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Original Research. A Two-year Retrospective Study of Emergency Dental Treatments at Mureș County Emergency Hospital
Authors: Dörner Kinga , Kis Melinda , Markovics Emese , Birta Orsolya , Koszta Zsuzsa , Boeriu Cristian , Vass Hajnal , Székely Melinda
Published: April 2017

Background: Emergency dental care is provided at the Mureș County Emergency Hospital in Tîrgu Mureș since February 2012, however, there is little information available regarding its activity. Therefore, the aim of the study was to evaluate the prevalence and diagnosis of dental emergency cases treated in this dental office over the first two years. Material and methods: This two-year retrospective study was based on the analysis of patients’ dental records who were treated at the Dental Office of the Mureș County Emergency Hospital in Tîrgu Mureș. Results: In the first year 5567 patients were treated, whereas in the second year their number was significantly higher, 7213 patients. Pulp infections presented the highest prevalence in both years: 32.38% and 34.74%, respectively. Compared to the first year (n = 1,803) significantly more cases (p = 0.001) were treated with this diagnosis in the second year (n = 2,506). Periodontal infections were significantly more frequent (p <0.001) in the second year compared to the first - 951 cases (13.18%) vs. 681 (12.23%) cases. Conclusions: The main reasons of emergency dental treatments were dental and periodontal infections. The results suggest that dental care is unaffordable to socially disadvantaged persons, and this fosters radical treatment of pain in this free of charge 24 h dental emergency office.
Original Research. Evaluation of Dental Erosion in a Group of Romanian Children Diagnosed with Gastroesophageal Reflux Disease
Authors: Mártha Krisztina , Ogodescu Alexandru , Eșian Daniela , Bica Cristina , Bud Eugen
Published: April 2017

Gastroesophageal reflux disease (GERD) is a very common digestive disorder, which occurs when the acidic contents of the stomach returns into the esophagus to some extent, reaching the mouth, thereby increasing the frequency of dental erosion and caries. Since saliva plays a huge role in oral homeostasis, it is important to examine the role of this parameter in the appearance of the above mentioned oral lesions. The aim of our study was evaluate the oral condition of children suffering from reflux disease and to assess the relationship between salivary pH and the incidence of dental erosion and caries. In this prospective study we examined 25 children diagnosed with GERD, referred for hospitalization. Bedside intra-oral examination (DMFT index, gingival index) and strip method pH value determination was performed. We observed that patients with low pH values had increased caries frequency, and dental erosion was also noticeable. Statistical significance was determined comparing the DMFT index in groups with different pH values. We concluded that the high number of erosions is closely related to gastroesophageal reflux disease, as a consequence of the low pH value, which represents the main cause of oral manifestations in GERD.
Original Research. The Influence of Desquamative Gingivitis on Periodontal Health
Authors: Monea Monica , Hănțoiu Tudor , Stoica Alexandra , Vlad Ramona , Sitaru Alexandru
Published: April 2017

Background: Desquamative gingivitis (DG) is a non-plaque-induced, blistering and painful condition occurring most frequently on the labial aspect of the attached gingiva of anterior teeth. The incidence of DG is highest around 50 years of age, and usually indicates the presence of oral or systemic diseases. The purpose of our study was to determine the impact of DG on periodontal health by recording the plaque index, gingival index and gingival bleeding index in a group of patients with DG, compared to healthy controls. Materials and methods: Recordings of specific indices were performed in a group of 26 patients with DG and compared with 24 healthy individuals. These were followed by radiographic examinations in order to assess the loss of marginal alveolar bone. Results: The results showed that patients with DG had a statistically significant increase in periodontal indices, with more gingival inflammation and plaque retention compared to the control group (p <0.05). The highest scores for gingival inflammation were recorded in patients with DG, but on radiographic evaluation the difference was related only to gender, men being more affected by alveolar bone loss in both groups (p <0.05). Conclusions: The incidence and severity of gingival inflammation proved to be higher in patients with DG, which calls for better preventive and maintenance treatment protocols in this group of patients. Early diagnosis and initial-phase periodontal treatment are very important in preventing further tissue breakdown.
Original Research. Surface Roughness Changes of Different Restoration Materials after Tooth Brushing Simulation Using Different Toothpastes
Authors: Dudás Csaba , Forgó Zoltán , Kerekes-Máthé Bernadette
Published: April 2017

Background: The need for the whitening effects of toothpastes became primary for most users. Changes in the surface roughness of restoration materials after tooth brushing are inevitable, and the abrasion is known to increase the possibility of dental plaque accumulation. Aim of the study: To evaluate in vitro surface roughness changes of different dental restorative materials after tooth brushing simulation. Material and methods: Fifty specimens of two composite materials (Evicrol, Super-Cor), two glass ionomer materials (Glassfill, Kavitan Cem) and a silicate cement (Fritex) were prepared according to the manufacturer’s instructions. Each group of specimens was divided in three subgroups for tooth brushing simulation: using two different types of toothpaste and without toothpaste. Before and after 153 hours of tooth brushing simulation with a custom-made device, the surface roughness was measured with a surface roughness tester. Statistical analysis was performed after collecting the data. Results: All materials exhibited changes in surface roughness after the use of both toothpastes. The self-curing composite showed the less change and glass ionomer materials showed the greatest changes in surface roughness. Conclusions: The surface changes of dental materials depended on their composition and the cleaning procedure. Although self-curing composite was the most resistant to surface changes, its surface roughness values were high. Light-curing composite presented the lowest surface roughness values, even after brushing with toothpastes. The “medium” labeled toothbrush caused significant changes without toothpaste on the surface of light-curing composite, glass ionomer and silicate cement materials.
Original Research. Candida in Oral and Maxillofacial Pathology: Clinical Findings and Risk Factors
Authors: Petrovan Cecilia , Bereczki-Temistocle Despina Luciana , Man Adrian
Published: April 2017

