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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Genese und den Folgen einer erhöhten Konzentration von oxidativen Sauerstoffradikalen in einem Tiermodell für motoneuronale Erkrankungen, der Wobbler-Maus. Dabei wurden Versuchsreihen zur Konzentration von Sauerstoffradikalen in dissoziierter motoneuronaler Kultur durchgeführt. Weiterhin wurden Expressionsanalysen zu Detoxifikationsmechanismen von Sauerstoffradikalen und DNA-Doppelstrangbruchmarkern durchgeführt. Insgesamt zeigt diese Arbeit mehrere Veränderungen in der Wobbler-Maus im Vergleich zum Wildtyp, die alle eng mit dem ROS-Metabolismus zusammenhängen und einen progressiven, frühzeitigen Zelltod bewirken können. Hypothetisch bieten die betrachteten Veränderungen therapeutische Angriffspunkte, die in einer zukünftigen multimodalen Therapie eine neuroprotektive Wirkung entfalten könnten.

Mitochondriale Veränderungen in Neuronen stellen einen der frühesten Marker der Alzheimer Erkrankung dar und werden verdächtigt, ursächlich mit Zelltod und dem Untergang von Synapsen in Zusammenhang zu stehen. Genaue Mechanismen der selektiven Vulnerabilität von verschiedenen Neuronen- und Mitochondrienpopulation sind allerdings bislang noch schlecht verstanden. Mein Ziel war es, in einem Model mit erhaltener Neurokonnektivität auf der Basis von primären hippocampalen Neuronen die Auswirkungen einer Überexpression der Proteine Beta-Sekretase-1, Amyloid-Precursor-Protein (APP) und der schwedischen Mutation des APP (APPswe) auf die mitochondriale Funktion im Kontext der Alzheimer Erkrankung zu erforschen. Dabei konnte ich zeigen, dass die mitochondriale Kapazität der Neurone durch zweifache Aβ-Level nur geringfügig beeinträchtigt wird. Die Überexpression von APPswe und geringer auch APP führten jedoch zu einer verminderten mitochondrialen Funktion. Dies kann auf eine Aβ- vermittelte mitochondriale Toxizität in der Alzheimer Erkrankung hindeuten. Im zweiten Teil meiner Arbeit ergänzte ich die hochsensitive Nicotinamidadenindinukleotid Fluoreszenz-Lifetime-Imaging (NADH FLIM) Messung durch pH Mikroskopie, sowie durch die Modulation der Atmungskette durch Gabe von Antimycin A, einem Atmungsketteninhibitor. Insgesamt konnte ich so das pH korrigierte metabolische Delta berechnen, mithilfe dessen sich die mitochondriale Atmung subzellulär darstellen lässt. In Bezug auf mein Alzheimer-Modell fand ich eine deutliche Beeinträchtigung der mitochondrialen Atmung der Neurone unter APPswe -Überexpression, wobei sich die Dendriten als besonders schwer betroffen darstellten. Dies unterstreicht die Sensitivität und Stärke von NADH pH Imaging in Verbindung mit dem metabolischen Delta bei der Aufdeckung des subzellulären Energiemetabolismus. Zusammenfassend stellen meine Ergebnisse eine umfangreiche metabolische Charakterisierung eines neuronalen Alzheimer-Modells dar. Meine Weiterentwicklung von NADH FLIM ist ein nützliches Werkzeug, um mitochondriale Funktion subzellulär darzustellen und Mechanismen der selektiven Vulnerabilität in neurodegenerativen Erkrankungen weiter zu erforschen.

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Comicroman „Maus“ von Art Spiegelman und seiner deutschen Übersetzung. In dieser Arbeit wurde die Frage beantwortet, ob und inwiefern sich die Darstellung der Postmemory – das heißt der Auswirkungen des Holocaust auf die Kinder der Überlebenden – in der deutschen Version verändert hat. Untersucht wurden folgende Kategorien, in denen Postmemory in Maus zum Ausdruck kommt: „Charakter des Vaters“, „Ausgeprägte Sparsamkeit des Vaters“, „Kritik des Vaters am Sohn“, „Schuldgefühle des Sohnes“, „Vater-Sohn-Beziehung“ und „Streitgespräche zwischen Vater und Sohn“. Für die Beantwortung der Frage wurden folgende multimodalen Elemente – linguistische, bildliche und typografische – in die Analyse miteinbezogen. Die komparative Übersetzungsanalyse zeigte, dass die bildlichen Elemente im Zieltext nicht verändert wurden und der prominente linguistische Aspekt der Sprachvarietät in der deutschen Version übernommen wurde. Die bedeutendsten Änderungen zeigten sich auf der typografischen Ebene. Die Hypothese, dass es durch die zieltextkulturelle Konvention der verminderten Verwendung der Typografie in deutschen Comics zu Veränderungen in der Übersetzung kommt, wurde bestätigt. Diese verminderte Verwendung der Typografie führte zu einer Veränderung der in der deutschen Übersetzuung ausgedrückten Intonation und Gefühlsintensität. Die Analyse offenbarte somit, dass es in der deutschen Übersetzung durch die veränderte typografische Gestaltung des Textes zu einer verminderten Dramatik und Emotionalität in allen Kategorien kam, was zu einer Transformation der Repräsentation der Charaktere sowie der Vater-Sohn-Beziehung und somit der Postmemory führte. Durch dieses Ergebnis wird die Stellungnahme unterstützt, dass Postmemory-Texte eine besondere Vorgehensweise im Übersetzungsprozess verlangen und die Loyalität gegenüber dem Autor und dem Ausgangstext über den Konventionen der Zieltextes stehen sollte. This master's thesis focuses on the graphic novel “Maus” by Art Spiegelman and its German translation. This thesis answered the question of whether and to what extent the depiction of post-memory – i.e. the effects of the Holocaust on the children of its survivors – has changed in the German version. The following categories were determined, in which postmemory is expressed in Maus: “the father's character”, “the father's pronounced frugality”, “the father's criticism of son”, “the son's feelings of guilt”, “the father-son relationship” and “quarrels between father and son”. To answer the question, the multimodal elements - linguistic, pictorial and typographical - were included in the analysis, since post-memory is expressed in all these elements. The comparative translation analysis showed that the pictoral elements in the target text were not changed and the prominent linguistic aspect of the language variety was adopted in the German version. The most significant changes were noticed at the typographical level. The hypothesis that the convention of the target text culture regarding the reduced use of typography in German comics leads to changes in the translation, was confirmed. This reduced use of typography led to a change in the intonation as well as in the portrayal of the intensity of feelings in the German translation. The analysis thus revealed that the changed typographical design of the text in the German translation resulted in a reduced expression of drama and emotionality in all categories, which led to a transformation in the representation of the characters as well as the father-son relationship and post-memory. This result supports the position that post-memory texts require a special approach in the translation process and that loyalty to the author and to the source text should take precedence over the conventions of the target text. This master's thesis focuses on the graphic novel “Maus” by Art Spiegelman and its German translation. This thesis answered the question of whether and to what extent the depiction of post-memory – i.e. the effects of the Holocaust on the children of its survivors – has changed in the German version. The following categories were determined, in which postmemory is expressed in Maus: “the father's character”, “the father's pronounced frugality”, “the father's criticism of son”, “the son's feelings of guilt”, “the father-son relationship” and “quarrels between father and son”. To answer the question, the multimodal elements - linguistic, pictorial and typographical - were included in the analysis, since post-memory is expressed in all these elements. The comparative translation analysis showed that the pictoral elements in the target text were not changed and the prominent linguistic aspect of the language variety was adopted in the German version. The most significant changes were noticed at the typographical level. The hypothesis that the convention of the target text culture regarding the reduced use of typography in German comics leads to changes in the translation, was confirmed. This reduced use of typography led to a change in the intonation as well as in the portrayal of the intensity of feelings in the German translation. The analysis thus revealed that the changed typographical design of the text in the German translation resulted in a reduced expression of drama and emotionality in all categories, which led to a transformation in the representation of the characters as well as the father-son relationship and post-memory. This result supports the position that post-memory texts require a special approach in the translation process and that loyalty to the author and to the source text should take precedence over the conventions of the target text. Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft Abweichender Titel laut Übersetzung des Verfassers/der Verfasserin Masterarbeit Universität Graz 2023

