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Ulrich Päßler konnte im September 2019 den verschollen geglaubten Brief von Carl Friedrich Gauß an Alexander von Humboldt vom 17. August 1832 wiederfinden. Dieser Brief stammt aus der Anfangsphase von Gauß’ erdmagnetischen Forschungen. Gauß gibt an, sich erst vor einem halben Jahr in dieses Gebiet gewagt zu haben, das bislang Humboldt vorbehalten war. Die wichtigsten Themen des Briefes sind der Einfluss der Temperatur auf die magnetischen Eigenschaften sowie die Methoden der Magnetisierung von Nadeln und Stäben. Der Brief füllt eine wichtige Lücke in der Korrespondenz zwischen Gauß und Humboldt und ergänzt unsere Kenntnisse über bisher kaum wahrgenommene Forschungsfelder von Gauß. Es wird eine kritische kommentierte Edition des Briefes vorgestellt.
Background: The role of fatty acid (FA) intake and metabolism in type 2 diabetes (T2D) incidence is controversial. Some FAs are not synthesised endogenously and, therefore, these circulating FAs reflect dietary intake, for example, the trans fatty acids (TFAs), saturated odd chain fatty acids (OCFAs), and linoleic acid, an n-6 polyunsaturated fatty acids (PUFA). It remains unclear if intake of TFA influence T2D risk and whether industrial TFAs (iTFAs) and ruminant TFAs (rTFAs) exert the same effect. Unlike even chain saturated FAs, the OCFAs have been inversely associated with T2D risk, but this association is poorly understood. Furthermore, the associations of n-6 PUFAs intake with T2D risk are still debated, while delta-5 desaturase (D5D), a key enzyme in the metabolism of PUFAs, has been consistently related to T2D risk. To better understand these relationships, the FA composition in circulating lipid fractions can be used as biomarkers of dietary intake and metabolism. The exploration of TFAs subtypes in plasma phospholipids and OCFAs and n-6 PUFAs within a wide range of lipid classes may give insights into the pathophysiology of T2D.
Aim: This thesis aimed mainly to analyse the association of TFAs, OCFAs and n-6 PUFAs with self-reported dietary intake and prospective T2D risk, using seven types of TFAs in plasma phospholipids and deep lipidomics profiling data from fifteen lipid classes.
Methods: A prospective case-cohort study was designed within the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC)-Potsdam study, including all the participants who developed T2D (median follow-up 6.5 years) and a random subsample of the full cohort (subcohort: n=1248; T2D cases: n=820). The main analyses included two lipid profiles. The first was an assessment of seven TFA in plasma phospholipids, with a modified method for analysis of FA with very low abundances. The second lipid profile was derived from a high-throughout lipid profiling technology, which identified 940 distinct molecular species and allowed to quantify OCFAs and PUFAs composition across 15 lipid classes. Delta-5 desaturase (D5D) activity was estimated as 20:4/20:3-ratio. Using multivariable Cox regression models, we examined the associations of TFA subtypes with incident T2D and class-specific associations of OCFA and n-6 PUFAs with T2D risk.
Results: 16:1n-7t, 18:1n-7t, and c9t11-CLA were positively correlated with the intake of fat-rich dairy foods. iTFA 18:1 isomers were positively correlated with margarine. After adjustment for confounders and other TFAs, higher plasma phospholipid concentrations of two rTFAs were associated with a lower incidence of T2D: 18:1n-7t and t10c12-CLA. In contrast, the rTFA c9t11-CLA was associated with a higher incidence of T2D. rTFA 16:1n-7t and iTFAs (18:1n-6t, 18:1n-9t, 18:2n-6,9t) were not statistically significantly associated with T2D risk.
