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ESA-ECMWF Report on recent progress and research directions in machine learning for Earth System observation and prediction
Authors: Schneider Rochelle , Bonavita Massimo , Geer Alan , Arcucci Rossella , Dueben Peter , Vitolo Claudia , Le Saux Bertrand , Demir Begüm , Mathieu Pierre-Philippe 
Published: June 2022

AbstractThis paper provides a short summary of the outcomes of the workshop on Machine Learning (ML) for Earth System Observation and Prediction (ESOP / ML4ESOP) organised by the European Space Agency (ESA) and the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) between 15 and 18 November 2021. The 4-days workshop had more than 30 speakers and 30 poster-presenters, attracting over 1100 registrations from 85 countries around the world. The workshop aimed to demonstrate where and how the fusion between traditional ESOP applications and ML methods has shown limitations, outstanding opportunities, and challenges based on the participant’s feedback. Future directions were also highlighted from all thematic areas that comprise the ML4ESOP domain.
Dynamics and characteristics of dry and moist heatwaves over East Asia
Authors: Ha Kyung-Ja , Seo Ye-Won , Yeo Ji-Hye , Timmermann Axel , Chung Eui-Seok , Franzke Christian L. E. , Chan Johnny C. L. , Yeh Sang-Wook , Ting Mingfang 
Published: June 2022

AbstractThe increasing frequency of heatwaves over East Asia (EA) is impacting agriculture, water management, and people’s livelihood. However, the effect of humidity on high-temperature events has not yet been fully explored. Using observations and future climate change projections conducted with the latest generation of Earth System models, we examine the mechanisms of dry and moist heatwaves over EA. In the dry heatwave region, anticyclonic circulation has been amplified after the onset of heatwaves under the influence of the convergence of anomalous wave activity flux over northern EA, resulting in surface warming via adiabatic processes. In contrast, the moist heatwaves are triggered by the locally generated anticyclonic anomalies, with the surface warming amplified by cloud and water vapor feedback. Model simulations from phase six of the Coupled Model Intercomparison Project projected display intensification of dry heatwaves and increased moist heatwave days in response to projected increases in greenhouse gas concentrations.
Tracking the evolution of materials and interfaces in perovskite solar cells under an electric field
Authors: Hu Juntao , Chen Peng , Luo Deying , Wang Dengke , Chen Nan , Yang Shiyu , Fu Zewei , Yu Maotao , Li Lei , Zhu Rui , Lu Zheng-Hong 
Published: June 2022

AbstractWhat causes the instability of perovskite solar cells has been a puzzling problem impeding the development of commercial panels. So far there is limited evidence on the link between device instability and the various materials in each of the stacked layers. Here, we study the chemistry and distribution of various species and the integrity of the functional layers in high-performance inverted perovskite solar cells, with and without an electric field. The distribution of the diffusion species and its impact on the chemical and electronic structures through the transporting layers are measured by photoemission spectroscopy combined with damage-free ion beam sputtering. We find that various species, such as I2 and PbI2, are distributed throughout the organic transporting layers toward the electrode interface. These species are found to be charge neutral, have no impact on the Fermi level, and react little with copper. An electric field, however, can catalyze the electro-decomposition of the perovskite, causing chemical heterogeneity and degradation in device performance.
Method and new tabulations for flux-weighted line opacity and radiation line force in supersonic media
Authors: Poniatowski L. G. , Kee N. D. , Sundqvist J. O. , Driessen F. A. , Moens N. , Owocki S. P. , Gayley K. G. , Decin L. , de Koter A. , Sana H. 
Published: June 2022

