Forschungsbericht 1993
INSTITUT FÜR MEDIZINISCHE PHYSIK UND BIOPHYSIK
Sitz: Ziegelstr. 5-9, 10099 Berlin Tel.: 030-2802-6141- 90.0500.01 -
- Oxidative Schädigung von Erythrozyten in vitro durch
Interaktion mit
neutrophilen Granulozyten im Blutplasma
- Als Ursache des im Vollblut urämischer Patienten gefundenen
signifikanten Anstiegs reaktiver Sauerstoff-Radikale konnten aktivierte
neutrophile Granulozyten (PMN) nachgewiesen werden. Nach Präparation
der PMN aus den Bluten zeigen diese eine um 100 % erhöhte
Chemilumineszenz -Registrierung mittels Luminol-Stimulierung, als auch
eine bei 25 gradC sowie 37 gradC erfaßte Spontanchemilumineszenz im
Gegensatz zu PMN's aus Kontrollbluten. Daraus resultiert eine oxidative
Belastung der Erythrozyten, meßbar an der Auslenkung des
intrazellularen Redoxstatus und Membranprotein-Veränderungen.
- Schlagworte:
- Erythrozyten; Granulozyten; Schädigung, Oxidative; Sauerstoffkomponenten,Relative; Chemilumineszenz;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Dr. Elke Hessel; Dr. Dieter Maretzki;
- Laufzeit
- 01/1993 - 12/1993
- Publikationen
- Hessel E., Maretzki D., Schimke I., Lerche D.: Membrane alterations
of erythrocytes after oxidative burden. Biol. Chem. Hoppe-Seyler 374
(1993) p 144
- 90.0500.10 -
- Polyphosphoinositid-Bande 3 Interaktion
- Band 3 Protein, der Anionenkanal der Erythrozyten, assoziiert mit
den negativ geladenen Phosphoinositiden, insbesondere mit
Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat. Die Ergebnisse basieren auf: (1)
Der Identifizierung der fest gebundenen Lipide als Phosphoinositide und
(2) dem Nachweis eines starken Fluoreszenz-Energietransfer zwischen
Bande 3 im nativen Zustand und Pyren-markierten Phosphoinositiden in
Mizellen aus nicht-ionischen Detergenz. Die Interaktion ist für
Membranfunktionen wichtig.
- Schlagworte:
- Band 3 Protein; Phosphoinositide; Protein-Lipid-Assoziation; Erythrozytenmembran;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Dr. Dieter Maretzki;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Barbara Reimann;
- Laufzeit
- 01/1991 - 12/1992
- 90.0500.11 -
- Protein-Fettsäure Acyltransferase
- Die Lipid Modifizierung von Membranproteinen der Erythrozyten wurde
mit 3H-Palmitinsäure-Inkorporation untersucht. Hauptsubstrat für die
Acyltransferase ist das p55-Membranprotein. Der Turnover von Palmitoyl
CoenzymA am Protein p55 ist relativ schnell (t 1/2 = 43 min). Es wurde
versucht, die beteiligten Enzyme anzureichern. Die Funktion des
p55-Membranproteins und dessen Palmitoylierung konnte bisher nur als
Substrat der Acyltransferase beschrieben werden. Für die Spectrin
Acylierung wird eine regulatorische Funktion bei der Ankernung des
Membranskeletts im Bilayer vorgeschlagen.
- Schlagworte:
- Membranproteine; Palmitoylierung; Transferase-Acylase; Modifizierung, Hydrophobe; Fettsäureacyl-Proteine; Spectrin;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Dr. Dieter Maretzki;
- Laufzeit
- 01/1992 - 12/1993
- Publikationen
- Mariani M., Maretzki M., Lutz H.U. 1993: A tightly
membrane-associated subpopulation of spectrin is 3H-palmitoylated. J.