Die Wobbler-Maus stellt ein etabliertes Tiermodell zur Erforschung der amyotrophen Lateralsklerose (ALS) dar, einer neurodegenerativen Erkrankung des ersten und zweiten Motoneurons. Auf der Basis von neuen Hinweisen auf erhöhte Level reaktiver Sauerstoffspezies (reactive oxygen species, ROS) konzentriert sich die vorliegende Arbeit auf die möglichen Auswirkungen von ROS auf das mitochondriale System in den Motoneuronen. Dabei konnte ein verändertes Mitochondrien-Netzwerk offeriert werden, welches möglicherweise in Zusammenhang mit diesen erhöhten ROS-Leveln steht. Die Studienergebnisse legen eine Kaskade aus erhöhtem ROS-Level, daraus resultierender Oxidation von CaMKII in seine aktivierte Form und vermehrter Phosphorylierung von Drp1 nahe. Dies geht letztlich mit einer erhöhten Fissionsaktivität einher, was die Aufspaltung des Mitochondrien-Netzwerks begünstigen könnte und multiple negative Folgen hat.

MDSCs are suppressive immune cells with a high relevance in various pathologies including cancer, autoimmunity, and chronic infections. Surface marker expression of MDSCs resembles monocytes and neutrophils which have immunostimulatory functions instead of suppressing T cells. Therefore, finding specific surface markers for MDSCs is important for MDSC research and therapeutic MDSC manipulation. In this study, we analyzed if the integrin VLA-1 has the potential as a novel MDSC marker. VLA-1 was expressed by M-MDSCs but not by G-MDSCs as well as by Teff cells. VLA-1 deficiency did not impact iNOS expression, the distribution of M-MDSC and G-MDSC subsets, and the suppressive capacity of MDSCs towards naïve and Teff cells in vitro. In mice, VLA-1 had no effect on the homing capability of MDSCs to the spleen, which is a major reservoir for MDSCs. Since the splenic red pulp contains collagen IV and VLA-1 binds collagen IV with a high affinity, we found MDSCs and Teff cells in this area as expected. We showed that T cell suppression in the spleen, indicated by reduced T cell recovery and proliferation as well as increased apoptosis and cell death, partially depended on VLA-1 expression by the MDSCs. In a mouse model of multiple sclerosis, MDSC injection prior to disease onset led to a decrease of the disease score, and this effect was significantly reduced when MDSCs were VLA-1 deficient. The expression of Sema7A by Teff cells, a ligand for VLA-1 which is implicated in negative T cell regulation, resulted in a slightly stronger Teff cell suppression by MDSCs compared to Sema7A deficient T cells. Live cell imaging and intravital 2-photon microscopy showed that the interaction time of MDSCs and Teff cells was shorter when MDSCs lacked VLA 1 expression, however VLA-1 expression had no impact on MDSC mobility. Therefore, the VLA-1-dependent interaction of MDSC and Teff cells on collagen IV in the splenic red pulp is implicated MDSC-mediated Teff cell suppression., MDSCs sind suppressive Immunzellen mit hoher Relevanz bei verschiedenen Krankheiten, einschließlich Krebs, Autoimmunerkrankungen und chronischen Infektionen. Die Expression der Oberflächenmarker von MDSCs ähnelt Monozyten und Neutrophilen, welche im Gegensatz zu MDSCs immunstimulatorische Funktionen haben. Daher es wichtig für die Forschung und die therapeutische Manipulation von MDSCs, spezifische Oberflächenmarker für MDSCs zu identifizieren. In dieser Studie haben wir analysiert, ob das Integrin VLA-1 das ein möglicher neuer MDSC-Marker ist. Effektor-T-Zellen und M-MDSCs, aber nicht G-MDSCs exprimierten VLA-1. VLA-1-Defizienz hatte keinen Einfluss auf die iNOS-Expression, die Verteilung der M-MDSC- und G-MDSC-Subpopulationen und die suppressive Kapazität von MDSCs gegenüber naiven und Effektor-T-Zellen in vitro. In Mäusen hatte VLA-1 keinen Einfluss auf die Fähigkeit zur zielgerichteten Migration von MDSCs zur Milz, welche ein wichtiges Reservoir für MDSCs ist. Da die rote Pulpa der Milz Kollagen IV enthält und VLA-1 Kollagen IV mit hoher Affinität bindet, fanden wir wie erwartet MDSCs und Effektor-T-Zellen in diesem Bereich. Wir konnten zeigen, dass die T Zell-Suppression in der Milz, indiziert durch verringerte T-Zell-Wiederfindung und Proliferation sowie erhöhte Apoptose und Zelltod, teilweise von der VLA 1-Expression von MDSCs abhing. In einem Mausmodell für Multiple Sklerose führte die MDSC-Injektion vor Induktion der Krankheit zu einer Verringerung des Krankheits-Scores, und dieser Effekt war signifikant verringert, wenn MDSCs VLA-1-defizient waren. Die Expression von Sema7A durch Effektor-T-Zellen, ein Ligand für VLA-1, der mit negativer T Zell-Regulierung assoziiert ist, führte zu einer etwas stärkeren Effektor-T-Zell-Suppression durch MDSCs im Vergleich zu Sema7A-defizienten T-Zellen. Live-Cell-Imaging und intravitale 2-Photonen-Mikroskopie zeigten eine kürzere Interaktionszeit von MDSCs und Effektor-T-Zellen bei VLA-1 defizienten MDSCs, jedoch hatte die VLA-1-Expression keinen Einfluss auf die MDSC-Mobilität. Die Verwendung von VLA-1 bei der Identifizierungsstrategie von in vitro generierten MDSCs führte zu einer reineren Trennung von iNOS+ und Arg1+ Zellen von Zellen ohne Expression von Suppressormarkern. In Brusttumor-tragenden Mäusen und BCG-infizierten Mäusen, welche etablierte Modelle für die MDSC-Generierung in vivo sind, wurde VLA-1 nicht von endogenen MDSCs hochreguliert, daher ist VLA-1 möglicherweise kein geeigneter MDSC Marker in vivo. In BCG-infizierten Mäusen fanden wir CD16.2 (FcγRIV), welcher möglicherweise an der MDSC-vermittelten Immunsuppression beteiligt ist, in M-MDSCs und G-MDSCs hochreguliert, daher könnte CD16.2 ein neuer potenzieller MDSC-Marker in vivo sein. Die Analyse veröffentlichter RNA-Sequenzierungs- und Proteomikdaten von MDSCs ergab Markerkandidaten, die von MDSCs hochreguliert wurden, einschließlich VCAN und FCN1.