Context. In accelerating and supersonic media, understanding the interaction of photons with spectral lines can be of utmost importance, especially in an accelerating flow. However, fully accounting for such line forces is computationally expensive and challenging, as it involves complicated solutions of the radiative transfer problem for millions of contributing lines. This currently can only be done by specialised codes in 1D steady-state flows. More general cases and higher dimensions require alternative approaches.
Aims. We present a comprehensive and fast method for computing the radiation line force using tables of spectral-line-strength distribution parameters, which can be applied in arbitrary (multi-D, time-dependent) simulations, including those that account for the line-deshadowing instability, to compute the appropriate opacities.
Methods. We assume local thermodynamic equilibrium to compute a flux-weighted line opacity from ~4 million spectral lines. We fit the opacity computed from the line list with an analytic result derived for an assumed distribution of the spectral line strength and found the corresponding line-distribution parameters, which we tabulate here for a range of assumed input densities ρ ∈ [10−20, 10−10] g cm−3 and temperatures T ∊ [104, 1047] K.
Results. We find that the variation in the line-distribution parameters plays an essential role in setting the wind dynamics in our models. In our benchmark study, we also find a good overall agreement between the O-star mass-loss rates of our models and those derived from steady-state studies that use a more detailed radiative transfer.
Conclusions. Our models reinforce the idea that self-consistent variation in the line-distribution parameters is important for the dynamics of line-driven flows. Within a well-calibrated O-star regime, our results support the proposed methodology. In practice, utilising the provided tables, yielded a factor >100 speed-up in computational time compared to specialised 1D model-atmosphere codes of line-driven winds, which constitutes an important step towards efficient multi-dimensional simulations. We conclude that our method and tables are ready to be exploited in various radiation-hydrodynamic simulations where the line force is important.
Die Laborwerte von Kalium, Natrium und Hydrogenkarbonat
Authors: Leutner Grazyna 
Published: June 2022

ZUSAMMENFASSUNGDie richtige Auswahl des Dialysekonzentrates hilft uns dabei, häufige Komplikationen während der Hämodialyse zu vermeiden. Kalium ist als kleines Molekül sehr gut dialysabel. Die Entfernung von überschüssigem Kalium wird durch die Verwendung einer Dialyseflüssigkeit mit einer Kaliumkonzentration, die niedriger als die des Plasmas ist, erreicht. Die Kaliumeinstellung vor der Dialysebehandlung wird u. a. anhand der Blutgasanalyse ermittelt. Eine zu schnelle Elimination kann zu einer Hypokaliämie und Arrhythmien bis hin zur Reanimationspflichtigkeit führen. Die Natriumkonzentration im Dialysat sollte nicht höher liegen als die Serum-Natrium-Konzentration des Patienten zu Beginn der Behandlung. Ein zu niedriges Dialysatnatrium erhöht die Inzidenz von Nebenwirkungen wie z. B. Kopfschmerzen, Übelkeit und Verwirrtheit. Ein zu hohes Dialysatnatrium führt zu vermehrtem Durst zwischen den Dialysesitzungen und kann somit eine vermehrte Flüssigkeitsaufnahme und arterielle Hypertonie nach sich ziehen. Die individuelle Dialysat-Bikarbonat-Konzentration soll niedrig genug sein, um eine signifikante Alkalose in der postdialytischen Periode zu verhindern, und dennoch hoch genug, um eine prädialytische Azidose zu verhindern. Die Verwendung von Dialysat mit hohem Bikarbonatgehalt kann eine akute metabolische Alkalose nach sich ziehen, die zu geistiger Verwirrung, Lethargie, Schwäche und Krämpfen führt. Die Auswahl der Therapiemodalitäten sollte individualisiert erfolgen. Für genau definierte Ziele und Einstellungen sind in vielen Bereichen größere Studien erforderlich.
Zystennieren im Kindes- und Jugendalter
Authors: Burgmaier Kathrin 
Published: June 2022

ZUSAMMENFASSUNGErkrankungen mit polyzystischer Nierenbeteiligung betreffen einen relevanten Anteil der Patientenschaft in der pädiatrischen Nephrologie. Forschung mit klinischen Fragestellungen auf dem Gebiet der seltenen und mitunter recht variabel verlaufenden autosomal-rezessiven polyzystischen Nierenerkrankung (ARPKD: „autosomal recessive polycystic kidney disease“) erfordert den Zusammenschluss (inter)nationaler betreuender Zentren. Dieser Zusammenschluss, der mit einer europäischen Registerstudie zu ARPKD (ARegPKD) gelang, konnte die Grundlage für eine Reihe von Arbeiten mit der Identifizierung von klinischen, sonografischen und genetischen Risikomarkern bilden. Ein weiterer Schwerpunkt dieses Artikels liegt auf den neuesten Empfehlungen zum Umgang mit Kindern und Jugendlichen mit positiver Familienanamnese für autosomal-dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD: „autosomal dominant polycystic kidney disease“). Hierbei müssen bei der Betreuung der Familien sowohl das kindliche Recht auf adäquate medizinische Versorgung als auch das Recht auf Nichtwissen berücksichtigt werden.
Management des kongenitalen nephrotischen Syndroms
Authors: Ehren Rasmus 
Published: June 2022

