argue for further amendments of the anatomo-functional Triple Code Model, which does not yet include white matter interconnections of the multiple (cortical) processing modules it describes. 54

55 27 A novel approach to assess an extended biochemical profile of the human brain by the means of fast and efficient in-vivo proton Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging at 9.4 Tesla. G. L. Chadzynski 1, 2, P. Ehses 1, 2, J. Bause 2, G. Shajan 2, R. Pohmann 2, K. Scheffler 1, Biomedical Magnetic Resonance, Eberhard-Karls University of Tübingen, Tübingen, Germany, 2 - High-Field Magnetic Resonance Center, Max Planck Institute for Biological Cybernetics Tübingen, Germany. Introduction: Proton Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging based on Free Induction Decay acquisition (MRSI-FID) is highly promising at ultra-high magnetic field (>3 T) as it avoids in-plane chemical shift displacement and allows short echo time [1]. However, the necessity to use fat and water saturation results in an excessive amount of time needed for signal preparation. The aim of this project was to improve the time efficiency of the MRSI-FID sequence to obtain high spatial resolution spectra within reasonable time. Methods and results: In-vivo measurements were performed at 9.4 T whole body MR scanner (Siemens, Erlangen, Germany) equipped with a custom-build head coil consisting of 16 transmit and 31 receive channels [2]. Study was conducted with the approval of the local ethics board. The developed MRSI-FID sequence was preceded by non-localized fat saturation gauss radio-frequency (RF) pulse, allowing reduction of the fat contaminations by approximately 40%. The flip angles (FA) of three water suppression pulses were numerically optimized for static (B 0) and transmit (B 1 + ) magnetic field inhomogeneities. The use of an asymmetric RF excitation pulse shortened the acquisition delay to 1.6 ms. The slice-selection and refocusing gradient shape was optimized to minimize the influence of frequency sidebands; whose presence hinder spectral quantification [3]. Specifically, the gradient frequency spectrum was numerically optimized to minimize mechanical resonances (at 550 and 1100 Hz). Additionally, acquisition duration, repetition time (TR) and excitation FA were set to achieve optimal signal-to-noise ratio (SNR) [4]. Sequence optimization resulted in total acquisition time (TA) of 2 min 8 sec for a MRSI matrix (voxel size: mm 3, 2 weighted averages, TR 138 ms), and 8 min 43 sec for a matrix (voxel size mm 3 and otherwise identical parameters). Further shortening of the TA was possible with the use of generalized autocalibrating partially parallel acquisition (GRAPPA) [5]. Together with further optimization of acquisition parameters it enabled shortening the TA to 38 sec for low-resolution and to 2 min 27 sec for high-resolution MRSI. High temporal resolution allowed examination of stimulus evoked changes in human brain biochemistry. Functional experiments were conducted in human visual cortex, using a flickering (7Hz) radial checkerboard as a stimulus. A clear correlation between the changes in GABA/tCr and Glu/tCr concentration ratios and the stimulation periods were observed. The average differences between the stimulus on- and off-set were ~13% and ~11%, for GABA/tCr and Glu/tCr, respectively. Discussion: The proposed MRSI-FID sequence enables fast and reliable acquisition of proton spectra at 9.4T. The high SNR makes it possible to reduce the acquisition time even further by utilizing parallel imaging techniques and high temporal resolution enabled the assessment of functional related changes in metabolite concentrations during visual stimulation. Our observations of functional MRSI are in accordance with the literature [6-8]. However, strong contaminations with lipid signal currently still hinders the analysis of the spectra from the regions close to the scalp. Nevertheless, further studies, with a large number of participants will be necessary to elucidate the observed changes in concentrations of Glu and GABA in the regions associated with positive BOLD response. Acknowledgments: This project was founded (in part) by the Fortüne Junior Program an intramural founding program of the Medical Faculty of Eberhard-Karls University of Tübingen (F ). References: [1] - Bogner W, et al. NMR Biomed. 2012; 25: [2] - Shajan G, et al. Magn Reson Med. 2014; 71: [3] - Clayton DB, et al. J Magn Reson. 2001: 153: [4] - Pohmann R, et al. J Magn Reson. 1997; 129: [5] - Breuer F, et al. Magn Reson Med. 2006; 55(3): [6] - Mangia S, et al. Magn Reson Imaging. 2006; 24: [7] - Schaller, et al. J Neurosci Res. 2013; 91: [8] - Duncan NW, et al. Neurosci Biobehav Rev. 2014; 47:

56 28 Neuronal intracellular Ca 2+ stores contribute to in vivo network dysfunction in a mouse model of Alzheimer s disease Bianca Brawek, Chommanad Lerdkrai, Nithi Asavapanumas, Olga Garaschuk Institute of Physiology II, Eberhard Karls Universität Tübingen Alzheimer s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder that slowly destroys cognitive abilities. Familial AD is linked to mutations in a specific set of genes, most often in the genes encoding amyloid precursor protein (APP) and the presenilins 1 and 2 (PS1, PS2). Several studies demonstrated that the missense mutations in PS genes perturb endoplasmic reticulum (ER) Ca 2+ homeostasis. In vitro, such perturbations result in an increase in Ca 2+ level within the ER Ca 2+ stores and in a reduction of the capacitive Ca 2+ entry. However, contribution of intracellular Ca 2+ stores to neuronal Ca 2+ signaling in vivo and their role for AD-related neuronal dysfunction remain unclear. Functional properties of intracellular Ca 2+ stores were analyzed in cortical neurons of months old APP Swe PS G384A mice and age-matched wild type (WT) littermates using in vivo two-photon Ca 2+ imaging. Ryanodine receptor (RyR)-mediated Ca 2+ release from stores was evoked by brief pressure application of RyR agonist caffeine. Amplitudes of caffeine-induced Ca 2+ transients were similar in both mouse strains but the duration of the transients at a half amplitude (T/2), decay time constant tau, and normalized area under the transient were significantly higher in amyloid-depositing mice compared to WT littermates (p<0.05; Mann- Whitney test). Next, we monitored spontaneous activity of layer 2/3 neurons in AD and WT mice and classified cells as silent, normal or hyperactive based on the frequency of their Ca 2+ transients (according to criteria listed in Busche et al. 2008). To decipher the contribution of intracellular Ca 2+ stores to spontaneous neuronal activity, the stores were depleted by the reversible inhibitor of SERCA pumps Cyclopiazonic acid (CPA). Topical CPA application significantly reduced the frequency of spontaneous Ca 2+ transients in hyperactive and normal cells of mutant mice (p<0.01, Wilcoxon Signed-Rank test). In addition, the fraction of hyperactive neurons decreased dramatically in the presence of CPA, suggesting that hyperactivity is selectively reduced upon store depletion. Hyperactive cells in the visual cortex of this mouse model exhibit a profound defect in visual processing. To test if Ca 2+ release from intracellular Ca 2+ stores contributes to this dysfunction, Ca 2+ signals evoked by drifting gratings were analyzed in the visual cortex of anesthetized mice under control conditions as well as in the presence of CPA. Although the decline of orientation/direction selectivity could not be rescued by store depletion, the increased responsiveness of neurons to visual stimuli, which was observed in the AD brain, was normalized in the presence of CPA (p<0.05, Wilcoxon Signed-Rank test). Thus, in vivo function of intracellular Ca2+ stores is altered in amyloid depositing mice as suggested by prolonged RyR-mediated Ca2+ release signals. Interestingly, intracellular Ca2+ stores are critically involved in controlling the frequency of spontaneous Ca2+ transients in mutant mice. Furthermore, store depletion ameliorates the pathological increase of responsiveness to visual stimuli in the visual cortex of amyloid depositing mice. 56

57 30 Functional and Metabolic Brain Imaging in Small Animals to Elucidate Oxygen Metabolism and Resting State Networks Mario Amend, André Thielcke, Bernd J. Pichler and Hans F. Wehrl Department of Preclinical Imaging and Radiopharmacy, Werner Siemens Imaging Center, University Hospital Tübingen, Eberhard Karls University Tübingen, Germany Introduction: The Functional and Metabolic Brain Imaging (FMBI) group (IZKF Nachwuchsgruppe, fortüne: ) aims towards a better characterization of brain function during activation and rest using combined PET/MR imaging. Currently, the main imaging technique used to map brain function, blood oxygen level dependent (BOLD)-fMRI, is based on a complex interplay of changes in cerebral blood flow (CBF), cerebral blood volume (CBV) and cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO 2). Therefore, the interpretation of the BOLD-fMRI signal is difficult. Brain metabolism can be elucidated using radiolabeled PET-tracer (e.g. [ 18 F]FDG, [ 15 O]O 2) to image brain function. Together with international collaborations the FMBI group gains novel insights into brain function measured by combined PET/MRI e.g. to map oxygen metabolism using BOLD-fMRI and CMRO 2 proportional [ 15 O]O 2-PET, or connectivity using fmri and Cometomics (metabolic connectivity mapping) using PET. Methods: BOLD-fMRI and CMRO 2 [ 15 O]O 2-PET: ten male SD rats (collaboration with NCVC, Osaka, Japan) were first scanned in a small animal PET using baseline and activation [ 15 O]O 2 scans (1 GBq/min, 300 ml/min flow), followed by 7T small animal MRI. Anatomical as well as EPI imaging was performed applying the same stimulus as used during PET imaging (left whisker pad, 1.5 ma, 3 Hz 30 s on, 10 s off). A statistical comparison of brain activation between PET and MR was made. Simultaneous [ 18 F]FDG-PET and BOLD-fMRI: PET/MRI of four male Lewis rats was performed on a 7 T MR combined with a small animal PET insert. Simultaneously to an 80 min EPI BOLD scan, rats were continuously infused with [ 18 F]FDG (111 ± 7.4 MBq at start) and PET images were recorded. Data were analyzed using statistical parametric mapping (SPM12, GLM) and region of interest analysis (PMOD). Resting state brain connectivity using functional and metabolic data: Metabolic information of four male Lewis rats was measured using [ 18 F]FDG-PET (29.6 MBq) with an acquisition time of 60 min. Meanwhile, fmri-bold was measured over 20 min to reveal functional connectivity during resting state. Statistical analyses were performed by using Matlab to evaluate Pearson s correlation coefficient between ROI time series; GIFT for independent component analysis (ICA) (40 components, ICASSO algorithm). Results: PET imaging showed significant (P<0.05) changes in CMRO 2 in the area of the cl barrel field cortex (S1BF) (T = 2.23) but also additional activations in areas (Amygdala, Thalamus). BOLD-fMRI found significant activation (P < 0.05) in the cl barrel-field cortex (S1BF) (T = 3.98), vicinity of the cl Amygdala (T = 4.06) and some border areas of cl Thalamus and Cortex (T = 3.76). In general the activated areas appeared smaller in size (number of significant voxels) in [ 15 O]O 2-PET compared to BOLD-fMRI indicating a complementary nature of both modalities. Furthermore, we compared spatial and quantitative brain activation data from simultaneous [ 18 F]FDG-PET and BOLD-fMRI. Here, fmri analysis revealed significant BOLD signal (T = 25.11) in the cl S1BF. PET data showed also significant activation (T = 2.22) and a spatial shift (2.48 mm) of the activation center in cl S1BF compared to BOLD data. The default mode like network (DMN), known as prominent resting state network (RSN), was identified in both modalities via ICA. Furthermore, DMN was investigated more in detail using ROIanalysis. Thereby, MR data showed strong positive correlation between DMN involved areas, compared to PET data that illustrate predominately negative correlation within DMN. Additionally, the cerebellum was included to the DMN to figure out the complementary nature between PET and MR. Here, in contrast to fmri data only PET revealed a participation of the cerebellum in the DMN. Conclusion: To our knowledge these are the first small animal studies comparing [ 15 O]O 2-, [ 18 F]FDG-PET and BOLD-fMRI during the same imaging sessions. Our novel imaging protocols allow studying these parameters with minimal change of the animal physiology. This opens up the domain for a better understanding of brain function and further refined studies using simultaneous PET/MR imaging. Moreover, these results serve as the basis for further grant applications (e.g. BMBF-NSF, DFG), local, national and international cooperation (e.g. Newark, Osaka) as well as clinical translation (e.g. PET/MR/EEG). 57

58 31 The influence of D-cycloserine on declarative learning after sleep Alizadeh Asfestani M 1, Schwidetzky J 1, Soekadar S 3, Born J 1,2, Feld GB 1, Inostroza Parodi M 1 1 University of Tübingen, Institute of Medical Psychology and Behavioral Neurobiology 2 University of Tübingen, Center for Integrative Neuroscience 3 University of Tübingen, Department of Psychiatry and Psychotherapy Long-term memory is consolidated during sleep and sleep has a positive effect on subsequent declarative learning. Memory consolidation is thought to rely on local synaptic potentiation, while subsequent learning is thought to benefit from global downscaling during sleep. In the hippocampus, N-methyl-D-aspartate-receptors (NMDA) containing the NR2A subunit are responsible for long term potentiation (LTP) and long term depression (LTD) is meditated by receptors containing the NR2B subunit. D-cycloserine (DCS) is a NMDAreceptor co-agonist that preferentially acts through NR2A containing receptors, which may favour LTP over LTD. In a previous study we could show that sleep-dependent declarative memory consolidation is facilitated by DCS administration, probably due to local increases in potentiation. In the present study we investigated, if new learning after sleep is impaired by DCS s potentiating effect that could lead to reduced global downscaling and reduced capacity in the hippocampus. To test this hypothesis we designed a double-blind, placebocontrolled, balanced crossover study, in which participants learned two lists of word-pairs and then orally received (DCS) or placebo before 8 hours of sleep. The next evening they learned two new lists of word-pairs. One list consisted of completely new word-pairs. In the other list, the cue words from one of the lists they learned before sleep were paired with new target words (interference list). Afterwards, participants were asked to retrieve the original word pairs. Unexpectedly, our results (n=26) indicate that learning after sleep with DCS is increased significantly independent of interference. 58

59 32 Pathomechanisms of acquired epilepsy autoimmune disorders associated with anti-nmda receptor and anti-lgi1 autoantibodies Niturad C. 1, Elsen G. E. 1, Molina B. 1, Wolking S. 1, Reichel B. 1, Maljevic S. 1, Wandinger K.P. 2, Bien C. 3, Koch H. 1, Lerche H. 1, Dihné M. 4 1 Hertie-Institute for Clinical Brain Research, Department of Neurology and Epileptology, University of Tuebingen, Germany; 2 Institute for Clinical Chemistry and Department of Neurology, University Hospital Schleswig- Holstein, Lübeck, Germany 3 Epilepsy Center, Krankenhaus Mara, Bethel, Germany 4 Department of Neurology, St. Lukas Klinik, Solingen, Germany Epilepsy is one of the most common neurological disorders and in many patients the cause of seizures is still unknown. In recent years the identification of autoantibodies in CSF and serum of patients has been reported as one of the major underlying etiology for unexplained acquired epilepsies. Currently, the antibodies most relevant to epileptology target ion channels, receptors and associated proteins, such as NMDARs and LGI1, which is known to form complexes with VGKCs and AMPARs. Anti-NMDAR-encephalitis is a recently discovered by treatable autoimmune disorder caused by antibodies against the NMDARs and is characterized by a severe encephalopathy with psychosis, epileptic seizures and autonomic disturbances. LGI1 autoantibodies have been identified in more than 80% of patients with autoimmune limbic encephalitis, which is characterized by loss of memory, psychological disturbances and epileptic seizures. To better understand the pathological mechanisms of antibodies in autoimmune epilepsies and design better and more rapid strategies to overcome their effects, we first evaluated the functional effects on in vitro neuronal network activity of pathological CSF from anti-nmdar and anti-lgi1 autoimmune epilepsy patients and compared them to those of physiological CSF from normal controls using multielectrode array (MEA) recordings of dissociated murine hippocampal neurons. Here we show that patients CSF acutely suppress global activity of neuronal networks recorded by the MEA system, while controls CSF did not show this effect. Interestingly, patient CSF did not regulate the synchrony of in vitro neuronal networks suggesting that NMDAR and LGI antibodies selectively regulate distinct parameters of neuronal network activity while sparing their functional connectivity. To demonstrate that the acute effect on global activity is specifically due to pathological antibodies we purified NMDAR and LGI1 IgGs from pathological CSF and IgGs from control CSF. Here we showed that pathological NMDAR and LGI1 IgGs have a suppressive effect on network activity, similar to pure pathological CSF, while control IgGs do not show this modulation. These results indicate that NMDAR and LGI1 pathological antibodies specifically cause the acute effect on network activity. In addition we show that the addition of APV, an NMDAR antagonist, recapitulates the acute suppressive effect of NMDAR pure CSF and IgGs on network activity, further suggesting the direct and acute blocking effect of antibodies on NMDAR function. Further electrophysiological experiments at the network and single cell level in dissociated neuronal cultures and/or hippocampal slices will be conducted to elucidate the specific and acute effect of pathological antibodies on neuronal activity. The overall goal of this project is to lead to a rapid prediction of the pathological role of the antibodies in the prognosis of the autoimmune epileptic disorders and identify pharmacological strategies for the reversal of the effects. The possibility of directly measuring functional features of the pathological CSF by an in vitro generated neuronal 59

60 network, would therefore offer a novel approach for understanding pathological processes and for overcoming the effects. 60

61 33 Strukturelle Hochfeld-MRT-Bildgebung bei Epilepsie Pascal Martin*, Gisela Hagberg, Joana Loureiro, Jonas Bause, Michael Erb, Holger Lerche*, Klaus Scheffler, Niels Focke* *Abteilung für Epileptologie und Neurologie, Universitätsklinik Tübingen Max-Planck-Insitut für biologische Kybernetik Tübingen Fragestellung: Die Visualisierung einer epileptogenen Läsion ist der beste prognostische Parameter für eine postoperative Anfallsfreiheit. Limitierend ist hierbei, dass die epileptogenen Veränderungen in vielen Fällen so subtil sind, dass sie der visuellen Detektion mittels der bisher zur Verfügung stehenden Bildgebungstechnik entgehen (kryptogen). Insbesondere die Untergruppe der sogenannten fokalen kortikalen Dysplasien (FCD) bereitet diagnostische und damit verbunden therapeutische Schwierigkeiten, da sie in % der Fälle der MRT- Erkennung entgehen. Betroffene Patienten können dann oft keiner chirurgischen Therapie zugeführt werden, bzw. es ist erheblich schwieriger, eine Hypothese zu generieren. Mit dem 9,4-Tesla-MRT (Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik Tübingen) möchten wir das stärkere Signal im Vergleich zu den klinischen Geräten nutzen, um Bilder höherer Auflösung zu erzeugen, in verbesserte Post-Processing-Methoden einfließen zu lassen und damit bisher nicht darstellbare morphologische Alterationen zu detektieren. Methoden: Untersuchung von Epilepsiepatienten und gesunden Kontrollpersonen jeweils am 9,4T-MRT (Siemens; 0,8mm isotrope MP2RAGE-Sequenzen, T2*-Sequenz mit 0,4x0,4x0,8 mm) sowie zum direkten Vergleich an einem 3T-MRT (PRISMA, Siemens; 1 mm isotrope T1-, T2- sowie FLAIR-Sequenzen sowie DTI). Bisher untersucht wurden 10 Patienten mit kryptogener fokaler Epilepsie aus dem prächirurgischen Programm unserer Klinik mit unauffälligen klinischen 3T-MRT (SKYRA, Siemens), 1 Patient mit idiopathischer Epilepsie sowie jeweils eine Kontrollgruppe mit mind. 20 gesunden Personen. Auswertung der Bilder mittels VBM der Volumendatensätze von 9,4- und 3T mittels SPM12. Ergebnisse: Mithilfe der VBM der 3T-Daten gelang bereits bei 8 der 10 Patienten die Detektion eines zur klinischen Hypothese passenden Fokus. In der VBM der 9,4T-Bilder zeigt sich eine Zunahme der Konzentration grauer Substanz jeweils in den Bereichen, welche auch bei 3T auffällig waren. In den T2*-Karten zeigen sich Signalhyperintensitäten im juxtakortikalen Bereich der weißen Substanz im vermuteten Anfallsursprung. Schlussfolgerung: Wir können zeigen, dass die Anwendung von VBM im Ultrahochfeld-MRT mit 9,4 T bei der Detektion von strukturellen Läsionen, welche Ursache kryptogener Epilepsien sind, machbar ist und Läsionen detektieren kann. Darüber hinaus können wir mittels hochaufgelöster R2*- Karten Veränderungen im vermuteten Fokus visualisieren, deren Ausmaß mit den bisherigen Bildgebungsmethoden nicht sichtbar war. Wir erwarten nach weiterer Optimierung eine Verbesserung der Ergebnisse gegenüber 3 T, wodurch wir zum einen bislang inoperablen, da MR-negativen, Epilepsiepatienten die Möglichkeit der chirurgischen Therapie ermöglichen, zum anderen das anfallsfreie postoperative Outcome durch eine verbesserte Einschätzung der Läsionsgrenzen verbessern wollen. Hierzu sollen weitere Epilepsiepatienten untersucht sowie die Methoden des Post- Processings bei 9,4-T verbessert werden. 61

62 34 Aquaporin 4 expression depends on the localization of benign subependymoma S. Noell 1, A.F. Mack 2, R. Ritz 3, M. Nieser 4, R. Beschorner 4, P. Fallier-Becker 4. 1 Department of Neurosurgery, University of Tuebingen, Germany 2 Institute of Clinical Anatomy and Cell Analysis, University of Tuebingen, Germany 3 Department of Neurosurgery, Villingen-Schwenningen, Germany 4 Institute of Pathology and Neuropathology, University of Tuebingen, Germany Subependymomas are benign and slow growing tumors WHO grad 1. We investigated ten subependymoma cases, five of the fossa superior and five of the fossa inferior, to analyze aquaporin 4 expression. Aquaporin 4 is the main water channel in healthy brain. Depending on localization, we detected different aquaporin 4 expression patterns: Using immunohistochemistry aquaporin 4 was observed only in border areas of supratentorial subependymomas. In contrast, infratentorial subependymomas revealed aquaporin 4 in the entire tumor tissue. (RT-) PCR analyses showed no difference in aquaporin 4 mrna expression between all infra- and supratentorial subependymomas, but the overall expression was higher than in healthy brain. The reason for the different distribution pattern is still unclear. In freeze fracture replicas no characteristic orthogonal arrays of particles (typical aquaporin 4 morphology under physiological conditions) were found and aquaporin 4 was distributed around the whole tumor cell. These results were similar to our previous findings in malignant glioblastomas. From our earlier studies we know, that agrin, an extracellular matrix molecule and its receptor molecule dystroclycan, are necessary in forming orthogonal arrays of particles. In this study we could detect neither of the molecules around blood vessels. In this study we were able to show for the first time, that even in the benign subependymomas aquaporin 4 is distributed around the tumor cells and upregulated, similar to malignant glioblastomas. However, there is no formation of edema in subependymoma in contrast to glioblastoma and less migration and infiltration of subependymoma cells compared to glioma cells. Additionally, we observed different expression pattern of aquaporin 4, depending on localization. We suggest that a different environment of supraand infratentorial subependymomas may be a reason. 62

63 35 Importance of electrophysiological and imaging methods in the diagnostics of retinitis pigmentosa Ditta Zobor, Susanne Kohl, Bernd Wissinger, Eberhart Zrenner Forschungsinstitut für Augenheilkunde, Universität Tübingen Introduction: Inherited retinal dystrophies are a heterogeneous group of rare diseases affecting the posterior segment of the eye, including photoreceptors and retinal pigment epithelium. The high degree of clinical and genetic heterogeneity of such rare diseases poses challenges in making the correct clinical diagnosis and in identifying the underlying defects in known genes or detecting novel retinal disease genes. Purpose: This work aims to show the importance of electrophysiological and imaging methods in the diagnostics and follow-up of inherited retinal degenerations. Here we present the most common form of degenerative retinal disorders, retinitis pigmentosa (RP) through novel mutations in the PRCD and FAM161A genes. Furthermore, we demonstrate the wide range of possible clinical phenotypes due to mutations in the RLBP1 gene, including three novel genetic variants. Methods: Considering the extraordinary variability of retinal phenotypes, an extensive and standardized functional and morphological diagnostic protocol is required. Besides psychophysical tests (i.e. visual acuity, visual field, color vision, dark adaptations, etc.) extended electrophysiological measurements (Ganzfeld electroretinography (ERG), multifocal ERG, etc.) and precise imaging techniques (SD-OCT, fundus autofluorescence imaging) are necessary. Furthermore, molecular genetic tests should be perforemed in each patient. Results: We show detailed genotype-phenotype correlations in various forms of RP. The identification of novel mutations in the PRCD gene further confirms its role in the pathogenesis of RP. Clinical findings in these patients suggested, that bull s eye maculopathy could be a hallmark for RP due to mutations in the PRCD gene. Furthermore, we report a novel c.1003c>t/p.r335x mutation in the FAM161A gene causing autosomal recessive RP in a family in the Palestinian Arabic population, which further accentuated its presence and relevance in Israeli and Palestinian populations. Finally, we report on the clinical phenotypes due to mutations in the RLBP1 gene. Clinically, they all belong to the rodcone dystrophies and share similar findings of night blindness, peripheral visual field defects and markedly reduced electrophysiological responses, however, their phenotypic spectrum shows a wide range. Conclusion: With the help of improved molecular genetic and functional diagnostic tools an early recognition and differentiation of inherited retinal disorders has become possible. Up to date, no established therapies are available, however, enormous efforts have been made in recent years and the new therapeutic approaches are underway and look very promising. Therefore, precise clinical and genetic characterization plays a crucial role in not only managing diseases, but also in patients counselling regarding future therapeutic options. 63