Background: Candida, and especially Candida albicans, colonizes the oral mucosa and becomes invasive when the immune system weakens. Therefore, frequently, oral and maxillofacial pathology can be associated with Candida. Objective: The qualitative and quantitative assessment of Candida colonization of the oral cavity in patients with oro-maxillo-facial conditions; to establish an association between the different contributing factors and colonization. Material and methods: Samples were collected from 70 patients hospitalized in the Clinic of Oral and Maxillo-Facial Surgery, by rinsing the mouth with sterile saline; historical data were also collected. The samples were analyzed at the Microbiology Laboratory of the University of Medicine and Pharmacy of Tîrgu Mureș, using Sabouraud agar medium. For each isolate, the antifungigram for Fluconazole and Voriconazole was performed following the CLSI standards. Results: From the 70 samples 45.7% were positive for 11 different yeast species. Regarding predisposing factors, most importantly, smoking was significantly associated with Candida colonization (OR = 2.34; 95% CI = 1.42-3.84; p <0.05). Other factors, such as radiotherapy, oral hygiene or antibiotics, are related, but not statistically significant in our study. Candida albicans was the predominant species (38.8%). The testing of Candida albicans and non-albicans to Fluconazole showed an increased resistance (52.4%) in both cases, while the resistance to Voriconazole was 50% and 12.5%, respectively. Conclusions: Colonization of the oral cavity with Candida is present in about half of the patients with OMF conditions, and this is probably not only due to classical predisposing factors, but also due to chronic oral pathology and to several risk factors like smoking or radiotherapy.
Case Report. Prosthetic Rehabilitation of Crowded Maxillary Anterior Teeth
Authors: Markovics Emese Rita , Dörner Kinga , Birta Orsolya , Popa Julia
Published: April 2017

Introduction

In this case report we present the aesthetical correction of crowded anterior teeth in a patient who has refused the orthodontic treatment. We also discuss how this correction can be resolved from the point of view of dental prosthetic and what measurements can be helpful in order to collect the data used to restore a satisfying smile on the patient’s face using dental ceramic restoration. Case presentation: A 32-year-old patient complained about his crowded incisors. We examined the incisal curvature, the proportion between the height and the width of the teeth, and the relation between the widths of the teeth and the golden proportion. The results of the measurements were compared to the characteristic values of the ideal denture. After the examination of the dental plaster cast, calculating the difference between the existing space and the necessary space, we were able to calculate the lack of space, which caused the crowded teeth. Conclusion: Along the prosthetic planning, these measurements may serve as a guideline to the dentist as an objective basis for the formation of an aesthetic denture and smile.
Review. The Link between Periodontal Disease, Inflammation and Atherosclerosis — an Interdisciplinary Approach
Authors: Benedek Theodora
Published: April 2017

Periodontal disease is a chronic inflammatory disease that results from the activity of altered oral microbiome, leading to altered immune reaction, destruction of tissues supporting the teeth, and oral bone loss. This disease is particularly associated with an expressed systemic inflammation, being considered nowadays an inflammatory disorder. At the same time, inflammation has been recognized to play a major role in the development of atherosclerotic lesions. Atheromatous plaque formation is triggered by alterations in the structure of the endothelium, which lead to the expression of adhesion molecules and recruitment of immune cells such as macrophages, in the arterial wall. While the association between periodontal disease, inflammation and cardiovascular diseases has been well established, the causality relation between these three entities has not been demonstrated so far. This review presents the most common advances in understanding the complex link between periodontal disease, inflammation and atherosclerosis, as a common pathway leading to increased cardiovascular risk.
Interdisciplinary Treatment of an Adult Patient Using an Adjunctive Orthodontic Approach. Case Report
Authors: Rugina Roxana , Rugina Alexandru , Petri Cristian , Sinescu Cosmin
Published: April 2017

The aim of this case presentation is to outline some of the advantages that an adjunct orthodontic treatment can offer in a comprehensive oral rehabilitation of an adult patient. Adjunctive orthodontic treatment is usually limited to a dental arch or to a group of teeth within an arch. The purpose of dental movements in this case will be to position the teeth in a way that makes the restoration or replacement of damaged or missing teeth as easy as possible and with minimal dental tissue sacrifice. In addition, the improved position of the teeth will create a healthier periodontal environment that is easier to maintain over time.
Original Research. Photoacoustic Microscopy in Dental Medicine
Authors: Stan Adrian Tudor , Idorași Laura , Stan Victor Florin , Rogobete Alexandru Florin , Sinescu Cosmin , Negruțiu Meda Lavinia , Romînu Mihai
Published: April 2017

Introduction: Photoacoustic microscopy, also known as optoacoustic imaging, is a comparatively new method of investigation in dental medicine, which uses a laser-generated ultrasound (short laser pulses) to achieve images for interpretation. Photoacoustic microscopy can be used in a broad spectrum, from detecting tooth decay at its earliest stages to dental anatomy analysis. Material and methods: The energy emitted by the photoacoustic pulse is moderately absorbed by the target and exchanged into heat, leading to a local transitory temperature upsurge. The tension propagates and grows as ultrasonic waves, distinguished by the ultrasonic transducers which are planted apart from the tissue. The photoacoustic microscope has a tunable dye laser which passes through a condensing lens, an objective and ultimately an ultrasonic transducer attached to an acoustic lens to capture and receive information about the scanned probe from a sample moved on the X, Y dimensions. Results: The precise anatomy of layered concentric structures can be clearly observed in photoacoustic microscopy. The image value of the inner layer can be higher, indicating strong optical absorption, while the image value of the outer layer is lower, indicating weaker optical absorption. Meanwhile, the inner layer has the exact same size as the dentin structure and the outer layer has the exact same size as the enamel structure in this cross-section. Conclusions: The photoacoustic microscope (all-optical) comes out to be a future and promising tool for detecting early-stage caries and lesions on the surface of the teeth, where micro-leakage occurs at the interface of tooth restoration, and also the anatomy of dental tissues.
The Effect of Early Substitution of Subclinical Hypothyroidism on Biochemical Blood Parameters and the Quality of Life
Authors: Pandrc Milena S. , Ristić Anđelka , Kostovski Vanja , Stanković Marko , Antić Vladimir , Milin-Lazović Jelena , Ćirić Jasmina
Published: April 2017

Background: Subclinical hypothyroidism (SCH) is defined as high TSH and normal thyroxine. Data on the effects of early substitution by levothyroxine on psychophysical health in SCH are still not consistent enough to support its introduction.