Übergewicht und seine Folgen gelten als eine der größten Belastungen des Gesundheitssystems. Adipositas ist dabei gekennzeichnet als Zustand einer chronischen Entzündung. Adipozyten setzten Zytokine, Komplementfaktoren und Hormone frei und beeinflussen damit auch die Regeneration nach Muskeltrauma. Ziel dieser Arbeit war es, Faktoren zu identifizieren, welche den Übergang der Degenerations- und Inflammationsphase zur Regenerations- und Reparaturphase nach Induktion eines stumpfen Muskeltraumas in Diät-induzierten adipösen C57Bl/6J Mäusen verzögern. Morphologisch zeigte sich in der HE-Färbung eine Einlagerung von Fettgewebe in die Muskulatur und während der Regeneration eine vermehrte Ablagerung von extrazellulärer Matrix unter Adipositas. Es zeigte sich eine Dysregulation des Komplementsystems, insbesondere des Komplementrezeptors C3ar1 mit einer abgeschwächten und verzögerten Reaktion nach Trauma bei adipösen Tieren. Zudem ergab die Analyse der Genexpression im Gewebe nach Trauma mittels qPCR eine Veränderung im Zytokinprofil bei den pro-inflammatorischen Zytokinen Il-6 und Ccl8. Beide zeigten unter Adipositas einen verspäteten Anstieg und im Verlauf eine verlängerte Aktivität, sodass es zu einer längeren Inflammation, einer verzögerten Stimulation von Satellitenzellen zum Eintritt in den Zellzyklus und einer beeinträchtigten Differenzierung der Muskelzellen kam. Ebenso ergab eine IHC-Färbung eine geringere Expression des anabolen Hormons Leptin während der Regenerationsphase bei den adipösen Tieren und ein vermindertes Muskelwachstum. Inwiefern hier eine Leptinresistenz eine Rolle spielt, bleibt offen für weiter Untersuchungen.