64 36 Differentiation and characterization of induced pluripotent stem cell (ipsc) derived olfactory receptor neurons (ORNs) Moritz Klingenstein, Stefanie Raab, Eva Küppers, Stefan Liebau and Leonhard Linta Institute of Neuroanatomy and Developmental Biology, Eberhard Karls University Tübingen, Tübingen, Germany For many animals the olfactory system is crucial, for example in food discovery and selection, predator-prey relationships and also social communication and reproduction. But even if olfaction is not the major sense for humans, it is an important part of the human sensory system. There are several hundreds olfactory receptor genes in humans and an individual can sense more than different odorants. Until now, very few is known about the olfactory system and the relationship of odorants and olfactory receptors in human. In this study we create and characterize olfactory receptor neurons (ORNs) via differentiation of induced pluripotent stem cells (ipscs) to obtain a model system to investigate the human olfactory system. The usage of ipscs started in 2006 from Yamanaka et al., when they published the method of ipsc production. The overexpression of specific factors leads to a reprogramming of somatic cells to ipscs which are pluripotent like embryonic stem cells and have a high proliferative potential. As somatic cell source we use keratinocytes from plucked human hair. The overexpression of OCT4, SOX2, KLF4 and c-myc is forced by transduction of a lentivirus containing these factors. After approximately four weeks ipsc colonies can be characterized for pluripotency via staining and germ layer differentiation. The next step is the differentiation of ipscs. A lot of neuronal differentiation protocols are available, but until now there is none for ORNs. Our newly established protocol includes several adherent and suspension steps with addition of various factors at different time points, recapitulating and mimicking the natural development of the ORNs. The arising neurons were characterized via diverse methods like qrt- PCR and immunofluorescence to confirm the presence of specific ORN markers like OMP (olfactory marker protein). Functional assays like odorant depending calciumimaging and electrophysiological measurements showed that the generated cells are mature and functional. 64

65 37 Examining egocentric spatial representations referenced to head and body in the healthy brain Andreas Schindler and Andreas Bartels Vision and Cognition Lab, Werner Reichardt Centre for Integrative Neuroscience, University of Tübingen Maintaining spatial representations in distinct reference frames is essential for human behaviour. While visual input is received in retinotopic coordinates, vestibular and auditory input are head-centred, and limb-actions are inherently body-centred. These spatial representations need to be invariant to eye- or head-movements, and may occur outside the visual field of view. Even our conscious experience of the environment is non-retinotopic: we experience the visual world around us as stable even when eye- or head-movements shift the visual scene across the retina several times per second. Such representations have been referred to as parietal window, egocentric representation or spatial image. In healthy humans, almost nothing is known about neural representations of egocentric maps of our full surroundings that include, but also go beyond, our visual field of view. In a prior study, we used a novel virtual reality paradigm to probe our participants egocentric surrounding during fmri recordings. We found that egocentric unseen space was represented by patterns of voxel activity in parietal cortex, independent of visual information. Intriguingly, the best decoding performances corresponded to brain areas associated with visual covert attention and reaching, as well as to lesion sites associated with spatial neglect and ataxia. One important question remained open, namely whether the ego-centric neural representations were encoded in head- or in body-centred coordinates. In the present study we aimed to distinguish between these different reference frames across the human brain, focussing especially on areas we had found to code for egocentric space previously. Secondly, we aimed to examine the extent to which their reference frames are affected by head- or body-centred attention. To achieve this, we developed a novel fmri paradigm that involved extensive training of participants as well as the use of virtual reality, and combined it with multivariate voxel activity pattern decoding techniques. We nearly finished data acquisition and are presently analysing data. We focus on regions of the perisylvian network whose lesion is associated to spatial neglect and that play a role in multisensory integration with vestibular senses, as well as parietal and temporal regions involved in spatial encoding. 65

66 38 The role of loss of function of glucocerebrosidase in Parkinson's disease David C. Schöndorf, Lukas K. Schwarz, Dina Ivanyuk, Maria Zarani, Thomas Gasser, Michela Deleidi Parkinson Genetik Unit, Hertie Institute for Clinical Brain Research, University of Tübingen Mutations in the acid -glucocerebrosidase (GBA1) gene, which encodes the lysosomal enzyme glucocerebrosidase (GCase), are the strongest genetic risk factor for Parkinson s disease (PD) known to date. Homozygous mutations of GBA1 are responsible for Gaucher's disease (GD), which is the most prevalent lysosomal storage disorder characterized by decreased activity of GCase and subsequent accumulation of glucosylceramide in several organs including the brain. In recent years, GD and PD have been connected on account of the clinical observation of parkinsonism and Lewy Body pathology in patients with GD. The pathogenetic link between GBA1 mutations and PD are still unknown and both gain and loss of function hypotheses have been proposed. In order to study the role of GBA1 loss of function in PD, we generated GBA1 knock out (KO) induced pluripotent stem cells (ipscs) using CRISPR Cas9 technology. To this end, a deletion was introduced in both copies of the GBA1 gene in ipscs from healthy individuals as well as PD patients with GBA1 mutations. Multiple KO lines from each subject were selected and differentiated into midbrain dopaminergic (DA) neurons. No significant differences in DA neuronal differentiation potential were observed between GBA1 -/- ipscs and corresponding isogenic controls. GBA1 - /- neurons showed increased production of reactive oxygen species and impaired respiration compared to wild type isogenic controls. Our preliminary data suggest that mitochondrial dysfunction plays a role in the pathogenesis of GBA-PD and should be further exploited for the development of novel therapeutic strategies. We believe that understanding the role of genetic risk factors in PD pathogenesis will give important clues regarding the causes of familial and sporadic PD, and will lead to the discovery of novel therapeutic targets. 66

67 39 Breaking a system Disturbed neural plasticity along the gene-environment axis in the pathomechanistic unfolding of Parkinson s disease Thomas Hentrich, Zinah Wassouf, Nicolas Casadei, Olaf Rieß, Julia Schulze-Hentrich Institut für Medizinische Genetik und Angewandte Genomik As the most common neurodegenerative movement disorder, Parkinson s Disease (PD) is characterized by progressive locomotor deficits due to loss of dopaminergic neurons in the midbrain. Preceding this loss, accumulations of alpha-synuclein protein aggregates in Lewy bodies represent the hallmark pathological feature of the disease. While genomic mutations and multiplications have been linked to familial cases of PD, they constitute only for about ten percent of all patients. The preponderance of PD cases cannot be explained by genetics alone and seems to occur sporadically. Moreover, disease characteristics often vary considerably despite identical gene defects in patients, and age as well as environmental factors correlate with onset and progression. This multi-factorial interplay suggests a highly complex pathomechanism that has remained largely enigmatic. An increasing body of evidence, however, points towards the epigenome as being a pivotal element for a better understanding and a key player along the geneenvironment axis in PD. Representing a fundamental signal integration and transduction hub for (external) signals, the epigenome exhibits great plasticity and could well explain modulation of disease characteristics through induced epigenetic changes that alter gene activity. Here, we report on work in a PD mouse model over-expressing the full-length human alphasynuclein gene, which was subjected to two complementary environmental factors. Specifically, we profiled the molecular changes induced by exposing animals to chronic ultramild stress (CUMS) and an enriched environment, respectively. To assess the influence of these environmental factors on disease pathology, we measured genome-wide changes in gene expression and linked them with epigenetic alterations. Integrating these data to a system s view, we identified features of the mouse genome that show intriguing changes in gene activity and epigenetic makeup that have been confirmed in wet-lab assays. Bioinformatic analyses also revealed several pathways and signaling cascades linked to aspects of the disease and impact of environmental factors. Connecting these results with phenotypic data from the model suggests that (i) the profiled environmental factors primarily affected neural plasticity and (ii) that buffering mechanisms in that context are disturbed in disease background and potentially contribute to the unfolding of the pathomechanism. Moreover, the animal model captures early stages of a PD phenotype and allows identifying molecular key players along the gene-environment axis. Utilizing identified features as anchor points, additional (epi-)genome-wide studies are already under way. From a translational perspective, we consider these efforts to be essential in assessing whether changes in life style can delay or ameliorate PD symptoms in human, and whether the epigenome offers novel opportunities for better diagnosis and much-needed therapies of Parkinson s disease to improve quality of life for patients and mitigate an increasingly important societal burden. 67

68 How sleep modifies interactions between attention and perception Laura Herde 1 & Karsten Rauss 1, 40 1 Institute of Medical Psychology and Behavioral Neurobiology, Faculty of Medicine, University of Tübingen, Germany Attention is usually seen as a higher cognitive process that improves performance by helping us achieve our goals even in the presence of distracting stimuli. However, psychophysical studies have demonstrated that attention can impair perception and performance in certain cases. For example, it has been shown that the effect of attention on texture discrimination performance depends on the part of the visual field in which the texture is presented, possibly due to anatomical and functional asymmetries present even at the level of the retina. Here, we examine the question whether interactions between perception and attention remain plastic in the adult visual system and whether sleep-dependent learning can compensate for asymmetries in visual processing. In a first EEG experiment we systematically assessed early visual cortex responses in humans to texture stimuli with different spatial frequencies presented in either the upper or lower visual field. Data from 40 subjects were recorded. Analysis focused on the retinotopic C1, the first cortical component of the visual evoked potential. Preliminary results show a significant effect of spatial frequency on C1 amplitudes. A significant interaction between spatial frequency and visual field indicates that stimuli with higher spatial frequency elicit higher C1 amplitudes for the upper visual field. In contrast, for the lower visual field, post-hoc tests showed maximal C1 amplitudes for intermediate spatial frequencies and lower amplitudes for high spatial frequencies. We are currently running a second experiment to investigate the interaction between such basic sensory and higher attentional contributions to early visual processing. Following earlier findings of asymmetric effects of attention, we expect that attentional load reduces early visual cortex activity only for optimal spatial frequencies. If this is indeed the case, a final experiment will test whether the visual system can learn to adapt to its own limitations after repeated exposure, and whether sleep plays a crucial role in such learning processes. 68

69 41 Exploring the biological correlates of manic- and depressive-like behavior in rats Lucas Bortolotto Rizzo 1,2 and Nadja Freund 1 1 Department of Psychiatry, University of Tübingen, Tübingen, Germany ² Department of Psychiatry, Federal university of Sao Paulo, Sao Paulo, Brazil Introduction: Although bipolar disorder is mainly characterized by recurrent disruptive episodes of mania and depression, there is little knowledge regarding the biological correlates of these phases. In order to shed some light on the correlates, we are working with a rat model that mimics manic and depressive behavior through viral regulation of D1 receptors (D1R). With the use of transient over-expression of D1R in this model, we aim to identify neural and peripheral biological mechanisms of the phases of manic- and of depressive-like behaviors. Methods: Fifteen male adult rats were used in this study. Virus expressing D1R (N=6) or the control red fluorescent protein (DsRed) (N=6) was stereotactically injected in the prelimbic prefrontal cortex (plpfc) of 12 animals. Three control animals received no surgery or any further treatment. To start the virus expression and induce the mania-like phase doxycycline was added to the animals drinking water for 7 days. For the induction of the depressive-like phase, half the animals (N=3 D1R, N=3 DsRed) were switched to regular water for 7 days after the doxycycline period. Afterwards all 15 rats were sacrificed, specific brain regions were isolated and frozen in -80 C. RNA, DNA and protein were isolated using a spin column isolation kit. Results: D1R and DsRed viruses have been successfully produced, injected by stereotactic surgery and brains were dissected. The dissection of the brain areas hippocampus, plpfc and nucleus accumbens have been optimized by using a rat brain matrix for 1mm thick sections and a 1mm² puncher, resulting in standardized 1mm³ brain pieces. The 1mm³ brain pieces have shown satisfying yield of 15µg protein, 150ng DNA and 300ng RNA. Conclusions: All procedures have been stablished and altered protein proportions can now be verified by mass spectroscopy protein analysis. 69

70 43 Love goes through the stomach: Oxytocin s regulatory impact on eating behavior an fmri study Maartje S. Spetter 1, Mario Haberstroh-Hess 1,2,3, Matthias Thienel 1,2,3, Manfred Hallschmid 1,2,3 1) Department of Medical Psychology and Behavioral Neurobiology, University of Tübingen, German 2) Institute for Diabetes Research and Metabolic Diseases (IDM) of the Helmholtz Center Munich at the University Tübingen, Germany 3) German Center for Diabetes Research (DZD e.v.) Oxytocin (OT) is a neuropeptide generally known to be involved in social processes. It especially plays a role in childbirth and sexual reproduction. However, in the last decade its role in food intake and energy balance has become of interest. Animal studies have provided evidence that the administration of OT decreases food intake, and can reduce body weight in obese rats (1, 2). Accordingly, a recent study by our group on OT s metabolic profile in lean humans has shown that OT markedly curbs the intake of palatable snacks (3), and recent data suggest that respective effects can also be found in overweight individuals (4). Additionally Zhang et al. observed that an 8-week intranasal administration led to effective reduction of obesity and reversal of related pre-diabetic changes in obese patients (5). The findings of Ott et al (3) imply that OT acts on reward-related processes during food intake. These processes are observed to be disturbed in individuals who are likely to gain weight or are overweight (6). Recent studies on OT s effect on brain functions have mainly focused on social tasks, revealing that OT modulates e.g. the activation of amygdala, anterior cingulate cortex and medial prefrontal cortex (7). These areas are involved in emotional and reward processing, also in relation to food stimuli (8). Taken together, these results suggest that OT-related processes are relevant factors in the control of eating behaviour in health and disease. However, the preconditions and mechanisms of OT effects on eating behaviour and metabolic function, and in particular on brain functions that regulate food intake, have not been investigated. Therefore we investigated the central nervous mechanisms behind OT s involvement in food intake control by assessing the effect of intranasal OT on food-related brain activation, with a particular focus on reward-related mechanisms and the homeostatic control of energy intake. In a double-blind, within-subjects design 20 healthy lean subjects participated in two conditions (placebo and OT). During one session subjects participated in a battery of psychometric tests, blood draws to determine blood parameters related to metabolic measures, and fmri scans focusing on (food) reward-related responses as well as mood and state questionnaires. We observed that oxytocin administered to subjects who anticipate a reward, either money or food, increases activation of the hypothalamus (especially in the satiated state), i.e., an area involved in appetite regulation and reward processing. These mechanisms might mediate oxytocin s attenuating effect on food intake, particularly in the postprandial period. It will also be important to relate OT-induced changes in brain activation to its behavioural effects in obese subjects, in particular with regard to the clinical potential of OT administration (9). References: 1. Maeijma et al. Aging 2011;3(12): Olszewski et al. Pharmacology, biochemistry, and behavior. 2010;97(1): Ott et al. Diabetes. 2013;62(10): Lawson et al. Obesity. 2015;23(5): Zhang et al. PloS one. 2013;8(5):e Stice et al. Journal of abnormal psychology. 2008;117(4): Bethlehem et al. Psychoneuroendocrinology. 2013;38(7): Pecina et al. Neuroscientist. 2006;12(6): Spetter and Hallschmid Molecular pharmaceutics Aug 3;12(8):

71 45 Mechanisms of Solute Carrier Mutations in Epileptic Encephalopathy N. Winter 1,2, F. Lang 2 and H. Lerche 1 1 Abt. für Neurologie mit Schwerpunkt Epileptologie, Hertie-Institut für Klinische Hirnforschung, Universität Tübingen, Tübingen 2 Institut für Physiologie I, Universität Tübingen, Tübingen Epileptic Encephalopathy (EE) refers to a clinically heterogeneous group of severe disorders characterized by pharmacoresistant generalized or focal seizures, persistent severe electroencephalographic abnormalities, cognitive dysfunction or decline, and variable other neurological symptoms, such as ataxia. Although some syndromes have been well characterized and linked to gene mutations, the cause of most of the epileptic encephalopathies is still unknown. Metabolic and genetic screening and further characterization of the mutated proteins is therefore an important issue. Recently new candidate genes could be identified. One of them is SLC1A2, coding for the glial excitatory amino acid transporter 2 (EAAT2). This transporter plays a key role in maintaining the extracellular glutamate concentrations in the central nervous system below toxic levels and removing most of the glutamate form the synaptic cleft after synaptic transmission. The de novo mutation at position p.82 leads to an exchange of the amino acid Glycine to Arginine. Further analysis showed a reduced membrane insertion leading to a significant reduction in glutamate uptake. This reduced glutamate uptake might increase the extracellular glutamate concentrations which causes a hyperexcitability of neurons and synaptic overspill of glutamate. Furthermore glutamate in higher concentrations is assumed to be toxic especially for neurons. These mechanisms could mainly contribute to the development of epileptic seizures up to epileptic encephalopathies. 71

72 Einfluss von Emotionaler Intelligenz auf die Ironiewahrnehmung Heike Jacob 1, Benjamin Kreifelts 1, Sophia Nizielski 2, Astrid Schütz 3, Dirk Wildgruber 1 1 Abteilung Allgemeine Psychiatrie und Psychotherapie mit Poliklinik, Tübingen 46 2 Institut für Psychologie, Technische Universität Chemnitz 3 Lehrstuhl für Persönlichkeitspsychologie und Psychologische Diagnostik, Universität 3 Bamberg Einleitung: Emotionale Informationen werden mittels verbaler und nonverbaler Signale (z. B. Mimik, Tonfall) vermittelt. Geht es darum, den emotionalen Zustand eines Gesprächspartners einzuschätzen, ist das Urteil oftmals von den nonverbalen Signalen geleitet. Diese nonverbale Dominanz zeigt sich insbesondere dann, wenn die verbalen und nonverbalen Signale im Widerspruch zueinander stehen. Die vorliegende Studie hatte zum Ziel, (1) den Einfluss nonverbaler Signale auf die Wahrnehmung solcher Widersprüchlichkeiten mit Hilfe kategorialer Einschätzungen zu untersuchen, (2) zu überprüfen, ob konträre verbale und nonverbale Signale als ironische Mitteilung aufgefasst werden und (3) den Einfluss Emotionaler Intelligenz auf die zuvor genannten beiden Punkte zu beleuchten. Material und Methoden: 20 gesunde Teilnehmende (Alter: M = 24.7 Jahre, SD = 3.2 Jahre) nahmen an der Studie teil. Das Experiment zur Integration verbaler und nonverbaler Signale bestand aus 120 Videoaufnahmen verschiedener Sprecher, die auf verbaler und auf nonverbaler Ebene (positiv, negativ oder neutral) Informationen über den emotionalen Zustand des Sprechers vermittelten, sodass teils kongruente und teils inkongruente Stimuli (schwach: neutral mit emotional kombiniert, stark: emotional mit emotional kombiniert) entstanden. Aufgabe der Teilnehmenden war, mit Hilfe einer kategorialen Skala ( ärgerlich, freudig, ironisch, zwiespältig ) den Gesamteindruck des emotionalen Zustandes des Sprechers anzugeben. Dabei wurden von allen Teilnehmenden Antworten sowie Reaktionszeiten erfasst. Anschließend wurde ein Leistungstest zur Erfassung von Emotionaler Intelligenz durchgeführt (MSCEIT, Mayer-Salovey-Caruso Test zur Emotionalen Intelligenz; Steinmayr, Schütz, Hertel, & Schröder-Abé, 2011). Ergebnisse und Diskussion: Bei inkongruenten Stimuli zeigte sich eine nonverbale Dominanz, d. h., wenn eine Emotionskategorie gewählt wurde, dann orientierte sich die Entscheidung stärker an den nonverbalen Signalen. Diese nonverbale Dominanz nahm mit der Stärke der Inkongruenz zu. Der Einfluss von Emotionaler Intelligenz zeigte sich dabei im Falle der schwach inkongruenten Stimuli: Teilnehmende mit höherer Emotionaler Intelligenz orientierten sich bei ihrem Urteil zu diesen schwerer detektierbaren Inkongruenzen stärker an den nonverbalen Signalen. Weiterhin wurde bei inkongruenten Stimuli häufiger die Kategorie ironisch gewählt und dieser Effekt wurde ebenfalls durch die Stärke der Inkongruenz positiv beeinflusst. Der Einfluss von Emotionaler Intelligenz zeigte sich auch hier im Falle der schwach inkongruenten Stimuli: Teilnehmende mit höherer Emotionaler Intelligenz wählten bei diesen schwerer detektierbaren Inkongruenzen schneller die Kategorie ironisch. Ausblick: Aktuell wird das oben beschriebene Paradigma bei Menschen mit Autismus- Spektrum-Störung durchgeführt, da bei diesen häufig Schwierigkeiten in der Erkennung von Ironie bestehen. 72

73 Literatur: Steinmayr, R., Schütz, A., Hertel, J., & Schröder-Abé, M. (2011). Mayer-Salovey- Caruso Test zur Emotionalen Intelligenz (MSCEIT). Bern: Hogrefe. 73

74 47 Multi-spectral segmentation: Validation with age effects and first results in focal epilepsy Raviteja Kotikalapudi *, Pascal Martin *, Benjamin Bender #, Niels Focke *# * Department of Epileptology and Neurology, University Hospital Tübingen Department of Neuroradiology, University Hospital Tübingen # contributing equally Objective Many patients with focal epilepsy cannot undergo successful surgery when a lesion escapes visual detection on standard MRI (30-50% of cases). In such a case, exploration and assessment of MRI post-processing methods would play a pivotal role in epileptic lesion detection leading to a better presurgical epilepsy diagnosis. In this study, we validated one such important neuro-computational method for brain segmentation using SPM12. Within this project, we assessed single- and multispectral segmentation using T1-weighted, T2-weighted and T2-weighted FLAIR scans. This multispectral segmentation is a novel approach for MRI post-processing and has not yet been validated in focal / pre-surgical epilepsy. Methods Segmentation was performed for T1-weighted scans only and multi-spectral combinations namely: T1+T2, T1+FLAIR and T1+T2+FLAIR using Statistical Parametric Mapping (SPM12). Each of the segmentations yielded brain tissue-class maps: gray matter (GM), white matter (WM) and cerebrospinal fluid (CSF). To achieve a first validation of this new method, we assessed already known age-related volume changes in GM, WM and CSF in healthy subjects (n=58). A linear polynomial function was used for regression analysis in all the segmentation combinations for the gray matter estimation. Voxel-based morphometry (VBM) group level analysis for gray matter volume and concentration was performed between single- and multi-spectral combinations in controls. Finally, VBM analysis was also conducted in a first set of epilepsy patients (n=15) where each of the patients was compared with all the controls to depict changes in the gray matter and thereby detecting potential epileptogenic lesions. Results We observed that GM volume decreased linearly with age for single- and multi-spectral segmentations, as expected. No changes were found in WM volume with age, also as expected. Furthermore, we found an increase in CSF with respect to age for single- as well as multi-spectral segmentations. Greater r 2 values (coefficient of determination) were found for multi-spectral segmentation, i.e., 0.69 (T1+T2), 0.68 (T1+FLAIR) and 0.64 (T1+T2+FLAIR) in comparison with the single-channel T1 (0.61). A potential reason for this finding is the better separation of non-brain voxels that have similar T1 intensities near the cortex (dura mater in particular), as observed from VBM group level analysis. We also observed that multi-spectral models influence GM estimates of basal ganglia. In the epilepsy cohort, 93.3% of cases (14 out of 15) had shown a higher voxel-wise t-score for suspected lesions in multi-spectral segmentation model, highest significance was found in n=8 for T1+FLAIR, n=5 for T1+T2+FLAIR, n=1 for T1+T2 and n=1 for T1. Conclusion Validation of the new multi-spectral segmentation was performed and a comparison was drawn between single-channel and multi-channel segmentation. This method dramatically improves segmentation quality of non-brain areas closer to the cortex. Multi-spectral segmentation might also aid in a better capture and localization of the complete lesion in comparison with conventional singlechannel analysis. As such, multi-spectral segmentation shows promise that it could improve lesion detection in focal epilepsy. 74

75 48 Eine Eine Proof-of-Principle Pilotstudie: Visuell-akustisches Feedbacktraining zur Kontrolle der Sprachmotorik bei postlingual ertaubten Patienten Finkel, S., Mohr, K., Werner, A.S., Tropitzsch, A., Braun, K., Friese, N., Braun, C. Zenner, P., Birbaumer, N., Kleber, B. Etwa Patienten leiden an hochgradiger Schwerhörigkeit in Deutschland, was die Teilnahme am sozialen Leben erheblich einschränkt. Neben dem Hören spielen auch Veränderungen der Sprachproduktion eine wesentliche Rolle, welche sich unter anderem in einer schlechteren Vokalverständlichkeit widerspiegeln und anhand der Formantfrequenzen F1/F2 (Vokalformantlagen) im Spektrogramm darstellen lassen. Die wichtigste therapeutische Maßnahme zur Behandlung der Schwerhörigkeit stellt heutzutage das Cochlea Implantat (CI) dar, welches zwar nicht den normalen Höreindruck wieder herstellt aber dem Patienten die Wahrnehmung kritischer akustischer Informationen ermöglicht. Die Rehabilitation der Hörqualität nach Cochlea Implantation hängt jedoch von weiteren Faktoren ab. Dazu gehören neuronale Veränderungen, da der Hörverlust zu multisensorischen Reorganisationsprozessen im auditorischen Kortex führen kann. Im Gegensatz zur akustischen Wahrnehmung bleiben somatosensible Empfindungen bei Gehörlosen jedoch intakt. Diese Signale aus dem Vokaltrakt und dem respiratorischen System sind unter normalen Umständen eng mit korrekter Lautbildung assoziiert und können auch für Gehörlose eine wesentliche Rolle bei der Sprachkontrolle spielen. Auf dieser Grundlage haben wir einen komplementären Ansatz zur Therapie und Rehabilitation von Gehörlosen entwickelt, der die somatosensiblen Repräsentationen der Sprachkontrolle mittels visuellen Feedbacks der Formantfrequenzen F1/F2 im Spektrogramm aktualisiert. Der gehörlose Patient lernt dabei die Frequenzen seiner Vokalformanten und seine Lautstärke denen von Beispielvokalen anzupassen, wobei die eigene Körperwahrnehmung der korrespondierenden Lautbildung trainiert wird. Mittels fmrt werden darüber hinaus die neuronalen Veränderungen mit Hinblick auf Trainingseffekte als auch dem Rehabilitationserfolg nach Cochlea Implantation überprüft. Wir besprechen dabei insbesondere die Möglichkeit, dieses neuartige visuo-akustische Feedbacktraining bei hochgradiger Schwerhörigkeit sowohl vor als auch routinemäßig während der Rehabilitation nach Cochlea Implantation einzusetzen. 75

