Humboldt-Universität zu Berlin

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