Biol. Chem. 268, 12996-13001
- 90.0500.12 -
- Spectrin Modifizierung und Membrandeformierbarkeit
- Es wurde eine Subpopulation von Spectrin gefunden, die durch
Fettsäure-Acylierung veränderte Eigenschaften zeigt. Der Anteil des
acylierten Spectrins ist in jungen Zellen erhöht. In vitro
Untersuchungen zeigten, daß Palmitoyl-Coenzym A und zyklisches AMP den
fest gebundenen Anteil des Spectrin an "inside-out"-Vesikel verdoppeln
können. Versuchsserien zu mechanischen Eigenschaften des Spectrins,
hinsichtlich Änderungen des elastischen Oberflächenschermoduls und der
Viskosität durch Acylierung stehen aus.
- Schlagworte:
- Erythrozyten; Fettsäureacylierung; Zellrheologie; Membranskelett; Palmitoyl-Coenzym A; Membranmechanik;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Dr. Dieter Maretzki; Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Wolfgang Meier;
- Laufzeit
- 01/1992 - 12/1993
- Publikationen
- Mariani M., Maretzki D., Lutz H.U. A tightly membrane-associated
subpopulation of Spectrin is 3H-palmitoylated. J. Biol. Chem. 268
(1993) 12996-13001
- Lerche D., Fuller N.L., Rand R.P., Membrane curvature and
structural transitions for charged/uncharged phospholipid mixtures.
Springer Series of Physics 66 (1992) 226-119
- Lerche D., Mechanics of red blood cells. Structural and mechanical
aspects of a triple layer membrane model. Forma 8 (1993)
- 90.0500.20 -
- Überwachung und Optimierung der Komplextherapie bei
Makroglobulin-
ämie-Patienten mit hämorheologischen Meßverfahren
- Zur Behandlung des Hyperviskositätssyndroms (IgM: Morbus
Waldenström; IgG/IgA-Plasmozytom) wurden Plasmapheresen (PPH)
durchgeführt, die Proteinverschiebungen bedingen und die Fließfähigkeit
des Blutes entscheidend verbessern. Es wurden diese bestimmt:
Viskosität (PV), Dichte (D) und onkotischer Druck des Plasmas (KOD),
Parameter der therapiebedingten Änderung der Erythrozytenaggregation,
schergeschwindigkeitsabhängige Nativblutviskosität. Die schnell meßbare
PV ist geeignet, den notwendigen Zeitpunkt der PPH-Behandlung
festzulegen. Da bei Makroglobulinämien die biochemisch ermittelten
Paraproteinkonzentrationen erheblich überbestimmt werden, konnte ein
funktionaler Zusammenhang PV/ Paraproteinkonzentration für den
Lambda-u. Kappa-Typ zur PPH-Effektivitätsbeurteilung gefunden
werden.
- Schlagworte:
- Plasmozytom/M.Waldenström; Plasmapherese, Therapeutische; Proteinverschiebungen; Plasmaviskosität; Hämorheologie; Therapieoptimierung;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Dr. Günter Pardemann;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Brigitte Koch; Prof. Dr. Dietmar Lerche; Dirk Frömer;
- Laufzeit
- 07/1991 - 07/1993
- Publikationen
- Pardemann G., Pawlow I., Matthes G., Paulitschke M., Lerche D.,
Hemorheological properties changed by plasmapheresis: patients with
Waldenström's macroglobulinaemia. Proceedings 4th Int. Congr. World
Apheresis Associat.,Abstract No 117, 3. - 5. 6. 1992, Sapporo, Japan
Therapeutic Plasmapheresis (XII), Ed. T. Agishi VSP 1993
- 90.0500.30 -
- Blutflußuntersuchung mit aktiven Infrarotsensoren -
Theoretisch-
experimentelle und klinische Untersuchungen zur Signalentstehung
- Obwohl die photoplethysmographische Meßtechnik über 60 Jahre
bekannt ist, wird die Signalentstehung bis jetzt nicht vollständig
verstanden. Durch Untersuchungen an einfachen Modellen, sind die
einzelnen Effekte, die zur Signalentstehung beitragen, getrennt zu
untersuchen. Durch den Übergang zu komplexeren Anordnungen und durch
klinische Untersuchungen an ausgewählten Patientengruppen sollen die
Anteile der einzelnen Effekte am Gesamtsignal bestimmt werden. Dabei
ist ein Vergleich mit anderen klinischen Meßverfahren vorgesehen.
