Prof. Dr. med. Aiden Haghikia: Den Einfluss von Darmbakterien bei der Entstehung von chronisch-entzündlichen und neurodegenerativen Krankheiten

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Welche Bedeutung hat die Darmgesundheit für das Gehirn und den Körper?

Wissenschaftler:innen der Universität Magdeburg erforschen den Einfluss von Darmbakterien bei der Entstehung von chronisch-entzündlichen und neurodegenerativen Krankheiten wie Multipler Sklerose (MS) oder Parkinson. 

Die Doktorandin Antonia Lipp und Alexander Duscha sind Teil des 10-köpfigen Forschungsteams in dem Neuroimmunologischen Forschungslabor der Universitätsklinik für Neurologie Magdeburg. David Dettbarn Universitätsmedizin Magdeburg 

• Der Darm, in dem sich gut zwei Kilogramm unterschiedlicher Bakterien tummeln, nimmt nicht nur Einfluss auf die Verdauung, sondern auch auf unsere Hirnfunktion und ist ein wichtiger Modulator unseres Immunsystems. 

Die Forschungsgruppe „Translationale Neuroimmunologie und Neurodegeneration“ der Universitätsklinik für Neurologie in Magdeburg unter der Leitung von Prof. Dr. med. Aiden Haghikia untersucht den Einfluss der Ernährung und des Darm-Mikrobioms auf die Mechanismen, die zum Absterben von Nervenzellen des Gehirns bei chronisch-entzündlichen und neurodegenerativen Erkrankungen wie Multipler Sklerose (MS) oder Parkinson führen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen sollen innovative Therapien entwickelt werden.

• „Viele neurologische Erkrankungen sind trotz jahrzehntelanger intensiver Forschung zwar gut therapierbar, aber leider nach wie vor unheilbar. 

Es ist je nach Krankheit sehr unterschiedlich und nur in Teilen bekannt, was letztlich zum Absterben der Nervenzellen führt. 

Bei der MS können zum Beispiel eine ganze Reihe verschiedener Komponenten wie genetische Faktoren, Umwelteinflüsse sowie der individuelle Lifestyle, das heißt also die Ernährung oder ob jemand Raucher ist, potentielle Risiken darstellen“, erläutert Prof. Haghikia und betont vor welcher Herausforderung sein Team dabeisteht: 

„Das Gehirn ist eine der komplexesten Strukturen des menschlichen Körpers, was kaum von außen zugänglich bzw. zu untersuchen ist. 

Interaktionen zwischen autoimmun agierenden Immunzellen und Gehirngewebe wie im Falle der MS sind nicht einfach nachzubilden. Zudem stellt auch die Untersuchung der Interaktion von zwei sehr unterschiedlichen Organen wie dem Gehirn und dem Darm, die man normalerweise nicht annehmen würde, eine große Herausforderung im Labor dar.“

Mit Hilfe von bildgebenden Verfahren wie dem MRT sowie biologischen und immunologischen Analysen identifizieren die Wissenschaftler:innen für den Krankheitsverlauf relevante Signalwege und Zellen in Patient:innen und testen basierend auf den daraus gewonnenen Erkenntnissen in etablierten Modellsystemen innovative Behandlungsansätze. Das Leitungsteam der Arbeitsgruppe, bestehend aus Christiane Desel, Tobias Hegelmaier und Alexander Duscha, arbeitet gemeinsam mit einem 10-köpfigen Team aus jungen Nachwuchswissenschaftler:innen. Alexander Duscha erläutert erste Ergebnisse der wissenschaftlichen Arbeit: „Wir haben uns mit den Fettsäuren als bedeutenden Bestandteil westlicher Ernährung beschäftigt und konnten bereits 2015 beschreiben, dass die Länge der Fettsäuren die Entstehung und Vermehrung von entzündlichen oder regulatorischen Immunzellen in der Darmwand fördern kann.  

• Nun haben wir in einer Studie eine Mangelerscheinung der immunaktiven, kurzkettigen Fettsäure Propionsäure bei Patienten mit MS nachweisen können.“ 

• Setze man nun Propionsäure als Nahrungsergänzungsmittel zusätzlich zur angewandten Immuntherapie ein, zeigte sich bei den betroffenen Patienten laut den Neurowissenschaftler:innen ein positiver Einfluss auf Anzahl und Funktion von regulatorischen T-Zellen, welche im Verlauf der Erkrankung eine wichtige Rolle in der Regulation von autoimmunen Entzündungsreaktionen spielen. 

„Zudem konnten wir unter mehrjähriger Einnahme von Propionsäure eine Reduktion des Gewebeverlusts im Gehirn sowie eine Stabilisierung des individuellen Krankheitsverlaufes beobachten“, erklärt er weiter.

Diese Erkenntnisse werden nun in aktuellen Forschungsarbeiten auf andere neurologische Erkrankungen übertragen und intensiv untersucht. 

Dabei nutzt das Team eine Vielzahl an molekular- und immunologischen Methoden zur Bearbeitung von menschlichem Material, wie z.B. die Isolation von peripheren Immunzellen aus dem Blut von Patient:innen. 

„Für unsere Forschungsarbeit kommt auch die sogenannte Durchflusszytometrie sehr häufig zum Einsatz.