Aging is known to be a risk factor for structural abnormalities and functional decline in the nervous system. Characterizing age-related changes is important to identify putative pathways to overcome deleterious effects and improve life quality for the elderly. In this study, the peripheral nervous system of 24-month-old aged C57BL/6 mice has been investigated and compared to 12-month-old adult mice. Aged mice showed pathological alterations in their peripheral nerves similar to nerve biopsies from elderly human individuals, with nerve fibers showing demyelination and axonal damage. Such changes were lacking in nerves of adult 12-month-old mice and adult, non-aged humans. Moreover, neuromuscular junctions of 24-month-old mice showed increased denervation compared to adult mice. These alterations were accompanied by elevated numbers of macrophages in the peripheral nerves of aged mice. The neuroinflammatory conditions were associated with impaired myelin integrity and with a decline of nerve conduction properties and muscle strength in aged mice. To determine the pathological impact of macrophages in the aging mice, macrophage depletion was performed in mice by oral administration of CSF-1R specific kinase (c-FMS) inhibitor PLX5622 (300 mg/kg body weight), which reduced the number of macrophages in the peripheral nerves by 70%. The treated mice showed attenuated demyelination, less muscle denervation and preserved muscle strength. This indicates that macrophage-driven inflammation in the peripheral nerves is partially responsible for the age-related neuropathy in mice. Based on previous observations that systemic inflammation can accelerate disease progression in mouse models of neurodegenerative diseases, it was hypothesized that systemic inflammation can exacerbate the peripheral neuropathy found in aged mice. To investigate this hypothesis, aged C57BL/6 mice were intraperitoneally injected with a single dose of lipopolysaccharide (LPS; 500 μg/kg body weight) to induce systemic inflammation by mimicking bacterial infection, mostly via activation of Toll-like receptors (TLRs). Altered endoneurial macrophage activation, highlighted by Trem2 downregulation, was found in LPS injected aged mice one month after injection. This was accompanied by a so far rarely observed form of axonal perturbation, i.e., the occurrence of “dark axons” characterized by a damaged cytoskeleton and an increased overall electron density of the axoplasm. At the same time, however, LPS injection reduced demyelination and muscle denervation in aged mice. Interestingly, TREM2 deficiency in aged mice led to similar changes to LPS injection. This suggests that LPS injection likely mitigates aging-related demyelination and muscle denervation via Trem2 downregulation. Taken together, this study reveals the role of macrophage-driven inflammation as a pathogenic mediator in age-related peripheral neuropathy, and that targeting macrophages might be an option to mitigate peripheral neuropathies in aging individuals. Furthermore, this study shows that systemic inflammation may be an ambivalent modifier of age-related nerve damage, leading to a distinct type of axonal perturbation, but in addition to functionally counteracting, dampened demyelination and muscle denervation. Translationally, it is plausible to assume that tipping the balance of macrophage polarization to one direction or the other may determine the functional outcome in the aging peripheral nervous system of the elderly., Es ist bekannt, dass das Altern ein Risikofaktor für strukturelle Veränderungen und Funktionsstörungen des Nervensystems ist. Die Charakterisierung altersbedingter Veränderungen ist wichtig, um mögliche Wege zu identifizieren, um schädliche Auswirkungen zu überwinden und die Lebensqualität älterer Menschen zu verbessern. In dieser Studie wurde das periphere Nervensystem von 24 Monate alten gealterten C57BL/6-Mäusen untersucht und mit 12 Monate alten adulten Mäusen verglichen. Gealterte Mäuse zeigten ähnliche pathologische Veränderungen in ihren peripheren Nerven wie Nervenbiopsien älterer Menschen, wobei die Nervenfasern eine Demyelinisierung und axonale Schädigung zeigten. Bei den Nerven von adulten 12 Monate alten Mäusen und nicht gealterten Menschen fehlten solche Veränderungen. Darüber hinaus wiesen die neuromuskulären Endplatten von 24 Monate alten Mäusen im Vergleich zu adulten Mäusen eine erhöhte Denervation auf. Diese Veränderungen wurden von einer erhöhten Anzahl von Makrophagen in den peripheren Nerven gealterter Mäuse begleitet. Die neuroinflammatorischen Bedingungen waren mit einer Beeinträchtigung der Myelinintegrität, einer Abnahme der Nervenleitungseigenschaften und der Muskelkraft bei gealterten Mäusen verbunden. Um den pathologischen Einfluss von Makrophagen bei alternden Mäusen zu bestimmen, wurde die Makrophagen-Depletion bei Mäusen durch orale Verabreichung des CSF-1R-spezifischen Kinase-Inhibitors (c-FMS) PLX5622 (300 mg/kg Körpergewicht) durchgeführt, welche die Anzahl der Makrophagen in den peripheren Nerven um 70% reduzierte. Die behandelten Mäuse zeigten eine verminderte Demyelinisierung, eine reduzierte Muskeldenervation und einen Erhalt der Muskelkraft. Dies deutet darauf hin, dass die durch Makrophagen verursachte Entzündung in den peripheren Nerven teilweise für die altersbedingte Neuropathie bei Mäusen verantwortlich ist. Auf der Grundlage früherer Beobachtungen, dass systemische Entzündungen das Fortschreiten der Krankheit in Mausmodellen neurodegenerativer Erkrankungen beschleunigen können, wurde die Hypothese aufgestellt, dass systemische Entzündungen die periphere Neuropathie in gealterten Mäusen verschlimmern können. Um diese Hypothese zu untersuchen, wurde gealterten C57BL/6-Mäusen eine Einzeldosis Lipopolysaccharid (LPS; 500 μg/kg Körpergewicht) intraperitonal injiziert, um eine systemische Entzündung durch Nachahmung einer bakteriellen Infektion, meist über die Aktivierung von Toll-like-Rezeptoren (TLRs), zu induzieren. Eine veränderte endoneuriale Makrophagenaktivierung, die durch eine reduzierte Trem2-Expression hervorgehoben wird, konnte bei LPS-injizierten gealterten Mäusen einen Monat nach der Injektion gefunden werden. Dies ging einher mit einer bisher selten beobachteten Form der axonalen Perturbation, d.h. dem Auftreten von "dunklen Axonen", die sich durch ein geschädigtes Zytoskelett und eine erhöhte Gesamtelektronendichte des Axoplasmas auszeichnen. Gleichzeitig verringerte die LPS-Injektion jedoch die Demyelinisierung und Muskeldenervation bei gealterten Mäusen. Interessanterweise führte die TREM2 Defizienz bei gealterten Mäusen zu vergleichbaren Veränderungen wie die LPS-Injektion. Dies deutet darauf hin, dass die LPS-Injektion die alterungsbedingte Demyelinisierung und Muskeldenervierung über die Trem2 Herunterregulation abschwächt. Zusammenfassend zeigt diese Studie die Rolle der Makrophagen-getriebenen Entzündung als pathogener Mediator bei der altersbedingten peripheren Neuropathie. Zusätzlich deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die gezielte Behandlung von Makrophagen eine Option zur Linderung peripherer Neuropathien bei alternden Menschen sein könnte. Darüber hinaus zeigt diese Studie, dass die systemische Entzündung ein ambivalenter Modifikator der altersbedingten Nervenschädigung sein kann, der zu einer bestimmten Art von axonaler Perturbation führt, aber zusätzlich zu einer funktionell entgegenwirkenden, weniger schweren Demyelinisierung und Muskeldenervation. Translatorisch ist es plausibel anzunehmen, dass eine Veränderung des Gleichgewichts der Makrophagenpolarisation in die eine oder andere Richtung das funktionelle Ergebnis im alternden peripheren Nervensystem der älteren Menschen bestimmen kann.

