@phdthesis{Toele2013,
  author    = {T{\"o}le, Jonas Claudius},
  title     = {{\"U}ber die Arc-catFISH-Methode als neues Werkzeug zur Charakterisierung der Geschmacksverarbeitung im Hirnstamm der Maus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-70491},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Intensive Forschung hat in den vergangenen Jahrzehnten zu einer sehr detaillierten Charakterisierung des Geschmackssystems der S{\"a}ugetiere gef{\"u}hrt. Dennoch sind mit den bislang eingesetzten Methoden wichtige Fragestellungen unbeantwortet geblieben. Eine dieser Fragen gilt der Unterscheidung von Bitterstoffen. Die Zahl der Substanzen, die f{\"u}r den Menschen bitter schmecken und in Tieren angeborenes Aversionsverhalten ausl{\"o}sen, geht in die Tausende. Diese Substanzen sind sowohl von der chemischen Struktur als auch von ihrer Wirkung auf den Organismus sehr verschieden. W{\"a}hrend viele Bitterstoffe potente Gifte darstellen, sind andere in den Mengen, die mit der Nahrung aufgenommen werden, harmlos oder haben sogar positive Effekte auf den K{\"o}rper. Zwischen diesen Gruppen unterscheiden zu k{\"o}nnen, w{\"a}re f{\"u}r ein Tier von Vorteil. Ein solcher Mechanismus ist jedoch bei S{\"a}ugetieren nicht bekannt. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Verarbeitung von Geschmacksinformation in der ersten Station der Geschmacksbahn im Mausgehirn, dem Nucleus tractus solitarii (NTS), mit besonderem Augenmerk auf der Frage nach der Diskriminierung verschiedener Bitterstoffe. Zu diesem Zweck wurde eine neue Untersuchungsmethode f{\"u}r das Geschmackssystem etabliert, die die Nachteile bereits verf{\"u}gbarer Methoden umgeht und ihre Vorteile kombiniert. Die Arc-catFISH-Methode (cellular compartment analysis of temporal activity by fluorescent in situ hybridization), die die Charakterisierung der Antwort großer Neuronengruppen auf zwei Stimuli erlaubt, wurde zur Untersuchung geschmacksverarbeitender Zellen im NTS angewandt. Im Zuge dieses Projekts wurde erstmals eine stimulusinduzierte Arc-Expression im NTS gezeigt. Die ersten Ergebnisse offenbarten, dass die Arc-Expression im NTS spezifisch nach Stimulation mit Bitterstoffen auftritt und sich die Arc exprimierenden Neurone vornehmlich im gustatorischen Teil des NTS befinden. Dies weist darauf hin, dass Arc-Expression ein Marker f{\"u}r bitterverarbeitende gustatorische Neurone im NTS ist. Nach zweimaliger Stimulation mit Bittersubstanzen konnten {\"u}berlappende, aber verschiedene Populationen von Neuronen beobachtet werden, die unterschiedlich auf die drei verwendeten Bittersubstanzen Cycloheximid, Chininhydrochlorid und Cucurbitacin I reagierten. Diese Neurone sind vermutlich an der Steuerung von Abwehrreflexen beteiligt und k{\"o}nnten so die Grundlage f{\"u}r divergentes Verhalten gegen{\"u}ber verschiedenen Bitterstoffen bilden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Neymeyer2013,
  author    = {Neymeyer, Hanna},
  title     = {Annexin A1 im chronischen Nierenversagen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-69670},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Expansion des renalen Tubulointerstitiums aufgrund einer Akkumulation zellul{\"a}rer Bestandteile und extrazellul{\"a}rer Matrix ist eine charakteristische Eigenschaft der chronischen Nierenerkrankung (CKD) und f{\"u}hrt zu einer Progression der Erkrankung in Richtung eines terminalen Nierenversagens. Die Fibroblasten Proliferation und ihre Transformation hin zum sekretorischen Myofibroblasten-Ph{\"a}notyp stellen hierbei Schl{\"u}sselereignisse dar. Signalprozesse, die zur Induktion der Myofibroblasten f{\"u}hren, werden aktiv beforscht um anti-fibrotische Therapieans{\"a}tze zu identifizieren. Das anti-inflammatorische Protein Annexin A1 und sein Rezeptor Formyl-Peptid Rezeptor 2 (FPR2) wurden in verschiedenen Organsystemen mit der Regulation von Fibroblastenaktivit{\"a}t in Verbindung gebracht, jedoch wurden ihre Expression und Funktion bei renalen fibrotischen Erkrankungen bisher nicht untersucht. Ziel der aktuellen Studie war daher die Untersuchung der renalen Annexin A1- und FPR2-Expression in einem Tiermodell des chronischen Nierenversagens, sowie die Charakterisierung der funktionellen Rolle von Annexin A1 in der Regulation des Fibroblasten Ph{\"a}notyps und ihrer Syntheseleistung. Dazu wurden neugeborene Sprague-Dawley Ratten in den ersten zwei Wochen ihres Lebens entweder mit Vehikel oder mit einem Angiotensin II Typ I Rezeptor Antagonisten behandelt und ohne weitere Intervention bis zu einem Alter von 11 Monaten (CKD Ratten) gehalten. Die Regulation und Lokalisation von Annexin A1 und FPR2 wurden mit Hilfe von Real-Time PCR und Immunhistochemie erfasst. Annexin A1- und FPR2-exprimierende Zellen wurden weiter durch Doppelimmunfluoreszenzf{\"a}rbungen charakterisiert. Gef{\"a}rbt wurde mit Antik{\"o}rpern gegen endotheliale Zellen (rat endothelial cell antigen), Makrophagen (CD 68), Fibroblasten (CD73) und Myofibroblasten (alpha-smooth muscle actin (α-sma)). Zellkulturstudien wurden an immortalisierten renalen kortikalen Fibroblasten aus Wildtyp- und Annexin A1-defizienten M{\"a}usen, sowie an etablierten humanen und murinen renalen Fibrolasten durchgef{\"u}hrt. Eine {\"U}berexpression von Annexin A1 wurde durch eine stabile Transfektion erreicht. Die Expression von Annexin A1, α-sma und Kollagen 1α1 wurde durch Real-Time PCR, Western Blot und Immuhistochemie erfasst. Die Sekretion des Annexin A1 Proteins