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The effects of in ovo administration of encapsulated Toll-like receptor 21 ligand as an adjuvant with Marek’s disease vaccine
Authors: Bavananthasivam Jegarubee , Read Leah , Astill Jake , Yitbarek Alexander , Alkie Tamiru N. , Abdul-Careem Mohamed Faizal , Wootton Sarah K. , Behboudi Shahriar , Sharif Shayan 
Published: October 2018

AbstractMarek’s Disease Virus (MDV) is the causative agent of a lymphoproliferative disease, Marek’s disease (MD) in chickens. MD is only controlled by mass vaccination; however, immunity induced by MD vaccines is unable to prevent MDV replication and transmission. The herpesvirus of turkey (HVT) vaccine is one of the most widely used MD vaccines in poultry industry. Vaccines can be adjuvanted with Toll-like receptor ligands (TLR-Ls) to enhance their efficacy. In this study, we examined whether combining TLR-Ls with HVT can boost host immunity against MD and improve its efficacy. Results demonstrated that HVT alone or HVT combined with encapsulated CpG-ODN partially protected chickens from tumor incidence and reduced virus replication compared to the control group. However, encapsulated CpG-ODN only moderately, but not significantly, improved HVT efficacy and reduced tumor incidence from 53% to 33%. Further investigation of cytokine gene profiles in spleen and bursa of Fabricius revealed an inverse association between interleukin (IL)-10 and IL-18 expression and protection conferred by different treatments. In addition, the results of this study raise the possibility that interferon (IFN)-β and IFN-γ induced by the treatments may exert anti-viral responses against MDV replication in the bursa of Fabricius at early stage of MDV infection in chickens.
Microinjection to deliver protein, mRNA, and DNA into zygotes of the cnidarian endosymbiosis model Aiptasia sp.
Authors: Jones Victor A. S. , Bucher Madeline , Hambleton Elizabeth A. , Guse Annika 
Published: October 2018

AbstractReef-building corals depend on an intracellular symbiosis with photosynthetic dinoflagellates for their survival in nutrient-poor oceans. Symbionts are phagocytosed by coral larvae from the environment and transfer essential nutrients to their hosts. Aiptasia, a small tropical marine sea anemone, is emerging as a tractable model system for coral symbiosis; however, to date functional tools and genetic transformation are lacking. Here we have established an efficient workflow to collect Aiptasia eggs for in vitro fertilization and microinjection as the basis for experimental manipulations in the developing embryo and larvae. We demonstrate that protein, mRNA, and DNA can successfully be injected into live Aiptasia zygotes to label actin with recombinant Lifeact-eGFP protein; to label nuclei and cell membranes with NLS-eGFP and farnesylated mCherry translated from injected mRNA; and to transiently drive transgene expression from an Aiptasia-specific promoter, respectively, in embryos and larvae. These proof-of-concept approaches pave the way for future functional studies of development and symbiosis establishment in Aiptasia, a powerful model to unravel the molecular mechanisms underlying intracellular coral-algal symbiosis.
Proteomics as a new tool to study fingermark ageing in forensics
Authors: Oonk Stijn , Schuurmans Tom , Pabst Martin , de Smet Louis C. P. M. , de Puit Marcel 
Published: October 2018

AbstractFingermarks are trace evidence of great forensic importance, and their omnipresence makes them pivotal in crime investigation. Police and law enforcement authorities have exploited fingermarks primarily for personal identification, but crucial knowledge on when fingermarks were deposited is often lacking, thereby hindering crime reconstruction. Biomolecular constituents of fingermark residue, such as amino acids, lipids and proteins, may provide excellent means for fingermark age determination, however robust methodologies or detailed knowledge on molecular mechanisms in time are currently not available. Here, we address fingermark age assessment by: (i) drafting a first protein map of fingermark residue, (ii) differential studies of fresh and aged fingermarks and (iii), to mimic real-world scenarios, estimating the effects of donor contact with bodily fluids on the identification of potential age biomarkers. Using a high-resolution mass spectrometry-based proteomics approach, we drafted a characteristic fingermark proteome, of which five proteins were identified as promising candidates for fingermark age estimation. This study additionally demonstrates successful identification of both endogenous and contaminant proteins from donors that have been in contact with various bodily fluids. In summary, we introduce state-of-the-art proteomics as a sensitive tool to monitor fingermark aging on the protein level with sufficient selectivity to differentiate potential age markers from body fluid contaminants.
Rice straw biochar as a novel niche for improved alterations to the cecal microbial community in rats
Authors: Han Jie , Meng Jun , Chen Shuya , Li Chuang , Wang Shuo 
Published: October 2018