Hierbei können wir z.B. Art, Anzahl, Verhältnis und Funktion verschiedener Immunzellen im Blut, der Zellkulturschale und/oder Gewebe von Patient:innen bestimmen und anhand dessen die Wirkung bzw. Effizienz neuartiger Behandlungsoptionen testen.“

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Prof. Dr. med. Aiden Haghikia, Direktor der Universitätsklinik für Neurologie, Mail: aiden.haghikia@med.ovgu.de

Tobias Hegelmaier, Assistenzarzt/Clinician Scientist der Universitätsklinik für Neurologie, Mail: tobias.hegelmaier@med.ovgu.de

Alexander Duscha, Christiane Desel, Laborleiter des Neuroimmunologischen Labors der Universitätsklinik für Neurologie, Mail: alexander.duscha@med.ovgu.de, christiane.desel@med.ovgu.de

Friederike Süssig-Jeschor Universitätsmedizin Magdeburg

Leipziger Straße 44
39120 Magdeburg
Deutschland
Sachsen-Anhalt

Friederike Süssig-Jeschor
Telefon: +49-391-67-27123
E-Mail-Adresse: friederike.suessig-jeschor@med.ovgu.de

 

PD. Dr. André Schmidt und Prof. Dr. Undine Lang: Schwarzer Hund: Medikamente und Psychotherapie: Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse (Darmflora)

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Gute Bakterien gegen Depressionen

Die Darmflora spielt eine wichtige Rolle für die Gesundheit – auch für die psychische. 

Forschende der Universität Basel und der Universitären Psychiatrischen Kliniken Basel zeigen nun, dass Probiotika die Wirkung von Antidepressiva unterstützen und Depressionen mildern können.

Wenn der «schwarze Hund» bei ihm war, verliess Winston Churchill kaum das Bett. Keinerlei Energie, keine Interessen, kein Appetit. 

Obwohl der britische Premier diese Metapher für Depressionen nicht erfunden hat, wurde sie durch ihn berühmt.

Mit Medikamenten und Psychotherapie versuchen Fachleute Betroffenen zu helfen, diesen «schwarzen Hund» wieder los zu werden.  

Bei manchen hält er sich jedoch hartnäckig. 

Deshalb suchen Forschende nach Möglichkeiten, die bestehenden Therapien zu verbessern und neue zu entwickeln. Ein vielversprechender Ansatz ist die sogenannte Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse. 

Unter dem Mikrobiom versteht man generell die Gesamtheit der Mikroorganismen, die im oder auf dem menschlichen Körper leben, etwa die Darmflora. 

Unter anderem über Stoffwechselprodukte können Darmbakterien das Nervensystem beeinflussen.

Ein Forschungsteam der Universität Basel und der Universitären Psychiatrischen Kliniken zeigt nun in einer Studie, dass Probiotika die Therapie mit Antidepressiva unterstützen können. Davon berichten sie im Fachjournal «Translational Psychiatry».

Die Darmflora beeinflusst die Psyche

Aus früheren Studien weiss man, dass bei Patientinnen und Patienten mit einer Depression Darm- und Verdauungsprobleme überdurchschnittlich häufig auftreten. Pflanzt man Mäusen, die steril – also ohne Darmflora – aufgezogen wurden, die Darmflora von depressiven Personen ein, entwickeln die Tiere ebenfalls ein depressions-ähnliches Verhalten. Sie sind beispielsweise energieloser und zeigen weniger Interesse an der Umgebung als ihre Artgenossen. Forschende vermuten daher, dass die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft im Darm eine wichtige Rolle für die depressive Symptomatik spielt.

In ihrer neuen Studie haben die Forschenden um PD. Dr. André Schmidt und Prof. Dr. Undine Lang systematisch untersucht, wie sich die Einnahme von Probiotika bei Patientinnen und Patienten mit einer Depression auswirkt. Alle Teilnehmenden waren zur stationären Behandlung in den Universitären Psychiatrischen Kliniken und erhielten zusätzlich zu Antidepressiva während 31 Tagen ein Probiotikum (21 Personen) oder ein Placebo (26 Personen). Weder die Teilnehmenden noch das Studienpersonal wussten während des gesamten Studienzeitraums, welches Präparat die Probandinnen und Probanden erhielten. Direkt vor der Behandlung, am Ende der 31 Tage sowie noch einmal vier Wochen später unterzogen die Forschenden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer einer Reihe von Tests.

Die Analyse ergab, dass zwar dank der Antidepressiva die depressiven Symptome bei allen Teilnehmenden abnahmen. In der Probiotika-Gruppe verbesserte sich der Zustand der Probandinnen und Probanden jedoch deutlich stärker als in der Placebo-Gruppe.

Zudem veränderte sich bei ihnen die Zusammensetzung der Darmflora zumindest zeitweise: 

In der Probiotika-Gruppe zeigte eine Analyse von Stuhlproben eine Zunahme von Milchsäurebakterien am Ende der Behandlung; ein Effekt, der mit der Abnahme der depressiven Symptomatik einher ging.  

Allerdings nahm der Anteil dieser gesundheitsfördernden Darmbakterien im Laufe der folgenden vier Wochen wieder ab. 

«Womöglich sind vier Wochen Behandlung nicht lang genug und die neue Zusammensetzung der Darmflora stabilisiert sich erst nach einem längeren Zeitraum», erklärt Anna-Chiara Schaub, eine der Erstautorinnen der Studie.

Verarbeitung emotionaler Reize verändert sich

• Ein weiterer interessanter Effekt der Probiotika-Einnahme betraf die Hirnaktivität beim Anschauen neutraler und ängstlicher Gesichter. 

Dies untersuchten die Forschenden mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT). 

• Bei Patientinnen und Patienten mit Depressionen verhalten sich bestimmte Hirnregionen für emotionale Verarbeitung anders als bei psychisch Gesunden. 

Nach der vierwöchigen Probiotika-Einnahme normalisierte sich diese Hirnaktivität bei den Teilnehmenden, in der Placebo-Gruppe jedoch nicht.

«Die Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse ist zwar schon einige Jahre Thema der Forschung, die genauen Mechanismen sind bis heute allerdings nur teilweise klar», so Schaub. 

Auch deshalb war den Forschenden wichtig, eine breite Palette an Bakterien in Form von Probiotika einzusetzen, wie sie bereits auf dem Markt sind. 