We observed heterogeneous integration of OCFA in different lipid classes, and the contribution of 15:0 versus 17:0 to the total OCFA abundance differed across lipid classes. Consumption of fat-rich dairy and fiber-rich foods were positively and red meat inversely correlated to OCFA abundance in plasma phospholipid classes. In women only, higher abundances of 15:0 in phosphatidylcholines (PC) and diacylglycerols (DG), and 17:0 in PC, lysophosphatidylcholines (LPC), and cholesterol esters (CE) were inversely associated with T2D risk. In men and women, a higher abundance of 15:0 in monoacylglycerols (MG) was also inversely associated with T2D. Conversely, a higher 15:0 concentration in LPC and triacylglycerols (TG) was associated with higher T2D risk in men. Women with a higher concentration of 17:0 as free fatty acids (FFA) also had higher T2D incidence.
The integration of n-6 PUFAs in lipid classes was also heterogeneous. 18:2 was highly abundant in phospholipids (particularly PC), CE, and TG; 20:3 represented a small fraction of FA in most lipid classes, and 20:4 accounted for a large proportion of circulating phosphatidylinositol (PI) and phosphatidylethanolamines (PE). Higher concentrations of 18:2 were inversely associated with T2D risk, especially within DG, TG, and LPC. However, 18:2 as part of MG was positively associated with T2D risk. Higher concentrations of 20:3 in phospholipids (PC, PE, PI), FFA, CE, and MG were linked to higher T2D incidence. 20:4 was unrelated to risk in most lipid classes, except positive associations were observed for 20:4 enriched in FFA and PE. The estimated D5D activities in PC, PE, PI, LPC, and CE were inversely associated with T2D and explained variance of estimated D5D activity by genomic variation in the FADS locus was only substantial in those lipid classes.
Conclusion: The TFAs' conformation is essential in their relationship to diabetes risk, as indicated by plasma rTFA subtypes concentrations having opposite directions of associations with diabetes risk. Plasma OCFA concentration is linked to T2D risk in a lipid class and sex-specific manner. Plasma n-6 PUFA concentrations are associated differently with T2D incidence depending on the specific FA and the lipid class. Overall, these results highlight the complexity of circulating FAs and their heterogeneous association with T2D risk depending on the specific FA structure, lipid class, and sex. My results extend the evidence of the relationship between diet, lipid metabolism, and subsequent T2D risk. In addition, my work generated several potential new biomarkers of dietary intake and prospective T2D risk.
Nach den beiden großen Forschungsreisen konzentrierte Ehrenberg seine Arbeit in Berlin auf die systematische Beschreibung von Kleinstlebewesen, die sogenannten Infusorien. 1838 erschien eines seiner Hauptwerke, Die Infusionsthierchen als vollkommene Organismen. Ein Blick in das tiefere organische Leben der Natur. Ehrenberg untersuchte tausende Proben aus aller Welt und wies Infusorien auf dem Grund der Weltmeere, in atmosphärischem Staub und in Hochgebirgen nach. Ausgehend von diesen Befunden beschäftigte er sich mit dem Anteil einzelliger kieselschaliger Mikroorganismen an der Bildung von Erden und geologischen Formationen. 1854 legte er die Mikrogeologie vor: In 41 Bildtafeln gab er weltweite „geographische Uebersichten über das kleine jetzige erdbildende Leben“. Christian Gottfried Ehrenberg gilt als Mitbegründer der Boden-Mikrobiologie und Mikropaläontologie sowie als Pionier der Kieselalgenforschung und Protozoologie.
„Eine der größten Freuden meines Lebens würde sein, einmal 5 – 6 Monathe mit Ihnen, an Ihrer Seite, unter Ihrer Belehrung reisen zu können. Süßwassermuscheln, Fische, Bergpflanzen Rußlands sind wenig bekannt.“ Mit diesen Worten lud Alexander von Humboldt seinen Akademiekollegen Ehrenberg zur Teilnahme an der russisch-sibirischen Reise ein, die der preußische Kammerherr auf Einladung des Kaisers Nikolaj I. unternahm. Knapp drei Jahre nach der Rückkehr von der arabisch-afrikanischen Forschungsreise brach Ehrenberg also erneut auf: Am 12. April 1829 traten Humboldt, Ehrenberg und der Mineraloge Gustav Rose ihre Reise in Berlin an. Diese führte sie in knapp neun Monaten und über 19 000 Kilometer in den Ural und durch Westsibirien bis zur russisch-chinesischen Grenzstation Baty. Während Humboldt und Rose die Hüttenbezirke im Ural und Altai inspizierten, legte Ehrenberg botanische und zoologische Sammlungen an.
