Medizinische Fakultät

The Role of Neutrophils and NETosis in Experimental Neonatal Hypoxic-Ischemic Brain Injury

2026-06-11T07:02:33Z

The Role of Neutrophils and NETosis in Experimental Neonatal Hypoxic-Ischemic Brain Injury Bremer, Anna-Sophie Hypoxic-ischemic (HI) injury, which arises from a reduction in cerebral blood flow and oxygen availability shortly after birth, triggers a profound neuroinflammatory response characterized by activation of microglia and astrocytes, leading to neuronal and endothelial cell damage. Recent evidence indicates that microglia contribute to the recruitment of neutrophils into the brain, suggesting a crucial role for these immune cells in the early stages of injury progression.
This study aimed to investigate the role of neutrophil extracellular trap NET formation (NETosis) in the pathophysiology of HI brain injury and to explore the therapeutic potential of NETosis inhibition. Single-nucleus RNA sequencing of cortical tissue after HI identified a distinct neutrophil population expressing NETosis-related marker genes. To determine whether hypoxia and nutrient deprivation can directly induce NET formation, an oxygen-glucose deprivation (OGD) model was employed. OGD induced NETosis in the reoxygenation phase, indicated by increased citrullinated histone H3 (H3Cit) and matrix metalloproteinase-9 (MMP9) release, both of which were reduced by the peptidylarginine deiminase 4 (PAD4) inhibitor Cl-amidine. To assess the contribution of NETosis to neuronal cell damage in a co-culture system, PC12 cells were used as a neuronal-like model. NETosis exacerbated the loss of cell viability in PC12 cultures following OGD stress. Treatment with Cl-amidine during neutrophil co-culture significantly reduced PC12 cell apoptosis, indicating that NETosis contributes to neuronal injury under HI conditions. To translate these findings in an in vivo model, Cl-amidine was administered in a neonatal rat model of HI using postnatal day 7 (P7) Wistar rats. Treatment with Cl-amidine reduced brain area loss in a dose-dependent manner and significantly decreased cortical expression of NETosis-associated proteins 48 h after HI compared to Vehicle controls. Behavioral testing six weeks post-injury revealed improved locomotor outcomes in Cl-amidine-treated animals, however cognitive function at 3 month after HI could not be improved.
The second part of this study examined caffeine, a known neuroprotective compound in neonatal HI, for its effects on neutrophil activation and NETosis. In OGD/Reoxygenation experiments, caffeine inhibited NETosis in a dose-dependent manner. Transcriptomic and protein analyses revealed reduction of protein kinase C (PKC) pathway-related genes after caffeine treatment. Reduced pERK, PAD4 and H3Cit expression suggested that caffeine-mediated NETosis inhibition occurs via suppression of PKC-ERK signaling.
Overall, these findings provide new insights into the contribution of neutrophils and NETosis to neonatal HI brain injury and identified NETosis inhibition as a promising therapeutic approach for neonatal neuroprotection after HI.

Digital Humanism, Digital Nudging and the Scientific Basis of Free Will

2026-06-08T10:01:37Z

Digital Humanism, Digital Nudging and the Scientific Basis of Free Will Braganza, Oliver; Schultz, Johannes Ilievska, Ana Digital humanism, and in particular digital nudging, is reigniting old debates about free will. The reason is that digital technologies are continuously uncovering ways to influence our behavior and beliefs without our full conscious perception and control. The increasing potential for digital nudging has furnished what could be cast as two opposing visions for digital humanism. One side argues nudging is inevitable and we should deemphasize free will to promote humanist goals. The other side insists that humanism requires emphasizing free will and constraining nudging. We suggest that the normative arguments of both sides have merit and the apparent contradiction can be resolved by a modern scientific understanding of free will. Such an understanding casts free will as an emergent phenomenon, arising from the continuous interaction of indeterministic and deterministic processes in a temporally recursive loop. The resulting model, which we label the temporally recursive two-stage model suggests free will is a graded, temporally unfolding, and partially social phenomenon. It acknowledges that both nature and nurture shape our behavior, character and will, but reasserts freedom as the ability of our emergent selves to become aware of, and cumulatively affect, this shaping. The upshot is that it is no longer sufficient to assume we are free unless we are being intentionally manipulated. Instead, asserting free will in a digital era must increasingly mean to judge the nudge.