wurde nach TCA-F{\"a}llung des Zellkultur{\"u}berstandes im Western Blot untersucht. Wie zu erwarten zeigten die CKD Ratten eine geringere Anzahl an Nephronen mit deutlicher glomerul{\"a}ren Hypertrophie. Der tubulointerstitielle Raum war durch fibrill{\"a}res Kollagen, aktivierte Fibroblasten und inflammatorische Zellen expandiert. Parallel dazu war die mRNA Expression von Annexin A1 und Transforming growth factor beta (TGF-β) signifikant erh{\"o}ht. Die Annexin A1-Lokalisation mittels Doppelimmunfluorsezenz identifizierte eine große Anzahl von CD73-positiven kortikalen Fibroblasten und eine Subpopulation von Makrophagen als Annexin A1-positiv. Die Annexin A1-Menge in Myofibroblasten und renalen Endothelien war gering. FPR2 konnte in der Mehrzahl der renalen Fibroblasten, in Myofibroblasten, in einer Subpopulation von Makrophagen und in renalen Epithelzellen nachgewiesen werden. Eine Behandlung der murinen Fibroblasten mit dem pro-fibrotischen Zytokin TGF-β f{\"u}hrte zu einem parallelen Anstieg der α-sma-, Kollagen 1α1- und Annexin A1-Biosynthese und zu einer gesteigerten Sekretion von Annexin A1. Eine {\"U}berexpression von Annexin A1 in murinen Fibroblasten reduzierte das Ausmaß der TGF-β induzierten α-sma- und Kollagen 1α1-Biosynthese. Fibroblasten aus Annexin A1-defizienten M{\"a}usen zeigten einen starken Myofibroblasten-Ph{\"a}notyp mit einer gesteigerten Expression an α-sma und Kollagen 1α1. Der Einsatz eines Peptidantagonisten des FPR2 (WRW4) resultierte in einer Stimulation der α-sma-Biosynthese, was die Vermutung nahe legte, dass Annexin A1 FPR2-vermittelt anti-fibrotische Effekte hat. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass renale kortikale Fibroblasten eine Hauptquelle des Annexin A1 im renalen Interstitium und einen Ansatzpunkt f{\"u}r Annexin A1-Signalwege in der Niere darstellen. Das Annexin A1/FPR2-System k{\"o}nnte daher eine wichtige Rolle in der Kontrolle des Fibroblasten Ph{\"a}notyp und der Fibroblasten Aktivit{\"a}t spielen und daher einen neuen Ansatz f{\"u}r die anti-fibrotischen pharmakologischen Strategien in der Behandlung des CKD darstellen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ganesh2013,
  author    = {Ganesh, Bhanu Priya},
  title     = {Host-microbe interactions in the inflamed gut},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-69558},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Initiation and perpetuation of inflammatory bowel diseases (IBD) may result from an exaggerated mucosal immune response to the luminal microbiota in a susceptible host. We proposed that this may be caused either 1) by an abnormal microbial composition or 2) by weakening of the protective mucus layer due to excessive mucus degradation, which may lead to an easy access of luminal antigens to the host mucosa triggering inflammation. We tested whether the probiotic Enterococcus faecium NCIMB 10415 (NCIMB) is capable of reducing chronic gut inflammation by changing the existing gut microbiota composition and aimed to identify mechanisms that are involved in possible beneficial effects of the probiotic. To identify health-promoting mechanisms of the strain, we used interleukin (IL)-10 deficient mice that spontaneously develop gut inflammation and fed these mice a diet containing NCIMB (106 cells g-1) for 3, 8 and 24 weeks, respectively. Control mice were fed an identically composed diet but without the probiotic strain. No clear-cut differences between the animals were observed in pro-inflammatory cytokine gene expression and in intestinal microbiota composition after probiotic supplementation. However, we observed a low abundance of the mucin-degrading bacterium Akkermansia muciniphila in the mice that were fed NCIMB for 8 weeks. These low cell numbers were associated with significantly lower interferon gamma (IFN-γ) and IFN-γ-inducible protein (IP-10) mRNA levels as compared to the NCIMB-treated mice that were killed after 3 and 24 weeks of intervention. In conclusion, NCIMB was not capable of reducing gut inflammation in the IL-10-/- mouse model. To further identify the exact role of A. muciniphila and uncover a possible interaction between this bacterium, NCIMB and the host in relation to inflammation, we performed in vitro studies using HT-29 colon cancer cells. The HT-29 cells were treated with bacterial conditioned media obtained by growing either A. muciniphila (AM-CM) or NCIMB (NCIMB-CM) or both together (COMB-CM) in Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) for 2 h at 37 °C followed by bacterial cell removal. HT-29 cells treated with COMB-CM displayed reduced cell viability after 18 h (p<0.01) and no viable cells were detected after 24 h of treatment, in contrast to the other groups or heated COMB-CM. Detection of activated caspase-3 in COMB-CM treated groups indicated that death of the HT-29 cells was brought about by apoptosis. It was concluded that either NCIMB or A. muciniphila produce a soluble and heat-sensitive factor during their concomitant presence that influences cell viability in an in vitro system. We currently hypothesize that this factor is a protein, which has not yet been identified. Based on the potential effect of A. muciniphila on inflammation (in vivo) and cell-viability (in vitro) in the presence of NCIMB, we investigated how the presence of A. muciniphila affects the severity of an intestinal Salmonella enterica Typhimurium (STm)-induced gut inflammation using gnotobiotic C3H mice with a background