ZUSAMMENFASSUNGDas kongenitale nephrotische Syndrom (CNS) ist eine heterogene Gruppe von Erkrankungen, die durch eine Proteinurie im nephrotischen Bereich, eine Hypalbuminämie und Ödeme gekennzeichnet sind und sich bereits intrauterin oder während der ersten 3 Lebensmonate manifestieren. Die Hauptursache für CNS sind genetische Defekte in den Podozyten. In seltenen Fällen kann das CNS jedoch auch durch angeborene Infektionen oder eine mütterliche Autoimmunerkrankung verursacht werden. Die Behandlung von CNS ist sehr komplex, da die Patient*innen zu schweren Komplikationen wie hämodynamischen Instabilitäten, Infektionen, Thrombosen, Wachstumsstörungen und Nierenversagen neigen. Im April 2021 wurden die neuen europäischen Konsensusempfehlungen der ERKnet-ESPN-Arbeitsgruppe veröffentlicht. In dieser Konsenserklärung haben Experten des Europäischen Referenznetzwerks für Nierenkrankheiten (ERKNet) und der Europäischen Gesellschaft für Pädiatrische Nephrologie (ESPN) die aktuellen Empfehlungen für die Behandlung des CNS, einschließlich des Einsatzes von Renin-Angiotensin-Aldosteron-System-Hemmern, Diuretika, Antikoagulation und Infektionsprophylaxe bewertet. Als Grundpfeiler der Behandlung gilt eine an den klinischen Schweregrad der Erkrankung angepasste Therapie, mit dem Ziel, einen ausgeglichenen Flüssigkeitshaushalt sowie eine adäquate Ernährung aufrechtzuerhalten und Komplikationen zu vermeiden. Es wird von einer routinemäßigen frühen Nephrektomie abgeraten. Dieser Beitrag ist ein Leitfaden nach den aktuellen diagnostischen sowie therapeutischen Empfehlungen der Konsensusgruppe.
Kryotherapie – mit Kälte gegen den Schmerz
Authors: Morvilius Simone 
Published: June 2022

ZusammenfassungMit menschheitsgeschichtlich langer Tradition findet die Kryotherapie auch in der heutigen Zeit Anwendung gegen chronische und akute Schmerzen. Im Sportkontext wird Kälte überdies zur Regenerations- und Leistungsverbesserung im Sport eingesetzt. Zu gängigen Anwendungsformen in der Physiotherapie gehören beispielsweise Eislolli, Eispackungen, Eisspray und die Kältekammer. Den maßgeblichen Unterschied in der Anwendung bildet die Anwendungsdauer, die je nach direkter oder indirekter Kälte und den Temperaturunterschieden variiert. Dieser Artikel soll einen Einblick in die bekannten Wirkmechanismen und Behandlungsmöglichkeiten geben.
Studie zur ambulanten moderaten Ganzkörperhyperthermie bei Fibromyalgiesyndrom
Authors: Schmidt Robert 
Published: June 2022

ZusammenfassungDie Genese des Fibromyalgiesyndroms (FMS) ist immer noch unklar und stellt für Behandelnde und medizinisches Fachpersonal ein Rätsel dar. Generalisierte Schmerzen unterschiedlicher Lokalisationen sowie damit einhergehende Begleitsymptome wie Fatigue, Schlafstörungen, vegetative und psychische Störungen sind führend und bedürfen einer komplexen Behandlung. Am Krankenhaus für Naturheilwesen (KfN) in München sind FMS-Patienten in eine naturheilkundliche Komplexbehandlung eingebunden und werden effektiv und erfolgreich mit serieller moderater Ganzkörperhyperthermie (mGKHT) behandelt. Da die Studienlage dazu noch recht dünn ist und in keiner der Studien die Effektivität der mGKHT als Monotherapie in der Behandlung der FMS untersucht wurde, soll dies in einer eigenen Studie, beginnend 2022, ermittelt werden. Der Beitrag geht auf die Studienlage ein und zeigt das Studiendesign der prospektiven Studie.
Evaluation eines Onlinetools zur digitalen Farbsehtestung
Authors: Liebold Felix , Schmitz Jan , Hinkelbein Jochen 
Published: June 2022