Cronica y comentario en torno a una fotografía de Art Spiegelman en su visita a Buenos Aires en 2015.&nbsp

Die Amyotrophe Lateralsklerose, kurz ALS, ist eine neurodegenerative Erkrankung, für die es aktuell noch keine kausale Therapie gibt. Mit einer Inzidenz von 1-3 neu Erkrankten pro 100.000 pro Jahr gehört sie zu den seltenen neurologischen Erkrankungen. Bisher fokussierte sich die Forschung auf die Motoneurondegeneration, bedingt durch die vorrangig motorischen Symptome. Ein etabliertes Tiermodell für die häufigste Form der ALS, die sporadisch ALS (sALS), ist die Wobbler-Maus. Mit Hilfe der Wobbler-Maus wurde in dieser Forschungsarbeit erstmals eine systematische Untersuchung der sensiblen Neurone durchgeführt, um so einen neuen Aspekt in der Pathogenese der ALS zu beleuchten. Es zeigten sich signifikante Veränderungen in der Synthese und Verteilung von Neurofilamenten sowie die gestörte Integration der Neurofilamente im Zytoskelett. Der unterschiedliche Ablauf der Degeneration in beiden Anteilen des Nervensystems könnte in Zukunft der Schlüssel zu einer neuen Therapie sein.

Es wurden zwei verschiedene kortikothalamische Projektionen von Schicht 6 zu POm hinsichtlich deren Rolle bei der Verarbeitung von "whisker"-Informationen untersucht (L6-Drd1 und L6-Ntsr1). Im ersten Teil (Paper 1) wurden die L6-Drd1 Zellen im an��sthesierten Tier aktiviert. Die Ergebnisse zeigen, dass die L6-Drd1 Zellen keine Verbindungen zu den anderen kortikalen Schichten besitzen. Im Gegensatz dazu, kam es in POm zu einer Zunahme der Aktivit��t und sensorischen Adaptation. Im zweiten Teil (Paper 2) wurden die L6-Drd1 und L6-Ntsr1 Zellen inaktiviert und deren Einfluss auf die POm Aktivit��t bei unerwarteten Vibrissen-Stimulationen im wachen Tier untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die L6-Drd1-POm Verbindung besonders unter dieser Verhaltensanforderung aktiv ist, w��hrend die L6-Ntsr1-POm Verbindung hier nicht involviert zu sein scheint. Die L6-Drd1 Zellen unterscheiden sich daher nicht nur anatomisch, sondern auch funktionell von den L6-Ntsr1 Zellen.

The urgency to investigate trauma in a controlled and reproducible environment rises since multiple trauma still account for the most deaths for people under the age of 45. The most common multiple trauma include head as well as blunt thorax trauma along with fractures. However, these trauma remain difficult to treat, partially because the molecular mechanisms that trigger the immediate immune response are not fully elucidated. To illuminate these mechanisms, investigators have used animal models, primarily mice as research subjects. This mini review aims to 1) emphasize the importance of the development of clinically relevant murine trauma research, 2) highlight and discuss the existing conflict between simulating clinically relevant situations and elucidating molecular mechanisms, 3) describe the advantages and disadvantages of established mouse trauma models developed to simulate clinically relevant situations, 4) summarize and list established mouse models in the field of trauma research developed to simulate clinically relevant situations., publishedVersion

In dieser Promotionsarbeit wurde untersucht, ob regionsspezifische Unterschiede in der Expression von microRNAs im Tiermodell der Wobbler-Maus existieren. Daf��r wurden Gewebeproben von gesunden und kranken Tieren zu den Zeitpunkten p0 und p40 in Kleinhirn und R��ckenmark untersucht. MicroRNA-Analysen lieferten erste Hinweise auf differenzielle Expression. Die Genexpressionslevel der vier am st��rksten divergierenden microRNAs wurden mittels qPCR validiert. Der Fokus wurde auf miR-29b gelegt und deren Wirkungsort mittels insitu-Hybridisierung ermittelt. Expressionsh��he und -ort verschiedener Mitglieder der intrinsischen apoptotischen Signalkaskade, Bmf, Bax und Caspase 3, wurden mittels qPCR, Western Blot und Immunhistochemie verglichen. In dieser Doktorarbeit konnte erstmalig nachgewiesen werden, dass sowohl miR-29b als auch mehrere Mitglieder der apoptotischen Signalkaskade in Kleinhirn und R��ckenmark von Wobbler-M��usen im Vergleich zu Kontrolltieren abweichend exprimiert werden.