«Mit zusätzlichem Wissen über die spezifische Wirkung bestimmter Bakterien wäre es möglich, die Auswahl der Bakterien zu optimieren und die beste Mischung einzusetzen, um die Therapie bei Depressionen zu unterstützen», sagt die Forscherin – sie betont jedoch, dass sich Probiotika als alleinige Therapie gegen eine Depression nicht eignen.

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Anna-Chiara Schaub, Universität Basel, Universitäre Psychiatrische Kliniken Basel, Tel. +41 61 325 58 56, E-Mail: Anna-Chiara.Schaub@upk.ch

Dr. Angelika Jacobs Universität Basel

Petersgraben 35
Basel
Postfach
4001 Basel
Schweiz
Basel-Stadt 

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Originalpublikation:

Anna-Chiara Schaub, Else Schneider, Jorge F. Vazquez-Castellanos et al.
Clinical, gut microbial and neural effects of a probiotic add-on therapy in depressed patients: A randomized controlled trial
Translational Psychiatry (2022), doi: 10.1038/s41398-022-01977-z

 

Dr. Marcus Conrad: Koagulations-Vitamin - Vitamin K - Bedeutung der Blutgerinnung - zelluläres Eisen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Vitamin K verhindert Zelltod: Forscher entdecken neue Funktion eines lange bekannten Moleküls

Ein Forscherteam von Helmholtz Munich entdeckte eine neue Funktion von Vitamin K, das für seine Bedeutung bei der Blutgerinnung bekannt ist. 

• Die Wissenschaftler:innen fanden heraus, dass die vollständig reduzierte Form von Vitamin K als fettlösliches Antioxidans wirkt und den ferroptotischen Zelltod wirksam hemmt. 

• Darüber hinaus gelang es dem Team, das FSP1 Protein als das Warfarin-unempfindliche Enzym, das Vitamin K reduziert, zu identifizieren. 

Die Identität dieses Enzyms wurde zwar mehr als ein halbes Jahrhundert lang postuliert, blieb aber bis dato unbekannt.

• Ferroptose ist eine natürliche Form des Zelltods, die v.a. durch die oxidative Zerstörung von Zellmembranen gekennzeichnet ist und bei der zelluläres Eisen eine wichtige Rolle spielt. 

In den vergangenen Jahren erhielt die Ferroptose als treibende Kraft bei der Alzheimer-Krankheit, akuten Organverletzungen und vielen anderen Krankheiten eine enorme Aufmerksamkeit. 

Die vorliegenden Ergebnisse legen somit nahe, dass eine Vitamin-K-Behandlung eine neue wirksame Strategie zur Verbesserung dieser mit Ferroptose zusammenhängenden Krankheiten darstellen könnte.

Vitamin K ist ein starker Ferroptose Hemmstoff

Da die Verhinderung der Ferroptose als vielversprechender Ansatz für die Therapie vieler degenerativer Erkrankungen gilt, werden neue Mechanismen und Wirkstoffe, die die Ferroptose regulieren, intensiv erforscht. 

Um neue anti-ferroptotische Moleküle zu identifizieren, untersuchte ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Eikan Mishima und Dr. Marcus Conrad, beide vom Helmholtz Munich Institute of Metabolism and Cell Death, zusammen mit Mitarbeitern der Tohoku Universität (Japan), der Universität Ottawa (Kanada) und der Technischen Universität Dresden systematisch eine Reihe von natürlich vorkommenden Vitaminen sowie deren Derivate. "Überraschenderweise haben wir festgestellt, dass Vitamin K, einschließlich Phyllochinon (Vitamin K1) und Menachinon-4 (Vitamin K2), in der Lage ist, Zellen und Gewebe wirksam vor der Ferroptose zu bewahren", erklärt Dr. Eikan Mishima, Erstautor der Studie.

Die Entschlüsselung des lange gesuchten Vitamin-K-reduzierenden Enzyms FSP1

Bereits 2019 identifizierte ein Team um Dr. Marcus Conrad ein Enzym als neuartigen und starken Inhibitor der Ferroptose : das Ferroptose-Suppressor-Protein-1, kurz FSP1. Das Forscherteam fand nun heraus, dass die vollständig reduzierte Form von Vitamin K (d.h. Vitamin K-Hydrochinon) als starkes lipophiles Antioxidans wirkt und die Ferroptose verhindert, indem es Sauerstoffradikale in Zellmembranen einfängt.  

Darüber hinaus stellten die Wissenschaftler:innen fest, dass FSP1 das Enzym ist, das Vitamin K effizient zu Vitamin-K-Hydrochinon reduziert und damit einen neuen nicht-kanonischen Vitamin-K-Zyklus in Gang setzt. 

Da Vitamin K eine wichtige Rolle bei der Blutgerinnung spielt („K“ wurde von dem alten Wort „Koagulations-Vitamin“ abgeleitet), zeigte das Team außerdem, dass FSP1 für den Vitamin-K-Reduktionsweg verantwortlich ist, der unempfindlich gegen Warfarin, eines der am häufigsten verschriebenen Antikoagulanzien, ist.

Durchbruch im Verständnis des Vitamin-K-Stoffwechsels

Die Entschlüsselung der Identität des Enzyms FSP1 löste das letzte Rätsel des Vitamin-K-Stoffwechsels bei der Blutgerinnung. 

Es beleuchtet den molekularen Mechanismus, warum Vitamin K bei einer Überdosierung von Warfarin als Gegenmittel wirkt.

 "Unsere Ergebnisse verbinden die beiden Wissenschaftsgebiete der Ferroptoseforschung und der Vitamin-K-Biologie. 

Sie legen somit den Grundstein für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien für Krankheiten, bei denen Ferroptose eine Rolle spielt", betont Dr. Marcus Conrad. 

