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Pruefung biochemischer Vorgaenge am Reticulo-Endothelial-System mit Radioisotopen zur Klaerung autoimmunologischer Vorgaenge bzw. der Metastasierung boesartiger Tumorzellen

Im Institut fuer Medizin (IME) wurde ein 3-Compartmentmodell der Phagozytose eines 99m-Tc-markierten Testcolloids in v. Kupfferschen Sternzellen der Leber des Menschen entwickelt. Durch Compartmentanalyse koennen die entsprechenden Uebergangsraten sowie der Zeitverlauf der Phagozytose beim Menschen in vivo bestimmt werden. Es werden Patienten mit metastasierenden Tumoren und Erkrankungen, an denen das Immunsystem beteiligt ist, untersucht.

Umweltbedingte subletale Veraenderungen der Membran lebender Zellen und dadurch bedingtes Eindringen biologisch aktiver Makromolekuele in diese Zellen

Lebende Zellen des Menschen, der Tiere und z.B. der Mikroorganismen des Bodens haben eine Zellmembran, die sie von der Aussenwelt (ihrer Umwelt) abgrenzt. Abgrenzung und Schutz des Zellinneren - neben Versorgung und Entsorgung - ist die Aufgabe der Zellmembran. Auf diese Membran koennen von aussen kommende Stoffe einwirken und ihr Abschirmverhalten schwaechen ('Wegbereiter'). Schadstoffe und systemveraendernde Stoffe (genetic engeneering) koennen nun eindringen. - Im gegenwaertigen Vorhaben werden in-vitro-Medien und darin befindliche lebende Zellen als definiertes variierbares kuenstliches Modell eines Oekosystems verwendet, in dem das Verhalten definierter 'Wegbereiter' und 'Eindringlinge' erforscht wird.

Erhöhung des Resistenzpotentials der Gerste - Ein interdisziplinärer Ansatz unter besonderer Berücksichtigung der Resistenzaktivierung, Molekulare Untersuchungen zum Einfluss wurzelbesiedelnder Pilze auf Resistenz und Suszeptibilität in Gersteblättern

Arbuskuläre Mykorrhizen erhöhen zwar die Resistenz von Pflanzen gegenüber pilzlichen Wurzelpathogenen und Bodennematoden, in oberirdischen Pflanzenteilen scheinen aber die Verteidigungsmechanismen unterdrückt zu werden. Auf der anderen Seite gibt es Hinweise, dass Blätter von Pflanzen, die mit dem Wurzelendophyt Piriformospora indica besiedelt sind, weniger stark von Blattpathogenen befallen werden. Diese Phänomene sollen auf cytologischer und molekulargenetischer Ebene untersucht werden. Der Einfluss des Mykorrhizapilzes Glomus spec. und des Wurzelendophyten Piriformospora indica auf die Infektion von Blättern und Wurzeln der Gerste mit nekrotrophen und biotrophen pilzlichen Pathogenen wird einmal makro- und mikroskopisch untersucht. Außerdem sollen Gene isoliert und charakterisiert werden, deren Expression (1) in den Blättern durch die Besiedelung der Wurzel mit Glomus spec. und P. indica oder (2) in den Wurzeln durch gleichzeitige Besiedelung mit Glomus spec. oder P. indica und mit einem Pathogen induziert ist. Als dritten gilt es, Gene zu identifizieren, bei denen durch die Anwesenheit eines Mykorrhizapilzes in der Wurzel die chemische Induktion ihrer Expression in den Blättern inhibiert ist.

Biochemie, Morphologie, Oekologie und Chorologie von hoeheren Pilzen, Naturschutz (Schwerpunkt: Saarland)

a) Aufnahme der Pilzarten und ihre Verbreitung im Saarland; - Morphologie und Zytologie der Fruchtkoerper, Biometrie und  Statistik von Pilzsporen; - Symbiosen mit hoeheren Pflanzen; - Substratwahl der saprophytisch lebenden Pilze; - Pilzsoziologie; - Phaenologie der Fruktifikationen (Fruktifikationsperioden); - Arten/Areal-Kurven; - Dokumentation der Pilzfunde in einer Datenbank; - Belegsammlung der Arten in einem Fungarium incl. DIA-Sammlung; - Einrichtung einer Literatursammlung Thema Pilze; - Leitung einer wissenschaftlichen Arbeitsgruppe Mykologie im Saarland. b) Naturschutz im Saarland, Pilzschutz; - Biotopschutz, Landschafts- und Bodenschutzprogramm des Saarlandes; - Pilzarten-Rueckgang, Pilzgefaehrdung, Pilzschutz; - Erstellung einer Roten Liste der gefaehrdeten Pilze im Saarland Pilzschutz europaweit. c) Biochemie der Pilze - Farb- und Duftstoffe in Pilzen; - Schwermetalle in Pilzen. d) Geschichte der Pilzkunde im Saarland. e) Dendrologie.

