@phdthesis{Grimmer2022,
  author    = {Grimmer, Benjamin},
  title     = {Pannexin 1},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {66, XXIX},
  year      = {2022},
  abstract  = {Hypoxic pulmonary vasoconstriction is an active alveolar hypoxia-caused physiological response redirecting pulmonary blood flow from poorly ventilated areas to better oxygenated lung regions in order to optimize oxygen supply. However, the signaling pathways underlying this pulmonary vascular response remain an area under investigation. In the present study I investigated the functional relevance of Pannexin 1 (Panx1)-mediated ATP release in hypoxic pulmonary vasoconstriction and chronic hypoxic pulmonary hypertension using murine isolated perfused lungs, chronic hypoxic mice, and pulmonary artery smooth muscle cell culture. In isolated mouse lungs, switch to hypoxic gas induced a marked increase in pulmonary artery pressure. Pharmacological inhibition of Panx1 using probenecid, Panx1 specific inhibitory peptide (10Panx1) or spironolactone as well as genetic deletion of Panx1 in smooth muscle cells diminished hypoxic pulmonary vasoconstriction in isolated perfused mouse lungs. Fura-2 imaging revealed a reduced Ca2+ response to hypoxia in pulmonary artery smooth muscle cells treated with spironolactone or 10Panx1. Although these findings suggested an important role of Panx1 in HPV, neither smooth muscle cell nor endothelial cell specific genetic deletion of Panx1 prevented the development of pulmonary hypertension in chronic hypoxic mice. Surprisingly, hypoxia did not induce ATP release and inhibition of purinergic receptors or ATP degradation by ATPase failed to decrease the pulmonary vasoconstriction response to hypoxia in isolated perfused mouse lungs. However, Panx1 antagonism as well as TRPV4 inhibition prevented the hypoxia-induced increase in intracellular Ca2+ concentration in pulmonary artery smooth muscle cells in an additive manner suggesting that Panx1 might modulate intracellular Ca2+ signaling independently of the ATP-P2-TRPV4 signaling axis. In line with this assumption, overexpression of Panx1 in HeLa cells increased intracellular Ca2+ concentrations in response to acute hypoxia. Conclusion: In this study I identifiy Panx1 as novel regulator of HPV.. Yet, the role of Panx1 was not attributable to the release of ATP and downstream P2 signaling pathways or activation of TRPV4 but rathter relates to a role of Panx1 as indirect or direct modulator of the Ca2+ response to hypoxia in PASMCs. Genetic deletion of Panx1 did not influence the development of chronic hypoxic pulmonary hypertension in mice.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Behrends2017,
  author    = {Behrends, Nicole},
  title     = {Funktionalisierte OS(T)K-St{\"a}be und Sensorfluorophore zur optischen Sensorik},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404213},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {210},
  year      = {2017},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wurden zum einen erste Oligospiro(thio)ketal (OS(T)K)-basierte Modellsysteme (molekulare Sonden) f{\"u}r abstandsabh{\"a}ngige Messungen mittels F{\"o}rster-Resonanz-Energietransfer (FRET) und zum anderen Sensorfluorophore, basierend auf einem DBD-Fluorophor und BAPTA, zur Messung der intrazellul{\"a}ren Calcium-Konzentration dargestellt. F{\"u}r die Synthese von molekularen Sonden f{\"u}r abstandsabh{\"a}ngige Messungen wurden verschiedenste einfach- und doppelt-markierte OS(T)K-St{\"a}be entwickelt und spektroskopisch untersucht. Die OS(T)K-St{\"a}be, sogenannte molekulare St{\"a}be, dienten als starre Abstandshalter zwischen den Fluorophoren. Als Fluorophore wurden Derivate von 6,7-Dihydroxy-4-methylcoumarin (Donor) und Acyl-DBD (Akzeptor) verwendet, die zusammen ein FRET-Paar bilden. Die Fluorophore wurden so funktionalisiert, dass sie sowohl unbeweglich bzw. „starr", als auch beweglich bzw. „flexibel" an den OS(T)K-Stab gebunden werden konnten. F{\"u}r die Synthese der OS(T)K-St{\"a}be wurden ebenfalls eine Reihe an unterschiedlich langen und kurzen Stabbausteinen synthetisiert. Auf diese Weise wurden eine Vielzahl an verschiedensten einfach- und doppelt-markierten OS(T)K-St{\"a}ben dargestellt, deren Fluorophore sowohl „starr" als auch „flexibel" gebunden sind. Die dargestellten St{\"a}be wurden in verschiedensten L{\"o}sungsmitteln spektroskopisch untersucht, um anschließend das Verhalten in Vesikel, die eine biomimetische Umgebung darstellen, zu beurteilen. Es wurde festgestellt, dass sich die St{\"a}be erfolgreich in die Vesikelmembran einlagerten und hohe FRET-Effizienzen aufweisen. Des Weiteren wurde ein FRET-Paar dargestellt, das sich durch 2-Photonenabsorpion im NIR-Bereich anregen l{\"a}sst. Es wurde in den lebenden Zellen mittels Fluoreszenzlebenszeitmikroskopie (FLIM) untersucht. Zur Untersuchung von intrazellul{\"a}rem Calcium wurden zwei verschiedene DBD-Fluorophore {\"u}ber einen kurzen Linker mit dem Calcium-Chelator BAPTA verkn{\"u}pft. Die dargestellten Fluorophore wurden sowohl in vitro als auch in vivo auf ihre Calcium-Sensitivit{\"a}t {\"u}berpr{\"u}ft. Mittels FLIM wurden in lebenden Zellen die Fluoreszenzlebenszeitverteilungen der Fluorophore nach Calcium-Konzentrations{\"a}nderungen detektiert.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kirschbaum2009,
  author    = {Kirschbaum, Michael},