AbstractBiochar as additive has been shown positive effect in animal production, which may be linked to the role of gastrointestinal microbial modulation. This study aimed to assess the effects of biochar on the gut microbial communities in terms of their structure and diversity. Illumina high-throughput technology was utilized to evaluate the cecal microbial community in Wistar rats received oral rice straw biochar (RSB) at 1120 mg/kg of body weight for 5 weeks. RSB improved the gut mucosal structure and epithelial integrity. More importantly, principal coordinate analysis of UniFrac distances based on a 97% operational taxonomic unit composition and abundance indicated that the bacterial community was ameliorated after RSB addition (P < 0.05). Firmicutes and Bacteroidetes were found to be the prevalent phyla accounting for approximately 90% of the sequences and their ratio of relative abundance was increased by RSB addition (P < 0.05). Improved bacterial proportion of unclassified Lachnospiraceae (P < 0.001), Oscillibacter (P = 0.02), and Clostridium IV (P = 0.02) and XIVa (P = 0.02) as well as decreased abundances of Prevotella (P < 0.001) and Bacteroides (P = 0.03) were also detected at genus level following RSB treatment. These results revealed that RSB altered and improved the cecal microbial community, which may contribute to the affected growth and gut status in rats.
Combining multimodal adaptive optics imaging and angiography improves visualization of human eyes with cellular-level resolution
Authors: Jung HaeWon , Liu Tao , Liu Jianfei , Huryn Laryssa A. , Tam Johnny 
Published: October 2018

AbstractVisualizing the cellular manifestation of disease has recently been aided by an increasing number of adaptive optics (AO)-based imaging modalities developed for the living human eye. However, simultaneous visualization of multiple, interacting cell types within a complete neural–epithelial–vascular complex has proven challenging. By incorporating AO with indocyanine green angiography, we demonstrate the possibility of imaging photoreceptors, retinal pigment epithelial cells, and choriocapillaris in the living human eye. Unexpectedly, we found that there was uptake of indocyanine green dye into the retinal pigment epithelial cells in the earliest phases of imaging, which formed the basis for devising a strategy to visualize the choriocapillaris. Our results expand the range of applications for an existing, FDA-approved, systemically injected fluorescent dye. The combined multimodal approach can be used to evaluate the complete outer retinal complex at the cellular level, a transformative step toward revealing the in vivo cellular status of neurodegenerative conditions and blinding diseases.
Shape selective bifacial recognition of double helical DNA
Authors: Thadke Shivaji A. , Hridya V. M. , Perera J. Dinithi R. , Gil Roberto R. , Mukherjee Arnab , Ly Danith H. 
Published: October 2018

AbstractAn impressive array of antigene approaches has been developed for recognition of double helical DNA over the past three decades; however, few have exploited the ‘Watson–Crick’ base-pairing rules for establishing sequence-specific recognition. One approach employs peptide nucleic acid as a molecular reagent and strand invasion as a binding mode. However, even with integration of the latest conformationally-preorganized backbone design, such an approach is generally confined to sub-physiological conditions due to the lack of binding energy. Here we report the use of a class of shape-selective, bifacial nucleic acid recognition elements, namely Janus bases, for targeting double helical DNA or RNA. Binding occurs in a highly sequence-specific manner under physiologically relevant conditions. The work may provide a foundation for the design of oligonucleotides for targeting the secondary and tertiary structures of nucleic acid biopolymers.
Miniature dual‐band bandpass filter using modified quarter‐wavelength SIRs with controllable passbands
Authors: Ren Baoping , Ma Zhewang , Liu Haiwen , Guan Xuehui , Wen Pin , Wang Xiaolong , Masataka Ohira 
Published: October 2018

A modified quarter‐wavelength (λ/4) stepped‐impedance resonator (SIR) is proposed to design a miniature dual‐band bandpass filter (BPF). The proposed λ/4 SIR has two individually controllable resonances for constructing dual passbands. Moreover, two independent geometrical parameters are adopted to realise individual adjustment of the coupling strengths between two adjacent λ/4 SIRs at the dual passbands. As a result, both the centre frequencies and bandwidths of the two passbands of the filter can be individually designed. Furthermore, multiple transmission zeros are created by the introduced source‐load coupling, which improves highly the selectivity of both passbands. The dual‐band BPF is designed at 2.35 and 5.8 GHz, and its simulated and measured responses are presented and show good agreement.
CB‐MAC: a novel cluster‐based MAC protocol for VANETs
Authors: Shahen Shah A.F.M. , Ilhan Haci , Tureli Ufuk 
Published: October 2018