Methods: Clinical parameters, biochemical data and quality of life (Short Form 36 questionnaire) were measured before the intervention and 3 months after the euthyroid state had been achieved in SCH patients.

Results: Significant reduction in body weight (p=0.030), systolic and diastolic blood pressure (p=0.024, p=0.019), homocysteine (p<0.001), leukocytes and neutrophils (p=0.011, p=0.001), INR (p=0.049), K levels (p=0.040, p=0.013), HbA1c (p=0.001), fasting insulin (p<0.001) and insulin resistance measured by HOMA index (p<0.001), lipid parameters (total cholesterol (p<0.001), LDL-cholesterol (p<0.001), triglycerides (p=0.007), apoB (p=0.022), Lp(a) (p<0.001), LDL/HDL (p=0.008), LAP (p=0.04) and apoB/apoA1 ratios (p<0.023)), TSH (p<0.001) and tAbs (p<0.001) was recorded. Frequency of fatty liver (20% to 2.9%, p=0.016), hyperlipidemia (85% to 65.7%, p=0.001) and metabolic syndrome (34.3% to 2.9%, p=0.070) significantly decreased. A statistically significant positive association was found between the average dose of levothyroxine and changes in physical functioning (r=0.391, p=0.020), vitality (r=0.393, p=0.020), mental health (r=0.374, p=0.027) and overall dimensions of mental health (r=0.376, p=0.026). With increasing doses of levothyroxine, the previously listed scores of SF 36 grew (r=0.296, p=0.084).

Conclusions: Early substitution of SCH improved the many clinical and biochemical parameters related to cardiovascular risk. Quality of life was also improved, and correlated only with thyroxine doses suggesting an indirect relationship between the degree of hypothyroidism and quality of life.
Direct Estimation of Reference Intervals for Thyroid Parameters in the Republic of Srpska
Authors: Mirjanic-Azaric Bosa , Avram Sanja , Stojakovic-Jelisavac Tanja , Stojanovic Darja , Petkovic Mira , Bogavac-Stanojevic Natasa , Ignjatovic Svetlana , Stojanov Marina
Published: April 2017

Background: The aim of this study was to determine the reference values for thyrotropin (TSH), thyroid hormones (total and free thyroxine, T4 and fT4; total and free triiodothyronine, T3 and fT3), thyroglobulin (Tg) and thyroid antibodies (thyroid peroxidase, TPOAb and thyroglobulin antibody, TgAb) in the population of the Republic of Srpska.

Methods: A total of 250 euthyroid subjects were enrolled in this study. A direct method for choosing reference subjects was used to establish reference intervals. The hormones and thyroid antibodies were measured by an electrochemiluminescence immunoassay method (ECLIA, Roche Diagnostics, Mannheim, Germany). We calculated the reference intervals by MedCalc, version 12.1.4.0 (MedCalc software, Belgium) as recommended by the IFCC (CLSI C28-A3).

Results: Using guidelines recommended by the National Academy of Clinical Biochemistry (NACB) and based on standard statistical approaches, the reference intervals derived for TSH, fT4, T4, fT3, T3 were 0.75-5.32 mlU/L, 12.29-20.03 pmol/L, 73.49-126,30 nmol/L, 4.11-6.32 pmol/L, 1.15-2.32 nmol/L and for Tg, TPOAb, TgAb were 3.63-26.00 mg/L, <18.02 mlU/L, < 98.00 mlU/L, respectively. We found a significant difference (p<0.05) in TSH and fT3 values between different age groups as well as in T4, fT4 and fT3 values between gender groups.

Conclusions: The established reference values for the population of the Republic of Srpska were significantly different from the values recommended by the manufacturer of reagents (Roche Diagnostics). Our results showed that a laboratory needs to establish its own reference values in order to set up a proper diagnosis, as well as to treat patients successfully.
Medical Biochemistry as Subdiscipline of Laboratory Medicine in Serbia
Authors: Jovičić Snežana , Majkić-Singh Nada
Published: April 2017

Medical biochemistry is the usual name for clinical biochemistry or clinical chemistry in Serbia, and medical biochemist is the official name for the clinical chemist (or clinical biochemist). This is the largest sub-discipline of the laboratory medicine in Serbia. It includes all aspects of clinical chemistry, and also laboratory hematology with coagulation, immunology, etc. Medical biochemistry laboratories in Serbia and medical biochemists as a profession are part of Health Care System and their activities are regulated through: the Health Care Law and rules issued by the Chamber of Medical Biochemists of Serbia. The first continuous and organized education for Medical Biochemists (Clinical Chemists) in Serbia dates from 1945, when the Department of Medical Biochemistry was established at the Pharmaceutical Faculty in Belgrade. In 1987 at the same Faculty a five years undergraduate study program was established, educating Medical Biochemists under a special program. Since the academic year 2006/2007 the new five year undergraduate (according to Bologna Declaration) and four-year postgraduate program according to EC4 European Syllabus for Postgraduate Training in Clinical Chemistry and Laboratory Medicine has been established. The Ministry of Education and Ministry of Public Health accredited these programs. There are four requirements for practicing medical biochemistry in the Health Care System: University Diploma of the Faculty of Pharmacy (Study of Medical Biochemistry), successful completion of the professional exam at the Ministry of Health after completion of one additional year of obligatory practical training in the medical biochemistry laboratories, membership in the Serbian Chamber of Medical Biochemists and licence for skilled work issued by the Serbian Chamber of Medical Biochemists. In order to present laboratory medical biochemistry practice in Serbia this paper will be focused on the following: Serbian national legislation, healthcare services organization, sub-disciplines of laboratory medicine and medical biochemistry as the most significant, education in medical biochemistry, conditions for professional practice in medical biochemistry, continuous quality improvement, and accreditation. Serbian healthcare is based on fundamental principles of universal health coverage and solidarity between all citizens.
Procalcitonin and CRP as Biomarkers in Discrimination of Community-Acquired Pneumonia and Exacerbation of COPD
Authors: Çolak Ayfer , Yılmaz Celalettin , Toprak Burak , Aktoğu Serir
Published: April 2017

Background: Serum procalcitonin (PCT) and C-reactive protein (CRP) are markers of systemic inflammation and bacterial infection. We aimed to compare the usefulness of procalcitonin and CRP in patients with communityacquired pneumonia and exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease (COPD).