Dieses Projekt wurde in enger Zusammenarbeit mit Dr. Thomas Weichhart durchgeführt. Ziel dieser Masterarbeit ist es, die Methodik und Pipelines für die differentielle Expressionsanalyse von aktivierten Makrophagen zu validieren und die Ergebnisse mit bereits veröffentlichten Daten zu vergleichen. Abhängig von den Aktivierungsstimuli können Makrophagen entweder in pro-inflammatorische (M1) oder anti-inflammatorische (M2) Zellen differenziert werden. Obwohl allgemein anerkannt ist, dass diese Einteilung nur in vitro beobachtet werden kann und nicht dem entspricht, was in einem Organismus geschieht, handelt es sich dennoch um ein einfaches Modell, das zu Validierungszwecken verwendet werden kann. An veröffentlichten und unveröffentlichten RNA-Seq-Datensätzen wurden mit drei verschiedenen Methoden Analysen der differenziellen Expression (DE) durchgeführt und die Ergebnisse mit den Daten der Gensatzanreicherungsanalyse (GSEA) verglichen. Die GSEA zeigte, dass es zwar einige DE-Gene gab, die nur in einer der DE-Methoden vorhanden waren, diese Gene aber zum selben Gensatz oder Signalweg gehörten. Anschließend wurde auf der Grundlage von Literaturdaten eine Liste von Markergenen erstellt, die spezifisch für M1- und M2-Makrophagen sind, und zur Validierung der Expressionswerte in veröffentlichten und unveröffentlichten Datensätzen verwendet. Obwohl es Unterschiede zwischen den Datensätzen gab, zeigten die meisten der gut beschriebenen Markergene, die für M1- und M2-Makrophagen spezifisch sind, die erwarteten Expressionswerte. Schließlich wurden die Expressionswerte von Genen untersucht, die an M1- und M2-Makrophagen-spezifischen Stoffwechselwegen beteiligt sind. Es ist schwierig, allein anhand von Transkriptomdaten festzustellen, ob ein Stoffwechselweg hoch- oder herunterreguliert ist, aber wir stellen fest, dass sich die Expression einiger wichtiger Gene in Richtung des erwarteten Niveaus verändert. Weitere Studien sind erforderlich, um zu einer schlüssigeren Schlussfolgerung zu gelangen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die unveröffentlichten und veröffentlichten Datensätze, die mit den in dieser Arbeit vorgeschlagenen Pipelines analysiert wurden, ähnliche Expressionsmuster aufweisen und gut mit den in der Literatur erwarteten Ergebnissen übereinstimmen. Daher wurden die Methodik und die Pipelines für die differenzielle Expressionsanalyse anhand von Datensätzen unterschiedlicher Herkunft, Größe und für verschiedene Bibliotheksvorbereitungstechniken überprüft und für gültig und solide befunden. Die unveröffentlichten transkriptomischen Daten aus dieser Studie können sicherlich mit Stoffwechseldaten aus einem anderen Projekt kombiniert und in ein Stoffwechselmodell integriert werden. This project was carried out in close collaboration with Dr. Thomas Weichhart. The aim of this master thesis is to validate the methodology and pipelines for differential expression analysis of activated macrophages and to compare the results with previously published data. Depending on the activation stimuli, macrophages can be differentiated into either pro-inflammatory (M1) or anti-inflammatory (M2) cells. Although it is generally accepted that this classification can only be observed in vitro and does not correspond to what happens in an organism, it is nevertheless a simple model that could be used for validation purposes. Differential expression (DE) analyses were performed on published and unpublished RNA-Seq datasets using three different methods and the results were compared with the data obtained by gene set enrichment analysis (GSEA). GSEA showed that although there were some DE genes unique to one of the DE methods, these genes belonged to the same gene set or pathway. Subsequently, a list of marker genes specific to M1 and M2 macrophages was generated on the basis of the literature data and was used to validate the expression levels in published and unpublished datasets. Although there were differences between the datasets, most of the well-described marker genes specific for M1 and M2 macrophages showed the expected expression levels. Finally, the expression levels of genes involved in M1- and M2-macrophage-specific metabolic pathways were examined. It is difficult to determine from transcriptome data alone whether a metabolic pathway is up- or down-regulated, but we find that the expression of some important genes changes towards the expected level. Further research is needed to reach a more conclusive conclusion. In summary, the unpublished and published datasets analyzed using the pipelines suggested in this thesis show similar expression patterns and agree well with the results expected from the literature. Therefore the methodology and pipelines for differential expression analysis are verified using datasets of different origin, size, and for with different library preparation techniques and are proved to be valid and well founded. The unpublished transcriptomic data from this study can certainly be combined with metabolic data from another project and integrated into a metabolic model. Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Masterarbeit Wien, FH Campus Wien 2022

In der vorliegenden Arbeit wurden mittels 5-Methylcytosin Immunofärbung zytogenetische Analysen an Metaphasechromosomen aus der Mitose, an Interphase-Zellen verschiedener Organe und an Meiose-Stadien der Maus (Mus musculus) zur Detektion hypermethylierter DNA durchgeführt. Zusätzlich erfolgte eine C-Bänderung an Metaphasechromosomen und Meiose-Stadien zum Nachweis von konstitutivem Heterochromatin., In the present work, 5-methylcytosine immunostaining was used to perform cytogenetic analysis on metaphase chromosomes from mitosis, on interphase cells from various organs and on meiotic stages of the mouse (Mus musculus) to detect hypermethylated DNA. In addition, C-banding was performed on metaphase chromosomes and meiosis stages to detect constitutive heterochromatin.

Distinct mesodermal precursors arise during gastrulation in a precise temporal and spatial manner. In the mouse, the cells differentiating earlier in a more proximal position form the precursors for the heart and vasculature, followed in a more distal position by precursors of the urogenital system and then the musculoskeletal system. Mesoderm patterning is controlled by signals such as BMP4, produced by the extraembryonic ectoderm, and FGFs and WNTs produced by the epiblast itself. How do these signals interact in this process and whether cell-cell crosstalk can influence mesoderm patterning is still largely unknown. Here I address this question with a 2D cell culture model that employs primed pluripotent stem cells resembling mouse epiblast cells and differentiates them with precise concentrations of different signaling molecules in a chemically defined medium. By titrating BMP4, I observe that high concentrations of BMP4 promote the expression of proximal mesoderm markers, while intermediate to low concentrations favour distal and pan-mesoderm markers. The opposite effect is seen with a titration of FGF. A scRNAseq analysis revealed that endogenous FGF signaling lead to the differentiation of heterogeneous mixtures of cell types, and that their proportions were affected by the dose of exogenous FGF. Furthermore, higher doses of exogenous FGF reduced the expression of BMP ligands in the cells, and promoted the expression of selected WNT ligands and endogenous FGFs, indicating the existence of a positive FGF feedback loop. Cells associated with high FGF signaling levels were also found to be spatially clustered in the cultures, suggesting that this loop could generate coherent clusters of cells with discrete identities in a cell population. Based on these findings, I propose a molecular mechanism for the FGF feedback loop. Together, these results indicate that the patterning of the mesoderm is dependent on a combination of external signaling and cell-cell crosstalk., Während der Gastrulation entstehen distinkte mesodermale Vorläuferzellen in einer präzisen zeitlichen und räumlichen Abfolge. In der Maus bilden Zellen, die früh aus proximalen Positionen differenzieren, die Vorläufer von Herz und Gefäßsystem, während später aus distalen Positionen Vorläufer des urogenitalen Systems und anschließend des Bewegungsapparats gebildet werden. Die Identität mesodermaler Zellen wird durch Signale wie BMP4, die vom extraembryonalen Ektoderm produziert werden, sowie von FGFs und WNTs, die vom Epiblast selbst produziert werden, kontrolliert. Wie diese Signale interagieren und ob Zell-Zell-Kommunikation die Mesodermbildung beeinflusst, ist größtenteils unbekannt. Um diese Frage zu beantworten verwende ich ein 2D-Zellkulturmodell aus epiblastartigen Mausstammzellen, die mit verschiedenen Konzentrationen bestimmter Signalmoleküle in einem chemisch definierten Medium differenziert werden. BMP4-Titrierung zeigte, dass hohe Konzentrationen von BMP4 die Expression proximaler Mesodermmarker unterstützen, während mittlere bis geringe Konzentrationen distale und panmesodermale Marker begünstigen. Das Gegenteil wird durch FGF-Titrierung ersichtlich. Die Analyse von scRNAseq-Daten zeigte, dass endogene FGF-Signale zur Differenzierung heterogener Zelltypen führen, deren Verhältnis von der Dosis von exogenem FGF abhängt. Zudem reduzierten höhere Dosen exogenen FGFs die Expression von BMP-Liganden in den Zellen und unterstützten die Expression einiger bestimmter WNT-Liganden und endogenen FGFs, was die Existenz eines positiven FGF-Feedback-Loops impliziert. Zellen, die mit einem hohen FGF-Signal-Level assoziiert sind, waren außerdem innerhalb der Kultur räumlich geclustert, was die Vermutung nahelegt, dass der FGF-Feedback-Loop kohärente Zellcluster mit diskreten Identitäten innerhalb einer Zellpopulation generiert. Basierend auf diesen Erkenntnissen schlage ich einen molekularen Mechanismus für den FGF-Feedback-Loop vor. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass die mesodermale Identität in Abhängigkeit einer Kombination von externen Signalen und Zell-Zell-Kommunikation bestimmt wird.