Da die Ferroptose höchstwahrscheinlich eine der ältesten Formen des Zelltods darstellt, vermuten die Forscher außerdem, dass Vitamin K eine der ältesten Arten von natürlich vorkommenden Antioxidantien sein könnte. "

Wir erwarten, dass dadurch neue Aspekte der Bedeutung von Vitamin K in der Evolution des Lebens enthüllt werden", erklärt Dr. Marcus Conrad.

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Dr. Marcus Conrad, Director, Institute of Metabolism and Cell Death, Helmholtz Munich
Dr. Eikan Mishima, Senior Scientist, Institute of Metabolism and Cell Death, Helmholtz Munich

Verena Coscia Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)

Ingolstädter Landstr.1
85764 Neuherberg
Deutschland
Bayern

Verena Coscia
E-Mail-Adresse: verena.coscia@helmholtz-munich.de

 

 

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Originalpublikation:

Eikan Mishima et al., 2022: A non-canonical vitamin K cycle is a potent ferroptosis suppressor, Nature. DOI: 10.1038/s41586-022-05022-3

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Dr. Christine Niens: Einladung zur Studie und Interviewpartnerinnen zur häuslichen Pflege aus ganz Deutschland

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: DFG fördert Studie an der Universität Göttingen zur häuslichen Pflege in der Landwirtschaft

Die Pflege Angehöriger stellt eine besondere Herausforderung dar. 

In der Landwirtschaft ist die informelle Versorgung im häuslichen Umfeld besonders weit verbreitet, und in der Praxis sind es fast immer die Frauen auf dem Betrieb, die die Versorgung der Pflegebedürftigen übernehmen. 

Mittlerweile beschränken sich die Aufgaben von Frauen auf landwirtschaftlichen Betrieben aber nicht mehr nur auf traditionelle Tätigkeiten wie die Mithilfe und Sorgearbeit: 

Immer häufiger übernehmen sie die Betriebsleitung, sind außerbetrieblich angestellt und ehrenamtlich engagiert.

Wie es Frauen in der Landwirtschaft gelingt, die Pflegeaufgabe in ihren Alltag zu integrieren und welche Auswirkungen diese Verantwortung auf das Leben der Pflegenden und ihrer Familien hat, untersucht nun ein Forschungsteam an der Universität Göttingen. 

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Projekt „Belastungen pflegender Landwirtinnen – eine rekonstruktive Analyse im biographischen Kontext“ drei Jahre lang mit insgesamt rund 345.000 Euro.

• „Angesichts der vielfältigen Erwartungen und Herausforderungen, mit denen Frauen auf landwirtschaftlichen Betrieben täglich konfrontiert sind, können sich in den Familien Partnerschafts-, Rollen- und Machtkonflikte entwickeln, welche die Frauen zusätzlich zur eigentlichen Pflege belasten“, erläutert Projektleiterin Dr. Christine Niens. 

„Fehlende Rückzugsmöglichkeiten durch Wohnen mit mehreren Generationen sowie die Verzahnung von Arbeit und Privatleben können die Belastungssituation der Pflegenden weiter verschärfen, vor allem, wenn die außerbetriebliche Berufstätigkeit aufgrund der Übernahme der informellen Pflege aufgegeben werden muss.“

• Niens sucht für ihre Studie noch Interviewpartnerinnen aus ganz Deutschland, die auf landwirtschaftlichen Betrieben leben und/oder arbeiten und seit mindestens drei Monaten einen pflegebedürftigen Menschen mit einem anerkannten Pflegegrad alleine oder mit Unterstützung pflegen. 

Auf diese Weise möchte sie Einblicke in die Lebenswelten pflegender Landwirtinnen gewinnen und unterschiedliche Bearbeitungsstrategien aufzeigen. 

Interessierte können sich per E-Mail unter cniens@uni-goettingen.de melden.

 Christine Niens

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Dr. Christine Niens
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Agrarwissenschaften
Department für Agrarökonomie und Rurale Entwicklung
Heinrich-Düker-Weg 10, 37073 Göttingen
Telefon (0551) 39-24867
E-Mail: cniens@uni-goettingen.de
Internet: www.uni-goettingen.de/de/110726.html

Thomas Richter Georg-August-Universität Göttingen

Wilhelmsplatz 1
37073 Göttingen
Deutschland
Niedersachsen

Romas Bielke
Telefon: 0551/39-26221
E-Mail-Adresse: romas.bielke@zvw.uni-goettingen.de

Dr. Michael Kaminski: Hausärzte + CRISPR-basierte Diagnostik: Labor Biomarker für akute Herzinfarkte und diverse Prostatakrebsarten

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: CRISPR-basierte Schnelltests für Herzinfarkt & Krebs

• Ein CRISPR-basierter Schnelltest namens CrisprZyme könnte Hausärztinnen und -ärzten helfen, Herzinfarkte zu diagnostizieren und Prostatakrebsarten zu unterscheiden. 

Dafür sei kein eigenes Labor nötig, berichtet ein internationales Team – darunter Michael Kaminski – in „Nature Nanotechnology“. 

Illustration von Nanopartikeln, die aus einem Goldkern und einer Hülle aus Platin bestehen. Sie wirken als Signalverstärker, um mit CRISPR/Cas Enzymen Nukleinsäuren zu ermitteln. Midjourney

Antigen-Schnelltests kennt seit der Pandemie fast jeder. 

Sind virale Eiweißfragmente in einem Abstrich enthalten, binden Antikörper sie auf einem Teststreifen und eine Bande entsteht.  

Sollen dagegen typische Erbgutbestandteile (RNA oder DNA) nachgewiesen werden, sind aufwändigere Verfahren wie die PCR nötig. Das Erbgut muss zuerst aufbereitet und vervielfältigt werden. Solche Tests dauern länger und sie sind nur in einem entsprechenden Labor möglich.