microbiota of eight bacterial species (SIHUMI, referred to as simplified human intestinal microbiota). Presence of A. muciniphila in STm-infected SIHUMI (SIHUMI-AS) mice caused significantly increased histopathology scores and elevated mRNA levels of IFN-γ, IP-10, tumor necrosis factor alpha (TNF-α), IL-12, IL-17 and IL-6 in cecal and colonic tissue. The number of mucin filled goblet cells was 2- to 3- fold lower in cecal tissue of SIHUMI-AS mice compared to SIHUMI mice associated with STm (SIHUMI-S) or A. muciniphila (SIHUMI-A) or SIHUMI mice. Reduced goblet cell numbers significantly correlated with increased IFN-γ (r2 = -0.86, ***P<0.001) in all infected mice. In addition, loss of cecal mucin sulphation was observed in SIHUMI-AS mice. Concomitant presence of A. muciniphila and STm resulted in a drastic change in microbiota composition of the SIHUMI consortium. The proportion of Bacteroides thetaiotaomicron in SIHUMI, SIHUMI-A and SIHUMI-S mice made up to 80-90\% but was completely taken over by STm in SIHUMI-AS mice contributing 94\% to total bacteria. These results suggest that A. muciniphila exacerbates STm-induced intestinal inflammation by its ability to disturb host mucus homeostasis. In conclusion, abnormal microbiota composition together with excessive mucus degradation contributes to severe intestinal inflammation in a susceptible host.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Junick2013,
  author    = {Junick, Jana},
  title     = {Einfluss von Synbiotika auf die intestinale Mikrobiota gesunder Neugeborener},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-69525},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Hintergrund: Gestillte Kinder haben im Vergleich zu nicht gestillten Kindern eine geringere Inzidenz von gastrointestinalen Infektionen und atopischen Erkrankungen. Man geht davon aus, dass der gesundheitsf{\"o}rdernde Effekt der Muttermilch teilweise {\"u}ber die intestinale Mikrobiota vermittelt wird. Diese ist in Stillkindern durch eine geringe Diversit{\"a}t und einen hohen Anteil an Bifidobakterien charakterisiert. Neueste Ans{\"a}tze in der Weiterentwicklung industriell hergestellter S{\"a}uglingsnahrung zielen darauf ab, eine intestinale Mikrobiota zu f{\"o}rdern, die der von gestillten Kindern {\"a}hnelt. Die Supplementation von S{\"a}uglingsnahrung mit Probiotika (lebende Mikroorganismen) oder Pr{\"a}biotika (unverdauliche Kohlenhydrate, die als Energiesubstrat f{\"u}r probiotische Bakterien dienen) k{\"o}nnte die bifidogene und antipathogene, aber auch immunmodulierende Wirkung der Muttermilch nachahmen. Aufgrund unterschiedlicher Interaktionen mit der Darmmikrobiota und dem Immunsystem fokussiert man mit der gleichzeitigen Gabe von Pro- und Pr{\"a}biotika (Synbiotika) eine synergistische Wirkung an. Zielstellung und Studiendesign: In einer randomisiert-kontrollierten, klinischen Studie wurde untersucht, ob sich in den ersten drei Lebensmonaten von gesunden und termingerecht geborenen Kindern mit einer Synbiotikum-haltigen S{\"a}uglingsnahrung eine intestinale Mikrobiota etabliert, die der von gestillten Kindern gleicht. Das Synbiotikum setzte sich aus Bifidobacterium animalis ssp. lactis CNCM I 3446 ({\"a}ltere Bezeichnung B. lactis BB-12) und Kuhmilcholigosacchariden zusammen. Die Studie umfasste zwei Gruppen von Kindern, die eine S{\"a}uglingsnahrung mit (SYN-Gruppe, n=21) oder ohne Supplement (KON-Gruppe, n=18) erhielten. Gestillte Kinder dienten als Referenz (REF-Gruppe, n=23). Um die Diversit{\"a}t der Bifidobakterien auf Speziesebene umfassend zu charakterisieren, wurden quantitative Real-Time PCR (qPCR)-Verfahren, basierend auf dem single-copy groEL als phylogenetisches Zielgen, zur spezifischen Quantifizierung von zw{\"o}lf Bifidobakterienspezies in humanen F{\"a}zes entwickelt und validiert. Ergebnisse: Die supplementierte S{\"a}uglingsnahrung war gut vertr{\"a}glich und unterst{\"u}tzte eine gesunde Entwicklung; vergleichbare anthropometrische Daten von SYN- und REF-Gruppe. Das Synbiotikum stimulierte selektiv das Wachstum von Laktobazillen und Bifidobakterien. Die Zellzahl f{\"u}r Laktobazillen der SYN-Gruppe war zur REF-Gruppe {\"a}quivalent (9,07±0,32 versus 9,90±0,27 log10 Zellen/g F{\"a}zes TM [MW±SEM]; p<0,0019; {\"A}quivalenzdifferenz von 1 log10 Zellen/g F{\"a}zes TM) und h{\"o}her als in der KON-Gruppe (8,27±0,31 log10 Zellen/g F{\"a}zes TM [MW±SEM]). Die Zellzahl f{\"u}r Bifidobakterien war in der SYN-Gruppe am h{\"o}chsten (11,54±0,05 versus 11,00±0,17 [REF-Gruppe] und 10,54±0,24 [KON-Gruppe] log10 Zellen/g F{\"a}zes TM [MW±SEM]). In der SYN-Gruppe wurde die h{\"o}chste Anzahl an Bifidobakterienspezies erfasst (167 mit [128 ohne] B. animalis in 56 F{\"a}zesproben versus 98 und 93 in jeweils 51 F{\"a}zesproben der REF- und KON-Gruppe). Neben Kinder-typischen Spezies wie B. bifidum und B. breve wurden auch Spezies, die f{\"u}r Erwachsene charakteristisch sind (B. adolescentis), h{\"a}ufiger in der SYN-Gruppe als in den Vergleichsgruppen nachgewiesen. Der pH-Wert in F{\"a}zes von Kindern aus der SYN-Gruppe war niedriger als der aus der KON-Gruppe (6,07±0,20 versus 6,45±0,17 [MW±SEM]) und n{\"a}her an dem von gestillten Kindern mit 5,29±0,12 (MW±SEM). Schlussfolgerung: Die Supplementation einer S{\"a}uglingsnahrung mit dem Synbiotikum aus CNCM I-3446 und Kuhmilcholigosacchariden f{\"u}hrte zu einer Angleichung in der Zusammensetzung der intestinalen Mikrobiota und des f{\"a}kalen pH-Wertes an gestillte Kinder. Die in dieser Arbeit entwickelten groEL-basierten qPCR-Verfahren erlaubten eine spezifische und genaue Analyse der Bifidobakterienpopulation unter dem Einfluss eines Synbiotikums.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Slezak2013,