Analyse des Einflusses von MTSS1 auf Entwicklung, Organisation und Funktion ependymaler Zilien der Maus

2026-06-02T10:17:25Z

Analyse des Einflusses von MTSS1 auf Entwicklung, Organisation und Funktion ependymaler Zilien der Maus Kalthoff, Barbara Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Bedeutung des Proteins MTSS1 (Metastasis Suppressor 1) in ependymalen Zellen und fragt, inwieweit dieses Protein die Entwicklung, Organisation und Funktion motiler Zilien im Ventrikelsystem des Gehirns beeinflusst. Ausgangspunkt der Untersuchungen war die Beobachtung vergrößerter Hirnventrikel bei Mtss1-defizienten Mäusen. Da Defekte ependymale Zilien mit Störungen der Liquordynamik und der Entstehung eines Hydrozephalus in Zusammenhang gebracht werden, wurde die Bedeutung von MTSS1 für die ependymale Zilienentwicklung und den zilienvermittelten Flüssigkeitstransport untersucht.
Mittels immunhistochemischer und immunfluoreszenter Verfahren konnte zunächst gezeigt werden, dass Mtss1 in ependymalen Zellen exprimiert wird. In primären Ependymzellkulturen von Mtss1-Knockout-Mäusen zeigte sich im Vergleich zu Wildtyp-Tieren eine verminderte Ziliendichte sowie eine veränderte Zellgrößenverteilung, was auf eine Beteiligung von MTSS1 an Differenzierungs- und Organisationsprozessen ependymaler Zellen hinweist. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen bestätigten darüber hinaus morphologische Veränderungen der ependymalen Auskleidung der Ventrikel.
Zur funktionellen Analyse des Zilienschlags wurde der oberflächennahe Flüssigkeitstransport in Präparaten der Lateralventrikel anhand fluoreszenter Mikrobeads untersucht. Dabei zeigte sich bei Mtss1-defizienten Mäusen ein weniger gerichteter Flüssigkeitstransport als bei Wildtyp-Tieren. Ergänzend erfolgte eine MRT-basierte Analyse des Ventrikelvolumens, die eine Vergrößerung der Lateralventrikel bei Mtss1-defizienten Mäusen nachweisen konnte.
Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern Hinweise darauf, dass MTSS1 eine wichtige Rolle für die regelrechte Entwicklung und Organisation ependymaler Zilien spielt. Die beobachteten strukturellen Veränderungen des Ependyms sowie die Beeinträchtigung des gerichteten Flüssigkeitstransports könnten zu den Veränderungen der Ventrikelmorphologie beitragen. Die vorliegenden Befunde erweitern damit das Verständnis der Funktion von MTSS1 im zentralen Nervensystem und unterstreichen die Bedeutung ziliärer Mechanismen für die Aufrechterhaltung der Liquorhomöostase.

Biomarker zur Einschätzung der residualen Nierenfunktion und zur Prognose kardiovaskulärer Ereignisse bei Patienten mit terminaler Nierenkrankheit