Due to relative mobility, topology changes rapidly with frequent link breakage in vehicular ad hoc networks (VANETs). Clustering VANETs into small groups limits channel contention and controls the network topology efficiently. In this study, a novel cluster‐based medium access control (CB‐MAC) protocol is proposed for VANETs. The cluster formation process is defined. Moreover, cluster head election and cluster merging processes are described for efficient communication in the cluster as well as out of the cluster. The mechanism defined in IEEE 802.11 standard is specially designed for only direct communications and is not suitable for cluster‐based communications. Therefore, new control packets are introduced and the existing control packet format is modified to support cluster‐based communications. For effective MAC protocol design, the request to send (RTS)/clear to send (CTS) mechanism is not used for safety messages which are of broadcast nature. On the other hand, the RTS/CTS mechanism is used for non‐safety data delivery to eliminate hidden node problem. Markov chain model‐based analytical model is presented to explore the performance of the proposed CB‐MAC protocol. The proposed protocol is validated by numerical studies. The numerical results exhibit that the proposed CB‐MAC protocol improves system performance and satisfies the delay constraint of 100 ms for safety messages.
Die Huntington-Erkrankung
Authors: Lang Christina , Landwehrmeyer Bernhard G. 
Published: October 2018

ZusammenfassungDie Huntington-Krankheit ist durch fortschreitende Beschwerden mit motorischen Beeinträchtigungen und kognitivem Abbau sowie Verhaltensauffälligkeiten
gekennzeichnet. Die Ursache liegt in einer Verlängerung einer Triplett-Repeat-Sequenz in einem spezifischen Gen, Huntingtin-Gen genannt. Bei einer deutlich
erhöhten Anzahl an Triplett-Repeats, kann die Erkrankung bereits im Jugend- oder jungen Erwachsenenalter beginnen. Eindrücklichstes motorisches Symptom ist die
Chorea, die sich in Form von unwillkürlichen, plötzlichen, kurzen Bewegungen darstellt. Bereits vor dem Auftreten von motorischen Symptomen können Patienten
kognitive Einschränkungen entwickeln. Die kognitiven Einschränkungen betreffen primär Exekutivfunktionen wie beispielsweise Problemlösen. Als dritter großer
Symptombereich können in jedem Stadium der Erkrankung psychiatrische Störungen hinzukommen. Häufig leiden Patienten unter Depressionen, später kommen vermehrt
Irritabilität oder Perseverationen vor. Das Genprodukt Huntingtin ist ubiquitär in allen Körperzellen vorhanden – man vermutet verschiedene Funktionen, die
insbesondere in Neuronen wichtig zu sein scheinen. Aufgrund des autosomaldominanten Vererbungsmodus hat die prädiktive Diagnostik bei dieser Erkrankung einen
wichtigen Stellenwert. Trotz der Entdeckung der genetischen Ursache vor nun 25 Jahren ist die Behandlung der Huntington-Krankheit gegenwärtig noch auf die
Therapie der Symptome und den Erhalt von Funktionen beschränkt. Für die Huntington-Krankheit gibt es noch keine Behandlung, die eine weitere
Krankheitsprogression bremsen oder den Krankheitsbeginn verzögern könnte. Allerdings gibt es Hoffnung – klinische Studien mit Therapieformen, die auf die
genetische Ursache abzielen, sind bereits auf dem Weg.
Diastolische Herzinsuffizienz bei Typ-2-Diabetes
Authors: Heilmeyer Peter , von Bibra Helene 
Published: October 2018

ZUSAMMENFASSUNGSeit Jahrzenten empfehlen Fachgesellschaften für Patienten mit Typ-2-Diabetes eine fettarme und kohlenhydratbetonte Ernährung. Diese kann aber zu einer Insulinresistenz führen, was wiederum eine diastolische Dysfunktion zur Folge haben kann. Deshalb wurde bei einem adipösen Typ-2-Diabetiker mit Herzinsuffizienz und Insulinresistenz ein anderes Konzept angewendet: Eine dreiwöchige diätetische Therapie mit kohlenhydratreduzierter Kost und moderatem Bewegungstraining.
Diabetische Neuropathie
Authors: Chrubasik-Hausmann Sigrun 
Published: October 2018