Methods: A total of 116 consecutive patients were included in the study: 76 with chronic obstructive pulmonary disease in group 1, and 40 with pneumonia in group 2.

Results: Median serum CRP level was 44 mg/L in the COPD group and 132 mg/L in the pneumonia group. Median value of serum PCT was found to be 0.07 in the COPD group and 0.14 ng/mL in the pneumonia group. Serum PCT and CRP levels were significantly higher in the pneumonia group compared to the COPD group (p<0.001). The area under the ROC curve was 0.788 (Cl: 0.704-0.872) for CRP and 0.699 (Cl: 0.599-0.800) for procalcitonin to identify pneumonia.

Conclusions: Procalcitonin and CRP levels were significantly higher in patients with community-acquired pneumonia presenting to the emergency department with indications for hospitalization than in patients with exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Serum CRP and procalcitonin concentrations were strongly correlated. CRP might be a more valuable marker in these patients with lower respiratory tract infections.
Interpretation of Erythropoietin and Haemoglobin Levels in Patients with Various Stages of Chronic Kidney Disease
Authors: Panjeta Mirsad , Tahirović Ismet , Sofić Emin , Ćorić Jozo , Dervišević Amela
Published: April 2017

Background: The production of erythrocytes is regulated by the hormone erythropoietin (EPO), which maintains the blood haemoglobin (Hb) levels constant under normal conditions. Human EPO is a glycoprotein hormone and its synthesis is controlled by the hypoxia-inducible transcription factor. The aim of this study was to establish EPO and Hb levels in patients with chronic kidney disease (CKD), as well as in control subjects, and to investigate the relationship between these parameters.

Methods: This cross-sectional, observational study included 356 subjects with CKD divided into 4 subgroups according to their glomerular filtration rate (GFR). The control group consisted of 206 age and sex matched healthy subjects with GFR rate ≥90 mL/min/1.73 m2. EPO, Hb and serum creatinine levels were determined by using immunochemical and spectrophotometric methods. GFR was determined using the MDRD formula.

Results: The CKD patients had significantly lower levels of haemoglobin (p<0.0005) and hematocrit (p<0.0005) compared to control group. Our results showed that Hb levels decreased, whereas serum creatinine increased with the increasing renal failure. The CKD patients in all four groups had significantly lower (p<0.0005) Hb levels, and significantly higher (p<0.0005) creatinine levels compared to the control group. The median EPO in group I and II were significantly higher (p=0.002; p=0.018), while median EPO in group III and IV were significantly lower (p=0.03; p=0.011) compared to the control group.

Conclusions: In patients with CKD, GFR positively correlated with Hb and EPO, while the correlation between GFR and serum creatinine was negative.
Integrations on rings
Authors: Banič Iztok
Published: April 2017

In calculus, an indefinite integral of a function f is a differentiable function F whose derivative is equal to f. The main goal of the paper is to generalize this notion of the indefinite integral from the ring of real functions to any ring. We also investigate basic properties of such generalized integrals and compare them to the well-known properties of indefinite integrals of real functions.
Neuronale Schäden bei der bakteriellen Meningitis – Entstehungsmechanismen und mögliche Konsequenzen für die Behandlung
Authors: Nau Roland , Gerber Joachim
Published: April 2017

Tod in der Akutphase der Erkrankung und neurologische Spätschäden sind häufige Komplikationen einer bakteriellen Meningitis. Diese werden gemeinschaftlich verursacht durch 1.) die systemische Entzündungsreaktion des Wirts (Einwanderung von Granulozyten und Monozyten in das zentrale Nervensystem (ZNS), Gefäßentzündung, Hirnschwellung und sekundäre zerebrale Durchblutungsstörungen), 2.) die Stimulation residenter Mikrogliazellen im ZNS durch bakterielle Produkte und 3.) direkte Neurotoxizität einiger Bakterienbestandteile. Die neuronale Schädigung wird vermittelt durch freie Radikale, Proteasen, Zytokine, exzitatorische Aminosäuren und intrazellulären Kalzium-Einstrom. Unmittelbar zum Zelltod führende Ereignisse sind zellulärer Energieverlust mit Depolarisation des Ruhemembranpotenzials, Aktivierung von Caspasen und anderen Proteasen. Bei der antibiotisch behandelten experimentellen Pneumokokken-Meningitis verstärkt das Glukokortikoid Dexamethason den Neuronenschaden in der Formatio hippocampi. Dies deutet darauf hin, dass trotz positiver klinischer Studien die Gabe von Glukokortikoiden zusätzlich zur antibiotischen Therapie nicht die ideale adjuvante Behandlungsstrategie darstellt. Ansätze, die selektiver in die Mechanismen der neuronalen Schädigung eingreifen und die in Tiermodellen wirksam sind, sind die Therapie mit Proteinsynthese-hemmenden Antibiotika, die Bakterienzellen zwar töten, aber nicht lysieren, die Gabe von Antioxidanzien sowie Inhibitoren von Transkriptionsfaktoren, Matrix-Metalloproteinasen und Caspasen.
Apollos Gabe und Fluch – Funktionelle und dysfunktionelle Plastizität bei Musikern
Authors: Altenmüller Eckart , Bangert Marc
Published: April 2017