76 49 PROPOSAL TITLE: Fixational eye movements in shape discrimination: towards a simple and sensitive test for the early detection of retinal diseases. Fixationsaugenbewegungen während Formdiskriminierung: ein Weg zu einem einfachen und sensitiven Test zur Früherkennung von Netzhauterkrankungen. Iliya V. Ivanov Project Summary A recent European Forum Against Blindness study (1) analyzing the economic impact of eye diseases found that appropriate screening and early detection for these conditions could offset total economic costs of 20 billion Euro across the European region. The results of this study also show the substantial threat to people s quality of life, and point to the enormous economic burden imposed on societies across Europe. In the future, as the population ages, the impact of eye disease and vision loss will grow substantially. The prevention of blindness and eye diseases through investment in costeffective early diagnosis will lead to a healthier population, which could result in a more sustainable healthcare budget for governments, improved wellbeing, quality of life, productivity and longer working lives. As such, the aim of this proposed innovative research program incorporates basic and applied research aspects aimed at establishing a simple, yet sensitive test for the early detection of eye diseases at retinal level. The main goal, which is the clinical aspect, is to for the first time, evaluate the fixational eye movement patterns and stability while patients with retinal disease perform a simple shape discrimination task. Comparing the pathological eye movement patterns with normal observers will aid in developing a robust and sensitive computer-based test, which is simple enough to be performed in screening for early retinal disease. Reports show that the healthy human visual system performs in the hyper-acuity range, that is, it is able to detect shape differences several times smaller than the average diameter of cones in the fovea. As observers have been shown to be extremely sensitive in detecting deviations from circularity, a shape discrimination task will be used in this project. For example, subjects must differentiate between an ideal circle and its slightly modulated version. The key basic questions remaining unanswered in literature, are how the visual system discriminates between shapes: is the process one that requires serial- or alternatively, parallel visual information integration (pooling)? How does the visual system discriminate between different shapes in conditions similar to natural-viewing? What is the size of the pooling area at current fixation and how fixational eye movements, e.g. microsaccades, might affect shape discrimination performance? Certain questions have already been investigated in three preliminary experiments. The role of contrast in the context of shape discrimination and in a complex manner, such as in real-world scenarios is studied in Experiment 1. In Experiment 2 results suggest that size of the information pooling area depends strongly on current eye fixation position and saccades. Experiment 3 suggests an active role of microsaccades in contour-shape discrimination. The successful implementation of these innovative methods for early detection of retinal diseases would be an important step towards possible future development of a robust computer based method evaluating fixational eye movement patterns and stability in patient screening. The proposed research has the potential to ultimately establish the evaluation of the eye movements as a tool for early detection of retinal disease. Such a cost-effective early detection of pathological conditions may significantly help the prevention of blindness and eye diseases at retinal level and consequently may lead to more sustainable healthcare budgets. 76

77 Poster Weitere Themengebiete

78 51 Epigenetic Dysregulation in Alcohol Addiction C. Brückmann, V. Nieratschker Research Group Molecular Psychiatry, Department of Psychiatry and Psychotherapy Genetic and environmental factors have been shown to modulate susceptibility to alcohol dependence (AD), a severe disorder contributing substantially to the global burden of disease. Nevertheless, knowledge about the specific genes underlying AD is currently very limited. Accumulating evidence suggests that gene-environment interactions play a role in the etiology of AD. One molecular link between the genome and the environment is the epigenome. The epigenome encompasses the molecular mechanisms that regulate gene expression in a time- and cell-type dependent manner. These molecular mechanisms involve DNA methylation at CpG sites, which is in most cases associated with a decrease in gene expression. DNA methylation is a reversible biological signal: the pattern of DNA methylation is dynamically maintained during the lifetime by an equilibrium of enzymatic DNA methylation and DNA demethylation. This raised the prospect that DNA methylation plasticity might play a role in physiological responses as well as adaptive programming of the genome to changing environments. Evidence is emerging that alcohol consumption is one environmental factor which alters epigenetic signatures and therefore gene expression levels. This alteration has been shown by a number of candidate gene driven studies as well as few epigenome-wide association studies. In the present study, we investigate alterations in genome-wide DNA methylation in 24 AD patients in comparison to 24 healthy control individuals. Furthermore, we study the effect of a three week alcohol withdrawal program on the epigenome in the same AD patients. Genome-wide methylation analysis is performed using the Infinium HumanMethylation450 BeadChip (Illumina). Due to the cell-type specific nature of epigenetic markers, we restrict our analysis to DNA derived from CD3 + T cells. To verify the results, we confirm the methylation status of the genes with highest significance in differential methylation by pyrosequencing. The genome-wide methylation analysis is still ongoing, but preliminary results show a number of approx. 12,500 sites differentially methylated between patients and control individuals. In a study with similar design (Philibert et al., 2014) the GDAP1 promotor region was one of the top hits found to be significant differentially methylated between patients and control individuals. GDAP1 was not previously linked to alcohol dependence. Differential methylation of GDAP1 was not detected in our genome-wide analysis, probably due to different source material (T cell DNA vs. lymphocyte cell DNA). However, pyrosequencing of the GDAP1 promotor region in our cohort using whole blood DNA resulted in differentially methylation of cg between patients and control individuals (p = 0.001). So far, our findings show a high number of differentially methylated sites between patient and control individuals, which still have to be validated and brought into biological context. 78

79 52 In vivo Genkorrektur mittels modifizierter mrna-nukleasen am murinen Modell der Surfactant Protein-B Defizienz A. Dewerth, A.J. Mahiny, L.E. Mays, M. Alkhaled, B. Mothes, E. Malaeksefat, B. Loretz, J. Rottenberger, D.M. Brosch, P. Reautschnig, P. Surapolchai, F. Zeyer, A. Schams, M. Carevic, M. Bakele, M. Griese, M. Schwab, B. Nürnberg, S. Beer-Hammer, R. Handgretinger, D. Hartl, C.M. Lehr, M.S. Kormann Zink-Finger- bzw. transcription activator-like effector-nukleasen (ZFNs/TALENs) sind vielversprechende Werkzeuge im Zuge der Reparatur genomischer Mutationen, indem diese den Mechanismus der Homologen Rekombination begünstigen. In Studien zur Hämophilie konnte bereits eine Nuklease-vermittelte Genkorrektur unter Verwendung von AAV-Vektoren demonstriert werden. Dabei kodierten diese sowohl für die Doppelstrangbruch- (DSB) induzierenden ZFN-Nukleasen, als auch den Einbau des Reparatur-Templates durch den Reparaturmechanismus der Homologen Rekombination (HDR, engl. homology-directed repair). Während der Einsatz von stabil exprimierenden AAV-Vektoren zwar als sicher angesehen werden kann, ist eine transiente Expression von Nukleasen ausreichend, um genomische Modifikationen zu erzeugen. Demzufolge wäre die zeitlich begrenzte Expression von ZFNs ein entscheidender Vorteil, um potentielle Nuklease-bedingte Nebeneffekte zu reduzieren. In den letzten Jahren hat sich hierfür modifizierte messenger RNA (mrna) als vielversprechend herausgestellt. In dieser Studie wurden optimierte mrna-kodierenden Nukleasen verwendet, um die erfolgreiche Genkorrektur am murinen Modell der SP-B Defizienz zu demonstrieren. Für die Genkorrektur des SP-B Lokus wurde zunächst ein Panel aus in silico generierten ZFNs und TALENs hergestellt. Der dual-luciferase single-strand Assay sowie der T7-Endonuklease I -Assay verifizierten für TALEN-1 (T1) und ZFN-3 (Z3) eine hohe Schnitt-Effizienz ex vivo, wodurch bis zu 39 % der Allele durch das nicht-homologe end-joining (NHEJ) repariert wurden. Im Gegensatz zu Plasmid- DNA (pdna) stieg dabei die Induktion an DSBs signifikant an (P < 0,05). Die Kombination mit einem Reparatur-Template, welches eine NheI-Restriktionsschnittstelle in den SP-B Lokus einfügte, konnte ebenfalls ein signifikanter Anstieg in der HDR für mrna verzeichnet werden (P < 0,05). Da Z3 effizienter in der DSB-Induktion sowie der HDR war, wurde diese für alle folgenden Experimente verwendet. Zur Optimierung der Z3-Expression in vivo wurden zwei Modifikationen ( (1.0) /m5c (1.0) und s2u (0.25) /m5c (0.25) ) mit und ohne Komplexierung in mit Chitosan-beschichteten poly(d,l-laktid-co- Glycolid) Nanopartikeln (NPs) getestet. Dabei ergaben sich für markierte s2u (0.25) /m5c (0.25) Z3 mrna (im Weiteren als Z3 nec-mrna bezeichnet) mit NPs die höchsten Expressionslevel- nach intratrachealer (i.t.) Applikation in die Lunge. Über einen IFN- ELISA wurde zusätzlich ein signifikanter immunstimulatorischer Effekt der Z3 nec-mrna ausgeschlossen. Die sequenzspezifische HDR wurde anschließend ex vivo über die Co-Applikation eines CAG-Promoter enthaltenden AAV- Donor- Templates (AAV6-Donor) zusammen mit AAV-kodierender Z3 (Z3 AAV) oder Z3 nec-mrna erfolgreich getestet. Diese gentherapeutische Manipulation zeigte sich ebenfalls in Gen-korrigierten, transgenen SP-B Mäusen mit signifikant höheren Überlebensraten als die der Mock-behandelten Gruppen (P < 0,001). Korrigierte SP-B Mäuse zeigten dabei eine normale Lungenfunktion im Vergleich zu Positivkontrollen. Ebenfalls wurde im Vergleich zu PBS-behandelten Mäusen kein signifikanter Anstieg in der IL-12 Produktion beobachtet. Sequenzspezifische DSB-Induktion sowie HDR bestätigten die Ausprägung eines normalen Phänotyps, wobei zwischen Z3 AAV und Z3 nec-mrna keine Unterschiede zu erkennen waren. Die immunhistochemischen Analysen bestätigten zusätzlich die zeitlich limitierte Expression der Z3 nec-mrna im Vergleich zu Z3 AAV. Die hier erhaltenen Ergebnisse bestätigen eindrucksvoll, dass die Applikation von nec-mrna in Kombination eines AAV-Donors zur erfolgreichen Genkorrektur des transgenen SP-B Lokus führt und somit die konstitutive SP-B Expression sowie eine normale Lungenfunktion nach Absetzen von Doxycyclin erlaubt. Verglichen mit AAV, zeigte Z3 nec-mrna eine zeitlich limitierte Nuklease- Expression, wodurch mögliche Nebeneffekte im Gegensatz zu dauerhaft aktiven AAV-Nukleasen reduziert werden können. Zusätzlich macht die Abwesenheit einer Immunantwort nec-mrna zu einem idealen Vehikel für mehrmalige Applikationen hinsichtlich einer dauerhaften Genkorrektur der Lunge. Zusammengefasst besitzt nec-mrna damit ein enormes Potential im Zuge klinisch relevanter, gentherapeutischer Strategien für die Behandlung erblich-bedingter Lungenerkrankungen sowie weiterer monogenetischer Defekte. 79

80 53 Induktion der körpereigenen Novosynthese des low-density Lipoprotein Rezeptors als neuartige Therapiestrategie zur Behandlung der familiären Hypercholesterinämie T. Michel, D. Luft, H. P. Wendel, S. Krajewski Abteilung für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie, klinisches Forschungslabor Die familiäre Hypercholesterinämie (FH) ist eine monogenetische Erkrankung, bei der es zu hohen low-density Lipoprotein-(LDL)-Cholesterinspiegel im Blut kommt. Dafür ist ein Defekt im LDL-Rezeptor (LDL-R) verantwortlich. Das LDL kann dadurch nicht aus dem Blut in die Zellen aufgenommen werden. Die Erkrankung wird autosomal dominant vererbt. Besonders in der homozygoten Form kommt es zu starken Ausprägung der Symptome, wie Xanthome, Fettablagerungen in der Haut, und Fettablagerungen in den Blutgefäßen. Dabei kommt es zur Formation von atherosklerotischen Plaques, die zu einer Verengung des Blutgefäßes und im schlimmsten Fall zur Ruptur der Plaques führen können. Dies hat zur Folge, dass die Patienten in jungen Jahren ein erhöhtes Risiko eines Herzinfarkts oder eines Schlaganfalls haben. Die bisher angewandte Therapie ist die Behandlung mit Statinen bei der heterozygoten Form bzw. die Blut-Aphärese bei der homozygoten Form der FH. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer neuartigen Therapie von monogenetischen Erbkrankheiten, wie FH, mittels synthetischer mrna. Dazu wurde die LDL-R kodierende Sequenz aus dem Plasmid mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) vermehrt. Im nächsten Schritt wurde die mrna in vitro transkribiert (IVT) und aufgereinigt. Sowohl nach der PCR als auch nach der IVT wurde das Endprodukt mittels Gelelektrophorese auf die Qualität untersucht und bewertet. Anschließend wurde die LDL-R kodierende mrna auf die Zelltoxizität untersucht. Dazu wurden HepG2, A549 und HEK293 Zellen mit unterschiedlicher Menge an LDL-R mrna, die mit Lipofectamine 2000 oder in DOPE/DC Liposomen verkapselt wurde, transfiziert. Anschließend wurde die Zellviabilität mittels MTT und CASY Messungen bestimmt. Zusätzlich wird die Expression des LDL-R auf der Zelloberfläche mittels Western Blot (WB) und FACS von transfizierten und nicht transfizierten Zellen nachgewiesen. Zusätzlich wurde die mrna auf die Immunogenität untersucht. Dazu wurde die Expression von unterschiedlichen pro-inflammatorischen Zytokinen nach Transfektion mittels quantitativer Echtzeit-PCR (qrt-pcr) ermittelt. Hier konnte zur ersten Mal gezeigt werden, dass die LDL-R kodierende mrna in hohen Mengen und Qualität in vitro hergestellt und ohne signifikante Auswirkungen auf die Zellen in vitro eingesetzt werden kann. Diese Ergebnisse dienen als Basis für die Weiterentwicklung einer Therapie zur Behandlung von monogenetischen Erkrankungen. 80

81 54 Lagebedingte Schädelfehlformen Krankheitsbild, Diagnostik, Therapie S. Kluba¹, W. Kraut¹, J. Peters¹, B. Calgeer¹, K. Hass-Lude², M. Krimmel¹, S. Reinert¹ ¹Klinik und Poliklinik für MKG-Chirurgie ²Universitäts-Kinderklinik, Abteilung Neuropädiatrie, Entwicklungsneurologie, Sozialpädiatrie Lagebedingte Plagio- und Brachycephalien sind nicht synostotische Deformitäten des Kopfes, die in den ersten Lebensmonaten offensichtlich werden. Begleitend können eine Verlagerung der Ohrachse und eine Gesichtsasymmetrie vorliegen. Die Empfehlung zur Rückenlage von Säuglingen führte zu einem deutlichen Anstieg der Inzidenz auf bis zu 46%. Lagebedingte Kopfdeformitäten verursachen keine lebensbedrohlichen Probleme. Trotzdem können ästhetische und funktionelle Langzeitfolgen, insbesondere für schwer ausgeprägte Fälle, derzeit nicht komplett ausgeschlossen werden. In unseren Untersuchungen wurden vermehrt dentale Auffälligkeiten und Kieferasymmetrien im Milchgebiss festgestellt. Neben konservativen Therapien (Umlagern, Lagerungshilfen, Physiotherapie und Osteopathie) ist die Helmtherapie eine nicht invasive Behandlung, die durch Wachstumslenkung das natürliche enorme Wachstumspotenzial des 1. Lebensjahres nutzt und damit zur Harmonisierung der Kopfform beiträgt. Unsere Daten bestätigen klar die Effektivität und Überlegenheit dieser Maßnahme. Insbesondere bei früher Applikation zwischen dem 5. und 6. Lebensmonat zeigte sich ein besseres Outcome in kürzerer Zeit als bei konservativen Methoden. Die durch uns nachgewiesene Latenz von ca. 3 Monaten zwischen Erkennen der Deformität und Vorstellen in einer Spezialsprechstunde sollte verkürzt werden, um nicht unnötig Zeit und damit Wachstumspotenzial zu verlieren. Es besteht insgesamt hohe Zufriedenheit mit der Behandlung bei leichtem Vorteil zugunsten der Kinder mit Helmtherapie (97,5% versus 82,3%). 24% der Eltern von Kindern ohne Helm würden retrospektiv diese Behandlung bevorzugen. Die Helmtherapie gilt als risikoarm. Dennoch empfinden Eltern in über 80% persönliche und in über 30% Belastungen für ihr Kind. Entsprechend dieser Erkenntnisse sollten die Eltern im Aufklärungsgespräch mit ihren Erwartungen noch intensiver eingebunden werden. Ziel ist eine Senkung der hohen ermittelten Unterbrechungsquote von 30,3% und damit eine Steigerung der Compliance als Schlüsselfaktor für den Erfolg. Insgesamt ist im Sinne der betroffenen Kinder und Eltern im Management der lagebedingten Schädeldeformitäten eine interdisziplinäre und interprofessionelle Einigung wünschenswert. Zukünftige wissenschaftliche Bemühungen sollten auf eine einheitliche Klassifizierung der Schweregrade und flächendeckend akzeptierte Indikationsempfehlungen für die verschiedenen Behandlungsoptionen zielen. Die Helmtherapie als effiziente Methode sollte dabei ebenso Berücksichtigung finden wie bisher etablierte und kassenrechtlich anerkannte konservative Maßnahmen. Zudem ist der Ausbau der Prophylaxe durch frühe elterliche Instruktion zur Senkung der Inzidenz behandlungsbedürftiger schwerer Ausprägungen voran zu treiben. 81

82 55 Akzeptanz und Effekte der autorisierten Täuschung in Studien der Placeboforschung mit Jugendlichen und ihren Eltern K. Weimer, A. Delorme, D. Watolla, B. Horing, P. Enck Innere Medizin VI - Psychosomatische Medizin und Psychotherapie, Universitätsklinikum Tübingen In experimentellen Studien zur Untersuchung von Placeboeffekten ist es häufig notwendig Studienteilnehmer über den Inhalt von Präparaten zu täuschen. Bei der Autorisierten Täuschung werden Probanden vor Beginn der Studie darüber informiert, dass sie nicht vollständig über die Studie aufgeklärt oder absichtlich getäuscht werden und stimmen unter diesen Umständen der Studienteilnahme zu. Eine erste Studie von Martin und Katz (2010) zeigte, dass dieses Verfahren keine nachteiligen Effekte auf die Akzeptanz, Rekrutierung und Ergebnisse einer Studie zur Placeboanalgesie bei gesunden, erwachsenen Probanden hatte. Im Rahmen einer Studie zu Erwartungseffekte auf kognitive Leistungen und Stimmung bei Kindern und ihren Eltern in der Abteilung Psychosomatische Medizin und Psychotherapie (fortüne Juniorantrag Nr ) wurde eine zusätzliche Befragung über die Bewertung von erforderlichen Täuschungen in der Placeboforschung bei Kindern und Jugendlichen durchgeführt (fortüne Antrag Nr ). Unsere Studie hat erstmals die Akzeptanz und den Einfluss der autorisierten Täuschung auf Ergebnisse bei Kindern und Eltern untersucht. Fünfundzwanzig Jugendliche im Alter von 12 bis 17 Jahren (14 ± 2 Jahre; 14 Mädchen) und ein Elternteil (48 ± 4 Jahre; 17 Mütter) nahmen an einer experimentellen Studie zu Placeboeffekte auf kognitive Leistungen und Stimmung teil und füllten anschließend einen Fragebogen zur Akzeptanz der autorisierten Täuschung aus. An zwei Terminen wurde beiden je ein Pflaster aufgebracht und mit der Information begleitet, dass es sich entweder um ein Placebo oder um ein wirksames Pflaster mit Ginkgo-Extrakt handelt, welches die kognitiven Leistungen und die Stimmung verbessern sollte. Die Studieninformation enthielt einen Abschnitt zur autorisierten Täuschung, die vollständige Aufklärung erfolgte nach der Teilnahme am Experiment am zweiten Tag. Weder Jugendliche noch Eltern waren verärgert über die Täuschung. Auf einer Skala von 0 bis 10 hatten die Jugendlichen und ihre Eltern insgesamt ein eher positives Bild von Wissenschaftlern, die derartige Studien durchführen (Md J =9.0 und Md E =10.0) und hatten das Gefühl, ihre Rechte wurden während der Studienteilnahme respektiert (Md J =10.0 und Md E =10.0). Ihnen hat die Teilnahme an der Studie Spaß gemacht (Md J =9.0 und Md E =10.0) und sie würden wieder an Studien dieser Art teilnehmen (Md J =10.0 und Md E =10.0). Nur 7% der Jugendlichen und 8% der Eltern hatten sich überhaupt Gedanken darüber gemacht worin die Täuschung bestehen könnte, jedoch ohne Effekte auf die Ergebnisse der Studie. Die autorisierte Täuschung stellt somit ein geeignetes und ethisch weniger bedenkliches Verfahren für die Untersuchung von Placeboeffekten dar als eine vollständige Täuschung der Studienteilnehmer und kann auch bei Jugendlichen zumindest ab einem Alter von 12 Jahren eingesetzt werden. Ob die autorisierte Täuschung auch in anderen Bereichen, anderen Altersgruppen oder bei Patienten eingesetzt werden kann, muss weiterhin untersucht werden. 82

83 56 MitoPsy Charakterisierung des mitochondrialen Phänotyps am Beispiel der Schizophrenien an Patienten-basierten in vitro Zellmodellen Richard Wüst, MD; Julia Fitzgerald, PhD; Katharina Stegen, M.Sc.; Andreas Fallgatter, MD; Christian Plewnia, MD; Rejko Krüger, MD Abteilung: Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie - in Kooperation mit dem Hertie-Institut für klinische Hirnforschung Theoretische Hintergrund: Aktuelle molekularbiologische und genetische Studien zeigen eine direkte mitochondriale Beteiligung an psychiatrischen Erkrankungen, insbesondere für bipolare Störungen und Schizophrenien. Ziel des interdisziplinären Projektes MitoPsy ist die Generierung eines patienten-basierten Zellkulturmodells zur funktionalen Analyse der Mitochondrien (Atmungskette, Morphologie und Dynamik innerhalb des mitochondrialen Netzwerkes), um, auf Grundlage einer exakten Erfassung klinischer und neurokognitiver Symptome, mitochondriale Endophänotypen zu identifizieren. Die Charakterisierung störungsspezifischer Veränderung mitochondrialer Funktion und Dynamik soll eine Stratifizierung dieser heterogenen Erkrankungen hinsichtlich pathogenetischer Mechanismen und psychopathologischer Charakteristika ermöglichen und damit eine Basis neuer personalisierter Therapiestrategien psychischer Erkrankungen bilden. Aktueller Stand: Bis dato ist im Rahmen des Förderzeitraumes eine Rekrutierung von 12 an einer Schizophrenie (DSM-5) erkrankten Patienten und 11 gesunden Kontrollprobanden erfolgt. Neben der Auswertung der durchgeführten Befragungen und der neurokognitiven Testung erfolgte die Versorgung der Hautbiopsien und Kultivierung der einzelnen Fibroblasten-Linien. Erste Untersuchungen an einzelnen Zelllinien hinsichtlich der mitochondrialen Funktionalität mit Hilfe von FACS-Analysen zur Untersuchung des Membranpotentials (TMRE staining) und der ROS-Produktion (MitoSox staining), semiquantitative Untersuchung des Komplex-I der Atmungskette (CI-Dipstick Assay) als auch die Isolierung von Mitochondrien aus Fibroblasten haben bereits stattgefunden und lassen bei bis her beschränkter Fallzahl keine aussagekräftigen Rückschlüsse zu. Weiterführende Planung: Im Rahmen des verbleibenden Förderzeitraumes erfolgt eine Ausweitung der etablierten FACS- Untersuchungen auf alle generierten Zelllinien. In dabei funktional differierenden Linien soll mittels 'live cell imaging' eine Bestätigung oben genannter Parameter durchgeführt, die Morphologie als Parameter für die mitochondriale Dynamik (MitoTracker Färbung), die Kolokalisation mit Lysosomen (LysoTracker Färbung) bzw. Autophagosomen (LC3-GFP Transfektion) als Parameter für die organellare Qualitätskontrolle auf Einzel-Zell- Ebene untersucht werden. Zusätzlich wird die mitochondriale Atmung und Glykolyse-Aktivität als Veränderung im Sauerstoff-Verbrauch und der Azidifizierung des Mediums mittels der 'Seahorse'Technologie an isolierten Mitochondrien analysiert. Diese Parameter sind für die Identifikation von mitochondrialen Phänotypen bei psychiatrischen Erkrankungen wie den Schizophrenien geeignet und hochrelevant. Nach der Abschluss der beschriebenen Untersuchungen ist eine Reprogrammierung der Fibroblasten in induzierte pluripotente Stammzellen (ips-zellen) mit anschließender Differenzierung zu Neuronen geplant. 83