ZUSAMMENFASSUNGMit zunehmender Anwendung digitaler Anzeigetechnik in Flugzeugcockpits steigt die Bedeutung zuverlässiger Beurteilung des Farbsehvermögens im Rahmen von Flugtauglichkeitsuntersuchungen. Dabei finden vermehrt digitale Testmethoden Anwendung, die häufig platzsparend und (orts-)unabhängig von Umgebungslichtbedingungen durchgeführt werden können. Neben professioneller und validierter Software stehen für mobile Endgeräte auch kostenlose Apps zur Verfügung, die von Privatverbrauchern genutzt werden können. Die vorliegende Studie überprüfte eine solche Applikation eines Farnsworth Munsell Hue 100 und verglich sie mit der analogen Originaltestung. Dabei fand sich eine mangelhafte Vergleichbarkeit der Ergebnisse, sodass von der Anwendung dieses Onlinetools im professionellen Setting abgeraten werden muss.
Update zur Bedeutung von Selen und Selenoproteinen bei Covid-19
Authors: Schomburg Lutz 
Published: June 2022

SummaryDie generelle Bedeutung des essenziellen Spurenelements Selen und der Selenoproteine für das Immunsystem, den Metabolismus und die endokrine Kontrolle der Organfunktionen und Zellaktivitäten wird zunehmend gut verstanden. Ein Mangel durch unzureichende Aufnahme oder durch eine akute oder chronische Erkrankung stellt ein vermeidbares Gesundheitsrisiko dar. Gerade für die Krankheitsprävention ist eine ausreichend gute Selenversorgung eine wichtige und adressierbare Unterstützung, da hierfür das gewählte Ernährungsprofil ausschlaggebend ist.Die derzeitige Pandemie zeigt, dass unsere Versorgung mit dem essenziellen Spurenelement Selen häufig unzureichend ist. Durch das Wissen um diesen Zusammenhang stellt sich dieses Manko als vermeidbare und korrigierbare Herausforderung dar, die sich über die Kombination einer bewussten und ausgewogenen Ernährung gegebenenfalls mit einer gezielten Supplementation gut meistern lässt.
Erste Erfahrungen mit dem Long-Covid-Syndrom im Krankenhaus für Naturheilweisen in München
Authors: Schmidt Robert , Stange Rainer 
Published: June 2022

SummaryIm Krankenhaus für Naturheilweisen (KfN) stellen Patienten mit Long-Covid-Syndrom mittlerweile eine der größten Gruppen da. Derzeit ist weder die zugrundeliegende Pathogenese bei dieser Erkrankung bekannt, noch gibt es Erkenntnisse über eindeutig erfolgreiche Behandlungskonzepte. Da in der Vergangenheit viele Patienten mit einer Fatigue-Symptomatik unterschiedlichster Genese von einer naturheilkundlichen Komplexbehandlung im KfN profitieren konnten, gehen wir auch von einem positiven Effekt bei Long-Covid-Syndrom aus. Eine zentrale Rolle scheint dabei die moderate Ganzkörperhyperthermie zu spielen. In dem vorliegenden Beitrag möchten wir die ersten Ergebnisse einer Beobachtungsstudie darlegen, mit deren Hilfe die Entwicklung des Gesundheitszustands von Patienten mit Long-Covid-Syndrom in einem Zeitraum von bis zu sechs Monaten nach einer naturheilkundlichen Behandlung im KfN erfasst werden soll. Die bisher vorliegenden Erfahrungen rechtfertigen weitere Behandlungen und entsprechende Analysen.
Empfehlungen zur Diabetes-Behandlung mit automatischen Insulin-Dosierungssystemen
Authors: von dem Berge Thekla , Biester Sarah , Biester Torben , Buchmann Anne-Kathrin , Datz Nicolin , Grosser Ute , Kapitzke Kerstin , Klusmeier Britta , Remus Kerstin , Reschke Felix , Tiedemann Inken , Weiskorn Jantje , Würsig Martina , Thomas Andreas , Kordonouri Olga , Danne Thomas 
Published: June 2022