2026-05-29T11:17:12Z

Biomarker zur Einschätzung der residualen Nierenfunktion und zur Prognose kardiovaskulärer Ereignisse bei Patienten mit terminaler Nierenkrankheit Schwab, Sebastian Der Zusammenhang zwischen Restnierenfunktion und verbesserter Überlebensrate bei Dialysepatienten ist seit Jahrzehnten gut belegt. Eine Restnierenfunktion, unabhängig ihres Ausmaßes, trägt zur Elektrolytregulierung, Volumenkontrolle, Erythropoetinbildung und Clearance gelöster Moleküle unterschiedlicher Größe bei und ist in der Entfernung der Moleküle mit großer Molekülgröße der Entfernung durch die Dialyse deutlich überlegen.
Die Bestimmung der Restnierenfunktion über Clearance-Messungen erfordert eine Urinsammlung und ist im klinischen Alltag oftmals fehlerbehaftet.
Wir haben in den vorgelegten Arbeiten Beta-Trace Protein als zuverlässigen endogenen Biomarker identifiziert, da er kaum von den üblichen Determinanten der Nierenersatztherapie abhängt und allenfalls im Rahmen einer Behandlung mittels Hämodiafiltration moderat eliminiert wird. Bei Peritonealdialysepatienten konnten wir zeigen, dass Beta-Trace Protein aufgrund seiner peritonealen Elimination ebenfalls anderen Markern der Nierenfunktion überlegen ist und Veränderungen von Beta-Trace Protein auch Veränderungen der Restdiurese widerspiegeln können. Für intensivstationäre Patienten unter kontinuierlicher Nierenersatztherapie konnten wir Hinweise generieren, die eine Verlaufsbeurteilung einer akuten Nierenfunktionseinschränkung durch wiederholte Messungen von Serum Beta-Trace Protein ermöglicht.
Angesichts der Bedeutung der Restnierenfunktion und ihres Rückgangs, müssen wir die Faktoren besser verstehen, die den Verlust der residualen Nierenfunktion bei Dialysepatienten vorhersagen können. Eine Behandlung mit Inhibitoren des RAAS-Systems gilt als die wirksamste Strategie zur Erhaltung der Restnierenfunktion in Dialysepatienten. Wir konnten eine negative Assoziation von DKK-3 im Urin mit einer RAAS-Blockade zeigen. Nach unserer systematischen Charakterisierung von DKK-3 in einer Kohorte von Peritonealdialysepatienten sollte nun untersucht werden, ob DKK-3 zusätzlich zur GFR und Proteinurie den Erhalt der Restnierenfunktion vorhersagen kann.
In Zukunft müssen einfache Methoden zur Einschätzung der Restnierenfunktion standardisiert werden, um eine regelmäßige Einschätzung der Patienten zu ermöglichen, die noch Urin ausscheiden. Davon ausgehend müssen Therapien und Strategien für den Erhalt der Restnierenfunktion bei Dialysepatienten erarbeitet werden.
Keine Strategie für den Erhalt der Eigennierenfunktion bei Dialysepatienten wird so gut wie eine Nierentransplantation sein. Eine Nierentransplantation senkt das Risiko kardiovaskulärer Erkrankungen im Vergleich zu einer Dialyse, jedoch besteht bei den Patienten nach Transplantation im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung ein höheres Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen. Patienten, die auf der Warteliste zu einer Organtransplantation stehen, werden im Rahmen von strukturierten Vorsorgeuntersuchungen hinsichtlich ihres kardiovaskulären Risikos untersucht. Diese Untersuchungen spiegeln jedoch nicht das Risiko zum unmittelbaren Transplantationszeitraum wider. Es bedarf daher neben den gängigen apparativen und invasiven Verfahren auch einfacher Möglichkeiten, dass kardiovaskuläre Risiko zum Transplantationszeitpunkt einzuschätzen.
Wir haben mit NT-proBNP und Beta-Trace Protein zwei einfach zu bestimmende endogene Biomarker eingeführt und konnten zeigen, dass diese abhängig ihrer Konzentration zum Transplantationszeitpunkt mit kardiovaskulären Endpunkten assoziiert sind.
Zusammenfassend erweitern die hier vorgelegten Arbeiten das Verständnis und die diagnostischen Möglichkeiten für eine Einschätzung und Prognose der Restnierenfunktion bei Dialysepatienten. Zudem wurden Biomarker vorgestellt, die zur Stratifizierung des kardiovaskulären Risikos nach Nierentransplantation beitragen. Es wird mutmaßlich niemals den perfekten Biomarker geben, der jeden Patienten in jedem Krankheitsstadium verlässlich abbilden kann. Es wird entscheidend sein, zukünftig validierte Grenzwerte und Strategien zu implementieren, die eine Einschätzung und Prognose der Restnierenfunktion wie auch des Risikos nach Transplantation erlaubt.
Biomarker können hier eine verlässliche und kostengünstige Ergänzung sein, um die Behandlung terminal nierenkranker Patienten zu verbessern und Dialyseeffizienz zu steuern.