- Schlagworte:
- Biophysik; Physiologie; Mikrozirkulation; Durchblutungsmessung;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Siegurd Magnus; Wolfram Timm;
- Laufzeit
- 01/1992 - 12/1993
- Publikationen
- Reichert S., Magnus S.: Zur Bestimmung des pulpalen Blutstromes mit
der Laser-Doppler-Flußmessung. Dtsch. Zahnärztl. Z. 48 (1993)
778-780
- 90.0500.31 -
- Hydrodynamische Parameter und mechanische Hämolyse bei
künstlichen
Herzklappen
- Trotz einer großen Anzahl von Untersuchungen und Meßmethoden fehlt
noch immer ein Verfahren, mit dem bei künstlichen Herzklappen die
später im Patienten auftretende mechanische Blutschädigung erfaßt
werden kann. Die bisherigen Prüfstandards berücksichtigen insbesondere
nicht den Einfluß der besonderen Fließeigenschaften des Blutes. Durch
die Untersuchung von Herzklappen mit einem Fluid, das sowohl die
nichtnewtonschen Eigenschaften des Blutes wie auch die mechanische
Schädigung simuliert, soll ein Laborverfahren gefunden werden, mit dem
man Herzklappen auch in ihrer klinischen Wirkung, besonders bezüglich
der mechanischen Schädigung des Blutes, erfassen kann. Es soll also
eine Beziehung zwischen den hydrodynamischen Eigenschaften der
Herzklappen und dem Ausmaß der Schädigung gefunden werden.
- Schlagworte:
- Herzklappentestung; Blutrheologie; Modellfluid; Blutschädigung; Ähnlichkeitsanalyse;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche; Prof. Dr. Klaus Affeld;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Max Otto Wendt; Dr. Manfred Pohl; Dr. Brigitte Koch; Dr. Ekkehard Stößlein; Dr. Sabine Werner; Klaus Schichl; Stefan Strowich;
- Laufzeit
- 10/1990 - 10/1994
- Publikationen
- Wendt M.O., Pohl M., Lerche D., J.Biomed.Eng.13:126-132, 1991
- Vlastos G., Koch B., Lerche D., Pohl M., In: Theor.Appl.Rheol.,
Eds.: P.Moldenaers, R.Keunings,Amsterdam:Elsevier Sci.Publ.1992,
747-749
- Wendt M.O.,Pohl M.,Pratsch S.,Lerche D., Int. J. Art. Org.15:
681-685, 1992
- Lerche D., Vlastos G., Koch B., Pohl M., Affeld K., J.Phys.III
France 3:1283-1289, 1993
- Lerche D., Koch B., Vlastos G., Rheology 3:105-112, 1993
- 90.0500.32 -
- Sedimentationsverhalten menschlicher Erythrozyten bei
normalen und bei veränderten rheologischen Eigenschaften des
Blutes
- Experimentelle Messungen und theoretische Analyse zum Mechanismus
der Sedimentation von Erythrozyten und ihrer Abhängigkeit von den
rheologischen Eigenschaften des Blutes. Diese Untersuchungen sollen die
Grundlage für die Entwicklung einer Theorie der Sedimentation bilden
und damit Ausgangspunkt sein für eine verbesserte rheologische
Beschreibung der Blutströmung im Gefäßsystem bei vermindertem
Perfusionsdruck. Die Konzeption dieses Projektes geht von der Tatsache
aus, daß Sedimentation und Entmischungsvorgänge bei geringen
Schergradienten in den bisherigen hämorheologischen Modellen weitgehend
unbeachtet geblieben sind.