  title     = {A microfluidic approach for the initiation and investigation of surface-mediated signal transduction processes on a single-cell level},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-39576},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {For the elucidation of the dynamics of signal transduction processes that are induced by cellular interactions, defined events along the signal transduction cascade and subsequent activation steps have to be analyzed and then also correlated with each other. This cannot be achieved by ensemble measurements because averaging biological data ignores the variability in timing and response patterns of individual cells and leads to highly blurred results. Instead, only a multi-parameter analysis at a single-cell level is able to exploit the information that is crucially needed for deducing the signaling pathways involved. The aim of this work was to develop a process line that allows the initiation of cell-cell or cell-particle interactions while at the same time the induced cellular reactions can be analyzed at various stages along the signal transduction cascade and correlated with each other. As this approach requires the gentle management of individually addressable cells, a dielectrophoresis (DEP)-based microfluidic system was employed that provides the manipulation of microscale objects with very high spatiotemporal precision and without the need of contacting the cell membrane. The system offers a high potential for automation and parallelization. This is essential for achieving a high level of robustness and reproducibility, which are key requirements in order to qualify this approach for a biomedical application. As an example process for intercellular communication, T cell activation has been chosen. The activation of the single T cells was triggered by contacting them individually with microbeads that were coated with antibodies directed against specific cell surface proteins, like the T cell receptor-associated kinase CD3 and the costimulatory molecule CD28 (CD; cluster of differentiation). The stimulation of the cells with the functionalized beads led to a rapid rise of their cytosolic Ca2+ concentration which was analyzed by a dual-wavelength ratiometric fluorescence measurement of the Ca2+-sensitive dye Fura-2. After Ca2+ imaging, the cells were isolated individually from the microfluidic system and cultivated further. Cell division and expression of the marker molecule CD69 as a late activation event of great significance were analyzed the following day and correlated with the previously recorded Ca2+ traces for each individual cell. It turned out such that the temporal profile of the Ca2+ traces between both activated and non-activated cells as well as dividing and non-dividing cells differed significantly. This shows that the pattern of Ca2+ signals in T cells can provide early information about a later reaction of the cell. As isolated cells are highly delicate objects, a precondition for these experiments was the successful adaptation of the system to maintain the vitality of single cells during and after manipulation. In this context, the influences of the microfluidic environment as well as the applied electric fields on the vitality of the cells and the cytosolic Ca2+ concentration as crucially important physiological parameters were thoroughly investigated. While a short-term DEP manipulation did not affect the vitality of the cells, they showed irregular Ca2+ transients upon exposure to the DEP field only. The rate and the strength of these Ca2+ signals depended on exposure time, electric field strength and field frequency. By minimizing their occurrence rate, experimental conditions were identified that caused the least interference with the physiology of the cell. The possibility to precisely control the exact time point of stimulus application, to simultaneously analyze short-term reactions and to correlate them with later events of the signal transduction cascade on the level of individual cells makes this approach unique among previously described applications and offers new possibilities to unravel the mechanisms underlying intercellular communication.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sinn2004,
  author    = {Sinn, Cornelia G.},
  title     = {Ion binding to polymers and lipid membranes in aqueous solutions : Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001778},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde der Einfluss verschiedener anorganischer Salze und Polyelektrolyte auf die Struktur des Wassers mit Hilfe Isothermer Mikrotitrationskalorimetrie (ITC) erforscht. Die Verd{\"u}nnungsw{\"a}rme der Salze wurde als Maß f{\"u}r die F{\"a}higkeit der Ionen, die geordnete Struktur des Wassers zu stabilisieren oder zu zerst{\"o}ren, verwendet. Die Verd{\"u}nnungsw{\"a}rmen konnten auf Hofmeister Effekte zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Im Anschluss daran wurde die Bindung von Ca2+ an Natrium- Poly(acryls{\"a}ure) (NaPAA) untersucht. Mit Hilfe von ITC und einer Ca2+- selektiven Elektrode wurde die Reaktionsenthalpie und Bindungsisotherme gemessen. Es wurde gezeigt, dass die Binding von Ca2+ - Ionen an NaPAA stark endotherm und daher entropiegetrieben ist. Anschließend wurde die Bindung von Ca2+ an die eindimensionale Polymerkette mit der an ein Lipidvesikel mit denselben funktioniellen Gruppen verglichen. Es wurde beobachtet, dass die Ionenbindung \–wie auch im Fall des Polymers- endotherm ist. Ein Vergleich der Ca2+- Bindung an die Lipidmembran mit der an das Polymer konnte zeigen, dass das Ion schw{\"a}cher an die Membran bindet. Im Zusammenhang mit diesen Experimenten wurde auch beobachtet, dass Ca2+ nicht nur an geladene, sondern auch an zwitterionische Lipidvesikel bindet. Schließlich wurde die Wechselwirkung zweier Salze, KCl and NaCl, mit einem neutralen Polymergel, PNIPAAM, und dem geladenen Polymer PAA untersucht. Mit Hilfe von Kalorimetrie und einer kaliumselektiven Elektrode wurde beobachtet, dass die Ionen mit beiden Polymeren wechselwirken, unabh{\"a}ngig davon, ob diese Ladungen tragen, oder nicht.},
  language  = {en}
}