Untersuchungen zur Neuroplastizität haben auf Verhaltens- und zellulärer Ebene gezeigt, dass die Relevanz der Stimuli von großer Bedeutung für die Ausprägung zentralnervöser Adaptationen ist. Offensichtlich scheint das Musizieren eine derartige Relevanz zu besitzen, denn professionelle Musiker sind ideal, um Effekte der Neuroplastizität zu studieren. Zwei Gründe können dafür angeführt werden: 1.) Musizieren schließt überaus komplexe sensorische und motorische Funktionen ein und 2.) Musizieren erfordert jahrelanges Üben. In diesem Übersichtsartikel sollen die durch das Musizieren ausgelösten strukturellen und funktionellen zentralnervösen Veränderungen dargestellt werden, wobei in erster Linie die Ergebnisse bildgebender Verfahren berücksichtigt werden. Plastizität lässt sich in auditiven und sensomotorischen Arealen von Musikern darstellen. Strukturelle Veränderungen finden sich darüber hinaus im Bereich des Balkens und des Kleinhirns von Musikern. Auditiv-sensomotorische Integration führt bereits nach 20 Minuten zu Veränderungen der neuronalen Konnektivität. Als Beispiel für dysfunktionelle Plastizität gilt die Musiker-Dystonie, deren Grundlage eine Verschmelzung sensorischer Fingerrepräsentationen ist.
Kortikale Repräsentation von Schmerz
Authors: Ploner Markus , Schnitzler Alfons
Published: April 2017

Entgegen der traditionellen Sichtweise, dass der zerebrale Kortex nicht an der Verarbeitung von Schmerz beteiligt sei, konnte in den letzten Jahrzehnten ein ausgedehntes kortikales Netzwerk schmerzverarbeitender Areale gezeigt werden. Dieses Netzwerk umfasst insbesondere die primären (S1) und sekundären (S2) somatosensorischen Kortizes, den insulären Kortex und den vorderen zingulären Kortex (ACC). Diese Areale sind überwiegend parallel organisiert und verschiedenen qualitativen Aspekten der Schmerzwahrnehmung zuzuordnen. S1 ist mit der sensorisch-diskriminativen Komponente von Schmerz assoziiert, während S2 von besonderer Bedeutung für kognitive Aspekte der Schmerzwahrnehmung zu sein scheint. Dem Inselkortex wird eine entscheidende Rolle für autonome Reaktionen auf schmerzhafte Reize und affektive Aspekte schmerzbezogenen Lernens und Gedächtnisses zugesprochen. Der ACC ist eng mit dem Schmerzaffekt und der Integration von Affekt, Kognition und motorischer Reaktion verbunden. Zudem konnten enge Assoziationen zwischen S1 und erstem Schmerz und dem ACC und zweitem Schmerz gezeigt werden. Diese Befunde belegen, wie in den letzten Jahren hochdifferenzierte Einblicke in die Entstehung von Schmerz im menschlichen Kortex gewonnen werden konnten.
Neurotransmitterfreisetzung an chemischen Synapsen: Zusammenbau und molekulare Organisation der aktiven Zone
Authors: Dresbach Thomas , Altrock Wilko D. , Gundelfinger Eckart D.
Published: April 2017

Chemische Synapsen sind Schlüsselstrukturen der Kommunikation zwischen Nervenzellen. An ihnen werden von der präsynaptischen Zelle chemische Botenstoffe - Neurotransmitter - freigesetzt, die von einem postsynaptischen Detektionsapparat aufgespürt und in intrazellulär verständliche Signale übersetzt werden. Neurotransmitter sind in kleinen membranumhüllten Containern - den synaptischen Vesikeln - in der Präsynapse gespeichert und werden nach elektrischer Stimulationan an einer genau definierten Stelle der präsynaptischen Membran - der aktiven Zone - ausgeschüttet. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die aktuellen Fortschritte bei der Erforschung der molekularen Struktur der aktiven Zone und ihres Zusammenbaus während der synaptischen Verschaltung der Nervenzellen. In den letzten Jahren wurde eine Reihe von neuen Proteinen entdeckt, die spezifisch an der aktiven Zone angelagert werden und dort eine Art Matrix, die Cytomatrix an der aktiven Zone (CAZ), bilden. Sie tragen Namen wie Bassoon (Fagott), Piccolo/Aczonin, RIM oder Munc13. Neben einer strukturgebenden Funktion scheinen diese Proteine an der Organisation der verschiedenen Schritte der Transmitterausschüttung beteiligt zu sein. Zudem konnten Bassoon und Piccolo als Sonden eingesetzt werden, um den Zusammenbau der aktiven Zone zu verfolgen. So lassen jüngste Untersuchungen vermuten, dass die Bausteine der CAZ nicht wie ursprünglich angenommen Stück für Stück zur Präsynapse transportiert werden, sondern dass die Zelle hier das Prinzip ‘Fertighaus’ anwendet, das heißt, dass die aktive Zone teilweise bereits innerhalb der Zelle zusammengesetzt und dann aus diesen vorgefertigten Teilen an der Synapse montiert wird. Damit lässt sich prinzipiell auch verstehen, warum neue Synapsen innerhalb von wenigen Minuten gebildet werden können.
Integrationszentrum oder ausführende Struktur? Neue Befunde zur Stellung des Mittelhirns der Wirbeltiere
Authors: Luksch Harald , Gaese Bernhard
Published: April 2017

Bei allen Wirbeltieren ist das visuelle Mittelhirn eingebunden in die Raumorientierung und speziell in die Ausrichtung der sensorischen Systeme. Wie autonom aber ist diese Struktur? Bei Fischen, Amphibien, Reptilien und Vögeln wird das optische Tectum als wichtigstes visuelles Zentrum betrachtet, das eine zentrale Funktion bei der gesamten Verhaltenssteuerung hat. Dem Colliculus superior der Säuger wird dagegen nur eine untergeordnete Rolle als ausführende Station unter Kontrolle des Kortex zugewiesen.