84 57 Cholin und polyunsaturierte Fettsäuren in der Muttermilch nach Frühgeburt Christoph Maas1, Axel Franz1,3, Anna Shunova1, Michaela Mathes1, Christine Bleeker1, Julia Bürkle1, Marketa Kovarova2, Erwin Schleicher2, Wolfgang Bernhard1 Abt. für 1Neonatologie und 2Innere Medizin IV, 3Center for Pediatric Clinical Studies, Medizinische Fakultät, Eberhard-Karls-Universität, Tübingen Hintergrund: Cholin und die langkettigen ungesättigten Fettsäuren Arachidonsäure (ARA) und Dokosahexaensäure (DHA) sind essentielle Nährstoffe für den rasch wachsenden Fötus Durch Frühgeburt wird die kontinuierliche, diaplazentare Anreicherung unterbrochen und muss postnatal durch Muttermilch/Formulanahrung sichergestellt werden. Fragestellung: Sind die Konzentrationen an Cholin, ARA und DHA in der Milch von Müttern frühgeborener Kinder ausreichend? Gibt es Unterschiede zur Milch nach termingerechter Entbindung? Methodik: Sammlung und Extraktion von 354 Muttermilch-Proben nach Frühgeburt (Milch von N=34 Müttern; Tag 6-85 nach Entbindung). Untersuchung von bislang 9 Muttermilch- Proben nach termingerechter Geburt (Tag 6-118). Bestimmung von Cholin, seiner Metabolite und der cholinhaltigen Phospholipide mittels Tandem-Massenspektrometrie. Bestimmung der Gesamtfettsäuren mittels Gaschromatographie. Ergebnisse: Freies Cholin macht nur 5.3( )% der Cholinträger in Muttermilch aus. Hauptcholinbestandteile sind dagegen Phosphocholin (37.6( )%) und Glycerophosphocholin (46.8( )%), gefolgt von Phosphatidylcholin (PC) (6.0( )%), lyso-pc (0.62( )%) und Sphingomyelin (1.6( )%). Die mediane Gesamtkonzentration von Cholinkomponenten in Muttermilch ist nach Frühgeburt niedriger als nach termingerechter Geburt (282 [ ]mg/L vs. 477 [ ]mg/L; p<0.001). Im Verlauf der Laktation nimmt die Cholinkonzentration bis Tag 28 nach der Geburt auf 246 ( )mg/L ab. Die anfängliche Schwankungsbreite der Cholinkonzentration scheint nach Frühgeburt größer (84-724mg/L) zu sein als nach Termingeburt ( mg/L). In Muttermilch nach Frühgeburt lässt sich eine Gruppe mit initial hoher (429( )mg/L) und niedriger (275( )mg/L) Konzentration differenzieren. ARA und DHA machen nur 0.81( )% und 0.43( )% des Milchfettes aus, während Linolsäure (LA) 12.8( )% ausmacht. Dies ist gegensätzlich zur Situation in utero, wo der Fötus vorwiegend mit ARA und DHA versorgt wird. Ein Frühgeborenes erhält hier durch Muttermilch im Median 37 (30-47)mg/kg/d Gesamtcholin, 44 (38-57) mg/kg/d ARA und 25 (18-33)mg/kg/d DHA bei einer Muttermilchzufuhr von 150 ml/kg/d. Schlussfolgerung: Die optimale Versorgung mit Cholin, DHA und ARA ist Gegenstand intensiver Diskussionen. Möglicherweise sind aktuelle Zufuhrempfehlungen insbesondere für Frühgeborene zu niedrig. Die hohen interindividuellen Schwankungen machen wahrscheinlich, dass die Versorgung bei einem erheblichen Teil der Frühgeborenen unzureichend ist. Dies deckt sich mit den bisherigen Ergebnissen zum Abfall von Cholin und DHA/ARA-haltigen Lipiden bei Frühgeborenen. Die metabolischen Kausalzusammenhänge für die Schwankungen der Cholinspiegel in Muttermilch müssen bei den Müttern eruiert werden. Die gezielte Supplementierung von Muttermilch mit Cholin, ARA und DHA scheint eine Perspektive zur Verbesserung der Versorgung von Frühgeborenen mit diesen für die Entwicklung essentiellen Nährstoffen zu sein. 84

85 58 Translation of a new functional test to determine the tumour radiation sensitivity in the clinics Apostolos Menegakis, Chiara De Colle, Ala Yaromina, Joerg Hennenlotter, Arnulf Stenzl, Marcus Scharpf, Falko Fend, Susan Noell, Marcos Tatagiba, Sara Brucker, Diethelm Wallwiener, Simon Boeke, Umberto Ricardi, Michael Baumann, Daniel Zips Presenting author: Apostolos Menegakis, Department of Radiation Oncology, Hoppe-Seyler straße 3, 72076, Tuebingen, Tel.:80554 Purpose/Objective: Evaluation of unrepaired DNA double strand breaks (DSBs) marked as residual H2AX foci in oxygenated tumour cells has shown promising results in predicting the differential radiation response of xenografted human tumours in vivo. We have successfully translated the H2AX assay in a clinically relevant setting, where xenografted tumour specimens were cultivated and irradiated ex vivo. Based on the results of xenografted tumour biopsies, the optimal tissue reoxygenation time prior to irradiation (t =24h), residual H2AX foci evaluation (t=24h) and a linear dose-response relationship as previously observed in vivo have been established. The aim of the current study was to apply the optimized protocol in patient-derived tumour specimens covering a spectrum of tumourtypes with known differences in radiation response to test the predictive potential of H2AX foci as a biomarker. In addition, the data were used to simulate different experimental scenarios to simplify the method. Material and Methods: Evaluation of residual γh2ax foci in well-oxygenated tumour areas of ex vivo irradiated patient-derived tumour specimens with graded single doses was performed. The samples were initially cultivated for 24 hours in culture medium prior to irradiation and fixed 24 hours post-irradiation. For the determination of the microenvironmental parameters at the time of irradiation, the specimens were cultivated in medium containing BrdU (proliferation marker) and pimonidazole (hypoxia marker) for 4h prior to irradiation, which was immediately changed to normal culture media after irradiation. Foci counting was performed on 2D maximum intensity projections of z-stack images. Specimens from a total of 30 patients with 10 different tumour types were included. Results: Linear dose response of residual H2AX foci was observed in all specimens with highly variable slopes among different tumour types ranging from 3.26 (95% C.I ) to 0.69 ( ) for classical seminomas (radiosensitive) and chondrosarcomas (radioresistant) respectively. The slopes of the residual foci number are well in line with the expected differences in radio-responsiveness of different tumour types observed in the clinics. Simulations suggest that omitting dose levels might simplify the assay without compromising robustness. Currently we are assessing the application of the assay in a panel of prostate tumour specimens to investigate whether it could allow discrimination of sensitive and resistant tumours of the same type. In addition we aimed to further explore the robustness of the method via investigating the potential impact of the tumour sampling on the reproducibility of the results Conclusion: In summary, our findings demonstrate the feasibility of using the H2AX-foci assay in ex vivo irradiated tumour samples from cancer patients. Our data supports the hypothesis that intrinsic radiation sensitivity of tumour cells significantly contributes to tumour radiation response, therefore, this assay has a promising potential for individualized radiation therapy and prospective validation is warranted. 85

86 59 IMPULS: Ein Gruppenprogramm zur Reduktion von Essanfällen bei Patienten mit Binge-Eating-Störung im Rahmen einer randomisiert-kontrollierten Pilotstudie Kathrin Schag, Elisabeth Leehr, Peter Martus, Wolfgang Bethge, Sandra Becker, Stephan Zipfel, Katrin Giel Hintergrund Die Binge-Eating-Störung (BES) ist durch wiederkehrende Essanfälle mit Kontrollverlust gekennzeichnet. Experimentelle Studien zeigen sowohl eine generell erhöhte als auch eine speziell nahrungsbezogene Impulsivität als Risikofaktoren für BES (vgl. Schag, Schönleber et al., 2013). In unseren Eyetrackingstudien (Schag, Teufel et al., 2013) konnten wir aufzeigen, dass adipöse Frauen mit BES im Vergleich zu adipösen und normalgewichtigen Frauen verstärkt auf Nahrungsreize blicken und größere Schwierigkeiten haben, sich von Nahrungsreizen abzuwenden. Längsschnittlich zeigten sich in einer Pilotstudie hohe Korrelationen zwischen diesen Blickbewegungsmustern und der Reduktion der Essanfälle nach einer kognitiven Verhaltenstherapie. Wir haben daher ein verhaltenstherapeutisch orientiertes Gruppenprogramm für Personen mit BES entwickelt, das speziell impulsives Essverhalten adressiert (IMPULS-Programm). Die Teilnehmer des IMPULS-Programms sollen eine stärkere Kontrolle über ihr Essverhalten erlangen und dadurch Essanfälle reduzieren. Die Machbarkeit, Akzeptanz und Wirksamkeit des IMPULS-Programms wird aktuell in einer durch das AKF-Programm geförderten randomisiert-kontrollierten Studie (IMPULS-Studie) überprüft. Methoden Das IMPULS-Programm umfasst acht ambulante Sitzungen mit einer Sitzung pro Woche. Jede Therapiegruppe setzt sich aus 5-6 Patienten und Patientinnen mit BES zusammen. Die zentralen Interventionen des IMPULS-Programms umfassen Nahrungskonfrontations-übungen mit Reaktionsverhinderung und die Vermittlung von Selbstkontrolltechniken. In der IMPULS-Studie werden die Patienten/Innen einer Experimentalgruppe, in der das IMPULS-Programm durchgeführt wird, mit Patienten/Innen einer Kontrollgruppe verglichen, die nicht an dem Programm teilnehmen. Pro Gruppe sollen 39 Patienten/Innen eingeschlossen werden. Wir vergleichen beide Gruppen hinsichtlich der Veränderung der Anzahl an Essanfällen nach Behandlungsende sowie in einer 3-Monats-Katamnese. Mittels zweier experimenteller Eyetracking-Paradigmen erfassen wir objektive Veränderungen der Impulsivität. Zusätzlich werden weitere Essstörungssymptome und Impulsivitätskennwerte über Fragebögen und in Prozessanalysen erhoben. Die IMPULS-Studie ist im Zentralen Register für Klinische Studien registriert (DRKS ) und startete im März Erste Ergebnisse Bislang konnten 30 Patienten/innen in die Studie eingeschlossen werden. Zwei Gruppen haben das IMPULS-Programm bereits durchlaufen. Wir sehen einen hohen Bedarf, da sich 75% der geeigneten Studieninteressenten für eine Teilnahme entschieden haben. Bisher hat eine Patientin der Kontrollgruppe die Studienteilnahme abgebrochen und eine Patientin hat das Gruppenprogramm abgebrochen. Es kam bislang zu keinen schwerwiegenden Ereignissen. Die Gruppenteilnehmer/innen gaben an, insgesamt zufrieden mit dem IMPULS-Programm zu sein und dass sie erneut daran teilnehmen würden. Sie gaben an, 70% ihrer persönlichen Behandlungsziele erreicht zu haben. Die Dauer des Programms wurde hingegen als etwas kurz empfunden. Ausblick und Diskussion Bis Anfang 2016 wird eine weitere IMPULS-Gruppe stattgefunden haben. Das Studienprotokoll ist bei BMJ Open zur Publikation angenommen und eine Beschreibung des Therapiemanuals ist zur Veröffentlichung eingereicht. Die Ergebnisse zur Wirksamkeit werden nach Abschluss der Studie veröffentlicht und tragen zur Weiterentwicklung des Therapiekonzeptes bei. Darüber hinaus planen wir, die Wirksamkeit des IMPULS-Programms als Zusatzmodul zu einer ambulanten Einzeltherapie zu überprüfen. 86

87 60 A comparative clinical study to understand the coagulopathy and systemic inflammation associated with the use of extracorporeal circulation in intensive care patients P. Schüssel 1, C. Fischer 1, T. Granja 1, H. Häberle 1, T. Prüfer 1, M. Schweizer 1, P. Wied 1, D. Schibilsky 2, H. Wendel 2, C. Schlensak 2, P. Rosenberger 1, A. Straub 1 1 Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin und 2 Klinik für Thorax,- Herz- und Gefäßchirurgie; Eberhard-Karls Universität Tübingen Introduction: Left ventricular assist devices (LVAD) and extracorporeal circulation (ECC) are increasingly employed in intensive care patients suffering from severe heart and lung failure. Blood circulation and gas exchange can be temporarily supported using these systems. Despite clear benefits provided by these systems, the contact of blood with the their artificial surfaces may induce a coagulopathy and potentially life-threatening complications, such as bleeding, thrombosis, and systemic inflammation. The underlying mechanisms, extent, and consequences of these events remain only poorly understood. The aim of this observational study is to analyze the activation and interaction of platelets, leukocytes, plasmatic coagulation, and inflammatory mediators in intensive care patients supported by different ECC and LVAD devices. Here, we report preliminary data from this study. Methods: Data from seven male patients who received Heart Mate II LVAD (Thoratec) implantation (mean age = 58y, mean SOFA score = 4,6) are reported. In all patients blood was sampled before (baseline) as well as 1h, 24h, and 48h after HM2 implantation. The following parameters were measured: whole blood counts, activation and interaction of platelets and leukocytes (using flow cytometry and ELISA), platelet impedance aggregometry, thrombelastometry, and IL6 cytokine release (using cytometric bead array). Results: HM2 implantation was associated with an increase of platelet activation markers (-thromboglobulin and microparticles), IL-6 release, and decrease of platelet aggregability. A maximum of these changes was reached 1 hour after HM2 implantation. The perioperative application of blood products including platelet concentrates restored platelet function defects. However, a continuous defect of ADP-induced platelet degranulation and increased IL-6 levels persisted 48 hours after HM2 implantation. Conclusion: HM2 implantation induces a persistent defect of platelet function in intensive care patients. This should be taken into account when bleeding complications in this setting require treatment. The HM2-associated increase of the proinflammatory cytokine IL-6 indicates that systemic inflammation may contribute to inflammatory organ dysfunction in these patients. 87

88 Poster IZKF Promotionskolleg

89 61 Funktionales MRT des Ruhezustandes von Menschenmit einem erhöhten Risiko an Parkinson zu erkranken Tobias Binder, Daniela Berg, Markus Hobert Das Ziel dieses Forschungsprojektes war es herauszufinden, ob bei Menschen, die Risikofaktoren für die Parkinsonerkrankung haben, im Rahmen von Ruhezustands Messungen im funktionellen Kernspin bereits pathognomonische Veränderungen der Hirnaktivität feststellbar sind, die eine Unterscheidung zu gesunden Kontrollen möglich machen. Die Parkinsonerkrankung hat eine Jahre bis Jahrzehnte andauernde Prodromalphase, in der neurodegenerative Prozesse voranschreiten, aber aufgrund der Plastizität des Gehirns noch erfolgreich kompensiert werden. In dieser Phase ist die Erkrankung heutzutage noch nicht diagnostizierbar, und Identifikation von Menschen in der Prodromalphase mithilfe des funktionalen Kernspins wäre ein wichtiger Schritt in Richtung der Früherkennung der Erkrankung und könnte ein Zeitfenster für eine zukünftige präventive Therapie der Parkinson Erkrankung öffnen. Es wurden funktionelle Kernspin Daten von 18 gesunden Kontrollen, 21 Parkinson Patienten und 47 Trägern von zwei von drei Risikofaktoren für die Parkinson Erkrankung (Hyposmie, Depression, REM-Schlaf- Verhaltensstörung) im Ruhezustand erhoben und in einer Seed-based Analyse verglichen. Im Zuge dieser Analyse wurde die Konnektivität des linken und rechten Putamens zum Rest des Gehirns in den drei Kohorten untersucht. Bei dem Vergleich von Patienten und Risikoträgern konnte eine verstärkte Konnektivität des rechten Putamens von Risikoträgern zu Kleinhirn, medialen und superioren frontalen Gyrus, Nucleus caudatus, contralateralen Putamen, Gyrus postcentralis und Supplementär motorischer Rinde, sowie eine verstärkte Konnektivität des linken Putamens von Risikoträgern zum Kleinhirn identifiziert werden. Zu allen beschreiben Hirnregionen zeigten die Risikoträger die stärkste Konnektivität, gefolgt von gesunden Kontrollen, während die Parkinsonpatienten zu allen Regionen die geringste Konnektivität zeigten. Die Unterschiede zwischen Risikoträgern und gesunden Kontrollen, sowie zwischen gesunden Kontrollen und Parkinson Patienten waren jedoch alle nicht signifikant. Abschließend müssen wir feststellen, dass im funktionellen Kernspin des Ruhzustandes Menschen mit Risikofaktoren für die Parkinson Erkrankung zwar die stärkste Konnektivität zu Hirnregionen, die für die Planung und Ausführung von Bewegung verantwortlich sind, zeigten, sich darin jedoch nicht signifikant von gesunden Kontrollen unterschieden. 89

90 62 Role of dorsolateral prefrontal cortex in the cognitive control of gaze following Breu M.-S., Dicke P.W., Thier P. Non-verbal communication is indispensible for successful social interactions. In humans, the face and the eyes are major sources of information on the other s mental state. It is the direction of gaze that informs us about objects another person might be interested in. By following the other s gaze to this object, we establish joint attention. And by mapping our own object-associated needs, interests and aspirations onto the other, we develop a theory of her/ his mind. Human gaze following is a fast and almost reflex-like behavior, yet, it can be controlled, if not opportune, for instance in an attempt to disguise interest in the other one. As shown by fmri studies, the major substrate of human gaze following is a well defined region in the posterior superior temporal sulcus ( psts ) (Materna et al., J. Cogn. Neurosci., 2008; Marquardt et al., SfN 2015), arguably also the target of the executive control of gaze following. In order to identify the source(s) of the putative control signal(s), we carried out an fmri-experiment, in which humans subjects were exposed to gaze following cues which depending on the prevailing instruction were used to establish joint attention or not. More specifically, the experimental subjects saw the portrait of a female ( sender ), looking with her eyes at one out of five targets in front of her. Subjects had to follow the gaze of the sender with a saccade to the target. Alternatively, they had to ignore gaze and to look at the target whose color matched the sender s (variable) eye color. The two trial types were presented randomly interleaved. The instruction to choose the target based on gaze direction or on eye color was presented before a particular trial started. In accordance with previous work, gaze following activated the right psts region. Moreover, we could identify a circumscript region in the right dorsolateral prefrontal cortex, being part of Brodmann area 46, that was specifically activated in color matching trials in which gaze following had to be suppressed. This result suggests that area 46 plays a central role in the context-dependent control of human gaze following. 90

91 63 Identifikation von neuen Peptidepitopen des Respiratorischen Synzytial-Virus, die eine CD8+ T-Zell vermittelte Immunantwort zur Immuntherapie auslösen Daniel Burbulla, Patrick Günther, Gerhard Jahn und Kevin Dennehy Zusammenfassung: Das Respiratorische Synzytial-Virus (RSV) ist die häufigste Ursache einer viralen Infektion der unteren Atemwege bei Kindern und eine bedeutende Krankheitsursache bei Immunsupprimierten sowie älteren Menschen. Zurzeit steht keine kausale Therapie zur Verfügung, weshalb die Entwicklung neuer Präventions- und Behandlungsmaßnahmen eine hohe medizinische Relevanz besitzt. Ein möglicher Präventionsansatz ist die Entwicklung eines peptid-basierten RSV-Impfstoffs zur selektiven Aktivierung von CD8+ T-Zellen. Der Einsatz dieser Therapie ist jedoch, aufgrund der geringen Anzahl bekannter RSV- Peptidepitope, zurzeit noch nicht möglich. Das Ziel dieser Arbeit ist daher, neue, zur Immuntherapie geeignete, CD8+ T-Zellepitope des RS-Virus zu identifizieren. Zu diesem Zweck wurden die Proteine des RS-Virus in silico auf potenzielle Peptidepitope analysiert. Die in vitro Bindungsaffinität der vorhergesagten Peptide wurde durch Herstellung von Peptid-HLA-Multimeren kontrolliert, welche, kovalent gebunden, das zu untersuchende RSV-Peptid präsentieren. Aus dem Blut gesunder Blutspender wurden mononukleäre Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) isoliert und durch Stimulation mit modifizierten K562-Zellen expandiert. Peptid-spezifische T-Zellen wurden durch Färbung mit dem entsprechenden Peptid-HLA-Multimer durchflusszytometrisch detektiert. Um zu überprüfen, ob die identifizierten Peptide in vivo relevant sind, wurden direkt nach der Blutentnahme CD45RO+ Gedächtnis-T-Zellen isoliert, expandiert und ebenfalls durchflusszytometrisch analysiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 14 RSV-Peptide aus verschiedenen RSV-Proteinen analysiert, von denen acht eine ausreichende Stabilisierung der entsprechenden Peptid- HLA-Multimere aufwiesen. Mittels durchflusszytometrischer Analyse konnten peptidspezifische T-Zellen für drei neue HLA-A*01:01 restringierte Peptide und ein neues HLA- A*02:01 restringiertes Peptid, alle aus der Polymerase stammend, identifiziert werden. In einem weiteren Experiment konnten für diese vier Peptide peptid-spezifische T-Zellen mit Gedächtnisphänotyp nachgewiesen werden, was darauf schließen lässt, dass die identifizierten Peptide immunogen und damit während einer natürlichen RSV-Infektion relevant sind. Die funktionelle Aktivität der peptid-spezifischen T-Zellen wird zurzeit analysiert. Diese Ergebnisse legen damit die Grundlage zur Anwendung neuer Peptidepitope in einem peptid-basierten RSV-Impfstoff zur selektiven Aktivierung RSV-spezifischer CD8+ T-Zellen. 91

92 64 Parakrine Effekte oder in situ Differenzierung humaner mesenchymaler Stromazellen (MSC) im Großtiermodell der Harninkontinenz Elahi,Kourosch Introduction Many people in Western countries (>10%) suffer from stress urinary incontinence (SUI). Loss of muscle cells is associated with SUI. When medical treatment, physiotherapy or electrophysiological stimulation fail to improve the patient s condition, operative procedures are currently the only option. However, it has been reported that some patients might show intolerance against materials implanted, resulting in additional surgerys. Pre-clinical studies suggest that cell based therapies may cure instead of ameliorate SUI. We therefore investigated human Mesenchymal Stromal Cells (MSC) for expression of growth factors supporting muscular and neuronal regeneration in situ. Methods MSC were isolated from human bone marrow (bmmsc), adipose tissue (ADSC) and term placenta (fpmsc, mpmsc), enriched by plastic adherence, expanded in three different GMP-compliant media (plasma with platelet extract, serum with platelet extract and serum without platelet extract) and characterized according to the ISCT criteria (Ref.1,2). Expression of myoregenerative and neuroregenerative factors (bfgf, HGF, IGF-1, IGF-2, PDGF, TGF, BDNF, BFGF, G-CSF, GDNF, VEGF) was investigated by qrt-pcr and protein array. Results After expansion in GMP-compliant media MSC express TGF1, a factor promoting smooth muscle regeneration, HGF, key factor for satellite cell activation, and bfgf and IGF2, factors facilitating differentiation of myoblasts. Moreover, neuroregenerative factors BDNF and GDNF, and vascularization promoting VEGF were found. There was no difference in the expression of the paracrine factors between the three MSC sources and there was also no difference between the three different GMP-compliant media. The results of the antibody array did not match those of the qrt-pcr. This needs to be further investigated. Conclusion We show that the type of GMP compliant expansion media does not influence the expression of paracrine factors. Also all three types of MSC transcribe the growth factors investigated at comparable levels. For practical reasons bone marrow-derived stromal cells are suitiable for clinical use, due to easy accessibility, clinical preparation, and even culturing when needed. We also conclude that upon injection in the sphincter expression of paracrine growth factors may facilitate the regeneration of both, smooth and striated muscles of the sphincter complex, as well as neuroregeneration. This is currently explored in pre-clinical studies. References: 1. Dominici M et al. Cytotherapy 8, 315, Pilz GA et al Stem Cells Dev 20, 635,