Ähnlich ist es bisher bei der CRISPR-basierten Diagnostik, bei der Cas-Enzyme so programmiert werden, dass sie DNA- oder RNA-Stücke aufspüren. Die Technologie kann zwar mit einem Teststreifen sehr kleine, für eine Krankheit oder Infektion typische Segmente einer RNA-Sequenz (Biomarker) in Proben wie Urin oder Blut aufspüren. Doch zuvor muss man zumeist die RNA unter kontrollierten Bedingungen und mit teurem Gerät vervielfältigen, damit das Signal stark genug ist. Wie viel Biomarker in der Probe war, ist dann nicht mehr nachvollziehbar. Für Ärzt*innen, die etwa den Verlauf von Krankheiten wie Krebs oder Herzleiden überwachen, ist diese Information aber zentral.

Eine neue Methode namens CrisprZyme bietet nun diese Signalverstärkung für CRISPR-basierte Diagnostik, berichtet ein internationales Forschungsteam vom Imperial College London, vom M.I.T. in Boston und vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) sowie der Charité – Universitätsmedizin Berlin im Fachmagazin „Nature Nanotechnology“. 

• Mit dem Schnelltest könnten Ärztinnen in Zukunft ohne eigenes Labor Biomarker für akute Herzinfarkte schnell aufspüren und bestimmte Prostatakrebsarten unterscheiden. 
• Damit sei die Methode vor allem für Hausärzt*innen oder für karg ausgestattete Kliniken im globalen Süden relevant.

Auch bei Raumtemperatur

„Der Test ist einfach handzuhaben und funktioniert selbst bei Raumtemperatur. Das Ergebnis kann mit bloßem Auge oder auf einem Papierstreifen ausgelesen werden“, sagt Dr. Michael Kaminski, einer der Erstautoren und Leiter einer Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe an der Charité – Universitätsmedizin Berlin und am Berlin Institute for Medical Systems Biology (BIMSB) des MDC.

 „Wenn wir diagnostische Tests vereinfachen, können Ärzt*innen sie gleich in ihrer Praxis machen – ohne neue Termine für Folgeanalysen und Bluttests zu vereinbaren“, ergänzt Erstautorin Dr. Marta Broto vom Imperial College London.

CrisprZyme ersetzt oder verstärkt den Prozess der Vervielfältigung mit einer kolorimetrischen Analyse. Die Menge des Biomarkers ist anhand einer Farbskala erkennbar. Möglich war das dank Nanoenzymen, also winzigen synthetischen Materialien, die sich wie Enzyme verhalten. Sie verstärken das Signal des Tests, sodass die Kolorimetrie leichter abzulesen ist. Temperaturkontrolle und weitere Schritte entfallen. Der Test kann auch nichtkodierende RNA aufspüren, einschließlich mikroRNA, lange nichtkodierende RNA und zirkuläre RNA.

Noch schneller und nutzerfreundlicher

„Das Verfahren kann uns genau sagen, wie viel Biomarker vorhanden ist. 

Es hilft uns also nicht nur bei der Diagnose, sondern wir können damit auch den Verlauf einer Erkrankung im Laufe der Zeit überwachen und die Reaktion auf eine Behandlung“, sagt Hauptautorin Professorin Molly Stevens vom Imperial College London.

Derzeit macht CrisprZyme noch nicht alle Schritte überflüssig. 

Die Probe muss vor dem Test mit Chemikalien behandelt werden, um den gewünschten Biomarker zu extrahieren.

„Wir arbeiten aber daran, den Prozess noch schneller und nutzerfreundlicher zu machen“, sagt Kaminski. 

Auch wie empfindlich und wie zuverlässig der Test verschiedene Biomarker bei Patientinnen und Patienten erkennt, muss das Team noch sorgfältig validieren. 

Das Potenzial allerdings ist groß, meinen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. 

Sie haben die nächsten Krankheitsbilder bereits im Blick.

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Christina Anders
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC)
+49-30-9406-2118
christina.anders@mdc-berlin.de oder presse@mdc-berlin.de

Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC)

Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft gehört zu den international führenden biomedizinischen Forschungszentren. Nobelpreisträger Max Delbrück, geboren in Berlin, war ein Begründer der Molekularbiologie. An den MDC-Standorten in Berlin-Buch und Mitte analysieren Forscher*innen aus rund 60 Ländern das System Mensch – die Grundlagen des Lebens von seinen kleinsten Bausteinen bis zu organübergreifenden Mechanismen. Wenn man versteht, was das dynamische Gleichgewicht in der Zelle, einem Organ oder im ganzen Körper steuert oder stört, kann man Krankheiten vorbeugen, sie früh diagnostizieren und mit passgenauen Therapien stoppen. Die Erkenntnisse der Grundlagenforschung sollen rasch Patient*innen zugutekommen. Das MDC fördert daher Ausgründungen und kooperiert in Netzwerken. Besonders eng sind die Partnerschaften mit der Charité – Universitätsmedizin Berlin im gemeinsamen Experimental and Clinical Research Center (ECRC) und dem Berlin Institute of Health (BIH) in der Charité sowie dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK). Am MDC arbeiten 1600 Menschen. Finanziert wird das 1992 gegründete MDC zu 90 Prozent vom Bund und zu 10 Prozent vom Land Berlin. www.mdc-berlin.de

Dr. Michael M. Kaminski
Leiter der MDC-Arbeitsgruppe "Kidney Cell Engineering & CRISPR Diagnostics"
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC)
Michael.Kaminski@mdc-berlin.de

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Originalpublikation:

Literatur

Michael M. Kaminski et al (2022): „Nanozyme-catalysed CRISPR assay for preamplification-free detection of non-coding RNAs“. Nature Nanotechnology, DOI: 10.1038/s41565-022-01179-0

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

https://www.mdc-berlin.de/kaminski AG Kaminski

https://www.alphagalileo.org/en-gb/Item-Display/ItemId/223779?returnurl=https://...