Lokalisation der toxischen Metalle Blei und Cadmium in Pflanzenzellen

Lebenden bzw. vorher fixierten Pflanzen bzw. Pflanzenteilen wird Blei bzw. Cadmium in unterschiedlichen Konzentrationen unterschiedlich lang angeboten. Die eingedrungenen und gefaellten Metalle werden elektronenmikroskopisch und unter Zuhilfenahme einer EDAX-Mikrosonde bzw. eines Laser-Mass-Analyzers (LAMMA) lokalisiert und charakterisiert. Ueber die Lokalisation der toxischen Schwermetalle Blei und Cadmium in Pflanzenzellen liegen bisher wenige Angaben vor. Um die Wirkungsmechanismen der Schwermetalle besser als bisher verstehen zu koennen, erscheint es notwendig, die Lokalisation eingebrachter Schwermetalle zu untersuchen. Damit werden praezisere Aussagen ueber die Entgiftungsmechanismen und Schaeden moeglich. Vorlaeufige eigene elektronenmikroskopische Untersuchungen lassen erkennen, dass das wenige Blei, das in Zellen ueberhaupt eindringt, ueber die Dictyosomen und ueber Vesikel des endoplasmatischen Retikulums entweder in Vakuolen geschleust oder wieder nach aussen transportiert wird. Die Huellen der Mitochondrien und Plastiden scheinen auch als Filter zu wirken, da in diesen Kompartimenten hoehere Konzentrationen als im Inneren der erwaehnten Organellen anfallen. Eventuell wird vor energiereichen Metaboliten an diesen Reaktionsorten Phosphorsaeure durch zelleigene Phosphatasen abgespalten, was zu einer Fuellung der Bleiionen als Bleiphosphat fuehrt. Das anfallende schwerloesliche Bleiphosphat wird dann an Orte transportiert, an denen es weniger Schaden anrichten kann.

Untersuchung des Einflusses kleiner Schadstoffmengen und Strahlendosen auf die genetischen Regelprozesse

Energiereiche Strahlung und zahlreiche Agentien veraendern oder unterbrechen die genetischen Regelprozesse in Abhaengigkeit von der Dosis, mit dem Risiko der Krebsinduktion oder der Vererbung von Mutationen. Fuer die meisten aktuellen Schadstoffe (z.B. Schwermetalle, Dioxine, Nitrosoverbindungen) und fuer Strahlung ist die Wirkung kleiner Dosen noch weitgehend unverstanden. Die zu diesem Problemkreis durchgefuehrten Untersuchungen beziehen sich auf folgende Fragen: Welchen Einfluss haben Transport, Ablagerung und biologische Halbwertszeit der Aktiniden und anderer Schwermetalle auf zellbiologische Parameter in Leber, Lunge und Knochen, wobei der Mikrodosimetrie als Grundlage der Risikokalkulation besondere Bedeutung zukommt? Welcher Mechanismus liegt der Genaktivierung nach Einwirkung von Strahlung oder chemischen Agentien zugrunde? Welchen Einfluss haben Steroidhormone beim Signaltransfer in der Zelle? Wie und in welchem Ausmass wird ein Schaden an der DNA repariert?

Nachweis subletaler Veraenderungen bei Aalen und anderen Fischen unter dem Einfluss von organischen Chemikalien

Untersuchungen zu subletalen Wirkungen niederer Konzentrationen von Schadstoffen, die 1986 nach dem Lagerbrand in Basel das Fischsterben im Rhein verursachten. Ziel: (1) Erfassung der Reaktion von Fischen auf sehr niedrige, umweltrelevante Schadstoffkonzentrationen, (2) biologische Erklaerung des Fischsterbens 1986 (3) Besonderheiten des Aals in der Reaktion auf Schadstoffe, und (4) Korrelation zwischen strukturellen und funktionellen schadstoffinduzierten Veraenderungen. Erfassung struktureller und funktioneller Parameter in Leber, Niere, Kiemen , Darm und Milz von Aal, Regenbogenforelle, Goldorfe und Zebrabaerbling. Untersuchte Pestizide: Atrazin, Endosulfan, Lindan, Disulfoton und Dinitro-o-kresol in Einzel- und Kombinationsexperimenten.