Diese klassische Sicht auf die Gehirnorganisation der Wirbeltiere ist nach neueren Befunden nicht mehr aufrechtzuerhalten. Wir haben in diesem Artikel verschiedene Befunde zusammengestellt, die bei allen Wirbeltieren auf eine vergleichbare Integration des visuellen Mittelhirns in die Verarbeitung sensorischer Stimuli hinweisen. In vergleichend anatomischen Arbeiten sind identische Projektionen und Zelltypen beschrieben worden. Läsionsexperimente führen zu Ausfallserscheinungen, die nicht mit der klassischen Vorstellung erklärt werden können. Bei Vögeln und bei Säugern werden zunehmend sensorische Verarbeitungsleistungen im Mittelhirn beschrieben, deren Ergebnisse nicht nur zur Auslösung adäquater Orientierungsreaktionen genutzt werden. Funktionelle Untersuchungen deuten vielmehr an, dass die Aktivität an das Vorderhirn weitergegeben wird und dort zu weiteren Wahrnehmungsleistungen oder zu kognitiver Kontrolle beiträgt. Dies deutet eine eigenständige Bedeutung des Mittelhirns in der Verarbeitung an, die weit über die klassische Sicht als Reflexzentrum hinausgeht.
Pathogenese und Pathophysiologie der Narkolepsie
Authors: Mayer Geert , Pollmächer Thomas
Published: April 2017

Die Narkolepsie besticht durch die Vielfältigkeit ihrer Symptome. Durch die Entdekkung des Neuropeptids Orexin, das im Liquor von Narkolepsiepatienten nicht nachweisbar ist, konnten neue Einblicke in die Pathophysiologie der Erkrankung gewonnen werden. Die Orexine beeinflussen verschiedene an der Schlafregulation beteiligte Neurotransmittersysteme. Der Orexinmangel kann sowohl eine verminderte Exzitation noradrenerger Neurone als auch eine Enthemmung des cholinergen Tonus verursachen. Durch diese Veränderung des Zusammenspiels lassen sich einige narkoleptische Symptome einfach erklären. Narkolepsieähnliche Symptome können im Tierversuch durch Manipulation des Orexinsystems erzeugt werden. Als Erkrankung mit der stärksten HLA-Assoziation beflügelt konsequenterweise die bisher unbeantwortete Frage, ob die Narkolepsie durch einen Autoimmunprozess orexinhaltige Neurone zerstört, den wissenschaftlichen Forschungsprozess.
FRET - Mikroskopie: Einblicke in die Wirkungsweise der zellularen Maschinerie
Authors: Lange Dirk , Wouters Fred S.
Published: April 2017

Das tiefere Verständnis für die Funktionsweise der Zelle ist ein wichtiges Ziel in der modernen Zellbiologie. Die vielen Genprodukte wurden nach der Sequenzierung kompletter Genome katalogisiert, sowie Protein-Expressionsmuster in unterschiedlichen Geweben und unter verschiedenen Bedingungen identifiziert. Die nächste bedeutende Herausforderung ist die Aufklärung der Funktion und des Zusammenhangs dieser einzelnen Bestandteile, die die zellulare Maschinerie bilden. Im Gegensatz zu dem großen, aber direkten Aufwand ihrer Identifizierung setzt die Bestimmung derer zellularen Rolle voraus, dass die Messungen in lebendigen Zellen und unter physiologisch relevanten Konditionen und Reizen ausgeführt werden. Diese Information ist von großer Bedeutung, was Behandlungsmöglichkeiten bei Krankheiten angeht. Zum Beispiel agieren die meisten Neuropharmaka heutzutage auf der Ebene der Zellmembranen, d.h. auf Neurotransmitter-Transporter, -Metabolismen und -Rezeptoren oder auf Ionenkanälen. Die weiteren intrazellularen Signalwege blieben weitgehend unerforscht und sind deswegen unzugänglich. Die Untersuchung der physiologischen Funktion und die Wirkungsweise der Biomoleküle ist die Aufgabe der zellularen molekularen Physiologie. Wir beschreiben das Aufkommen nützlicher optischer Techniken und wie sie im zunehmenden Maße ihren Platz neben der klassischen elektrophysiologischen Anwendung zur Erforschung des Verhaltens der Biomoleküle in lebendigen Zellen finden.
Psychosozialer Stress verändert das Gehirn
Authors: Fuchs Eberhard , Flügge Gabriele
Published: April 2017

Psychosozialer Stress kann zu zentralnervösen Erkrankungen wie Depressionen führen. Zum Verständnis von Prozessen, die während der Entwicklung einer depressiven Erkrankung im Gehirn ablaufen, können tierexperimentelle Untersuchungen beitragen, da sie detaillierte neurostrukturelle und molekulare Analysen erlauben. Unsere Untersuchungen zeigen, dass man an Tupaia neurobiologische Mechanismen untersuchen kann, die möglicherweise bei depressiven Erkrankungen auftreten. Während mehrwöchiger Perioden mit täglichem psychosozialen Stress entwickeln männliche Tupaia ein depressives Syndrom mit Hyperaktivität der Hypothalamus-Hypophysen- Nebennieren Achse, Gewichtsverlust, Schlafstörungen und reduzierter motorischer Aktivität. In den Gehirnen der psychosozial belasteten Tiere haben wir verschiedene molekulare und strukturelle Veränderungen beobachtet, beispielsweise eine Hochregulation von alpha2-Adrenozeptoren, einen Rückgang der Zahl der Verzweigungen von Dendriten der Pyramidenneurone im Hippocampus, eine verminderte Neurogeneserate und eine Reduktion des Volumens der Hippocampusformation. Es wird vermutet, dass diese Veränderungen zum Krankheitsbild von Depressionen beitragen und dass Antidepressiva ihnen entgegen wirken. Um diese Annahmen zu überprüfen, haben wir psychosozial belastete Tupaia mit verschiedenen Antidepressiva behandelt. Es zeigte sich, dass Antidepressiva die Konzentrationen bestimmter Metaboliten im Gehirn, die Neubildung von Nervenzellen im Gyrus dentatus und das Volumen der Hippocampusformation normalisieren. Unsere Befunde unterstützen neuere Theorien, nach denen affektive Störungen mit eingeschränkter neuronaler Plastizität zusammenhängen. Der Nachweis der Wiederherstellung plastischer Eigenschaften durch Antidepressiva ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Erkrankung.
Vitamin A im Gehirn: Die Bedeutung der Retinsäure-Signaltransduktion für das adulte Nervensystem
Authors: Mey Jörg
Published: April 2017