- Schlagworte:
- Zellsedimentation; Medien, Poröse; Aggregation; Erythrozyten; Theorie; Viskosität;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Brigitte Koch; Dr. Wolfgang Kucera; Thomas Dschietzig; Dirk Frömer;
- Laufzeit
- 10/1991 - 09/1993
- 90.0500.33 -
- Entwicklung von Eichsuspensionen zur Standardisierung
rheologierele-
vanter und hämatologischer Meßmethoden
- Zur Gewährleistung reproduzierbarer Messungen hämatologischer und
hämorheologischer Methoden (Cell-Counting, Zellvolumenbestimmung,
HK-und Hb-Bestimmung, Celltransit-Analysing,
Erythrozyten-Filtrierbarkeitsmessungen, Präzisionsviskosimetrie von
Blut) sind Referenzmessungen mit standardisierten Suspensionen
(natürliche oder/und künstliche) erforderlich. Dies gewinnt
insbesondere dann an Bedeutung, wenn, wie vorgesehen, diese Methoden in
geförderten Projekten eingesetzt werden sollen, wo
Standardisierungsanforderungen auf der Grundlage der ICSH-Forderungen
(International Committee for Standardization in Haematology) als
Maßstab dienen.
- Schlagworte:
- Cell-Counting; Zellvolumenbestimmung; Referenz- und Ringversuche; Celltransit-Analysing; ICSH-Forderungen; Präzisionsviskosimetrie;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Wolfgang Kucera; Prof. Dr. Reinhard Thom;
- Laufzeit
- 01/1992 - 12/1993
- 90.0500.34 -
- Rheometrie
- In Zusammenarbeit mit der Industrie sind der Einsatz neuer
Substanzklassen (insbesondere biologische Fluide, z.B. Blut) für
dynamische Meßsysteme zu erproben, potentielle Meßvorschriften für
spezifische Anwendungsaufgaben zu erarbeiten und die theoretische
Modellbildung weiterzuentwickeln.
- Schlagworte:
- Rheometrie; Viskosität; Biofluide; Viskoelastizität; Qualitätssicherung;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Brigitte Koch; Georgios Vlastos; Stefan Strowich;
- Laufzeit
- 06/1992 - 05/1995
- Publikationen
- Lerche D., Koch B., Vlastos G.: Das Fließverhalten des Stoffsystems
Blut/Flow behaviour of blood Rheologie 3 (1993) 105-112
- 90.0500.35 -
- Untersuchungen zur in vitro
HOT-Behandlungsoptimierung
- Durch den Einsatz biophysikalischer Meßtechniken ist die
Energieeinstrahlung bei der herkömmlichen HOT-Therapie über
Wirkungsspektren zu quantifizieren. Insbesondere ist auf die Erfassung
möglicher Alterationen der geformten Blutbestandteile
abzustellen.
- Schlagworte:
- UV-Bestrahlung Blut; Durchblutungsstörungen; Medizintechniken; Wirkungsspektrum; Zellveränderungen; Hämolyse;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Elke Hessel; Dr. Manrico Paulitschke; Dr. Dieter Maretzki; Dr. Wolfgang Meier; Matthias Neumann;
- Laufzeit
- 01/1992 - 05/1994
- Publikationen
- Paulitschke M., Turowski A., Lerche D.: Ergebnisse der Berliner
HOT/UVB-Vergleichsstudie bei Patienten mit peripheren arteriellen
Durchblutungsstörungen. Z. gesamte Inn. Med. 47 (1992) 148-153
- 90.0500.36 -
- Urämiebedingte hämorheologische und oxidative Alteration
des Blutes,
Veränderung infolge Dialysetherapie und Erarbeitung eines Urämie-
schädigungsmodells
- Das Projekt ist auf eine komplexe biophysikalische und biochemische
Analyse des Blutes von Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz
ausgerichtet. Es sind die Urämie und/oder dialysebedingten Schädigungen
des Vollblutes bzw. der roten Blutzellen und insbesondere der roten
Blutzellenmembran zu quantifizieren. Ein weiteres Ziel besteht in der
Aufklärung der kausalen Schädigungsschritte für urämische
Blutzellen.