Nachweis der Expression von cellulolytischen Enzymen des Rapsschädlings Leptosphaeria maculans in planta

In der Interaktion zwischen dem phytopathogenen Pilz Leptosphaeria maculans und seiner Wirtspflanze Raps spielen Cellulose-abbauende Enzyme eine entscheidende Rolle. Mit Hilfe dieser Enzyme ist der Pilz in der Lage, den Sproß der Pflanze bis zur Wurzelhalsregion so zu degradieren, dass die Pflanze umfällt. Die Krankheit wird deshalb auch Umfallkrankheit genannt. die Knickstelle befindet sich meist im Wurzelhalsbereich. Cellulose-abbauende Enzyme des Pilzes sind neben den Pektinasen demzufolge die Ursache dieses Symptoms, das der Umfallkrankheit ihren Namen gab. Über die Regulation und die Wirkungsweise des cellulolytischen Enzymkomplexes in der Pflanze ist bisher wenig bekannt. Mit Hilfe von Reportergenfusionen, die durch Transformation in dem Rapsschädling Leptosphaeria maculans exprimiert und dann in situ untersucht werden sollen, wollen wir die Expression dieser Gene in planta messen und ihre Genprodukte im Pflanzengewebe lokalisieren. Durch die Verwendung multipler Reportersysteme soll das Expressionsverhalten gleichzeitig und aufeinander bezogen dargestellt werden. Dieser Ansatz läßt neue Aspekte in der Wirkungsweise synergistisch wirkender Enzymkomplexe erhoffen

Zellulaerer Transport alimentaerer Xenobiotika und ihre Wechselwirkung mit biologischen Membranen

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den zellulaeren Transport ausgewaehlter alimentaerer Cancerogene und Mutagene in den Epithelien von Duenndarm und Niere sowie in Hepatocyten zu charakterisieren. Diese Zellen sind entscheidende Stellglieder in der Regulation der Xenobiotikabelastung des Koerpers, wobei sie aufgrund ihrer Funktionen auch einer besonders hohen Fremdstoffbelastung ausgesetzt sind. Diese wuerde zwangsweise zu mutagenen Veraenderungen und zu Transformationen fuehren, wenn nicht spezifische Exportmechanismen zur Absenkung der zellulaeren Konzentration von Wirkstoffen vorhanden waeren. Insbesondere das 'Multidrug-resistence Gene- Product'(MDR-1 oder gp-170), welches in der luminalen Membran von Enterocyten und Tubuluszellen, sowie der canaliculaeren Membran von Hepatocyten nachgewiesen wurde, scheint dafuer verantwortlich zu sein. Das MDR-1 Genprodukt ist eine ATP-abhaengige Exportpumpe, die u. a. eine Reihe von antineoplastischen Pharmaka transportiert. Inwieweit gp-170 auch Xenobiotika dietaetischen Ursprungs als 'natuerliche' Substrate transportiert, ist nicht geklaert. Dies soll als Schwerpunkt im Rahmen des Vorhabens geprueft werden. Darueber hinaus soll ein Testsystem entwickelt und etabliert werden, das es erlaubt, die Wirkung von Xenobiotika auf Ionenkanaele und damit die normale Transportfunktion der biologischen Membran zu untersuchen. Das Forschungsvorhaben ist in folgende Teilprojekte mit spezifischen Fragestellungen untergliedert: a) Was sind die Mechanismen, mit denen alimentaere Xenobiotika in Enterocyten, Tubuluszellen und Hepatocyten aufgenommen werden? b) Ist das MDR-1 Genprodukt(gp-170) als ATP- abhaengige Effluxpumpe fuer den Ruecktransport der aufgenommenen Fremdstoffe aus den Zellen in das Lumen verantwortlich? c) Inwieweit wird gp-170 nach Verabreichung alimentaerer Carcinogene und Mutagene in Epithelzellen und Hepatocyten ueberexprimiert und fuehrt dies zu einer erhoehten Transportleistung fuer den ATP-abhaengigen Efflux der Fremdstoffe aus den Zellen? d) Inwieweit sind die an isolierten Membranen gewonnenen Erkenntnisse auf dieser Ebene der Reintegration als zentrales Stellglied in der Fremdstoffhomoeostase identifiziert werden? e) In welchem Umfang und wie beeinfussen Xenobiotika den Ionentransport an biologischen Membranen und kann diese Wirkung als Indikator fuer die Cytotoxizitaet eines Fremdstoffes genutzt werden?

Wirkung von Luftschadstoffen auf die Induktion und Freisetzung von Entzündungsmediatoren in respiratorischen Epithelien

Epidemiologische Untersuchungen belegen einen Zusammenhang zwischen Luftschadstoffbelastung und entzündlichen Erkrankungen der Atemwege. Einen besonderen Stellenwert hat in diesem Zusammenhang die Lösungsmittel- und Aldehyd-induzierte Rhinitis. Eigene Vorarbeiten haben gezeigt, dass auch niedrige Schadstoffdosen subklinische Schleimhautentzündungen verursachen können. Im Rahmen des Projektes werden mit Hilfe eines von unserer Arbeitsgruppe entwickelten in vitro Models Expositionen gegenüber arbeitsmedizinisch relevanten Schadgasen durchgeführt und die Synthese und Freisetzung von entzündungsrelevanten Zytokinen mittels ELISA-assays und quantitativer mRNA-Analytik untersucht. Wir konnten die Hochregulation verschiedener Zytokine nach Exposition mit hohen Gaskonzentrationen beobachten, was einen möglichen Wirkmechanismus nahe legt.

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