  author    = {Slezak, Kathleen},
  title     = {Impact of intestinal bacteria on the anatomy and physiology of the intestinal tract in the PRM/Alf mouse model},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-68946},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Introduction: Intestinal bacteria influence gut morphology by affecting epithelial cell proliferation, development of the lamina propria, villus length and crypt depth [1]. Gut microbiota-derived factors have been proposed to also play a role in the development of a 30 \% longer intestine, that is characteristic of PRM/Alf mice compared to other mouse strains [2, 3]. Polyamines and SCFAs produced by gut bacteria are important growth factors, which possibly influence mucosal morphology, in particular villus length and crypt depth and play a role in gut lengthening in the PRM/Alf mouse. However, experimental evidence is lacking. Aim: The objective of this work was to clarify the role of bacterially-produced polyamines on crypt depth, mucosa thickness and epithelial cell proliferation. For this purpose, C3H mice associated with a simplified human microbiota (SIHUMI) were compared with mice colonized with SIHUMI complemented by the polyamine-producing Fusobacterium varium (SIHUMI + Fv). In addition, the microbial impact on gut lengthening in PRM/Alf mice was characterized and the contribution of SCFAs and polyamines to this phenotype was examined. Results: SIHUMI + Fv mice exhibited an up to 1.7 fold higher intestinal polyamine concentration compared to SIHUMI mice, which was mainly due to increased putrescine concentrations. However, no differences were observed in crypt depth, mucosa thickness and epithelial proliferation. In PRM/Alf mice, the intestine of conventional mice was 8.5 \% longer compared to germfree mice. In contrast, intestinal lengths of C3H mice were similar, independent of the colonization status. The comparison of PRM/Alf and C3H mice, both associated with SIHUMI + Fv, demonstrated that PRM/Alf mice had a 35.9 \% longer intestine than C3H mice. However, intestinal SCFA and polyamine concentrations of PRM/Alf mice were similar or even lower, except N acetylcadaverine, which was 3.1-fold higher in PRM/Alf mice. When germfree PRM/Alf mice were associated with a complex PRM/Alf microbiota, the intestine was one quarter longer compared to PRM/Alf mice colonized with a C3H microbiota. This gut elongation correlated with levels of the polyamine N acetylspermine. Conclusion: The intestinal microbiota is able to influence intestinal length dependent on microbial composition and on the mouse genotype. Although SCFAs do not contribute to gut elongation, an influence of the polyamines N acetylcadaverine and N acetylspermine is conceivable. In addition, the study clearly demonstrated that bacterial putrescine does not influence gut morphology in C3H mice.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{MostafaKamelAbdelfatah2013,
  author    = {Mostafa Kamel Abdelfatah, Ali},
  title     = {Interactions of food proteins with plant phenolics - modulation of structural, techno- and bio-functional properties of proteins},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-69033},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {The phenolic compounds as food components represent the largest group of secondary metabolites in plant foods. The phenolic compounds, e.g. chlorogenic acid (CQA), are susceptible to oxidation by enzymes specially, polyphenol oxidase (PPO) and at alkaline conditions. Both enzymatic and non-enzymatic oxidations occur in the presence of oxygen and produce quinone, which normally further react with other quinone to produce colored compounds (dimers), as well as is capable of undergoing a nucleophilic addition to proteins. The interactions of proteins with the phenolic compounds have received considerable attention in the recent years where, plant phenolic compounds have drawn increasing attention due to their antioxidant properties and their noticeable effects in the prevention of various oxidative stress associated diseases. Green coffee beans are one of the richest sources of chlorogenic acids. Therefore, a green coffee extract would provide an eligible food relevant source for phenolic compounds for modification of proteins. The interaction between 5-CQA and amino acid lysine showed decrease in both free CQA and amino acid groups and only a slight effect on the antioxidative capacity depending on the reaction time was found. Furthermore, this interaction showed a large number of intermediary substances of low intensities. The reaction of lysine with 5-CQA in a model system initially leads to formation of 3-CQA and 4-CQA (both are isomers of 5-CQA), oxidation giving rise to the formation of a dimer which subsequently forms an adduct with lysine to finally result in a benzacridine derivative as reported and confirmed with the aid of HPLC coupled with ESI-MSn. The benzacridine derivative containing a trihydroxy structural element, was found to be yellow, being very reactive with oxygen yielding semiquinone and quinone type of products with characteristic green colors. Finally, the optimal conditions for this interaction as assessed by both the