ZUSAMMENFASSUNGObwohl die diabetische Polyneuropathie meist distal symmetrisch auftritt und oft mit Fußgeschwüren einhergeht, kann sie sich auch im Mund als Burning-Mouth-Syndrom oder gastrointestinal mit entsprechenden abdominellen Dysfunktionen bemerkbar machen. Phytotherapeutische Zubereitungen stellen eine Alternative zur schulmedizinischen Behandlung dar, allen voran lokal applizierbare Extrakte aus dem spanischen Pfeffer (Capsicum annuum). Aber auch ein hochprozentiges Pfefferminzöl und andere komplementärmedizinische Verfahren wie z. B. lokale Kälteanwendungen oder transkutane Nervenstimulation sind einen Versuch wert. Es gibt Hinweise, dass durch eine frühzeitige Einnahme von pflanzlichen Antioxidantien die diabetische Stoffwechsellage gebessert und damit das Fortschreiten der Neuropathie verzögert werden kann.
Wünsche, Sorgen und Bedürfnisse bezüglich der Insulinpumpentherapie im Alter: Ergebnisse einer Befragung bei Menschen mit Typ-1-Diabetes mellitus im höheren Lebensalter und von Diabetesfachkräften
Authors: Grammes Jennifer , Küstner Eva , Demattio Silvia , Priesterroth Lilli , Heinemann Lutz , Kubiak Thomas 
Published: October 2018

Zusammenfassung
Hintergrund Mehr als die Hälfte aller Menschen mit Diabetes in Deutschland ist älter als 65 Jahre. Für eine erfolgreiche Insulinpumpentherapie (Continuous Subcutaneous Insulin Infusion; CSII) im hohen Erwachsenenalter sind Wünsche, Sorgen und Erfahrungen älterer Menschen mit Typ-1-Diabetes, erlebte Barrieren und förderliche Bedingungen von zentraler Bedeutung.
Methodik Ältere Menschen mit Typ-1-Diabetes, die sich mit einer CSII behandeln (n = 136), sowie Fachkräfte aus dem Diabetesbereich (Diabetes Health Care Professionals; HCP; n = 96) nahmen an einem Fragebogensurvey teil, in dem anhand zweier offener Fragen Wünsche, Sorgen und Erfahrungen älterer Menschen mit Typ-1-Diabetes erfasst wurden. Durch systematische, induktive Datenreduktion wurden aus den Antworten zentrale Kategorien und Subkategorien identifiziert.
Ergebnisse Es konnten vier Inhaltskategorien abgeleitet werden: (1) Fremdhilfe, (2) Technische Innovation, (3) Gesundheitspolitik und (4) Umstellung auf ICT. Am häufigsten wurde das Vorhandensein von kompetenter Hilfe von außen durch den HCP aus dem Diabetesbereich sowie durch Angehörige und andere Betroffene gewünscht. Die Befragten formulierten klare Wünsche an ein altersgerechtes Design von Insulinpumpen (z. B. großes Display, Sprachsteuerung). Sorgen der Pumpenträger/-innen bezogen sich u. a. auf Hilflosigkeit, Akutkomplikationen und verschlechterte Stoffwechsellage.
Schlussfolgerung Die Befragten äußerten große Sorgen und Unsicherheiten bezüglich CSII im Alter, auf die seitens der Diabetologie, Industrie und Gesundheitspolitik eingegangen werden sollte, um Insulinpumpentherapie altersgerecht zu gestalten.
Andere Neurodegenerative Parkinson-Syndrome
Authors: Pinkhardt Elmar H. 
Published: October 2018

ZusammenfassungZu den neurodegenerativen Parkinson-Syndromen abseits des Idiopathischen Parkinson Syndroms (IPS) zählt eine heterogene Gruppe von Erkrankungen, die als eines
der Hauptsymptome einen meist hypokinetisch-rigiden Parkinsonismus zeigen und als atypische Parkinson-Syndrome zusammengefasst werden. Diagnostisch stellen
diese Erkrankungen im klinischen Alltag eine Herausforderung dar, da sie gerade im frühen Verlauf teils schwierig von einem IPS unterscheidbar sind und auch
untereinander phenotypisch weite Überlappungen zeigen. Die Therapie erfolgt momentan rein symptomatisch, wobei ein Therapieversuch mit Dopaminergika bei allen
diesen Erkrankungen gerechtfertigt ist, da zum Teil ein – wenn auch zeitlich limitiertes – Ansprechen auf Levodopa vorliegt.
Pädiatrische Radioonkologie
Authors: Seidensaal Katharina , Harrabi Semi Ben , Debus Jürgen 
Published: October 2018