Professor Wolfgang Kastenmüller: Die 600 bis 800 Lymphknoten

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Neue Akteure der Immunantwort

Lymphknoten lösen sehr unterschiedliche Immunantworten aus – je nachdem, mit welchem Körpergewebe sie in Verbindung stehen. 

Verantwortlich für diesen Zusammenhang sind spezielle T-Zellen.

Der menschliche Körper enthält 600 bis 800 Lymphknoten. 

• Sie sind darauf spezialisiert, Immunantworten auszulösen. 

Damit die Lymphknoten über Infektionen im Körper informiert werden, sind sie über Lymphgefäße mit den einzelnen Organen verbunden. 

Von dort transportieren die Lymphgefäße Flüssigkeit, aber auch spezielle Immunzellen in die Lymphknoten. 

• Diese Immunzellen heißen dendritische Zellen; sie tragen Informationen aus den Organen in die Lymphknoten und geben sie dort an andere Immunzellen weiter.

Jetzt steht fest: Die dendritischen Zellen sind nicht alleine für diesen wichtigen Informationsfluss zuständig. Ein Forschungsteam um den Immunologen Professor Wolfgang Kastenmüller von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg hat herausgefunden, dass auch sogenannte unkonventionelle T-Zellen kontinuierlich vom Gewebe in die Lymphknoten wandern und dort die
Immunantworten beeinflussen.

Diese Entdeckung hat Folgen – für Impfstrategien ebenso wie für Immuntherapien gegen Krebs.

Verschiedene Subtypen von unkonventionellen T-Zellen

„Jedes Gewebe unseres Körpers besitzt unterschiedliche Subtypen der unkonventionellen T-Zellen“, erklärt Wolfgang Kastenmüller. 

• „Da diese Zellen jeweils zum nächstgelegenen Lymphknoten wandern, unterscheiden sich auch die einzelnen Lymphknoten in der Zusammensetzung der T-Zellen. 
• Und das wirkt sich direkt auf die Immunantworten der einzelnen Lymphknoten aus.“

• So löse ein Lymphknoten, der über eine Infektion in der Lunge informiert wurde, eine andere Immunantwort aus als ein Lymphknoten, der seine Informationen vom Darm oder aus der Haut erhält.

Unterschiedlichkeit der Lymphknoten nutzen

• Eine in die Haut oder in den Muskel verabreichte Impfung zum Beispiel adressiere immer Lymphknoten, die mit der Haut in Verbindung stehen. 

Womöglich könne der Impfstoff aber wesentlich effizienter sein, wenn man ihn in der Nähe anderer Lymphknoten verabreicht. 

Diese Überlegung gilt auch für Immuntherapien gegen Krebs.

„Darum wollen wir als nächstes untersuchen, ob wir die Unterschiedlichkeit der Lymphknoten nutzen können, um Impfungen effizienter zu machen oder um Immuntherapien gegen Krebs zu verbessern“, sagt der JMU-Professor. Interessant sei auch die Frage, ob sich die Verschiedenheit der Lymphknoten aktiv beeinflussen lässt. Und es soll geklärt werden, welche Bedeutung die neuen Erkenntnisse mit Blick auf die Entstehung von Autoimmunerkrankungen und Krebs haben.

Beteiligte Forschungsgruppen / Förderung

Die Ergebnisse der Forschungsgruppe sind im Journal „Immunity“ veröffentlicht. Maßgeblich an den Arbeiten beteiligt waren Marco Ataide, Paulina Cruz de Casas und Konrad Knöpper, alle aus Kastenmüllers Team vom JMU-Lehrstuhl für Systemimmunologie I.

Außerdem wirkten Forschende vom Würzburger Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI), vom JMU-Institut für molekulare Infektionsbiologie (IMIB), vom Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy (CIML) und von der Medizinischen Klinik II des Würzburger Universitätsklinikums mit.

Finanziell gefördert wurden die Arbeiten von der Max-Planck-Gesellschaft sowie vom Europäischen Forschungsrat im Rahmen eines ERC Consolidator Grants für Wolfgang Kastenmüller.

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Robert Emmerich Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Sanderring 2
97070 Würzburg
Deutschland
Bayern

Telefon: 0931/31-82750
E-Mail-Adresse: presse@uni-wuerzburg.de

Prof. Dr. Wolfgang Kastenmüller, Lehrstuhl für Systemimmunologie I; Universität Würzburg, wolfgang.kastenmueller@uni-wuerzburg.de

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Originalpublikation:

Lymphatic migration of unconventional T cells promotes site-specific immunity in distinct lymph nodes. Immunity, 23. August 2022, DOI: 10.1016/j.immuni.2022.07.019

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(22)00354-5

Prof. Dr. Bimba F. Hoyer: Chronische Entzündungskrankheiten: Morbus Crohn, Schuppenpflechte (Psoriasis), rheumatoider Arthritis

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Rheuma-Medikament kann Impfschutz gegen Omikron mindern

TNF-alpha-Blocker können bei chronischen Entzündungskrankheiten helfen - aber auch den Corona-Impferfolg beeinflussen. 

Forschende der Rheumatologie und Infektiologie am Campus Kiel zeigen, dass selbst eine dritte Impfung Patientinnen und Patienten, die diese Therapie erhalten, nicht ausreichend vor Omikron-Virusvarianten schützt.

Ein Forschungsteam der Rheumatologie und Infektiologie am Campus Kiel hat die Wirkung von Corona-Impfstoffen bei Menschen mit chronischen Entzündungskrankheiten untersucht, die mit TNF-alpha-Blockern behandelt werden. 

• Diese Wirkstoffe unterdrücken das Immunsystem und können so Krankheitsschübe zum Beispiel bei Morbus Crohn, Schuppenflechte (Psoriasis) oder rheumatoider Arthritis verhindern –aber auch den Impferfolg beeinflussen. 