93 65 Preclinical C57/BL6 mouse model of Pseudomonas aeruginosa colonization and infection in the healthy or immunocompromised host H. Hinkov 1, F. Hölzl 1, M. Willmann 1, S. Peter 1, K. Gronbach 1, J. S. Frick 1, I.B. Autenrieth 1 1 Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene, AG Frick, Tübingen, Germany The gastrointestinal tract contains the largest and most complex bacterial community in the human body, which protects its host from colonization and infection by both pathogenic and opportunistic organisms in concert with the immune system. Especially patients currently under immunosuppression are constantly threatened by nosocomial infections, including multiresistant pathogens such as extensively drugresistant (XDR) Pseudomonas aeruginosa. Colonization with XDR Pseudomonas aeruginosa is favored by prophylactic broad spectrum antibiotic therapy, which disrupts the microbiotamediated colonization and infection resistance. It is as yet unclear whether immunodeficiency, mucositis, an altered microbial pattern, the specific virulence/fitness factors of the pathogens themselves or a combination of these factors account for the increased susceptibility towards colonization and even bloodstream infection specifically with germs such as XDR Pseudomonas aeruginosa. This project aims to clarify the role of the immune system as well as the microbiota using a C57BL/6 mouse model for preclinical evaluation of interventions targeting the GI microbiota. Conventional and germfree C57BL/6 mice are orally exposed to Pseudomonas aeruginosa, resulting in a stable intestinal colonization. Along with a reference strain, XDR strains isolated from hematooncological patients suffering from septicemia are employed. Immunodeficiency and alterations in the microbiota are induced through cyclophosphamide injection and/or antibiotic treatment. Fecal transplantation manages to suppress the colonizing germ and appears to temporarily restore colonization resistance, pointing towards the important protective function of the microbiota or of particular strains contained therein. Longitudinal changes in the microbial pattern are analyzed before and after treatment/exposure and the animals susceptibility to colonization and infection is evaluated. Sequencing of the microbiota allows for the selection of bacterial candidates for further intervention trials to try and suppress or possibly clear the problematic colonizing germs, as a potential prevention/therapy method for colonization or infection. 93

94 66 Does a specific reading training improve reading ability and prevent secondary depression in AMD? Kaltenegger K 1, Cordey A 1, Gehrlich C 1, Eschweiler G 2, Trauzettel-Klosinski S 1 1 (Vision Rehabilitation Research Unit, Center for Ophthalmology, University of Tübingen) 2 (Geriatric Center at the University Hospital Tübingen) Background: Age-related macular degeneration (AMD) often leads to visual impairment, loss of reading ability, reduced quality of life (QoL) and secondary depression. In a previous study we showed that support with magnifying aids improved emotional and cognitive status and QoL*. In the present study we investigate, if an additional specific reading training (after being adapted to appropriate visual aids) can further improve these parameters. Methods: Standardized questionnaires were used to assess emotional status by Montgomery Åsberg Depression Rating Scale (MADRS), cognitive status by dementia detection test (DemTecT) and QoL by Impact of Vision Impairment Profile (IVI) before (t1), directly after training (t2) and after six weeks without training (t3). Reading examination included assessment of reading speed by International Reading Speed Texts (IReST), fixation locus and stability (FSI) by scanning laser ophthalmoscope (SLO) at t1, t2, t3. Visual acuity (EDTRS) and magnification need (Zeiss charts) were assessed with standardized procedures. From 184 recruited patients, 54 fulfilled the inclusion criteria, of those 41 were finally included. Inclusion criteria: dry-amd, absolute central scotoma, magnification need 1-8 times, visual acuity LogMAR. Exclusion criteria: simultaneous anti-vegftreatment, other eye disease, markedly reduced emotional or cognitive status. Patients were randomly assigned to three training groups. 1. Intervention group: Reading training with single word presentation (RSVP) (n=25, including 15 crossover design); 2. Control-group (CG) crossword training (n=16); Both groups trained 15 minutes/day, 5 days/week for 6 weeks. Results: The evaluation shows a significant increase of reading speed (7 words/min; p = 0,004) in the intervention group after the reading training and at t3 (10 words/min; p = 0,001). The FSI doesn t change due to the intervention (t1=83,05%; t2=83,02%). There is a decrease in the number of patients with mild depressive symptoms in the intervention group (from 34% (t2) to 19% (t3)). There was no significant change in measured cognitive agility (DemTect). The preliminary evaluation of the QoL (IVI) showed no significant shift. Final results will be presented at the poster presentation. Conclusion: The results indicate that patients with AMD, who have already been using magnifying visual aids, benefit from additional specific reading training. They are also able to use their acquired skills in daily life reading. Moreover, the measurements indicate that reading training could help to reduce mild depressive symptoms. References and Acknowledgements *Mielke A. et al (2013) Ophthalmologe DOI /s (German with English abstract) Intramural Research Programme Scholarship to KK (IZKF NR) 94

95 67 Charakterisierung von Hepatozyten in einem miniaturisierten 3D-Durchflussbioreaktor Mathias Moll Medikamentenentwicklung ist ein ressourcen- und zeitintensiver Prozess mit einem hohen Risiko, zu scheitern 1. Um möglichst schnell und kostengünstig 2 festzustellen, ob ein Medikament zulassungsfähig ist oder nicht, ist es notwendig, über möglichst gute präklinische Systeme zur Medikamententestung zu verfügen, insbesondere für phh, da die Leber für den Großteil des Scheiterns von Medikamenten verantwortlich ist 3. Da dies mit dem momentanen Goldstandard, der 2D-Kultur, aufgrund der raschen Dedifferenzierung der phh 4 7 nur eingeschränkt möglich ist, gilt es, Systeme zu entwickeln, die der 3D in vivo Situation, wie z.b. der Leber, möglichst nahe zu kommen. So sollen rasch ungeeignete Medikamente identifiziert und von der weiteren Entwicklung ausgeschlossen werden können. Im Rahmen der Dissertation wurde das System des r3 D -KITChip Bioreaktors beschrieben, wobei Huh7 und phh kultiviert wurden. Dabei konnte gezeigt werden, dass die in 3D kultivierten Huh7 eine gegenüber den in 2D kultivierten Huh7 in gesteigertem Maß Glucose und Urea freisetzen und über eine gesteigerte MDR1-Aktivität verfügen. Im Gegensatz dazu zeigten die in 3D kultivierten phh eine geringere oder ähnliche Freisetzung von Glucose, Urea, Albumin, APAP-Metaboliten und Diclofenac- Metaboliten sowie eine geringere MDR1-Aktivität. Zusammenfassend konnten die in der Literatur beschriebenen Vorteile einer 3D-Kultivierung für phh 4 7 mit dem hier verwendeten System nicht reproduziert werden. Mögliche problematische Aspekte, wie das Gehäuse, die Perfusion und die Handhabung des Bioreaktors wurden beschrieben und können als mögliche Ansatzpunkte für eine Verbesserung des Systems dienen. 1. Lüllmann H, Mohr K, Hein L. Pharmakologie Und Toxikologie. 17th ed. Thieme; Au SH, Chamberlain MD, Mahesh S, Sefton M V, Wheeler AR. Hepatic organoids for microfluidic drug screening. Lab Chip 2014;14(17): doi: /c4lc00531g. 3. Olson H, Betton G, Robinson D, et al. Concordance of the toxicity of pharmaceuticals in humans and in animals. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2000;32(1): doi: /rtph Bachmann A, Moll M, Gottwald E, et al. 3D Cultivation Techniques for Primary Human Hepatocytes. Microarrays 2015;4(1): doi: /microarrays Burkhardt B, Martinez-Sanchez JJ, Bachmann A, Ladurner R, Nüssler AK. Long term culture of primary hepatocytes: new matrices and microfluidic devices. Hepatol. Int. 2014;7(3): Soldatow VY, LeCluyse EL, Griffith LG, Rusyn I. In vitro models for liver toxicity testing. Toxicol. Res. (Camb). 2013;2(1): doi: /c2tx20051a.in. 7. Gómez-Lechón MJ, Tolosa L, Conde E, Donato MT. Competency of different cell models to predict human hepatotoxic drugs. Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2014:

96 68 Differenzierung humaner Fettgewebe-abgeleiteter mesenchymaler Stromazellen in die adipogene, osteogene und glattmuskuläre Richtung unter GMP-konformen Bedingungen Doktorandin: Bettina Müller, Betreuer: Prof. Dr. Wilhelm Aicher Klinische Forschergruppe 273 der Universitätsklinik für Urologie, Tübingen In westlichen Ländern leiden mehr als 10% der Gesamtbevölkerung an einer Belastungsharninkontinenz. In vielen Fällen können medikamentöse Behandlungen, krankengymnastische Übungen oder elektro-physiologische Stimulationstherapien eine Verbesserung erwirken. Falls die konservativen Therapien nicht helfen, müssen operative Verfahren oder Implantationen (z.b. künstliche Verschlussapparate), Injektion von Füllstoffen, artifizielle Bänder, Fäden oder Netze in Betracht gezogen werden. Die Qualität der Implantate ist derzeit leider noch nicht optimal, was unter Umständen aufwändige "Nachoperationen" nach sich zieht. Zellulären Therapien wird in anderen Disziplinen ein großes Potential zugeschrieben. Daher wurden auch verschiedene präklinische und klinische Studien zur zellulären Behandlung der Harninkontinenz durchgeführt. In der KFO273 wird seit 2012 untersucht welchen Beitrag die Injektion humaner mesenchymaler Stroma- oder Stammzellen (MSC) aus humanem Knochenmark oder der Plazenta zur Regeneration des Sphinkterkomplexes leisten können. Dazu werden die MSC aus Biopsien isoliert und unter GMP-konformen Bedingungen expandiert. Ein Teil der Zellen wird im Großtiermodell der Inkontinenz in den Sphinktermuskel injiziert (KFO-TP3) um die Zellen in vivo zu untersuchen. Ein anderer Teil wird in vitro auf seine Differenzierungsfähigkeiten hin untersucht. In den Vorarbeiten konnte gezeigt werden, dass das GMP-konforme Medium einen signifikanten Einfluss auf die Proliferation der MSC und deren Differenzierungspotential hat. Bei Knochenmark-MSC scheinen die Expansion und myogene Differenzierung in Medium plus 5 %humanes Plasma plus 5% Plättchenextrakt optimal zu sein. MSC aus humaner Plazenta sind unter diesen Bedingungen weniger myogen differenzierbar, MSC aus humanem Fettgewebe (ADSC) waren nach Expansion in GMP- Medium noch nicht systematisch untersucht. Ziel des vorliegenden Projektes war es daher das osteogene, adipogene und glattmuskuläre Differenzierungspotential von ADSC nach Expansion in GMP-konformem Medium (Serum / Plasma / ± Plättchenextrakt) zu untersuchen. Zu diesem Zwecke wurden MSC aus humanem Biopsiematerial (Fettgewebe) gewonnen und in drei verschiedenen GMP-konformen Medien expandiert, die sich hinsichtlich der Zugabe von Serum oder Plasma bzw. dem Vorhandensein oder Fehlen von Plättchenextrakt unterschieden. Bei Erreichen von 80%iger Konfluenz in der 2. Passage wurde durch Ersetzen des Expansionsmediums durch Differenzierungsmedium (adipogen, osteogen oder myogen) die Differenzierung eingeleitet. Die aus humanem Biopsiematerial isolierten Zellen wurden per Mikroskopie, Histochemie, Durchflusszytometrie, qrt-pcr und Immunfluoreszenz auf für MSC typische Merkmalskriterien bzw. ihre Differenzierungsfähigkeit hin untersucht. Dabei wurde auch beobachtet inwiefern die Zusammensetzung des GMP-konformen Expansionsmediums einen Einfluss auf das Wachstumsverhalten und Differenzierungspotential der Zellen hat. 96

97 69 The role of the CC chemokines Ccl7, Ccl11 and Interleukin-9 T helper cell type 9 mediated neuronal damage Philipp Nakov, Kirsi Forsberg, Simone Burkhardt, Felix Bischof AG Bischof, Hertie Institut für klinische Hirnforschung, Abteilung Neurologie mit Schwerpunkt neurovaskuläre Erkrankungen T-helper cells play a decisive role in neuroinflammatory processes such as stroke or Multiple Sclerosis. A few years ago a new type of T helper cells, T helper cells type 9 (Th9) was characterized, whose part in this damaging process has not yet been elucidated. Previous work in AG Bischof has shown mouse Th9 cells and their supernatant to damage mouse neurons, upon co-culturing both cell types. It was further shown that the treatment with inhibitors of Glutamate receptors ameliorates this damage. This work focuses on three cytokines, the CC chemokines Ccl7, Ccl11 and Interleukin-9 (IL- 9), whose genes were shown to be upregulated in a transcriptome analysis of neurons exposed to Th9 cells and supernatant and their role in the deterioration of neurons by Th9 cells. For all of these experiments primary cell cultures derived from embryonic (day 16) or postnatal (day 0 or day 2) mice were used. Neuronal damage induced by Ccl7, Ccl11 and IL-9 was assessed by immunostaining for cytoskeletal deterioration ( 3 -Tubuline) and apoptosis markers (Cleaved Caspase 3). Secondly the effect of these cytokines on Glutamate mediated excitotoxicity was studied with immunostaining as well. Next the impact on Calcium levels by Ccl7, Ccl11 und IL-9 was studied via Calcium Imaging. First the cytokines were given directly to the neurons, next it was observed whether they change Glutamate induced Calcium influx. Additionally the influence of Ccl7, Ccl11 and IL-9 on the gene expression of the cytokines themselves was examined in astrocytes and in neurons by qpcr. In the analysis no neuronal damaging process by either Ccl7, Ccl11 or IL-9 could be seen. There was no increase in apoptotic activity nor increased deterioration in cell bodies or dendrites. Calcium imaging also showed no direct effect of these cytokines on neuronal Calcium levels. However Ccl7 (50nM) pretreatment for 48h and subsequently imaging with the addition of Glutamate (10µM) to neurons (cultured for 14d) showed a statistically nonsignificant increase of Calcium influx of about 30% compared to the reaction of the control. To see whether this increase was also accompanied by an increase in neuronal damage, immunostaining was performed again. Here no increase in Glutamate mediated excitotoxicity could be seen by Ccl7. Finally qpcr results showed an increase in Ccl7 gene expression in astrocytes upon Il-9 (5nM, 30nM) treatment, with a fold-change of about 2.5. All in all neither Ccl7 and Ccl11 nor IL-9 damaged neurons directly. An increase in Calcium influx upon Glutamate exposure in neurons pretreated with Ccl7 was observed. This did not lead to enhanced Glutamate mediated excitotoxic damage in neurons though. Future experiments might include additive experiments with multiple cytokines at once since Ccl7, Ccl11 or IL-9 do not seem to have a large effect on their own. 97

98 70 Hedgehog signaling inhibition potentiates the effectiveness of cytostatic agents in Ewing sarcoma 1 Karen A. Boehme, 1 Juliane Nitsch, 1 Rosa Riester, 2 Rupert Handgretinger, 2 Sabine B. Schleicher, 3 Frank Traub, 3,4 Torsten Kluba 1 Eberhard Karls University Tuebingen, Department of Orthopaedic Surgery, Laboratory of Cell Biology, Waldhoernlestraße 22, Tuebingen, Germany 2 Eberhard Karls University Tuebingen, Children s Hospital, Department of Hematology and Oncology, Hoppe-Seyler-Straße 1, Tuebingen, Germany 3 Eberhard Karls University Tuebingen, Department of Orthopaedic Surgery, Hoppe-Seyler-Straße 3, Tuebingen, Germany 4 Hospital Dresden-Friedrichstadt, Department for Orthopaedic Surgery, Friedrichstraße 41, Dresden, Germany Introduction: Ewing sarcoma are rare mesenchymal tumors, usually diagnosed in children and adolescents. Abnormal activation of the Hedgehog (Hh)-pathway is associated with several cancers including Ewing sarcoma. We found that inhibition of the glioma-associated oncogene (GLI) transcription factors, downstream effectors of the Hh-pathway, both inhibited viability and induced apoptosis in Ewing sarcoma cell lines. As the ABC transporters PGP, MRP1 and BCRP, involved in multidrug resistance, are targets of the Hh-pathway, we tested potential additive effects of the GLI inhibitor arsenic trioxide (ATO) combined with the cytostatic drugs etoposide and doxorubicin. Material and methods: Three Ewing sarcoma cell lines as well as mesenchymal stem cells (MSC) for control were treated with increasing concentrations of ATO, etoposide and doxorubicin in single and combined application. Viability and proliferation (MTS-assay, spheroid assay, clonogenic assay) as well as apoptosis induction (western blot, flow cytometry) were analysed. Results and discussion: In the MTS viability assay ATO treatment reduced the metabolic activity of Ewing sarcoma cell lines significantly (IC 50 ATO: A M, RD-ES 1.91 M, SK-N-MC 4.42 M). Moreover, Ewing sarcoma cell lines were sensitive to etoposide (IC 50 etoposide: A M, RD-ES 1.06 M, SK-N-MC 1.11 M) and doxorubicin (IC 50 doxorubicin: A nm, SK-N-MC nm) as well, whereas MSCs remained unaffected by the concentrations used. Particularly, combination of ATO and etoposide potentiated the reduction of viability as well as the induction of apoptotic cell death, while MSCs were not compromised. Moreover, combinations of ATO with etoposide and doxorubicin reduced colony formation of Ewing sarcoma cell lines. Conclusion: The experiments show, that Ewing sarcoma cell lines are sensitive to GLI inhibition using ATO. Standard therapy for Ewing sarcoma patients is a combination of different cytostatic drugs including etoposide and doxorubicin. During progression drug resistance emerges which usually can not be overcome by classical treatment. ATO, therapeutically used for treatment of acute promyelocytic leukemia (APL), may be a therapeutic option for patients with advanced Ewing sarcoma. Additionally to an increase of effectiveness of cytostatic drugs and prevention of drug resistance, this approach may also limit adverse effects, because individual doses can be reduced. 98

99 71 Einsatz des Next Generation Sequencing zum Klonalitätsnachweis in malignen Lymphoproliferationen Philipp Raisch Der Nachweis klonaler Immunglobulin-Umlagerungen (IGH-Rearrangements) mittels PCR und anschließender Fragmentanalyse ist ein Standardverfahren der molekularpathologischen Lymphomdiagnostik. Die etablierten Techniken sind jedoch für kleine extranodale Biopsien, sowie Liquor- und Glaskörperaspirate oft problematisch, da aufgrund des geringen Lymphozytengehalts und somit in der DNA-Probe nachweisbaren eingeschränkten Repertoires an IGH-Rearrangements hier oft pseudoklonale Amplifikate auftreten, die zu falsch positiven Befunden führen können. Ziel der Studie war die Etablierung des Next Generation Sequencing (NGS) von mittels PCR-amplifizierten IGH- Rearrangements zum B-Zell-Klonalitätsnachweis insbesondere für Proben mit erhöhter Frequenz falsch positiver oder nicht interpretierbarer Ergebnisse bei Standardtechnik und damit eine Verbesserung der molekularen Lymphomdiagnostik und der Bestimmung von Minimal Residual Disease (MRD). Zunächst wurden anhand von Verdünnungsreihen von Lymphomzelllinien-DNA in DNA einer polyklonalen Lymphozytenpopulation die optimalen PCR-Bedingungen für BIOMED-2 Primersets und die Nachweisgrenze des NGS etabliert. Anschließend wurden verschiedene Patientenkollektive untersucht, um die Tauglichkeit der Methode anhand von Proben mit hohem Lymphomzellgehalt sowie an Verlaufsproben zu testen. Schließlich wurden Glaskörperaspirate bei fraglicher intraokulärer Lymphommanifestation untersucht, um Vorteile der Anwendung von NGS bei Proben mit geringer Zellzahl zu ermitteln. Anhand der Verdünnungsreihen ließ sich mittels NGS ein überproportionaler Anteil des IGH- Rearrangements der Lymphomzelllinie am Gesamtrepertoire der Proben darstellen, der mit sinkender Ausgangskonzentration der Lymphom-DNA abnahm. Auch in Verdünnungen bis 1:1000 konnte das IGH-Rearrangement der Lymphomzelllinie durch NGS detektiert werden. In Patientenproben ließen sich primär mittels Sanger bestimmte IGH-Rearrangements eines malignen Klons durch NGS detektieren. Auch in Fällen, in denen keine Sanger-Sequenzierung gelang, konnten durch NGS überrepräsentierte IGH-Rearrangements erkannt und als klonal interpretiert werden. In Verlaufsproben gelang mittels NGS die Detektion und Nachverfolgung einzelner Lymphozytenpopulationen anhand ihres jeweiligen IGH-Rearrangements. In schwer interpretierbaren Glaskörperaspiraten konnten mittels NGS zusätzliche Informationen über das zugrundeliegende IGH-Repertoire der Probe gewonnen werden. Die Analyse amplifizierter IGH-Rearrangements mittels NGS liefert also eine Aussage über das Vorliegen von Klonalität. Darüber hinaus ermöglicht die Methode die spezifische Detektion und Nachverfolgung einzelner Lymphozytenpopulationen, beispielsweise zum Zweck der MRD- Untersuchung. Durch eine detaillierte Charakterisierung des IGH-Repertoires von Proben mit geringem Zellgehalt kann die Methode zur Interpretation problematischer Proben beitragen. 99

100 72 Korrelation zwischen genetischen Mutationen und klinischem Verlauf der Langerhanszell-Histiozytose des Kindesalters und deren Spätfolgen Priscilla Schneckenburger und Dominik Nann, Julia Steinhilber, Gisela Metzler, Rudi Borschorner, Falko Fend, Irina Bonzheim und Martin Ebinger Hämatologie/Onkologie, Klinik für Kinder- und Jugendmedizin I in Zusammenarbeit mit der AG Fend, Pathologie Tübingen Trotz ständig neuer Erkenntnisse über die Pathogenese der Langerhanszell-Histiozytose (LCH) gelang es bisher kaum, Zusammenhänge zwischen Mutationen und dem klinischen Verlauf zu finden. Auch zu Spätfolgen oder Zweitmalignomen gibt es bisher nur vereinzelte Daten. In der vorliegenden Arbeit wurde der Mutationsstatus des BRAF Kodon 600 und der Hotspotregionen des MAP2K1-Gens in Paraffinproben von 37 LCH-Patienten im Kindesalter untersucht, zudem nach Zusammenhängen zwischen Mutationen und dem klinischen Verlauf geschaut. 18/37 (49%) der Fälle zeigten die BRAF p.v600e-mutation und 11/37 (30%), welche alle im BRAF Kodon 600 die Wildtypsequenz aufwiesen, eine MAP2K1-Mutation. Es wurde zudem eine BRAF p.v600d-mutation bei einem Patienten mit Knochenbefall gefunden. Hinsichtlich des Stadiums der LCH lag bei den BRAF-Mutationsträgern, im Vergleich zu den Patienten mit Wildtyp-Status, häufiger ein multisystemischer Verlauf vor. Dahingegen hatte die Mehrzahl der Fälle mit einer MAP2K1-Mutation einen unisystemischen Befall. Bezüglich der Lokalisation fiel ein vermehrter Befall der Haut und innerer Organe bei den Patienten, die eine Mutation zeigten, auf. Speziell bei den Fällen mit Hautbefall hatten acht der neun Fälle eine BRAF p.v600e-mutation. Ebenso trugen alle Fälle mit der benignen Form des Hashimoto-Pritzker eine BRAF p.v600e-mutation. Auch bei allen Fällen mit Risikobefall der inneren Organe war eine BRAF- oder MAP2K1-Mutation zu finden. Patienten mit positivem Mutationsstatus zeigten nach zwei Jahren häufiger Rezidive. Speziell bei den BRAF- Mutationsträgern lag das rezidivfreie Überleben nur noch bei 72%, während es bei den Fällen mit Wildtyp-Status noch bei 100% lag. Die prospektive Untersuchung eines größeren Kollektivs von 46 (ehemaligen kindlichen) LCH-Patienten ergab bei 41% Spätfolgen durch die LCH. Diese bestanden neben orthopädischen Problemen und Zahnverlust vor allem aus hormonellen Störungen, sowie darüber hinaus einem Sekundärtumor (Basalzellkarzinom). Es konnte keine verstärkte p16-expression bei Risikoverläufen bestätigt werden. In dieser Arbeit konnte das häufige Auftreten von Spätfolgen, bis hin zu einem Zweitmalignom, bei der LCH des Kindesalters aufgezeigt werden. Zudem kam eine BRAF- Mutation nicht nur gehäuft bei Hautbefällen vor, sondern vor allem auch vermehrt bei multisystemischen und rezidivierenden Fällen. Dies wirft die Hypothese einer möglicherweise schlechteren Prognose bei Vorliegen einer BRAF-Mutation auf. 100