Das adhesion and degranulation-promoting adaptor protein (ADAP) gehört zu den zytosolischen Adapterproteinen. ADAP wird in den Immunzellen der hämatopoetischen Linie wie T-Zellen, Natürlichen Killer-Zellen (NK-Zellen), myeloischen Zellen und Thrombozyten exprimiert, während es in reifen B-Zellen nicht vorkommt. ADAP spielt eine wichtige Rolle bei der Integrinaktivierung und Adhäsion der Zellen. Der komplette Knock-out von ADAP ist bereits gut untersucht. Um eine differenzierte Betrachtung der zellspezifischen Rolle von ADAP bei der Pathogenese von Autoimmunerkrankungen zu ermöglichen, wurden konditionalen Knock-outs in den genannten Zelllinien generiert. In dieser Arbeit wurde die Charakterisierung des Immunsystems einer konditionalen Knock- out Maus mit dem spezifischen Verlust von ADAP in den Thrombozyten (ADAPfl/fl PF4-Cretg) durchgeführt. Hierbei zeigte sich im konditionalen Knock-out ähnlich wie bei dem kompletten Knock-out von ADAP gegenüber den Kontrolltieren eine Thrombozytopenie und Einschränkungen in der Funktion von Thrombozyten. Im Krankheitsmodell der Experimentellen Autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) wurde ein erhöhter Schweregrad der Erkrankung bei den konditionalen Knock-out-Mäusen beobachtet. Es lässt sich eine durch die Thrombozytenfehlfunktion verminderte anti-inflammatorische Wirkung vermuten. Die Ergebnisse tragen zur Aufklärung der Immunpathogenese der EAE bei und sind eine wichtige Voraussetzung zur Entwicklung möglicher neuer Ansatzpunkte für Therapieoptionen bei neuroinflammatorischen Erkrankungen.

Frühkindliche Traumatisierungen erhöhen das Risiko der Betroffenen für Stress-assoziierte, somatische Erkrankungen aber auch für psychische Erkrankungen. Obwohl die genauen Mechanismen noch unbekannt sind, häufen sich Belege über die kausale Beteiligung einer chronisch niederschwelligen Entzündungsreaktion an der Pathogenese dieser Leiden. Es wird vermutet, dass die Abnahme des Kontakts zu bestimmten immunregulatorischen Mikroorganismen, den sogenannten „Old Friends“, im Laufe der Entwicklung unseres modernen Lebensstils, für den Prävalenzanstieg von Krankheiten mit entzündlicher Pathogenese verantwortlich ist. Eine vermehrte Exposition gegenüber den „Old Friends“, zu dem auch das saprophytische Bakterium Mycobacterium vaccae (M. vaccae) zählt, könnte demnach zur Regulation der chronischen Entzündung und damit zur Therapie bzw. Prävention von Stress-assoziierten Erkrankungen eingesetzt werden. Reber et al. konnten in diesem Zusammenhang bereits zeigen, dass die subkutane und intranasale Immunisierung von männlichen Mäusen mit M. vaccae eine Steigerung der Stressresilienz gegenüber einem Paradigma für chronischen Stress im Erwachsenalter zur Folge hatte. Da bisher jedoch noch nicht bekannt ist, ob diese Ergebnisse auf das weibliche Geschlecht übertragbar sind, und ob M. vaccae auch präventiv gegenüber chronischem Stress im Frühkindesalter wirken bzw. frühkindlich Traumatisierte sogar vor den negativen Folgen von chronischem Stress im Erwachsenenalter schützen kann, wurden im Rahmen dieser Doktorarbeit die Fragestellungen untersucht ob i) die Immunisierung mit M. vaccae in weiblichen Mäusen zu einer Steigerung der Stressresilienz und zur Regulierung einer systemischen und lokalen Entzündungsreaktion nach frühkindlichem Trauma führt, und ob ii) die Immunisierung mit M. vaccae die Stressresilienz frühkindlich-traumatisierter, weiblicher Mäuse gegenüber den negativen Auswirkungen von chronischem Stress im Erwachsenalter stärkt. Zur Beantwortung dieser Fragen wurden weibliche C57BL/6N Mäuse dem Maternalen Separations (MS; 3h Separation des Nachwuchses vom Muttertier von postnatalem Tag 1-14 jeweils 3h täglich) Model, einem etabliertes Mausmodel zur Imitation von Frühkindlichem Stress, ausgesetzt. Eine Gruppe von nicht-separierten Tieren diente als Kontrollen (NoMS Gruppe). Im Anschluss wurden alle Tiere 3-malig, subkutan mit einer hitzeinaktivierten Form von M. vaccae oder einer Kontrollsubstanz (Vehikel) injiziert. Um die Auswirkungen von MS und M. vaccae auf generelle und soziale Ängstlichkeit zu testen, wurden innerhalb von 2 Wochen nach der letzten Injektion der Open Field/Novel Object (OF/NO) Test und der Social Preference and Avoidance Test (SPAT) durchgeführt. Am darauffolgenden Tag wurden die Tiere für Fragestellung 1 getötet, sowie bestimmte Organe und Blut gesammelt, um daraus physiologische und immunologische Parameter zu ermitteln. Die Tiere für Fragestellung 2 wurden am Tag des Versuchsendes von Fragestellung 1 für 19 Tage dem Model der Sozialen Isolation (SI), einem Model für chronischen Stress in weiblichen Nagern, ausgesetzt. Die Kontrolltiere verblieben in Gruppenhaltung (GHC). Anschließend an diese Stressphase wurden erneut der OF/NO und der SPAT durchgeführt, bevor auch diese Tiere am darauffolgenden Tag analog zum ersten Experiment getötet wurden. Die Ergebnisse meiner Studie zeigten, dass MS in weiblichen Mäusen generelle Ängstlichkeit verringerte und tendenziell zur Vermeidung sozialer Interaktion führte. Zudem erhöhte MS die Aktivität der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden (HHN) - Achse, beeinflusste die Funktionalität der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden (HHG) - Achse und induzierte eine leichte systemische Entzündungsreaktion. Die Behandlung mit M. vaccae führte zu einer Aufhebung des MS-induzierten anxiolytischen Effekts, verhinderte die MS-induzierte Erhöhung der sozialen Ängstlichkeit und führte zur Normalisierung der, durch MS gesteigerten, HHN-Achsen Aktivität und in Teilen auch der HHN-Achsen Funktionalität. Des Weiteren hatte M. vaccae die Verringerung der systemischen Entzündungsreaktion in den MS Tieren zur Folge. SI verhinderte die MS induzierte Anxiolyse und den MS induzierten Anstieg der CORT Konzentration. Außerdem führte MS in GHC und SI Mäusen zu erhöhter sozialer Ängstlichkeit, wobei diese in SI Mäusen etwas stärker ausgeprägt war. Die Intervention mit M. vaccae führte zu einer Abnahme der SI-induzierten sozialen Ängstlichkeit in den MS Tieren. Zusammengefasst zeigte diese Studie zum ersten Mal, dass M. vaccae auch in weiblichen Mäusen protektiv gegenüber den negativen Folgen von frühkindlichem Stress wirkte und sogar zu einer Steigerung der Resilienz gegenüber chronischem Stress im Erwachsenenalter führte. Weitere Untersuchungen könnten dazu beitragen, dass die Immunisierung mit M. vaccae als präventive und therapeutische Strategie in der Behandlung von Frauen mit Stress-assoziierten Erkrankungen dienen kann.