ZUSAMMENFASSUNGDas Prinzip der automatischen Insulindosierung, kurz „AID“ genannt, zeigt in Zulassungsstudien und Real-World-Erfahrungen ausgezeichnete Behandlungsergebnisse. Beim AID wird eine Insulinpumpe mit einem System zur kontinuierlichen Glukosemessung zusammengeschaltet, während ein Rechenprogramm, der sogenannte Algorithmus, die Steuerung der Insulingabe nach Bedarf übernimmt. Idealerweise wäre das System ein geschlossener Kreis, bei dem die Menschen mit Diabetes keine Eingabe mehr machen müssten. Jedoch sind bei den heute verfügbaren Systemen verschiedene Grundeinstellungen und Eingaben erforderlich (insbesondere von Kohlenhydratmengen der Mahlzeiten oder körperlicher Aktivität), die sich von den bisherigen Empfehlungen der sensorunterstützten Pumpentherapie in einzelnen Aspekten unterscheiden. So werden die traditionellen Konzepte von „Basal“ und „Bolus“ mit AID weniger nützlich, da der Algorithmus beide Arten der Insulinabgabe verwendet, um die Glukosewerte dem eingestellten Zielwert zu nähern. Daher sollte bei diesen Systemen statt der Erfassung von „Basal“ und „Bolus“, zwischen einer „nutzerinitiierten“ und einer „automatischen“ Insulindosis unterschieden werden. Gemeinsame Therapieprinzipien der verschiedenen AID-Systeme umfassen die passgenaue Einstellung des Kohlenhydratverhältnisses, die Bedeutung des Timings der vom Anwender initiierten Insulinbolusgaben vor der Mahlzeit, den korrekten Umgang mit einem verzögerten oder versäumten Mahlzeitenbolus, neue Prinzipien im Umgang mit Sport oder Alkoholgenuss sowie den rechtzeitigen Umstieg von AID zu manuellem Modus bei Auftreten erhöhter Ketonwerte. Das Team vom Diabetes-Zentrum AUF DER BULT in Hannover hat aus eigenen Studienerfahrungen und der zugrunde liegenden internationalen Literatur praktische Empfehlungen zur Anwendung und Schulung der gegenwärtig und demnächst in Deutschland kommerziell erhältlichen Systeme zusammengestellt. Für den Erfolg der AID-Behandlung scheint das richtige Erwartungsmanagement sowohl beim Behandlungsteam und als auch beim Anwender von großer Bedeutung zu sein.
Belly Dancer's Dyskinesia Responsive to Oral Medication Treatment
Authors: Khosama Herlyani , Girsang Rony T.C.P. , Natadidjaja Stella , Mawuntu Arthur H. P. , Tumewah Rizal 
Published: June 2022

Abstract
Belly dancer's dyskinesia is a rare disease characterized mostly by the uncontrolled and rhythmic movements of the abdominal wall. No exact etiology has been identified yet and the treatment is mostly symptomatic. From most available case reports, oral medication therapy often provides disappointing result in term of reducing the symptom. Here, we report a patient who has satisfactory improvement after treated with oral medication only.
Antibacterial and Cytotoxicity of Root Canal Sealer with the Addition of Chitosan Nanoparticle at Various Concentrations
Authors: Ratih Diatri Nari , Mulyawati Ema , Santi Rika Kurnia , Kristanti Yulita 
Published: June 2022

Abstract
Objectives The aim of this study was to evaluate the addition of chitosan nanoparticle with concentrations of 0, 10, 20, and 30% to the epoxy resin-based (ERB) sealer on its antibacterial and cytotoxicity effect.
Methods and Materials This research was divided into two studies, the first study was the addition of chitosan with a concentration of 0% (as control), 10, 20, and 30% to an ERB sealer on its antibacterial effect, and the second study was on its cytotoxicity. An agar diffusion test was employed to determine the antibacterial effect on Enterococcus faecalis. An MTT (3-{4,5-dimethylthiazol-2-yl}-2,5-diphenyl tetrazolium bromide) assay was utilized to test the cytotoxicity by evaluating cell viability.
Statistical Analysis One-way analysis of variance and Tukey's test (α = 0.05) were used to analyze data obtained from each evaluation with a significance level of 95%.
Results The addition of chitosan nanoparticles at concentrations 10, 20, and 30% produced a greater inhibition zone of E. faecalis (p < 0.05), however, had less cytotoxicity compared with no addition of chitosan (0%) (p < 0.05).
Conclusion The addition of chitosan nanoparticles at concentrations 10, 20, and 30% to the ERB sealer produced greater antibacterial and less cytotoxicity compared with no addition of chitosan (0%).
Nonmalignant Central Airway Obstruction: Options for Challenging Cases
Authors: Abia-Trujillo David , Fernandez-Bussy Sebastian 
Published: June 2022