101 73 Die Kollagen Typ I, II, III und VI mrna - Expression in Abhängigkeit der räumlichen Organisationsform humaner Chondrozyten der superfiziellen Knorpelzone Jan Schröder Osteoarthritis (OA), im deutschen allgemein bekannt als Arthrose, ist eine bislang nicht vollständig verstandene Erkrankung des gesamten Gelenks. Hierbei spielt vor allem der Verlust von Knorpelgewebe eine maßgebliche Rolle. Ein Fortschreiten der OA äußert sich in Form von Schmerzen, Gelenkdeformität und endet unbehandelt im zunehmenden Verlust der Gelenkfunktion mit einer gravierenden Einschränkung der Lebensqualität der Betroffenen. Weltweit sind momentan ca. 9,6% aller Männer und 18% aller Frauen älter als 60 Jahre betroffen. Derzeit gibt es keine diagnostischen und therapeutischen Strategien, um OA in einem frühen Stadium zu erkennen und zu behandeln. Im Endstadium der OA ist der künstliche Gelenkersatz die einzige Therapie. In Vorarbeiten wurde gezeigt, dass die Knorpelzellen (Chondrozyten) innerhalb der obersten Knorpelschicht, der sogenannten superfiziellen Zone, in spezifischen räumlichen Organisationsformen angeordnet sind. Die dominierende Organisationsform superfizieller Chondrozyten in gesunden Gelenken ist gelenk- und spezienspezifisch und kann wie ein biologischer Fingerabdruck verstanden werden. So sind beispielsweise die Chondrozyten der humanen Kniegelenkskondyle überwiegend in Einzelsträngen ( Strings ) organisiert, wohingegen sich im Talus vermehrt Chondrozyten-Pärchen finden. Darüber hinaus zeigten weitere Untersuchungen, dass sich die räumliche Organisation der superfiziellen Chondrozyten in Abhängigkeit des OA-Grades verändert und im Endstadium der OA ein kompletter Verlust der räumlichen Organisationsformen stattfindet. Daher könnte die räumliche Organisation superfizieller Chondrozyten als bild-basierter Biomarker zur Früherkennung der OA geeignet sein. In dem präsentierten Projekt, wurde mittels qrt-pcr die relative mrna- Expression von Kollagen Typ I, II, III und VI in Abhängigkeit der räumlichen Organisationsform superfizieller Chondrozyten aus humanen Kniegelenken analysiert. Hierbei wurde im Wesentlichen untersucht, ob eine Korrelation zwischen der relativen mrna-expression der o.g. Kollagene und der räumlichen Organisationsform humaner superfizieller Chondrozyten besteht und welche mrna-expressionsänderungen stattfinden. Es konnten für alle untersuchten Kollagen-mRNA-Expressionen signifikante Korrelationen mit den räumlichen Organisationsformen superfizieller Chondrozyten gefunden werden. Bis auf Kollagen Typ I und II korrelierten alle untersuchten Kollagen-mRNA-Expressionen positiv miteinander. Außerdem konnten für alle untersuchten Kollagen-mRNA-Expressionen signifikante Expressionsunterschiede in Abhängigkeit der räumlichen Organisation superfizieller Chondrozyten ermittelt werden. In diesem Projekt konnte erstmals gezeigt werden, dass eine Beziehung zwischen der räumlichen Organisationsform superfizieller Chondrozyten und deren Genexpression besteht. Auf Grund der erarbeiteten Korrelationen zwischen der Kollagenexpression und den räumlichen Organisationsformen superfizieller Chondrozyten, könnten funktionell unterschiedliche Chondrozyten erkannt werden. Somit wäre das Expressionsprofil ein potentieller Marker für verschiedene Funktionszustände superfizieller Chondrozyten. Daher erscheint die weitere Untersuchung der räumlichen Organisationsformen superfizieller Chondrozyten für das bessere Verstehen des Pathomechanismus der OA in einem frühen Stadium als vielversprechend. 101

102 74 Lipid DNA Nanoparticles as a novel type of drug delivery platform for the treatment of retinal diseases Simmang D1, de Vries JW1, Gruszka A1, Hurst J1, Bartz-Schmidt KU1, Schnichels S1, Spitzer MS1 1 Centre for Ophthalmology, University Eye Hospital, Schleichtstr. 12/1, D Tübingen, Germany Purpose: Currently the treatment of the most common neovascular diseases of the retina like exudative AMD or diabetic macular edema consists of frequent intraocular drug injection. This is a massive burden for patients and the health system. Thus, alternative routes or prolongation of the intraocular half-life of drugs would be desirable for retinal therapy. Recently, successful drug delivery via novel lipid DNA-Nanoparticles (NPs) as eye drops to the corneal epithelium was shown. To treat retinal diseases we tested distribution and delivery of this class of NPs into the back of the eye. A successful delivery via these NPs would offer chances to reduce the concentration of the drugs or reduce the number of injections needed per year. Methods: Fluorescently labelled NPs were injected into the vitreous body of ex-vivo pig eyes obtained from the local slaughterhouse. Afterwards the diffusion of different NPs was measured during a period of 24 hours using a fluorophotometer. In addition, after defined time points (5, 15, 30 min, 1 & 2 h) the eyes were embedded in Tissue Tek and frozen in liquid nitrogen. Of these samples, cryo sections were prepared and counterstained with DAPI. Using fluorescence microscopy the NP binding to the retinal tissue was investigated. Finally, the NPs were injected into the vitreous body and the subconjunctival tissue of living rats. At several time points after injection the same parameters were investigated (30 min, 2, 4, 24 h). Results: The ex-vivo experiments showed significant differences in diffusion through the vitreous body for the different NPs and their corresponding control molecule. Additionally, the intravitreal injections into pig eyes also showed good binding of the NPs to the retinal tissue. The in-vivo injections into the vitreous body of living rats confirmed these results, with residence times lasting up to several days. Subconjunctival injections showed similar outcomes with diffusion obviously starting from the sclera and choroid. Conclusion: Our results prove good adhesion of the NPs to retinal and subconjunctival tissue in the ex-vivo as well as in-vivo experiments. Thus, DNA-NPs might be a versatile tool to prolong the residence time of intraocular injected drugs. Further investigations with medical drugs are necessary to confirm these results. 102

103 75 Thema: Untersuchung des Solubilisats NovaSOL Vineatrol sowie der Reinsubstanz Vineatrol als bioaktive Naturstoffe für die Behandlung des malignen Melanoms Rahel Traunecker Hintergrund: Trotz immenser Fortschritte der modernen Medizin stellen Tumorerkrankungen in Deutschland die zweithäufigste Todesursache dar. Das maligne Melanom (schwarzer Hautkrebs) ist eine sehr aggressive Form von Krebs mit sehr limitierten Therapiemöglichkeiten und hat bei Metastasierung eine äußerst schlechte Prognose (Garbe et al., 2011). Daher werden aktuell sowohl für das maligne Melanom als auch weitere Tumorarten neue präventive Vorgehensweisen und Therapieansätze untersucht sowie für einen klinischen Einsatz evaluiert (Busch et al., 2007; Busch et al., 2008; Schott et al., 2012). Äußerst interessant scheinen hierbei auch pflanzliche Nahrungsbestandteile zu sein, wie beispielsweise Resveratrol. Das in der Weintraube vorkommende Resveratrol induziert die Apoptose der Krebszellen und sensitiviert Tumore für klassische Chemotherapeutika (Fulda, 2012). Vineatrol ist ein natürliches Polyphenolgemisch, welches einen hohen Resveratrol-Anteil aufweist. Interessanterweise wurde Vineatrol sowohl als stabiler als auch biologisch aktiver als reines Resveratrol beschrieben (Billard et al., 2002; Prokop et al., 2006). Es sollte sich somit im Hinblick auf die Anwendung im Bereich der Tumortherapie besonders eignen. Allgemein zeichnen sich Naturstoffe durch eine geringe Bioverfügbarkeit aus, wodurch der therapeutische Einsatz stark limitiert ist (Ollberding et al., 2011). Mit Hilfe der patentierten Nanoverkapselungs- Technologie (Verpackung in Nanomizellen) der AQUANOVA AG kann die Bioverfügbarkeit von Naturstoffen signifikant erhöht werden (Schiborr et al., 2014). Methoden: In diesem Forschungsprojekt wurde die postulierte antitumorale Wirkung der Vineatrol- Reinsubstanz sowie des Solubilisats NovaSOL im Vergleich zu Resveratrol untersucht und für den klinischen Einsatz charakterisiert. Im Mittelpunkt der Arbeiten standen daher Zellkultur-Experimente mit (i) Vineatrol, (ii) Resveratrol, (iii) dem Solubilisat NovaSOL Vineatrol und (iv) den zur Herstellung verwendeten Leermizellen. Anhand standardisierter Melanom-Zelllinien BLM, LOX-IMVI und SK-MEL- 28 wurde vergleichend die antitumorale Wirksamkeit getestet und evaluiert. Die Viabilität und Proliferation der Tumorzelllinien unter Einfluss der oben genannten Substanzen wurde mittels MUH (4- Methylumbelliferyl-Heptanoat)-Assay, Sulforhodamin (SRB)-Viabilitäts-Assay und Laktatdehydrogenase (LDH)-Assay zu den Zeitpunkten 24h, 48h und 72h untersucht. Mittels Durchflusszytometrie (FACS-Analyse) wurde eine Zellzyklusanalyse durchgeführt und der Anteil an apoptotischen Zellen bestimmt. Des Weiteren wurde die Toxizität der Substanzen nach 48h anhand primärer humaner Hepatozyten mittels LDH-, Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT)-, Celltiterblue - und SRB-Viabilitäts-Assay geprüft. Ergebnisse: Die Vineatrol-Reinsubstanz, das Solubilisat NovaSOL und Resveratrol wurden über einen Konzentrationsbereich von 2,5 µg/ml bis 40 µg/ml untersucht. Bei allen getesteten Melanom- Zelllinien zeigte Resveratrol die beste antitumorale Wikung, wohingegen für die Vineatrol- Reinsubstanz und somit ebenfalls für das Solubilisat NovaSOL überraschend kein signifikanter Effekt auf den Tumorzellen beobachtet werden konnte. Die postulierte Wirkungsverstärkung blieb somit aus. Die durchgeführte Toxizitätsprüfung mit primären humanen Hepatozyten ergab, dass sich sowohl Vineatrol als auch Resveratrol in höheren Dosierungen negativ auf die Viabilität dieser Leberzellen auswirken. Die Leermizellen wurden allgemein sehr gut vertragen. Diskussion: Unsere Daten führen zu dem Schluss, dass sich Vineatrol aufgrund der geringen Wirkung auf Tumorzellen und der leichten Hepatotoxizität nicht für die systemische Behandlung des malignen Melanoms eignet. Anhand der vorliegenden Ergebnisse erscheint prinzipiell der in Vineatrol vorkommende Anteil an Resveratrol der entscheidende Bestandteil für die antitumorale Wirkung zu sein. Die mögliche erhöhte Bioverfügbarkeit des Solubilisats in vivo kann mit den durchgeführten Zellkultur-Experimenten nicht geprüft werden. Eine Beladung der Mizellen mit reinem Resveratrol anstatt Vineatrol wäre anhand der bisherigen Daten eine vielversprechende Option. 103

104 76 TMS-EEG: Evaluation of the cortical motor network in patients with tumor of the central region Lasse Wiesinger, Dr. med. Georgios Naros, Prof. Dr. med. Marcos Tatagiba Klinik für Neurochirurgie des UKT Nach neurochirurgischen Eingriffen in Bereich des supplementären Motorkortex (supplementory motor area, SMA) kommt es zu einer typischen postoperativen Parese der kontralateralen Extremität, welche sich fast immer innerhalb weniger Wochen komplett zurückbildet. Die Pathophysiologie dieses sog. SMA-Syndroms ist allerdings bisher weitgehend unbekannt. Das kortikale motorische Netzwerk besteht aus primären und sekundären Arealen. Während der primäre Kortex die Neurone für die bewussten Bewegungen beinhaltet und den Ursprungsort der absteigenden kortiko-spinalen Bahnen bildet, sind die sekundären Motorareale mit dem primärem Motorkortex (M1) verbunden und spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von komplexen Bewegungsabläufen. Eine besondere Rolle kommt dabei dem supplementären Motorkortex zu. Das SMA erhält afferente Verbindungen aus dem Thalamus, dem Kleinhirn und dem primären Motorkortex und sendet efferente Verbindungen hauptsächlich zu den Basalganglien. Es beinhaltet lediglich ca. 10% der absteigenden kortiko-spinalen Bahnen (Inase et al., 1999). Elektrophysiologische und bildgebende Befunde sprechen für eine Beteiligung des SMA in der Bewegungsinitiierung und Modulation von komplexen Bewegungen (Nachev et al., 2008). Entsprechend zeichnen sich Patienten mit Tumoren der SMA-Region durch eine Feinmotorikstörung aus, während Patienten mit Tumore des primären Motorkortex häufig durch eine Parese auffällig werden. Für die Neurochirurgie spielt die Lage eines Tumors eine essentielle Rolle. Postoperative motorische Defizite nach neurochirurgischen Tumorresektion im primären Motorkortex bzw. den kortiko-spinalen Bahnen haben eine schlechte Prognose (Noell et al., 2015). Die temporäre Parese nach operativen Eingriffen im SMA ist im Gegensatz dazu deutlich besser (Rostomily et al., 1991; Russel et al., 2003; Krainik et al., 2001), wobei die Pathophysiologie dieses SMA-Syndroms bisher weitgehend unbekannt ist. Eine wichtige Ursache hierfür ist, dass durch das bisherige Untersuchungsverfahren, welches in der präoperativen neurochirurgischen Diagnostik angewendet wird, der navigierten transkraniellen Magnetstimulation (ntms), lediglich kortiko-spinale Bahnen untersucht werden konnten. Erst mit der, in dieser Studie vorgeschlagenen, Integration von Elektroenzephalographie (EEG) und ntms (EEG- TMS) kann eine direkte Untersuchung der koritko-kortikalen Interaktion durchgeführt werden. Im vorliegenden Forschungsprojekt wird durch den Einsatz der EEG-TMS bei Patienten mit Tumoren im Bereich des SMA die kortiko-kortikale Interaktion zwischen dem primären Motorkortex und dem supplementär-motorischen Kortex evaluiert und deren Relation zu bildgebenden und behavioralen Ergebnissen untersucht. Die Studie liefert uns einerseits neue Einblicke in die kortikale Physiologie des motorischen Systems und legt andererseits den Grundstein für die Entwicklung eines elektrophysiologischen Markers für die Intaktheit des kortikalen motorischen Systems, um z.b. die Ausbildung eines SMA-Syndroms bei neurochirurgischen Eingriffen zukünftig zu verhindern. 104

105 77 Neutrophile Granulozyten verändern ihre Adhäsionsmolekülexpression während der Migration durch die verschiedenen Kompartimente der Lunge Julia Wohlert, Franziska M Konrad, Irene Vollmer und Jörg Reutershan Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Universitätsklinikum Tübingen Zielsetzung: Neutrophile Granulozyten (PMN) sind die ersten Immunzellen der angeborenen Abwehr am Ort der Inflammation und spielen dort eine wichtige Rolle in der Elimination von Pathogenen. Dennoch führt ihre exzessive Einwanderung bei der akuten pulmonalen Inflammation zu einer Schädigung des Lungenparenchyms und stellt somit ein wichtiges Target möglicher therapeutischer Strategien dar. Über das Zusammenspiel unterschiedlicher Adhäsionsmoleküle erfolgt eine kaskadenartige Rekrutierung von Granulozyten aus dem Intravasalraum: es kommt zu einer Durchwanderung von Endothel und Lungeninterstitium bis in die Alveole. Zur Erforschung der Relevanz einzelner Adhäsionsmoleküle sind Modelle mit KO-Mäusen oder inhibierenden Antikörpern vielfach publiziert, liefern jedoch nur einen bedingten Einblick in den genauen Verlauf der PMN Migration. In unserer Arbeit untersuchen wir Veränderungen in der Adhäsionsmolekülstruktur der PMN in den verschiedenen Stadien der Einwanderung und liefern dadurch erstmalig Erkenntnisse über den genauen Verlauf der Expression relevanter Adhäsionsmoleküle von intravasal bis in die Alveole. Methodik: In einem LPS-induzierten murinen Modell der pulmonalen Inflammation wird die Expression von Adhäsionsmolekülen auf PMN während ihrer Migration durch die Kompartimente der Lunge (intravasal, am Endothel adhäriert, interstitiell und intraalveolär) mittels durchflusszytometrischer Untersuchung detektiert. Darüber hinaus wird die Genexpression der Adhäsionsmoleküle in den murinen Lungen nach LPS - Inhalation via RT - PCR bestimmt. In vitro erfolgt eine Untersuchung der Adhäsionsmoleküle auf humanem PMN sowie humanen Lungenepithelzellen (H441). Neben LPS kommen hier TNF, MIP-2 und KC als Stimulanzien zum Einsatz. Ergebnisse: Die in vivo Versuche ergaben signifikante Veränderungen in der Expression der Adhäsionsmoleküle auf dem Weg durch die einzelnen Kompartimente der Lunge. Während bei Intergrin L, dem Selektinliganden PSGL-1 und PECAM-1 die Expression und damit die Bedeutung auf dem Weg in die Alveole abnimmt, sieht man bei SIRP und CD44 eine Zunahme der Expression. Letztere haben demnach vermutlich eine wichtige Funktion bei der Überquerung der epithelialen Barriere und in postmigratorischen Prozessen wie der Anheftung an die Alveolarwand. Andere untersuchte Moleküle (CD47, Integrin M, Integrin 2 und ICAM-1) wiederum werden im Interstitium am stärksten nachgewiesen. Dies ist ein Hinweis auf eine große Bedeutung dieser Adhäsionsmoleküle bei der Interaktion mit interstitiellen Komponenten und/oder bei der basolateralen Epitheladhäsion. In bisherigen in vitro Versuchen zeigten sich zudem Stimulus- und Zelltyp-abhängige Unterschiede in der Expression der Adhäsionsmoleküle. Schlussfolgerung: Auf ihrem Weg durch die einzelnen Kompartimenten der Lunge ändert sich die Expression aller untersuchten Adhäsionsmoleküle auf den PMN, was Rückschlüsse auf die unterschiedliche Bedeutung der einzelnen Moleküle für die jeweiligen Migrationsstadien zulässt. Die detaillierte Untersuchung der einzelnen Adhäsionsmoleküle liefert einen molekularen Hintergrund für das genauere Verständnis der PMN - Infiltration der Lunge und damit auch eine mögliche Basis für therapeutische Strategien. 105

106 78 THP-1/Monozyten Überstand fördert die Funktion primärer humaner Osteoblasten Relevanz für die diabetische Frakturheilung? Sara Biermann Der Diabetes mellitus ist eine der häufigsten Stoffwechselkrankheiten in den heutigen Industriestaaten. Die Zahl der betroffenen Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 (DMT2) wird von der Deutschen Diabetes Gesellschaft auf ca. 6,5 Millionen (Stand 2011) geschätzt. Neben den klassischen Diabetesfolgeerkrankungen beschäftigt uns in einem noch nicht überschaubaren Maße die DMT2 anhängigen Knochenveränderungen und die damit verbundene Behandlung von Frakturen. In der Abteilung für Unfallchirurgie der Berufsgenossenschaftlichen Unfallklinik Tübingen zeigt sich, dass fast jeder 10. hospitalisierte Patient unter Diabetes leidet. Zur Verbesserung der Knochenqualität von Diabetikern und zur Reduzierung des Frakturrisikos sowie zur Verbesserung der postoperativen Versorgung der Frakturen in diesem Patientenkollektiv bedarf es in erster Linie jedoch dem grundlegenden Verständnis der Unterschiede bei der Frakturheilung beim Diabetiker im Vergleich zum Gesunden. Bei einer Fraktur kommt es primär zu einer Inflammation und somit zur Migration von u.a. Monozyten in den Frakturspalt. Voruntersuchungen haben allerdings gezeigt, dass das Zytokinprofil von DMT2 Patienten verändert ist. Somit könnte eine veränderte Aktivität der Zellen im Frakturspalt während der inflammatorischen Phase vorzufinden sein. In diesem Projekt wurde der Einfluss von THP-1 Zellen sowie Monozyten von Diabetikern und entsprechenden Kontrollen, auf die Funktion und die osteogene Differenzierung sowie das Migrationsverhalten von primären humanen Osteoblasten untersucht. Durch Zugabe von THP-1-Überstand konnte ein signifikant schnelleres Zuwachsen/ Regeneration des in vitro Frakturspalts (scratch assay) beobachtet werden. Des Weiteren wurde der Einfluss des THP-1/Monozyten Überstandes auf die osteogene Differenzierung, unter normo- und hyperglykämischen Bedingungen, analysiert. Der THP-1 Überstand verbesserte sowohl die AP-Aktivität als auch die Matrix Mineralisierung (Alizarin Rot und von Kossa Färbung) signifikant (p < 0,05). Als möglicher regulatorischer Mechanismus wurde, mit Hilfe eines intracellular signiling arrays die MAPKinasen-Aktivierung in den stimulierten primären humanen Osteoblasten untersucht. Dieser Array zeigte die interzelluläre Aktivierung von u.a. ERK½ und SAPK/JNK sowie Stat3 bei den mit THP-1 Überstand stimulierten Zellen. Diese Ergebnisse wurden mittels Western Blot verifiziert. Zusammengefasst zeigen unsere Ergebnisse, dass das Sekret von THP-1 Zellen einen signifikanten Einfluss auf die Migrationsfähigkeit und die Funktion von primären humanen Osteoblasten hat. Als ein möglicher regulatorischer Mechanismus konnte die Aktivierung von ERK½, SAPK/JNK sowie Stat3 identifiziert werden, welches durch die Sekretion von IL-6 und TGF- aus Monozyten erklärt werden könnte. Diese Hypothese zu bestätigen ist Teil der laufenden Experimente. 106

107 79 The importance of EMT proteins expressed in pericytes covering glioma vessels and their influence on glioma associated neovascularization Ulrike Naumann, Jakob Ehlers Hertie Institut für Klinische Hirnforschung und Zentrum Neurologie, Abt. Vaskuläre Neurologie, Labor für Molekulare Neuro-Onkologie Glioblastoma multiforme (GBM) is the most frequent malignant brain tumor in adults. In Germany approximately 3000 people are newly diagnosed with this disease every year. GBM is characterised by strong immunosuppressive effects, invasive growth, massive neo-angiogenesis, and in this regard, the formation of abnormal vessels. Classical therapy of GBM consists of surgery, irradiation and chemotherapy and still comes down to a median overall survival of only 15 months. Recent clinical trials in GBM therapy using angiogenesis inhibitors such as Bevazicumab (Avastin) ended in debating results if bevacizumab improves survival of GBM patients. The epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a process by which cells loose cell-cell adhesion and become motile, this way carcinoma cells acquire metastatic potential. EMT proteins such as SNAIL, SLUG, TWIST and ZEB2 have been described to be involved in these processes. We have shown by immunohistochemistry of glioma specimen, that EMT proteins are expressed in pericytes covering glioma associated vessels, but not in normal brain pericytes or in glioma cells themselves. We therefore are interested to investigate the function of EMT proteins in glioma vessel associated pericytes and if glioma cells are able to induce EMT factor expression in tumour pericytes, this way putatively modulating the tumour micro-milieu or inducing tumour neovascularization. To analyse this, we used primary human brain vascular pericytes (HBVP) and an immortalized pericyte cell line (SV-HBVP) we generated in our lab. Transforming growth factor-beta (TGF-), a pro-migratory and immunosuppressive cytokine secreted by glioma cells, has been shown to be a key factor in the induction of EMT processes in many cancer types. Treatment of HBVPs with recombinant human TGF- or with TGF-containing supernatants form glioma cells leads to the upregulation of SNAIL and SLUG expression in these cells which is paralleled by morphologically changes of HBVPs towards a more motile phenotype. TGF- promotes pericytes migration as demonstrated by transwell migration assays, induces star-like pericyte network formation and increases HBVP cell density. Consistent with these data, adenovirus based overexpression of SLUG or SNAIL also transfers into morphological changes in HBVPs. The morphological changes in HBVPs coincide with the induction of alpha smooth muscle actin (-SMA), a protein that has been linked to pericyte activation and maturity and which has been shown to be upregulated in brain pericytes located in close proximity to glioma tissue. In future experiments we will investigate the crosstalk of EMT factor expressing HBVPs and adjacent endothelial cells and will analyse the role of SLUG or SNAIL expression in pericytes during glioma associated neoangiogenesis, in the formation of the microvascular tumour niche as well as in GBM associated abnormal vessel formation and in the integrity of the blood brain barrier. We believe that unravelling the role of pericytes in the microenvironment of GBM and the possibility to disrupt pericyte activation (e.g. by blocking the TGF-pathway) will provide promising new aspects to develop novel therapeutic approaches for the treatment of GBM. 107

108 80 Evaluation epi-virotherapeutischer Kombinationstherapien zur verbesserten Behandlung Therapie-refraktärer Pankreaskarzinome Tim Patrick Ellerhoff, Susanne Berchtold, Irina Smirnow, Ulrich M. Lauer AG Lauer Virotherapie Innere Medizin I (Gastroenterologie, Hepatologie, Infektiologie) Bereits im 19. Jahrhundert konnte beobachtet werden, dass Krebspatienten, die gleichzeitig an einer Virusinfektion erkrankten, in Einzelfällen von ihrem Tumorleiden befreit wurden [1]. Seitdem wurden viele Versuche unternommen, dieses natürliche Phänomen gezielt therapeutisch nutzbar zu machen. Durch die Möglichkeit, Viren genetisch zu modifizieren und somit in ihrer Pathogenität einzuschränken sowie einen Tumortropismus zu erzeugen/zu verbessern, erlangten onkolytische Viren in den letzten Jahren zunehmende Bedeutung in der Therapie maligner Erkrankungen [2]. Diese rasante Entwicklung gipfelte in der am erfolgten Zulassung eines ersten Virotherapeutikums (IMGYLIC ) durch die amerikanische FDA [3]. Nichtsdestotrotz gibt es immer noch Limitationen, die onkolytische Viren in ihrer Effektivität einschränken. Dazu gehören eine herabgesetzte Expression viraler Eintrittsrezeptoren [4], eine Steigerung der zellulären Abwehrmechanismen gegen Viren [5, 6] sowie deren Elimination durch das Immunsystem des Patienten [7]. Mit dem Ziel, diese Limitationen zu überwinden, wurden verschiedene onkolytische Viren bereits mit anderen Antitumor-Medikamenten kombiniert. Histon-Deacetylase- Inhibitoren (HDACi) haben sich dabei als äußerst wirksam erwiesen [8-15]. Wir haben den Einfluss des oral-applizierbaren HDACi-Wirkstoffes Resminostat auf die onkolytische Effektivität von Masern-Impfviren im Sinne einer kombinierten Epi-Virotherapie für die Therapie des fortgeschrittenen duktalen Pankreaskarzinoms getestet. Dafür wurden Zytotoxizitäts-Assays an vier verschiedenen Tumorzelllinien durchgeführt (AsPC-1, BxPC-3, MIA PaCa-2 und PANC-1). Der Einfluss jedes einzelnen Agens im Vergleich zur Kombinationstherapie bzw. zur unbehandelten Kontrolle wurde untersucht. Der epi-virotherapeutische Ansatz konnte in allen Zelllinien die größte Reduktion der Tumorzellmasse herbeiführen. Besonders eindrucksvoll waren die Ergebnisse aus der Behandlung der Zelllinie MIA PaCa-2. Während alleinige Monotherapien mit dem (i) Masern-Impfvirus- Vektor als auch mit (ii) Resminostat jeweils nur zu einer Reduktion der Tumormasse auf 65% führten, überlebten lediglich 20% der Krebszellen die (iii) epi-virotherapeutische Kombinationsbehandlung. Um den Mechanismus, der dieser synergistischen Wirkung zugrunde liegt, herauszuarbeiten, wurde zuerst der Einfluss des HDACi Wirkstoffes auf die Virusreplikation in den infizierten Krebszellen untersucht. Dabei fand sich allerdings kein Unterschied seitens der entsprechenden Virus-Wachstumskurven bzgl. der An- bzw. Abwesenheit von Resminostat. Ein Effekt von HDACi, der als grundlegend für den epi-virotherapeutischen Ansatz eingestuft wird [9], besteht in der Hemmung viraler Abwehrmechanismen der Tumorzellen (v.a. Interferon (IFN)-induziert), wodurch Viren ungestört replizieren können. Aus diesem Grund wurde mit Hilfe von Western Blots untersucht, inwieweit es zu Veränderungen im IFN-Signalweg kam. Die Resultate zeigen jedoch, dass in drei der vier untersuchten Krebszelllinien keine Resminostat-basierte Modulation der Aktivierung des Jak- Stat-Signalweges bzw. der Expression IFN-stimulierter Gene erzielt werden konnte. Aufgrund dieser Ergebnisse kann angenommen werden, dass die beiden Kombinationspartner überwiegend unabhängig voneinander wirken. In einem nächsten Schritt gilt es nun, diese Wirkmechanismen in vivo (in unseren Maustumormodellen) zu untersuchen. 108