Heinrich Menu von Minutoli unternahm 1820 eine Reise nach Nordafrika zur Erforschung ägyptischer und griechischer Altertümer. Die Preußische Akademie der Wissenschaften bestimmte die jungen Naturforscher Christian Gottfried Ehrenberg und Wilhelm Hemprich als weitere Teilnehmer.
Während Minutoli bereits ein Jahr nach Beginn der Expedition 1821 nach Europa zurückkehrte, setzten Ehrenberg und Hemprich ihre Forschungen fort. Von Alexandria aus unternahmen sie, zum Teil getrennt, Exkursionen in die libysche Wüste, auf die Sinaihalbinsel, zum Roten Meer, in das Libanongebirge sowie bis in den Sudan und nach Eritrea, wo Hemprich 1825 dem Malariafieber erlag.
Wie von der Akademie der Wissenschaften beauftragt, sammelten Ehrenberg und Hemprich insgesamt 34 000 Tiere, 46 000 Pflanzen und 300 Mineralien. Diese trafen im Laufe der Jahre, verpackt in insgesamt 114 Kisten, in Berlin ein. Die Akademie stellte Mittel für die Auswertung der Sammlungen zur Verfügung. Ehrenbergs Reisebericht blieb aber ebenso Fragment wie das großangelegte Tafelwerk Symbolae physicae.
Geleitwort
(2021)
Als langjähriges und aktives Mitglied der Gesellschaft Naturforschender Freunde zu Berlin bestimmte Ehrenberg ihre Aktivitäten und ihr Ansehen maßgeblich mit. Seine Beiträge zu den Sitzungen und Schriften und seine Rolle als Bewohner des gesellschaftseigenen Hauses förderten in der GNF sowohl Fortschritt als auch Beständigkeit. Das Ziel der Naturgeschichte des 18. Jahrhunderts, also die Entdeckung, Beschreibung und Bewahrung möglichst aller Organismen- und Gesteinsarten, wurde in der GNF bis in die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts tradiert. Ehrenbergs wissenschaftliche Leistungen, insbesondere seine zahlreichen Entdeckungen mit Hilfe des Mikroskops, stehen ganz in dieser Tradition.
Ab Mitte der 1820er Jahre erfuhr die Mikroskop- Technik eine stürmische Entwicklung. Dadurch, dass es gelang, nach und nach die optischen Fehler zu korrigieren, verbesserte sich die Auflösung bis zum Ende des Jahrhunderts um den Faktor 10 von 3 μm auf 0,3 μm. Um 1820 begann Christian Gottfried Ehrenberg mit mikroskopischen Untersuchungen. Er nutzte zunächst ein einfaches Nürnberger Mikroskop. 1832 erwarb er ein Mikroskop aus der Berliner Werkstatt von Pistor & Schiek, das er dann zeitlebens nutzte. Ein Vergleich der Leistungsfähigkeit seines Instruments mit der für seine Untersuchungen notwendigen Auflösung zeigt, dass es für seine Untersuchungen vollkommen genügte. Für seine Untersuchungsobjekte entwickelte er Präparationstechniken und Aufbewahrungsmethoden für die Dauerpräparate. Da er auch die mikroskopischen Abbildungen bis hin zu den Vorlagen für die Kupfertafeln selbst anfertigte, behielt er den gesamten Prozess von der Präparation bis zum Druck der Ergebnisse stets in der Hand.