loss of CQA and free amino groups of lysine can be given at pH 7 and 25°C, the interaction increasing with incubation time and depending also on the amount of tyrosinase present. Green coffee bean has a higher diversity and content of phenolics, where besides the CQA isomers and their esters, other conjugates like feruloylquinic acids were also identified, thus documenting differences in phenolic profiles for the two coffee types (Coffea arabica and Coffea robusta). Coffee proteins are modified by interactions with phenolic compounds during the extraction, where those from C. arabica are more susceptible to these interactions compared to C. robusta, and the polyphenol oxidase activity seems to be a crucial factor for the formation of these addition products. Moreover, In-gel digestion combined with MALDI-TOF-MS revealed that the most reactive and susceptible protein fractions to covalent reactions are the α-chains of the 11S storage protein. Thus, based on these results and those supplied by other research groups, a tentative list of possible adduct structures was derived. The diversity of the different CQA derivatives present in green coffee beans complicates the series of reactions occurring, providing a broad palette of reaction products. These interactions influence the properties of protein, where they exposed changes in the solubility and hydrophobicity of proteins compared to faba bean proteins (as control). Modification of milk whey protein products (primarily b-lactoglobulin) with coffee specific phenolics and commercial CQA under enzymatic and alkaline conditions seems to be affecting their chemical, structural and functional properties, where both modifications led to reduced free amino-,thiol groups and tryptophan content. We propose that the disulfide-thiol exchange in the C-terminus of b-lactoglobulin may be initiated by the redox conditions provided in the presence of CQA. The protein structure b-lactoglobulin thereupon becomes more disordered as simulated by molecular dynamic calculation. This unfolding process may additionally be supported by the reaction of the CQA at the proposed sites of modification of -amino groups of lysine (K77, K91, K138, K47) and the thiol group of cysteine (C121). These covalent modifications also decreased the solubility and hydrophobicity of b-lactoglobulin, moreover they provide modified protein samples with a high antioxidative power, thermally more stable as reflected by a higher Td, require less amount of energy to unfold and when emulsified with lutein esters, exhibit their higher stability against UV light. The MALDI-TOF and SDS-PAGE results revealed that proteins treated at alkaline conditions were more strongly modified than those treated under enzymatic conditions. Finally, the results showed a slight change in emulsifying properties of modified proteins.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schumann2013,
  author    = {Schumann, Sara},
  title     = {Influence of intestinal inflammation on bacterial protein expression in monoassociated mice},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-67757},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Background: Increased numbers of intestinal E. coli are observed in inflammatory bowel disease, but the reasons for this proliferation and it exact role in intestinal inflammation are unknown. Aim of this PhD-project was to identify E. coli proteins involved in E. coli's adaptation to the inflammatory conditions in the gut and to investigate whether these factors affect the host. Furthermore, the molecular basis for strain-specific differences between probiotic and harmful E. coli in their response to intestinal inflammation was investigated. Methods: Using mice monoassociated either with the adherent-invasive E. coli (AIEC) strain UNC or the probiotic E. coli Nissle, two different mouse models of intestinal inflammation were analysed: On the one hand, severe inflammation was induced by treating mice with 3.5\% dextran sodium sulphate (DSS). On the other hand, a very mild intestinal inflammation was generated by associating interleukin 10-deficient (IL-10-/-) mice with E. coli. Differentially expressed proteins in the E. coli strains collected from caecal contents of these mice were identified by two-dimensional fluorescence difference gel electrophoresis. Results DSS-experiment: All DSS-treated mice revealed signs of a moderate caecal and a severe colonic inflammation. However, mice monoassociated with E. coli Nissle were less affected. In both E. coli strains, acute inflammation led to a downregulation of pathways involved in carbohydrate breakdown and energy generation. Accordingly, DSS-treated mice had lower caecal concentrations of bacterial fermentation products than the control mice. Differentially expressed proteins also included the Fe-S cluster repair protein NfuA, the tryptophanase TnaA, and the uncharacterised protein YggE. NfuA was upregulated nearly 3-fold in both E. coli strains after DSS administration. Reactive oxygen species produced during intestinal inflammation damage Fe-S clusters and thereby lead to an inactivation of Fe-S proteins. In vitro data indicated that the repair of Fe-S proteins by NfuA is a central mechanism in E. coli to survive oxidative stress. Expression of YggE, which has been reported to reduce the intracellular level of reactive oxygen species, was 4- to 8-fold higher in E. coli Nissle than in E. coli UNC under control and