Für die meisten biologischen Funktionen von Vitamin A ist Retinsäure (RA) verantwortlich. Eine Ausnahme ist die Phototransduktion im Auge. RA entsteht durch Oxidation von Vitamin A und wirkt als transkriptioneller Aktivator. Nachdem ihre Bedeutung als Morphogen in der Embryonalentwicklung schon lange bekannt war, hat sich in den vergangenen Jahren gezeigt, dass RA auch wichtige Funktionen im adulten Nervensystem erfüllt: Dazu gehören Einflüsse auf neuronale Plastizität bei Lernprozessen im Hippokampus, auf die synaptische Signalübertragung in der Retina und die Regulation von physiologischen Reaktionen nach Verletzungen in ZNS und PNS. Außerdem wird eine Beteiligung der RA-Signaltransduktion an neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen vermutet.
Neuromelanin, ein Pigment mit unbekannter Funktion
Authors: Tribl Florian , Riederer Peter , Double Kay L. , Gerlach Manfred
Published: April 2017

Neuromelanin ist ein polymeres, nahezu unlösliches Pigment, das nur in bestimmten Regionen des menschlichen Gehirns und des einiger Säugetiere (Primaten, Kühe, Pferde, einige Schafrassen) vorkommt. Es wird hauptsächlich in der Substantia nigra (SN) und im Locus coeruleus (LC) gefunden, in denen die katecholaminergen Neurotransmitter Dopamin (SN) und Noradrenalin (LC) synthetisiert werden. Die verschiedenen Farben der Neuromelanine (SN: braun bis schwarz; LC: bläulich) weisen auf Unterschiede in der Biosynthese und in der chemischen Zusammensetzung hin.

Bisher sind keine Enzyme bekannt, die an der Biosynthese der Neuromelanine beteiligt sind. Tyrosinase oxidiert L-Tyrosin zu L-DOPA (L-3,4-Dihydroxyphenylalanin, Vorstufe von Dopamin) und Folgeprodukten und ist das wesentliche an der Biosynthese von Melanin beteiligte Enyzm; im menschlichen Gehirn konnte es jedoch nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden. Deshalb gehen viele Wissenschaftler davon aus, dass Neuromelanine unspezifisch durch Autoxidation von Dopamin und Noradrenalin gebildet werden und nur funktionslose Abfallprodukte katecholaminerger Neurone sind.

Es gibt jedoch verschiedene Hinweise dafür, dass die Synthese der Neuromelanine durch Enzyme kontrolliert wird und die Neuromelanine eine physiologische Funktion als Eisenspeicher haben.
Nikotin: Molekulare und Physiologische Mechanismen im Zentralen Nervensystem
Authors: Winterer Georg
Published: April 2017

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat 2005 die Einrichtung des nationalen Schwerpunktprogramms „Nikotin: Molekulare und physiologische Mechanismen im zentralen Nervensystem“ (SPP1226) beschlossen. Als Laufzeit sind sechs Jahre vorgesehen. Mittlerweile wurden von 50 zur Förderung eingereichten Teilprojekte insgesamt 16 durch ein internationales Expertengremium im “Peer-Review“ Verfahren für eine Förderung - in Höhe von 5 Millionen für die erste Förderperiode von drei Jahren - ausgewählt. Das Schwerpunktprogramm beinhaltet grundlagenwissenschaftliche sowie klinische Projekte (Translational Neuroscience). Tier- und Zellmodelle sind dabei ebenso relevant wie genetische Untersuchungen zur Identifikation erblicher Risikofaktoren, Projekte zur Erstellung und Ergänzung einer großen Multi-Zenter-Datenbank mit standardisierter Datenerhebung in der Allgemeinbevölkerung und in relevanten Patientengruppen, statistische Projekte zur Methodenentwicklung für die Handhabung komplexer Daten aus der Biomedizin und zu Krankheitsverläufen sowie Studien zur Bildgebung und Physiologie (Endophänotypisierung). Durch eine entsprechende Kombination von Forschungsansätzen soll dabei ein zentrales Ziel des Schwerpunktprogramms, nämlich die genetische und klinische Heterogenität der Nikotinabhängigkeit zu verstehen, erreicht werden.
Demenzen: pathogenetische Grundlagen, biochemische Diagnostik sowie reversible Demenzsyndrome
Authors: Heinemann Uta , Zerr Inga
Published: April 2017

Demenz ist ein zunehmend häufiges Krankheitsbild, das mit kognitiven Defiziten einhergeht. Die Ursachen einer Demenz können vielfältig sein. Die häufigste zugrunde liegende Erkrankung ist die Alzheimer-Demenz mit einem Anteil von etwa 60%. Ursächlich werden die Ablagerung seniler Plaques (vorwiegend aus β-Amyloid1-42) und die Bildung neurofibrillärer Bündel aus hyperphosphoryliertem Tau-Protein angenommen. Eine weitere häufige Ursache einer Demenz sind vaskuläre Läsionen in Form von strategischen Schlaganfällen oder einer Mikroangiopathie. Weitere neurodegenerative Erkrankungen, die mit einer Demenz einhergehen, sind die Demenz mit Lewy-Körperchen (eosinophile Einschlußkörperchen) und frontotemporale Demenz (Tauopathie). Daneben sind aber auch reversible Erkrankungen in bis zu 30% innerhalb der rasch progredienten Demenzen bekannt, die eine Demenz verursachen können. Dazu zählen neben anderen autoimmune Erkrankungen (cerebrale Vaskulitis, Hashimoto-Encephalopathie) und Liquorzirkulationsstörungen, die in einem Normaldruckhydrocephalus resultieren.