Obesity as a state of chronic inflammation has been shown to alter and influence the immune response. Due to the increasing prevalence of obesity, it is crucial to understand the ongoing alterations and modifications of the immune system to provide better care options for obese patients. The study presented in this thesis elucidated the implication of DIO on the immune response after a combined muscle and thorax trauma in vivo mainly utilizing regular flow cytometry and the novel mass cytometry. Mechanistically, an effect of DIO that could be revealed during this study is an attenuated splenic response to stimulation through the vagus nerve as part of the inflammatory reflex, likely contributing to the observed prolonged initial inflammation phase in obese mice. This is suggested by data demonstrating a reduction of ChAT+ CD4+ T cells in the spleen of obese mice accompanied by a reduced responsiveness to nicotine treatment after lipopolysaccharide stimulation, which should result in a diminished TNF-α production of splenic macrophages. Generally, a prolonged inflammation phase could be described in obese mice which is characterized by enhanced numbers of circulating neutrophils as well as increased percentages of pro-inflammatory CCR2varCX3CR1+CD62L+Ly6Chi monocytes in obese mice. Furthermore, increased cytokine levels are detectable in the periphery of obese mice, further promoting a pro-inflammatory environment and contributing to an enhanced pro-inflammatory response to the combined trauma. These described changes in the periphery, especially the shifts to inflammation in the monocyte compartment, influence immune cell migration to the inflamed tissues. These changes result in an impairment of the switch of pro-inflammatory M1 to regenerative M2 macrophages in the lung of obese mice. Besides phenotyping immune cells, non-immune cells were analyzed in the muscle showing a lacking expansion of highly proliferative, fibrogenic Sca-1hiCD90- fibro/adipogenic progenitors as a response to the trauma in obese mice, which is in accordance with previously published gene profiling results achieved with the same mouse model during preceding research. Furthermore, an expansion as well as activation of satellite cells was evident in the traumatized muscle of both lean and obese mice indicating a comparable regenerative effort of these stem cells. The overall implications of diet-induced obesity are graphically represented in figure 33. Even though, translatability of the mouse model to the human has not been shown to full extent, first steps were taken and an enhanced pro-inflammatory response to a polytraumatic injury was observable in overweight polytrauma patients by an increased IL-6/IL-10 ratio. Furthermore, shifts in the immune response phases were detected in overweight compared to normal weight polytrauma patients. These shifts were apparent based on analyzing the cytokine profile in the plasma of these polytrauma patients. These results offer new working hypothesis regarding the implication of obesity on the human immune response that can be focused on in future studies (figure 34). Based on these results, several new potential treatment options can be suggested that could be utilized in trauma care as well as other comorbidities caused by obesity. Especially, the idea of attenuating inflammation by interfering with the inflammatory reflex offers a huge potential regarding future treatment options starting at the pathophysiology of obesity as well as during trauma care. The procedure of artificial stimulation through the vagus nerve can be achieved by non-invasive devices, a method that already has been approved as a medical contraception in Europe. Furthermore, observations regarding an impaired switch of M1 to M2 macrophages in the lung of obese mice offers new therapeutic approaches. Interfering with the impaired switch of M1 to M2 macrophages in the lung could provide possibilities to reduce the implication of acute respiratory distress syndrome development in obese patients after lung injury. This procedure would also focus on attenuating the inflammatory response by facilitating and anti-inflammatory phenotype of M2 macrophages. The results gained in my thesis show a disturbance of the monocytic compartment during the early immune response to the trauma, as well as a weakened response of the spleen to the inflammatory reflex caused by diet-induced obesity. Interfering with these two major implications of diet induced obesity on the immune system, offers novel treatment options to provide better care for obese trauma patients.