inflammatory conditions. In vitro growth experiments confirmed these results, indicating that E. coli Nissle is better equipped to cope with oxidative stress than E. coli UNC. Additionally, E. coli Nissle isolated from DSS-treated and control mice had TnaA levels 4- to 7-fold higher than E. coli UNC. In turn, caecal indole concentrations resulting from cleavage of tryptophan by TnaA were higher in E. coli Nissle- associated control mice than in the respective mice associated with E. coli UNC. Because of its anti-inflammatory effect, indole is hypothesised to be involved in the extension of the remission phase in ulcerative colitis described for E. coli Nissle. Results IL-10-/--experiment: Only IL-10-/- mice monoassociated with E. coli UNC for 8 weeks exhibited signs of a very mild caecal inflammation. In agreement with this weak inflammation, the variations in the bacterial proteome were small. Similar to the DSS-experiment, proteins downregulated by inflammation belong mainly to the central energy metabolism. In contrast to the DSS-experiment, no upregulation of chaperone proteins and NfuA were observed, indicating that these are strategies to overcome adverse effects of strong intestinal inflammation. The inhibitor of vertebrate C-type lysozyme, Ivy, was 2- to 3-fold upregulated on mRNA and protein level in E. coli Nissle in comparison to E. coli UNC isolated from IL-10-/- mice. By overexpressing ivy, it was demonstrated in vitro that Ivy contributes to a higher lysozyme resistance observed for E. coli Nissle, supporting the role of Ivy as a potential fitness factor in this E. coli strain. Conclusions: The results of this PhD-study demonstrate that intestinal bacteria sense even minimal changes in the health status of the host. While some bacterial adaptations to the inflammatory conditions are equal in response to strong and mild intestinal inflammation, other reactions are unique to a specific disease state. In addition, probiotic and colitogenic E. coli differ in their response to the intestinal inflammation and thereby may influence the host in different ways.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mueller2013,
  author    = {M{\"u}ller, Mike-Freya},
  title     = {Die Glutathionperoxidase 2 : physiologische Funktion und Rolle in der Azoxymethan-induzierten Colonkanzerogenese},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-66955},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Das Selenoprotein Glutathionperoxidase 2 (GPx2) ist ein epithelzellspezifisches, Hydroperoxide-reduzierendes Enzym, welches im Darmepithel, vor allem in den proliferierenden Zellen des Kryptengrundes, exprimiert wird. Die Aufrechterhaltung der GPx2-Expression im Kryptengrund auch bei subad{\"a}quatem Selenstatus k{\"o}nnte darauf hinweisen, dass sie hier besonders wichtige Funktionen wahrnimmt. Tats{\"a}chlich weisen GPx2 knockout (KO)-M{\"a}use eine erh{\"o}hte Apoptoserate im Kryptengrund auf. Ein Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die physiologische Funktion der GPx2 n{\"a}her zu untersuchen. In Kryptengrundepithelzellen aus dem Colon selenarmer GPx2 KO-M{\"a}use wurde eine erh{\"o}hte Caspase 3/7-Aktivit{\"a}t im Vergleich zum Wildtyp (WT) festgestellt. Zudem wiesen diese Zellen eine erh{\"o}hte Suszeptibilit{\"a}t f{\"u}r oxidativen Stress auf. Die GPx2 gew{\"a}hrleistet also den Schutz der proliferierenden Zellen des Kryptengrundes auch bei subad{\"a}quater Selenversorgung. Des Weiteren wurde im Colon selenarmer (-Se) und -ad{\"a}quater (+Se) GPx2 KO-M{\"a}use im Vergleich zum WT eine erh{\"o}hte Tumornekrosefaktor α-Expression und eine erh{\"o}hte Infiltration von Makrophagen festgestellt. Durch F{\"u}tterung einer selensupplementierten Di{\"a}t (++Se) konnte dies verhindert werden. In GPx2 KO-M{\"a}usen liegt demnach bereits basal eine niedriggradige Entz{\"u}ndung vor. Dies unterstreicht, dass GPx2 vor allem eine wichtige antiinflammatorische Funktion im Darmepithel besitzt. Dem Mikron{\"a}hrstoff Selen werden protektive Funktionen in der Colonkanzerogenese zugeschrieben. In einem Mausmodell der Colitis-assoziierten Colonkanzerogenese wirkte GPx2 antiinflammatorisch und hemmte so die Tumorentstehung. Auf der anderen Seite wurden jedoch auch prokanzerogene Eigenschaften der GPx2 aufgedeckt. Deshalb sollte in dieser Arbeit untersucht werden, welchen Effekt ein GPx2 knockout in einem Modell der sporadischen, durch Azoxymethan (AOM) induzierten, Colonkanzerogenese hat. Im WT kam es in pr{\"a}neoplastischen L{\"a}sionen h{\"a}ufig zu einer erh{\"o}hten GPx2-Expression im Vergleich zur normalen Darmmucosa. Eine derartige Steigerung der GPx2-Expression wurde auch in der humanen Colonkanzerogenese beschrieben. Das Fehlen der GPx2 resultierte in einer verminderten Entstehung von Tumoren (-Se und ++Se) und pr{\"a}neoplastischen L{\"a}sionen (-Se und +Se). Somit f{\"o}rderte GPx2 die Tumorentstehung im AOM-Modell. Acht Stunden nach AOM-Gabe war im GPx2 KO-Colon im Vergleich zum WT eine erh{\"o}hte Apoptoserate in der Kryptenmitte (-Se, +Se), nicht jedoch im Kryptengrund oder in der ++Se-Gruppe zu beobachten. M{\"o}glicherweise wirkte GPx2 prokanzerogen, indem sie die effiziente Elimination gesch{\"a}digter Zellen in der Tumorinitiationsphase verhinderte. Eine {\"a}hnliche Wirkung w{\"a}re auch durch die erh{\"o}hte GPx2-Expression in der Promotionsphase denkbar. So k{\"o}nnte GPx2 proliferierende pr{\"a}neoplastische Zellen vor oxidativem Stress, Apoptosen, oder auch