Die Forschenden zeigten, dass die Langzeitwirkung von Corona-Impfstoffen bei diesen Patientinnen und Patienten deutlich vermindert ist und dass selbst eine dritte Impfung sie nicht ausreichend vor Omikron-Virusvarianten schützt. 

Zur Forschungsgruppe gehören Expertinnen und Experten des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und des Exzellenzclusters „Precision Medicine in Chronic Inflammation“. Die Studie wurde im Journal of Medical Virology publiziert.

Bereits in früheren Studien zu den Auswirkungen der TNF-Blocker auf die Corona-Impfung wurde beobachtet, dass nach einer zunächst weitgehend normalen Immunantwort auf mRNA-Impfstoffe der Spiegel an neutralisierenden Antikörpern rascher absinkt als bei Menschen, die mit anderen antirheumatischen Wirkstoffen behandelt werden und bei gesunden Vergleichspersonen. Nun wurden erneut zehn Patientinnen und Patienten mit immunsuppressiver Therapie vor und nach der zweiten und dritten Impfung untersucht und mit 36 Kontrollpersonen verglichen. Schwerpunkt der aktuellen Studie waren mögliche Veränderungen des Impfschutzes gegen die kursierenden Omikron-Virusvarianten.

Die Ergebnisse zeigten, dass sechs Monate nach der Impfung neutralisierende Antikörper nicht ausreichend auf Corona-Viren – und insbesondere nicht auf Omikron-Varianten – ansprechen. „Auch bei gesunden Menschen ist der Schutz gegen Omikron sechs Monate nach der zweiten Impfung herabgesetzt. Eine dritte Impfung verbessert den Schutz aber wieder deutlich. Patientinnen und Patienten unter TNF-alpha-Blocker-Therapie schützt jedoch selbst diese dritte Impfung nicht ausreichend“, sagt Prof. Dr. Bimba F. Hoyer, Leiterin des Exzellenzzentrums Entzündungsmedizin und der Sektion für Rheumatologie der Klinik für Innere Medizin I des UKSH, Campus Kiel, Professorin der CAU und federführende Autorin der Studie.

Das Forschungsteam wies außerdem nach, dass die Fähigkeit der Antikörper abnimmt, an Viruspartikel zu binden und so zu verhindern, dass Zellen infiziert werden. „Mit diesem Ergebnis hatten wir nicht gerechnet, da Anti-TNF-alpha-Patienten 14 Tage nach der zweiten Impfung ähnlich hohe Werte aufwiesen wie die Vergleichsgruppen. Auch nimmt die Bindungsstärke der gegen SARS-CoV-2 gerichteten Antikörper in den Monaten nach der Impfung in der Regel zu“, sagt Prof. Hoyer. Unterschiede fanden die Forschenden außerdem in der T-Zell-Immunantwort der Patientinnen und Patienten, die mit den TNF-Blockern behandelt wurden, im Vergleich zu Gesunden. Deutlicher ausgeprägt war der Unterschied allerdings bei der verminderten Antwort der B-Zellen, die für die Bildung von Antikörpern zuständig sind.

Angesicht der Ergebnisse sei es wichtig, Menschen, die mit TNF-alpha-Blockern behandelt werden, besonders vor einer Corona-Infektion zu schützen, so die Forschenden. Infizieren sich die Patientinnen und Patienten dennoch, benötigen sie möglicherweise eine genaue Überwachung und frühzeitige Verabreichung von monoklonalen Antikörpern oder antiviralen Medikamenten. Empfohlen wird darüber hinaus die Verwendung eines Impfstoffs, der an die aktuelle Virusvariante angepasst ist, sobald er verfügbar ist.

Die Studie entstand in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Technischen Universität Braunschweig, der Endokrinologikum-Gruppe Berlin und mit dem Labor Dr. Krause und Kollegen MVZ GmbH in Kiel.

 Prof. Dr. Bimba F. Hoyer UKSH

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Originalpublikation:

Geisen, U.M., Rose, R., Neumann, F., Ciripoi, M., Vullriede, L., Reid, H.M., Berner, D.K., Bertoglio, F., Hoff, P., Hust, M., Longardt, A.C., Lorentz, T., Martini, G.R., Saggau, C., Schirmer, J.H., Schubert, M., Sümbül, M., Tran, F., Voß, M., Zeuner, R., Morrison, P.J., Bacher, P., Fickenscher, H., Gerdes, S., Peipp, M., Schreiber, S., Krumbholz, A. and Hoyer, B.F. (2022), The long term vaccine-induced anti-SARS-CoV-2 immune response is impaired in quantity and quality under TNFα blockade. J Med Virol. Accepted Author Manuscript.
https://doi.org/10.1002/jmv.28063

Professor Johannes Keller: Emotionalen Tränen und basale Tränen und Reflextränen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Was bringt uns zum Weinen? 

Fünf Gründe für emotionale Tränen identifiziert

Der Mensch ist wohl das einzige Lebewesen, das aufgrund von Gefühlen weinen kann. 

In einer Studie haben Psychologinnen und Psychologen unter anderem von der Universität Ulm untersucht, warum dies so ist. 

Die Forschenden konnten thematische Auslöser identifizieren, die uns zu Tränen rühren. 

Dazu gehören beispielsweise Einsamkeit oder Überforderung.

Weshalb weinen Menschen aus Freude oder Angst? 

Psychologinnen und Psychologen der Universitäten Ulm und Sussex haben in mehreren Studien untersucht, warum wir in bestimmten Situationen weinen. Anhand von insgesamt über eintausend Berichten erwachsener Personen konnten die Forschenden eine Reihe thematischer Auslöser identifizieren, die häufig mit emotionalen Tränen assoziiert sind. 