Ein wichtiger Aspekt zum pathogenetischen Verständnis, aber auch der Diagnostik dieser verschiedenen Krankheitsbilder bildet die Liquordiagnostik. Etablierte Demenzmarker sind β-Amyloid, Tau-Protein, 14-3-3, S100B und die neuronenspezifische Enolase. Einige dieser Marker spiegeln pathogenetische Prozesse wider. Trotzdem ist die Wertigkeit dieser Marker in der Diagnostik bislang begrenzt. Die Entwicklung neuer Marker basierend auf dem besseren Verständnis molekularer Vorgänge bei diesen Erkrankungen ist deswegen ein wichtiges Ziel. Potentielle neue Biomarker könnten aus der Gruppe der Transthyretine, Neurofilamente oder Laminine generiert werden. Dieser Artikel fasst das aktuelle Wissen wichtiger dementieller Krankheitsbilder zusammen und gibt einen Ausblick auf neue diagnostische und therapeutische Ansätze.
Schallemissionen aus Insektenohren: Hinweis auf aktives Hören?
Authors: Kössl Manfred , Möckel Doreen , Weber Melanie , Seyfarth Ernst-August
Published: April 2017

Hörsinnesorgane von Insekten können otoakustische Emissionen produzieren. Derartige Schallemissionen aus dem Ohr gelten bei Wirbeltieren als Nebenprodukt einer aktiven und nichtlinearen cochleären Schallverstärkung durch spezialisierte Sinneszellen, die leise Schallschwingungen verstärkt und damit die Hörempfindlichkeit beträchtlich erhöht. Obwohl Wirbeltiere und Insekten andersartige Sinneszellen in ihrem Gehör aufweisen (Haarsinneszellen versus primäre Sinnesneurone mit einem Cilium), scheinen evolutiv konvergente Konstruktionsprinzipien der Mikromechanik des Ohrs vorzuliegen, um hohe Empfindlichkeit zu erzielen. Tympanalorgane von Insekten emittieren bestimmte otoakustische Emissionen, die auf nichtlinearen Eigenschaften des Sinnesorgans beruhen und - ähnlich wie die von Wirbeltieren - vom intakten Zellstoffwechsel abhängen. Allerdings ist für Tympanalorgane noch nicht geklärt, ob tatsächlich eine schnelle aktive Verstärkung durch die Sinneszellen vorliegt oder ob passive zelluläre Eigenschaften die nichtlineare Ohrcharakteristik ausmachen. Bei den antennalen Hörorganen von Fliegen hingegen wurde eine aktive Motilität des letzten Antennengliedes nachgewiesen. Wir zeigen am Beispiel der tympanalen Hörorgane von Heuschrecken und Nachtfaltern, dass die Emissionen frequenzspezifisch emittiert werden und durch elektrische Manipulation der Sinneszellen modifizierbar sind. Selbst das einfache Ohr bestimmter Nachtfalter, das nur eine einzige Sinneszelle aufweist, produziert deutliche Emissionen. Zurzeit ist weder bei Wirbeltieren noch bei Insekten zufriedenstellend geklärt, ob die für ein empfindliches Gehör essenzielle Nichtlinearität bzw. Verstärkung primär durch somatische Motilität der Sinneszellkörper bedingt wird oder durch aktive Bewegungsfähigkeit der Haarbündel bzw. Cilien der Sinneszellen. Weitere Untersuchungen am einfachen Modellsystem Insekt können hier helfen, offene Fragen zu klären.
Das Inflammasom: zentrale Schaltstelle zwischen Stresssignalen und der Entzündungsreaktion bei neurodegenerativen Erkrankungen?!
Authors: Trendelenburg George
Published: April 2017

Die Entzündungsreaktion spielt eine entscheidende Rolle bei der zerebralen Ischämie. Für das Auslösen der Entzündung spielen proinflammatorische Zytokine wie das Interleukin-1β (IL-1β) eine zentrale Rolle. Obwohl bekannt war, dass Caspase-1 für die Prozessierung von IL-1β notwendig ist, blieben die vorgeschalteten Signaltransduktionswege bis vor kurzem weitgehend unbekannt. Zuletzt ist mit der Charakterisierung des Inflammasoms die Identifizierung des Multiprotein-Komplexes gelungen, der für die Aktivierung der Caspase-1 verantwortlich ist. Die Aktivierung des Inflammasoms kann aber nicht nur zur erhöhten Interleukin-Sekretion, sondern auch zum Zelltod, oder der Entwicklung eines stressresistenten Zustandes führen. Während die Bedeutung des Inflammasoms bei systemischen entzündlichen Erkrankungen bereits gut belegt ist, bleibt die Bedeutung dieses Multiproteinkomplexes bei neurodegenerativen Erkrankungen noch zu klären. In dieser Übersichtsarbeit sollen nicht nur die zugrunde liegenden Theorien (z.B. danger theory) erörtert werden, sondern auch die assoziierten Signalwege, die zur Inflammasom-Aktivierung bei neurodegenerativen Erkrankungen führen können. Mögliche Auswirkungen der Entzündungsreaktion werden diskutiert (z.B. neurodegenerativ versus neuroregenerativ).
Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain-Computer Interfaces): Anwendungen und Perspektiven
Authors: Kübler Andrea , Neuper Christa
Published: April 2017

Brain-Computer Interfaces (BCI) verbinden das menschliche Gehirn mit einem externen System. Die Aktivität des Gehirns kann nicht-invasiv mithilfe des Elektroenzephalogramms, Magnetoenzephalogramms und bildgebender Verfahren oder invasiv mittels des Elektrokortikogramms und intrakortikal erfasst werden. In einem Rückkopplungsprozess erhalten Probanden visuelle, auditorische oder taktile Echtzeitrückmeldung der Aktivität des Gehirns (Neurofeedback) und können so lernen, die entsprechende Aktivität zu regulieren. Mittlerweile wurde vielfach nachgewiesen, dass schwerstgelähmte Patienten, z.B. nach Schlaganfall oder im Endstadium neurodegenerativer Erkrankungen, denen kaum noch eine willentliche Muskelkontraktion bleibt, mit einem BCI kommunizieren können. Neurofeedback wurde auch erfolgreich eingesetzt, um kognitive und motorische Leistungen zu verbessern und emotionale Reaktionen zu beeinflussen. So konnte z.B. bei Kindern mit Aufmerksamkeits-Hyperaktivitätsstörung eine Verbesserung der Symptomatik erzielt werden. Auch wenn es noch diverse technische Probleme zu lösen und der Einfluss psychologischer Variablen, wie Motivation, Attributionsstile und Vorstellungskraft auf die BCI-Leistung aufzuklären gilt, halten wir die Zeit für gekommen, BCI vermehrt im klinischen Alltag einzusetzen.