109 81 Auswirkungen der Blockade von IL-1 hinsichtlich des Verlaufs einer CVB3 Myokarditis Cand. med. Tugsbilig Erdenesukh und Prof. Dr. med. Karin Klingel Institut für Pathologie und Neuropathologie, Abteilung Molekulare Pathologie Hintergrund: Enteroviren, insbesondere Coxsackieviren der Gruppe B sind eine häufige Ursache akuter und chronischer Myokarditiden, welche letztlich in einer dilatativen Kardiomyopathie (DCM) und chronischen Herzinsuffizienz resultieren können. Die DCM ist charakterisiert durch Fibrosierung und Remodellierung der extrazellulären Matrix, deren pathogenetische Mechanismen noch nicht hinreichend bekannt sind. Methoden: In dieser Arbeit wurde anhand des Mausmodells der chronischen CVB3- Myokarditis untersucht, welche Rolle IL-1ß hinsichtlich der Entwicklung einer chronischen Verlaufsform der Myokarditis mit Remodellierung des Myokards spielt. Hierzu wurde zu verschiedenen Zeitpunkten der CVB3 Infektion die Aktivität von IL-1ß durch einen murinen Antikörper inhibiert. Gruppe 1 erhielt den neutralisierenden Antikörper von Tag 1 bis 14 post infectionen (pi), Gruppe 2 von Tag 3 bis 14 pi und Gruppe 3 von Tag 14 bis 28 pi. Die Herzen der Gruppe 1 wurde 14 Tage p.i und die der Gruppen 2 und 3 nach 28 Tagen pi entnommen und histologisch, immunhistologisch und molekularbiologisch untersucht. Ergebnisse: Interessanterweise fand sich eine Verringerung des Ausmaßes der Virusreplikation, der kardialen Schädigung und Entzündungsreaktion (CD3+T Zellen und MAC3+ Makrophagen) sowohl nach Gabe des Antikörpers in der frühen Phase aber auch bei Gabe in der späteren Phase der Infektion im Vergleich zu CVB3-infizierten, nicht behandelten Mäusen. Durch Microarray Analysen wurden in allen drei therapierten Gruppen eine vergleichsweise signifikante Herunterregulation verschiedener Inflammation- und Fibrose-assoziierter Moleküle gefunden. Zur Bestätigung der Ergebnisse wurden quantitative RT-PCR-Analysen und in situ Hybridisierungen zum Nachweis der mrna sowie immunhistochemische Färbungen zur Lokalisation der entsprechenden Proteine durchgeführt. In anti-il-1ß Aktherapierten Tieren wurde eine signifikante Reduktion von kardialem IL-6, ERK 1/2 und TGFß, MMP12 nachgewiesen. Zudem zeigte sich in therapierten Tieren eine signifikante Reduktion der Expression matrizellulärer Proteine wie Osteopontin, Periostin und Tenascin C im Vergleich zu nicht behandelten Mäusen. Konsekutiv fand sich in behandelten Mäusen weniger Kollagen Typ 1 und eine deutliche Reduktion der Fibrosierung im Myokard. Schlussfolgerung: Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass durch eine Inhibierung von Interleukin-1 eine chronische Myokarditis und konsekutiv die schwere interstitielle Fibrosierung und Remodellierung des Herzens verhindert werden kann. Eine vermehrte Virusreplikation infolge anti-il-1ß Ak Gabe wurde nicht beobachtet. 109

110 82 The Function of the Adaptor Protein SLy2 (SAMSN1) in Multiple Myeloma M. Fleischmann, F. Schmitt and S. Beer-Hammer Multiple Myeloma is a hemic disease that is characterized by an increased proliferation of plasma cells and high levels of non-functional monoclonal antibodies. The functional analysis of genetic factors, which contribute to onset and progression of the disease, are basic requirements for new gene therapy strategies. The Src homology domain 3-containing protein SLy2 (SH3 Lymphocyte protein 2) is an adaptor protein, that was recently identified as a tumor suppressor gene in Multiple Myeloma (Noll et al., 2014). The SLy2 protein is expressed in brain and heart but mainly in immunological tissues. Interestingly, in a previous study an interaction with the histondeacetylase HDAC1 was observed and suggests that SLy2-HDAC1 regulate the expression of genes in the nucleus, such as the cyclin-dependent kinases (CDK) inhibitors p21 and p57. Both lead to a cell cycle arrest and are described as tumor suppressor genes. Now, we were interested, if stimulation of Multiple Myeloma cell lines regulates the expression of SLy2 and the downstream target genes p21 and p57. To this end, the Multiple Myeloma cell lines JK6L, U266 and RPMI 8226 were stimulated with IL-6, APRIL and IL-6+APRIL. Thereafter, SLy2 protein was detected with Western Blot, SLy2 mrna levels were measured with quantitative real time PCR and the cell proliferation by FACS-analysis with a KI67 staining. In addition, levels of p21 and p57 mrna was also detected with quantitative real time PCR analysis. The exploration of SLy2 in malignant Multiple Myeloma cells with these methods may clarify whether SLy2 can be a further target structure in the therapy of Multiple Myeloma. 110

111 83 A new class of DNA nanoparticles as potential drug carriers for the topical treatment of ophthalmic diseases Katharina Frößl 1, Sven Schnichels 1, Jan Willem de Vries 1, Karl Ulrich Bartz-Schmidt 1, Martin S. Spitzer 1 1 Centre for Ophthalmology, University Eye Hospital, Schleichstr. 12/1, D Tübingen, Germany Purpose: Currently diseases of anterior segments can only be treated with multiple daily doses of highly concentrated drugs. Treatment is severely hindered because only approximately 1-5% of the applied drug stays on the eye long enough to be effective. The major part is washed away by eye lid movements and tear fluid. Due to this inefficiency, high concentrations of the drug and frequent application of eye drops are required. This leads to side effects and a poor patient compliance. We have developed a drug carrier for eye drops based on a new class of nanoparticles (NPs) that have high affinity to the cornea. The NPs consist of micelles formed with DNA-strands of lipid-modified and conventional nucleotides. These NPs can easily be loaded with a large variety of drugs through different binding possibilities. Methods: To evaluate the adherence of our NPs to the cornea, they were conjugated to a fluorescent marker and dropped on ex-vivo pig eyes. Subsequently, the residence time of the NPs was evaluated using an ocular fluorophotometer (Fluorotron ). In a next step the in-vivo adherence was examined by applying a single drop of NPs to rat eyes. The adhesion was monitored at 30 min and 2h after administration. Additional time points for some selected NPs were performed at 1, 4 and 8 h. To exclude toxicity of the NPs, primary corneal epithelial cells were incubated with the NP for 24 h and cell viability and apoptosis was measured via an MTS-assay and caspase 3/7 assay, respectively. In order to further determine the toxicity profile, the NP was dropped on rat eyes at different time-points and dosing regimens. Sections of the eyes were then analyzed via TUNEL-assay for apoptosis. Results: In this proof-of-concept study several different lipid-dna NPs showed excellent binding to the cornea epithelium. Evaluation of the residence time by ocular fluorophotometry showed that the NP gets washed out slowly, whereas the small molecule control is already removed after 5 minutes. The longest adhering NP was found up to 4 h after application to conscious rats. Neither in-vitro screening nor the in-vivo experiments showed any toxicity. Conclusion: In this study we showed excellent adhesion is obtained when using our NPs. This will be beneficial for compliance, as it allows lowering the drug concentration and dosing regimen. We found that by changing the properties of the NP, i.e. length and number of lipid-modified bases, we are able to influence the adhesion time of the NP to the cornea. This fact is an important bonus, as the NP can be customized to the desired adhesion time. 111

112 84 Thrombozyten-spezifische Applikation der ENTPDase CD39 inhibiert die Aktivierung und Interaktion von Thrombozyten und Leukozyten im murinen Sepsis Modell C. Glück 1, T.Granja 1, D. Köhler 1, A. Streißenberger 1, X. Wang 2, J. Hohmann 2, K. Peter 2, P. Rosenberger 1, A. Straub 1 1 Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Eberhard-Karls Universität Tübingen 2 Baker IDI Heart and Diabetes Institute, Melbourne, Australia Einleitung: Die Sepsis ist eine der Hauptursachen für Morbidität und Mortalität in der Intensivmedizin. Während der Sepsis induzieren proinflammatorische Mediatoren eine Aktivierung von Thrombozyten und Leukozyten. Hierbei können Thrombozyten-Leukozyten-Konjugate die Mikrozirkulation okkludieren und die Extravasation von Leukozyten in umliegendes Gewebe vermitteln. Das Ziel dieses Projektes ist der therapeutische Einsatz der ENTPDase CD39 zur Inhibition sepsis-assoziierter Zellinteraktionen. CD39 metabolisiert den Thrombozytenagonisten ADP und begünstigt die Bildung von antiinflammatorisch wirksamen Adenosin. Hierzu wird in diesem Projekt u.a. das ADP-hydrolysierende Fusionsmolekül Targ-CD39 eingesetzt, welches aus CD39 und einem aktivationsspezifischen Antikörperfragment gegen das thrombozytäre Integrin GP IIb/IIIa besteht. Hierdurch wird die ADPase- Aktivität in den Bereich aktivierter Thrombozyten fokussiert, wodurch systemische Nebenwirkungen einer generalisierten CD39 Applikation wie z.b. Blutungsneigung reduziert werden[1]. Methodik: Die Untersuchungen erfolgten in einem LPS-induzierten Inflammationsmodell an anästhesierten C57BL/6 Mäusen. Targ-CD39 oder die nicht thrombozyten-spezifische Kontrollsubstanz nontarg-cd39 wurden in äquimolarer Dosierung (0,4 g/g) intravenös appliziert. Intravitalmikroskopisch wurde in postkapillären Venolen der Cremastermuskulatur die Interaktion von Thrombozyten, Leukozyten und Gefäßendothel sowie die Leukozytenextravasation analysiert. Mittels Durchflußzytomtetrie und cytometric bead arrays wurden aus entnommenen Blut die folgenden Parameter gemessen: Thrombozytäre GP IIb/IIIa Aktivierung; Thrombozyten-Granulozyten-Bindung (PNC); Expression des leukozytären Aktivierungsmarkers Mac-1 sowie die Ausschüttung pro- und antiinflammatorischer Zytokine (IL6, IL10, INF- und KC). Ergebnisse: Targ-CD39 und nontarg-cd39 inhibierten die Thrombozyten-Endothel Adhäsion, PNC Bildung, leukozytäre Extravasation und die Ausschüttung von IL-6, KC und INF-. Die thrombozytäre GP IIb/IIIa Aktivierung und die granulozytäre Mac-1 Expression wurden nur von Targ-CD39, nicht jedoch von non-targ CD39 inhibiert. Auf die Ausschüttung von IL10 hatten Targ-CD39 und non-targ CD39 keinen signifikanten Effekt. Zusammenfassung: Durch Applikation von CD39 kann eine effektive Inhibition von Thrombozyten- Leukozyten-Endothel-Interaktionen während LPS-induzierter systemischer Inflammation erzielt werden. Im Gegensatz zu generalisierter CD39 Applikation (nontarg-cd39) wirkt das thrombozytenspezifische Targ-CD39 auch protektiv gegen proinflammatorische Aktivierung von Thrombozyten und Leukozyten. Das Prinzip der thrombozyten-spezifischen Applikation von CD39 stellt einen vielversprechenden Therapieansatz zur Inhibition Sepsis-assoziierter Komplikationen dar. Literatur 1. Hohmann JD, Wang X, Krajewski S, Selan C, Haller CA, Straub A, Chaikof EL, Nandurkar HH, Hagemeyer CE, Peter K: Delayed targeting of CD39 to activated platelet GPIIb/IIIa via a singlechain antibody: breaking the link between antithrombotic potency and bleeding?blood 2013, 121(16):

113 85 Autismus-Spektrum-Störung: eine Störung der emotionalen oder kognitiven Komponente? Judith Herrmann Einleitung Autismus-Spektrum-Störungen zählen zu den Tiefgreifenden Entwicklungsstörungen (ICD-10 F84) und weisen für Betroffene lebenslang Auswirkungen auf alle Lebensbereiche auf. Als komplexe Störungen von Funktionen des zentralen Nervensystems können sie mit Beeinträchtigungen von Kognition, Sprache, Motorik, der Emotionen sowie Interaktionsstörungen einhergehen. Dysfunktionen in empathischem Verhalten nehmen dabei eine zentrale Rolle ein. Bei empathischem Verhalten werden kalte kognitiv-exekutive Funktionen, die ein Verständnis der emotionalen Perspektive einer anderen Person sowie die Regulation des eigenen Verhaltens ermöglichen, von warmen emotionalen Funktionen unterschieden, die für die Fähigkeit des Teilens von Gefühlen von Wichtigkeit sind. So weisen autistische Menschen Probleme bei der Erkennung von Emotionen auf, wobei insbesondere bei komplexen Aufgaben mit hohen kognitiven Anforderungen Emotionen schlechter erkannt werden (Grossman et al., 2000). Als neuronale Generator beider Empathiekomponenten wird der anteriore cinguläre Cortex (ACC) angenommen. Als ein Maß in der elektroenzephalographischen (EEG) Untersuchung von kalten exekutiven Funktionen und Selbstregulation ist die error related negativity (ERN) hervorragend geeignet. Sie entsteht im ACC und tritt bei Gesunden sowohl bei eigenen Fehlern sowie bei der Beobachtung von Fehlern anderer auf. Bei autistischen Menschen ist sie bei eigenen Fehlern tendenziell reduziert und korreliert mit sozialen Dysfunktionen (z.b. Koban et al., 2010). Bei Autismus- Spektrum-Störung werden Dysfunktionen in beiden Bereichen angenommen, wobei Defiziten in der kalten exekutiven Funktion ein größerer Anteil am geringen empathischen Verhalten Menschen zugeschrieben wird. Der tatsächliche Einfluss beider Komponenten ist jedoch noch unklar (Baron- Cohen and Wheelwright, 2004). Material und Methoden In der Studie zum Thema Autismus und Empathie wurden beide Komponenten empathischen Verhaltens mit objektiven biopsychologischen Methoden bei 30 Kindern mit Autismus-Spektrum- Störung und 30 gesunden Kontrollkindern im Altersbereich von 10 bis 16 Jahren untersucht und verglichen. Kalte exekutive Funktionen wurden mit der über EEG erfassten ERN untersucht. Dabei wurde die ERN bei eigenen Fehler sowie beobachteten Fehlern anderer Personen während eines Flanker-Task untersucht. Zur Untersuchung der warmen exekutiven Funktionen wurden Computer-gestützt Avatare gezeigt, die durch ihr Bewegungsmuster Emotionen ausdrücken. Da noch ungeklärt ist welche Emotionen für autistische Menschen besonders problematisch zu erfassen sind, wurde die Komplexität der emotionalen Reize systematisch variiert: Einerseits wurden einfach erkennbar die Emotionen durch Filmclips emotionaler Bewegungsmuster dargestellt (Gangbild), in einem schwierigerem Paradigma durch statische Aufnahmen der Avatare (Standbild).Die Gehirnaktivität während der Darbietung wurde mittels Nahinfrarotspektroskopie-(NIRS) erfasst. Baron-Cohen, S., Wheelwright, S., Jolliffe, T. (1997). Is there a language of the eyes? Evidence from normal adults, and adults with autism or Asperger syndrome. Visual Cognition, 4, Grossman, J.B., Klin, A., Carter, A.S., Volkmar, F.R. (2000). Verbal bias in recognition of facial emotions in children with Asperger syndrome. Journal of Child Psychology, Psychiatry, 41, Koban, L., Pourtois, G., Vocat, R., & Vuilleumier, P. (2010). When your errors make me lose or win: eventrelated potentials to observed errors of cooperators and competitors. Social Neuroscience, 5, Nuske, H.J., Vivanti, G., & Dissanayake, C. (2013). Are emotion impairments unique to, universal, or specific in autism spectrum disorder? A comprehensive review. Cognition Emotion,

114 86 Epigenetics of BPD and the influence of psychotherapy an analysis of the methylation status of three candidate genes in Borderline disorder N. Knoblich, V. Nieratschker Research Group Molecular Psychiatry, Dept. of Psychiatry University of Tübingen Borderline-Personality disorder (BPD) is a severe and complex mental disease, associated with high suicidal tendencies, and hospitalization rates. Self-perception, interpersonal relationships and affect regulation are the main problems for patients. Other personality disorders, sleep disturbance, depression or anxiety disorders are common comorbidities for BPD. The dialectical-behavioral therapy (DBT) is a widely applied treatment for BPD. Over the past years evidence emerged that epigenetic mechanisms, including methylation of CpG-Sites in promotor regions mediate the interaction between environment and genome. It is suspected that this may contribute to the development of certain diseases. Recent studies have shown that epigenetic mechanisms are involved in the pathomechanisms of several psychiatric diseases, including BPD. Epigenetics thus may provide new possibilities for the understanding and treatment of BPD. The methylation of promotor regions is seen as a reversible signal that can be influenced by the environment and life changes. This leads to the questions whether psychotherapy can influence the methylation of known risk genes. As the effects of DBT on epigenetic mechanisms have only once been investigated [1] further research is needed. In order to reproduce the previous findings for APBA3, MCF2 and BDNF4 we extracted DNA from whole-blood samples of 44 BPD-patients and matched controls. Additionally the psychological state was observed with several psychometric scales, including questionnaires about the general psychological burden (SCL90R), specific borderline-symptoms (BSL23), childhood trauma (CTQ), alcohol abuse (AUDIT) and mindfulness skills (KIMS D). 24 patients concluded the DBT. To investigate the influence of the therapy, blood samples were additionally drawn at the end of treatment and tests were taken again. Methylation status was analyzed by pyrosequencing. We were not able to detect a significant difference for the tested sites between patients and controls or before and after DBT. However, we were able to detect a correlation between the methylation status of APBA3 and MCF2 and the overall outcome of the therapy. MCF2 and one site in the APBA3 gene were significantly higher methylated in patients responding to the treatment. Relying on these findings high methylation could be an indicator for a better treatment-response. Our findings indicate that the methylation status of APBA3 and MCF2 needs further investigation as possible biomarkers for treatment-outcome. 1. Perroud, N., et al., Response to psychotherapy in borderline personality disorder and methylation status of the BDNF gene. Transl Psychiatry, : p. e

115 87 Charakterisierung des B-Zell-Rezeptors auf NFAT2-deletierten CLL-Zellen im TCL1- Mausmodell David J. Müller, Melanie Märklin, Stefan Wirths, Martin R. Müller Abstract: Die chronisch lymphatische Leukämie (CLL) ist die häufigste Leukämieform in der westlichen Welt und tritt vor allem im fortgeschrittenen Lebensalter auf. Während der Phänotyp der CLL-Zellen ausführlich beschrieben wurde, besteht über die Bedeutung veränderter intrazellulärer Signalwege Unklarheit. Neben dem Krankheitsstadium gibt der Karyotyp, die CD38- und ZAP70-Expression und vor allem der IGVH-Mutationsstatus im B-Zell-Rezeptor (BCR) Aufschluss über die Prognose. Dabei haben Patienten mit unmutierten V H -Genen eine ungünstigere Krankheitsprognose. Die Transkriptionsfaktoren der NFAT-Familie übernehmen eine wichtige Rolle in der Lymphozytendifferenzierung. Insbesondere das Protein NFAT2 hat in B-Zellen in Prozessen der Zellentwicklung und der intrazellulären BCR-Signalkaskade eine zentrale Funktion. Im Rahmen des hier beschriebenen Projekts wurden die klonale Selektion und der Mutationsstatus des BCRs im CLL-Modell untersucht. Die zugrunde liegende Hypothese bestand in der Annahme, dass eine Veränderung des NFAT2-Signalweges (bei vorbekannter Alteration des BCR-Signalings) mit differenten BCR assoziiert ist. Hierzu wurde das transgene Eµ-TCL1 Mausmodell der CLL verwendet, in welchem die Mäuse eine oligoklonale CLL, ähnlich der humanen CLL, entwickeln. Verpaart wurde dieses Modell mit einem konditionellen NFAT2-Knockout (CD19cre NFAT2 fl/fl ), der zur B-Zellspezifischen Deletion von NFAT2 führt. Die Folge des NFAT2 Verlustes ist eine deutliche Akzeleration der CLL mit aktivierbaren BCRs, wohingegen NFAT2-kompetente CLL-Zellen eine fehlende Stimulierbarkeit (Anergie) der BCRs aufweisen. Aus Splenozyten von Wiltyp-Mäusen und Eµ-TCL1 Mäuse mit und ohne NFAT2-Deletion wurde mrna isoliert, cdna synthetisiert und anschließend mittels verschiedener Multiplex-PCRs die IgM hypervariablen Regionen der BCR amplifiziert. Es folgte eine Klonierung und Transfektion des PCR- Produkts in E.coli-Bakterien. Die so hergestellten Plasmide wurden sequenziert und die Sequenzen mit der Datenbank IgBlast (NCBI) analysiert. Die Analyse der IgM hypervariablen Regionen der BCR zeigte eine deutlich verminderte Variabilität an detektierten B-Zellklonen in der Kohorte der Eµ-TCL1 NFAT2 k.o. Tiere im Vergleich zu Wildtyp- und Eµ-TCL1 Tieren. Der Knockout von NFAT2 in CLL-Zellen scheint demnach zu einer veränderten Klonalität der CLL zu führen. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die V H -Gene in Eµ-TCL1 NFAT2 k.o. Tiere nahezu unmutiert sind (18% mutierte V H -Gene), wogegen in Eµ-TCL1 Tieren die V H - Mutationsrate bei 30% und in Wildtyp-Mäusen bei 76% lag. Unsere Untersuchungen des BCRs auf NFAT2-deletierten CLL-Zellen im TCL1-Mausmodell zeigen ein deutlich eingeschränktes BCR-Repertoire (Zunahme der Klonalität) der CLL in Eµ-TCL1 NFAT2 k.o. Tieren im Vergleich zu Eµ-TCL1 Tieren und eine niedrigere Mutationsrate der V H -Gene für NFAT2 deletierte CLL-Zellen. Zusammenfassend untermauern die erhobenen Daten, dass ein Verlust von NFAT2 bei der CLL zu einer Akzeleration der Erkrankung mit aggressivem Verlauf führt. 115