- Schlagworte:
- Rheologie; Membranbiophysik; Membranbiochemie; Dialyse; Blutschädigung; Sauerstoffradikale;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Wolfgang Kucera; Dr. Wolfgang Meier; Dr. Elke Hessel; Dr. Dieter Maretzki; Dr. Manrico Paulitschke; Matthias Steinfath; Matthias Neumann; Dr. Ingolf Schimke;
- Laufzeit
- 01/1991 - 10/1995
- Publikationen
- Kucera W., Wegner G., Lerche D., Biomed.Biochim.Acta 50 (1991)
159-68
- Meier W., Paulitschke M., Lerche D. et al.,NephrolDial.Transplant.
6 (1991) 110-116
- Paulitschke M., Mikita J., Lerche D. et
al.,Int.J.Microcirc.Clin.Exp. 10 (1991) 67-73
- Hessel E., Jovtchev S., Penewa W. et al., Nieren-
u.Hochdruckkrankh. 22 (1993) 129-131
- Neumann M., Lerche D., Meier W. et al., Biomed.Techn.38 (1993)
204-12
- 90.0500.37 -
- Experimentelle und klinische Haemorheologie von Blutzellen
und künst-
lichen Herzklappen
- Bestimmung von Parametern der statischen und dynamischen Parameter
der Deformierbarkeit der roten Blutzelle mittels
Mikropipettenaspirationstechnik bei ß-Thalassaemie. Da dieses
Krankheitsbild vorwiegend in Ländern des Mittelmeerraumes (u.a.
Griechenland) auftritt, sollten die meßtechnischen Voraussetzungen an
der Universität Patras geschaffen und die Messungen vor Ort ausgeführt
werden. In einem 2. Schwerpunkt wurden die in Patras entwickelten
biologischen Herzklappenprothesen im Klappenprüfstand des IMPB
hinsichtlich ihrer hydrodynamischen Charakteristika untersucht und mit
anderen Klappenprothesen verglichen. Es wurden Lösungswege ermittelt,
aus Videoaufzeichnungen der Herzklappenbewegung die zeitliche
Entwicklung der Öffnungsflächen zu quantifizieren.
- Schlagworte:
- Membranstruktur; Thalassaemie; Membranmechanik; TV-Bildanalyse; Herzklappen, Biologische; Herzklappentestung;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Weitere beteiligte Wissenschaftler/innen:
- Dr. Wolfgang Meier; Dr. Manfred Pohl; Dr. Max Otto Wendt; Dr. Sabine Werner; Prof. Dr. Yannis Missirlis; Dr. George Athanassiou;
- Laufzeit
- 01/1990 - 12/1993
- 90.0500.38 -
- Untersuchungen zur Beeinflussung der Fließeigenschaften des
Blutes
durch Kontrastmittel
- Aufklärung des Einflusses von unterschiedlichen Kontrastmitteln auf
die Blutrheologie, die Plasmaviskosität, Morphologie der Erythrozyten
sowie das Aggregations-/Entmischungsverhalten von roten
Blutzellen
- Schlagworte:
- Rheologie; Röntgen-Kontrastmittel; Erythrozyten; Zellbiophysik; MRT-Kontrastmittel; Zellsedimentation;
- Leitung / Koordination des Vorhabens
- Prof. Dr. Dietmar Lerche;
- Laufzeit
- 03/1991 - 06/1992
- Publikationen
- Lerche D., Hennicke G.: The effect of different ionic and non-ionic
X-ray contrast media on on the morphological and rheological properties
of human red blood cells. Clin. Hemorheol. 13 (1992) 341-355