der Antitumorimmunit{\"a}t sch{\"u}tzen. Dies k{\"o}nnte durch ein Zusammenwirken mit anderen Selenoproteinen wie GPx1 und Thioredoxinreduktasen, f{\"u}r die ebenfalls auch prokanzerogene Funktionen beschrieben wurden, verst{\"a}rkt werden. Eine wichtige Rolle k{\"o}nnte hier die Modulation des Redoxstatus in Tumorzellen spielen. Die Variation des Selengehalts der Di{\"a}t hatte im WT einen eher U-f{\"o}rmigen Effekt. So traten in der -Se und ++Se-Gruppe tendenziell mehr und gr{\"o}ßere Tumore auf, als in der +Se Gruppe. Zusammenfassend sch{\"u}tzt GPx2 also die proliferierenden Zellen des Kryptengrundes. Sie k{\"o}nnte jedoch auch proliferierende transformierte Zellen sch{\"u}tzen und so die sporadische, AOM-induzierte Colonkanzerogenese f{\"o}rdern. In einem Modell der Colitis-assoziierten Colonkanzerogenese hatte GPx2 auf Grund ihrer antiinflammatorischen Wirkung einen gegenteiligen Effekt und hemmte die Tumorentstehung. Die Rolle der GPx2 in der Colonkanzerogenese ist also abh{\"a}ngig vom zugrunde liegenden Mechanismus und wird maßgeblich von der Beteiligung einer Entz{\"u}ndung bestimmt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Thalmann2013,
  author    = {Thalmann, Sophie},
  title     = {Korrelation zwischen der genetischen und der funktionellen Diversit{\"a}t humaner Bitterrezeptoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-66845},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Der Mensch besitzt ~25 funktionelle Bitterrezeptoren (TAS2R), die f{\"u}r die Wahrnehmung potenziell toxischer Substanzen in der Nahrung verantwortlich sind. Aufgrund der großen genetischen Variabilit{\"a}t der TAS2R-Gene k{\"o}nnte es eine Vielzahl funktionell unterschiedlicher TAS2R-Haplotypen geben, die zu Unterschieden der Bitterwahrnehmung f{\"u}hren. Dies konnte bereits in funktionellen Analysen und sensorischen Studien f{\"u}r einzelne Bitterrezeptoren gezeigt werden. In dieser Arbeit wurden die h{\"a}ufigsten Haplotypen aller 25 Bitterrezeptoren verschiedener Ethnien funktionell charakterisiert. Das Ziel war eine umfassende Aussage {\"u}ber die funktionelle Diversit{\"a}t der TAS2Rs, die die molekulare Grundlage f{\"u}r individuelle Bitterwahrnehmung bildet, treffen zu k{\"o}nnen. Fehlende Varianten wurden aus genomischer DNA kloniert oder durch gezielte Mutagenese bereits vorhandener TAS2R-Konstrukte generiert. Die funktionelle Analyse erfolgte mittels Expression der TAS2R-Haplotypen in HEK293TG16gust44 Zellen und anschließenden Calcium-Imaging-Experimenten mit zwei bekannten Agonisten. Die Haplotypen der f{\"u}nf orphanen TAS2Rs wurden mit {\"u}ber hundert Bitterstoffen stimuliert. Durch die gelungene Deorphanisierung des TAS2R41 in dieser Arbeit, wurden f{\"u}r die 21 aktivierbaren TAS2Rs 36 funktionell-unterschiedliche Haplotypen identifiziert. Die tats{\"a}chliche funktionelle Vielfalt blieb jedoch deutlich hinter der genetischen Variabilit{\"a}t der TAS2Rs zur{\"u}ck. Neun Bitterrezeptoren wiesen funktionell homogene Haplotypen auf oder besaßen nur eine weltweit vorherrschende Variante. Funktionell heterogene Haplotypen wurden f{\"u}r zw{\"o}lf TAS2Rs identifiziert. Inaktive Varianten der Rezeptoren TAS2R9, TAS2R38 und TAS2R46 sollten die Wahrnehmung von Bitterstoffen wie Ofloxacin, Cnicin, Hydrocortison, Limonin, Parthenolid oder Strychnin beeinflussen. Unterschiedlich sensitive Varianten, besonders der Rezeptoren TAS2R47 und TAS2R49, sollten f{\"u}r Agonisten wie Absinthin, Amarogentin oder Cromolyn ebenfalls zu ph{\"a}notypischen Unterschieden f{\"u}hren. Wie f{\"u}r den TAS2R16 bereits gezeigt, traten Haplotypen des funktionell heterogenen TAS2R7 und TAS2R41 ethnien-spezifisch auf, was auf lokale Anpassung und verschiedene Ph{\"a}notypen hinweisen k{\"o}nnte. Weiterf{\"u}hrend muss nun eine Analyse der funktionell-variablen TAS2Rs in sensorischen Tests erfolgen, um ihre ph{\"a}notypische Relevanz zu pr{\"u}fen. Die Analyse der funktionsmodulierenden Aminos{\"a}urepositionen, z.Bsp. des TAS2R44, TAS2R47 oder TAS2R49, k{\"o}nnte weiterf{\"u}hrend zum besseren Verst{\"a}ndnis der Rezeptor-Ligand- und Rezeptor-G-Protein-Interaktion beitragen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rothe2013,
  author    = {Rothe, Monique},
  title     = {Response of intestinal Escherichia coli to dietary factors in the mouse intestine},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-66387},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Diet is a major force influencing the intestinal microbiota. This is obvious from drastic changes in microbiota composition after a dietary alteration. Due to the complexity of the commensal microbiota and the high inter-individual variability, little is known about the bacterial response at the cellular level. The objective of this work was to identify mechanisms that enable gut bacteria to adapt to dietary factors. For this purpose, germ-free mice monoassociated with the commensal Escherichia coli K-12 strain MG1655 were fed three different diets over three weeks: a diet rich in starch, a diet rich in non-digestible lactose and a diet rich in casein. Two dimensional gel electrophoresis and electrospray tandem mass spectrometry were applied to identify differentially expressed proteins of E. coli recovered from small intestine and caecum of mice fed the lactose or casein diets in comparison with those of mice fed the starch diet. Selected differentially expressed bacterial proteins were characterised in vitro for their possible