116 88 Der Apikoplast im Malariaparasiten als Ansatzpunkt für neue Interventionen gegen Malaria: Untersuchung der Wirkungsweise von neuen Wirkstoff-Kandidaten Lisa Boger Malaria ist eine der weltweit bedeutendsten Infektionskrankheiten. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass allein 2013 über eine halbe Million Todesfälle auf Infektionen mit Plasmodium falciparum, dem gefährlichsten von insgesamt 5 humanpathogenen Malariaparasiten, zurückgehen. Mehr als 2 Milliarden Menschen sind dem Risiko von Infektionen ausgesetzt, der bei weitem größte Anteil der lebensbedrohlich verlaufenden Erkrankungen entfällt auf Kinder in afrikanischen Ländern. Einzig ein effektiver Impfstoff kann in der Lage sein, sowohl den Übertragungszyklus zu durchbrechen als auch über eine regelmäßige Auffrischung der Immunität ein Wiederaufkommen des Parasiten nach erfolgreicher lokaler Eliminierung zu verhindern. Der Lebenszyklus des eukaryontischen Malariaparasiten ist durch den Wechsel zwischen zwei Wirten, Wirbeltier und weiblicher Anopheles Mücken gekennzeichnet. Während einer Blutmahlzeit einer Mücke werden wenige hundert P. falciparum Sporozoiten in der Haut deponiert. Von dort gelangen sie mit der Blutzirkulation bis zur Leber. Sie dringen in Leberzellen ein, transformieren sich in diesen und bilden, im Falle von P. Falciparum, nach ca. einer Woche und einer Replikationsrunde aus einem einzigen Parasiten bis zu mehreren Tochterzellen. Dieses Leberstadium bleibt klinisch unauffällig. Sobald jedoch die Tochterzellen (sogenannte Merozoiten) freigesetzt werden, die roten Blutkörperchen befallen und sich, in alle 48 Stunden wiederholenden Replikationsrunden, auf bis zu Parasiten vermehren, treten die typischen Symptome der Malaria auf. Dies sind vor allem hohes Fieber und Schwäche, bei spätem Erkennen bzw. später Behandlung kann es aber auch zur schweren Malaria mit Multiorganversagen kommen. Deren oft tödlicher Verlauf kann selbst mit antiparasitärer Therapie kaum beeinflusst werden. Die geringe Anzahl von Parasiten ( Flaschenhals im Lebenszyklus), die fehlenden Krankheitssymptome und die offenbar fehlende Immunität gegen Leberstadien unter natürlichen Übertragungsbedingungen machen das Leberstadium für die Entwicklung von präventiven Interventionen sehr attraktiv. Eine einfache experimentelle Methode zur Immunisierung gegen Malaria besteht daher aus der Gabe von abgeschwächten Sporozoiten. Diese Protokolle induzieren sowohl im Tiermodell (Friesen,..., Borrmann. Science Translational Medicine 2010) als auch im Menschen (Roestenberg et al. New England Journal of Medicine 2009) wirksamen Schutz, zumindest gegen den Parasitenstamm, welcher zur Impfung verwendet wurde. Der wirksamste Schutz im Tiermodell korreliert mit dem Reifegrad der Leberstadien. Dies gelingt am effektivsten unter Einsatz von Antibiotika. Die Hemmung der Biogenese und der Vererbung des Apikoplasten, einer essenzielle Organelle der Parasiten in der Familie der Apicomplexa (zu der auch Toxoplasma und Cryptosporidium gehören), durch Antibiotika wie Clindamycin oder Azithromycin führt zur Freisetzung von replikations-defizienten Blutstadien (Friesen,..., Borrmann. Science Translational Medicine 2010). Sprich, die Abschwächung der Infektion erfolgt gerade rechtzeitig vor dem Ausbruch von Krankheitssymptomen, jedoch spät genug, um dem Immunsystem ein Maximum an Zeit und Antigen zu verschaffen. Das Ziel in diesem Projekt ist die Untersuchung von alternativen und potenziell sowohl wirksameren als auch besser vertragenen antibakteriellen Wirkstoffen für zukünftige klinische Anwendungen. Der Blick wird vor allem auf den Apikoplasten und dessen spezifischen Proteine gerichtet sein. Zu Anfang wird versucht den zell-biologischen Phänotyp der Hemmung von Leberstadien durch Solithromycin aufzuzeigen. Im Anschluss wird der Nachweis der in vitro Wirksamkeit von neuartigen liposomalen Formulierungen von Antibiotika, und falls erfolgreich, des zell-biologischen Mechanismus, getestet. Diese neuartigen Formulierungen besitzen eine extrem hohe Leberstadien-Spezifität, die durch die von der HBVpreS-Domäne abgeleiteten Lipopeptiden vermittelt wird. So könnten neue Wirkstoffe für die prophylaktische Anwendung gegen Malaria in Betracht gezogen werden, die bisher auf Grund ihrer schlechten systemischen Verträglichkeit nicht genutzt werden können. 116

117 89 Rolle der Urokinase beim experimentellen nephrotischen Syndrom der Maus AG Prof. Ferruh Artunc, Sophie Daiminger Einleitung Die Proteinurie ist der Leitbefund von Nierenerkrankungen und resultiert aus einer gesteigerten glomerulären Permeabilität für Proteine wurde beschrieben, dass im Rahmen einer Proteinurie Plasminogen glomerulär filtriert wird und im Tubuluslumen durch die membranständige Urokinase zu Plasmin gespalten wird. Aktives Plasmin kann dann in einem weiteren Schritt den epithelialen Natrium-Kanal ENaC durch Proteolyse aktivieren und die Salzresorption fördern. Dieser Mechanismus könnte für die Ödementstehung beim nephrotischen Syndrom verantwortlich sein. Fragestellung der Doktorarbeit Das Ziel der Promotionsarbeit ist es, die Auswirkung einer Hemmung der Urokinase auf den Verlauf der Ödementstehung beim nephrotischen Syndrom zu untersuchen. Dazu soll ein experimentelles nephrotisches Syndrom bei Mäusen mit genetischer Deletion der Urokinase herangezogen werden, zum anderen sollen Wildtyp-Mäuse mit dem Urokinase-und ENaC- Inhibitor Amilorid behandelt werden. Die Arbeit soll zum Verständnis der Rolle der Urokinase beim nephrotischen Syndrom beitragen. Methoden der Doktorarbeit Induziert wird das nephrotische Syndrom durch die Injektion von Doxorubicin. Anschließend werde ich den Verlauf bei Wildtyp- und Urokinase-ko-Mäusen mit oder ohne Behandlung mit Amilorid untersuchen, indem ich Urin und Blut auf den Gehalt an Elektrolyten, Harnstoff, Proteine und weitere konventionelle Laborparameter untersuche. Nach Beendigung einer Mausreihe werden die Nieren molekularbiologisch und histologisch untersucht. 117

118 90 Untersuchung des Einflusses von Polymorphismen auf die Expression von Proteinen des nukleozytoplasmatischen Transports als modifizierende Faktoren der Spinozerebellären Ataxie Typ 3 cand. med. Miriam Dieterle, Prof. Dr. Olaf Rieß und Dr. Thorsten Schmidt Institut für Medizinische Genetik & Angewandte Genomik, Universitätsklinikum Tübingen Die Spinozerebelläre Ataxie Typ 3, auch unter dem Namen Machado-Joseph-Krankheit bekannt, ist eine autosomal-dominant vererbte, neurodegenerative Erkrankung, mit einer Prävalenz von 1-9 in Ursächlich für diese Krankheit ist eine CAG-Repeat-Expansion im ATXN-3 Gen. Liegen bei einem Betroffenen mehr als 52 CAG-Repeats vor, so lässt sich im entsprechendem Genprodukt, dem Protein Ataxin 3, eine verlängerte Polyglutaminregion nachweisen, die vermutlich zu Fehlfaltung des Proteins Ataxin-3 und schließlich zu einer Ablagerung dessen innerhalb der Zelle führt. Rein statistisch lässt sich eine Korrelation zwischen der Anzahl der CAG-Repeats und dem Erkrankungsalter erkennen. Allerdings fällt auf, dass es bei gleicher CAG-Repeat-Anzahl starke Differenzen des individuellen Erkrankungsalters gibt (Abbildung 1): Die Länge des Polyglutaminbereiches im Ataxin-3 ist somit zwar ein Umstand, Abbildung 1 der einen hohen Einfluss auf das Erkrankungsalter des einzelnen Patienten hat, zu 45% wird dieses aber zusätzlich durch andere Faktoren bestimmt. Kürzlich konnte in Mäuseversuchen festgestellt werden, dass eine gesteigerte Lokalisation des fehlgefalteten Ataxin-3 im Zellkern, unter Bildung von intranukleärer Einschlusskörperchen, einen früher auftretenden und stärker ausgeprägten Phänotypen hervorgerufen hat. Voraussetzung für einen Transport ins Innere des Zellkerns sind nukleozytoplasmatische Transportproteine, wie beispielsweise Karyopherine. In weitergehenden Forschung konnte ein spezifisches Karyopherin identifiziert und dessen Rolle für das Krankheitsbild der SCA3 bestätigt werden, da dessen Knockout sowohl bei Drosophila als auch bei Mäusen zu einer verstärkten Lokalisation des Ataxin-3 im Zytoplasma führte und einen positiven Einfluss auf den Phänotypen der betroffenen Tiere hatte. Überträgt man diese Forschungsergebnisse des Tiermodels auf den Menschen, so sollte davon auszugehen sein, dass das Expressionsniveau von spezifischen Transportproteinen auch hier einen relevanten Einfluss auf Phänotypen und Erkrankungsalter aufweisen. Um einen solchen Zusammenhang nachzuweisen, sollen Polymorphismen ausfindig gemacht werden, die in regulatorischen Regionen der entsprechenden Gene liegen und so höchstwahrscheinlich das Expressionsniveau der jeweiligen Transportproteine beeinflussen und somit ebenfalls einen signifikanten Faktor für das Erkrankungsalter darstellen könnten. Mittels High Resolution Melting werden europaweit gesammelte SCA3 Patienten für die besagten Polymorphismen typisiert. Schließlich wird eine statistische Auswertung erfolgen, die einen möglichen Einfluss der Polymorphismen auf das Erkrankungsalter der Patienten bestätigen soll. 118

119 91 Preventing OA progression by blocking MMP activity using a novel diseasein-a-dish model Andrea Egler, Bernd Rolauffs; Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, BG-Unfallklinik und Universität Tübingen Topic: Osteoarthritis (OA) is a not fully understood degenerative disease. Effective therapeutic strategies do not exist. A better insight, specifically into early OA mechanisms, is the key to develop more targeted therapies. Preliminary work: Our research group uncovered that articular cartilage chondrocytes are spatially arranged and build complex patterns within the cartilage that are typical for specific joint types. Fig. 1: Distinct stages of spatial organization. Depicted are chondrocyte nuclei stained with propidium iodide in a topdown view onto the uncut articular surface (human knee condyles). We created a model of the typical changes of the spatial organization that occur during the lifetime (Fig. 1) and developed a human ex vivo disease-in-a-dish-model. This model fully recapitulates the change in organization and the destruction if the pericellular environment (PCM) occurring during OA progression. This model is being used for studying the dynamic changes of organization and PCM destruction in vitro, without an animal model. The goal is to improve the available methodology for developing therapeutic strategies, and for identifying novel therapeutic or preventive candidates. Fig. 2: Destruction of the pericellular microenvironment in OA, depicted via Collagen type VI. The pericellular microenvironment is visualized via collagen type VI staining (green). Chondrocyte nuclei are stained with DAPI (blue). An intact microenvironment surrounds double string chondrocytes. No microenvironment is present around chondrocyte clusters and chondrocytes in the diffuse stage of spatial organization (late OA). Scientific objectives & methods: The main component of the intact PCM is collagen type VI. It is absent in the diffuse stage of organization (Fig. 2), but in strong contrast, the mrna for collagen type IV expression is significantly upregulated (Fig. 3). To explain this contradiction, we hypothesize that collagen type VI mrna is translated but that the newly synthesized collagen type VI is simultaneously digested. Thus, the destruction of the PCM, a significant event in early OA, could potentially be prevented by blocking its enzymatic digestion via blocking metalloproteinase activity and, thus, collagen type VI cleavage. Fig. 3: Collagen mrna expression a function of the spatial organization. Collagen type VI mrna expression levels are significantly increased in the diffuse stage of spatial organization. Objective I: Determine ex vivo the mrna expression of catabolic, collagen type VI digesting metalloproteinases (MMPs) Objective I will quantify ex vivo the mrna expression levels of MMP-9 (it is able to cleave collagen type VI) and other MMPs such as -1, -3, and -13 via RT-PCR. For this DAPI-stained early OA chondrocytes will be isolated and sorted by organizational patterns. Objective II: Prevent the destruction of the pericellular 119

120 environment by blocking metalloproteinase activity and collagen type VI cleavage using our disease-in-a-dish-model Our established disease-in-a-dish-model will be used to simulate OA progression, through inducing proliferation in early OA cartilage using FGF-2. Simultaneously, the destruction of the PCM will be prevented by blocking MMP-9 activity, using clinically relevant pharmacological agents. The PCM will be investigated histologically. Downregulation of MMP expression will be investigated via RT-PCR. Western blot ± MMP-9 blocker will be used to investigate the translation of collagen type VI mrna into protein. 120

121 92 Reorganisation motorischer Netzwerks mittels transkranieller Magnetstimulation Stand der Forschung Cornelius Kuhn; Dr. Robert Bauer; Prof. Dr. Alireza Gharabaghi Transkranielle Magnetstimulation (TMS) über kortikalen Arealen führt in Abhängigkeit von Stimulationsort, Intensität und Spulenorientierung zu motorisch evozierten Potentialen (MEP) in den Gliedmaßen [1]. Bei gesunden Probanden liegt der Schwerpunkt der Konnektivität zwischen Kortex und kontralateraler Muskulatur in somatopischer Anordnung auf dem präzentralen Gyrus, d.h. dem primären Motorkortex (cm1). Neben M1 weisen aber auch nicht-primäre motorische Areale (NPMA), v.a. der kontralaterale prämotorische Kortex (PMC) [2,3] wie auch der ipsilaterale primärmotorische Kortex (im1) [4,5] direkte Verbindungen zu spinalen Motorneuronen auf. Sowohl PMC [6,7] als auch im1 [8] können zudem die Erregbarkeit des cm1 fazilitieren und inhibitieren. Kortikale Reorganisation wird bei der Erholung motorischer Funktionen nach Schädigung der primären motorischen Bahnen beobachtet [9]. Daher ist es Gegenstand intensiver Forschung, wie die prinzipielle Fähigkeit zur kortikalen Reorganisation mittels verschiedener Verfahren der Neuromodulation unterstützt werden kann [10,11]. Wissenschaftliche Zielsetzung Im Zuge der vorliegenden Studie sollen hirnzustandsabhängige Stimulationspulse mittels brain-statedependent TMS (BSD-TMS) angewendet werden. Aus eigenen Vorarbeiten wissen wir bereits, dass die Erregbarkeit des cm1 durch BSD-TMS andauernd erhöht werden kann [12]. Nun soll bei gesunden Probanden geprüft werden, ob mittels BSD-TMS auch alternative kortikospinale Verbindungen ausgehend von PMC sowie im1 gestärkt werden können. Literaturverzeichnis [1] Siebner HR, Ziemann U. Das TMS-Buch Handbuch der transkraniellen Magnetstimulation. Heidelberg: Springer Medizin; [2] Baykushev S, Struppler A, Gozmanov G, Mavrov R. Motor threshold as indicator of premotor and motor cortex excitability. Electromyogr Clin Neurophysiol 2008;48: [3] Teitti S, Määttä S, Säisänen L, Könönen M, Vanninen R, Hannula H, et al. Non-primary motor areas in the human frontal lobe are connected directly to hand muscles. NeuroImage 2008;40: doi: /j.neuroimage [4] Müller K, Kass-Iliyya F, Reitz M. Ontogeny of ipsilateral corticospinal projections: A developmental study with transcranial magnetic stimulation. Ann Neurol 1997;42: doi: /ana [5] Montgomery LR, Herbert WJ, Buford JA. Recruitment of ipsilateral and contralateral upper limb muscles following stimulation of the cortical motor areas in the monkey. Exp Brain Res Exp Hirnforsch Exp Cerebrale doi: /s [6] Bäumer T, Schippling S, Kroeger J, Zittel S, Koch G, Thomalla G, et al. Inhibitory and facilitatory connectivity from ventral premotor to primary motor cortex in healthy humans at rest--a bifocal TMS study. Clin Neurophysiol Off J Int Fed Clin Neurophysiol 2009;120: doi: /j.clinph [7] Groppa S, Schlaak BH, Münchau A, Werner-Petroll N, Dünnweber J, Bäumer T, et al. The human dorsal premotor cortex facilitates the excitability of ipsilateral primary motor cortex via a short latency cortico-cortical route. Hum Brain Mapp 2012;33: doi: /hbm [8] Ibey RJ, Bolton DAE, Buick AR, Staines WR, Carson RG. Interhemispheric inhibition of corticospinal projections to forearm muscles. Clin Neurophysiol doi: /j.clinph [9] Rehme AK, Eickhoff SB, Wang LE, Fink GR, Grefkes C. Dynamic causal modeling of cortical activity from the acute to the chronic stage after stroke. NeuroImage 2011;55: doi: /j.neuroimage [10] Bradnam LV, Stinear CM, Byblow WD. Ipsilateral Motor Pathways after Stroke: Implications for Non-Invasive Brain Stimulation. Front Hum Neurosci 2013;7. doi: /fnhum [11] Fridman EA, Hanakawa T, Chung M, Hummel F, Leiguarda RC, Cohen LG. Reorganization of the human ipsilesional premotor cortex after stroke. Brain J Neurol 2004;127: doi: /brain/awh082. [12] Kraus D, Naros G, Bauer R, Leão MT, Ziemann U, Gharabaghi A. Brain-robot interface driven plasticity: Distributed modulation of corticospinal excitability. NeuroImage doi: /j.neuroimage

122 93 Die Rolle von Monozyten und Epithelzellen während der Laktation im Kontext der HCMV-Reaktivierung Thorsten Kussmann, Professor Dr. med. Dr. rer. nat. Klaus Hamprecht, Dr. med. Rangmar Goelz Thema Das humane Cytomegalovirus (HCMV) ist ein Vertreter der Familie der Herpesviren und geht nach Ablauf der Primärinfektion in einen Latenzzustand über. Reaktivierungen können erfolgen bei transient exogener oder endogener Immunsuppression. Während der Stillperiode wird HCMV durch noch unbekannte Mechanismen von >95% der gesunden, immunkompetenten Müttern reaktiviert und kann über Muttermilch auf deren Kinder übertragen werden. Die Rolle von Milchzellen bei der vertikalen postnatalen HCMV- Transmission ist noch weitgehend unklar. Die Zellfraktion der Muttermilch ist durch Abpumpen nicht-invasiv zu gewinnen und stellt wie auch die zellfreie Molkefraktion ein einzigartiges Kompartiment zum Studium der lokalen HCMV Reaktivierung bei immunkompetenten Individuen dar. Wissenschaftliche Zielsetzung Vorrangiges Ziel der Studie ist die Bestätigung des Nachweises der HCMV-Infektion von CD14-positiven Monozyten/Makrophagen der Milch im Verlauf der Laktation bei gesunden, seropositiven Müttern. 1a) Isolierung der Milchzellen durch Zentrifugation und Positivselektion mittels Immunmagnetbeadseparation. Weitere Charakterisierung durch Cytospinpräparation mit immunhistochemischem HCMV-Antigennachweis sowie durchflusszytometrischem Nachweis von CD45RO+CD14+-Zellen. 1b) Nachweis der HCMV-Infektion von CD45RO+CD14+-Monozyten/Makrophagen im Verlauf der Laktation mittels Real-Time PCR und gegebenfalls Virusisolierung. 2a) Isolierung und immunhistochemische sowie durchflusszytometrische Charakterisierung von CK18+ duktalen Epithelzellen sowie CK14+ myoepithelialen Zellen der Milch. Isolierung der Zellen durch Zentrifugation und Positivselektion mittels Immunmagnetbeadseparation. Weitere Charakterisierung durch Cytospinpräparation mit immunhistochemischem HCMV-Antigennachweis sowie durchflusszytometrischem Nachweis von CK18+ oder CK14+ Zellen. 2b) Nachweis der HCMV-Infektion von CK18+ duktalen Epithelzellen sowie CK14+ myoepithelialen Zellen im Verlauf der Laktation mittels Real-Time PCR. Studienleitung: Professor Dr. med. Dr. rer. nat. Klaus Hamprecht Oberarzt am Institut für Medizinische Virologie Kooperationspartner: Dr. med. Rangmar Goelz Dr. med. Gabriele Kussmann Stellv. Ärztlicher Direktor der Abteilung Neonatologie Fachärztin für Frauenheilkunde und Leitender Oberarzt Geburtshilfe 122

123 94 Quantifizierung von Metaboliten des Gehirns mit Hilfe von spektroskopischer Bildgebung unter Verwendung der Semi-LASER Sequenz Simon Männlin 1, Rita Schaefer 1, Rupert Kolb 1, Benjamin Bender 1, Uwe Klose 1 1 Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie, Universitätsklinik Tübingen Einleitung Die Charakterisierung von Tumorgewebe im Hirn mittels MR Spektroskopie beruht auf verändertem Metabolismus in Tumoren und der damit verbundenen Anreicherung bestimmter Metaboliten 1. Diese methodisch orientierte medizinische Doktorarbeit hat die Verbesserung der Quantifizierung der tumorassoziierten Metaboliten 2-Hydroxyglutarat und Laktat mittels MR Spektroskopie in Hirntumoren zum Ziel. 2-Hydroxyglutarat stellt einen spezifischen Biomarker für Gliome dar, da es in Tumoren aufgrund einer Mutation des IDH1 Gens angereichert wird. 2 Für Messungen mit der Routinedoppelechosequenz PRESS besteht bereits die Möglichkeit einer Quantifizierung von 2-HG mit Hilfe des in der Literatur häufig verwendeten Auswertungsprogramms LCModel. 3 Deutliche Verbesserungen in der homogenen Erfassung eines ausgewählten Zielvolumens und damit in der Quantifizierung von 2-HG in Tumorvoxeln bietet die Semi-LASER-CSI- Sequenz 4 (s. Fig.1). Für Messergebnisse mit dieser Sequenz ist die Auswertemöglichkeit mit dem Programm LCModel bisher nicht etabliert, weil dazu die Berechnung eines Basisdatensatzes spezifisch für die semi-laser Sequenz notwendig ist. Diese Berechnungen sollen in dieser Arbeit für das Standardprotokoll, wie es bereits bisher in den Routineuntersuchungen eingesetzt wird, als auch für veränderte Protokolle (z.b. veränderte Echozeiten), bei denen sich möglicherweise eine verbesserte Quantifizierung erreichen lässt, durchgeführt werden. Laktat ist ebenfalls ein Biomarker für Tumorgewebe im Hirn, da es durch erhöhten anaeroben Stoffwechsel in Tumoren vermehrt entsteht. 5 Schwierigkeit bei der Quantifizierung von Laktat in Tumorspektren ist die Tatsache, dass das Laktatsignal häufig von starken Lipidsignalen überlappt wird. Lipide werden durch Degenerationsprozesse 6 in Tumoren angereichert. 7,8 Durch Veränderung der Standardeinstellungen der Auswertung von Spektren mit LCModel, soll eine verbesserte Trennung des Laktatsignals von den Lipidsignalen in Spektren von Hirntumoren erreicht werden Methoden Die Verbesserung der Quantifizierung der beiden Metaboliten Laktat und 2- Hydroxyglutarat soll durch eine Anpassung und Modifizierung der Standardauswertung des Programms LCModel erfolgen. Zur Verbesserung der 2-HG-Quantifizierung mit Hilfe der semi-laser Sequenz müssen die spezifischen Zeitparameter der Sequenz ermittelt und für die Simulation der Spektren mittels des Spektrensimulationsprogramms Vespa von dreißig möglichen Metabolien verwendet werden. Mit Hilfe des neu ermittelten Basis- Datensatzes sollen Auswertungen von Datensätzen, die mit der semi-laser-csi- Sequenz und dem Standardprotokoll an gesunden Versuchspersonen und an Patienten aufgenommen wurden, durchgeführt werden. Dabei soll insbesondere die räumliche Stabilität der Quantifizierungen untersucht werden und die Sicherheit bestimmt werden, mit der die Signale von NAA und 2-HG (und Glutamat und Glutamin) separat ermittelt magma, Vol 28, Suppl 1, S299, A.Berrington et all., 2015 Fig.1: Links LCModel Auswertung eines Spektrums gemessen mit der PRESS- Sequenz. Rechts Auswertung eines Spektrums gemessen mittels semi-laser-sequenz. Fig.2: Auswertung eines Tumorspektrums mit LCModel. A: Standard B: modifiziert Gemessenes Spektrum blau, LCModel Anpassung rot, Basislinie grün, Anpassung an Laktat und die Lipide rosa werden können. Anschließend sollen weitere Basisdatensätze für verschiedene Echozeiten wie oben beschrieben erstellt und angewendet werden. So soll ein Auswertungsprotokoll für eine optimale Quantifizierung von 2-HG erstellt werden. In einem, zur Methodenetablierung durchgeführten, Vorprojekt zur Laktatquantifizierung wurden 13 Spektren von 43 neurologischen Tumorpatienten retrospektiv ausgewertet. Die Spektren wurden zuerst mit zwei Standardeinstellungen von LCModel und als drittes mit einer modifizierten Auswertmethode ausgewertet (s. Fig.2) Hier werden alle im Standard simulierten Lipide und Makromoleküle durch ein einziges simuliertes Lipid ersetzt, um eine verbesserte Anpassung des Laktatsignals durch LCModel zu erreichen. Als Kriterium für die Qualität der Anpassung durch LCModel an das gemessene Spektrum wird die spektrale Anpassung (Cramér-Rao-Wert) an die Signale von Laktat, totalem Cholin und der Lipide betrachtet. Ergebnisse und Diskussion Fig.2 zeigt die Auswertung eines Tumorspektrums mit den Standardeinstellungen von LCModel (A) und mit der oben beschriebenen modifizierten Auswertung (B), im Rahmen des Vorprojektes zur Laktatquantifizierung. Es ist eine deutlich verbesserte Anpassung an das Laktat- und Lipidsignal durch LCModel erkennbar. Die Anwendung der modifizierten Auswertungsmethode führte insgesamt im Durchschnitt zu einer Verbesserung des Cramér-Rao-Wertes von Laktat von 11% auf 8%, während sich der als Referenz untersuchte Cramér-Rao Wert von Cholin nicht änderte. Ausblick 123