Dazu zählen die Kategorien Einsamkeit, Machtlosigkeit, Überforderung, Harmonie und Medienkonsum. Erschienen ist die Arbeit zu den fünf Gründen des Weinens im Journal „Motivation and Emotion“.

• Der Mensch ist wahrscheinlich das einzige Lebewesen, das in der Lage ist, emotionale Tränen zu vergießen, das heißt aufgrund von Gefühlen zu weinen. 

• Dazu zählen Freudentränen oder Tränen aus Trauer, Angst oder Wut. 

Neben den untersuchten emotionalen Tränen existieren auch basale Tränen, die das Auge stets feucht halten und schützen. 

Die dritte Art sind Reflextränen, die beispielsweise bei Kälte, Wind oder beim Zwiebelschneiden auftreten. 

Laut einer neuen Untersuchung von Forschenden der Universität Ulm und der University of Sussex in Brighton, Großbritannien, lassen sich die meisten Episoden, in denen Erwachsene aus emotionalen Gründen weinen, zuverlässig einer von fünf Kategorien zuordnen. 

Dazu zählen Einsamkeit, Machtlosigkeit, Überforderung, Harmonie und Medienkonsum.

Der Einteilung in diese Kategorien liegt die Überlegung zugrunde, dass emotionale Tränen immer dann auftreten, wenn psychologische Grundbedürfnisse entweder verletzt oder sehr intensiv befriedigt werden. „Ähnlich wie bei biologischen Grundbedürfnissen, wie Schlaf oder Essen, geht man davon aus, dass die Frustration oder die Befriedigung dieser psychologischen Faktoren unser subjektives Wohlbefinden beeinflussen“, erklärt Erstautor Michael Barthelmäs, inzwischen Postdoc in der Abteilung Sozialpsychologie der Universität Ulm.

Als zentrale psychologische Grundbedürfnisse haben sich in der Forschung die Bedürfnisse nach „Nähe“ (sich verbunden fühlen), „Autonomie“ (Dinge beeinflussen können) und „Kompetenz“ (etwas erfolgreich ausführen können) etabliert. Wie erwartet, zeichnete sich in der Studie „Einsamkeit“ insbesondere durch eine erlebte Frustration des Bedürfnisses nach Nähe aus. Dieser Kategorie wurden Tränen aus Liebeskummer oder aufgrund von Heimweh zugeordnet. Tränen der Kategorie „Harmonie“ waren hingegen durch eine intensive Befriedigung des Bedürfnisses nach Nähe gekennzeichnet und traten beispielsweise als Freudentränen bei einer Hochzeitsfeier auf. Ein Beispiel für „Machtlosigkeit“ waren Tränen in Reaktion auf eine Todesnachricht (Frustration von Autonomie); Tränen der „Überforderung“ wurden häufig im Arbeitskontext berichtet (Frustration von Kompetenz).

Jede vierte beobachtete Episode fiel in die Kategorie „Medienkonsum“, die mehrere Besonderheiten aufweist. Im Vergleich zu den anderen Kategorien ist die weinende Person dabei nur indirekt betroffen und die Tränen treten „stellvertretend“ auf. Der Auslöser ist ein Erlebnis, das der Hauptfigur eines Buches oder Filmes widerfährt, in die sich die Person hineinversetzt. Zudem kann man Tränen bei einem Drama, aber eben auch bei einer Komödie vergießen, in dieser Kategorie können also Freudentränen und Tränen der Traurigkeit fließen.

Insgesamt führten die Forschende drei Studien durch, in denen neben Personen aus der Allgemeinbevölkerung auch Studierende befragt wurden. Der Altersdurchschnitt lag bei 30,3 Jahren; Der Anteil weiblicher Versuchspersonen betrug 64 Prozent. In zwei Studien wurden die Versuchsteilnehmenden in Online-Umfragen gebeten, im Rückblick Auskunft über die letzte Episode zu geben, in der sie emotionale Tränen vergossen hatten. In einer dritten Studie wurden die Teilnehmenden im Rahmen einer 30-tägigen elektronischen Tagebuchstudie einmal täglich via Smartphone zu ihrem Befinden sowie zum Weinen befragt. Es zeichnete sich der Trend ab, dass jüngere Personen im Vergleich zu älteren häufiger aufgrund von Überforderung weinten. Zudem wurden in der Tagebuchstudie weniger Episoden der Machtlosigkeit berichtet, als in den beiden retrospektiven Studien. Es könnte also sein, dass eine Todesnachricht eher mit Weinen verknüpft wird als andere Kategorien. Somit erinnern sich die Studienteilnehmer besser daran und berichten davon häufiger.

Die neuen Untersuchungen der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Ulm und Sussex schließen eine Lücke in der Erforschung von emotionalen Tränen. Die Einteilung bildet einen wichtigen Grundstein in der weiteren Erforschung des Phänomens emotionale Tränen. „Bislang weiß man relativ wenig darüber, welche Rolle emotionale Tränen bei psychischen Erkrankungen spielen. Außerdem fehlen systematische Erkenntnisse darüber, wie Tränen soziale Interaktionen regulieren. Das heißt, welchen Einfluss Tränen zum Beispiel darauf haben, ob ein Mensch einen anderen unterstützt“, so Professor Johannes Keller, Leiter der Abteilung Sozialpsychologie der Uni Ulm, an der die Studie entstanden ist. Die Identifikation der fünf häufigsten Gründe des Weinens kann dabei helfen, diese Fragen in Zukunft zu beantworten.

 Michael Barthelmäs, Erstautor der Studie zu den fünf Gründen des Weinens Foto: Eugen Bauer

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Originalpublikation:

Barthelmäs, M., Kesberg, R., Hermann, A. et al. Five reasons to cry—FRC: a taxonomy for common antecedents of emotional crying. Motiv Emot (2022)
https://doi.org/10.1007/s11031-022-09938-1