roles in bacterial adaptation to the various diets. Proteins belonging to the oxidative stress regulon oxyR such as alkyl hydroperoxide reductase subunit F (AhpF), DNA protection during starvation protein (Dps) and ferric uptake regulatory protein (Fur), which are required for E. coli's oxidative stress response, were upregulated in E. coli of mice fed the lactose-rich diet. Reporter gene analysis revealed that not only oxidative stress but also carbohydrate-induced osmotic stress led to the OxyR-dependent expression of ahpCF and dps. Moreover, the growth of E. coli mutants lacking the ahpCF or oxyR genes was impaired in the presence of non-digestible sucrose. This indicates that some OxyR-dependent proteins are crucial for the adaptation of E. coli to osmotic stress conditions. In addition, the function of two so far poorly characterised E. coli proteins was analysed: 2 deoxy-D gluconate 3 dehydrogenase (KduD) was upregulated in intestinal E. coli of mice fed the lactose-rich diet and this enzyme and 5 keto 4 deoxyuronate isomerase (KduI) were downregulated on the casein-rich diet. Reporter gene analysis identified galacturonate and glucuronate as inducers of the kduD and kduI gene expression. Moreover, KduI was shown to facilitate the breakdown of these hexuronates, which are normally degraded by uronate isomerase (UxaC), altronate oxidoreductase (UxaB), altronate dehydratase (UxaA), mannonate oxidoreductase (UxuB) and mannonate dehydratase (UxuA), whose expression was repressed by osmotic stress. The growth of kduID-deficient E. coli on galacturonate or glucuronate was impaired in the presence of osmotic stress, suggesting KduI and KduD to compensate for the function of the regular hexuronate degrading enzymes under such conditions. This indicates a novel function of KduI and KduD in E. coli's hexuronate metabolism. Promotion of the intracellular formation of hexuronates by lactose connects these in vitro observations with the induction of KduD on the lactose-rich diet. Taken together, this study demonstrates the crucial influence of osmotic stress on the gene expression of E. coli enzymes involved in stress response and metabolic processes. Therefore, the adaptation to diet-induced osmotic stress is a possible key factor for bacterial colonisation of the intestinal environment.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mabrok2013,
  author    = {Mabrok, Hoda Hussein Bakr},
  title     = {Protective role of lignan-converting bacteria on chemically-induced breast cancer in gnotobiotic rats},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-64933},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Enterolignans (enterodiol and enterolactone) exhibit structural similarity to estradiol and have therefore been hypothesized to modulate hormone related cancers such as breast cancer. The bioactivation of the plant lignan secoisolariciresinol diglucoside (SDG) requires the transformation by intestinal bacteria including the deglycosylation of SDG to secoisolariciresinol (SECO) followed by demethylation and dehydroxylation of SECO to enterodiol (ED). Finally, ED is dehydrogenated to enterolactone (EL). It is unclear whether the bacterial activation of SDG to ED and EL is crucial for the cancer preventing effects of dietary lignans. The possible protective effect of bacterial lignan transformation on a 7,12 dimethylbenz(a)anthracene (DMBA)-induced breast cancer in gnotobiotic rats was investigated. Germ-free rats were associated with a defined lignan-converting consortium (Clostridium saccharogumia, Blautia producta, Eggerthella lenta, and Lactonifactor longoviformis). The rats colonized with lignan-converting bacteria consortium (LCC) were fed a lignan-rich flaxseed diet and breast cancer was chemical induced. Identically treated germ-free rats served as control. All bacteria of the consortium successfully colonized the intestine of the LCC rats. The plant lignan SDG was converted into the enterolignans ED and EL in the LCC rats but not in the germ-free rats. This transformation did not influence cancer incidence but significantly decreased tumor numbers per tumor-bearing rat, and tumor size. Cell proliferation was significantly inhibited and apoptosis was significantly induced in LCC rats. No differences between LCC and control rats were observed in the expression of the genes encoding the estrogen receptors (ERα and ERβ) and G-coupled protein receptor 30 (GPR30). Similar findings were observed for both insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and epidermal growth factor receptor (EGFR) genes involved in tumor growth. Proteome analysis revealed that 24 proteins were differentially expressed in tumor tissue from LCC and germ-free. RanBP-type and C3HC4-type zinc finger-containing protein 1 (RBCK1) and poly(rC)-binding protein 1 (PBCP1) were down-regulated by 3.2- and 2.0-fold, respectively. These proteins are associated with cell proliferation. The activity of selected enzymes involved in the degradation of oxidants in plasma and liver was significantly increased in the LCC rats. However, plasma and liver concentrations of reduced glutathione (non-enzymatic antioxidant) and malondialdehyde (oxidative stress marker) did not differ between the groups. In conclusion, the bacterial conversion of plant lignan to enterolignans beneficially influences their anti-cancer effect. However, the mechanisms involved in these effects remain elusive.},
  language  = {en}
}