AbstractBenign central airway obstruction is commonly referred as nonmalignant central airway obstruction (NMCAO). This is in part related to its lack of benign nature and significant life-quality impairment in patients. It is a pathologic entity with various etiologies and therefore a wide range of therapeutic options are available. Evidence regarding the optimal management that could provide a sustained restoration of airway patency is lacking. The lack of a common pathophysiologic pathway translating into a nonspecific symptom presenting as NMCAO has complicated treatment standardization and subsequently limited solid research to favor of one approach over another one. Our intent is to describe the limited evidence of the most utilized nonsurgical treatment for NMCAO as well as some upcoming promising therapeutic options such as mitomycin C injection, microdebrider, biodegradable stents, radiotherapy, Hybrid Knife, and endoluminal spray cryotherapy. Our goal with this manuscript is to motivate other authors to venture into prospective, multicenter, open-label trials aimed to describe long-term outcomes in patients with NMCAO.
Gingival Mesenchymal Stem Cells Metabolite Decreasing TRAP, NFATc1, and Sclerostin Expression in LPS-Associated Inflammatory Osteolysis In Vivo
Authors: Nugraha Alexander Patera , Ramadhani Nastiti Faradilla , Riawan Wibi , Ihsan Igo Syaiful , Ernawati Diah Savitri , Ridwan Rini Devijanti , Narmada Ida Bagus , Saskianti Tania , Rezkita Fianza , Sarasati Andari , Noor Tengku Natasha Eleena Binti Tengku Ahmad , Inayatillah Bilqis , Nugraha Albertus Putera , Joestandari Florentina 
Published: June 2022

Abstract
Objective Bone is a dynamic tissue that undergoes remodeling. During bone remodeling, there are transcription factors such as nuclear factor-activated T cells-1 (NFATc1), sclerostin, and tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) that are released for bone resorption. Metabolite from gingival mesenchymal stem cells (GMSCs) has the ability to activate proliferation, migration, immunomodulation, and tissue regeneration of bone cells and tissues. Furthermore, the aim of this study is to investigate the metabolite of GMSCs' effect on expression of NFATc1, TRAP, and sclerostin in calvaria bone resorption of Wistar rats.
Materials and Methods Twenty male healthy Wistar rats (Rattus norvegicus), 1 to 2 months old, 250 to 300 g body were divided into four groups, namely group 1 (G1): 100 µg phosphate-buffered saline day 1 to 7; group 2 (G2): 100 μg lipopolysaccharide (LPS) day 1 to 7; group 3 (G3): 100 μg LPS + 100 μg GMSCs metabolite day 1 to 7; and group 4 (G4): 100 μg GMSCs metabolite day 1 to 7. Escherichia coli LPS was used to induce inflammatory osteolysis on the calvaria with subcutaneous injection. GMSCs metabolite was collected after passage 4 to 5, then injected subcutaneously on the calvaria. All samples were sacrificed on the day 8 through cervical dislocation. The expression of TRAP, NFATc1, and sclerostin of osteoclast in the calvaria was observed with 1,000× magnification.
Statistical Analysis One-way analysis of variance and Tukey honest significant different were conducted to analyze differences between groups (p < 0.05).
Results The administration of GMSCs metabolite can significantly decrease TRAP, NFATc1, and sclerostin expression (p < 0.05) in LPS-associated inflammatory osteolysis calvaria in Wistar rats (R. norvegicus). There were significantly different TRAP, NFATc1, and sclerostin expressions between groups (p < 0.05).
Conclusion GMSCs metabolite decrease TRAP, NFATc1, and sclerostin expression in LPS-associated osteolysis calvaria in Wistar rats (R. norvegicus) as documented immunohistochemically.