ZusammenfassungAls Querschnittsdisziplin ist die Strahlentherapie in der Behandlung vieler onkologischer Krankheitsbilder vertreten, und deckt damit nahezu das gesamte Spektrum
der Onkologie ab. Aufgrund der Komplexität der Krankheitsbilder, der Seltenheit der Erkrankungen und den speziellen Anforderungen multimodaler Therapieregime
nimmt die pädiatrische Radioonkologie in diesem Spektrum eine Sonderstellung ein. Sowohl das besondere Nebenwirkungsprofil als auch der erhöhte logistische und
technische Aufwand erfordern neben einer engen interdisziplinären Abstimmung insbesondere die Erfahrung eines auf die Behandlung pädiatrischer Patienten
spezialisierten Teams. Dank ihrer besonderen physikalischen Eigenschaften mit einer sehr hohen Konformität verspricht die Protonentherapie bei gleicher
Effektivität eine geringere Nebenwirkungsrate im Vergleich zur konventionellen Radiotherapie mittels Photonen. Der folgende Artikel bietet einen kurzen
Überblick über die Besonderheiten der pädiatrischen Radioonkologie.
90 % aller Krebsheilungen durch Chirurgie und Strahlentherapie
Authors: Wiedemann Günther J. 
Published: October 2018

Für die etwa 482 470 im Jahr 2016 neu an Krebs Erkrankten erwartet das Robert Koch-Institut eine deutlich über 50 %ige Heilungswahrscheinlichkeit (Männer: 62 %,
Frauen: 67 %). Die altersstandardisierte Krebssterblichkeit geht weiter zurück (Männer: um 13 %, Frauen: um 9 %) – gute Nachrichten für die mindestens 1,6
Millionen Krebspatienten (deren Diagnose nicht länger als 5 Jahre zurückliegt), die in Deutschland leben. Bei den meisten Krebsentitäten erreichen Krebspatienten,
die rezidivfrei 5 Jahre überlebten, die durchschnittliche Lebenserwartung der gleichaltrigen Männer und Frauen. Die absolute Krebssterblichkeit nimmt mit der
zunehmenden Zahl der Krebskranken allerdings weiter zu.
Chlorophyll Breakdown – How Chemistry Has Helped to Decipher a Striking Biological Enigma
Authors: Kräutler Bernhard 
Published: October 2018

How the fall colors arise and how chlorophyll (Chl) breakdown occurs in higher plants has remained enigmatic until three decades ago. Fundamental insights into this fascinating puzzle have been gained, meanwhile, by basic contributions from plant biology and chemistry. This short review is a personal account of key advances from synthetic, mechanistic, and structural chemistry that led to the discovery of the bilin-type Chl catabolites and helped elucidate the metabolic processes that generated them from Chl.1	Introduction2	Discovery and Structure Elucidation of a First Non-Green Chl Catabolite3	Structure Elucidation of Fleetingly Existent Blue-Fluorescent Chl Catabolites4	The Red Chl Catabolite – Key Ring-Opened Tetrapyrrole Accessed by Partial Synthesis5	Synthesis of ‘Primary’ Fluorescent Chl Catabolites by Reduction of Red Chl Catabolite6	Nonfluorescent Chl Catabolites from Isomerization of Fluorescent Chl Catabolites7	Persistent Fluorescent Chl Catabolites and Blue-Luminescent Bananas8	Discovery, Structure Elucidation, and Biological Formation of Dioxobilin-Type Chl Catabolites9	Occurrence, Partial Synthesis, and Structure of Phyllochromobilins, the Colored Bilin-Type Chl Catabolites10	Conclusion and Outlook
SAH-Induced Electrophysiological Changes of Ventricular Myocytes and Role of N-acetylcysteine Protection
Authors: Yanardag Sirma , Ayaz Murat 
Published: October 2018

Background Electrocardiogram (ECG) changes in patients with subarachnoid hemorrhage (SAH) are frequent. ST- and/or T-wave changes in ECG seem to predominate.
Study Aims To investigate the ion channel mechanisms of SAH-induced ventricular excitation-contraction coupling changes and the possible protective effect of N-acetylcysteine (NAC).
Methods Three groups of rabbits were used for the experiments. In two groups, SAH was induced by replacing the cerebrospinal fluid (CSF) with fresh autologous blood. In the control group, CSF was replaced with isotonic saline. In one SAH group, NAC was administered daily beginning at SAH induction. On day 5, ventricular action potentials, ionic currents, contractions, and intracellular free ion concentrations were recorded from the myocytes.
Results In the SAH group, no change was found in the sodium currents, but the transient outward potassium currents were depressed, rapid repolarizing currents were increased, and t-type calcium currents were increased. Contractions and the intracellular free calcium concentration were depressed. NAC treatment, in contrast, not only restores these electrical remodeling changes but also the contractile abnormalities in the cardiac myocytes.
Conclusion The changes in the action potential duration can be attributed to the measured ionic current changes. However, the exact mechanism, other than the oxidative stress, by which the NAC treatment protects the cardiac muscle needs additional investigations.